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Bau einer Regenwassernutzungsanlage (RWNA)

Vorbemerkung

Zunächst ein Blick auf den Lageplan. Es handelt sich um eine Regenwassernutzungsanlage für ein Mehrfamilienhaus. Leider ist es aus bautechnischen Gründen nicht möglich, das Regenwasser in das Haus zu führen, um es auch für die WC-Spülung oder gar für die große Wäsche zu nutzen. Es wird also nur für die Gartenbewässerung verwendet. Die gesamte Anlage befindet sich im Freien, so dass sie im Winter "trocken gelegt" werden muss.

Die Herstellung und technische Detail-Beschreibung der Steuerung findet Ihr im Abschnitt ATMEL-Mikrocontroller (Anwendungen und Tutorials), Teil 0733, unter AVR-Projekt IRDMS und im unteren Teil dieser Seite.

Allgemeines

Als Berechnungsbasis zur Ermittlung der nutzbaren Dach-Fläche für die RWNA dient lediglich die Flächenprojektion des Doppelhauses:

Breite 12,25 m
Länge (Doppelhaus) 40,96 m
Fläche (insgesamt) 501,76 qm
Bei insgesamt 6 Regen-Fallrohren dienen nur 2 als Zuführung für die RWNA. Das ergibt eine berücksichtigungsfähige Fläche (ebenfalls Basis für die Niederschlagswassergebühr) von
Fläche für zwei Fallrohre 167,2 qm

Das Regenwasser gelangt gefiltert über die in die Fallrohre eingefügten beiden Regenfilter und über das natürliche Gefälle eines Wasserleitungssystems (HT-Systemteile) in die Zisterne (diese besteht aus einem 4.500-Liter-PE-Gartentank mit 500 mm Schachtverlängerung und ist fast vollständig vergraben).

Zur Gartenbewässerung mit dem gesammelten Regenwasser dienen 2 Zapfhähne: Ein Zapfhahn für den vorderen Gartenteil neben den bisherigen Wasserhähnen (die in Trockenzeiten nach wie vor Leitungswasser liefern können) und ein Zapfhahn am Mäuerchen im hinteren Gartenteil.

Beim Öffnen eines der beiden Zapfhähne läuft die Pumpe in der Pumpenstation mittels eines Drucksensors automatisch an. Das Trockenlaufen der Pumpe wird durch den gleichen Drucksensor vermieden: Die Pumpe wird automatisch deaktiviert, wenn sie Luft ansaugt (z.B. nach der Entleerung der Zisterne).

Wenn die Zisterne bis zum absoluten Maximum gefüllt wird (z. B. bei stark anhaltenden Regenfällen), so läuft die Pumpe durch die RWNA-Steuerung ebenfalls automatisch an und leitet die überschüssige Wassermenge in den großen Gartenteich bis das normale Maximum wieder unterschritten wird.

Pumpenstation

Ausgangssituation (Fehlerstrom-Schutzschalter "AUS")

Zeichnung der RWNA-Steuerung Die Pumpenstation sowie die Teich-Elektrik ist über einen Fehlerstrom-Schutzschalter mit der Netzspannung des Hauses verbunden. Wenn dieser ausgeschaltet ist, ist die gesamte Anlage spannungsfrei. Die Zapfhähne können kein Regenwasser liefern und die Gartenleuchte am Teich sowie die Umwälzpumpe des Teiches (zuständig für die Filterung des Teichwassers) sind deaktiviert (vergl. Projekt "Gartenteich")!

Grundfunktion I (Fehlerstrom-Schutzschalter auf "Ein")

Die Teich-Elektrik und die RWNA-Steuerung wird aktiviert. Die RWNA-Steuerung erzeugt +5 Volt und versorgt unabhängig von den Schalterstellungen die LCD-Füllstandsanzeige. Zusätzliche Funktionen sind von den Schalterstellungen Motorpumpe und Überlauf Gartenteich abhängig!

RWNA-Steuerung

Grundfunktion II (Alle Schalter auf "Aus")

Zeichnung der RWNA-Steuerung Das rote Lämpchen "Motorpumpe" leuchtet, die Motorpumpe ist stromlos und kann nicht anlaufen. Der "Überlauf Gartenteich" ist ebenfalls deaktiviert, d. h. das Magnetventil ist geschlossen, das gelbe Lämpchen ist aus.

Arbeitsfunktion (Schalter Überlauf Gartenteich auf "Automa." und Motorpumpe auf "Ein")

Die reguläre Arbeitsfunktion ist im Bild rechts dargestellt. Die Schalterstellung Motorpumpe "Ein" (das grüne Lämpchen leuchtet) läßt die Motorpumpe dann automatisch anlaufen, wenn der Drucksensor aufgrund eines Druckabfalls im Rohrsystem anspricht (wenn ein Zapfhahn oder das Magnetventil geöffnet wird).

Die Schalterstellung "Automa." besagt, daß beim absoluten Maximum des Wasserstandes (Pegel 130 cm) automatisch das Magnetventil für den Überlauf geöffnet wird. Die Motorpumpe läuft auf Grund des dadurch entstehenden Unterdrucks im Leitungssystem automatisch an. Das Magnetventil bleibt so lange geöffnet, bis der Wasserstand wieder unter Maximum (Pegelstand 120 cm) gefallen ist.

Testfunktion (Schalter Überlauf Gartenteich auf "Manuell")

Das Magnetventil für den Überlauf wird zwangsweise geöffnet, der Unterdruck in der Leitung lässt die Motorpumpe loslaufen und der Teich wird gefüllt (Voraussetzung: Motorpumpe ist nicht deaktiviert).

Konstruktionspläne

Bedienungsanleitung (als pdf zum Download)

1. Normalbetrieb

Im Normalbetrieb braucht der Benutzer keine Einstellungen an der Pumpenstation vorzunehmen, d. h. die Anlage wird in der "Arbeitsfunktion" betrieben (zusätzlich: Drehschalter auf Position 1), die im Normalbetrieb voreingestellt ist und nicht verändert wird.

Der Bewässerungsschlauch wird an einem der beiden Zapfhähne angeschlossen und nach Bedarf aufgedreht. Mit dem Öffnen des Ventils läuft die Motorpumpe automatisch an und mit dem Zudrehen des Wasserhahns bleibt sie automatisch wieder stehen, wenn der normale Leitungsduck wieder aufgebaut ist.

Es ist zwar von der Funktion her gleichgültig, ob der Zapfhahn oder die Spritz-Düse am Schlauch zugedreht wird - in beiden Fällen bleibt die Pumpe stehen. Man sollte aber grundsätzlich nach dem Wässern den Zapfhahn schließen, um den Schlauch vom Leitungsdruck zu befreien!

ACHTUNG ! Die Regenwassernutzungsanlage liefert kein Trinkwasser !!!!

2. Die Zisterne ist leer

Bevor die Motorpumpe nur noch Luft ansaugt, wird sie automatisch (bei Pegel der Füllstandsanzeige 0 cm) deaktiviert und läuft ebenfalls automatisch wieder an, wenn der Pegel über Null ansteigt. Sollte die Pumpe einmal Luft angesaugt und der Leerlaufschutz des Pumpenaggregats angesprochen haben, dann kann das Aggregat erst wieder durch Betätigen der roten RESET-Taste am Drucksensor wieder reaktiviert werden. (Nicht verwechseln mit dem RESET-Taster in der RWNA-Steuerung!)

Wenn die Zisterne leer ist, kann - wie bisher - der Garten mit Leitungswasser bewässert werden. Der Wasserschlauch wird in diesem Ausnahmefall (!) wieder an den bisherigen Wasserhahn angeschlossen (ggf. muss noch vorher das Sperrventil im Heizungskeller geöffnet werden).

Die folgenden Maßnahmen sollten nur von einer besonders eingewiesenen Person ausgeführt werden!

3. Manuelle Leerung der Zisterne in den Gartenteich

Da der Zustand "Zisterne läuft über" im Regelfalll nicht erreicht werden kann (vorher wird das überschüssige Wasser automatisch in den Gartenteich gepumpt, der einen Überlauf mit Versickerung vorsieht), ist die Funktion "Manuelle Entleerung" nicht dem Normalbetrieb zuzuordnen.

Bei starken, lang anhaltenden Regenfällen kann es sinnvoll sein, überschüssiges Regenwasser gezielt in den Gartenteich zu leiten, um die Wasserqualität durch Wasseraustausch zu verbessern. Desgleichen ist die manuelle Leerung notwendig (vergl. Punkt 4.), um die Anlage für den Winterbetrieb vorzubereiten.

Um von der im Normalfall eingestellten "Arbeitsfunktion" in die für die manuelle Leerung notwendige "Testfunktion" zu gelangen, muss die Pumpenstation und hier die durchsichtige Kappe der RWNA-Steuerung mit einem Schraubendreher geöffnet werden. Der Schalter Überlauf Gartenteich wird so lange auf Manuell (rechte Schalterstellung) gestellt, bis die gewünschte Regenwassermenge aus dem Tank in den Gartenteich geflossen ist.

Im Anschluss muss wieder die "Arbeitsfunktion" für den Normalbetrieb eingestellt werden!

4. Vorbereiten auf den Winterbetrieb (Leerung der RWNA am Ende der Saison; Ende Oktober)

  1. Nahezu vollständige manuelle Entleerung des Tanks (wie unter Punkt 3. Manuelle Leerung beschrieben) bis die Motorpumpe automatisch abschaltet (Pegel 0 cm).
  2. Pumpe und Schläuche entleeren, um sie vor Frostschäden zu bewahren: Zapfhähne öffnen, Drehschalter auf Position 2 stellen (Rückschlagventil offen) und Wasserablass-Schraube öffnen bis kein Wasser mehr durch die untere Öffnung der Pumpe fließt.
  3. Wasserablass-Schraube, Zapfhähne und Drehschalter (Position 1) wieder schließen und die Motorpumpe auf Aus stellen.

5. Vorbereiten auf die frostfreie Zeit (Reaktivieren der RWNA für den Normalbetrieb)

  1. Pumpe und Saugschlauch wieder mit Wasser über den Wassereinfüllstutzen auffüllen (Trichter verwenden; danach Wassereinfüllstutzen wieder schließen).
  2. Drehschalter auf Position 2 stellen und Überlauf Gartenteich so lange auf Manuell (rechte Schalterstellung) schalten, bis das Wasser kontinuierlich fließt.
  3. Dann mit der RESET-Taste die RWNA-Steuerung auf Null stellen, Drehschalter auf Position 1 zurück stellen und somit die "Arbeitsfunktion" wieder herstellen.

Wer noch Fragen hat oder weitere Anregungen braucht, sende mir bitte eine Email an