Regenwasser kontrolliert ableiten

Bei der Planung und Ausführung von Dach­entwässerungssystemen gelten die Sicherheitsanforderungen der Normen DIN EN 12056-3 und DIN 1986-100. Dabei beinhaltet die DIN EN 12056-3 die Entwässerung innerhalb von Gebäuden, die DIN 1986-100 regelt darüber hinaus die Entwässerung auf Grundstücken. Um sowohl hohe Wirtschaftlichkeit und gute Selbstreinigungsfähigkeit zu gewährleisten, wird zur Berechnung von Regenentwässerungsanlagen ein mittleres Regenereignis r_D,T zugrunde gelegt, wobei D die Regendauer in Minuten angibt und T die Jährlichkeit des Berechnungsregens. Gemäß DIN 1986-100 muss ein Regenentwässerungssystem für Dachflächen mindestens das am Gebäudestandort über eine Dauer von fünf Minuten zu erwartende Fünfjahres-Regenereignis – die so genannte örtliche ­Berechnungsregenspende r_5,5 – entwässern können. Zusammen mit dem Notentwässerungssystem muss sogar das Jahrhundert-­Regenereignis über die Dauer von fünf Minuten abgeleitet werden können. Die Berechnungsregenspende r_5,100 wird auf der Basis statistischer Erhebungen ermittelt. Die entsprechenden Werte finden sich in der Kostra-DWD 2000 (Stand 2005), d. h. der aktuellen Ausgabe des Kostra-Atlas. Kostra steht für ­Koordinierte Starkniederschlags-Regionalisierungs-Auswertung.

Arten der ­Flachdach­entwässerung

Fachleute im Bereich der Dachentwässerung unterscheiden grundsätzlich zwischen zwei Regenentwässerungssystemen: Freispiegelentwässerung und Unterdruckentwässerung. Beide Systeme funktionieren nach dem Prinzip der Schwerkraftentwässerung. Die Freispiegelentwässerung eignet sich vor allem zur wirkungsvollen Entwässerung kleinerer Flächen wie Parkdecks, Gründächer und ­Terrassen. Unterdruckentwässerung, d. h. hydraulische Druckströmungssysteme, eignen sich besonders für die großen Dächer von Einkaufszentren und Fertigungshallen.

Freispiegelentwässerung

Grundsätzlich kann jede Dachfläche mittels Freispiegelentwässerung entwässert werden. Das Regenwasser wird dabei auf Grundlage des Schwerkraftprinzips über die Flachdachabläufe und die nachfolgende Rohrleitung entwässert. Allerdings kommt die Freispiegelentwässerung vorwiegend bei kleineren Dachflächen und bei starker Verschmutzung zum Einsatz. In der Planung von Freispiegelentwässerungen sind folgende Punkte besonders zu berücksichtigen: Eine große Anzahl an Dachabläufen und Grundleitungsanschlüssen ist notwendig. Die benötigte Anzahl von Flachdachabläufen sowie deren Nennweite sind von der Berechnung des Regenwasserabflusses (Q) in l/s abhängig. Folgende Werte sind dazu nötig:

• (A) = Größe der wirksamen Dachfläche in m²
• (C) = Abflussbeiwert auf Grundlage der Art der angeschlossenen Dachfläche
• (r_D,T) = örtliche Berechnungsregenspende in l/(s*ha)

Für die Berechnung des Regenwasserabflusses bei einer Regendauer von fünf Minuten und einer Jährlichkeit von fünf Jahren ergibt sich die Formel

Für die Berechnung der Anzahl der Abläufe muss das Abflussvermögen des gewählten Dachablaufs (Q_DA) in l/s bekannt sein. Hierfür gilt die Formel

Die Anzahl der Dachabläufe ist immer auf volle Stückzahl aufzurunden.

Gemäß DIN EN 12056-3 darf der Füllungsgrad von Einzel-, Sammel- und Grundleitungen innerhalb von Gebäuden (h/d) maximal 0,7 betragen. Nur bis zu diesem Wert ist eine ausreichende Be- und Entlüftung der Rohrleitungen und somit ein sicheres Ableiten des Regenwassers gewährleistet. Die Rohre müssen gemäß der DIN 1986-100 mit einem Mindestgefälle von 0,5 cm/m verlegt werden, was einen bestimmten Platzbedarf mit sich bringt. Die Berechnungen der Leitungsdurchmesser von Einzel- und Sammelleitungen sind gemäß den gültigen Normen durchzuführen. Gemäß DIN 1986-100 muss der Mindestdurchmesser von Regenwasser-Grundleitungen DN 100 betragen. Bei der Auslegung von Grundleitungen außerhalb des Gebäudes ist eine Mindestgeschwindigkeit (v) von 0,7 m/s und eine Maximalgeschwindigkeit (v) von 2,5 m/s bei einem Mindestgefälle von 1:DN zu berücksichtigen. Auch hier beträgt der zulässige Füllungsgrad (h/d) maximal 0,7.

Unterdruckentwässerung

Dachentwässerungen mit Druckströmung werden bevorzugt eingesetzt,

• wenn große Dachflächen entwässert werden müssen, dabei darf eine Abflussleistung von 1,0 l/s nicht unterschritten werden;
• wenn die einzelnen Abläufe, die an eine Fallleitung angeschlossen sind, ­hydraulisch aufeinander abgestimmt werden;
• wenn ein Höhenunterschied von mindestens vier Metern zwischen Dach und Grundleitung vorhanden ist;
• sofern eine Anlaufhöhe (Abstand zwischen Einlaufebene bis Mitte der Verzugsleitung) von mindestens 0,3 bis 0,4 m vorhanden ist und
• wenn liegende Rohrleitungen über lange Strecken verzogen werden müssen und kein Gefälle möglich ist.

Um den nötigen Unterdruck zu erreichen, muss Lufteintrag in das Rohrsystem verhindert werden. Zu diesem Zweck verfügen Dachabläufe zur Unterdruckentwässerung über Einbau- oder Aufbauteile, durch die lediglich Wasser, aber keine Luft von oben in die Rohrleitung eindringen kann. Durch die geringen Rohrdurchmesser kommt es bei Regenwasseranfall schnell zu einer Vollfüllung der Rohrleitung. Ist der Füllungsgrad von h/d = 1,0 (Vollfüllung) erreicht, bildet sich eine geschlossene Wassersäule, die sich durch den geodätischen Druck in der Regenwasserleitung bewegt und Regenwasser über die Dachabläufe absaugt. Um eine durchgängig geschlossene Strömung zu erreichen, müssen die Querschnitte aller Flachdachabläufe und Rohrstränge exakt aufeinander abgestimmt sein.

Je nach Entfernung zur Fallleitung variieren die Wasseraufnahmevolumina der Flachdachabläufe. Über hydraulische Abgleichsrechnungen wird die notwendige Querschnittsreduktion der Einzelanschlussleitung ermittelt, wodurch eine entsprechende Volumenstromreduktion erreicht wird. Das ist z. B. der Fall, wenn der Dachablauf sehr nahe an der Fallleitung liegt. Ziel des hydraulischen Abgleichens ist es, das Wasseraufnahmevolumen der Dachabläufe so aufeinander abzustimmen, dass der Volumenstrom möglichst in allen Teilstrecken, die an eine Fallleitung angeschlossen sind, konstant ist.

Die Funktion der Druckentwässerung ist nur oberhalb der Rückstauebene gegeben. Darunter liegende Regenwasserleitungen sind als Freispiegelleitungen zu bemessen. Für die Entwässerung von befahr- und begehbaren Flächen (beispielsweise Parkdecks oder Terrassen mit Publikumsverkehr) ist aufgrund der Verschmutzungsgefahr eine Entwässerung im Freispiegelsystem vorteilhafter, da große Rohrdurchmesser weniger schnell verstopfen als die kleinen Querschnitte bei der Druckströmung. Für die sichere Funktion des Gesamtsystems ist immer eine Druckströmungsberechnung erforderlich. Die Berechnungsgrundlage ist dabei der Volumenstrom, der auf der Basis des Bemessungsregens über das Rohrleitungssystem abgeleitet werden muss. Die entsprechende hydraulische Berechnung wird mit Hilfe von Computerprogrammen erstellt. Die normgerechte Auslegung eines Unterdrucksystems – einschließlich einer isometrischen Darstellung der Rohrnetze, der hydraulischen Berechnungsnachweise, der Materialaufstellungen und der Leistungsverzeichnisse – bietet Aco Haustechnik als Service an.

Normgerechte Produktlösungen

Wirkungsvolle Entwässerungslösungen verlangen robuste, stabile Bauteile sowie durchdachte und ausgereifte Technologie, um das Wasser schnell, sicher und effizient abzuleiten. In der Regel kommen speziell konstruierte Flachdachabläufe ohne Geruchsverschluss für die Dachentwässerung zum Einsatz. Sie nehmen das anfallende Regenwasser auf und führen es über innen liegende Rohrleitungen ab. Bauteile aus Gusseisen und Edelstahl mit Pressdichtungsflansch haben sich dabei als besonders geeignet erwiesen. Gusseisen besteht aus einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung, wobei der Kohlenstoff lamellenartig in der metallischen Grundmasse eingelagert ist. Durch dieses so genannte Grafitgitter erhält Gusseisen seine Korrosionsbeständigkeit und ist dadurch für die Nutzung in der Abwassertechnik prädestiniert. Der am häufigsten verwendete Edelstahl für Dachabläufe und Rohrleitungen ist der Werkstoff 1.4301. Edelstahl ist gegen Wasser und Umwelteinflüsse beständig und vielseitig einsetzbar. Ein typisches Anwendungsgebiet ist z.B. die Dachentwässerung großer Fabrikhallendächer in Leichtbauweise. Für das Rohrsystem haben sich Abflussrohre und Formstücke aus verzinktem Stahl und Edelstahl bewährt. Ein modulares Baukastensystem – wie das des Systemherstellers Aco Haustechnik – bietet für die Flachdachabläufe ein lückenloses Sortiment an Aufsatzrahmen, Rosten, Kiesfängen, Flanschen, Aufsatz-, Anstau-, Abdicht- und Isolierringen, Ablaufkörpern, Ausgleichselementen sowie GM-X Rohre und Verbundrohre. Das System kann damit nahezu jede architektonische bzw. bautechnische Anforderung erfüllen.

Thomas Labsky ist Produktmanager Dachentwässerung bei Aco Haustechnik, 36457 Stadt­lengsfeld, Telefon (03 69 65) 8 19-0 Telefax (03 69 65) 8 19-3 61 http://www.aco-haustechnik.de