Mit Software läuft es besser ab

Nicht nur aus hygienischen Gründen ist die Auslegung von Entwässerungsnetzen eine wichtige Planungsaufgabe in der Gebäudetechnik. Ungünstige Trassenführungen oder falsch dimensionierte Fall- und Sammelleitungen lassen sich nur mit großem Aufwand korrigieren. Das gilt auch für Durchbrüche, Aussparungen und Schlitze in Wänden und Geschossdecken sowie den baulichen Brandschutz. Schlecht positionierte Dachabläufe, falsch bemessene Regenrinnen oder Fallleitungen können erhebliche Bauschäden und sogar statische Probleme verursachen. Um dies zu vermeiden, wurde die korrekte Planung und Berechnung von Schmutz- und Regenwasserleitungen in den europäischen Normenreihen DIN EN 12056, und DIN EN 752 sowie der ergänzenden deutschen Norm DIN 1986-100 festgeschrieben. Die darin definierten Berechnungsverfahren und hydraulischen Nachweise sind teilweise so aufwendig, dass aus wirtschaftlichen Gründen nur eine softwaregestützte Planung infrage kommt.

Was Entwässerungsnetz-Planungssoftware kann

Prinzipiell lassen sich Abwassernetze auch mit Tabellen und Taschenrechner auslegen. Wird es komplexer, etwa bei Anlagen mit weit verzweigter Leitungsführung, inklusive Rückstausicherungen, Hebeanlagen, Abscheideranlagen etc. oder bei Anlagen mit Druckströmungsentwässerung wird es schon aufwendiger. Kommen dann noch umfangreichere Änderungen hinzu, wird die Planung ohne Software vollends unwirtschaftlich. Entwässerungsnetz-Planungssoftware unterstützt Installateure und Fachingenieure bei der Berechnung, Auslegung und Optimierung von Entwässerungsanlagen und -systemen für Gebäude und Grundstücke und verbessert das Verhältnis aus Planungsaufwand und Ertrag. Berechnet werden auf Grundlage oben genannter Normen alle erforderlichen Nennweiten von Schmutz-, Regen-, Mischwasserleitungen oder Lüftungsleitungen, die Anschlusswerte der Entwässerungsgegenstände (DU), effektive Volumenströme (Qc), Pumpenströme (Qp), Regenspenden (r), respektive der Regenwasserabfluss (Qrw).

Die Berechnungsergebnisse werden auf die Einhaltung von Mindestgefälle, Mindestgeschwindigkeit und Füllungsgrade entsprechend hydrodynamischer Fließformeln, abhängig vom Fließgefälle und den Fließwiderständen überprüft. Damit kann man nachweisen, dass die notwendige Leistungs- und Selbstreinigungsfähigkeit an jedem Punkt gegeben ist. Mit der Berechnung wird ein Fließweg-Datenblatt erstellt, das alle wichtigen Berechnungsergebnisse enthält. Alle weiteren Fließwege werden entsprechend den hydraulischen Gegebenheiten nacheinander aufgelistet. Die jeweiligen Sohlhöhen der Teilstrecken werden auf der Grundlage des Gefälles vom Programm selbstständig ermittelt. Bei Bedarf wird auf Grundlage definierter Sohlhöhen auch das Gefälle der Teilstrecken selbstständig berechnet.

Auch der Überflutungsnachweis nach DIN 1986-100 oder der Rückhalteraum bei Einleitungsbeschränkung wird ermittelt. Vorgegebene Nennweiten bestehender Gesamt- und Teil-Netze können rechnerisch überprüft und bei Sanierungen oder Anlagenerweiterungen einbezogen werden. Individuell erweiterbare Stammdaten mit den erforderlichen Parametern für Rohre, Formstücke, Entwässerungsgegenstände, Regenwasserabflüsse, Regenereignisse, Belüftungsventile, Lüftungshauben, Dämmung etc. beschleunigen die Planung. Da in der Regel Trinkwasseranlagen mit Entwässerungsanlagen parallel geplant werden, können Trink- und Abwassernetze in einer Datei bearbeitet werden. Das erübrigt Mehrfacheingaben und ermöglicht Kollisionskontrollen, sodass kein Kanalstrang mit einem anderen Objekt des Abwasser-/Trinkwasser-Leitungsnetzes oder mit der Gebäude-Tragstruktur ins Gehege kommt.

Werden auch andere haustechnische Gewerke mit derselben Software geplant, sind auch gewerkübergreifende Kollisionskontrollen möglich. Teilweise wird die Planung auch auf mögliche Fehler oder eine Überschreitung von Grenzbedingungen geprüft, wie etwa die maximale Länge, maximale Anzahl von Bögen, die Absturzhöhe gemäß Tabellen 5 und 8 der DIN EN 12056-2 und der Tabelle 5 der DIN 1986-100. Eventuelle Problemstellen werden vom Programm markiert. Belüftungsventile mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung können in Anlagen mit Hauptlüftungssystemen als Ersatz für Umlüftungen oder indirekte Nebenlüftungen dienen. Bei Einsatz eines Belüftungsventils werden die Randbedingungen geprüft und gegebenenfalls Hinweise mit Bezug auf die Norm ausgegeben.

Sonderbauteile, wie Rückstausicherungen, Hebeanlagen, Abscheideranlagen oder Anlagen zur Regenwasser-/Grauwassernutzung, werden bei der Planung in der Regel berücksichtigt, wobei sich dies bei einigen Programmen nur auf die Plangrafik, Konstruktion und Massen/Mengenermittlung bzw. Stückliste bezieht, jedoch nicht auf die Auslegung und Berechnung. Andere Programme beziehen die jeweiligen technischen Parameter wie Förderhöhe, Pumpenförderstrom etc. in die Berechnung mit ein. Nicht alle Programme berücksichtigen bei der Berechnung und Trassenführung eine eventuelle Dämmung von Regenwasser-Entwässerungsleitungen.

Alle Dateneingaben und Berechnungsergebnisse werden tabellarisch oder grafisch ausgegeben und dienen der Ausführung und Dokumentation der Anlage. Sie können ausgedruckt, als PDF-Datei ausgegeben oder über diverse alphanumerische Schnittstellen exportiert werden. Massenauszüge bilden die Grundlage für Leistungsverzeichnisse, die raum- oder gruppenweise unterteilt und für Dachabläufe, Entwässerungsgegenstände, Rohrleitungen, Formstücke, Zubehör etc. nach Nennweiten geordnet werden können. Der Materialauszug kann anschließend in eine Ausschreibungs-Software importiert oder in Excel nachbearbeitet werden.

Dachentwässerungsplanung wird immer wichtiger

Besondere Sorgfalt erfordert die Dachentwässerungsplanung, denn in Verbindung mit den zunehmend unberechenbaren Wetterereignissen ist eine falsche Bemessung innen liegender Regenrinnen inzwischen eine häufige Bauschadensursache. Deshalb ist gemäß DIN EN 12056-3 und DIN 1986-100 ein hydraulischer Leistungsnachweis auf Basis des Gebäudestandortes und der örtlichen Niederschlagswerte des Deutschen Wetterdienstes zwingend. Aufgrund des höheren Berechnungsaufwands empfiehlt sich auch hier die Verwendung dafür ausgelegter Programme.

Bei der Berechnung wird prinzipiell zwischen vorgehängten und innen liegenden Rinnen unterschieden. Für vorgehängte Dachrinnen gilt der so genannte Berechnungsregen r(5,5), der statistisch einmal in fünf Jahren innerhalb von fünf Minuten die Rinnen füllt. Innen liegende Rinnen werden nach dem Jahrhundertregen r(5,100) ausgelegt, der einmal in 100 Jahren innerhalb von 5 Minuten die Kanalisationen flutet. Für die Ermittlung der erforderlichen Dachabläufe berücksichtigt die Software grundlegende Berechnungsparameter wie den Regenwasserabfluss (Q), die abflusswirksame Dachfläche (A), der Abflussbeiwert (C) sowie die Fließweglänge (L). Ferner werden Rinnenwinkel, Rinneneinhang- bzw. Lötstutzen oder Laubfangkörbe als das Abflussvermögen der Rinne reduzierender Strömungswiderstände berücksichtigt. Zu Kontrollzwecken berechnen Programme die Mindestnennweite der weiterführenden Freispiegelleitung für einen bestimmten Füllungsgrad und ein bestimmtes Rohrsohlengefälle.

Heikler ist die Entwässerungsplanung bei Flachdächern. Hier kann eine unzureichende Konzeption und Dimensionierung nicht nur zu einer massiven Durchfeuchtung des Dachaufbaus und von Gebäudebauteilen, sondern auch zu einem statischen Versagen der Tragkonstruktion führen. Unterschieden wird zwischen der konventionellen Freispiegel- und der Druckströmungsentwässerung. Letztere saugt durch die Schwerkraft das Regenwasser regelrecht von der Dachfläche, sobald sich eine bestimmte Wassermenge auf dem Dach anstaut und eine vollständige Füllung der Rohrleitung erreicht wird. Voraussetzung ist allerdings eine Mindest-Dachflächengröße (ab ca. 150 m²), eine Fallhöhe von mindestens 4 m, spezielle Dachabläufe sowie weitere Randbedingungen.

Im Vergleich zu einer Freispiegelentwässerung kommt eine Druckströmungsentwässerung mit weniger Fall- und Grundleitungen aus. Die Rohrdimensionen sind geringer, was Material und Kosten spart. Zudem können Sammelleitungen unterhalb der Dachdecke ohne Gefälle platzsparend verlegt werden. Die Druckströmungsentwässerung bietet also Vorteile. Obwohl für eine sichere Funktion des Gesamtsystems eine präzise Berechnung zwingend erforderlich ist, unterstützen diese Art der Entwässerung nur wenige produktunabhängige Programme (z. B. von C.A.T.S. Sanitär Professional oder liNear Analyse Waste Water). Das liegt unter anderem auch daran, dass Ablaufsystem-Hersteller die Planung und Berechnung kostenlos anbieten, sofern die jeweiligen Produkte verbaut werden.

So wird geplant

Geplant wird in der Regel auf Grundlage von per DXF- oder DWG-Schnittstelle eingelesenen Architektenplänen. Bei einigen Programmen können auch gescannte Papierpläne als Planungsgrundlage hinterlegt werden. In der Regel werden zunächst im Rahmen der Sanitär-/Trinkwasseranlagenplanung die Sanitärgegenstände eingefügt und stehen somit auch für die Entwässerungsanlagen-Planung zur Verfügung. Die Trassenführung der Abflussleitungen wird mit einer Polylinie im Grundriss, Schnitt (Strangschema) oder in der Isometrie vorgegeben. Zum Zeichnen wird das Modell einfach interaktiv in die günstigste Lage gedreht. Die Leitungen werden auf Grundlage dieses Ein-Strich-Modells automatisch generiert. Parallel werden die Leitungslängen ermittelt und die Leitungsart definiert.

Die Art der Leitung (Schmutz-, Misch-, Regenwasser- und Lüftungsleitungen) erkennt das Programm aus der jeweiligen Anschlusssituation und der Leitungsführung ebenso automatisch wie Lüftungsarten oder Bauteile wie Haupt-, Sekundär-, Neben- und Umlüftungen, Belüftungsventile, Lüftungshauben etc. Werden neue Sanitärgegenstände eingefügt oder bestehende verändert, passt sich die Leitungsführung selbstständig an. Anlagenteile lassen sich kopieren und werden an der neuen Position automatisch an das Hauptleitungsnetz angebunden, was den Nachbearbeitungsaufwand bei Änderungen reduziert. Änderungen innerhalb der Berechnung werden automatisch von der Zeichnung übernommen. So lassen sich auch Rohrmaterialien oder -durchmesser schnell ändern.

Da im Geschosswohnungsbau die Anordnung der Verbraucher auf den Etagen meist identisch ist, werden einmal definierte Einheiten inklusive aller Parameter mehrfach kopiert. Wird in einem Bestandsgebäude ein vorhandenes Abwassernetz erweitert und sollen Rohrleitungsabschnitte weiter genutzt werden, ist auch eine Eingabe feststehender Nennweiten und Gefälle von Teilstrecken möglich.

Welche Planungssoftware gibt es?

Programme für die Auslegung von Abwassernetzen gibt es viele. Produktspezifische Berechnungsprogramme (z. B. Geberit ProPlanner, Viega Viptool Engineering etc.) sind vor allem für Fachhandwerker zugeschnitten. Auch produktspezifische Online-Berechnungshilfen gibt es. Teilweise verwenden Rohrhersteller für die Berechnungsdienstleistung auch eigene Software (z. B. Aquaperfect von Düker), die allgemein nicht erhältlich ist. Kommerziell vertriebene Lösungen sind grundsätzlich produkt- und herstellerneutral und verfügen über entsprechende Bauteildatenbanken. Zu diesen Lösungen gehören numerische Berechnungsprogramme mit grafischer Darstellung, CAD-Programme mit aufgesetzten Berechnungsmodulen sowie CAE-Lösungen mit integrierter Kalkulation. Häufig verbreitet sind umfassende, im Paket erhältliche Sanitär-Lösungen, die parallel auch die Planung von Trinkwasseranlagen ermöglichen. Die meisten Programme sind inzwischen so einfach bedienbar, dass mit möglichst wenigen Eingaben kleine und einfache, aber auch große und komplexe Entwässerungsanlagen ausgelegt werden können.

Fazit: Man muss wissen, was man tut!

Aufgrund der verschiedenen Berechnungsvorgaben durch Normen, Richtlinien und technische Vorschriften ist eine Dimensionierung von Hand aus wirtschaftlicher Sicht nicht vertretbar, weil aufwendig und fehleranfällig. Das gilt insbesondere bei der Dachentwässerung im Hinblick auf die Planungssicherheit. Wer Software zur Entwässerungsplanung einsetzt, muss jedoch wissen, was er tut und was den Normvorgaben entspricht, denn das prüft die Software nicht oder nur teilweise. Das gilt beispielsweise für die Regenwasserableitung auf tiefer liegende Dächer (Kaskadenentwässerung) oder die Zusammenführung von Abläufen mit unterschiedlichem Höhenniveau bei Anlagen mit Druckströmungsentwässerung.

Produkte und Anbieter*

AX 3000 Heizung-Sanitär (www.ax3000-group.de), C.A.T.S. Sanitär Professional (www.cats-software.com), DDS-CAD SHKL (www.ddsv.de), Dendrit Studio (www.dendrit.de, www.kemper-olpe.de), Entwässerung DIN EN 12056/752 und DIN 1986-100 (www.solar-computer.de), Geberit ProPlanner (www.geberit.com), Haustech-CAD Sanitär (www.bausoft.ch), HSE (www.uponor.de), HT2000-CAE Abwasser (www.willms.de), liNear Analyse Waste Water (www.linearweb.de), MagiCAD (www.magicad.com/de), MF-Drain (www.friedrich-datentechnik.de), mh-SANcalc/AB (www.mh-software.de), pit-CAD Heizung/Sanitär (www.pit.de), Plancal nova Sanitär Abwasser (www.plancal.de), RAUCAD (www.rehau.de), Rheinzink Online-Rinnenberechnung (rheinzink.dendrit.info/Main.aspx), RUKON-HSR (www.tacos-gmbh.de), SSS2000 Abwasserinstallation DIN EN 12056-2 (www.sss2000.de), TriCAD MS Sanitär (www.venturisit.de), Viptool Engineering (www.viega.de)

* Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit!

• DIN EN 12056-2: Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 2: Schmutzwasseranlagen, Planung und Berechnung, Beuth, Berlin, Januar 2001
• DIN EN 12056-3: Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 3: Dachentwässerung, Planung und Bemessung, Beuth, Berlin, Januar 2001
• DIN EN 752: Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden, Beuth, Berlin, April 2008
• DIN 1986-100: Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056, Beuth, Berlin, Mai 2008
• Ishorst, B.: Vollgefüllt und ohne Gefälle, aus: SBZ 10/2012, Gentner-Verlag, Stuttgart
• IZEG Informationszentrum Entwässerungstechnik Guss e.V. (Hrsg.): Planung und Ausführung von Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke, Eigenverlag, Bonn, 2. Auflage 2014, E-Book: <a href="http://www.roschack.de/E-Book-IZEG" target="_blank">www.roschack.de/E-Book-IZEG</a>
• Scheele, J.: Bemessung von Schmutzwasserleitungen im System nach DIN EN 12056-2 und DIN 1986-100, Witten 2008, Download: <a href="http://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/03/Download-Bemessung-von-Schmutzwasserleitungen.pdf" target="_blank">www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/03/Download-Bemessung-von-Schmutzwasserleitungen.pdf</a>
• Wilo AG (Hrsg.): Abwassertechnik Planungshandbuch, Eigenverlag, Dortmund 2005

Dipl.-Ing. Marian Behaneck ist Fachautor zahlreicher Publikationen zu Hardware, Software und IT im Baubereich; 76751 Jockgrim, behaneck@gmx.de