Wie funktioniert eine Schmutzwasser Tauchpumpe?
Eine Schmutzwasser-Tauchpumpe für den häuslichen Gebrauch ist eine Kreiselpumpe. Sie eignet sich für die Förderung von leicht verschmutzten Wasser, auch Grauwasser genannt. Grauwasser ist häusliches Schmutzwasser ohne Fäkalien.
Eine rotierendes Schaufelrad bringt das ins Pumpengehäuse eindringende Wasser in Bewegung. Der Antrieb erfolgt durch einen wasserdicht ins Gehäuse integrierten Elektromotor. Durch die hohe Drehzahl von ca. 3.000 U/min drücken die spiralförmig angeordneten Schaufeln das Wasser zum Ausgang des Gehäuses der Schmutzwasserpumpe. An diesem wird eine Druckrohrleitung oder ein Schlauch angeschlossen.
Je nach Antriebsleistung und Größe des Schaufelrads, auch Laufrad genannt, kann eine bestimmte Fördermenge Wasser unterschiedlich hoch und weit gefördert werden.
Eingeschaltet wird eine Tauchpumpe entweder durch einen Schwimmerschalter, der direkt am Gehäuse angebracht ist oder ein externes Steuergerät. Je nach Zulauf des Schmutzwassers in den Behälter in dem die Pumpe steht, schwimmt der bewegliche Schwimmkörper auf. Steigt der Wasserstand bis zum Einschaltpunkt, aktiviert ein innenliegender Mikroschalter den Antriebsmotor der Pumpe. Bei Erreichen des Mindestwasserstands wird dieser sofort wieder abgeschaltet. Das Ein- und Ausschalten des Stromkreises erfolgt bei einphasigen 230 V Tauchpumpen für den Hausgebrauch direkt, da die elektrische Leistung relativ klein ist.
Anders als bei Kreiselpumpen für die Frischwasserversorgung, deren innere Bauteile zum Erreichen hoher Drücke engspaltig aufgebaut sind und mit mehreren Laufrädern hintereinander arbeiten, hat eine Schmutzwasserpumpe nur ein Laufrad. Der Druck der bei maximaler Leistung gemessen werden kann, ist damit normalerweise nicht größer als zum Beispiel 1 bar. Das entspreicht einer Förderhöhe von 10 Meter.
Schmutzwasser kann Sand, Fasern, Haare und andere feste Bestandteile enthalten. Damit diese Bestandteile sicher durch das Pumpengehäuse gefördert werden können, muss zwischen Gehäuse und Laufrad eine ausreichend große Spalte vorhanden sein. Diese Spalte bestimmt den so genannten freien Durchgang. Bei Schmutzwasserpumpen, die zur Rückstausicherung von Gebäuden eingesetzt werden können, muss dieser 10 mm betragen. Das heißt, eine Kugel von 10 mm Durchmesser darf beim Passieren des Pumpengehäuses nicht zu einer Blockierung des Laufrades führen.
Der Durchmesser der angeschlossenen Leitung darf bei Schmutzwasserpumpen nicht kleiner sein, als die Dimension des Leitungsanschlusses am Gehäuse. Damit wird verhindert, dass sich Feststoffe zwar durch die Pumpe bewegen können, aber später in der zu engen Leitung feststecken.
Eine gute Schmutzwasserpumpe, die typischerweise nur wenige Minuten am Tag arbeitet, zeichnet sich nicht durch besondere Energieeffizienz aus. Wichtig ist eine hohe Betriebssicherheit im Umgang mit Feststoffen, Haare und Fasern, wie sie beispielsweise aus Wasch- oder Spülmaschine, Dusche oder Ausgussbecken in den Sammelbehälter gelangen.
Schmutzwasser Tauchpumpen für die Rückstausicherung von Wohngebäuden haben normalerweise eine elektrische Leistung von 300 - 800 W. Dies reicht aus, um die typisch anfallende Wassermenge aus dem Sammelbehälter im Keller zügig zu entsorgen. Die maximale Förderhöhe der Pumpe ist normalerweise größer als nötig, um das Schmutzwasser über die Rückstauebene in den Abwasserkanal zu befördern. Eine Leistungsreserve ist aber erforderlich, um Reibungsverluste des fließenden Wassers in der unterschiedlichen langen Druckrohrleitung zu überwinden. Grundsätzlich gilt bei Kreiselpumpen: Je höher der Gegendruck in der Leitung desto geringer die Fördermenge.
Natürlich können Tauchpumpen auch für andere Anwendungen als die Schmutzwasserentsorgung im Rahmen der Rückstausicherung verwendet werden. So ist die mobile Nutzung, wie beispielsweise zum Abpumpen von Schwimmbädern, Fischteichen und Regentonnen ebenfalls möglich. Auch die Verwendung bei einer Überflutung von Kellern oder Schächten ist vorgesehen. Bei allen Verwendungsarten muss aber immer die Beschaffenheit des zu fördernden Wassers berücksichtigt werden. Anteile von Chemikalien wie Chlor oder Salze können zu Korrosion führen. Gehäuse und Innenteile von hochwertigen motorbetriebenen Tauchpumpen sind aus beständigen Materialien wie Edelstahl und glasfaserverstärkten Kunststoffen, trotzdem kann es bei langer Einwirkung von aggressiven saurem Schmutzwasser zu Metallkorrosion kommen.
Sandanteile im Wasser sind abrasiv und führen zu übermäßiger Abnutzung an den Schaufeln des Laufrads oder den Dichtungen der rotierenden Motorwelle. Dies bedeutet Leistungsverlust, längere Laufzeiten und erhöhten Stromverbrauch. Im schlimmsten Fall kommt es zum Ausfall der Pumpe, wenn Wasser durch schadhafte Dichtungen in den Motorraum gelangt. Daher ist es wichtig, Schmutzwasserpumpen regelmäßig einer Kontrolle zu unterziehen. Dies gilt besonders bei fest eingebauten Tauchpumpen in Schmutzwasserbehältern, da diese ihre Arbeit versteckt verrichten und oftmals Kellerräume gegen Rückstau sichern.
Auch höhere Wassertemperaturen von mehr als 40°C sind nicht zulässig. Der integrierte Elektromotor der Tauchpumpe ist in einem Gehäuse aus Edelstahl vom Wasser umspült. Er wird also beim Pumpen gekühlt. Je wärmer das Wasser, desto geringer die Kühlung. Die maximale Laufzeit der Pumpe ist dann geringer, da der integrierte Sicherheits-Thermostat den Motor bei Überhitzung abschaltet. Ist das passiert, läuft die Pumpe erst wieder an, wenn der Motor wieder abgekühlt ist. Hilfreiche Informationen zum Thema Tauchpumpen finden Sie auch auf unserer Induux Herstellerseite oder dem Induux Wiki.
Achten Sie bei der Anschaffung einer Schmutzwasser-Tauchpumpe besonders auf Qualität und Langlebigkeit. Erfahrungsgemäß sind festinstallierte Tauchpumpen im Gebäude über einen sehr langen Zeitraum im Einsatz, ohne dass diese in regelmäßigen Abständen gewartet werden. Fallen diese aus, kommt es möglicherweise zu Rückstau, Kellerüberflutung und Folgeschäden an Inventar und Gebäudetechnik.
Das Plus an Sicherheit mit Doppelpumpanlagen
Häufig erreicht unsere Abwasser-Experten die Frage, wann und warum zwei Pumpen in einer Pumpstation oder Hebeanlage zur Gebäudeentwässerung notwendig sind und wie diese richtig betrieben werden müssen. In diesem Artikel gehen wir ausführlich auf diese Frage ein.
Sind Schmutzwasserpumpen oder Hebeanlagen im Rahmen der Rückstausicherung im Spiel, kommt es auf eine Norm- und fachgerechte Installation an. So sind im Fall der Fälle – dem Rückstauereignis im Kanal – die gefährdeten Räume unter der Rückstauebene ausreichend abgesichert. Hierzu finden sich alle Informationen kompakt zusammengefasst auf der Website www.rueckstausicherung.net
Was ist nun die richtige Grundlage für die Entscheidungsfindung Einzel- oder Doppelpumpstation?
Folgende Normen und die dazugehörigen Kommentare sind hier zunächst relevant:
- DIN EN 12056
Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden, Teil 4: Abwasserhebeanlagen; Planung und Bemessung - DIN 1986 Teil 100
Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und 12056 - DIN EN 12050
Abwasserhebeanlagen für die Gebäude- u. Grundstücksentwässerung
Teil 1: Fäkalienhebeanlagen
Teil 2: Abwasserhebeanlagen für fäkalienfreies Abwasser
HINWEIS: „Die Anwendung von DIN-Normen ist grundsätzlich freiwillig. Erst wenn Normen zum Inhalt von Verträgen werden oder wenn der Gesetzgeber ihre Einhaltung zwingend vorschreibt, werden Normen bindend. Daneben helfen sie im Fall einer möglichen Haftung: Wer DIN-Normen – als anerkannte Regeln der Technik – anwendet, kann ein ordnungsgemäßes Verhalten einfacher nachweisen.“ (Zitat: DIN.de)
Installations-Fachbetriebe sind angehalten Produkte nach den bekannten Normen zu verbauen, die hier neben den Vorgaben für die Notwendigkeit von zwei Pumpen auch deren Betriebsweise vorgeben. Allerdings gibt es hin und wieder technische oder wirtschaftliche Gründe, um im Einzelfall davon abzuweichen.
Zur Praxis
In einem Pumpensumpf eines Einfamilienhauses, der zum Auffangen von Waschlauge oder Grauwasser aus dem Kellerbad dient, findet man üblicherweise eine einzelne Tauchmotorpumpe wie etwa eine U3 KS. Diese pumpt das anfallende Schmutzwasser über eine klein dimensionierte Druckleitung über den Rückstaubogen in die Abflussleitung. Das Ein- und Ausschalten dieser Tauchpumpe übernimmt eine angebaute Schwimmerschaltung. Alternativ werden oft kompakte Hebeanlagen (HEBEFIX / BAUFIX Serie) für Grauwasser-Entsorgung verwendet. Ein Kunststoffbehälter mit Tauchpumpe findet sich dann ebenerdig aufgestellt im Heizungs- oder Waschkeller oder auch eingelassen in der Kellersohle. Diese einfachen Pumpsysteme sind standardmäßig oft nicht einmal mit Alarmanlagen ausgerüstet. Sie können aber auf einfache Weise mit steckerfertigen Alarmgebern oder einem Waschmaschinen-Stopp ausgerüstet werden.
Bei Hebeanlagen in Ein- oder Zweifamilienhäusern, die auch die Entsorgung von Toilettenabwasser übernehmen, findet man ebenfalls Systeme mit zumeist nur einer einzelnen Abwasserpumpe. Diese Kompaktanlagen sind bereits mit einem Alarmsystem ausgestattet, so dass zumindest ein zu hoher Wasserstand im Behälter rechtzeitig gemeldet wird. Dies ist vor allem deshalb erforderlich, da von dem fäkalienhaltigen Medium ein höheres hygienisches Risiko ausgeht.
Kommt es nun zu einer Pumpenverstopfung oder einem Defekt, ist die Entsorgung des Abwassers mit nur einer einzelnen Pumpe nicht mehr sichergestellt. Im besten Fall erhält man eine Warnmeldung aus dem Keller und kann reagieren. Es kommt nun darauf an, ob die wirklich notwendige Abwasserentsorgung noch sichergestellt ist. Auf das Duschen im Kellerbad oder den geplanten Waschgang der Buntwäsche kann man sicher leicht verzichten. Muss aber die Toilette benutzt werden, wird es eng: Pumpensumpf und Fäkalienhebeanlage haben ein begrenztes Notstauvolumen und das Abwasser staut sich schnell in den Zulaufrohren. Am tiefsten offenen Punkt tritt es dann aus, z.B. aus Keller-WC oder Ausgussbecken und führt zur Überflutung.
In Gebäuden, in denen auch das Abwassersystem des Erd- oder des Obergeschosses über eine gemeinsame Fallleitung angeschlossen ist oder sogar mehrere Wohneinheiten in einem Mehrfamilienhaus in die Hebeanlage einleiten, wird es im Störungsfall besonders schnell turbulent. Und auch in Gewerbebetrieben wie Restaurants, Wäschereien oder Läden wird das Fortführen des Geschäfts (ja, die Doppeldeutigkeit ist beabsichtigt) bei einem Pumpenausfall unmöglich, bis die Störung beseitigt ist.
Ganz besonders kritisch wird es dann, wenn neben dem Schmutzwasser auch Regenwasser von größeren Dach- oder Grundstücksflächen in den Pumpensumpf oder eine Hebeanlage im Keller eingeleitet wird. Dies ist fachlich falsch, lässt sich in Bestandsgebäuden aber ohne umfangreiche Tiefbauarbeiten kaum korrigieren. Dieser Zustand wird mit zusammengekniffenen Augen hingenommen, bis es schlussendlich zur Kellerüberflutung kommt.
Es ist also offensichtlich, dass es zuhauf Fälle gibt, bei denen eine Reservepumpe angeraten ist und auch direkt vom Kunden nachgefragt wird. Allerdings herrscht oft die Vorstellung vor, dass es ausreichen würde, wenn diese Pumpe für den Fall der Fälle eingepackt im Kellerregal steht. Häufig wird auch angenommen, dass die zweite installierte Pumpe in Hebeanlage oder Pumpstation sich erst dann zuschaltet, wenn die erste das Abwasser nicht schnell genug wegschafft. So findet unser Werkskundendienst bei Einsätzen oft zwei an einer Doppelsteckdose betriebene Tauchpumpen mit angebauter Schwimmerschaltung vor - eine davon steht auf einem Backstein.
Warum eine Pumpstation mit Doppelpumpe sinnvoll ist, sollte bis hierher klargeworden sein. Kommen wir nun zur korrekten Ausführung und Betriebsweise:
Zunächst müssen beide Pumpen von gleichem Typ und Leistung sein und an ein Pumpensteuergerät mit der passenden Absicherung angeschlossen werden. Das Einschalten der Pumpe(n) erfolgt nicht durch direkt angebaute Schwimmerschalter, sondern durch Niveaugeber, die an die Steuerung angeschlossen sind. Im einfachsten Fall sind das Schwimmerschalter, die auf verschiedenen Höhen im Pumpensumpf befestigt werden. Jung Pumpen bietet hier unterschiedliche Systeme und Sets an, die auf die angebotenen Grauwasser-Hebeanlagen angepasst sind und sich einfach installieren lassen.
Vier korrekt eingestellte Schaltpunkte steuern den Betrieb der Doppelpumpanlage: AUS, EIN, Alarm und Spitzenlast. Wenn das Einschaltniveau erreicht ist, wird der Steuerung das Signal Grundlast-EIN gemeldet. Eine der beiden Pumpen wird nun eingeschaltet und pumpt bis zum Erreichen des Ausschaltniveaus ab. Beim nächsten Einschaltbefehl wird automatisch die andere Pumpe eingeschaltet, usw. Durch diesen automatischen, wechselseitigen Betrieb werden die Pumpzyklen gleichmäßig auf beide Aggregate verteilt, die Belastung teilt sich auf und die Lebenszeit der Anlage verlängert sich.
Fällt eine der beiden Pumpen aus, z.B. durch eine Verstopfung oder eine Motorstörung, steigt der Wasserstand an und ein Alarm ertönt. Steigt der Wasserpegel noch weiter, schaltet das Steuergerät auf Spitzenlast und damit beide Pumpen EIN. So ist die Abwasserentsorgung durch die andere noch funktionierende Pumpe sichergestellt. Mit dem vorhergehenden Alarmsignal wird früh genug über eine Störung informiert, so dass reagiert werden kann bevor es zum Totalausfall kommt. Die Spitzenlast gilt im normalen Betrieb außerdem als „Ass im Ärmel“ - bei unkalkuliert hohem Abwasserzufluss fördern beide Pumpen gleichzeitig – dies ist besonders bei Regenwasserpumpstationen sinnvoll.
Abwasser-Hebeanlagen mit zwei Pumpen wie die compli 1000 oder compli 1200 sind fix und fertig inkl. Doppelrückschlagventil installiert und werden steckerfertig zusammen mit dem passenden Steuergerät geliefert. Die Wasserstände zum Ein- und Ausschalten der Pumpen bzw. zur Hochwassermeldung sind hier bereits werksseitig justiert. Sie können aber an besondere Einbauverhältnisse angepasst werden.
Bei Schmutzwasserpumpen in Keller-oder Außenschächten müssen die Niveaugeber in der richtigen Reihenfolge installiert und mit dem Steuergerät verbunden werden. Bei der Verrohrung einer solchen Doppelpumpenanlage ist für jede Pumpe eine eigene Rückschlagklappe vorzusehen, bevor die beiden Leitungen zusammengeführt werden. Ein Absperrschieber muss nur einmal vorhanden sein und wird am Druckabgang der Anlage installiert.
Fazit
Richtig installiert und betrieben, bieten Pumpstationen und Hebeanlagen mit Doppelpumpe ein hohes Maß an Sicherheit. Besonders bei Objekten mit geringer Ausfalltoleranz wird mit dieser Investition das Fundament für eine zuverlässige Abwasserentsorgung gelegt.
Nicht nur Hausbesitzer und Bewohner profitieren davon. Auch der Installationsfachbetrieb kann so mit ruhigem Gewissen die Gewährleistung übernehmen.