Wer mehrere Bewässerungskreise automatisch steuern möchte, setzt häufig Magnetventile ein. Die elektrisch angesteuerten Ventile öffnen und schließen einzelne Zonen genau dann, wenn das Steuergerät es vorgibt – ohne Handgriff am Wasserhahn. Das senkt den Aufwand und ermöglicht eine zeitgesteuerte Bewässerung. Wie ein Magnetventil aufgebaut ist, wie seine Funktion im Detail aussieht und welche Vorteile und Nachteile es in der Gartenbewässerung mitbringt, erklärt dieser Beitrag. Außerdem zeigen wir, worauf es ankommt, wenn das Gießwasser aus einem IBC stammt.
Was ist ein Magnetventil und wie ist es aufgebaut?
Wie der Name bereits vermuten lässt, handelt es sich bei einem Magnetventil um ein elektrisch betätigtes Ventil, das den Durchfluss von Flüssigkeiten oder Gasen in einer Leitung freigibt oder sperrt. Elektromagnetventile weisen im Gegensatz zu herkömmlichen, mechanischen Absperrarmaturen eine Besonderheit auf: Das Öffnen und Schließen erfolgt zwar weiterhin auf mechanischem Weg. Angesteuert wird diese Mechanik aber weder per Handkraft noch über Stellmotoren, sondern über einen Elektromagneten.
Für das Verständnis der Funktion lohnt ein Blick auf die wichtigsten Bauteile eines typischen Bewässerungsventils:
- Ventilgehäuse mit Ein- und Ausgang – nimmt alle Bauteile auf und wird in die Bewässerungsleitung eingebaut.
- Magnetspule – erzeugt ein Magnetfeld, sobald Strom durch die Spule fließt.
- Magnetanker beziehungsweise Stößel – beweglicher Metallkern, den das Magnetfeld in die Spule zieht.
- Feder – drückt den Anker in seine Ausgangsposition zurück, sobald die Spule stromlos ist.
- Steueröffnung beziehungsweise Pilotkanal – kleine Öffnung, die der Anker freigibt oder verschließt.
- Membran – flexible Scheibe, die den Hauptdurchfluss freigibt oder sperrt.
- Ventilsitz – Dichtfläche, auf der die Membran im geschlossenen Zustand aufliegt.
Entscheidend ist dabei: Bei vielen für automatische Gartenbewässerungen eingesetzten Magnetventilen öffnet die Magnetkraft die große Hauptöffnung nicht direkt. Sie steuert lediglich einen kleinen Kanal, die eigentliche Arbeit übernimmt der Wasserdruck. Wie das im Zusammenspiel funktioniert, zeigt der nächste Abschnitt.
Wie funktioniert ein Magnetventil?
Die Funktion eines Magnetventils, oft auch Elektromagnetventil genannt, beruht auf einem einfachen physikalischen Prinzip: Fließt Strom durch eine Spule, entsteht ein Magnetfeld. Wie es im Detail funktioniert, hängt allerdings von seiner Bauart ab. In der Gartenbewässerung ist die vorgesteuerte Bauart mit Membran der Normalfall. Ihre Funktionsweise lässt sich in drei Phasen beschreiben.
Im geschlossenen Zustand gelangt Wasser vom Eingang über eine winzige Bohrung in die Kammer oberhalb der Membran. Dort herrscht derselbe Druck wie in der Zuleitung. Da dieser Druck auf der Oberseite auf eine größere wirksame Membranfläche wirkt als auf der Unterseite, bleibt die Membran auf dem Ventilsitz. Gleichzeitig hält die Feder am Magnetanker die Steueröffnung verschlossen, sodass das Wasser aus der Kammer nicht entweichen kann.
Startet das Bewässerungssteuergerät eine Zone, legt es Spannung an die Magnetspule an. Durch die Spule fließt Strom, es entsteht ein Magnetfeld, und der Magnetanker wird gegen die Federkraft angezogen. Dadurch öffnet sich die Steueröffnung. Das Wasser aus der Kammer über der Membran fließt schneller zum Ausgang ab, als es über die kleine Bohrung nachströmen kann. Der Druck oberhalb der Membran sinkt, der Wasserdruck von unten hebt die Membran an und gibt den Hauptdurchfluss frei. Nun strömt Wasser in den angeschlossenen Bewässerungskreis.
Endet die programmierte Laufzeit, schaltet das Steuergerät die Spannung ab. Die Feder drückt den Anker zurück auf die Steueröffnung, die Kammer über der Membran füllt sich erneut, und der Druck schiebt die Membran zurück auf den Ventilsitz. Das Ventil ist wieder geschlossen. Diese Funktionsweise erklärt auch, warum die vorgesteuerte Bauart einen Mindestbetriebsdruck beziehungsweise einen ausreichenden Druckunterschied zwischen Ein- und Ausgang benötigt: Ohne ihn fehlt die Kraft, um die Membran zu bewegen.
Direktgesteuert oder vorgesteuert
Nach ihrer Funktionsweise lassen sich zwei Grundbauarten unterscheiden. Beim direktgesteuerten Magnetventil bewegt der Magnet den eigentlichen Ventilverschluss selbst. Diese Bauart funktioniert häufig auch bei sehr geringem Druck, eignet sich wegen der begrenzten Magnetkraft aber eher für kleine Nennweiten. Bei der vorgesteuerten, auch servogesteuerten Bauart betätigt der Magnet nur den kleinen Steuerkanal, den Hauptdurchfluss öffnet der vorhandene Wasserdruck über die Membran. So lassen sich mit einer kleinen Spule auch größere Wassermengen schalten. Typische Bewässerungsventile wie die Rain-Bird-DV-Serie arbeiten nach diesem Prinzip.
Die in Gartenbewässerungen üblichen Modelle kennen überwiegend nur zwei Stellungen: offen oder geschlossen. Für spezielle Regelaufgaben gibt es daneben proportional arbeitende Varianten, die Zwischenstellungen ermöglichen. Im Garten spielen sie kaum eine Rolle.
Was bedeutet „normal geschlossen“?
Typische 24-V-AC-Bewässerungsventile sind in der Regel „normal geschlossen“ (NC, normally closed), also stromlos geschlossen. Ohne elektrische Ansteuerung bleibt das Ventil zu und sperrt den Wasserfluss. Erst wenn das Steuergerät die Magnetspule ansteuert, öffnet es – und bleibt nur so lange offen, wie Spannung anliegt. Fällt der Strom aus, schließt es selbsttätig. Stromlos geöffnete Varianten (NO, normally open) gibt es ebenfalls, in der Gartenbewässerung sind sie jedoch unüblich.
Davon zu unterscheiden sind bistabile Magnetventile, auch Latching- oder Impulsventile genannt. Sie wechseln ihre Stellung durch kurze elektrische Schaltimpulse und benötigen dazwischen keine dauerhafte Bestromung. Diese Bauart findet sich vor allem bei batteriebetriebenen Steuerungen ohne festen Stromanschluss. Für die hier behandelten klassischen 24-V-AC-Systeme ist diese Funktionsweise nicht relevant.
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Welche Einsatzmöglichkeiten haben Magnetventile?
Elektromagnetventile lassen sich grundsätzlich überall dort einsetzen, wo ein Durchfluss automatisch freigegeben oder gesperrt werden soll. Klassische Beispiele reichen von Industrie und Gewerbe bis zum heimischen Umfeld. Im Garten kommt das Magnetventil vor allem in der automatischen Bewässerung zum Einsatz, wo es einzelne Leitungsabschnitte beziehungsweise Bewässerungszonen öffnet und schließt.
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Magnetventile in der Gartenbewässerung
Für eine funktionierende Bewässerung ist eine elektrische Schaltung nicht zwingend erforderlich. Von der Gießkanne bis zu mechanisch, teils händisch gesteuerten Verteilern gibt es zahlreiche Alternativen. Mit Magnetventilen lassen sich jedoch einzelne Bewässerungskreise elektrisch schalten und damit einfach in eine automatische Gartenbewässerung einbinden.
Wie das in der Praxis funktioniert, zeigt ein Beispiel. Der Garten wird in mehrere Bewässerungszonen aufgeteilt, etwa Rasen, Gemüsebeet, Hecke und Gewächshaus. Jeder dieser Bewässerungskreise erhält ein eigenes Ventil. Das Steuergerät kann für jede Zone eigene Start- und Laufzeiten vorgeben und schaltet die Zonen nacheinander frei. So lässt sich der Rasen über Regner versorgen, während das Gemüsebeet zu einem anderen Zeitpunkt über Tropfrohre bewässert wird. Da die Zonen nacheinander betrieben werden können, muss die Wasserquelle nicht den Bedarf aller Bereiche gleichzeitig abdecken. Der Verbrauch jeder einzelnen Zone muss jedoch zur verfügbaren Wassermenge und zum Druck passen.
Die Steuerung übernimmt ein Bewässerungscomputer, der vielfach auch per Smartphone bedient werden kann und sich je nach Modell mit Regen- oder Bodenfeuchtesensoren kombinieren lässt. Wie solche Geräte arbeiten, erklärt der Magazin-Beitrag „Bewässerungsautomaten und Steuergeräte für die Gartenpflege nutzen“.
Wichtig für das Verständnis: Ein Magnetventil schaltet, es dosiert nicht selbst. Seine Hauptfunktion besteht darin, den Wasserfluss freizugeben oder zu sperren. Wie viel Wasser bei den Pflanzen ankommt, bestimmen andere Faktoren – die Bewässerungsdauer, Wasserdruck und Durchfluss sowie die eingesetzten Tropfer, Tropfrohre, Düsen, Regner und Druckregler. Deshalb lässt sich auf diese Weise auch eine Tropfbewässerungszone schalten, sofern Betriebsdruck, Durchfluss und Filterung zur Anlage passen.
Welche Größe und Spannung braucht ein Magnetventil?
Bei der Auswahl eines Magnetventils für Wasser und Bewässerung entscheiden mehrere technische Daten darüber, ob es zur Anlage passt. Weit verbreitet sind in Gartenbewässerungen Modelle mit 1-Zoll-Anschluss. Ein Beispiel ist das Rain Bird 100-DV, das mit 1″ Innengewinde und als Variante 100-DV-MM mit 1″ Außengewinde erhältlich ist. Die Anschlussgröße allein entscheidet jedoch nicht über die Eignung. Zusätzlich zu berücksichtigen sind:
- Spannung – typische stationäre Bewässerungsventile arbeiten mit 24 V AC. Die entsprechende Spannung stellt das dafür vorgesehene Steuergerät beziehungsweise dessen Transformator bereit.
- Betriebsdruck – das Rain Bird 100-DV arbeitet laut Hersteller in einem Bereich von rund 1 bis 10 bar.
- Durchfluss – die Wassermenge der Bewässerungszone muss innerhalb des vom Hersteller angegebenen Arbeitsbereichs liegen.
- Gewinde und Anschlussart – Innen- oder Außengewinde sowie Klebe- oder Klemmverbindungen müssen zur Leitung passen.
- Rohrdimension – Leitungsquerschnitt, Durchfluss und Ventilgröße müssen hydraulisch zusammenpassen, damit die Druckverluste in der Anlage nicht unnötig steigen.
- Bewässerungszone – Anzahl und Verbrauch der Regner oder Tropfer bestimmen, welche Wassermenge geschaltet werden muss.
Wer diese Werte vorab abgleicht, reduziert das Risiko von Fehlkäufen und späteren Funktionsproblemen.
Vorteile und Nachteile von Magnetventilen in der Bewässerungsanlage
Neben ihren Vorteilen stellen Magnetventile einige Anforderungen an Planung, Anschluss und Betrieb der Bewässerungsanlage. Wer Vorteile und Nachteile kennt, kann Aufbau und Funktion der Anlage von Beginn an besser planen.
Die Vorteile im Überblick
Die wichtigsten Vorteile ergeben sich direkt aus der elektrischen Schaltfunktion:
- Einzelne Bewässerungszonen lassen sich automatisch öffnen und schließen.
- Die Bewässerung lässt sich zeitlich steuern, ohne jeden Kreis von Hand zu betätigen.
- Verschiedene Gartenbereiche erhalten unterschiedliche Bewässerungszeiten und -dauern.
- Mehrere Zonen können nacheinander statt gleichzeitig versorgt werden.
- Über geeignete Bewässerungssteuerungen lässt sich die Anlage je nach System mit Sensoren oder einer App-Steuerung verbinden.
- Fest installierte Bewässerungssysteme lassen sich je nach Auslegung von Steuergerät und Verteilung um weitere Zonen erweitern.
Nachteile und Anforderungen
Diese Nachteile beziehungsweise Anforderungen sollten bei der Planung berücksichtigt werden:
- Ein Magnetventil benötigt eine elektrische Ansteuerung und damit ein Steuergerät mit passender Versorgungsspannung.
- Bei klassischen 24-V-AC-Systemen wird jedes Ventil über eine Steuerleitung mit dem Bewässerungssteuergerät verbunden. Üblich sind ein gemeinsamer Leiter für alle Zonen und eine separate Steuerader je Zone.
- Vorgesteuerte Bauarten benötigen einen Mindestbetriebsdruck.
- Durchfluss und Druck müssen zur Anlage passen.
- Verschmutzungen können Steuerkanäle oder Membran beeinträchtigen, sodass das Ventil nicht mehr sauber schließt. Gerade bei Regenwasser kommt es deshalb auf eine passende Filterung an.
- Anschlüsse und Gewinde müssen zum Leitungssystem passen.
- Die Ventile sollten für Wartungsarbeiten zugänglich eingebaut werden.
Für den letzten Punkt haben sich Ventilboxen bewährt, die mehrere Ventile geschützt im Boden aufnehmen und trotzdem erreichbar halten. Welche Varianten es gibt, zeigt der Magazin-Beitrag „Ventilkästen für die Gartenbewässerung“. Viele Bewässerungsventile, darunter das 100-DV, lassen sich zudem für Wartung und Inbetriebnahme von Hand öffnen. Kein Nachteil ist dagegen die reine Auf-/Zu-Funktion: Die Dosierung übernehmen Laufzeit und Bewässerungskomponenten.
IBC als Wasserspeicher für die Bewässerungsanlage
Magnetventile sind nur ein Bestandteil einer automatischen Bewässerungsanlage. Ebenso wichtig sind passend dimensionierte Leitungen und eine Wasserquelle, die genügend Wasser und den erforderlichen Betriebsdruck bereitstellt. Wo Regenwasser genutzt werden soll, kann beispielsweise ein IBC-Container als Wasserspeicher dienen.
IBC steht für Intermediate Bulk Container und bezeichnet ein industrielles Mehrzweckgebinde für Flüssigkeiten und rieselfähige Feststoffe. Für die Gartenbewässerung ist insbesondere das große Speichervolumen interessant, verbreitet sind Behälter mit rund 1.000 Litern. Bei Bedarf lassen sich mehrere Tanks miteinander verbinden. Damit Wasserspeicher und Bewässerungstechnik zusammenarbeiten, müssen allerdings vor allem zwei Voraussetzungen stimmen: der Wasserdruck und die Anschlüsse.
Reicht der Wasserdruck eines IBC für ein Magnetventil?
In den meisten Fällen nicht ohne Weiteres. Ein vorgesteuertes Modell wie das Rain Bird 100-DV benötigt laut Hersteller einen Betriebsdruck von rund 1 bis 10 bar. Ein IBC im Schwerkraftbetrieb erzeugt dagegen nur etwa 0,1 bar je Meter Höhendifferenz zwischen Wasseroberfläche und Entnahmepunkt. Ein ebenerdig aufgestellter oder leicht erhöhter IBC liefert damit nur einen Bruchteil des benötigten Drucks. Rechnerisch müsste die Wasseroberfläche für rund 1 bar etwa zehn Meter über dem Ventil liegen. Dabei handelt es sich um einen statischen Näherungswert. Im laufenden Betrieb kommen zusätzlich Druckverluste durch Leitungen, Filter und Armaturen hinzu. Muss das Wasser innerhalb der Anlage weiter nach oben gefördert werden, reduziert auch diese Höhendifferenz den verfügbaren Druck.
In der Praxis wird der IBC deshalb mit einer geeigneten Pumpe, der erforderlichen Filterung und anschließend dem druckbeaufschlagten Bewässerungsnetz verbunden. Welche Filter vor oder nach der Pumpe sitzen, richtet sich nach Pumpentyp, Wasserqualität und Bewässerungssystem. Damit die Pumpe nicht dauerhaft läuft, bietet sich ein Hauswasserwerk oder eine Pumpe mit Druckschalter an, die bei Wasserentnahme anspringt und nach dem Schließen der Zone wieder abschaltet. Welche Lösung wann passt, erklärt der Magazin-Beitrag „Hauswasserwerk oder Hauswasserautomat“.
Grundsätzlich denkbar sind auch Ventilbauarten, die ausdrücklich für sehr niedrigen oder fehlenden Differenzdruck konstruiert wurden. Das Rain Bird 100-DV ist dafür jedoch nicht ausgelegt und sollte nicht direkt an den Auslauf eines IBC gesetzt werden.
Bei Regenwasser können zudem Schmutzpartikel in das Bewässerungssystem gelangen. Eine zur Anlage passende Filterung schützt Steuerkanäle, Membranen, Tropfer und Düsen. Das 100-DV besitzt zwar eine integrierte Filterung der Vorsteuerung, bei Tropfbewässerung und niedrigen Durchflüssen sieht Rain Bird trotzdem einen vorgeschalteten Filter vor.
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IBC-Zubehör für den Anschluss der Bewässerung
Auch bei den Anschlüssen gilt: Nicht jede Kombination passt automatisch. IBC besitzen je nach Hersteller unterschiedliche Auslaufgewinde und Anschlusssysteme, verbreitet ist etwa das Grobgewinde S60x6 am Auslaufhahn. Bewässerungsventile haben dagegen häufig einen 1-Zoll-Anschluss. Je nach Kombination werden deshalb benötigt:
- passende IBC-Adapter für das jeweilige Auslaufgewinde,
- Übergangsstücke auf die Rohr- oder Schlauchdimension der Anlage,
- eine Filterung zum Schutz der Bewässerungskomponenten,
- gegebenenfalls eine Pumpe für den nötigen Betriebsdruck.
Mit passendem IBC-Zubehör wie Adaptern und Übergängen lässt sich ein IBC sauber in eine Bewässerungsanlage integrieren. Gut geplante Befüll- und Entnahmestellen erleichtern zudem die Arbeitsschritte, die am Tank weiterhin von Hand erledigt werden. Sind Wasserspeicher, Pumpe, Filter, Leitungen und Magnetventile aufeinander abgestimmt, lässt sich gesammeltes Regenwasser automatisch auf die einzelnen Bewässerungszonen verteilen.