Druckausgleich in der Abwasserleitung

Zur störungsfreien Funktion müssen Entwässerungsanlagen ausreichend be- und entlüftet werden. Bei Schmutz- und Mischwassersystemen erfolgt die Be- und Entlüftung über Lüftungsleitungen. Lüftungsleitungen stellen die Verbindung zwischen der Abwasserleitung und der Atmosphäre her, um einen Druckausgleich und das Entweichen von Gasen zu ermöglichen. Die Planung und Ausführung der Lüftung von Entwässerungsanlagen muss nach DIN EN 12056 „Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden“, Ausgabe Januar 2001 sowie der deutschen Restnorm DIN 1986-100 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke“, Ausgabe Mai 2008 erfolgen.

Belüftung

Der beim Abfließen von Schmutzwasser entstehende Unterdruck muss durch nachströmende Luft ausgeglichen werden, um das Leersaugen der Geruchsverschlüsse zu verhindern (Bild 1). Dazu ist im Belastungsfall eine ungehinderte Luftführung innerhalb des Rohrsystems erforderlich. Beim Abflussvorgang werden erhebliche Luftvolumen mitgerissen. Durch Messungen wurde nachgewiesen, dass der erforderliche Luftvolumenstrom das 10- bis 35-Fache des Wasservolumenstroms beträgt.

Entlüftung

Die in den öffentlichen Abwasserkanälen sowie in den Gebäude- und Grundstücksentwässerungsanlagen entstehenden Fäulnisgase müssen sicher ins Freie abgeführt werden. Dies erfolgt in hohem Maße über die Lüftungsleitungen der Gebäude- und Grundstücksentwässerungsanlagen. Somit dienen die Gebäude- und Grundstücksentwässerungsanlagen auch der Entlüftung der öffentlichen Abwasserkanäle, wodurch dem Schutz der in der öffentlichen Kanalisation arbeitenden Personen und dem vorbeugenden Korrosionsschutz der öffentlichen Abwasseranlagen Rechnung getragen wird. Damit dies sichergestellt ist, darf gemäß DIN 1986-100, Abschnitt 6.5.1 die Be- und Entlüftung einer Schmutz- oder Mischwasserleitung zwischen dem öffentlichen Abwasserkanal und der Lüftungsöffnung über Dach nicht durch Einbauten – zum Beispiel Geruchsverschlüsse – unterbrochen werden.

Lüftungssysteme

In den Entwässerungsnormen DIN EN 12056 und DIN 1986-100 wird zwischen folgenden Lüftungssystemen unterschieden (Bild 2):

• Hauptlüftung

Unter Hauptlüftung versteht man den Leitungsabschnitt, der vom obersten Anschluss an die Fallleitung bis über Dach verläuft. Dieser Leitungsteil führt kein Abwasser und muss in der gleichen Nennweite wie die Fallleitung ausgeführt werden.

• Direkte Nebenlüftung

Bei der direkten Nebenlüftung wird die Fallleitung durch eine parallel verlaufende Lüftungsleitung von ihren Lüftungsaufgaben entlastet. Die parallel verlaufende Lüftungsleitung ist in jedem Geschoss mit der Fallleitung verbunden. Dieses Lüftungssystem ist geeignet für Fallleitungen mit kurzen Einzel- bzw. Sammelanschlussleitungen.

• Indirekte Nebenlüftung

Die indirekte Nebenlüftung ist im Ansatz bereits gegeben, wenn lange Anschlussleitungen vorhanden sind. Hierbei handelt es sich um eine zusätzliche Lüftung der Anschlussleitungen durch eine Lüftungsleitung über Dach oder Rückführung an die Hauptlüftung.

• Umlüftung

Unter Umlüftung versteht man eine Lüftungsleitung, die eine Einzel- bzw. Sammelanschlussleitung zusätzlich lüftet. Sie kann an die zugehörige oder eine andere Fallleitung angeschlossen werden.

• Sekundärlüftungssystem

Das Sekundärlüftungssystem, das aus einer direkten Nebenlüftung der Fallleitung und der Umlüftung jeder Anschlussleitung an die direkte Nebenlüftung besteht, hat sich in Deutschland aufgrund des hohen Installationsaufwands nicht durchgesetzt. Dieses System kann aber bei Bedarf in Deutschland eingesetzt werden.

Ausführung von Lüftungsleitungen

Die wichtigsten Anforderungen zur Ausführung von Lüftungsleitungen sind im Abschnitt 6.5 der DIN 1986-100 zusammengefasst. Grundsätzlich gilt in Deutschland immer noch, dass jede Fallleitung über Dach geführt werden muss. In Anlagen ohne Fallleitungen muss für die Be- und Entlüftung der Grund- bzw. Sammelleitungen mindestens eine Lüftungsleitung DN 70 über Dach geführt werden. Innerhalb der so belüfteten Leitungen sind die Anforderungen für Einzel- und Sammelanschlussleitungen einzuhalten. Diese Anforderung gilt insbesondere bei größeren eingeschossigen Gebäuden, wie etwa Einkaufszentren oder Montagehallen, bei denen keine Schmutzwasser-Fallleitungen notwendig sind. Aus funktionstechnischen Gründen müssen die Grundleitungen mindestens einmal mittels Lüftungsleitung über Dach be- und entlüftet werden.

Lüftungsleitungen sind möglichst geradlinig und lotrecht zu führen. Verzüge von Lüftungsleitungen müssen mit ausreichendem Gefälle verlegt werden. Umlenkungen sind mit 45°-Bögen auszuführen. Längere Verzüge von Lüftungsleitungen sollten vermieden werden. Mündet eine Lüftungsleitung in der Nähe von Aufenthaltsräumen, so ist sie mindestens 1m über den Fenstersturz hoch zuführen oder so zu verlegen, dass sie mindestens 2m seitlich der Fensteröffnung liegt (Bild 3). Diese Maßnahme hat sich seit Jahrzehnten zur Verhinderung von Geruchsbelästigungen in der Praxis bestens bewährt.

Zur besseren Be- und Entlüftung von Entwässerungsanlagen sind die Endrohre von Lüftungsleitungen über Dach vorzugsweise nach oben offen auszuführen. Abdeckungen dürfen eingesetzt werden, wenn die Luftströmung nicht mehr als 90° umgelenkt wird und gleichzeitig der Austrittsquerschnitt mindestens dem 1,5-Fachen des Querschnittes der Lüftungsleitung entspricht.

Lüftung von Einzel- und Sammelanschlussleitungen

Einzelanschlussleitungen dürfen unter folgenden Bedingungen unbelüftet verlegt werden:

• Leitungsgefälle mindestens 1cm/m (1 %)
• Leitungslänge maximal 4m
• Maximal drei 90°-Umlenkungen (ohne Anschlussbogen)
• Höhendifferenz zwischen dem Anschluss an den Entwässerungsgegenstand und der Rohrsohle im Anschlussabzweig an die Fallleitung darf 1m nicht überschreiten.

Kann eine der Bedingungen nicht erfüllt werden, muss die Einzelanschlussleitung belüftet werden. Dies erfolgt mittels Belüftungsventil oder einer Lüftungsleitung.

Für unbelüftete Sammelanschlussleitungen gelten folgende Anwendungsgrenzen:

• Leitungsgefälle mindestens 1cm/m (1 %)
• Länge eines Fließweges darf die maximale Länge gemäß Tabelle 7 aus DIN 1986-100 nicht überschreiten
• Innerhalb der unbelüfteten Sammelanschlussleitung gelten die Festlegungen für Einzelanschlussleitungen.

Kann eine der Anwendungsgrenzen nicht erfüllt werden, muss die Sammelanschlussleitung gelüftet werden; entweder mittels Belüftungsventil oder Lüftungsleitung. Die Sammelanschlussleitung muss dann wie eine Sammelleitung bemessen werden (Bild 4 und 5).

Umgehungsleitungen

Während bei einer ungestörten Fallleitungsströmung mit nach unten offenem Auslauf ausschließlich Unterdruck herrscht, ist bei Fallleitungsverzügen oberhalb der Umlenkung Überdruck zu beobachten. Ursache für den Überdruck ist die Verzögerung der Strömung im Umlenkbereich, wodurch ein großer Teil der Geschwindigkeitsenergie in Druck­energie umgesetzt wird. Zusätzlich tritt eine Komprimierung der Luftmenge auf, die momentan von der liegenden Leitung nicht aufgenommen werden kann. Ein Druckanstieg in diesem Bereich ist die Folge.

Ein direkter Anschluss von Entwässerungsgegenständen ist bei höheren Gebäuden in diesem Überdruckbereich unmöglich. Eine umfassende Maßnahme zur Lösung des Problems stellt die Umgehungsleitung dar (Bild 6 und 7). Das Überdruckgebiet wird durch eine parallel zur Verziehung verlegte Leitung umgangen. Die Anschlussleitungen sind an die Umgehungsleitung anzuschließen.

Regenentwässerungsanlagen beim Mischsystem

Regenentwässerungsanlagen benötigen keine Lüftungsleitungen, da der notwendige Druckausgleich über die Regenwasserleitungen und Abläufe erfolgt. Beim Mischsystem übernehmen die Regenentwässerungsanlagen zwangsläufig auch Lüftungsaufgaben. Bei unsachgemäßer Installation kann dies zu Geruchsbelästigungen führen.

Gemäß DIN 1986-100, Abschnitt 6.3.5 ist bei Mischkanalisation die Regenentwässerungsanlage so auszuführen, dass austretende Kanalgase nicht zu Geruchsbelästigungen führen können. Dies erfolgt in der Regel durch den Einbau von Geruchsverschlüssen in die Regenwasserleitungen (Bild 8). Bei Regenwasser muss nach DIN 1986-100, Abschnitt 5.7.1 die Sperrwasserhöhe mindestens 100mm betragen.

Bemessung von Lüftungsleitungen

Die Bemessung von Lüftungsleitungen muss gemäß DIN 1986-100, Abschnitt 14.1.6 vorgenommen werden (Bild 9). Die Einzelhauptlüftungsleitung ist in der Nennweite der zugehörigen Fallleitung auszuführen. Der Querschnitt einer Sammelhauptlüftung muss mindestens so groß sein wie die Hälfte der Summe der Einzelquerschnitte der Einzelhauptlüftungen. Die Nennweite der Sammelhauptlüftung muss jedoch, ausgenommen bei Einfamilienhäusern, mindestens eine Nennweite größer als die größte Nennweite der zugehörigen Einzelhauptlüftung sein (Bild 10).

Bemessungsbeispiel für gleich dimensionierte Einzelhauptlüftungsleitungen:

Gegeben: Vier Einzelhauptlüftungsleitungen DN 100.

Gesucht: Die Nennweite der Sammelhauptlüftung an der Ausmündung über Dach.

Ergebnis: Aus der Tabelle zur Ermittlung der erforderlichen Nennweiten von Sammelhauptlüftungsleitungen bei gleich dimensionierten Einzelhauptlüftungsleitungen ergibt sich eine erforderliche Nennweite der Sammelhauptlüftungsleitung von DN 150 (Bild 10).

Bemessungsbeispiel für ungleich dimensionierte Einzelhauptlüftungsleitungen:

Gegeben: Drei Einzelhauptlüftungsleitungen DN 100 und zwei Einzelhauptlüftungsleitungen DN 80.

Gesucht: Die Nennweite der Sammelhauptlüftung an der Ausmündung über Dach.

Lösung: Aus der Übersicht der Rohrleitungsquerschnitte (Bild 9) ergeben sich folgende Einzelquerschnitte:

Einzelquerschnitt DN 100=72,3 cm².

Einzelquerschnitt DN 80=44,2 cm².

Summe Einzelquerschnitte = 3 x 72,3 cm² + 2 x 44,2 cm² = 305,3 cm².

Halbieren Summe Einzelquerschnitte = 305,3 cm² x 0,5 = 152,65 cm².

Ergebnis: Nennweite der Sammelhauptlüftung = DN 150 (aus Übersicht der Rohrleitungsquerschnitte Bild 9).

Die Nennweiten von Nebenlüftungsleitungen sind der Tabelle 12 der DIN EN 12056-2 zu entnehmen (Bild 11). Die Umlüftungsleitung ist in der gleichen Nennweite auszuführen wie die damit belüftete Sammelanschlussleitung an der Einmündung in die Fallleitung, ausreichend ist jedoch DN 70. Der Leitungsquerschnitt bis zum Beginn der Umlüftung ist ebenfalls in dieser Nennweite auszuführen. Die Umgehungsleitung ist in der gleichen Nennweite wie die Fallleitung, jedoch höchstens in DN 100, auszuführen. Der Lüftungsteil der Umgehungsleitung ist nach Tabelle 7 der DIN EN 12056-2 zu bemessen. In einer Umgehungsleitung dürfen keine Belüftungsventile eingesetzt werden.

Belüftungsventile

Gemäß der Euronorm DIN EN 12056-2 sind Belüftungsventile ohne wesentliche Einschränkungen zugelassen, wobei die Möglichkeit besteht, den Einsatz national zu regeln. Grundsätzlich gilt in Deutschland, dass jede Schmutzwasser-Fallleitung als Lüftungsleitung über Dach geführt werden muss. Nach DIN 1986-100, Abschnitt 6.5.5 dürfen in Deutschland Belüftungsventile in Entwässerungsanlagen mit dem Hauptlüftungssystem nur als:

• Ersatz für Umlüftungsleitungen,
• Ersatz für indirekte Nebenlüftungen,
• Hauptlüftung bei Ein- und Zweifamilienhäusern oder entwässerungstechnisch vergleichbaren Nutzungseinheiten, wenn mindestens eine Fallleitung als Lüftungsleitung über Dach geführt wird (in diesem Fall ist die Fallleitung mit der größten Nennweite über Dach zu be- und entlüften),
• Einzelbelüftung von Entwässerungsgegenständen mit Abflussstörungen bei bestehenden Anlagen eingesetzt werden.

Einschränkungen beim Einsatz von Belüftungsventilen

Die Einschränkungen sind notwendig, weil Belüftungsventile für keine Entlüftung sorgen (Bild 12). Eine ausreichende Be- und Entlüftung der Entwässerungsanlagen ist eine der grundsätzlichen Anforderungen in Deutschland, um erhöhte Gasemissionen durch Faulgasbildung zu vermeiden. Diese Maßnahmen dienen unter anderem dem Schutz der in der öffentlichen Kanalisation arbeitenden Personen und dem vorbeugenden Korrosionsschutz der öffentlichen Abwasseranlagen.

Belüftungsventile müssen der DIN EN 12380 „Belüftungsventile für Entwässerungssysteme – Anforderungen, Prüfverfahren und Konformitätsbewertung“ entsprechen. In rückstaugefährdeten Bereichen und für die Lüftung von Behältern, z.B. Hebeanlagen, dürfen nach DIN 1986-100 keine Belüftungsventile eingesetzt werden. Belüftungsventile dürfen nicht an unzugänglichen Stellen eingebaut werden. Gemäß DIN 1986-3, Ausgabe November 2004 müssen Belüftungsventile mindestens einmal jährlich inspiziert und gewartet werden.

Bei Unterputzmontage ist dafür Sorge zu tragen, dass ausreichende Lüftungsöffnungen vorhanden sind. Entsprechende Wandeinbaukästen mit Abdeckplatte und Lüftungsöffnungen werden von den Herstellern angeboten (Bild 13). Für den Frostschutz sind Zubehörteile, z.B. Frostschutzhauben, lieferbar. Angaben zur Montage und Bemessung von Belüftungsventilen können den Produktunterlagen der Hersteller entnommen werden.

Lüftung von Abwasserhebeanlagen

Gemäß DIN 1986-100, Abschnitt 6.5.3 müssen Fäkalienhebeanlagen nach DIN EN 12050-1 über Dach be- und entlüftet werden. Beim Zulaufvorgang in den Sammelbehälter ist eine ausreichende Entlüftung erforderlich. Ansonsten besteht die Gefahr, dass es durch einen nicht ungehinderten Zulauf in den Sammelbehälter zu Störungen im Ablaufverhalten von angeschlossenen Entwässerungsgegenständen kommt. Beim Entleeren des Sammelbehälters (Pumpvorgang) ist eine ausreichende Belüftung erforderlich.

Schmutzwasserhebeanlagen nach DIN EN 12050-2 müssen über Dach be- und entlüftet werden, sofern sie geruchsdicht verschlossen werden. Hebeanlagen zur begrenzten Verwendung nach DIN EN 12050-3 sind zu lüften. Hierbei sind unbedingt die Herstellerangaben zu beachten. Lüftungsleitungen von Hebeanlagen dürfen sowohl an Hauptlüftungs- sowie an Sekundärlüftungsleitungen angeschlossen werden, nicht jedoch an Fallleitungen. Nach DIN EN 12056-4, Abschnitt 5.3 darf die Lüftung von Hebeanlagen nicht mit der zulaufseitigen Lüftungsleitung eines Fettabscheiders verbunden werden.

Lüftung von Fettabscheidern

Nach DIN 1986-100, Abschnitt 6.5.4 sind die Zulaufleitungen und gegebenenfalls der Fettabscheider entsprechend DIN EN 1825-2 in Verbindung mit DIN 4040-100 unmittelbar über Dach zu be- und entlüften. Die Lüftungsleitungen der Zulaufleitungen und gegebenenfalls des Fettabscheiders dürfen zu Sammellüftungen zusammengeführt werden. An die Lüftungsleitungen der Zulaufleitungen sowie des Fettabscheiders dürfen keine anderen Lüftungsleitungen angeschlossen werden.

In der DIN EN 1825-2 „Abscheideranlagen für Fette – Wahl der Nenngröße, Einbau, Betrieb und Wartung“ werden im Abschnitt 7.4 zusätzlich folgende Anforderungen an die Lüftung von Fettabscheidern gestellt:

• Die Zulaufleitung zum Fettabscheider ist als Lüftungsleitung bis über Dach zu führen
• Anschlussleitungen von mehr als 5m Länge sind gesondert zu lüften
• Hat die Zulaufleitung oberhalb des Fettabscheiders auf einer Länge von über 10 m keine gesondert entlüftete Anschlussleitung, so ist die Zulaufleitung unmittelbar am Fettabscheider mit einer zusätzlichen Lüftungsleitung zu versehen.

Fettabscheider unterhalb der Rückstauebene

Wegen Rückstaugefahr müssen Fettabscheider beim Einbau im Keller häufig über eine nachgeschaltete Abwasserhebeanlage entwässert werden. Zur Vermeidung von Betriebsstörungen dürfen die Lüftungsleitungen der Zulaufleitungen sowie des Fettabscheiders keinesfalls mit der Lüftungsleitung der Abwasserhebeanlage zu einer Sammellüftung zusammengeführt werden.

Wahl des Rohrwerkstoffes

Die Festlegung der Rohrwerkstoffe für Entwässerungsanlagen muss nach DIN 1986, Teil 4 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Verwendungsbereiche von Abwasserrohren und -formstücken verschiedener Werkstoffe“, Ausgabe Februar 2003 erfolgen. In der Tabelle 1 der Norm sind die Verwendungsbereiche für alle genormten und zugelassenen Abwasserrohre und -formstücke aufgeführt. So sind zum Beispiel „gusseiserne Rohre ohne Muffe (SML) nach DIN EN 877 und DIN 19522“ für alle Bereiche der Gebäude- und Grundstücksentwässerung zugelassen. Dazu gehören auch die Lüftungsleitungen von Entwässerungsanlagen.

Die in DIN 1986, Teil 4 angegebenen Verwendungsbereiche gelten nur für die Ableitung von Abwasser (häuslichem Schmutzwasser) einschließlich Niederschlagswasser gemäß DIN 1986, Teil 3 sowie für die Ableitung von Kondensaten aus Feuerungsanlagen. Bei Abwasser gewerblicher oder industrieller Herkunft (industrielles Abwasser nach DIN EN 12056-1) muss im Einzelfall nachgewiesen werden, dass die Abwasserrohre und Formstücke anwendbar sind. Dies gilt gleichermaßen auch für die zugehörigen Lüftungsleitungen.

Im Kommentar zur DIN 1986, Teil 4 heißt es dazu: „Für die Ableitung von unbehandelten gewerblichen Abwässern ist die Verwendbarkeit der Rohrwerkstoffe und Dichtungen anhand der vom Hersteller aufgestellten Beständigkeitslisten zu prüfen. In Zweifelsfällen ist der Hersteller um Stellungnahme zu bitten“. Zur Ableitung von aggressiven Abwässern wie etwa fetthaltigen Abwässern oder Laborabwässern ist der Einsatz von gusseisernen Abflussrohrsystemen mit Sonderbeschichtungen zu empfehlen (Bild 14).

Fazit

Für die ordnungsgemäße Funktion von Entwässerungsanlagen ist eine ausreichende Be- und Entlüftung von entscheidender Bedeutung. Durch die Vielzahl an normativen Regelungen und Lösungsmöglichkeiten stellt die Planung und Ausführung der Lüftung von Entwässerungsanlagen höchste Anforderungen an die beteiligten Sanitärfachleute.

Lüftungshauben als Störfaktor

Lüftungsleitungen über Dach sind oftmals aus optischen Gründen mit glockenförmigen Hauben versehen. Diese Hauben beeinträchtigen die Be- und Entlüftung der Entwässerungsanlage in starkem Maße und führen häufig zu Funktionsstörungen. Außerdem kommt es öfters bei Kanalspülungen zu Problemen, da, bedingt durch die Hauben, eine stoßartige Druckentlastung nicht immer möglich ist. Die Entlastung des Druckes erfolgt dann erfahrungsgemäß über die Geruchsverschlüsse, bei denen das Sperrwasser nach oben herausgedrückt wird.

Lüftungsleitungen dürfen oberhalb der höchstgelegenen Anschlussleitung unter einem Winkel von 45° zusammengeführt werden. Das Zusammenführen zu Sammellüftungen wird in der Praxis häufig vorgenommen. Hierbei muss jedoch unbedingt beachtet werden, dass Leitungsquerschnitte der Sammellüftungen gemäß DIN 1986-100 bemessen sind.

Bernd Ishorst ist staatlich geprüfter Techniker und Geschäftsführer des Informationszentrums Entwässerungstechnik Guss (IZEG) sowie der Gütegemeinschaft Entwässerungstechnik Guss. Zudem gehört er dem Arbeitsausschuss V2 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke“ im Normenausschuss Wasserwesen an; Telefon (02 28) 26 73-153,

info@izeg.de.