Das sind die Grundlagen für die Nutzung von Regenwasser

Ziel der Bewirtschaftung von Regenwasser auf Grundstücken ist der ökologische und nachhaltige Umgang mit Niederschlagswasser. Gemäß Abschnitt 5.3.1 der DIN 1986-100 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke“, Ausgabe Dezember 2016 ist die Regenwassernutzung ein wichtiger Teilbereich der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung.

Eine Reduzierung des Trinkwasserbedarfs und die Vermeidung der ungenutzten Ableitung von Regenwasser in die Kanalisation sind einschlägige Argumente für eine Regenwassernutzungsanlage. Die Anwendungsmöglichkeiten der Sammlung und Verwendung von Regenwasser als Ersatz für Trinkwasser sind vielfältig, wie zum Beispiel zur Pflanzenbewässerung, WC-Spülung oder zum Wäschewaschen.

Regenwassernutzungsanlagen werden mittlerweile bei allen gängigen Gebäudetypen sowie zum Beispiel in Freizeitparks und auf Golfplätzen eingesetzt. Außerdem kann Regenwasser auch zur Löschwasserversorgung eingesetzt werden. Hierbei wird das Regenwasser in Löschwasserteichen oder Löschwasserzisternen gesammelt und im Brandfall zum Löschen verwendet.

Anwendungsbereich der DIN EN 16 941, Teil 1

Die DIN EN 16 941, Teil 1, legt Mindestanforderungen für die Planung und Bemessung, den Einbau sowie für die Kennzeichnung, Inbetriebnahme und Wartung von Regenwassernutzungsanlagen zur Verwendung von Regenwasser vor Ort fest. Ausgenommen vom Anwendungsbereich sind:

• die Verwendung als Trinkwasser zur Herstellung von Speisen,
• die Verwendung zur Körperhygiene,
• dezentrale Rückhaltung und
• Infiltration.

In einer Anmerkung zum Anwendungsbereich heißt es: „Konformität mit dieser Norm entbindet nicht von der Einhaltung der Auflagen, die sich aus örtlichen oder nationalen Vorschriften ergeben können.“ In Deutschland gelten für Regenwassernutzungsanlagen neben der DIN EN 16 941, Teil 1, noch weitere Regelwerke, wie zum Beispiel die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) und die „Verordnung über Allgemeine Bedingungen für die Versorgung mit Wasser (AVBWasserV)“ sowie einige DIN-Normen.

Zukünftig sind dann noch die Anforderungen der DIN 1989-100 „Regenwassernutzungsanlagen – Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 16 941-1“ (z. Z. noch Entwurf) zu berücksichtigen.

Planung von Nutzungsanlagen für Regenwasser

Nach Abschnitt 4 der DIN EN 16 941, Teil 1, gelten folgende grundsätzlichen Anforderungen: „Regenwassernutzungsanlagen müssen so geplant, eingebaut, gekennzeichnet, betrieben und gewartet werden, dass die notwendige Betriebssicherheit jederzeit sichergestellt ist und die erforderlichen Arbeiten zur Instandhaltung leicht durchgeführt werden können.“ Regenwassernutzungsanlagen bestehen in der Regel aus folgenden funktionalen Elementen:

• Sammlung des Regenwassers,
• Behandlung,
• Speicherung,
• Verteilung des Nicht-Trinkwassers.

Durch Regenwassernutzungsanlagen dürfen grundsätzlich keine Überflutungen verursacht werden. Überflutungen sind durch ausreichend dimensionierte Überläufe zu verhindern. Gemäß Abschnitt 5.3.9 der DIN EN 16 941, Teil 1, soll das überschüssige Wasser in ein Oberflächengewässer abgeleitet oder versickert werden. Eine Ableitung in die Kanalisation sollte nur erfolgen, wenn keine andere Möglichkeit besteht.

Beim Anschluss an die Kanalisation ist der Überlauf mit einem Geruchsverschluss zu versehen. Besteht die Gefahr des Rückstaus aus der Kanalisation, muss ein Rückstauverschluss in die Überlaufleitung eingebaut werden; gegebenenfalls ist das Überlaufwasser über eine Abwasserhebeanlage abzuleiten. Beim Einbau eines Rückstauverschlusses in die Überlaufleitung sind nach DIN 1986-100, Tabelle 4 Rückstauverschlüsse nach DIN EN 13 564-1 (Typen 0, 1, 2) zulässig. Die Überlaufleitung ist so zu bemessen, dass der maximale Zulauf in den Speicher abgeleitet werden kann. Im Abschnitt 5.1 der DIN EN 16 941-1 wird darauf hingewiesen, dass eine mögliche Ableitung von Schadstoffen mit dem Regenwasser berücksichtigt werden muss.

Über Sammelrohrsysteme soll das Regenwasser ungehindert von den Auffangflächen zur Speichereinrichtung mittels Schwerkraft- oder Unterdruckwirkung abfließen können. Die Planung, Bemessung und Verlegung der Sammelrohrsysteme erfolgt gemäß DIN 1986-100 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke“, Ausgabe Dezember 2016.

Zur Behandlung des gesammelten Regenwassers heißt im Abschnitt 5.2.1 der DIN EN 16 941, Teil 1, wie folgt: „Hauptaufgabe der Behandlung ist die Sicherstellung einer bestimmten Wasserqualität abhängig von der beabsichtigten Verwendung. Zusatzaufgaben sind der Schutz der Bauteile der Anlage sowie die Reduzierung des Wartungsaufwandes. Die Behandlung darf biologische, chemische und physikalische Prozesse umfassen oder eine Kombination aus diesen. Die Behandlung muss vor, in oder gegebenenfalls nach der Speichereinrichtung erfolgen.“ Folgende Verfahren stehen für die Behandlung des gesammelten Regenwassers zur Verfügung:

• Zulaufseitige Rückhaltung grober Partikel (Vorreinigung),
• Rückhaltung von Feinpartikeln durch Sedimentation und Flotation im Speicher,
• Filterung nach der Speicherung abhängig von der beabsichtigten Verwendung des Nicht-Trinkwassers.

Die Vorreinigung – zum Beispiel durch Filter oder Abscheider – muss vor der Speichereinrichtung erfolgen und darf aus mehr als einer Vorrichtung bestehen. Durch die Vorreinigung soll das Eindringen von groben Partikeln und organischen Stoffen in die Speichereinrichtung verhindert werden. Beim Gebrauch des Nicht-Trinkwassers in Innenräumen darf die Partikelgröße 1 mm nicht überschreiten. Werden Feststoffe zurückgehalten, sind diese manuell zu entfernen.

Eine zusätzliche Desinfektion, Desodorierung und/oder Entfärbung des gespeicherten Regenwassers ist vorzusehen, wenn der beabsichtigte Verwendungszweck eine höhere Qualität des Nicht-Trinkwassers erfordert. Die Aufbereitungsanlage muss mindestens über einen hydraulischen Wirkungsgrad von 90 % verfügen.

Jede Regenwassernutzungsanlage muss über mindestens eine Speichereinrichtung verfügen. Speichereinrichtungen dürfen ober- oder unterirdisch installiert werden. Die Hauptaufgaben der Speichereinrichtungen sind:

• die Bereitstellung von Nicht-Trinkwasser, angepasst an den beabsichtigten Verwendungszweck und
  
  die Sammelkapazität,
• die Wasserbehandlung durch Sedimentation und Flotation und
• den Schutz der Wasserqualität sicherzustellen.

Bei der Installation der Speichereinrichtung müssen die Wasserdichtheit und Standsicherheit sowie der Frostschutz berücksichtigt werden. Die Nennkapazität ist das maximale Wasservolumen, das von der Speichereinrichtung zurückgehalten werden kann. Sie ist vom Hersteller oder Planer mit einen maximalen Abweichung von ± 0,1 m³ anzugeben.

Vom Hersteller der Speichereinrichtung müssen die Nennweiten der Anschlussstücke für Zu- und Auslauf angegeben werden. Um eine Resuspension von Feststoffen – hervorgerufen durch Verwirbelungen des Wassers – zu verhindern, muss ein beruhigter Zulauf in die Speichereinrichtung erfolgen. Bezüglich Inspektions-, Wartungs- und Reparaturarbeiten muss die Zugänglichkeit zur Speichereinrichtung jederzeit gewährleistet sein.

Um die Versorgung mit Nicht-Trinkwasser an den Entnahmestellen sicherzustellen, werden in der Regel Saug-/Druckpumpen eingesetzt. Diese müssen mit einem Trockenlaufschutz ausgerüstet sein. Druckstöße und Stoßwellen, die unzulässig hohe Drücke verursachen können, sind durch den Einbau von Ausdehnungsgefäßen oder Druckregel­einrichtungen zu verhindern.

Werden Tauchpumpen (Unterwasserpumpen) eingesetzt, müssen diese nach Abschnitt 5.5.2 der DIN EN 16 941, Teil 1, folgende Anforderungen erfüllen:

• oberhalb der Ansaugstelle ist ein Mindestwasserstand zu berücksichtigen, um zu verhindern, dass Luft, Sedimente oder Schwimmstoffe mit eingesaugt werden,
• damit das Rohr wassergefüllt bleibt, muss ein Rückschlagventil installiert werden,
• die Pumpe muss ohne Spezialwerkzeuge und ohne Betreten des Speichers entfernt und ausgetauscht werden können (wichtig bei Reparatur- und Wartungsarbeiten).

Beim Einbau von nicht getauchten Pumpen (Pumpen für Trockenaufstellung) müssen gemäß Abschnitt 5.5.3 folgende Anforderungen erfüllt werden:

• die Ansaugrohre müssen luftdicht sein,
• durch eine hydraulisch günstige Installation der Ansaugrohre sollen unnötig hohe Reibungsverluste vermieden werden,
• die Ansaugrohre sind mit Steigung zur Pumpe zu verlegen,
• damit das Ansaugrohr gefüllt bleibt, muss ein Rückschlagventil installiert werden,
• der Wassereinlauf ist so zu konstruieren, dass ein Einsaugen von Luft oder Sedimenten vermieden wird,
• der Standort der Pumpe muss gut gelüftet sein,
• bei der Montage der Pumpe müssen Maßnahmen zum Schall- und Vibrationsschutz berücksichtigt werden.

Durch die erforderliche Pumpensteuerung erfolgt eine automatische Kontrolle des Pumpenbetriebs. Die Steuerung muss eine manuelle Bedienung ermöglichen. Zusätzlich sollte eine Regenwassernutzungsanlage mit einer Anlagensteuerung ausgestattet sein. Folgende Informationen muss der Benutzer er­halten:

• den Status der Wasserversorgung (Nicht-Trinkwasser oder Reservewasser),
• alle Fehlfunktionen, wie zum Beispiel Ausfall der Pumpe oder der Reservewasserversorgung.

Weitere Parameter, wie zum Beispiel Wasserverbrauch, Wasserstand in der Speichereinrichtung oder Tanktemperatur können ebenfalls angezeigt werden. Einige Hersteller bieten komplette Anlagen (Hauswasserwerke) mit allen erforderlichen Anlagenteilen an.

Nach Abschnitt 5.8 der DIN EN 16 941, Teil 1, ist die Aufgabe der Verteilung die Versorgung der Entnahmestellen mit Nicht-Trinkwasser sowie die Möglichkeit, diese mit Reservewasser zu versorgen. Hierbei müssen die Unversehrtheit und der Schutz von öffentlichen und privaten Trinkwasseranlagen gewährleistet sein.

Nicht-Trinkwasser darf unter keinen Umständen in die Trinkwasseranlage zurückfließen, da dies eine unmittelbare Gefahr für die Trinkwasserqualität darstellt. Gemäß § 17 der Trinkwasserverordnung sind zu diesem Zweck Sicherheitseinrichtungen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik (a. a. R. d. T.) einzubauen.

Muss eine kontinuierliche Versorgung der Entnahmestellen – auch während längerer Trockenperioden – gewährleistet sein, ist eine Trinkwassernachspeisung erforderlich. Hierbei muss die Nachspeisung über eine Sicherheitseinrichtung – entsprechend DIN EN 1717 (freier Auslauf Typen AA, AB, AD) – erfolgen.

Die Planung, Rohrdimensionierung und Ausführung von häuslichen Wasserverteilungssystemen muss gemäß den Normenreihen DIN EN 806 und DIN 1988 „Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen“ erfolgen.

Bemessung von Regen­wassernutzungsanlagen

Bei der Bemessung von Regenwassernutzungsanlagen sind zwei Parameter von entscheidender Bedeutung. Der Ertrag aus dem Regenwasser, das gesammelt werden kann, und der Bedarf an Nicht-Trinkwasser. Folgende Faktoren sind zur Bemessung der Speichereinrichtung zu berücksichtigen:

• die Niederschlagsdaten am Standort,
• die Größe und Art der Niederschlags-Auffangflächen,
• die Anzahl und Art der beabsichtigten Anwendungen,
• der hydraulische Filterwirkungsgrad.

Zu den Berechnungsverfahren heißt es im Abschnitt 6.1.4 der DIN EN 16 941-1 wie folgt: „Für die Bemessung der Kapazität von Regenwassernutzungsanlagen stehen verschiedene nationale und internationale Berechnungsverfahren zur Verfügung. Diese dürfen verwendet werden.“ Im Anhang A der Norm werden folgende Berechnungsverfahren aufgeführt:

• ein vereinfachter Ansatz für Projekte mit regelmäßigem Bedarf und Ertrag oder
• ein detaillierter Ansatz für große und komplexe Projekte und/oder Projekte mit unregelmäßigem Bedarf und Ertrag.

Der vereinfachte Ansatz wird für Ein- und Mehrfamilienhäuser, Büro- und Verwaltungsgebäude sowie Gewerbe- und Industriegebäude mit nachgewiesener gleichmäßiger Verbrauchsstruktur angewendet.

Gemäß Anhang A der DIN EN 16 941, Teil 1, sollte beim vereinfachten Ansatz der jährliche Regenwasserertrag nach folgender Gleichung (A.1) ermittelt werden:

Y_R = A x h x e x η

Dabei ist:

Y_R der jährliche Regenwasserertrag in Liter,

A die horizontale Projektion der Auffangfläche in m²,

h der jährliche Gesamtniederschlag in mm am Standort,

e der Oberflächenertragsbeiwert,

η der Beiwert zum hydraulischen Wirkungsgrad der Behandlung.

Daten zum jährlichen Gesamtniederschlag am Standort erhält man beim Deutschen Wetterdienst unter www.dwd.de. Die anzuwendenden Oberflächenertragsbeiwerte befinden sich in Tabelle 2 der DIN 16 941, Teil 1.

Der Beiwert zum hydraulischen Wirkungsgrad η ist das Verhältnis des Verbrauchs von behandeltem Wasser zum Zufluss des gesammelten Regenwassers. Falls der Beiwert nicht anders durch den Hersteller festgelegt ist, kann er für Systeme ohne zusätzliche Behandlung mit 0,9 angenommen werden.

Berechnungsbeispiel 1

Gegeben:

A – die horizontale Projektion der Auffangfläche = 150,00 m²

h – der jährliche Gesamtniederschlag in mm (Beispiel Bonn = 742 mm = 742 l / m²)

e – der Oberflächenertragsbeiwert = 0,9 für geneigte glatte Dachoberfläche

η – der Beiwert zum hydraulischen Wirkungsgrad der Behandlung = 0,9

Gesucht:

Y_R = der jährliche Regenwasserertrag in Liter

Formel: Y_R = A x h x e x η

Lösung: Y_R = 150 m² x 742 l/m² x 0,9 x 0,9

Ergebnis: Y_R = 90 153 l

Nach Anhang A der DIN EN 16 941-1 sollte beim vereinfachten Ansatz der jährliche Bedarf an Nicht-Trinkwasser nach folgender Gleichung (A.2) berechnet werden:

D_p,a = D_p,d x n x 365

Dabei ist:

D_p,a der jährliche Bedarf an Nicht-Trinkwasser in Liter je Jahr

D_p,d der tägliche Bedarf an Nicht-Trinkwasser je Person und Tag in Liter je Person und Tag

n die Anzahl der Personen in dem/den angeschlossenen Gebäude(n)

Der maximale nicht personengebundene Bedarf an Nicht-Trinkwasser D_f,d – z. B. zur Gartenbewässerung – ist zu berücksichtigen.

Das Nutzvolumen des Speichers zur Sicherstellung der Versorgung während der gewählten Trockenperiode wird beim vereinfachten Ansatz anhand der folgenden Gleichungen (A.3 und A.4 der DIN EN 16 941, Teil 1) bestimmt:

D_N,d = D_p,d x n + D_f,d

V = D_N,d x dd

Dabei ist:

D_N,d der tägliche Bedarf an Nicht-Trinkwasser in Liter je Tag

D_p,d der tägliche Bedarf an Nicht-Trinkwasser je Person und Tag in Liter je Tag und ­Person

D_f,d der tägliche maximale flächenbezogene Bedarf an Nicht-Trinkwasser in Liter je Tag

n die Anzahl der Personen in dem/den angeschlossenen Gebäude(n)

V das Nutzvolumen des Speichers in Liter

dd die gewählte Trockenperiode in Tagen (für Deutschland 21 Tage)

Berechnungsbeispiel 2 (Einfamilien-Wohnhaus)

Gegeben:

D_p,d – 24 l für Toilettenspülung + 10 l für ­Wäschewaschen = 34 l je Person und Tag

n – 4 Personen

D_f,d – 50 l je Tag zur Gartenpflege

d_d – die gewählte Trockenperiode = 21 Tage

Gesucht: 

D_N,d = der tägliche Bedarf an Nicht-Trinkwasser in Liter je Tag sowie

V = das Nutzvolumen des Speichers in Liter

Formeln: D_N,d = D_p,d x n + D_f,d

V = D_N,d x d_d

Lösung: D_N,d = (34 x 4) + 50 = 186 l/Tag

V = 186 l/Tag x 21 Tage

Ergebnis: V = 3906 l (Nutzvolumen Speicher)

Einbau und Kennzeichnung

Die Anforderungen für den Einbau von Regenwassernutzungsanlagen werden im Abschnitt 7 der DIN EN 16 941, Teil 1, beschrieben.

Der Einbau von Bauelementen sowie die Installationsarbeiten sind in Übereinstimmung mit den geltenden Regelwerken durchzuführen. Bei Verwendung von vorgefertigten Bauteilen muss der Einbau unbedingt nach den Einbau- bzw. Montageanleitungen der Hersteller erfolgen.

Beim Einbau von unterirdischen Einrichtungen sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

• Bodenfestigkeit und Stabilität,
• Bodenverunreinigung,
• Nähe zu Versorgungsleitungen und Fundamenten,
• zusätzliche statische Lasten (zum Beispiel Verkehrslasten),
• bestehende Rohrleitungen und Kabel,
• Zugänglichkeit.

Im Abschnitt 8 der DIN EN 16 941, Teil 1, heißt es zur Kennzeichnung von Regenwassernutzungsanlagen wie folgt: „Unterscheidung und Kennzeichnung durch Beschilderung und Beschriftung geben Benutzern und Wartungspersonal sachdienliche Informationen, um den sicheren Betrieb der Regenwassernutzungs- und Trinkwasserverbrauchsanlage zu gewährleisten.“

In Deutschland sind Nicht-Trinkwasserleitungen gegenüber Trinkwasserleitungen – gemäß der Trinkwasserverordnung und der DIN 2403 „Kennzeichnung von Rohrleitungen nach dem Durchflussstoff“ – eindeutig und dauerhaft farblich unterschiedlich zu kennzeichnen. Alle Entnahmestellen für Nicht-Trinkwasser müssen mit einem Schild „Kein Trinkwasser“ oder einem entsprechenden Symbol gekennzeichnet werden. Am Hausanschluss der Trinkwasseranlage ist in der Nähe des Hauptabsperrventils oder des Wasserzählers ein Informationsschild anzubringen, mit den Hinweisen auf die Regenwassernutzungsanlage sowie der Unzulässigkeit von Querverbindungen.

Inbetriebnahme, Inspektion und Wartung

Die Vorgaben zur Inbetriebnahme von Regenwassernutzungsanlagen werden im Abschnitt 9 der DIN EN 16 941-1 beschrieben. Hierzu heißt es: „Die vollständig installierte Regenwassernutzungsanlage muss vor Inbetriebnahme nach den Vorgaben der Planung, Standards und Herstelleranleitungen überprüft werden. Das Verteilungssystem muss gespült und auf Wasserdichtheit und Querverbindungen zwischen Trink- und Nicht-Trinkwasserleitungen untersucht werden.“

Die zugehörige elektrische Installation und Regelanlage müssen ebenfalls nach den geltenden Normen und nationalen Vorschriften überprüft werden.

Die Inbetriebnahme ist schriftlich zu dokumentieren. Ein Vorschlag für ein „Inbetriebnahmeblatt“ befindet sich im Anhang C der DIN EN 16 941-1. Die vollständige Dokumentation ist dem Eigentümer der Regenwassernutzungsanlage auszuhändigen. Die Angaben zur Inspektion und Wartung von Regenwassernutzungsanlagen befinden sich im Abschnitt 11 und Anhang D der Norm.

Vorteile und Wirtschaftlichkeit

Vielfältige Argumente sprechen für die Nutzung von Regenwasser als Nicht-Trinkwasser. Sie ist sinnvoll, weil:

• sie Einsparungen bei Trinkwasser- und Niederschlagsgebühren ermöglicht,
• durch die Einsparung von Trinkwasser die mittlerweile begrenzten Ressourcen an wertvollem Trinkwasser geschont werden,
• Trinkwasser einfach zu schade ist für die Gartenbewässerung, das Wäschewaschen und zur Toilettenspülung,
• kalkfreies Regenwasser bekömmlicher für Pflanzen ist und weniger Waschmittel erfordert,
• Regenwassertanks eine Rückhaltefunktion übernehmen und das Wasser dosiert an das Kanalnetz abgeben,
• Regenwassernutzung Energie sparen hilft (Transport- und Aufbereitungskosten von Trinkwasser),
• Regenwasser auch in trockenen Sommern meistens in ausreichender Menge zur Verfügung steht,
• in einigen Städten und Gemeinden ­Zuschüsse für Regenwassernutzungs­anlagen bewilligt werden.

Bezüglich der Wirtschaftlichkeit/Amortisation müssen mindestens folgende Aspekte in Betracht gezogen werden:

• Anschaffungskosten der Regenwassernutzungsanlage,
• Betriebskosten,
• Reinigungs- und Wartungskosten,
• eventuelle Reparaturkosten.

Eine Kalkulation bezüglich der Wirtschaftlichkeit/Amortisation sollte auf Basis einer möglichst realistischen Gegenüberstellung von Einsparungspotenzialen zu Anschaffungskosten und laufenden Kosten erfolgen. Die Höhe eines möglichen Zuschusses durch Städte und Gemeinden kann hierbei von entscheidender Bedeutung sein. Bei allen Überlegungen zur Anschaffung einer Regenwassernutzungsanlage sollte aber immer der Umweltgedanke im Vordergrund stehen.

Dieser Beitrag von Bernd Ishorst ist zuerst erschienen in SBZ 07/2021. Bernd Ishorst ist Berater, Fachautor und Referent.