Wassersysteme
Energie- und Klimasysteme 2 BSc ARCH / MSc BAUG / MSc UWIS FS 2016
Energie- und Klimasysteme 2 BSc ARCH / MSc BAUG / MSc UWIS FS 2016
Fichier Détails
Cartes-fiches | 22 |
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Langue | Deutsch |
Catégorie | Physique |
Niveau | Université |
Crée / Actualisé | 17.01.2017 / 06.01.2023 |
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Wasser - Bedeutung für den Menschen
• Transportmittel und Lösungsmittel:
Wasser ist der Hauptbestandteil aller K.rperflüssigkeiten
und Transportmittel, Stoffe werden im
Wasser gelöst
• Kühlmittel und Heizmittel
Blutzirkulation sorgt für einen Temperaturausgleich
innerhalb des Körpers; überschüssige Wärme wird
durch Schwitzen (Kühlung durch Verdunstung)
ausgeglichen
• Chemischer Reaktionspartner
Viele chemische Reaktionen sind im Körper erst
durch Wasser möglich
• Baustoff des Körpers
Der menschliche Körper besteht aus 50-80% aus
Wasser
• Wasserbedarf
Erwachsene benötigen 2l pro Tag und 1-3g Salz
Wasser im Gebäude
Nutzen:
• Trinkwasser, Zubereitung von Nahrung
• Abtransport von Schmutz und Ausscheidungen (viele
Stoffe lösen sich in Wasser)
• Wärmetransport und Wärmespeicherung (aufgrund
günstige spezifische Wärmekapazität)
• Befeuchtung
• Schutz vor Regenwasser durch Geb.udehülle >
Entwässerung
Herausforderungen
• Transport ohne Verluste (Effizienz, Gefahr von
Bauschäden)
• Eindringen in die Konstruktion (grosse
Schadenswirkung)
• Reinigung von Verunreinigungen
• ‘Das Letzte Wärmeleck in der Geb.udehülle’
Verunreinigungen
Schadstoffe und biologische Einträge:
• Pestizide
• Nitrate
• Hormone
• Bakterien und Viren
Metalle
• aus Rohrleitungsmaterial (saures Wasser)
• Eintrag von Kupfer- und Aluminiumionen durch
Dachrinnen und Metallfassaden
‘Ecosan’ Prinzip der Wasserwirtschaft
Kreislauforientierte Systeme zur Wasserund
Abwasserbewirtschaftung und
Sanitärversorgung:
• Neue Sanitärsysteme
• Wasserfreie Sanitärsysteme
• Paradigmenwechsel in der
Siedlungswasserwirtschaft
• Abwasser als Ressource, Gewinnung
von Nutzbaren Stoffen aus Urin und
Fäkalien, z.B. für Dünger und Kompost
• Trennung von Urin, Grau- und
Schwarzwasser
Künstliche Reservoirs
Vorteile:
• Schneller und einfacher Zugang zu einer Wasserquelle
• Erstellung von Trinkwasser und Wasser für andere
Zwecke
• erhöhter Schutz der Flussausläufe von Hochwasserereignissen
• Erhöhtes Potenzial für eine nachhaltige landwirtschaftliche
Bewässerung
• Produktion von Energie (Wasserkraft) und die
Wasserspeicherung
• je nach Grösse kann es ein wichtiger Wirtschaftsfaktor für
eine Region werden (Trinkwasser, Erholung, usw.)
Künstliche Reservoirs
Nachteile
• Starker menschliche Eingriff im Reservoirbereich, damit
verbunden: soziale, wirtschaftliche und gesundheitliche
Probleme
• U.U. Versetzung der lokalen Bevölkerung auf Grund von
Überschwemmungen am Reservoir-Wasserbecken
• Konflikte unter Anliegern können vor allem in ariden
Gebieten auftreten
• Dämme sind teuer; Bau- und Unterhaltungskosten
• schnell und einfach zugängliche Wasserquelle
• frisches und sauberes Wasser benötigt nur wenige
weitere Behandlungen
• ein See ist ein wichtiger Wirtschaftsfaktor für eine Region
(Trinkwasser, Tourismus, etc.)
• kann für die Energiegewinnung genutzt werden
(Kleinwasserkraft)
• aufgrund ihrer Nähe zu Städten können sie als Senke für
Fernkälte-Anwendungen verwendet werden
Sammeln: Seen
Nachteile:
• Konflikte unter Anliegern können vor allem in ariden
Gebieten auftreten
• Risiko durch Einleitung von Abwasser
• teure Einlasskonstruktionen für grossmassstäbliche
Wasserentnahme notwendig
• kostengünstige natürliche Behandlungsprozesse,
die auch die Kosten für die anschliessende
Behandlung reduzieren können (z.B. Einsatz von
Chemikalien für die Desinfektion)
• einfache Technik: einfache Implementierung und
wenig Wartung (je nach Zweck des
Ausgangsgewässers )
• erhöhte Speicherkapazität um Angebot und
Nachfrage in Bereichen mit hohen Schwankungen
der Niederschläge auszugleichen
Grundwasser / Ufer
Nachteile
• die Anwesenheit von gelösten Schwermetallen (z.B.
Arsen) kann die BF Qualität beeinträchtigen
• schädliche organische Stoffe sind oft nicht
vollständig beseitigt
• andere Nachbehandlungsverfahren sind notwendig,
wie Oxidation und Adsorption um die
Trinkwasserqualität zu erreichen
Reinigung
Primäre Behandlung:
• Belüftung: Das Wasser wird gemischt wird, um
Partikel in der Wassersäule auszusetzen.
• Verklumpen (Koagulation): freischwebende
Partikeln werden gebunden (Ton, Metalle,
Mikroorganismen).
• Sedimentation: Die schweren Teilchen /
Partikeln setzen sich am Grund ab.
Sekundäre Behandlung:
• Filtration: Das Wasser fliesst durch eine Reihe
von Filtern, dadurch werden die Partikeln die
noch in der Wassersäule bleiben, abgefangen
und entfernt.
Tertiäre Behandlung:
• Desinfektion: Das Wasser wird behandelt, um
jegliche krankheitsverursachenden Erreger zu
zerstören; üblicherweise durch Chlorierung,
Ozonierung, Wasserstoffperoxid oder UVStrahlung
• Das öffentliche Trinkwasserleitungsnetz
versorgt die Haushalte mit Trinkwasser und die
Quartiere mit Löschwasser für den Brandfall.
Das Netz besteht aus Rohren mit einem
Durchmesser von 10 cm bis 1 m. Die
Dimensionierung ausserhalb der Gebäude ist
durchden Brandfall gegeben.
• In Zürich z.B. ist das Leitungsnetz über 1550
km lang.
• Trinkwasserleitungen werden in der Stadt als
Ringleitungsnetz verlegt. Diese gewährleisten
eine gleichmässige Druckverteilung und
höhere Betriebssicherheit. Kleine Abschnitte
können leicht abgesperrt werden, wodurch
Reparaturarbeiten oder Erweiterungsarbeiten
erleichtert werden.
• Das Verlegen von Trinkwasser- und
Abwasserleitungen im gleichen Graben sollte
vermieden werden. Das Trinkwasserrohr ist
stets über dem Abwasserkanal anzuordnen.
Verteilung
• Grosse Rohrleitungen werden aus Stahlrohren
hergestellt
• Kleinere Fördersysteme verwenden Gusseisen,
Sphäroguss, PVC etc.
• Ziegel- und Steinkanäle für Trinkwasser-Transport
sollten vermieden werden, um ein Auslaufen zu
verhindern.
Rohre lassen sich in drei Hauptkategorien unterteilen.
• Metallrohre (d.h. Stahlrohre, verzinkte Eisenrohre
und Gusseisenrohre): Sind die stärksten und
beständigsten Rohren, sie können leicht geschweisst
und montiert werden.
• Zementrohre (d.h. Betonrohre): Nicht ätzend, extrem
stark und beständig, daher schwer und teuer.
• Kunststoffrohre (d.h. plastifizierte Polyvinylchlorid
Rohre (PVC)): Nicht korrosiv, verfügbar und
transportfreundlich, Deformierung ab Temperaturen
von 65° Grad.
Warmwassersysteme / Wassererhitzung
Warmwasser
• Das in Wassererwärmungsanlagen bis auf etwa 90° C
erwärmte Trinkwasser wird als Warmwasser bezeichnet.
• Warmwasserbedarf ist vom Verwendungszweck des
Warmwassers und dem Nutzerverhalten abhängig.
Warmwasserversorgungsanlagen müssen folgende
Anforderungen erfüllen:
• Warmwasser soll an den Zapfstellen mit der
gewünschten Temperatur in der gewünschten Menge
ohne große Verzögerung zur Verfügung stehen.
• Warmwassertemperatur soll an der Entnahmestelle
regelbar sein.
• Warmwasser soll in hygienischer Sicht einwandfrei sein.
• Der Betrieb von Warmwasseranlagen soll kostengünstig,
umweltfreundlich und energieeffizient sein.
Einbindung in das Heizsystem
Warmwasser
• Die Warmwassererzeugung ist Teil des
Heizsystems und wird darin integriert.
• Die notwendige Warmwassertemperatur
kann über ein gemeinsamen oder getrennte
Wärmeerzeuger erzeugt werden
• Warmwasser benötigt höhere
Temperaturen (55/65°C) als die Heizung
(28°-40°), daher kann eine separate
Erzeugung sinnvoll sein
• Dies kann z.B. über zwei Wärmepumpen
mit jeweils geeigneten Temperaturhub
geschehen.
Abwassersystem
Beim Anschluss and die Kanalisation wird
unterschieden zwischen:
• Mischsystem: Regen- und Schmutzwasser
werden in der Grundleitung zusammengeführt
• getrenntes System: Regen- und Schmutzwasser
sind im öffentlichen Kanalnetz getrennt
Regen- und Schmutzwasser werden getrennt aus
dem Gebäude geführt
Abwassersystem: Sanitär
Anschlussleitungen
• Das Gefälle von Anschlussleitungen darf 1%
nicht unterschreiten und 5% nicht
überschreiten.
• Die Abwasserleitung muss gelüftet werden, um:
• einen Druckabbau zu gewährleisten
• Unterdruck zu vermeiden
• Kanalgase ins Freie (zumeist über das
Dach) abziehen zu lassen
• Es wird zwischen Haupt- und Nebenlüftung
unterschieden. Eine Nebenlüftung ist eine
zusätzliche Lüftungsleitung parallel zur
Fallleitung.
Fallleitungen
• Fallleitungen sind lotrecht und ohne Änderung
der Nennweite durch die Geschosse zu führen.
• Jede Fallleitung ist ohne Querschnittsverminderung
als Hauptlüftungsleitung über
Dach zu führen.
Schall in der Sanitärtechnik
Je nach Ausführung können die
Wasserinstallationen hörbar sein, was von vielen
als unangenehm empfunden wird. Dabei kann
unterschieden werden zwischen:
• Einzelgeräuschen, z.B. Funktionsgeräusche von
Waschtisch, Spülbecken, Badewanne füllen und
auslaufen lassen, Duschen, Klosett spülen, etc.
• Benutzungsgeräusche, z.B. Duschen in der
Badewanne, Rutschen in der Badewanne,
Klosettsitz fallen lassen
• Dauergeräuschen wie z.B. Funktionsgeräusche
von Lüftungs- und Klimaanlage, Geschirrspüler,
Waschmaschine, Tumbler, aber auch
Tropfgeräusche in Wasserleitungen, Knacken
von Heizungsrohren etc.
Dies kann in Entwurf und Planung durch die
Leitungsführung horizontal und vertikal und die
Materialwahl vermieden bzw. verringert werden
Dachentwässerung
Flachdachentwässerung
Mit dafür geeigneten Dacheinläufen und
hydraulischem Systemabgleich können
Flachdachentwässerungen auch mit voll gefülltem
Entwässerungssystem ausgeführt werden.
Im Vergleich zu teilgefüllten Systemen verstärkt
der in voll gefüllten Systemen auftretende
Unterdruck den Wasserdurchfluss und bietet
dadurch folgende Vorteile:
• Verringerung der Anzahl von
Dachwassereinläufen,
• Verringerung der Anzahl von Fallleitungen,
• Verringerung der Rohrnennweiten,
• Ermöglichung horizontaler Leitungsführung
ohne Gefälle.
Regenwassernutzung mit Speicher innerhalb / ausserhalb
Vorteile
• Einsparung von wertvollem und knappem
Trinkwasser
• Anreicherung des Grundwassers durch das
Überlaufwasser soweit dieses versickert wird
• Entlastung der Klärwerke, insbesondere bei
starkem Regen
• Rückhaltung von Hochwasser
verursachenden Abflüssen
• Kosteneinsparung durch den verminderten
Trinkwasserbezug
• geringerer Waschmittelverbrauch durch
weiches Regenwasser.
Regenwassernutzung mit Speicher innerhalb / ausserhalb
Nachteile
• Hygienische Probleme bei längerer
Stagnation des Regenwassers in großeren
Speichern, die u.U. den Einsatz von
Chemikalien zur Desinfektion erfordern.
• Unzumutbare Verunreinigungen der
Dachflächen, z.B. durch Vogelkot, zumindest
bei Verwendung als Waschwasser
• Höhere lnvestitionskosten.