A5 Physik des Wassers im Bauwesen

Thema

Wasser in einem Gebäude unterliegt denselben strömungsmechanischen Gesetzen wie jede andere bewegte Flüssigkeit. Der Druck einer ruhenden Wassersäule steigt direkt mit ihrer Höhe. Das bedeutet, dass die oberen Stockwerke eines Gebäudes einen geringeren Wasserdruck erhalten als die unteren, sofern dies nicht durch Pumpen ausgeglichen wird.

Beim Durchfluss von Wasser durch ein Rohr findet ein ständiger Austausch zwischen Druck, Geschwindigkeit und Höhe statt: Verengt sich das Rohr oder steigt es an, muss einer dieser drei Faktoren abnehmen, um die anderen zu kompensieren. Die Durchflussmenge in einem Rohr ist das Produkt aus Querschnittsfläche und Geschwindigkeit. Dies erklärt, warum ein Rohr mit kleinerem Durchmesser eine höhere Geschwindigkeit benötigt, um die gleiche Durchflussmenge zu transportieren. Diese höhere Geschwindigkeit hat ihren Preis: Der Druckverlust im Rohr steigt mit zunehmender Wassergeschwindigkeit und Rohrlänge rapide an und sinkt mit zunehmendem Durchmesser. Daher muss ein Gleichgewicht zwischen wirtschaftlicheren Rohren und akzeptablen Druckverlusten gefunden werden.

Das gleiche Zusammenspiel von Druck, Geschwindigkeit und Höhe, das ein Rohr bestimmt, bleibt auch nach dem Verlassen des Rohrs bestehen: Angepasst an ein poröses Medium anstelle eines offenen Kanals, entspricht es dem im Grundwassermodul beschriebenen Strömungsprinzip und bestimmt die Versickerung von Wasser in den Boden – die Grundlage für die Planung von Entwässerungs- und Versickerungssystemen.

Dieses Modul, das mit einem mit der Höhe der Wassersäule steigenden Druck beginnt, zeigt abschließend, dass dieselben grundlegenden Prinzipien der Strömungsmechanik sowohl das durch ein Rohr im Gebäude aufsteigende Wasser als auch das im Außenbereich in den Boden versickernde Wasser bestimmen.

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