Neue Systeme für „Regenwassermanagement, Wasserspeicherung und Unterflurbewässerung“
Die direkten Auswirkungen der zunehmenden Flächenversiegelung machen sich überall bemerkbar. Am auffälligsten sind die steigenden Kosten für die Regenwasserableitung sowie Hochwasserschäden.
Einleitung
Die direkten Auswirkungen der zunehmenden Flächenversiegelung machen sich überall bemerkbar. Am auffälligsten sind die steigenden Kosten für die Regenwasserableitung sowie Hochwasserschäden. Im Laufe der letzten Jahre hat jedoch ein Prozess des Umdenkens stattgefunden. Die alten Ziele einer zentralen Behandlung von Niederschlagswässern werden revidiert. Der Gedanke der dezentralen Versickerung am Entstehungsort setzt sich immer weiter durch und wird zu einem wesentlichen Bestandteil einer nachhaltigen Regenwasserbewirtschaftung – zum Wohle der Bürger und der Umwelt. Zunehmend werden die dezentrale Versickerung und Rückhaltung vor Ort auch von behördlicher Seite gefordert. Immer mehr Städte und Gemeinde fordern und fördern diese Maßnahmen teilweise durch günstigere Abwassergebühren, durch eine Befreiung von der Abgabe für Regenwasser oder durch einen Zuschuss für Entsiegelungs- und Versickerungsmaßnahmen, dem sogenannten „Regenwassermanagement“.
Die Kombination des Regenwassermanagements mit einer Wasserspeicherung für eine spätere Nutzung im Gebäude oder zur Bewässerung oder Kühlung der Umgebung sind bislang kaum eingesetzte Bestandteile einer nachhaltigen Wasserbewirtschaftung. Eine solche Kombination des Regenwassermanagements mit Nutzungs- und Speichermöglichkeiten kann jedoch die Effizienz dieser nachhaltigen Technologien deutlich steigern. In diesem Kontext beleuchtet dieser Beitrag dabei eine neue, innovative, modulare Systembaureihe mit Tunnelelementen aus Kunststoff, welche kostengünstig und einfach umsetzbare Lösungen zur Kombination von Regenwassermanagement, Wasserspeicherung und Unterflurbewässerung nun ermöglichen soll.
Stand der Technik bei Regenwasserversickerung und -Rückhaltung
Bekannte Technologien umfassen Versickerungs- und Rückhaltesysteme mit eingegrabenen Speicherelementen aus Kunststoff, mittels Kunststofffolien abgedichtete Retentions- und Wasserspeichersysteme sowie separate Schächte für Wasserzulauf und -entnahme, wie Drosselabläufe. Zusätzlich sind verschiedene Vorreinigungssysteme wie Filterschächte, Sedimentationsrohre und Filtrationsreihen bekannt, die Verunreinigungen im Wasser vor der Speicherung oder Versickerung reduzieren sollen. Zu den Nachteilen zählen hohe Kosten aufgrund des Einbaus zusätzlicher Schächte für Zulauf und Ablauf, was nicht nur zu einem erhöhten Platzbedarf führt, sondern auch zu gesteigerten Transportkosten und einem erhöhten Einbauaufwand. Des Weiteren erschwert die fehlende Modularität aufgrund verschiedener Schachtdurchmesser die flexible Anpassung und den modularen Aufbau dieser Systeme. Keines der bekannten Systeme ermöglicht die gleichzeitige oder modulartige Nutzung als Regenwassermanagement-, Wasserspeicherungs-, und Bewässerungsanlage.
Das System für „Regenwassermanagement, Wasserspeicherung und Unterflurbewässerung“
Das neu entwickelte System für „Regenwassermanagement, Wasserspeicherung und Unterflurbewässerung“ besteht aus einer innovativen Konfiguration von tunnelförmigen Kunststoffelementen, die speziell für den Einbau in die Erde entwickelt wurden (1). Diese Elemente sind so gestaltet, dass sie ein integriertes Sedimentationsmodul aufweisen, das als mittlere Tunnelreihe links in der Skizze dargestellt ist (2). Diese Sedimentationsstrecke ermöglicht es, dass sich Sedimente im Wasser absetzen können, bevor das Wasser in das System gelangt, wodurch eine Vorreinigung erfolgt. Die Sedimentationsstrecke fungiert gleichzeitig als Wasserspeicher.
Des Weiteren verfügt das System über einen integrierten Überlauffilter (3). Ergänzend sind in das System Reinigungs- und Entnahmeschächte integriert (4), die es ermöglichen, das System zu warten, zu reinigen und Wasser bei Bedarf abzulassen. Ein integrierter Pumpensumpf (5) ist ebenfalls vorhanden, der es ermöglicht, Wasser gezielt abzupumpen, falls erforderlich.
Ein zentrales Element dieses Systems ist das Verteilerelement, das in der Skizze als mittlere Tunnelreihe rechts mit den vier seitlichen Rohren dargestellt ist (6). Dieses Verteilerelement ist so konzipiert, dass es das Wasser aus der Sedimentations- und Filterreihe abführt, wenn diese voll Wasser ist. Dadurch wird verhindert, dass das Wasser zurück in den Zulauf gestaut wird und möglicher Schmutz über eine potentielle Zulaufverteilerleitung in andere Tunnelreihen gelangt. Dieses System ermöglicht somit eine gezielte und kontrollierte Verteilung des gereinigten Wassers.
Die Kombination dieser verschiedenen Elemente bietet ein effizientes und multifunktionales Versickerungs- und Rückhaltesystem, das sowohl eine Vorreinigung, Speicherung als auch eine kontrollierte Verteilung des Wassers ermöglicht. Dieses innovative System adressiert potenzielle Probleme wie Sedimentation, Reinigung, Überlastung und Kontamination und stellt einen vielversprechenden Fortschritt im Bereich der Regenwasserbewirtschaftung dar.
Die neue Technologie ermöglicht eine große Matrix von Anwendungs- und Kombinationsmöglichkeiten in der nachhaltigen Wasserwirtschaft:
- DM RWN-S Regenwassernutzungssystem
- DM RWV-S / DM RWR-S Regenwasserversickerungs-Retentionssystem
- DM RWV-KKA Versickerung von Ablaufwasser aus einer Kleinkläranlage
- DM LW-S Löschwassersystem
- DM UF-S Unterflurbewässerungs- und Verdunstungssystem
Spannend ist, dass sich fast alle Anwendungen auch untereinander kombiniert werden können. So kann beispielsweise ein Regenwasserretentionssystem auch als Wasserspeicher oder für die Unterflurbewässerung parallel verwendet werden.
Systemkomponenten
Für die Zusammenstellung der Systeme und/oder Pakete werden nur sehr wenige Komponenten benötigt, die modulartig zusammengesetzt werden können:
DM-T Typ 60 und Kalotten, DIBt zertifiziert
DM Tunnel Sumpf mit Ablauföffnung DN150
GTB - Gewebe
GTV - Vlies
EPDM Folie mit Spezialkleber für Rohrdurchführungen
Filter- und Überlaufelement
PLURAFIT Wartungsschacht mit verschiedenen Abdeckungen
I-CONNECT als Browser basiertes Überwachungs- und Steuerungssystem
Einstellbarer Drosselablauf
DM Löschwasseransaugstutzen mit Antiwirbelplatte und Flansch
Vorreinigung, Zulauf und Verteilung des Wassers im System
Handelt es sich beim Zulauf in das System um Regenwasser, spielt die Vorreinigung eine wichtige Rolle. Mit Hilfe einfacher Bewertungsverfahren kann die Belastung von unter- und oberirdischem Wasser durch Regenwasser von Dachflächen und Verkehrsflächen qualitativ und quantitativ berücksichtigt werden (ATV DVWK-M153 und bald DWA-A102). Je nach Ergebnis sind verschiedene Maßnahmen zur Regenwasserbehandlung zu ergreifen, um einen ausreichenden Gewässerschutz zu gewährleisten. Bei Einleitung in eine Rigole, ist diese zudem zumindest durch eine Grobfiltration zu schützen. Wichtig bei Regenwassernutzungszisternen: Nach der DIN 1989-1 sind unterirdische Versickerungsanlagen (Rigolen) den Versickerungsanlagen mit einer belebten Bodenzone hinsichtlich qualitativer Aspekte gleichzusetzen, wenn das Zulaufwasser aus einer Regenwassernutzungsanlage von nicht metallischen Dachflächen stammt. Anlagen mit einem Absetzraum, in dem die Strömungsverhältnisse es zulassen, dass spezifisch schwerere Stoffe als Wasser nach unten sinken und spezifisch leichtere Stoffe aufschwimmen, werden als Sedimentationsanlagen bezeichnet. Sammel- und Filterschächte bestehen aus einem Sedimentationsbereich, in welchem sich die schweren Partikel absetzen, und aus einem Filtersieb, welches verhindert, dass leichte Grobschmutzstoffe in den nachgeschalteten Speicher gelangen. Über ein Tauchrohr werden auch leichte Stoffe im Schacht zurückgehalten. Je nach Schmutzeintrag müssen sie regelmäßig gereinigt werden. Das gesamte Dachablaufwasser wird so gefiltert und dem Speicher zugeführt.
Im DRAINMAX System kann das Wasser gering verschmutzter Flächen, wie Dachflächen direkt an die Sedimentations- Filter und Speicherreihe angeschlossen werden. Je nach angeschlossener Fläche wird dabei einfach die Reihe verlängert und die Zu- und Ablaufdurchmesser vergrößert.
Soll auch Ablaufwasser verschmutzter Flächen, wie Straßenablaufwasser, eingeleitet werden, kann dies über die Geländeoberfläche über die belebte Bodenzone erfolgen. In diesem Fall wird das System oder Teile des Systems als Mulden-Rigolensystem ausgelegt. Auch hier ist eine Kombination mit der Ausführung als Unterflurbewässerungssystem eine interessamte Lösungsmöglichkeit für die Praxis.
Da das Wasser über die wasserdurchlässigen Seiten über ein spezielles Gewebe in die Nachbarreihen entweichen kann, steht auch dieses Volumen der Nutzung oder Rückhaltung zur Verfügung, was sich auf einen günstigeren Preis und kleineren Bauraum auswirkt. Der zugeführte Schlamm verlagert sich in Richtung Tunnelmitte zum Pumpensumpf. Die gesamte Reihe dort kann im Wartungsfall mittels Spüldüse und Saugwagen über den Wartungsschacht gereinigt werden. Um zu vermeiden, dass bei einem Starkregenereignis Schmutz in die anderen Rigolenreihen über den Zulauf gelangt, wird das gesamte Wasser im Überlauffall über den Notüberlauf in die Verteilerreihe weitergeleitet. Auch hier könnte im Wartungsfall über einen weiteren Schacht und Pumpensumpf eine Reinigung erfolgen.
Einbauschritte
Für den Einbau der Systeme wird kein Spezialmaterial benötigt. Bei den Paketen sind alle erforderlichen Komponenten enthalten. Für die Wasserspeicherlösungen werden vorkonfektionierte EPDM Folien eingesetzt, so dass auf der Baustelle keine weitere Verarbeitung durch Kleben oder Vulkanisieren erforderlich ist. Somit können die Anlagen von jedem Tiefbauunternehmen fachgerecht eingebaut werden.
Die folgende Tabelle zeigt die einzelnen Einbauschritte für die Installation der verschiedenen Anwendungen:
Regenwassermanagement | Wasserspeicher | Unterflur-Bewässerung | ||||
RWV-S | KKV-S | RWR-S | RWN-S | LW-S | UF-S | |
| Grube ausheben | x | x | x | x | x | x |
| GTV Schutzvlies verlegen |
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| x | x | x |
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| GTB Gewebe verlegen | x | x |
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| EPDM Folie verlegen |
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| x | x | x | x |
| GTV Schutzvlies verlegen |
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| x | x | x |
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| Zu- und Überläufe verlegen | x | x | x | x |
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| Pumpensümpfe verlegen | x | x | x | x | x |
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| Drossel einbauen |
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| x |
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| Löschwasserentnahme einbauen |
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| x |
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| DRAINMAX Tunnel verlegen | x | x | x | x | x | x |
| Filter- und Überlaufelement installieren | x | x | x | x |
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| Verteilerelement koppeln |
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| x | x |
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| Füllmaterial 0,9 m 16/32 aufbringen | x | x | x | x | x |
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| Füllmaterial schluffig, kapillar aufbringen |
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| x |
| GTV Vlies verlegen | x | x | x | x | x |
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| Füllmaterial bis Geländeoberkante aufbringen | x | x | x | x | x | x |
I-Connect Fernüberwachung
Jedes Regenwasser-Management- und Speichersystem ist ohne Monitoring in der Regel halbjährig zu überwachen und beinhaltet folgende Maßnahmen:
Sedimentations- und Filterbereich auf Schlammgehalt mittels Peilstab prüfen
Sedimentations- und Filterbereich auf Dichtheit prüfen
Vorfilter auf Durchfluss und Verschmutzung prüfen
Drosselablauf auf Gängigkeit, Verschmutzung oder Verblockung prüfen
Bei Speichern: Wasserstand und Dichtigkeit prüfen
Diese Überprüfung muss i.d.R. von zwei Mitarbeitern durchgeführt werden, wodurch hohe und unnötige Kosten entstehen. Um diese Problematik zu lösen und unnötige Kosten für den Betreiber einzusparen, hat INTEWA die neue INTEWA CONNECT Technologie entwickelt, die diese Systeme nun fernüberwachen kann. Das Überprüfen der Abflussleistung der Rigole ist zudem nur mit I-CONNECT möglich.
Um die Systeme überwachen und fernwarten zu können, werden sie mit Sensoren ausgestattet, die die Daten an eine zentrale Steuereinheit, die I-CONNECT liefern. Von dort gelangen die Daten über eine gesicherte Internetverbindung auf den INTEWA Cloud-Server. Über die I-CONNECT Applikation können sich die Anlagenbetreiber nun sämtliche Daten, wie z.B. die Versickerungsleistung, Schlammstand und Filterdurchfluss ihrer Anlage online ansehen und werden über einen etwaigen Wartungsbedarf informiert. Dies kann sich innerhalb von ca. 5 Jahren amortisieren und erhöht zudem die Anlagesicherheit.
Zusammenfassung und Ausblick
Die vorgestellte neue Systembaureihe markiert einen signifikanten Fortschritt in der Branche aufgrund einer Vielzahl von Vorteilen. Das System bietet eine innovative Baukastenlösung mit nur wenigen Komponenten, die für verschiedene Anwendungen bisher einzigartig ist. Für den Systemaufbau und die Unterflurbewässerung wurden Schutzrechte angemeldet, was die Innovationskraft unterstreicht. Das System integriert Vorreinigung, Kontrolle, Spülung und Drosselung direkt in das Speichersystem. Dadurch werden zusätzliche Schachtelemente überflüssig, was zu ungefähr 30 % Kosteneinsparungen führt. Die neue Systembaureihe zeichnet sich durch eine erhebliche Vereinfachung bei der Installation aus, was zu einer deutlichen Zeitersparnis führt. Im Vergleich zu herkömmlichen Betonzisternen können etwa 90 % der Transportkosten eingespart werden. Durch die Standardisierung von Paketgrößen (20, 40, 60, 80, 100 m³ und Vielfaches) als Lagerware, werden logistische Abläufe optimiert, was zu schneller Lieferbereitschaft führt. Erstmalig können diese Systeme standardmäßig mit einer IoT-Lösung (INTEWA I-Connect) ausgestattet werden, was eine Fernüberwachung und Steuerung ermöglicht und weitere Kosten für die Wartung einspart. Das System soll ab etwa 250,00 Euro pro Kubikmeter, inklusive Lieferung und Einbaukosten, angeboten werden können, wobei der Preis je nach Anwendung, Größe und Lieferort variieren kann.
Die vorgestellte Systembaureihe überzeugt somit nicht nur durch ihre technologische Innovation, sondern auch durch ihre Wirtschaftlichkeit und Flexibilität, die einen deutlichen Fortschritt auf dem Weg zu einem nachhaltigen Wassermanagement einläuten könnte. Die Markteinführung ist im Sommer 2024 geplant.
Autor: Oliver Ringelstein, INTEWA GmbH
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