125 Jahre IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 23/1997, Seite 24 ff.

SANITÄRTECHNIK

Regenwasserspeicher vor Kanalrückstau sichern!

Kommunizierende Röhren

Dipl.-Ing. (FH), Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Elmar Lesch

Bei der Installation einer Regenwassernutzanlage wird der Regenwasserspeicher überwiegend unterhalb der Rückstauebene eingebaut. Der Überlaufsiphon der Zisterne muß deshalb bei einem Kanalanschluß nach DIN 1986 Teil 1 (Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke) entsprechend über eine Hebeanlage entwässert werden.

Bild 1: Regenwassernutzanlage mit Rückstausicherung nach DIN 1997. 

Bei vorhandenem freien Gefälle zum öffentlichen Kanal kann jedoch der Überlauf alternativ über einen Rückstauverschluß für fäkalienfreies Abwasser (Regenwasser) sinngemäß nach DIN 1997 vor Kanalrückstau gesichert werden. Diese Lösung wird in der Praxis aus Kostengründen häufig gewählt. Jedoch besteht bei vielen Fachfirmen noch Unklarheit über die Auswirkungen bei geschlossenem Rückstauverschluß durch Kanalrückstau und gleichzeitig anfallenden größeren Regenwassermengen bei Starkregen.

Was passiert mit dem sich anstauendem Regenwasser in der Zisterne? Kann es zu einer Überschwemmung im Gebäude kommen? Was ist bei der Installation der einzelnen Komponenten einer Regenwassernutzanlage unterhalb der Rückstauebene unbedingt zu beachten?

Physikalische Grundlagen

Zum leichteren Verständnis werden zunächst die wesentlichen physikalischen Grundgesetze näher erläutert. Bei einer Regenwassernutzanlage handelt es sich um ein durch Rohrleitungen miteinander verbundenes System, bestehend aus Regenfallrohr, Regenwasserfilter, Regenwasserspeicher, einer Rückstausicherung und dem öffentlichen Kanal. Hierbei gilt das Prinzip der "kommunizierenden Röhren". Was ist darunter zu verstehen?

Bild 2: Hydrostatischer Druck in unterschiedlichen Gefäßen. 

Die Gewichtskraft einer Wassersäule erzeugt einen Wasserdruck. Man nennt diesen Druck auch den hydrostatischen Druck, siehe Bild 2.

Bild 3: Gleich hoher Flüssigkeitsstand in kommunizierenden Röhren. 

Es herrscht bei beiden Wassersäulen der gleiche Druck trotz verschiedener Massen, weil die Höhe h und die Dichte r der Wassersäule gleich sind.

Der hydrostatische Druck p wird also nur bestimmt von:

Der hydrostatische Druck ist also unabhängig von der Querschnittsfläche der Flüssigkeitssäule. In kommunizierenden (miteinander verbundenen) Gefäßen, z.B. Rohrsystemen, stehen ruhende Flüssigkeiten mit gleicher Dichte immer gleich hoch, siehe Bild 3.

Denkt man sich an der Verbindungsstelle eine Scheibe durch das Rohr, so wirkt der gleiche hydrostatische Druck p1 bzw. p2 von beiden Seiten.

Berechnung der Drücke p1 und p2:

p1:

F1 = m1 · g

m1 = V1 · r (Wasser)

A1 = L · B = 1 cm2

V1 = A1 · h = 1 cm2 · 1000 cm = 1 dm3

m1 = 1 dm3 · 1 kg/dm3 = 1 kg

F1 = 1 kg · 10 N/kg = 10 N

p2:

F2 = m2 · g

m2 = V2 · r (Wasser)

A2 = L · B = 5 cm2

V2 = A2 · h = 5 cm2 · 1000 cm = 5 dm3

m2 = 5 dm3 · 1 kg/dm3 = 5 kg

F2 = 5 kg · 10 N/kg = 50 N

 

DIN-Normen

Regenwassernutzanlagen, bestehen im wesentlichen aus Regenwasserfilter, Regenwasserspeicher und Pumpanlage, zählen auch zu den Grundstücksentwässerungsanlagen. Denn es wird zunächst Dachablaufwasser vom Dach über das Regenfallrohr und dem Regenwasserfilter in die Zisterne (Zwischenspeicher) abgeleitet. Bei entsprechender Vollfüllung des Regenwasserspeichers bis zum Überlauf wird das überlaufende Regenwasser dann dem öffentlichen Kanal oder einer Versickerung zugeführt.

Nach DIN 1986, Teil 1, Abs. 7.1, ist Rückstau bei Misch- und Regenwasserkanälen der kommunalen Abwasseranlagen sogar planmäßig vorgesehen und kann auch im laufenden Betrieb nicht dauerhaft vermieden werden. Deshalb sind angeschlossene Entwässerungsanlagen wirkungsvoll und dauerhaft gegen schädliche Folgen des Rückstauens (Eintritt von fäkalienhaltigem Abwasser aus dem öffentlichen Kanal in den Regenwasserspeicher) durch eine fachgerechte Installation sowie den bestimmungsgemäßen Betrieb der eingesetzten Anlagen (wie z.B. Hebeanlage oder Rückstauverschluß) und deren regelmäßigen Wartung nach DIN 1986 Teil 31, Teil 32 bzw. Teil 33 zu sichern.

Als Rückstauebene gilt nach DIN 1986 stets die Höhe der Straßenoberkante (nach EN-Entwurf die Höhe des Gehwegniveaus) an der Anschlußstelle, wenn durch die örtliche Behörde (Ortssatzung) nichts anderes festgelegt wurde.

Für Regenwassernutzanlagen gibt es derzeit noch keine gesamtgültige DIN-Norm bzw. Normenentwurf, da es sich hierbei um eine noch recht "junge Haustechnik" handelt. Die DIN 1986 greift hier nur teilweise oder eingeschränkt. Deshalb herrschen sowohl bei der Planung als auch bei der Ausführung noch viele Unsicherheiten hinsichtlich dem "allgemeinem Stand der Technik". Meist beruft man sich auf das allgemeine Merkblatt "Regenwassernutzungsanlagen" vom ZVSHK in St. Augustin. Es ist aber ein neuer Fachausschuß für Regenwassernutzanlagen im Fachbereich V (Abwassertechnik) gebildet worden, der einen entsprechenden DIN-Entwurf erarbeiten wird.

Rückstausicherung für Regenwasserspeicher

Beim Bau einer Regenwassernutzanlage sind sowohl der Überlauf vom Regenwasserspeicher als auch der kommunizierende Überlaufanschluß des Regenwasserfilters (falls vorhanden) bei Anschluß an die Kanalisation entsprechend gegen Rückstau zu sichern. Eine funktionsfähige Rückstausicherung muß zum einen den Eintritt von fäkalienhaltigem Abwasser vom Kanal verhindern und zum anderen eine kontinuierliche Entsorgung des während der Rückstauzeit zufließenden Regenwassers gewährleisten.

Bild 4: Regenwasserspeicher Aqabase® mit Multikompaktaufsatz. 

Die Rückstausicherungsmöglichkeiten für Ablaufstellen mit Schmutzwasseranfall unterhalb der Rückstauebene werden in der DIN1986 Teil 1, Abs. 7.2.1 geregelt. Diese Norm kann jedoch nicht direkt auf die Rückstausicherung für Regenwasserspeicher übertragen werden.

Der Einbau von Fäkalien-Rückstauautomaten nach DIN 19578 (für fäkalienfreies und fäkalienhaltiges Abwasser) ist hier prinzipiell nicht geeignet, da das Regenwasser aufgrund von Druckunterschieden nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren bei fest verschlossener Rückstauklappe nicht abfließen kann und sich deshalb das zufließende Regenwasser bis zur Abdeckung des Regenwasserspeichers bzw. bis zur Regenfalleitung zurückstauen würde. Denn der Betriebsverschluß wird hier elektrisch oder pneumatisch verschlossen und kann somit über den anstehenden Wasserdruck nicht mehr geöffnet werden. Das Verschließen und Öffnen erfolgt ausschließlich über eine Sondersteuerung.

Bild 5: Rückstausichere Leerrohrabdichtung. 

Bei Regenwasserspeichern/-filtern, deren Überlaufanschluß unterhalb der öffentlichen Kanalisation sowie unterhalb der Rückstauebene liegt, muß das Regenwasser über eine Hebeanlage (Heben über die Rückstauschleife) entsorgt werden. Bei freiem Gefälle zum Kanal kann auf den Einsatz einer Hebeanlage aus ökonomischen und ökologischen Gründen verzichtet werden.

Rückstausicherung bei freiem Gefälle zum Kanal

Die meisten Regenwasserspeicher werden aus verständlichen Gründen sinnvollerweise im Erdreich eingebaut. Denn beim Einbau von Regenwasserspeichern innerhalb von Gebäuden wird zum einen Kellerraum benötigt und zum anderen die Wasserqualität durch mögliche Temperatur- und Lichteinwirkung verschlechtert. Darüber hinaus ist allgemein bekannt, daß man Regenwasser nach Möglichkeit nicht in das Haus leiten sollte. In Bild 1wird deshalb die sichere Rückstaulösung für einen Regenwasserspeicher/Regenwasserfilter im Erdreich mit freiem Gefälle vom Überlaufanschluß zum Kanal aufgezeigt.

Prinzipiell sind zwei grundsätzliche Probleme zu lösen

a) Erstens muß verhindert werden, daß während des Rückstauens vom öffentlichen Kanal kein fäkalienhaltiges Abwasser über den Regenwasserspeicherüberlauf und Regenwasserfilteranschluß in die Zisterne gelangt.

b) Zweitens muß gewährleistet sein, daß das während dem Rückstau und einem Starkregen weiterhin anfallende Dachablaufwasser auch während der Rückstauzeit sicher abfließen kann. Denn sonst würde sich das zufließende Regenwasser schnell in der Zisterne bis zur Abdeckung ansammeln und dort auslaufen. Die austretenden Regenwassermengen könnten dann über die Lichtschächte oder Kellertreppenabgänge schnell in das Gebäude gelangen.

Zu a)

Durch den Einsatz eines Rückstauverschlusses nach DIN 1997 wird das Eindringen von fäkalienhaltigem Abwasser bei Rückstau vom Kanal in die Zisterne wirksam verhindert, siehe Bild 6. Beim Einsatz von Regenwasserfiltern mit Kanalanschluß (Restwassermengen fördern Laub und Grobstoffe zum Kanal) muß beim Einbau darauf geachtet werden, daß dieser Anschluß ebenso wie der Zisternenüberlauf über den Rückstauverschluß abgesichert wird. Außerdem muß der Rückstauverschluß immer auf frostfreier Tiefe eingebaut werden, um eine sichere Funktion auf Dauer zu gewährleisten.

Bild 6: Geschlossener Rückstauverschluß bei Kanalrückstau, da p2 > p1. 

Der Rückstauverschluß für fäkalienfreies Abwasser nach DIN 1997 hat zwei voneinander unabhängige Verschlüsse, einen Notverschluß und einen Betriebsverschluß, der bei Rückstau selbsttätig schließt und nach Beendigung des Rückstaues wieder den ungehinderten Abwasserabfluß ermöglicht. Hierbei muß unbedingt darauf geachtet werden, daß der handverriegelbare Notverschluß (hier nur für die Dichtheitsprüfung notwendig)immer offen bleibt. Damit dient der Notverschluß mehr als zweite Rückstauklappe und sorgt damit für zusätzliche Sicherheit.

Um die Funktion auf Dauer zu gewährleisten, ist der Rückstauverschluß nach DIN 1986, Teil 32 durch einen Fachkundigen mindestens zweimal im Jahr zu warten. Der Einbau des Rückstauverschlusses nach DIN1997 kann sowohl in einem separaten Schacht mit 1000 mm lichter Weite, als auch direkt im Regenwasserspeicher, siehe Bild 4, erfolgen, um die geforderte regelmäßige Wartung durchführen zu können.

Die Überlaufanschlüsse vom Regenwasserspeicher und Regenwasserfilter dürfen niemals direkt an eine Rückstausicherung von Ablaufstellen innerhalb des Gebäudes angeschlossen werden. Denn bei geschlossenem Rückstauverschluß würde das über den Regenwasserspeicher- oder Filterüberlauf zufließende Regenwasser bis zum Zulaufanschluß vom Rückstauverschluß und von dort über die angeschlossene Schmutzwasserleitung über die Ablaufstellen in die Kellerräume dringen.

Zu b)

Da vor allem während der Rückstauzeit mit Starkregen gerechnet werden muß, ist dafür zu sorgen, daß das weiter zufließende Regenwasser in den Regenwasserspeicher zu keinen Überschwemmungen im Gebäude führen kann. Denn bei geschlossenem Rückstauverschluß - während der Rückstauzeit - steigt folglich der Wasserspiegel in der Zisterne zunächst weiter bis über den Überlaufsiphon an. Damit das schnell zuströmende Regenwasser nicht über den Leerrohranschluß des Regenwasserspeichers in das Haus gelangen kann, muß das Leerrohr unbedingt mit einer rückstausicheren, druckdichten Leerrohrabdichtung im Gebäude (am Leerrohrende) oder im Regenwasserspeicher abgesichert werden, siehe Bild 5.

Darüber hinaus sollte das Leerrohr vom Regenwasserspeicher bis zum Haus immer steigend verlegt werden, damit das eindringende Regenwasser wieder abfließen und die Saugleitung von der Pumpanlage aus befüllt werden kann.

Bild 7: Regenwasserabfluß über den Rückstauverschluß, da p1 > p2. 

Bei weiterem Regenwasseranstieg in der Zisterne gegenüber dem Kanalniveau führt der höhere Druck vor dem Rückstauverschluß p1 > p2 zu einem automatischen kurzzeitigen Öffnen beider Rückstauklappen, bis wieder ein Druckausgleich hergestellt worden ist, siehe Bild 7.

Für den automatischen Druckausgleich ist bei Rückstauverschlüssen nach DIN 1997 ein minimaler Druckunterschied von 50 mm Wassersäule (= 5 mbar) ausreichend, um die Rückstauklappen über den Wasserdruck zu öffnen.

Bei normgerechter Installation der Regenwasserleitungen nach DIN 1986, Teil 2, kann es somit auch bei Rückstau, weder beim Regenwasserspeicher noch beim Regenwasserfilter, zu einem unkontrollierbaren Wasseraustritt kommen, da sich das rückstauende Regenwasser prinzipiell zunächst am Kanalschacht an der Straße entspannt. Vorausgesetzt, die Oberkante beider Abdeckungen vom Regenwasserspeicher und -filter liegen oberhalb der Straßenoberkante (Rückstauebene) oder mindestens auf gleicher Höhe. Sollte dies jedoch einmal nicht der Fall sein, so müssen beide Abdeckungen vom Regenwasserspeicher und Regenwasserfilter druckdicht verschraubt werden.

Aus Sicherheitsgründen sollte ca. 5 cm oberhalb des Überlaufsiphons im Regenwasserspeicher eine Alarmsonde installiert werden, die bei Rückstau ein akustisches Warnsignal gibt. Gleichzeitig kann dann die automatische Trinkwassernachspeisung (nur bei Nachspeisung über einen Nachspeisepufferbehälter) während der Rückstauzeit aktiviert werden, um sauberes Trinkwasser, beispielsweise für den Waschmaschinenbetrieb, zur Verfügung zu stellen.

Damit die Regenwassernutzanlagen zu sicheren Entwässerungsanlagen und nicht zu Fäkaliengruben oder eigenständigen Springbrunnen werden, sollte die beschriebene Rückstaulösung unbedingt bei der Planung und Ausführung beachtet werden.

B i l d e r : Kessel GmbH, Lenting

L i t e r a t u r a n g a b e n :

  1. DIN 1986. Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke. Berlin, Beuth-Verlag, Ausgabe Juni 1988.
  2. DIN 1997. Absperrarmaturen für Grundstücksentwässerungsanlagen. Berlin, Beuth-Verlag, Ausgabe Mai 1984.
  3. Gaßner Alfons: Der Sanitärinstallateur. 4. Auflage, Verlag Handwerk und Technik, Hamburg 1995.

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