Wie funktioniert ein Freispiegelgefälle?
Freispiegelgefälle werden auch als Freispiegelleitungen oder Gravitationsleitungen bezeichnet. Im Falle eines Tunnels findet auch der Begriff (Frei-)Spiegelstollen Verwendung. Es handelt sich dabei um eine Leitung, in der Wasser oder Abwasser allein durch die Einwirkung der Schwerkraft fließt und dabei von einem höhergelegenen Ausgangspunkt zu einem tiefergelegenen Endpunkt gelangt.
Anders als bei einer Druckrohrleitung ist es bei einem Freispiegelgefälle nicht nötig, zwischenzeitlich zusätzliche Energie aufzubringen, um das Wasser durch das Rohr zu bewegen. Bei einer geringen Neigung wird allerdings üblicherweise der Wasserdruck am Ausgangspunkt mithilfe von Pumpen erhöht und die Leitung am Endpunkt mithilfe eines künstlich erzeugten Vakuums entwässert. Freispiegelgefälle sind nicht zu verwechseln mit Freigefälledruckrohrleitungen, einer Variante der Druckrohrleitung, die zwar das natürliche Gefälle nutzt, aber auch Hoch- und Tiefpunkte durchlaufen kann.
Ihren Namen erhalten Freispiegelgefälle bzw. Freispiegelleitungen von der Tatsache, dass in den meisten Fällen der Querschnitt der Leitung nicht vollständig durchflossen ist. Es bleibt stattdessen ein Luftraum über der Wasseroberfläche, fachsprachlich heißt das: Der Wasserspiegel ist frei. Abhängig vom Neigungswinkel der Freispiegelleitung sowie vom vorliegenden Druck erstreckt sich dieser Luftraum meist nicht durch die gesamte Leitung, sondern beginnt am Ausgangspunkt und setzt sich nur durch einen Teil des Rohres fort.
Wann kommen Freispiegelgefälle zum Einsatz?
Freispiegelgefälle dienen dem Menschen seit alters her zum Wassertransport. So handelte es sich z. B. bei den Aquädukten der alten Römer um derartige Leitungen. Das Wasser wurde hier zunächst mit Pumpen in eine steinerne Leitung gehoben und anschließend mithilfe der Schwerkraft verteilt.
Und auch bei der Abwasserentsorgung kommen häufig Freispiegelgefälle zum Einsatz. Ist eine ausreichende Neigung vorhanden, dann können Abwasserleitungen oder der Zulauf zur Kläranlage problemlos auf diese Weise realisiert werden. Diese Realisierung reduziert zugleich den benötigten Energieaufwand. Allerdings müssen Freispiegelleitungen, um die gleiche Wassermenge wie eine Druckrohrleitung zu transportieren, über einen größeren Leitungsquerschnitt verfügen. Dies erklärt sich aus dem Luftraum in der Leitung, der die Menge des durchfließenden Wassers begrenzt.
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