Betrieb und Beschreibung der Pumpenfunktion für eine Rigolenversickerung mit vorgeschalteter Zisterne

Neue Thematik: Einbeziehung einer Zisterne in die Versickerungsplanung

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

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

• Die Versickerung in einer Rigole 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 ist die Zuleitung des Niederschlagswassers gewährleistet und die Rigole kann auf höherem Niveau eingebaut werden. Das Wasser aus dem Tank wird mittels einer Tauchpumpe 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. dort fest installiert. Der Förderschlauch z.B. DN 19 oder 25 verläuft im Überlaufrohr der Zisterne bis in die Rigole (s. Abb. 2).

Voraussetzung beim 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 und ein Rücklauf in den Tank erfolgen kann.

Für den Sonderfall einer höher liegenden Rigole ist eine „Rohrschwelle“ im Zulaufrohr der Rigole (Anschluss an Tanküberlauf) einzubauen (s. Abb. 2). Ein eingebauter Wasserstandssensor 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: GARDENA Klarwasser-Tauchpumpe 9000 o.gw.

• Pumpenleistung: max. 9000 L/h
• Förderleistung bei 1 m Förderhöhe: 8110 L/h (ca. 2,25 L/s)
• Leistungsaufnahme: 300 Watt
• Anschlusskabel: 15 m mit Schukostecker
• max. Förderhöhe: 6 m (0,6 bar)
• min. Eintauchtiefe: 10 cm (und min. 30 cm über Grund)
• max. Eintauchtiefe: 6 m
• Aufhängung: Öse für Befestigungsseil
• Anschluss: 25 mm (1″) oder 19 mm (3/4″) (dünnerer Schlauch für geringere Fördermenge empfohlen)
• Rückflussstopp: Rückschlagventil integriert
• automatische Entlüftung
• Trockenlaufsicherung
• Filter: integriert
• stufenlos einstellbare Höhe des Schwimmers (min. 10 cm Kabellänge)

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 Tauch-Druckpumpe am Tankboden zu installieren (alternativ außen eine Saugpumpe mit Schlauch).

1. Winterbetrieb: Ab Herbst wird der Tank geleert und damit die automatische Steuerung zeitweise ausgestellt, so dass das gesamte Volumen zusätzlich zur Rigole zur Zwischenspeicherung der Niederschläge zur Verfügung steht. Bei Starkregen greifen ansonsten Szenario 3 oder 4 mit Tank-Überlauf.
2. Szenario Normalbetrieb: Bei normalem Betrieb (Auslegung für 5-jährliche Regenereignisse) ist die Niederschlagsmenge kleiner als das Speichervolumen der Rigole von hier 3,06 m³. Die Pumpe läuft im Intervallbetrieb und speist in die Rigole während der Niederschlagsdauer und die Versickerung findet parallel statt. Die Pumpe schaltet sich bei der eingestellten unteren Höhe von 40 cm ab. Das ist für geschätzte 95 % aller Fälle 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 freien Volumen von 3,0 m³. Sinkt der Wasserstand in der Rigole, wird die Pumpe wieder freigeschaltet. Das trifft dann bis geschätzt 99 % 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 incl. der Zuleitungen 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. Dafür wurde eine Überflutungsberechnung gemacht.

Sensorsteuerung

Für die zusätzliche Abschaltfunktion der Pumpe wird in Höhe der Oberkante der Rigole* ein Sensor installiert, der die Pumpe bei Erreichen des Wasserhöchststandes in der Rigole ausschaltet. Nach Absinken (Trockenfallen des Sensors bzw. Schwimmers) wird der Strom wieder eingeschaltet und ein kurzes Intervallpumpen kann stattfinden. Das wiederholt sich so lange, bis in der Rigole genügend Wasser versickert und das Mindestniveau im Tank erreicht ist.

Alternativ kann der Sensor auch unten im Entlüftungsrohr auf OK-Rigolenhöhe eingebaut werden, da dort eine bessere Kontrolle möglich ist (nur bei direkter senkrechter Entlüftung).

*)Oder zur Installation empfiehlt sich ein zusätzliches Leerrohr, das direkt neben der Rigole im Sand bis mindestens auf Höhe der Basis der Rigole reicht. Darin ist zu Kontrollzwecken auch der Wasserstand messbar. Es kann direkt beim Bau außerhalb der Rigole im Füllsand der Baugrube eingebaut werden.

Für die Sensorsteuerung ist der Anschluss an ein Schaltmodul/Relay erforderlich, das die Pumpe entsprechend schaltet. Der Sensor arbeitet im Niedervoltbereich und schaltet je nach Modell bei Wasserkontakt bzw. mit Schwimmer bei Wasseranstieg.

Ein Projektbeispiel ohne Pumpe

Die folgende Abbildung 1 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 bei vollem Tank ohne zusätzliche Pumpe durch das Gefälle ab Tank-Überlauf. Die Dimensionierung erfolgte allein für die Rigole mit ausreichend großem Stauvolumen.

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

Versickerung mit automatischer Pumpfunktion

Zum Pumpbetrieb und Sensorüberwachung mit 2 Beispielen s. auch die Seite Pumpen-Info.

Für den ordnungsgemäßen Bau und die Abnahme der Rigole gibt es ein Protokoll zum Herunterladen.