Pumpen, Betriebs- und Regenwasserwerke

Betriebswasserzentralen, teilweise auch Betriebs- und Überwachungsstationen, Hauswasserwerke, Betriebswasseranlagen, Regenwasserwerke oder Regenwasserzentralen genannt, sind anschlussfertige Geräte zur Betriebswasserversorgung mit integrierter Pumpe, Steuerung und Trinkwassernachspeisung.

Pumpenarten

Membranpumpen für das Einfamilienhaus

Funktion Membranpumpe

Membranpumpen sind eine eigenständige Pumpenbauart von Verdrängerpumpen, die in vielen Bereichen eingesetzt werden wie z.B. in Einfamilienhäusern mit kleineren Gärten. Eine elastische Membrane wird durch einen Exzenter auf und ab bewegt. Im Abwärtshub saugt sie die Flüssigkeit über das Einlassventil an. Im Aufwärtshub drückt die Membrane das Medium über das Auslassventil aus dem Pumpenkopf hinaus. Der Förderraum ist vom Pumpenantrieb durch die Membrane hermetisch getrennt. Deshalb fördern die Membranpumpen die Medien völlig unverfälscht. So können mit sehr kleinen Pumpen mit einem sehr kleinen Volumenstrom alle wichtigen Verbraucher im Einfamilienhaus ausreichend versorgt werden. Aufgrund der großen Vorteile seitens Energieverbrauch und Leistung, Ansaugeigenschaft und besonders geringer Lautstärke, finden diese Pumpen eine immer größere Verbreitung im Segment Einfamilienhaus, z.B. im Hauswasserwerk RAINMASTER Eco. Der optimale Bereich aller Verbraucher beim Einfamilienhaus liegt in der Nähe der Pumpenkennlinie. Bei Kreiselpumpen, die gegenwärtig in der Regenwassernutzung eingesetzt werden, sind die üblichen Betriebspunkte sehr weit von der Kennlinie entfernt (siehe Diagramm). Das bedeutet überflüssigen Stromverbrauch in fast allen Betriebszuständen der Kreiselpumpe. Die für die Regenwasser- oder Grauwassernutzung ausgewählte Membranpumpe gewährleistet einen maximalen Druck von 3,5 bar und einen maximalen Volumenstrom von 10 l/min. Das ist für die meisten Anwendungen im Einfamilienhaus nicht nur ausreichend, sondern ein idealer Leistungsbereich. Für den am häufigsten benutzten Verbraucher, die WC-Spülung, reichen sogar 1 bar und 5 l/min (s. Diagramm). Sollten mehrere Verbraucher gleichzeitig geöffnet werden, führt dies nur zu einer längeren Befüllzeit der Verbraucher.

Vergleich Kennlinie Membranpumpe Kreiselpumpe

Q:	Volumenstrom [l/min]	Betriebspunkt WC:	∎
H:	Druckverlusthöhe [m]	Betriebspunkt Waschmaschine:	●
Kreiselpumpe (mehrstufig):	blau	Betriebspunkt 10 m Gartenschlauch:	▲
Membranpumpe:	magenta	Betriebspunkt Gartenhahn:	+

Durch die Arbeitsweise der Pumpe (Verdrängerprinzip) ist der Volumenstrom weitgehend unabhängig vom Druckverlust in der Druckleitung (siehe Kennlinien). Bei einem Gartenschlauch führt dies z.B. nicht, wie bei einer Kreiselpumpe, zu einem starken Abfall des Volumenstroms.

Mehrstufige Saugpumpen für mittlere gewerbl. Anlagen

Bei der Wasserwiederverwendung sollten hochwertige, korrosionsfreie, mehrstufige Kreiselpumpen eingesetzt werden. Mittlerweile sind mehrstufige Pumpen mit Schallpegeln von ca. 65 dbA oder weniger verfügbar. Bei den Hauswasserwerken (Betriebswasseranlagen) z.B.RAINMASTER Favorit sind solche Pumpen zusammen mit der Trinkwassernachspeisung und Steuerung in einem Gerät integriert. Ohne eine weitere Ladepumpe können diese Geräte bis 15 m bei etwa 3 m Ansaughöhe selbst ansaugen und eignen sich für die Versorgung aller Verbraucher bei mittleren gewerblichen Anlagen oder Einfamilienhäuser mit größeren Gärten.

Mehrstufige Unterwassermotorpumpen bei reiner Gartenbewässerung

Soll das Regenwasser nur für die Gartenbewässerung eingesetzt werden, eignen sich die Unterwassermotorpumpen mit integrierter Steuerung. Die Druckleitung kann dann vom Tank direkt zur Gartenentnahmestelle geführt werden. Die Trinkwassernachspeisung erfolgt hier direkt in die Zisterne, z.B. mit einem RAINMASTER D. Da die Unterwassermotorpumpe keine Geräusche verursacht und keinen Platz im Installationsraum benötigt, kann sie auch bei Bauvorhaben ohne Platz für ein Hauswasserwerk eingesetzt werden. Auch die Entfernung zwischen Zisterne und Installationsraum spielt bei der Unterwassermotorpumpe keine Rolle. Durch die Aufstellung im Speicher und ständigen Wasserkontakt, sind diese Pumpen sehr schwierigen äußeren Bedingungen ausgesetzt. Deshalb sollten sie komplett aus Edelstahl und korrosionsfestem Kunststoff bestehen. Zum Schutz des Antriebsmotors sollten doppelte Wellenabdichtungen eingesetzt werden.

Mehrpumpenanlagen

Mehrpumpenanlagen

Bei größeren Anlagen (Bürogebäude, Industrie, große Wohnhäuser etc.) können mehrere Hauswasserwerke parallel betrieben werden. Dies hat folgende Vorteile:

• hohe Versorgungssicherheit, insbesondere bei redundantem Betrieb, wie z.B. bei dem RAINMASTER Favorit SC
• Minimierung des Stromverbrauchs
• Erhöhung der Lebensdauer

Bei großen Anlagen ist die Entfernung zum Speicher oft für die direkte Ansaugung zu weit. Dann wird mit einer Tauchmotorpumpe das Wasser zunächst in einen sogenannten Hybridspeicher (Zwischenspeicher) gefördert. Die Hauswasserwerke saugen dann aus dem Hybridspeicher.

Tauchmotorpumpen für die Entwässerung

Ist eine Entwässerung des Speichers oder einzelner Verbraucher im Haus im direkten Anschluss an die Kanalisation nicht möglich, so werden Tauchmotorpumpen eingesetzt. Diese „heben“ das überschüssige Wasser über die Rückstauebene in die entsprechende Entwässerungseinrichtung. Die Pumpen zeichnen sich durch die Verwendung besonders hochwertiger Materialien aus und können je nach Typ auch groben Schmutz fördern. Die Steuerung dieser Pumpen erfolgt durch Schwimmerschalter, die den Füllstand erfassen und auch den nötigen Trockenlaufschutz der Pumpe realisieren. Tauchmotorpumpen können auch als sogenannte Ladepumpen in der Ansaugleitung von Saugpumpen eingesetzt werden, wenn die Ansaugleistung nicht ausreichend ist.

Dimensionierung von Pumpen

siehe auch Online Planer

Membranpumpe im Hauswasserwerk

Membranpumpe im Hauswasserwerk

Kurzdimensionierung Betriebspunkt der Membranpumpe:

l_D: größte Leitungslänge h_D: größte geodätische Höhe

Bestimmung des Summendurchflusses Q_R der Anlage:

Anzahl der Spülkästen WC	2 * 8 l/min =	16 l/min
Anzahl der Wasserhähne	1 * 18 l/min =	18 l/min
Anzahl Waschmaschinen	1 * 15 l/ min =	15 l/ min
	QR	49 l/ min

Der tatsächliche Spitzendurchfluss berechnet sich zu:

$Q_{SP}=0,1\times Q_{R}=4,9\ {\frac {l}{min}}$

0,1 = Gleichzeitigkeitsfaktor. Siehe 2.5.2

Ein Sonderfall ist die Betriebswasserversorgung im Einfamilienhausbereich. Hier sind die Empfehlungen aus der DIN 1988, Teil 3 <ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref> nur schwer zu greifen. In der Praxis haben sich Werte, die rechnerisch einem Gleichzeitigkeitsfaktor zwischen 0,1 und 0,2 entsprechen, bewährt. Die gängigen Verbraucher, wie WC, Waschmaschine, Gartenhahn und Hochdruckreiniger, werden auch zusammen unter der Annahme einer etwas längeren Befüllzeit ausreichend versorgt.

$H_{ges}=h_{D}+16\ m=6\ m+16\ m=22\ m=2,2\ bar$

Um dem Verbraucher noch mindestens 1,6 bar Wasserdruck zur Verfügung zu stellen, wurde in der Formel bereits 16 m Wassersäule vorgegeben.

Ansaugung: Auch bei der Membranpumpe ist die Sauglänge physikalisch begrenzt. Aufgrund der geringen Strömungsgeschwindigkeit ergeben sich jedoch geringe Verlustbeiwerte. Bei einer Ansaughöhe von bis zu 2 m ist daher eine Ansauglänge von bis zu 40 m möglich. Reicht die Ansaugleistung nicht aus, kann eine Ladepumpe in die Ansaugleitung gesetzt werden. Beispieldimensionierung

Mehrstufige Saugpumpe im Hauswasserwerk

mehrstufige Saugpumpe im Hauswasserwerk

Das Hauswasserwerk wird im Keller oder Installationsraum des Hauses aufgestellt und ist somit leicht zugänglich und gut zu kontrollieren. Die Pumpe saugt das Wasser aus dem Tank an und drückt es anschließend zu den entsprechenden Verbrauchern.

Kurzdimensionierung Betriebspunkt der Kreiselpumpe:

l_D: größe Leitungslänge h_D: größe geodätische Höhe

Bestimmung des Summendurchflusses Q_r der Anlage:

Anzahl der Spülkästen WC	_ _ _ * 8 l/min =	_ _ _ l/min
Anzahl der Wasserhähne	_ _ _ * 18 l/min =	_ _ _ l/min
Anzahl Waschmaschinen	_ _ _ * 15 l/ min =	_ _ _ l/ min
	QR	_ _ _ l/ min

Der tatsächliche Spitzendurchfluss berechnet sich zu:

$Q_{SP}=0,7\times Q_{R}=\_\ \_\ \_\ {\frac {l}{min}}$

Die erforderliche Förderhöhe ergibt sich überschlägig zu:

$H_{ges}=h_{D}+I_{D}\times 0,2+16\ m=\_\ \_\ \_\ m$

(Verluste in der Saugleitung sind hier schon berücksichtigt)

Ergebnis: Auslegungspunkt der Saugpumpe: (Q_SP, H_ges) Dieser Punkt sollte unterhalb bzw. auf der Kennlinie der Pumpe liegen.

Ansaugung

Bei den Pumpen ist die Saugleitungslänge physikalisch begrenzt. Bei einer Ansaughöhe von 2 m ist daher eine Ansauglänge von bis zu 16 m möglich. Reicht die Ansaugleistung nicht mehr aus, kann eine Ladepumpe in die Ansaugleitung gesetzt werden oder es wird mit einem Hybridsystem gearbeitet. Beispieldimensionierung

Mehrstufige Unterwassermotorpumpen

mehrstufige Unterwassermotorpumpen

Diese Pumpen brauchen nicht zu saugen, sondern drücken das Wasser direkt aus dem Speicher zu den Verbrauchern ins Haus.

Kurzdimensionierung:

l_D: größe Leitungslänge h_D: größe geodätische Höhe

Eine genaue Dimensionierung kann mit der Software RAINPLANER erfolgen. Bestimmung des Summendurchflusses Q_R der Anlage:

Anzahl der Spülkästen WC	_ _ _ * 8 l/min =	_ _ _ l/min
Anzahl der Wasserhähne	_ _ _ * 18 l/min =	_ _ _ l/min
Anzahl Waschmaschinen	_ _ _ * 15 l/ min =	_ _ _ l/ min
	QR	_ _ _ l/ min

Der tatsächliche benötigte Spitzenvolumenstrom berechnet sich zu:

$Q_{SP}=0,7\times Q_{R}=\_\ \_\ \_\ {\frac {l}{min}}$

Die erforderliche Förderhöhe ergibt sich überschlägig zu:

$H_{ges}=h_{D}+I_{D}\times 0,2+16\ m=\_\ \_\ \_\ m$

(Verluste in der Saugleitung sind hier schon berücksichtigt)

Tauchpumpen zur Entwässerung

Die Dimensionierung als Hebepumpe erfolgt nach DIN 1986-100<ref name="DIN1986">DIN 1986-100</ref> mit der Regenspende r_(5,100).

l_D: größe Leitungslänge h_D: größe geodätische Höhe

Kurzdimensionierung mit r_(5,100) nach DIN 1986-100:

Bestimmung des zu fördernden Summendurchflusses Q_R:

$Q_{R}=angeschl.\ Fl{\ddot {a}}che(m^{2})\times ({\frac {l}{s\ ha}})\times 0,006=\_\ \_\ \_\ {\frac {l}{min}}$

Die erforderliche Förderhöhe ergibt sich überschlägig zu:

$H_{ges}=h_{D}+I_{D}\times 0,2=\_\ \_\ \_\ m$

Dabei sollte die verlegte Leitung dem Pumpenanschluss entsprechen und aus erdverlegbaren PE-Rohren oder EPDM Gummischlauch mit Stahlspirale bestehen. In der Druckleitung ist ein Rückschlagventil (Rückflussverhinderer) einzusetzen.

Ergebnis: Auslegungspunkt der Tauchpumpe: (Q_R, H_ges)

Dieser Punkt sollte unterhalb bzw. auf der Kennlinie der Pumpe liegen.

Genauere Pumpendimensionierung

Oftmals kann mit Hilfe der Kurzdimensionierung auf eine detaillierte Auslegung der Pumpe verzichtet werden. Im Zweifelsfall sollte die notwendige Pumpenleistung jedoch genauer ermittelt werden. Hierzu werden im Folgenden die einzelnen Schritte zur Auswahl einer geeigneten Pumpe in Anlehnung an DIN 1988, Teil 3 u. 5<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref>, erläutert. Die notwendige Pumpenleistung hängt von der Art der zu versorgenden Verbraucher und dem Rohrleitungssystem ab. Die Pumpe muss bei dem geforderten Volumenstrom Q noch den nötigen Druck, hier Förderhöhe H genannt, zur Verfügung stellen. Dabei ergibt sich der Volumenstrom aus den Betriebswerten der Verbraucher, die gleichzeitig betrieben werden sollen. Der notwendige Druck setzt sich aus drei Teilen zusammen:

• geodätische Höhe (H_ges)
• Druckverluste im Rohrleitungsnetz (H_v)
• notwendigen Betriebsdruck (Fließdruck) der Verbraucher (H_fl)

Alle möglichen Betriebspunkte einer Pumpe liegen auf der Kurve der Betriebscharakteristik (Pumpenkennlinie oder Drosselkurve genannt) im Q-H-Diagramm, wobei der Druck in der Regel in Meter Wassersäule angegeben wird (1 bar entspricht etwa 10 m Wassersäule). Der Betriebspunkt der Pumpe stellt sich dort ein, wo die Pumpenkennlinie die Anlagenkennlinie schneidet. Jeder einzelne Verbraucher hat zusammen mit dem entsprechenden Leitungsnetz seine eigene Anlagenkennlinie. Dazu kommen noch die sich ergebenden Anlagenkennlinien durch die unterschiedlichen Kombinationen der Verbraucher. Dadurch ergeben sich für die Pumpe viele unterschiedliche Betriebspunkte. Um nicht alle Anlagenkennlinien berechnen zu müssen, wird im Folgenden der kritischste Verbraucher ermittelt, der auch dann noch optimal versorgt werden soll, wenn mehrere andere Verbraucher gleichzeitig betätigt werden. Der so ermittelte Betriebspunkt soll möglichst nah an, aber unterhalb der Pumpenkennlinie liegen. Die so ermittelte Pumpe versorgt die Anlage optimal, ohne überdimensioniert zu sein und damit zuviel elektrische Energie zu verbrauchen.

Pumpekennlinie und Anlagekennlinie

Ermittlung der theoretisch maximalen Summenfördermenge

Grundlage der Pumpendimensionierung ist die Ermittlung des größten benötigten Wasserstroms. Zur Berechnung dieser Summenfördermenge werden die Berechnungsdurchflüsse (Q_R) der einzelnen Entnahmearmaturen ermittelt.

Die Summenfördermenge ergibt sich damit zu:

$\sum Q_{R}=Q_{R1}+Q_{R2}+Q_{R3}+...$

Berechnungsdurchflüsse (Q_R) und Mindestfließhöhe (H_fl) ausgewählter Armaturen (DIN 1988, Teil 3)<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref>

Armatur		QR (l/min)	Hfl (m)
Auslaufventil	DN15	18	5
ohne Luftsprudler	DN20	30	5
(Gartenanschluss)	DN25*	60	5
Toilettenspülkasten		8	5
Druckspüler für Urinalbecken		18	10
Waschmaschine		15	10

^*nur bei intensiver Bewässerung

Festlegung des Gleichzeitigkeitsfaktors

Je größer die Zahl der Entnahmearmaturen, desto unwahrscheinlicher wird der gleichzeitige Betrieb aller Armaturen. Deshalb ist es i.d.R. aus ökologischen und ökonomischen Gründen nicht sinnvoll die Pumpe so groß zu wählen, dass alle Entnahmestellen gleichzeitig versorgt werden können. Das Verhältnis aus geforderter Spitzenfördermenge der Pumpe (Q_SP) und Summenfördermenge (∑Q_P) der Entnahmestellen wird als Gleichzeitigkeitsfaktor (f) bezeichnet:

$f={\frac {Q_{SP}}{\sum Q_{P}}}$

Der Gleichzeitigkeitsfaktor kann umso kleiner gewählt werden, je größer die Anzahl der Entnahmestellen ist. Das ermöglicht den Einbau kleinerer Pumpen mit möglichst geringer Leistungsaufnahme, um die Kosten gering zu halten.

Ein Sonderfall ist die Betriebswasserversorgung im Einfamilienhausbereich. Hier sind die Empfehlungen aus der DIN 1988, Teil 3<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref> nur schwer zu greifen. In der Praxis haben sich jedoch Werte, die rechnerisch einem Gleichzeitigkeitsfaktor zwischen 0,1 und 0,2 entsprechen, bewährt. Nach Festlegung des Gleichzeitigkeitsfaktors f ergibt sich die notwendige Spitzenfördermenge der Pumpe (Q_SP) aus der ermittelten Summenfördermenge:

$Q_{SP}=f\times \sum Q_{P}$

Dabei darf Q_SP den größten Einzel-Berechnungsdurchfluss Q_P der Entnahmearmaturen nicht unterschreiten, da sonst die Funktion dieser Armatur beeinträchtigt wird.

Gleichzeitigkeitsfaktoren Regenwassernutzung nach Anwendungsfall
in Anlehnung an die DIN1988 Teil3<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref>	Legende: 1 l/s entspricht als Äquivalent ca. 8 WC
Summenvolumenstrom (l/s)	Wohngebäude*/ Büro-/ Verwaltungsgebäude Faktor (-)	Hotelbetriebe/ Krankenhäuser Faktor (-)	Kaufhäuser Faktor (-)	Schulen Faktor (-)
0,8	0,60	0,60	0,60	1,00
1	0,55	0,40	0,60	1,00
5	0,25	0,29	0,29	0,68
10	0,18	0,21	0,21	0,48
15	0,14	0,17	0,17	0,38
20	0,13	0,15	0,15	0,32
25	0,11	0,14	0,15	0,28
30	0,10	0,14	0,14	0,25

• Sonderfall Einfamilienhaus

Ein Sonderfall ist die Betriebswasserversorgung im Einfamilienhausbereich. Hier sind die Empfehlungen aus der DIN 1988, Teil 3<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref> nur schwer zu greifen. In der Praxis haben sich jedoch Werte, die rechnerisch einem Gleichzeitigkeitsfaktor zwischen 0,1 und 0,2 entsprechen, bewährt.

Berechnung der Gesamtförderhöhe

Druckverlust (Hv)- Diagramm Armaturen a) Rückschlagventil DN20 (3/4")
b) Rückschlagventil DN25 (1")
c) Rückschlagventil DN32 (5/4")

Druckverlust (Hv) - Diagramm Schläuche und Rohre
a) PE-HD DN20 (3/4")
b) 1" Schlauch
c) PE-HD DN25 (1")
d) PE-HD DN32 (1 1/4")

Die Gesamtförderhöhe ist die Höhe, bis zu der die Pumpe bei dem geforderten Spitzenvolumenstrom Q_SP noch fördern können muss. Man kann sie für jede Entnahmearmatur getrennt berechnen. Maßgeblich ist der größte Wert (i.d.R. die Gesamtförderhöhe der geodätisch höchstgelegenen Armatur).

Die Gesamtförderhöhe setzt sich aus 3 Teilen zusammen:

• geodätische Höhe der Entnahmestelle
• Fließhöhe dieser Entnahmearmatur
• Verlusthöhe durch Reibung in Rohrleitungsnetz und Saugleitung

Die geodätische Höhe (H_geo) ist gleich der Höhendifferenz zwischen Entnahmestelle und niedrigstem Wasserstand im Speicher. Die Fließhöhe (H_fl) entspricht dem Druck, der an der Entnahmearmatur noch vorhanden sein muss, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Die Verlusthöhe (H_v) setzt sich aus dem Anteil der Saugleitung (H_vs) [bei Unterwassermotorpumpen der Leitung zwischen Pumpe und Schaltgerät] und dem des restlichen Rohrsystems im Haus (H_vr) zusammen:

$H_{v}=H_{vs}+H_{vr}$

Die Reibungsverluste der Saugleitung (H_vs) können aus den Diagrammen abgelesen werden. Allerdings ist hier lediglich die Spitzenfördermenge Q_SP anstelle der Summenfördermenge ∑Q_R anzusetzen. Die Verlusthöhe des Hausnetzes (H_vr) wird durch die Leitungslänge zwischen Schaltgerät und der Entnahmearmatur bestimmt. Bei den üblichen Kombinationen von Durchfluss und Rohrdurchmesser (z.B.: Q = 50 l/min, DN 25; Q = 27 l/min, DN 20; Q = 14 l/min, DN 15), ergibt sich ein ungefährer Verlust von:

$H_{vs}=\sum H_{vss}+\sum H_{vsa}$

$H_{vr}=0,2\times \sum Leitungsl{\ddot {a}}nge$

Dabei sind die Verluste durch Winkel, Ventile, Reduzierstücke und Verzweigungen schon berücksichtigt (nach DIN 1988, Teil 5)<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref>.

Die Gesamtförderhöhe, die von der Pumpe erbracht werden muss, ergibt sich damit zu:

$H=H_{geo}+H_{fl}+H_{v}$

Für Unterwassermotorpumpen und Tauchpumpen entfallen die Verluste auf der Saugseite. Die Berechnung der Verluste auf der Druckseite erfolgt, genau wie beschrieben, mit den für diese Pumpen ermittelten Volumenströmen.

Leistungsüberprüfung der Pumpe

Mit den ermittelten Werten für den Volumenstrom (Q_SP) und für die Förderhöhe (H) wählt man eine geeignete Pumpe anhand der verschiedenen Pumpendiagramme aus. Liegt der berechnete Punkt (Q_SP/ H) unterhalb der Pumpenkennlinie, so ist die Leistung der Pumpe ausreichend.

Beispiel: Pumpendimensionierung

Legende:

1. Gartenwasserhahn
2. Saugleitung 6 m lang
3. Waschmaschine
4. Wassertank

Ermittlung des Summenvolumens nach DIN 1988 Teil 3<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref> Tabelle 11

Als Verbraucher sind an die Regenwasseranlage angeschlossen:

3 Toilettenspülkästen	QR = 8 l/min
1 Waschmaschine	QR = 15 l/min
1 Gartenanschluss DN15	QR = 18 l/ min
Summenfördermenge:	∑QR 57 l/ min

Festlegung des Gleichzeitigkeitsfaktors nach DIN 1988 Teil 3<ref name="DIN1988">DIN 1988 Teil 3 u. 5</ref> Tabelle 12

Spitzenfördermenge Q_Sp = 29 l/min

Berechnung der Gesamtförderhöhe

Die Gesamtförderhöhe wird für Gartenanschluss und oberen Spülkasten ermittelt:

	Hgeo	Hfl	Hvr	Hvs	H
Gartenanschluss DN 15	5,3	5	5 x 0,2	0,18 x 6 + 0,5	12,9 m
oberer Spülkasten	8,1	5	11,5 x 0,2	0,18 x 6 + 0,5	17 m
H = 17 m für die Pumpenauswahl

Leistungsüberprüfung der Pumpe

Der ermittelte Auslegungspunkt wird im Pumpendiagramm eingetragen:

Q_sp = 29 l/min ; H =17 m

Ansaugleistung der Pumpe

Bei einer Saugleitungslänge von 6 m und einer geodätischen Saughöhe von 2,5 m kann die Pumpe ohne zusätzliche Maßnahmen (z.B. Ladepumpe) eingesetzt werden.

Steuerungen

Druck- und Strömungssteuerung

Die automatische Steuerung der Pumpen erfolgt über druck- und strömungsabhängig arbeitende Schaltautomaten, die in der Druckleitung hinter der Pumpe installiert werden. In ihnen ist die wichtige Funktion des Trockenlaufschutzes für die Pumpe am besten bereits integriert. Bei den Hauswasserwerken sind diese Steuerungen bereits integriert.

Drehzahlsteuerung

Bei Einzelpumpenanlagen und Mehrpumpenanlagen können elektronische Steuerungen zur Drehzahlregulierung verwendet werden. Bei modernen Drehzahlsteuerungen wird die Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit vom Druck geregelt. So kann bis zu 40 % Strom eingespart werden, wie z.B. bei den RAINMASTER Favorit SC Geräten. Eine Drehzahlregelung erhöht zudem die Lebensdauer der Pumpen und reduziert das Laufgeräusch bei geringen Volumenströmen.

Nachspeisung von Trinkwasser

Ein wesentlicher Bestandteil der meisten Betriebswasseranlagen ist die automatische Versorgung der Verbraucher mit Trinkwasser in Zeiten ausbleibender Niederschläge (mangelndem Betriebswasser, wie z.B. Grauwasser oder Regenwasser). Bei Trinkwassernachspeisesystemen kommt die EN1717<ref name="DIN1717">DIN EN 1717</ref> und die DIN 1989<ref name="DIN1989">DIN 1989-1</ref> (Betriebswasseranlagen) zur Anwendung, um eine eventuelle Trinkwasserverunreinigung durch Keime aus dem Grauwasser oder Regenwasser zu verhindern. Folgende Anforderungen müssen erfüllt sein:

Trinkwassernachspeisung

• Das Trinkwasser muss vom Betriebswasser durch einen "Freien Auslauf" getrennt werden, um das Zurückfließen von verunreinigtem Wasser in die Trinkwasserinstallation durch eine ständig ungehinderte freie Fließstrecke zu verhindern. Der Abstand von zulaufendem Trinkwasser und max. möglichem Wasserstand auf der Betriebswasserseite ist folgendermaßen definiert: H ≥ 2 x d (Zulauf der Trinkwasserleitung), mindest. jedoch 20 mm.
• Als "Freie Ausläufe" sind nur die Ausführungsformen vom Typ AA und Typ AB gemäß EN 1717<ref name="DIN1717">DIN EN 1717</ref> zugelassen. Rückflussverhinderer (Rückschlagventile), Rohrtrenner sowie Rohrunterbrecher sind zur Trennung nicht ausreichend und somit nicht zugelassen.
• Doppelanschlüsse an WC-Spülkästen sind nicht zugelassen.
• Der „Freie Auslauf“ muss rückstausicher installiert sein.

Prinzipiell lassen sich zwei Arten der Trinkwassernachspeisung unterscheiden:

• Freier Auslauf in die Zisterne
• Freier Auslauf in die Betriebswasseranlage (Hauswasserwerk, Betriebswasserzentrale) integriert

Freier Auslauf in die Zisterne

Die Trinkwassernachspeisung erfolgt bei dieser Variante über den "Freien Auslauf“ direkt in den Wasserspeicher. Der "Freie Auslauf" ist dabei am besten in einer anschlussfertigen Baugruppe mit festen Abständen nach DIN 1989<ref name="DIN1989">DIN 1989-1</ref> mit Absperrhahn, Schmutzfänger und langsam schließendem Magnetventil integriert und direkt an die Trinkwasserleitung angeschlossen.

Gesteuert wird diese Form der Trinkwassernachspeisung z.B. mit einem RAINMASTER D. Aufgrund der offenen Leitungsverbindung zwischen Zisterne und Gebäude muss bei dieser Anlageninstallation die Rückstauebene der Kanalisation bzw. Zisterne beachtet werden, um einen Rückstau in das Gebäude zu verhindern. Der "Freie Auslauf" für die Einspeisung von Trinkwasser muss dann mindestens 20 cm oberhalb dieser zugehörigen Rückstauebene liegen, was meistens nur Fall ist, wenn die Anlagentechnik im Erdgeschoss installiert wird.

1. Nachspeiseeinheit zur Trinkwassernachspeisung	7. Unterwassermotorpumpe mit integrierter Steuerung und Ansaugfilter SAUGSAGF
2. RAINMASTER D 24	8. Zulaufberuhigung
3. Trinkwasseranschluss	9. Regenwasserzuleitung
4. Druckleitung zu den Verbrauchern	10. Schutzrohr für Druckleitung, Trinkwassernachspeisung und Steuerkabel RMD 24
5. Sensorkabel kapazitive Füllstandsmessung	11. Mauerdurchführung
6. Regenwasserfilter PURAIN

Freier Auslauf in einer Betriebswasseranlage integriert

Bei speziellen Hauswasserwerken für die Betriebswassernutzung, wie z.B. der RAINMASTER Serie, ist der "Freie Auslauf“ nach der Trinkwassernorm DIN EN 1717<ref name="DIN1717">DIN EN 1717</ref> in Verbindung mit der neuen Ausführungs-Norm DIN EN 13077<ref name="DIN13077">DIN EN 13077</ref> bereits im Gerät integriert. Dies wird über einen integrierten Einspeisebehälter berücksichtigt. Dieser garantiert eine bedarfsgerechte Zuführung genau der Menge des gerade benötigten Trinkwassers, falls kein Betriebswasser (Regenwasser, Grauwasser oder sonstiges Betriebswasser) mehr zur Verfügung steht. Die Einhaltung der Norm muss durch eine anerkannte Prüfstelle zertifiziert sein (z.B. DVGW). Die Zertifizierung berücksichtigt auch die Prüfung auf Druckstoßverhalten und Trinkwasserverträglichkeit der Materialien (KTW-Prüfung).

Trinkwassernachspeiseeinrichtung (Typ AB) der RAINMASTER Serie gemäß DIN EN 1717<ref name="DIN1717">DIN EN 1717</ref>

1. Trinkwasserzulauf Nachspeisebehälter

2. Überlauföffnung des Nachspeisebehälters

3. Max. möglicher Wasserstand (bei Fehlfunktion)

4. Freier Auslauf H zwischen Zulauf und max. möglichem Wasserstand = sichere Trennung von Trinkwasser und Betriebswasser

Der 3-Wege Umschalthahn

Der 3-Wege Umschalthahn

Es sollte darauf geachtet werden, dass zur Umschaltung zwischen Betriebswasser und Trinkwasser in den Betriebswasseranlagen (Hauswasserwerken) ein motorgesteuerter 3-Wegehahn eingesetzt wird (keine Zonenventile). Nur so ist sicher gestellt, dass bei größeren Ansaugverlusten unfreiwillig aus dem Trinkwasserbehälter Wasser gezogen wird oder bei einem Aufbau unterhalb des Wasserspiegels des Speichers Betriebswasser in den Einspeisebehälter gedrückt wird.

1. Hauswasserwerk RAINMASTER Favorit	8. Regenwasserfilter PURAIN
2. Trinkwasseranschluss	9. Schwimmende Ansauggarnitur
3. Druckanschlussset	10. Zulaufberuhigung
4. Druckleitung zu den Verbrauchern	11. Schutzrohr für Saugleitung und Sensorkabel
5. Schwimmschalter	12. Regenwasserzuleitung
6. Saugleitung	13. Mauerdurchführung
7. Notüberlauf

Ausdehnungsgefäße

Bei großen Betriebswasseranlagen mit vielen Verbrauchern empfehlen sich auch größere Ausdehnungsgefäße alternativ oder zusätzlich zur Drehzahlsteuerung zur Stromeinsparung. Kleine Pumpen, wie z.B. die RM-Eco Pumpen können in Kombination mit einem großen Ausdehnungsgefäß als Pufferbehälter auch für größere Anlagen verwendet werden. Hierdurch kann eine besonders hohe energetische Effizienz und ein günstiges Preis-Leistungsverhältnis erreicht werden. .

Minimierung von Druckstößen

Bei schnell schließenden Verbrauchern empfiehlt sich der Einsatz von speziellen Ausdehnungsgefäßen mit Butylblase. Diese reduzieren Druckstöße und damit Geräusche, die ansonsten im Leitungssystem übertragen werden und sich dort durch Reflexion verstärken können. Die Druckausgleichsbehälter verringern durch ihr Puffervolumen zudem die Schalthäufigkeiten. Somit wird die Lebensdauer der Anlage erhöht.

Dimensionierung von Ausdehnungsgefäßen

Für eine grobe Bemessung der Gefäßgröße V_n kann folgende Berechnung verwendet werden:

$V_{n}={\frac {0,33\times Q_{maxA}\times (p_{a}+1)}{((p_{a}-p_{e})\times s\times n)}}$

n	=	Pumpenanzahl
s	=	Schalthäufigkeit 20/h
QmaxA	=	Volumenstrom im Auslegungspunkt in m³/h

Beispiel: RAINMASTER Favorit 40

Auslegungspunkt: 2,5 bar bei 70 l/min = 4,2 m³/h

$V_{n}={\frac {0,33\times 4,2\ {\frac {m^{2}}{h}}\times (6\ bar+1)}{((6\ bar\ -2,5\ bar)\times {\frac {20}{h}}\times 1)}}=0,139\ m^{3}=139\ l$

Einsatz eines Behälters mit 150 Liter.

Aus Gründen der Energieeffizenz empfiehlt sich immer der Einbau des nächst größeren Ausdehnungsgefäßes.