Durchflussmenge und Wasserdruck im IBC

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Im niederschlagsreichen Deutschland kann die Regenwassernutzung auf eine lange Tradition zurückblicken. Dies trifft in besonderem Maße auf die umweltfreundliche Gartenbewässerung zu, wo neben herkömmlichen Tonnen inzwischen auch praktische Container in Würfelform Hochkonjunktur genießen. Das Konstrukt muss man in der Praxis allerdings sehr häufig anpassen, um die gewünschte Durchflussmenge zu erzielen. Hierbei fungiert der Wasserdruck im IBC als Ausgangsbasis sämtlicher Gedankengänge.

IBC-Container gerät unter Druck

Die physikalischen Zusammenhänge sind relativ einfach nachzuvollziehen: Innerhalb geschlossener Systeme komprimieren Flüssigkeiten die am Tiefpunkt befindlichen Moleküle aufgrund ihres Eigengewichts. Auf der Erde tritt der Effekt als atmosphärischer Druck in Erscheinung, welcher das Leben in seiner bekannten Form erst möglich macht. Er potenziert sich wohlgemerkt in den Tiefen der Ozeane: Im 11.000 Meter hinunterreichenden Marianengraben herrscht ein Wasserdruck von etwa 1.070 Bar. Da er nicht entweichen kann, schränkt er die Bewegungsfreiheit der Moleküle empfindlich ein und presst sie stellenweise zu sogenanntem „schwerem Wasser“ zusammen.

Der Prozess dupliziert sich im Mikrokosmos handelsüblicher IBC-Container mit dem Fassungsvermögen von 1.000 Litern: Während man an der Oberfläche kaum einen Unterschied zwischen Luft- und Wasserdruck feststellen kann, zeigt das Manometer am Ausgang den Wert von 1 Bar an. Nun ist die Durchflussmenge eine direkte Funktion der Druckverhältnisse in Relation zum Querschnitt der Öffnung. Das heißt im Klartext: Je mehr Wasserdruck im IBC herrscht, umso mehr Flüssigkeit wird pro Sekunde aus dem Behältnis austreten. Die Ausflussgeschwindigkeit ist aber auch an die Erdanziehung gekoppelt und tritt damit als mathematische Konstante auf. So erzielt sie bei der Füllhöhe von einem Meter den Wert von 23,2 Metern/Sekunde.

Erste Engstelle: Querschnitt der Öffnung

Für die nächste Erkenntnis benötigt man die Fläche der Austrittsöffnung. In etwa 90 % aller Fälle werden IBC Zubehör-Stutzen mit der Kennung S60x6 eingesetzt. Ihr Innendurchmesser beträgt 54 Millimeter, woraus sich der Leitungsquerschnitt von 22,9 cm² ergibt. Damit kehren wir ans Rechenbrett zurück und multiplizieren ihn mit der Ausflussgeschwindigkeit:

0,00000022,9 m² x 23,2 Meter/Sekunde = 0,000531 m³/Sekunde

Zur Umrechnung in Liter (1 l = 1 dm³) muss man das Ergebnis dann nur mit 1000 multiplizieren, sodass die Durchflussmenge 0,5 l/s beträgt.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Wert nur annähernd zutrifft. Um ihn ganz exakt zu ermitteln, muss man weitere Faktoren berücksichtigen. Hierzu zählen unter anderem der Luftdruck und die Umgebungstemperatur. Bei fortwährender Entleerung gesellt sich dann auch noch der sinkende Wasserdruck im IBC dazu. In der Praxis ist es daher Usus, die Durchflussmenge zu messen, indem man die Zeit protokolliert, die beim Austritt einer bestimmten Menge Flüssigkeit verstreicht. Hierfür stehen spezielle Adapter mit analogem Manometer zur Verfügung, damit sich die Austrittsgeschwindigkeit für jeden beliebigen Wasserdruck simulieren lässt.

Der gewiefte Gartenfreund kann den Daten bereits einige Anwendungsmöglichkeiten entnehmen. So ist der Wasserdruck im IBC mehr als ausreichend, um herkömmliche Gartenschläuche (¾ Zoll) zu speisen. Die Regenwassernutzung und das Gewächshaus gelten nicht zuletzt aus diesem Grunde als Traumpärchen der zivilen Bewässerungstechnik. Neben der Standardgröße führt der Handel auch Stutzen, bei denen der Querschnitt der Öffnung 75-100 mm beträgt. Sie haben im Betriebswesen durchaus ihre Relevanz, wirken sich aber kontraproduktiv auf die Bemühungen bei der Gartenbewässerung aus. Der Zugewinn an Durchflussmenge ist nämlich nutzlos, wenn der Wasserdruck in der Pipeline zu stark reduziert wird.

Zweite Engstelle: Leitungssystem

Dort konkurrieren zwei Ausführungen um die Gunst der Hobbygärtner: Ein 3/4-Zoll-Rohr gewährt den reibungslosen Übergang vom IBC-Container zu den Sprinklereinrichtungen. Zumindest beinahe reibungslos, weil der Wasserdruck auf der Länge von 50 Metern dann doch um 0,4 Bar zurückgeht. Diesen Aspekt darf man bei der Anwendung in eng dimensionierten Großstadt-Gärten getrost vernachlässigen. Wenn ausgedehnte Rasenflächen zu bewässern sind, muss er aber in jedem Fall in die Planungen mit einfließen.

Die 1/2-Zoll-Pipeline hat sich als Spezialist für empfindliche Blumen- und Gemüsebeete positioniert. Ihre Stärke liegt darin, die Durchflussmenge im Leitungssystem derart zu reduzieren, dass am Ausgang genügend Wasserdruck aufgebaut wird, um den Sprüheffekt eines leichten Regenschauers zu imitieren.

Beide Systeme bieten also jeweils gewisse Vorzüge. Ein gewaltiger Nachteil verbirgt sich allerdings im Umstand, dass sie beim Thema Wasserdruck vollständig vom IBC-Container abhängig sind.

Pumpentechnik – Mehr Power für die Gartenbewässerung

Also müssen Änderungen an den Wassertanks her, wenn die Gravitationskräfte nicht ausreichen. Damit betreten elektrische Pumpen das Spielfeld. Sie sorgen für den notwendigen Wasserdruck in den Leitungen, um die technischen Mindestanforderungen heutiger Regner zu erfüllen, welche herstellerabhängig zwischen 2 und 5 Bar schwanken. Die Komponenten an der Austrittsöffnung und den Rohrleitungen müssen nicht angepasst werden, weil sie selbst dem Druck von 20 Bar standhalten.

Erneut stehen zwei Optionen zur Auswahl. Das betrifft zunächst die klassische Gartenpumpe, die äußerst flexibel daherkommt. So muss man sie zwar für jeden Einsatz extra aufstellen und an den IBC anschließen, kann damit aber gezielter auf Fehlersuche gehen. Schließlich ist es nicht immer mangelndem Wasserdruck im IBC geschuldet, wenn an den Ausgängen kein Wasser austritt. Von verstopften Pipelines bis zu defekten Regnern kommen hier auch andere Anlagenteile als Störenfried infrage.

Fest verbaute Tauchpumpen kann man vollautomatisch betreiben und haben den Vorteil, dass sie einen sehr konstanten Wasserdruck im IBC erzeugen. Das ist notwendig, wenn die eingesetzten Regner in dieser Angelegenheit einen eng bemessenen Toleranzbereich aufweisen. Oder wenn die Anlage mehrmals täglich aktiv werden soll. In beiden Fällen kommt man nicht umhin, den Druck am Ausgang per fest installiertem Manometer dauerhaft zu kontrollieren. Dies erhöht natürlich den finanziellen Bedarf beim Startbudget, was aber nicht sehr negativ ins Gewicht fällt. Anders sieht es beim Arbeitsaufwand während der Grundreinigung aus, der durch den Aus- und Einbau der Tauchpumpe massiv erhöht wird.

Verzwickt: Gartenbewässerung bei Dauerdürre

Abschließend bleibt festzuhalten, dass der Wasserdruck im und am IBC von drei Faktoren anhängig ist: Dem atmosphärisch bzw. künstlich erzeugten Druck, der auf den Container einwirkt, der Größe des Anschlussstutzens und dem Querschnitt der Pipeline. Notwendige Verbesserungen lassen sich in der modular aufgebauten Gartenbewässerung leicht integrieren und dienen fast immer dazu, den Wasserausstoß zu erhöhen.

Was aber ist zu tun, wenn das Gegenteil eintritt und Regenmangel herrscht? In dem Falle ist es mit dem kostenlosen Bezug von Gießwasser natürlich vorbei und man muss wieder auf die öffentliche Versorgung zugreifen. Wer dies langfristig verhindern möchte, muss sich den klimatischen Gegebenheiten anpassen: Steppengräser stammen ursprünglich aus den polaren Randgebieten und binden enorm viel Ressourcen. Gleiches gilt für die in deutschen Gärten weit verbreiteten Buchen und Birken. Mediterrane Gewächse wie Pinien, Schwarzkiefern oder Erdbeerbäume sind genügsamer und stellen daher in den Zeiten des Klimawandels die geschicktere Bepflanzungstaktik dar.