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A-5.2 Regenwassernutzung
Gemäß Leitfaden Nachhaltiges Bauen des BMVBS [Leitfaden Nachhaltiges Bauen, BMVBW (Hrsg.), 2001] soll "nicht behandlungsbedürftiges Niederschlagswasser ... wenn möglich als Brauchwasser ... genutzt und/oder vor Ort versickert werden".
Die nachfolgenden Erläuterungen und Hinweise gehen lediglich auf grundsätzliche Aspekte und Zusammenhänge ein. Die Errichtung einer Regenwassernutzung macht die weitergehende Beschäftigung mit dem Thema und ggf. eine fachliche Beratung erforderlich.
Im Zusammenhang mit der Regenwassernutzung wird auch von Brauchwassernutzung gesprochen. Damit wird zum Ausdruck gebracht, dass es sich dabei nicht um Wasser handelt, das der Qualität von Trinkwasser entspricht, dessen Beschaffenheit dennoch so gut ist, dass es gebraucht werden kann.
A-5.2.1 Einsatzbereiche
Auf Liegenschaften des Bundes kommen als Einsatzbereiche vornehmlich die Toilettenspülung im Unterkunftsbereich, die Fahrzeugwäsche und die Bewässerung von Sport- und Grünanlagen in Betracht. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird eine nachträgliche Einrichtung der Regenwassernutzung allenfalls für die Fahrzeugwäsche oder Bewässerung von Sport- und Grünanlagen in Frage kommen, weil i. d. R. ein aufwendiges Verteilungsnetz entfällt und nur wenige Zapfstellen zu bedienen sind. Die Nutzung des Regenwasser zur Toilettenspülung wird sich nur bei Neubauten oder entsprechender Sanierung der Haustechnik anbieten. In jedem Fall sollte eine Prüfung der Wirtschaftlichkeit durchgeführt werden.
A-5.2.2 Qualitative Anforderungen
Unabhängig von der Art der Nutzung müssen folgende Anforderungen an das Regenwasser erfüllt sein.
- Die Verwendung des Regenwassers muss hygienisch und gesundheitlich vertretbar sein.
- Das an den Verbrauchsstellen genutzte Regenwasser soll keine Feststoffe wie z.B. Sand enthalten, damit kein vorzeitiger Verschleiß von Pumpen und Armaturen eintritt.
- Die chemische Zusammensetzung des Regenwassers darf die Funktion der Anlagenteile nicht gefährden.
Dachflächen sind die bevorzugten Auffangflächen für das Regenwasser. Sie erfüllen i. d. R. die o.g. qualitativen Anforderungen. Grundsätzlich sind alle Dachmaterialien geeignet. Glatte Materialien wie z. B. Tonziegel, Betondachsteine, Schiefer und Kunststoffe haben einen positiven Effekt auf die Gesamtzusammensetzung des Dachablaufwassers. Metalldächer stellen keine nennenswerte Einschränkung dar, auch wenn insbesondere bei Neubauten am Anfang der Nutzung ein erhöhter Metallgehalt festzustellen ist. Da Gründächer zum einen nur eine geringe Abflussbereitschaft aufweisen und zum anderen eine bräunliche Färbung sowie ein erdiger Geruch des Wassers nicht auszuschließen ist, sind sie nicht geeignet. Bei älteren Bedachungen ist wegen der Rauheit mit erhöhten Staubablagerungen sowie mit Moos- und Flechtenbewuchs zu rechnen. Niedrige Dächer, insbesondere in der Nähe von Bäumen, können einen erhöhten Anfall von Feststoffen aufweisen. Grundsätzlich sollte deshalb geprüft werden, ob besondere Immissionsquellen vorliegen (z.B. auch Taubenkot) und ob durch Filter (vgl. Anh. A-5.2.4) ein ausreichender Feststoffrückhalt gewährleistet ist.
Die Qualität auch von langfristig gespeichertem Regenwasser kann gehalten werden, wenn das Wasser kühl (bei unterirdischer Aufstellung des Speichers i. d. R. gewährleistet) und lichtgeschützt gespeichert wird. Ein Zusatz von Chemikalien ist überflüssig und sollte unterbleiben.
A-5.2.3 Bedarfsermittlung und Bemessung
Die Wasserbedarfsermittlung kann nur unter Berücksichtigung der örtlichen Verhältnisse durchgeführt werden. Hierbei ist zu ermitteln, welche Art von Regenwassernutzung vorgesehen ist und welche Anforderungen hinsichtlich Qualität und Verfügbarkeit (Bedarfsdeckung, Betriebsweise) erfüllt werden sollen. Die in der Tab. 5 - 4 enthaltenen Bedarfszahlen für unterschiedliche Nutzungsarten, für die eine Regenwassernutzung in Betracht kommt, geben Hinweise zur Größenordnung der Wasserverbrauchszahlen.
Für die Bemessung von Regenwassernutzungsanlagen sind zwei Aspekte von entscheidender Bedeutung:
- Die optimale Speichergröße für die Regenwassernutzung wird allgemein so gewählt, dass eine Trockenperiode von etwa 3 Wochen überbrückt werden kann. Damit wird gleichzeitig ein sinnvolles Maß für den Deckungsgrad der Regenwassernutzungsanlage erzielt. Größere Speicher sind zwar jederzeit wünschenswert, allerdings wird deren Wirtschaftlichkeit deutlich beeinträchtigt. Kleinere Speicher werden deutlich öfter vollständig ausgenutzt und sind dadurch sehr effizient, jedoch mit der Folge, dass eine wesentlich stärkere Zuspeisung erforderlich ist.
- Das Verhältnis des jährlichen Betriebswasserbedarfs zum Regenertrag (Auffangfläche x Jahresniederschlagshöhe x Abflussbeiwert) sollte zwischen 0,8 und 1,2 liegen. Bei einem Verhältnis deutlich unter 1 wird eine Zuspeisung von Trinkwasser nur selten erforderlich, was auf einen unwirtschaftlich großen Speicher hinweist. Ist hingegen das Verhältnis deutlich größer als 1, ist eine regelmäßige Zuspeisung erforderlich (Speicher zu klein).
Speichergröße
Aus den genannten Zusammenhängen ergibt sich folgende Abschätzung für eine sinnvolle Speichergröße [Wilhelm, Alois et al. 1998]:
Regenertrag ~ Bedarf: Speichergröße ~ 5% des Ertrages
Regenertrag ~ 0,8 · Bedarf: Speichergröße ~ 3% des Ertrages
Regenertrag ~ 1,2 · Bedarf: Speichergröße ~ 3% des Ertrages
Fundierte Aussagen zur Wirkung und zum Deckungsgrad einer Regenwassernutzungsanlage lassen sich nur mit Hilfe von EDV-Programmen gewinnen. Insbesondere bei großen Anlagen mit Speichergrößen über 10 m3 sollten detaillierte Überlegungen und Untersuchungen angestellt werden. Die größte Unsicherheit wird jedoch stets von der Bedarfsprognose ausgehen. Deshalb sind entsprechende Falluntersuchungen durchzuführen.
Der Betriebswasserbedarf errechnet sich aus dem prognostizierten Verbrauch (Anhaltswerte gemäß Tab. 5 - 4). Der Regenwasserertrag wird aus der durchschnittlichen Jahresniederschlagsmenge und der angeschlossenen Dachfläche unter Berücksichtigung der Abflussbeiwerte berechnet:
[König, K. W., 1993]A-5.2.4 Anlagentechnik
Die technischen Details einer Regenwassernutzungsanlage ergeben sich aus Filterung, Speicherung und Verteilung des Regenwassers. In Abb. A-5 - 3 ist der Aufbau einer Regenwassernutzungsanlage dargestellt.
Filter
Bevor das Regenwasser in den Wasserspeicher gelangt, sollte es möglichst gut gefiltert werden. Es gilt der Grundsatz: Eine Filterreinigung ist einfacher als die Tankreinigung.
Kiesfilter und Filtertopf stammen aus der Anfangszeit der Regenwassernutzung und werden heute nicht mehr empfohlen.
Gute Erfahrungen hat man mit Filtersammlern, Rohrfiltern oder Wirbelfeinfiltern gesammelt. Gemeinsames Merkmal dieser Filterarten ist der direkte Einbau in das Fallrohr oder Zuleitungsrohr zum Speicher und dass gleichzeitig eine Separierung von gefiltertem Wasser und Restwasser bzw. Schmutz stattfindet. Durch die besondere Konstruktion wird zwar ein Selbstreinigungseffekt erzielt, wobei jedoch ein Regenwasserverlust von durchschnittlich 10 % entsteht.
Ohne entsprechende Filtereinsätze ist ein handelsüblicher Regensammler, der jedoch wegen der fehlenden Filterfunktion nur eingeschränkt in Frage kommt. Eine Filterung könnte eine Kombination aus Vorfilter mit Siebkorb oder ein Feinfilter mit Kartusche übernehmen, die jedoch nur eine geringe Leistung aufweisen und somit zu großen Wasserverlusten führen.
Für erdverlegte Betonzisternen wurde die Filterplatte entwickelt, bei der kaum Wasserverluste entstehen. Der Nachteil ist die etwas umständliche Reinigung, die durch die Konusabdeckung mit einem Nassstaubsauger oder einem Wasserschlauch erfolgen muss.
Anordnung der Speicher
Eine weitergehende hinter der Pumpe und meist in der Versorgungsleitung angeordnete druckseitige Filterung durch Tassenfilter oder Rückspülfilter ist für die Nutzung des Regenwassers in der Toilettenspülung und erst recht für Wasch- und Bewässerungszwecke nicht erforderlich, weil Vorfilter und Sedimentation im Speicher i.d.R. eine gute Wasserqualität gewährleisten.
Bei den Regenwasserspeichern ist grundsätzlich eine Aufstellung außen oder innen zu unterscheiden. Einer Außenaufstellung als erdverlegte Betonzisterne oder ebenfalls erdverlegte Kunststofftanks ist gegenüber einer Innenaufstellung der Vorzug zu geben, weil auch im Sommer das Wasser immer kühl und dunkel gelagert wird und eine Keimvermehrung und möglichen Algenwuchs verhindert. Außerdem entfällt der zusätzliche Platzbedarf für die Tanks im Keller. Betonspeicher sind i.d.R. billiger als ein Kunststoffspeicher aus Polyethylen und puffern den pH-Wert des sauren Regen. Durch die höheren Einbaukosten hebt sich der Preisvorteil meist jedoch wieder auf.
Gegebenenfalls lassen sich auch Anlagen und Becken aus einer früheren anderweitigen Nutzung als Speicher für die Regenwassernutzung herrichten. Nach entsprechender Reinigung bieten sich z.B. die Dreikammergruben an, die früher als Hauskläranlagen eingesetzt wurden.
Zulauf
Innerhalb des Speichers befinden sich Vorrichtungen des Zulaufs, der Entnahme und des Überlaufs. Die Anordnung sollte so erfolgen, dass sich eine möglichst geringe Strömung und Turbulenz im Speicher ergibt. Das Zulaufrohr sollte im Tank nach unten bis 10 cm über den Speicherboden geführt und eine nach oben gerichtete Ausmündung mit möglichst großer Austrittsöffnung haben (vgl. Abb. A-5 - 3). Dadurch werden Aufwirbelungen von Ablagerungen an der Sohle vermieden. Für die Entnahme haben sich schwimmende Entnahmeleitungen bewährt. Sie bestehen aus einem Gummispiralschlauch, an dessen Spitze sich ein Schwimmkörper befindet, so dass sich die Entnahmetiefe etwa 15 cm unter der Wasseroberfläche befindet.
Überlauf
Der Überlauf eines Speichers sorgt für das kontrollierte Ablaufen von überschüssigem Wasser in eine Versickerungsanlage oder in ein Ableitungssystem. Der Überlauf muss mit Geruchsverschluss als Siphon ausgebildet werden und mindestens den Durchmesser der Zulaufleitung haben. Üblicherweise besteht der Überlauf aus einem U-förmigen Rohrstück. Dieses Rohrstück sollte angeschrägt sein, weil dadurch ggf. auf der Oberfläche schwimmende Partikel (z.B. Blütenpollen) besser ablaufen. Bei Anschluss des Überlaufs an eine Kanalisation ist eine Rückstausicherung unabdingbar. Es wird inzwischen ein Überlaufsiphon mit integriertem elektronischen Rückstauwächter und automatischer Schließung der Rückstauklappe angeboten.
Der Transport des Wassers aus dem Speicher zur einzelnen Zapfstelle erfolgt durch eine Hauswasserstation, die aus Pumpe, Druckregler mit Druckschalter und Manometer besteht.
Pumpen
Als Pumpe stehen zur Auswahl die selbstansaugende Jetpumpe (geringer Anschaffungspreis, hohe elektrische Anschlussleistung, relativ geringer Wirkungsgrad, laut), die mehrstufige Kreiselpumpe mit Luftabscheideventil (Saugleitung muss gefüllt sein, niedrige Anschlussleistung, leise) oder die Tauchpumpe (sehr leise, hoher Installations- und Kostenaufwand). Für die Steuerung der Pumpe sorgt ein elektromechanischer oder elektronischer Druckschalter, der bei Druckabfall in der Entnahmeleitung die Pumpe in Gang setzt. Druckstöße, die beim Ein- und Ausschalten entstehen, werden durch Druckregelautomaten aufgefangen. Trockenlaufschutz und Motorschutzschalter verhindern die Zerstörung der Pumpe bzw. des Motors bei entsprechenden Störungen.
Nachspeisung
Wenn die Zapfstelle auch in langen Trockenperioden betrieben werden soll, ist eine Trinkwassernachspeisung der Nutzungsanlage unumgänglich. Da es eine unmittelbare Verbindung zwischen Regenwasser- und Trinkwasserleitungsnetz nicht geben darf (DIN 1988), ist über einen freien Auslauf des Trinkwassernetzes Wasser in den Regenwasserspeicher zu geben. Üblicherweise wird über einen Trichter über den Zulauf zum Speicher das Trinkwasser nachgespeist. Gesteuert wird der Trinkwasserzulauf entweder über ein Handventil oder von einem Magnetventil, das durch Schwimmerschalter im Tank je nach Wasserstand geöffnet oder geschlossen wird.
A-5.2.5 Unterhaltung und Betrieb
Um den dauerhaften Betrieb sicherzustellen, muss eine regelmäßige Kontrolle und Wartung durchgeführt werden. Folgende Arbeiten sind mindestens jährlich erforderlich [Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (Hrsg.), 1994]:
- Funktionskontrolle und eventuell Reinigung des Filtersammlers. Ist ein Kiesfilter oder Filtertopf installiert, ist dieser in Abhängigkeit der Jahreszeit öfter zu reinigen.
- Kontrolle der Dichtigkeit des Speichers.
- Überprüfung der einwandfreien Funktion der Trinkwassernachspeisung.
- Überprüfung der Funktion der Hauswasserstation und des Trockenlaufschutzes.
- Ohne konkrete Veranlassung sollte die Reinigung des Speichers nur in großen Zeitabständen erfolgen (etwa 1-mal in 5 Jahren), weil biologische Prozesse im Sediment eine reinigende Wirkung auf das Wasser haben.
Bei regelmäßiger Durchführung der erwähnten Wartungsarbeiten ist über einen Zeitraum von Jahrzehnten ein sicherer Betrieb zu erwarten. Verschleißteile und Armaturen, wie Pumpen und Magnetventil, erfordern i.d.R. einen früheren Austausch.
Grundsätzlich sollten weder im Betrieb noch für Reinigungsarbeiten Chemikalien verwendet werden.
A-5.2.6 Kosten/Wirtschaftlichkeit
Ein wesentlicher Kostenfaktor ist der Speicher. Er sollte nicht zu groß gewählt werden, da ab einer bestimmten Speichergröße durch eine weitere Vergrößerung nur unwesentlich mehr Regenwasser genutzt und somit Geld für Trinkwasser eingespart werden kann. Im privaten Bereich ist aus wirtschaftlichen Gründen ein Speicher zu wählen, der pro Quadratmeter Dachfläche etwa 20 bis 30 l Inhalt aufweist [Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (Hrsg.), 1994]. In der Regel ist eine individuelle und projektbezogene Entscheidung für eine sinnvolle Speichergröße unumgänglich. Bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit stehen den Kosten regelmäßig Einsparungen bei der Trinkwassergebühr entgegen.
In einer Studie zur Beurteilung unterschiedlicher Wasseraufbereitungssysteme für Wascheinrichtungen der Bundeswehr [STHBA Hannover II, EcoTec Verfahrenstechnik GmbH, 1997] wurde auch untersucht, ob zur Deckung des Klarspülwassers die Regenwassernutzung in Betracht kommt. Dabei stellte sich heraus, dass für den erforderlichen Wasserbedarf die Dachflächen des Waschbereiches zu gering sind und nur ein Deckungsgrad von 25 % erzielbar wäre. Unabhängig hiervon sollte grundsätzlich auch für Großanlagen die Wirtschaftlichkeit der Regenwassernutzung untersucht werden.
Im Zusammenhang mit der Regenwassernutzung sind auch wasserwirtschaftliche und entwässerungstechnische Aspekte zu betrachten. Regenwassernutzungsanlagen stellen dezentrale Speicher dar, die zur Abflussdämpfung beitragen können oder sich auch positiv im Hinblick auf die Regenwasserbehandlung in Mischsystemen auswirken.
A-5.2.7 Rechtliche und technische Anforderungen
Der Bau und Betrieb einer Regenwassernutzungsanlage wird durch verschiedene rechtliche Rahmenbedingungen geregelt, die z.T. nicht bundeseinheitlich sind, sondern auf kommunaler Ebene festgelegt werden.
Wasserhaushaltsgesetz/Landeswassergesetz
Soll der Überlauf eines Regenwasserspeichers versickert werden, ist ggf. eine Wasserrechtliche Erlaubnis erforderlich.
AVBWasserV
"Vor der Errichtung einer Eigenwassergewinnungsanlage hat der Kunde dem Wasserversorgungsunternehmen Mitteilung zu machen. Der Kunde hat durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen, dass von seiner Eigenanlage keine Rückwirkungen in das öffentliche Wassernetz möglich sind." (Verordnung über allgemeine Bedingungen für die Versorgung mit Wasser, Bundesgesetzblatt Nr. 31, S. 750, vom 20.06.1980)
Bauordnung (länderspezifisch)
Bei der Errichtung einer Regenwasseranlage in einem Neubau muss auf den Teil der Anlage im Bauantrag hingewiesen werden, der die Grundstücksentwässerung betrifft (Zulauf, Speicher, Überlauf). Im Entwässerungsgesuch zum Bauantrag sind entsprechende Angaben zu machen.
Folgende technischen Vorschriften sind zu beachten:
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