Regenerative Energie aus der Trockenwetterrinne - Systembauweise mit FBS-Innovationspreis ausgezeichnet

Fertigteile für die Trockenwetterrinne

(22.10.2003) Im Rahmen der Kanalsanierung im Leverkusener Stadtteil Wiesdorf wurden Stahlbetonrohre nach der Verlegung mit einer Fertigteil-Trockenwetterrinne und streckenweise mit dem System Rabtherm für die Abwasser-Wärmenutzung ausgerüstet.

Bei der Fertigteil-Trockenwetterrinne handelt es sich um einen Wettbewerbsbeitrag zum Innovationspreis 2000 der Fachvereinigung Betonrohre und Stahlbetonrohre e.V. (FBS). Dipl.-Ing. Stefan Lohkamp, Konstrukteur der Fertigteil-Lösung und Mitarbeiter der Technischen Betriebe Leverkusen (TBL), war einer der Preisträger. Bedingt durch das Rohrvortriebsverfahren und lange Vortriebsstrecken bis zu 250 m kam sein Verfahren erstmals in Leverkusen zur Ausführung.

Die hier vorgestellte Kanalbaumaßnahme umfasst neben dem Kanal DN 1400 aus Stahlbetonrohren mit Fertigteil-Trockenwetterrinne einen Stauraumkanal DN 1800. Um den Anschluss an die vorhandenen Kanäle ohne Pumpstationen sicherzustellen, wurde das neue Entwässerungssystem in 11 m Tiefe angelegt. Die Realisierung der komplexen Bauaufgabe führte zu einer engen Kooperation der TBL mit dem Hersteller der Bauteile, dem FBS-Mitgliedsunternehmen DW Betonrohre. Gefertigt wurden die qualitativ hochwertigen Stahlbetonrohre und Betonfertigteile (System DYWIDAG) mit integrierter Spülrinne ¼ DN 400 und ausgebildeter Berme in der Region im Werk Nievenheim.

Für den Vortrieb wurden aufgrund der hohen Qualität und Maßhaltigkeit in der Stahlschalung erhärtete Stahlbeton-Rüttelrohre verwendet. Nach der Vorpressung erfolgte die Vermessung der verlegten Vortriebsstrecken an jedem Rohrstoß für die Konstruktion des Schienengestells, das die Fertigteile aufnimmt. Die Schienenlänge wurde auf die maximalen Bauteilabmessungen abgestimmt, das Stahlgestell vor dem Einbau höhen- und lagegerecht justiert.

Mit zwei Arbeitern vor Ort und einem Kranführer nahm die Bau ausführende Leverkusener Firma Weitz & Co. den Einbau vor. Die Fertigteile wurden vom Kran auf den Rundrohren des Stahlgestells abgesetzt und mithilfe einer Seilwinde wie auf Schienen in den Rohrstrang DN 1400 eingezogen. Durchschnittliche Tagesleistung: zirka 18 Elemente. Bei der Abschottung der Fertigteile in der Rohrfuge verblieb eine Bewegungsfuge.

Mit einem Seilzug werden die Fertigteile in den Rohrstrang eingezogen. Nach dem Einbau werden die verbleibenden Hohlräume komplett verdämmt.

Im weiteren Schritt wurde der Ringraum zwischen Unterseite Trockenwetterrinne und Rohrsohle komplett verdämmt, so dass die Belastung nicht mehr linienförmig auf dem Gestell ruht, sondern sich flächig und gleichmäßig verteilt. Abschließend wurde die Längsfuge zwischen Rohr und Oberkante Fertigteil mit Kunstharzmörtel abgedichtet.

Durch den Einsatz der Fertigteile reduziert sich die Bauzeit im Vergleich zur konventionellen Herstellung vor Ort um etwa 50 Prozent. Lohkamp führt aus: "Da gerade der nachträgliche Einbau einer konventionellen Trockenwetterrinne mit hohen Lohnkosten einhergeht, wird der Einheitspreis pro Meter Fertigteil um zirka 30 Prozent unterschritten. Eine vergleichbare hohe Betonqualität vor Ort im Rohr herzustellen ist praktisch nicht möglich."

Neben dem Einsatz im Kanalneubau lässt sich die Trockenwetterrinne aus Betonfertigteilen auch in vorhandenen Entwässerungssystemen einbauen. Unterschiedliche Querschnitte und Längen sowie Leerrohre für die Aufnahme zusätzlicher Medien- und Versorgungsleitungen erweitern das Einsatzspektrum. Daher ist ein schalungserhärtetes Fertigteil aus hochwertigem Beton konventionell im Kanal hergestellten Trockenwetterrinnen aus Beton und anderen Werkstoffen klar überlegen.

Energie aus dem Abwasser

Für die Nutzung des Abwasser-Wärmepotenzials und den Einsatz des Systems Rabtherm bot die Kanalbaumaßnahme gute Voraussetzungen. Zum einen wird der Stauraumkanal mit einem ausreichend hohen Trockenwetterabfluss beaufschlagt, so dass ein zählbares Wärmepotenzial im Abwasser vorhanden ist. Und in die ohnehin aus hydraulischen Gründen vorgesehene Trockenwetterrinne konnte ein Wärmetauscher integriert werden.

Zum anderen signalisierte Harpen Energie Contracting als Energiedienstleister des neu am Ort errichteten Gesundheitshauses mit einer Nutzfläche von rund 12.500 qm Interesse an der gewonnenen Wärme. Kernstück der Wärmenutzungsanlage sind so genannte Rabtherm-Module aus korrosions- und abriebfestem Spezialchromstahl. Die Module wurden zu einem 120 m langen Wärmetauscherkanal verbunden.

Durch den Wärmetauscher fließt kaltes Wasser quer zur Fließrichtung des Abwassers. Das Trägermedium wird durch die Temperatur des Schmutzwassers - im Jahresmittel etwa 15°C in der Kanalisation - erwärmt und mittels Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. So wird es schließlich für die Beheizung und Warmwassererzeugung nutzbar. Moderne Wärmepumpen ermöglichen Nutztemperaturen von 65°C, ausreichend für Warmwasser und Heizung. In den Sommermonaten kann teilweise auch der Bedarf zur Kühlung gedeckt werden.

Stahlbetonrohr mit eingebautem Rabtherm-Modul, hier das System Tröndle.

Die 3 m langen Wärmetauscher-Elemente wurden im Werk Nievenheim fest in die Trockenwetterrinne eingebaut, auf den Schienen in den Stauraumkanal eingeschoben und miteinander verbunden. Neben der ökologisch sinnvollen Energienutzung wird die Wärmeversorgung des Gesundheitszentrums bei Spitzenlasten über das Fernwärmenetz der Stadt Leverkusen sichergestellt.

Im Vorfeld ist eine Machbarkeitsstudie erarbeitet worden, in der die Kosten der Anlage einer konventionellen Fernwärmeversorgung gegenübergestellt wurden. Unter Einbeziehung von NRW-Fördermite Energien rechnete sich der wirtschaftliche Betrieb. Die jährliche Energieeinsparung durch die Wärmenutzungsanlage beziffert der Schweizer Ingenieur Urs Studer, Inhaber der Firma Studer + Partner AG und Rabtherm AG, mit etwa 12 000 Euro.