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Retentionsdächer für dosierten Abfluss

Retentionsdächer
Dosierter Abfluss

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Längere Trockenzeiten, die von einzelnen Starkregenereignissen unterbrochen werden, erfordern ein Umdenken im städtebaulichen Wasserhaushalt. Begrünte Dächer sind ein Element der anzustrebenden „Schwammstadt“, speziell wenn sie als Retentionsdächer für Wasserrückhalt und Abflussverzögerung optimiert sind.

Anforderung:

Dachbegrünungen mit hohem Wasserrückhalt zum Schutz der Kanalisation und Verminderung der Regenwassergebühr

Lösung:

Retentionsdächer mit niedrigem Abflussbeiwert oder mit Wasseranstau und Drosselklappe


Markus Hoeft

Dachbegrünungen können aus sehr unterschiedlichen Motiven von Auftraggebern gewünscht und von Architekten geplant werden. Je nach Einbausituation und Art der Anforderungen erfüllt der Dachaufbau dann verschiedene architektonische, bautechnische, ökologische und/oder städtebauliche Funktionen.

Im Hinblick auf die Architektur kann es zum Beispiel um die ästhetische Wirkung bei einsehbaren Dächern gehen oder um die Nutzung des Dachs als Dachterrasse bzw. Dachgarten. Zu den bautechnischen Vorteilen einer Dachbegrünung gehört der Schutz der Dachabdichtung gegen Hagelschlag, UV-Einstrahlung und extreme Temperaturspitzen.

Unter städtebaulichen Aspekten spielt eventuell die Mikroklimatisierung für das Gebäude und den umgebenden Stadtraum eine Rolle, die durch die Leistungen der Vegetation bei der Staubbindung, dem Temperaturausgleich oder der Regulierung der Luftfeuchtigkeit eine höhere Lebens- und Aufenthaltsqualität bekommen. In ökologischer Hinsicht liegen Motive in der Schaffung wertvoller Biotope, die einen in städtischen Umgebungen ansonsten knappen Lebensraum für Pflanzen und Tiere bieten. Auch Urban farming, also der Nutzgarten auf dem Dach, lässt sich im weitesten Sinne zu den ökologischen Vorteilen zählen.

Dieser Artikel behandelt einen nochmals anderen Nutzen begrünter Dächer: Ihre Fähigkeit zur Zurückhaltung des Regenwassers bzw. des verzögerten Abflusses in die Kanalisation oder auf eigens dafür vorgehaltene Sickerflächen.

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Dachbegrünungen entlasten die Kanalisation

Generell gilt, dass begrünte Dächer stets mehrere der genannten Aufgaben gleichzeitig erfüllen. Je nach Ziel und Zweck der Begrünung muss die Planung die eine oder andere Funktion in ihren Leistungsparametern optimieren. Sofern es vor allem um den verzögerten Abfluss geht, steht das Rückhaltevermögen des Dachs im Mittelpunkt. Der Prozess wird auch Retention genannt und ein entsprechender Aufbau daraus abgeleitet als Retentionsdach.

Die Idee dahinter ist, dass der Anteil des Niederschlagswassers, der auf das Dach fällt, entweder die Kanalisation überhaupt nicht erreicht oder zumindest zeitverzögert abfließt. Dadurch werden die Abwassersysteme einer Stadt speziell bei Starkregen entlastet sowie gegen Rückstau und Überflutung geschützt.

Sofern die betreffende Kommune eine gesplittete Abwassergebühr erhebt, kann die Wasserrückhaltung zu direkten finanziellen Vorteilen für den Grundstücksbesitzer führen. Bei einer gesplitteten Abwassergebühr werden das Brauchwasser aus den Gebäuden und das Regenwasser, das von versiegelten Flächen auf dem Grundstück in die Kanalisation abgeleitet wird, getrennt abgerechnet.

Begrünte Dachflächen gelten in vielen Abwasser- bzw. Entwässerungssatzungen nicht als versiegelte Fläche, was sich in finanziellen Boni auf diese Teilflächen ausdrückt. Dieser Nachlass kann bis zu 100 % betragen, liegt aber in den meisten Städten um 50 %. Um ihn in Anspruch nehmen zu können, muss das Gründach eventuell bestimmte Voraussetzungen gemäß der jeweiligen Satzung erfüllen, etwa beim Abflussbeiwert, den Aufbauhöhen oder ganz allgemein durch die Einhaltung der FLL-Richtlinien.

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Schwammstadt und Grundwasserneubildung

Noch günstiger – sowohl im Hinblick auf die Gebühren als auch den Wasserhaushalt der jeweiligen Region – ist statt der Ableitung in die Kanalisation die Versickerung des Niederschlagswassers auf dem eigenen Grundstück. Dies setzt das Vorhandensein von freien, für die Versickerung nutzbaren Flächen voraus, die in kompakter innerstädtischer Bebauung meist nicht vorhanden sind. Am Stadtrand oder beispielsweise in Gewerbeparks lassen sich solche Flächen jedoch durchaus erschließen. Etwa in Form von Mulden, Senken oder Rigolen, die in trockenen Zeiten wie eine normale Wiese wirken, bei starkem Regen jedoch planmäßig überflutet werden dürfen.

Im Idealfall verlässt dann kein Tropfen Niederschlagswasser das Grundstück, was zum einen weitere Vorteile bei den Niederschlagswassergebühren bedeutet und zum anderen den Gedanken der „Schwammstadt“ unterstützt. Denn durch das Versickern an Ort und Stelle wird die lokale Grundwasserneubildung gefördert. Die Ableitung in die Kanalisation führt dagegen zu einem schnellen Abfluss, zunächst ins Klärwerk und dann weiter in den Vorfluter, womit das Wasser für die Grundwasserneubildung in der Region verloren ist.

Auch bei einer Versickerung auf dem eigenen Grundstück zahlen sich die Vorteile eines Retentionsdachs aus, weil die Abflussmenge geringer ist und der Abfluss über eine längere Zeit gestreckt wird. Dadurch sind die Sickerflächen weniger beansprucht und können kleiner dimensioniert werden.

Die Schwammstadt, in der Dachbegrünungen und Sickerflächen auf dem Grundstück wichtige Bausteine sind, gibt eine Antwort auf zwei Phänomene des Klimawandels, die sich auf den ersten Blick zu widersprechen scheinen: die Dürre und den Starkregen. In Jahren mit extrem wenig Niederschlägen wird so viel wie möglich kostbares Wasser in der Region gehalten. Wie die Erfahrung lehrt, sind trotz einer allgemeinen Dürre jederzeit Starkregenereignisse möglich, bei denen das Wasserrückhaltevermögen von Dachbegrünungen und Sickerflächen die Gefahren von Rückstau in der Kanalisation und örtlichen Überflutungen deutlich reduziert.

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Aufbauhöhe und Wasserhaushalt

Begrünte Dächer können je nach Bauart und Aufbauhöhe über ein ganzes Jahr hinweg etwa 40 bis 90 % der Niederschläge auf dem Dach zurückhalten. Das Wasser wird zum Teil von den Pflanzen aufgenommen und kehrt dann über deren Transpiration in den natürlichen Wasserkreislauf zurück. Weitere Anteile speichern das Substrat sowie die Drainage- und Speicherschichten unterhalb des Substrats. Dieses Wasser kann nach dem Regenereignis verdunsten, den Pflanzen zugutekommen oder zeitverzögert über die Dachentwässerung abfließen. Verdunstung (Evaporation) und Transpiration werden auch unter dem Begriff Evapotranspiration zusammengefasst und bewirken die ökologisch günstigen Abkühlungseffekte von Gründächern.

Die verzögerten Abflussspitzen erhöhen allerdings die statischen Anforderungen an die Dachkonstruktion und verlangen eine aufwändigere Bauweise für das Gründach. Extensive Dachbegrünungen mit ihren geringen Aufbauhöhen in Größenordnungen um 10 cm halten vergleichsweise wenig Regenwasser zurück. Dafür stellen sie aber auch nur eine geringe zusätzliche Dachlast dar, die im wassergesättigten Zustand meist um 100 kg/m² beträgt und bei den sogenannten Leichtdächern auch noch deutlich darunter liegen kann. Ein Mehr in jeder Hinsicht bieten intensive Dachbegrünungen: Sie haben größere Aufbauhöhen und erzeugen eine deutlich höhere zusätzliche Dachlast. Dafür ist jedoch auch ihr Wasserspeichervermögen größer.

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Zwei Lösungsansätze für Retention

Retentionsdächer haben die meisten Gründach-Systemanbieter mit fertig geplanten Aufbauten im Sortiment. Es handelt sich um Schichtenfolgen, die speziell für einen genau definierten Wasserrückhalt und die Reduzierung von Abflussspitzen optimiert wurden. Nach ihrer Wirkungsweise werden vor allem zwei Lösungen unterschieden: Systeme mit niedrigem Spitzenabflussbeiwert und Systeme mit Drosselklappe.

Der Spitzenabflussbeiwert Cs nach DIN 1986–100 beschreibt das Verhältnis der Bemessungsregenspende zum Wasserabfluss innerhalb der Dauer des Bemessungsregens. Bei Cs = 1 fließt alles Niederschlagswasser sofort von der betreffenden Fläche ab. Je weiter der Wert unter 1 liegt, desto mehr Wasser verbleibt innerhalb des Bemessungszeitraums auf dem Dach. Für Retentionsdächer kann die Anforderung beispielsweise Cs 0,3 betragen. Erreicht werden solche Werte vor allem durch die spezielle Ausbildung der Dränage- und Wasserspeicherschicht. Sie wird entweder als Festkörperdränage oder als Schüttung mit hoher Abflussverzögerung ausgebildet.

Eine andere Möglichkeit sind Systeme, deren Abfluss sich über eine Drosselklappe regeln lässt. Hier dient die gesamte an die Entwässerung angeschlossene und bevorzugt ohne Gefälle ausgeführte Dachfläche als Wasserspeicherebene. In neueren Systemen kann die Drossel über das Internet mit den Vorhersagen eines Wetterdienstes verbunden werden. Kündigt sich Regen an, öffnet die Wetter-App den Ablauf und stellt so sicher, dass der Wasserrückhalt auf dem Dach den zu erwartenden Regen aufnehmen kann. Damit ist ausreichend Stauvolumen vorhanden, um die Regenwasserableitung zu entlasten.

Sowohl bei Aufbauten mit niedrigem Spitzenabflussbeiwert als auch bei Drosselsystemen darf das Wasser nur so weit ansteigen, dass das Wurzelwerk der Vegetation nicht unter Staunässe leidet. Gleichzeitig sollte das gespeicherte Wasser in Trockenperioden für die Bewässerung der Pflanzen nutzbar sein.

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Komplettsysteme

Retentionsdächer, die von den Herstellern als Komplettsysteme angeboten werden, berücksichtigen diesen Zusammenhang. Vor allem aber haben sie für den Planer den Vorteil, dass die wassertechnischen Kennwerte des gewählten Systems den Unterlagen entnommen werden können. Mit Angaben zum Wasserspeichervolumen, dem wassergesättigten Gewicht, dem Abflussbeiwert oder der Abflussspende beim 15-minütigen Bemessungsregen lassen sich dann sowohl die Dachlast als auch die Dachentwässerung relativ einfach berechnen.

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Der Spitzenabflussbeiwert Cs nach DIN 1986–100 beschreibt das Verhältnis der Bemessungsregenspende zum Wasserabfluss innerhalb der Dauer des Bemessungsregens. Bei Cs = 1 fließt alles Niederschlagswasser sofort von der betreffenden Fläche ab. Je weiter der Wert unter 1 liegt, desto mehr Wasser verbleibt innerhalb des Bemessungszeitraums auf dem Dach.


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