Betrieb und Beschreibung der Pumpenfunktion für eine Rigolenversickerung mit vorgeschalteter Zisterne

Neue Thematik: Zisterne

Die Zisterne steht hier stellvertretend für unterirdische Wasserspeicher, wie Betonzisternen oder auch Rund- oder Flachtanks aus Kunststoff.

Gleich bei 4 meiner letzten Projekte habe ich mich mit der Einbeziehung einer Zisterne in die Versickerungsplanung beschäftigt. Dabei zeichneten sich 2 Varianten ab:

• Die Versickerung in einer Rigle ist auch ohne Zisterne möglich. Diese wird nur zur Gartenbewässerung genutzt, das Speichervolumen steht aber vor allem im Winterhalbjahr zusätzlich zur Verfügung, wenn die Zisterne entleert ist. Die Einspeisung in die Rigole erfolgt aus dem Überlauf bei freiem Gefälle.
• Die örtlichen Untergundverhältnisse (rel. hoher GW-Stand) in Verbindung mit der Höhendifferenz der Zuleitungen beschränken die mögliche Tiefenlage der Rigole. Durch einen tiefer liegenden Zulauf der Zisterne kann die Rigole auf höherem Niveau eingebaut werden. Das Wasser aus dem Tank wird mittels einer Pumpe in die Rigole hochgepumpt. Die Pumpe ist auf einer bestimmten Höhe installiert, so dass noch ein zusätzliches freies Speichervolumen vorhanden ist.

Funktionsbeschreibung

Es erfolgt ein zwangsgesteuertes Abpumpen des Zisterneninhaltes oberhalb der eingestellten Mindesthöhe (Volumen) bei Zufluss von Niederschlagswasser mit Einspeisung in die Rigole (Hohlkörperrigole). Die Pumpe schaltet sich automatisch schwimmergesteuert ein und aus. I.d.R. wird eine Tauchpumpe auf die entsprechende Höhe gehängt bzw. fest installiert. Der Förderschlauch z.B. DN 25 verläuft im Überlaufrohr der Zisterne bis in die Rigole (s. Abb. 2).

Voraussetzung bei Betrieb ohne Pumpe: Das Überlaufrohr des Tanks (Rohrunterkante RUK) liegt mindestens auf der gleichen Höhe wie die Rigolenoberkante (s. Abb. 1), da diese sonst nicht vollständig gefüllt wird (Rücklauf in den Tank).

Für den Sonderfall einer höher liegenden Rigole ist eine „Rohrschwelle“ im Zulaufrohr der Rigole (Tanküberlauf) einzubauen (s. Abb. 2). Ein eingebauter Sensor auf Höhe der Rigolenoberkante schaltet bei Vollfüllung/Überstau die Pumpe zusätzlich aus (s.u.).

Diese Beschreibung erfolgt mit Beispieldaten für Zisterne, Hohlkörperboxen und Pumpe aus einem Projekt:

Daten Zisterne: GRAF Platin Flachtank 5000 L o.gw.

• Volumen: 5000 Liter
• freies Volumen: 3000 Liter (einstellbar über die Wasserstandshöhe)
• Länge außen: 2890 mm
• Breite außen: 2300 mm
• Tankhöhe mit Anschlusskopf (D 900 mm): 1315 mm
• Tankschulterhöhe außen: 1000 mm (995 mm)
• Domdurchmesser: 650 mm
• Domhöhe: variabel nach Höhe der Überdeckung
• 4 Anschlüsse möglich: DN 110
• 3 x Zulaufhöhe RUK: -240 mm
• 1 x Überlaufhöhe RUK: -320 mm

Daten Pumpe: TROTEC TWP 4025 E o.gw.

• Pumpenleistung: max. 7500 L/h
• gedrosselt auf: ca. 1 l/s (einstellbar?)
• Leistungsaufnahme: 400 Watt
• max. Förderhöhe: 5 m
• min. Absaughöhe: 35 mm
• Schwimmer-Einschalthöhe: 85 mm
• stufenlos einstellbare Höheneinstellung und mittels Schwimmer schaltbar

Daten Rigole: GRAF EcoBloc 230 o.gw.

• Länge: 800 mm
• Breite 800 mm
• Höhe: 360 mm
• Netto-Speichervolumen: a. 218,5 Liter
• Anzahl: 14 Sickerblöcke (3,06 m³)
• Zulaufhöhe RUK: – 210 mm
• Entlüftung: DN 110, Anschluss oben

4 mögliche Betriebsszenarien

Für die Gartenbewässerung wird in der Vegetationsperiode ein max. Volumen von 2,0 m³ vorgehalten, das in Trockenzeiten im Sommer durch die Bewässerungsentnahme eher geringer sein kann. Das entspricht einem Wasserstand von max. ca. 40 cm im Tank. Zur Bewässerung ist eine separate Pumpe am Tankboden zu installieren.

1. Winterbetrieb: Ab Herbst wird der Tank geleert und die Steuerung umgestellt, so dass das gesamte Volumen zusätzlich zur Rigole zur Zwischenspeicherung der Niederschläge zur Verfügung steht. Die Pumpe wird auf den Tankboden gesetzt und schaltet sich bei 8,5 cm Wasserstand ein und pumpt im Intervall bis auf die minimale Höhe von 3,5 cm ab*. Bei Starkregen greifen ansonsten Szenario 3 oder 4.
2. Szenario Normalbetrieb: Bei normalem Betrieb (Auslegung für 5-jährliche Ereignisse) ist die Niederschlagsmenge eines Ereignisses kleiner als das Speichervolumen der Rigole von 3,06 m³. Die Pumpe läuft im Intervallbetrieb und speist in die Rigole während der Niederschlagsdauer. Die Versickerung findet parallel statt. Die Pumpe schaltet sich bei der eingestellten unteren Höhe von 40 cm ab. Das ist für geschätzte 95 % aller Flälle der Normalfall.
3. Szenario für Starkregen: Übersteigt die Niederschlagsmenge das Rigolenvolumen und ist die Rigole gefüllt, wird die Pumpe über eine Sensorsteuerung ausgeschaltet. Der Wasserstand im Tank kann noch bis zum Überlauf steigen. Das entspricht dem zusätzlichen Volumen von 3,0 m³. Das trifft für geschätzte 99 % aller Fälle zu.
4. Szenario Überstau: Sollte darüber hinaus z.B. bei einem „Jahrhundertereignis“ der Tank-Überlauf in Funktion treten und beide Speichervolumen gefüllt sein, steigt der Wasserstand im gesamten System und tritt aus der Entlüftung der Rigole an der Oberfläche aus (gleichzeitig als Notüberlauf). Das hält an, bis der Niederschlag aufhört bzw. kleiner als die Versickerungsrate ist. Die Pumpe bleibt so lange automatisch ausgeschaltet, bis der Wasserstand in der Rigole sinkt. Für dieses Notfall-Szenario verteilt sich das Wasser schadlos einige cm hoch auf der umliegenden Gartenfläche und versickert dort in den Boden.

*) Schaltintervall für o.g. Beispielpumpe

Sensorsteuerung

Für die zusätzliche Abschaltfunktion der Pumpe wird an der Oberkante der Rigole ein Sensor installiert, der die Pumpe bei Erreichen des Wasserhöchststandes ausschaltet. Nach Absinken (Trockenfallen des Sensors) wird sie wieder eingeschaltet. Alternativ ist der Sensor auch unten im Entlüftungsrohr auf OK-Rigolenhöhe einzubauen, da dort eine bessere Kontrolle möglich ist (nur bei direkter senkrechter Entlüftung).

Zur Installation empfiehlt sich ggf. ein zusätzliches Leerrohr, das bis auf den Grund der Rigole reicht. Darin ist zu Kontrollzwecken auch der Wasserstand messbar. Es kann direkt außerhalb der Rigole im Füllsand eingebaut werden.

Für die Sensorsteuerung ist der Anschluss an ein Schaltmodul/Relay erforderlich, das die Pumpe entsprechend schaltet.

Ein Projektbeispiel

Die folgende Abbildung zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch eine Rigolenversickerung mittels Hohlkörpern (hier EcoBloc 420 mit H = 66 cm) mit einem vorgeschalteten Tank zur Gartenbewässerung. Der Betrieb der Versickerung erfolgt ohne zusätzliche Pumpe durch das Gefälle ab Tank-Überlauf.

Die Rigole wird nur beim Überlaufen des vollen Tanks befüllt, was im Sommer durch die Entnahme eher selten zutrifft. Zum Winter wird der Tank geleert, um das zusätzliche Tankvolumen als Speicher vorzuhalten. Es erfolgt hier kein automatisches Abpumpen, wie zuvor beschrieben (s. dazu die Abb. 2).

Versickerung mit automatischer Pumpfunktion