Die Kraft der zwei Pumpen - Marktübersicht: Doppelpumpen-Hebeanlagen für fäkalienhaltiges Abwasser

Hebeanlagen werden zur Entwässerung von Ablaufstellen eingesetzt, die unterhalb der Rückstauebene liegen und deren Abwasser nicht über eine Freispiegelentwässerungsleitung der Kanalisation zugeführt werden kann. Vorrangiges Ziel ist der Schutz des Gebäudes gegen Überflutung durch Rückstau. Als Rückstau­ebene gilt allgemein die Straßenoberfläche, sofern seitens der örtlichen Behörden keine anderslautende Festlegung besteht. Die Funktion einer Hebeanlage ist, das Abwasser durch eine für die notwendige Förderhöhe und -menge bemessene Pumpe über die Rückstauebene zu heben. Oberhalb der Rückstauebene wird dazu die Druckleitung als Rückstauschleife ausgeführt, um das Abwasser danach über eine weiterführende, mit Gefälle verlegte Entwässerungsleitung in die Kanalisation abzuleiten. Zur Entsorgung von fäkalienhaltigem Abwasser von Sanitärräumen unter der Rückstauebene werden Fäkalien-Hebeanlagen mit geschlossenem Sammelbehälter eingesetzt.

Hebeanlagenbetrieb mit Redundanz

Für Entwässerungsanlagen von Gebäuden, in denen die Abwasserentsorgung nicht unterbrochen werden darf, ist nach DIN EN 12056 Teil 4 eine Doppelpumpen-Hebeanlage vorzusehen. Dies gilt beispielsweise für Mehrfamilienhäuser oder gewerbliche Objekte, wo mit einem unkontrollierten Zulauf zu rechnen ist, die Abwasserentsorgung aber zu jeder Zeit gewährleistet sein muss. Die Regelwerke geben jedoch keinen präzisen Hinweis darauf, in welchen Fällen der Einbau einer Doppelanlage vorzusehen ist. Vom genannten unkontrollierbaren Zulauf sollte immer dann ausgegangen werden, wenn Hebeanlagen in öffentlichen und/oder gewerblichen Objekten eingesetzt werden. Die Entscheidung hierüber trifft letztlich der Betreiber bzw. der verantwortliche Haustechnik-Planer oder SHK-Fachunternehmer. Für die Entwässerung von Objekten wie Hochhäusern, Tiefgaragen oder in Verbindung mit Fettabscheidern (Gastronomie) sollte generell eine Doppelpumpenanlage vorgesehen werden – vor allem dann, wenn beim Ausfall der Hebeanlage wirtschaftlicher Schaden droht. So müsste zum Beispiel ein Restaurant, dessen Hebeanlage sowohl die Abwässer aus der Küche wie auch der Toiletten entsorgt, bis zur Behebung des Pumpenausfalls seinen Betrieb einstellen.
Doppel-Hebeanlagen sind mit zwei wechselseitig schaltenden Pumpen ausgerüstet. Beide Pumpen erreichen damit die gleiche Laufleistung und unterliegen auch einem gleichmäßigen Verschleiß. Die zweite Pumpe dient als Reservepumpe und gewährleistet so beim Ausfall einer Pumpe den fortlaufenden Betrieb der Anlage. Bei hohem Schmutzwasseranfall schaltet sich die zweite Pumpe hinzu. Der Betrieb mit zwei Pumpen ist jedoch nicht die Regel, da bei korrekter Auslegung der Hebeanlage der planmäßige Schmutzwasser-Volumenstrom von einer Pumpe allein bewältigt werden muss. Aus der Zuschaltung der zweiten Pumpe resultiert beim Betrieb über eine gemeinsame Druckrohrleitung jedoch nicht die doppelte Fördermenge. Da mit steigender Menge auch die Reibungsverluste im Rohrleitungssystem steigen, wird hier abhängig von der Anlage nur eine Fördermenge erreicht, die kleiner als die doppelte Fördermenge ist.

Pumpe mit Freistromlaufrad oder mit Schneideinrichtung?

Pumpen mit Freistromlaufrad bewältigen durch den freien Durchgang problemlos auch den Transport von Feststoffen bis zu einer bestimmten Größe. Pumpen mit Freistromlaufrad vereinfachen die Wartungsarbeiten, erleichtern den Teileaustausch und sind zudem im Betrieb leiser. Kompakthebeanlagen mit Schneideinrichtung sind für Anwendungsfälle vorgesehen, wenn die Druckleitung nicht in der geforderten Mindestnennweite (> DN80) ausgeführt werden kann. Dieser Fall kann beim nachträglichen Einbau in bestehende Gebäude eintreten, wenn für große Rohrdimensionen kein Platz vorhanden ist oder außergewöhnlich lange Rohrstrecken nötig sind. Für Pumpen mit Fäkalienzerteilung ist dann gemäß Tabelle 2 der DIN EN 12056-4 eine Nennweite ab DN 32 möglich. Die erforderliche Rohrdimension ist abhängig von der Pumpenförderhöhe, der Rohrleitungslänge und der Einzelwiderstände zu ermitteln. Pumpen mit Schneideinrichtung sind jedoch anfälliger für Verschleiß, da durch die Zerkleinerungseinrichtung weniger freier Durchgang zur Verfügung steht als bei Pumpen mit Freistromlaufrad, und somit die Schneidräder stumpf werden können. Verursacht wird dies jedoch durch Gegenstände, die nicht in den WC-Abfluss gehören. Verfügt der Pumpenmotor beim Anlaufen aber über ein ausreichendes Drehmoment, bewältigt die Schneideinrichtung auch zähe Textilien wie z.B. versehentlich im WC versenkte Putzlappen. Dies ist bei einem Dreiphasen-Wechselstrommotor (3~400 V) im Regelfall gegeben; der einphasige Motor kann dabei jedoch an seine Grenzen stoßen.

Sonderausführungen für aggressive Abwässer

Abwässer mit aggressiven Eigenschaften können an Bestandteilen von Hebeanlagen wie Pumpenlaufrädern und -gehäusen Korrosionsschäden verursachen. Für die Entsorgung von Abwässern wie salzhaltigem Spülwasser, chlorhaltigem Schwimmbadwasser, Kondensat oder streusalzhaltigem Schmutzwasser aus Garagen stehen speziell entwickelte Hebeanlagen zur Verfügung. Für diesen Anwendungsbereich werden Sonderausführungen angeboten, deren wasserführende Teile aus korrosionsbeständigen Sonderwerkstoffen gefertigt werden, sodass die Hebeanlagen dauerhaft gegen aggressive Abwässer beständig sind.

Planung und Installation von Abwasser-Hebeanlagen

• Aufstellraum und Pumpenschacht

Der Aufstellraum muss so bemessen sein, dass die zu wartenden Bauteile ungehindert zugänglich sind. Die Norm schreibt dazu einen Arbeitsraum von mindestens 60 cm vor. Kompakt-Hebeanlagen zeichnen sich dadurch aus, dass sie voll überflutbar sind. Dies bietet zusätzliche Sicherheit, da Hebeanlagen meist am tiefsten Punkt eines Gebäudes oder in abgesenkten Schächten aufgestellt werden. Nach DIN EN 12056 Teil 4 dürfen Sammelbehälter für fäkalienhaltiges Abwasser nicht baulich mit dem Gebäude verbunden sein. Dies schließt beispielsweise aus, in einem betonierten Schacht Tauchpumpen zu installieren und mit einer Abdeckung zu versehen. Innerhalb von Gebäuden sind für fäkalienhaltiges Abwasser nach der Norm nur Hebeanlagen mit frei aufgestelltem Sammelbehälter zulässig. Der geschlossene, wasser- und geruchdichte Behälter verhindert Geruchsbelästigungen und dient gleichzeitig zur Aufnahme der zugehörigen Komponenten wie Pumpen und Niveausteuerung sowie der zulauf- und druckseitigen Rohrleitungsanschlüsse. Um Schallübertragungen in den Baukörper zu vermeiden, sind alle Leitungsanschlüsse an Abwasserhebeanlagen schalldämmend und flexibel auszuführen. Damit soll die Übertragung von Geräuschen durch den Pumpenbetrieb verhindert werden. Zum Anschlusszubehör für Hebeanlagen gehören deshalb elas­tische Schlauchverbindungen sowohl für die Zulaufanschlüsse als auch für die Verbindung zwischen Absperrschieber und Druckleitung.

• Druckleitung und Behälterlüftung

Für Hebeanlagen ohne Fäkalienzerkleinerung ist die Druckleitung gemäß DIN EN 12056-4 Tabelle 2 mindestens in der Nennweite DN 80 auszuführen. Für die Dimensionierung der Druckleitung ist eine Mindestfließgeschwindigkeit von 0,7 m/s anzusetzen; sie darf jedoch 2,3 m/s nicht überschreiten. Rohrmaterial und Verbindungstechnik müssen so gewählt werden, dass die Druckleitung dem 1,5-Fachen des maximalen Pumpenförderdrucks standhält. In der Praxis werden hierzu meist muffenlose Gussrohre mit Krallenverbindern oder PE-HD-Rohre mit Elektroschweißmuffen verwendet. Fäkalienhebeanlagen mit geschlossenem Sammelbehälter müssen über Dach gelüftet werden, wobei die Lüftungsleitung auch in eine Haupt- oder Sekundärlüftung eingeführt werden kann. Diese Alternative kann aus Kostengründen von Vorteil sein, wenn die Hebeanlage zum Beispiel im dritten Untergeschoss einer Tiefgarage installiert ist und bis über Dach eine lange Rohrstrecke zu verlegen wäre.

• Ausführung der Rückstauschleife

Die Aufgabe der Hebeanlage ist im Wesentlichen, der Bezeichnung entsprechend das Abwasser über die Rückstauebene zu heben. Dies geht auch aus der Definition in DIN EN 12056 Teil 4 hervor, wonach der „Schutz gegen Rückstau (...) durch Abwasserhebeanlagen mit Rückstauschleife“ erfolgt. Der Rückflussverhinderer erfüllt zusammen mit der Rückstauschleife die Schutzwirkung gegen Rückstau. Die Rückstauschleife gehört installationstechnisch zur Druckleitung und verdient besondere Beachtung: Die Rohrsohle muss über der Rückstauebene liegen. Im Idealfall, wenn sich ein Grundleitungsanschluss im selben Raum befindet, wird die Druckleitung senkrecht nach oben geführt, oberhalb der Rückstauebene als 180°-Umlenkung ausgeführt und von dort als frei auslaufende Leitung an die Grund- oder Sammelleitung angeschlossen. In der Praxis ist jedoch häufig anzutreffen, dass die Druckleitung einfach knapp unter der Decke als 180°-Bogen ausgeführt wird, obwohl bereits die Deckenunterkante unter der Rückstauebene liegt. Damit ist kein wirksamer Schutz gegeben, da dieser ausschließlich auf dem Rückflussverhinderer bzw. der Rückschlagklappe lastet. Da es sich dabei um ein mechanisches Bauteil handelt, ist nicht gewährleistet, dass dieses dauerhaft für einen dichten Abschluss sorgen kann.

• Elektroanschluss: Ohne Strom kein Pumpenbetrieb

Der Elektroanschluss für eine Abwasserhebeanlage zählt neben der Verbindung mit dem Leitungssystem zu den wesentlichen Installationsarbeiten; hierzu gehört auch die Montage und Einstellung zugehöriger Schalt- und Steuerungsbauteile für Niveausteuerung und Alarmgebung. Die Pumpen von Hebeanlagen arbeiten ab bestimmten Leistungsgrößen mit Dreiphasen-Wechselstrom. Damit fallen Arbeiten an Starkstromanlagen an, die ausnahmslos nur von Elektrofachkräften ausgeführt werden dürfen. Bei Pumpen für 3~400V ist damit die Mitwirkung eines Elektro-Fachunternehmens erforderlich.

Geschäftsfeld mit Umsatzpotenzial

Abwasser- und Fäkalienhebeanlagen werden zur Entwässerung von Sanitär- und WC-Räumen eingesetzt, wenn das Schmutzwasser über die Rückstauebene gehoben werden muss. Kompakt-Hebeanlagen stellen eine anschlussfertige Einheit für die automatische Abwasserentsorgung dar. Die Bemessung und Auswahl der geeigneten Hebeanlage ist dafür ebenso entscheidend wie die Berücksichtigung der installationstechnischen Besonderheiten. Die Installation von Hebeanlagen ist für SHK-Fachbetriebe zudem ein Geschäftsfeld, mit dem sich auch die Umsätze heben lassen: Im Bestand arbeiten oftmals veraltete Hebeanlagen, die unnötig hohe Betriebskos­ten verursachen – so findet sich Umsatzpotenzial in zahlreichen Kellern vom Einfamilienhaus über Wohnblocks oder Hotels bis zu Gewerbeobjekten und öffentlichen Gebäuden. Die Marktübersicht stellt für Einsatzbereiche wie Mehrfamilienhäuser, Hotels und Gewerbeobjekte Fäkalienhebeanlagen mit Doppelpumpen vor.

Die Marktübersicht finden Sie im Anhang