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Dachentwässerung bemessen

Der Klimawandel führt zu einer steigenden Anzahl extremer Starkregenereignisse, die uns Wassermassen bescheren, die bis zum Versagen der Statik führen können.

Die globale Erwärmung führt weltweit betrachtet zu ganz unterschiedlichen Phänomenen. Während einige Regionen regelrecht austrocknen und verkarsten, kämpfen die Menschen anderenorts gegen kaum noch zu bändigende Wassermassen.

In unseren Breiten nimmt die gesamte jährliche Niederschlagsmenge zwar nicht signifikant zu, aber die Wassermengen, die pro Starkregenereignis an einem Ort anfallen, tun dies sehr wohl. Für ein Entwässerungssystem ist nicht die absolute Niederschlagsmenge entscheidend, sondern die Wassermenge, die in einem bestimmten Zeitrahmen bewältigt werden muss. Extrem große Wassermengen, die in einem sehr kurzen Zeitraum anfallen, können ein Entwässerungssystem punktuell überfordern. Diese Überforderung kann sich durch aufgestautes Wasser auf dem Dach in Form einer Gewichtsbelastung äußern, die gegebenenfalls sogar zum Versagen der Statik führt.

Flachdachablauf im Massivdach

Was sagen Gesetze und Normen?
Bei der Planung von Flachdachentwässerungen sind zunächst die DIN 1986-100, die DIN EN 12056-3, die Flachdachrichtlinie sowie gegebenenfalls auch die Dachbegrünungsrichtlinie zu beachten.

Die hier formulierten Forderungen zeigen schon, worauf es ankommt:

  • - Flachdächer können grundsätzlich über Dachabläufe und vorgehängte Dachrinnen entwässert werden. Werden die Dachflächen jedoch nach innen entwässert, müssen sie über mindestens einen Dachablauf sowie mindestens einen Über-, bzw. Notablauf verfügen.
  • - Die eingesetzten, industriell gefertigten Dachabläufe müssen der DIN EN 1253 »Abläufe für Gebäude« entsprechen.
  • - Die Dachabläufe sind an den tiefsten Stellen des Daches zu montieren und wasserdicht an die Dachabdichtung anzuschließen.
  • - Sie haben zu Fugen, Dachaufbauten und allen anderen Durchdringungen der Dachhaut einen Mindestabstand von 30 cm einzuhalten. (Hierbei ist das äußere Flanschmaß entscheidend.) Dies gilt nicht für Attika-Abläufe.
  • - Dachabläufe müssen zu Reinigungs- und Wartungszwecken frei zugänglich sein.
  • - Die Grundkörper von Dachabläufen sind an der Dachkonstruktion zu befestigen.
  • - Ihre Flansche sollen in die Unterlage eingelassen werden. Bei wärmegedämmten Dachaufbauten sind zweiteilige, bzw. wärmegedämmte Dachabläufe zu verwenden.
  • - Dachabdichtung und Dachbahn müssen von den Materialien zueinander passen.

Flachdachablauf im Umkehrdach


Wieviel Wasser ist zu viel?
Entwässerungssysteme werden nach dem so genannten Bemessungsregen dimensioniert. Dieser beschreibt eine Regenspende, die mit fünf Minuten Dauer (D) in einem Intervall (T) von fünf Jahren vorkommt. Die Bezeichnung dieser statistischen Größe lautet entsprechend r(5/5). Gemessen wird die Wassermenge in Liter pro Sekunde und Hektar. Derzeit beträgt der bundesdeutsche Durchschnittswert 311 l/s•ha.

Starkregenereignisse überschreiten (zunehmend häufig) die hier zugrunde liegenden Wassermengen jedoch, so dass sich das Wasser auf dem Dach aufstaut. Deshalb schreiben die DIN 1986-100 und die DIN EN 12056-3 ein Notablaufsystem vor, welches das angestaute Wasser schadlos auf freie Flächen abführt. Natürlich dürfen solche Notabläufe nicht in das vorhandene Entwässerungssystem einmünden.

Um Starkregenereignisse rechnerisch darstellen zu können, greift man zum so genannten Jahrhundertregen, r(5/100). Analog zum Berechnungsregen handelt es sich hier um den statistischen Wert eines Regenereignisses von fünf Minuten Dauer, das in seiner Stärke so alle hundert Jahre einmal vorkommt. Die langjährigen Erfahrungen, auf die man sich dabei bislang stützen konnte, verlieren jedoch zunehmend an Bedeutung; aufgrund der eingangs beschriebenen klimatischen Veränderungen kommen »Jahrhundertregen« inzwischen recht häufig vor, Tendenz steigend.

Druckstromentwässerung: Durch das in die Falleitung strömende Regenwasser wird in der Sammelleitung ein Unterdruck erzeugt, der die Dachfläche   bzw. das Rohrleitungssystem per Saugeffekt entwässert.

Wie wird entwässert?
Es stehen für die Entwässerung von Dachflächen verschiedene Techniken zur Verfügung. Die einfachste Variante stellt sicherlich der Überlauf mit Dachrinne dar.

Bei der Freispiegelentwässerung hingegen wird das Wasser bereits über einen Ablauf in das Rohrsystem geleitet. Dabei wird das Rohr nicht ganz befüllt, sondern lediglich mit einem Befüllungsgrad von 0,3. Die zulässige Stauhöhe des Wassers auf dem Dach ergibt sich aus dem Durchmesser der Rohre. Bei den Nennweiten DN 70 und DN 100 sind das beispielsweise 35 mm, bei den Nennweiten DN 125 und DN 150 beträgt die Stauhöhe 45 mm. Ist die zulässige Stauhöhe erreicht, wird das überschüssige Wasser durch die Notentwässerung abgeführt.

Freispiegelentwässerung: Grundsätzlich werden oberirdische Gebäude im Freistrom entwässert. Das bedeutet das Abwasser fließt durch im Gefälle verlegte Rohre alleine ohne zusätzliche Pumpen bis in die Kanalisation.

Die Druckströmungsentwässerung arbeitet mit einem Befüllungsgrad von 1. Der Ablauf unterbindet das Ansaugen von Luft, was zur Folge hat, dass mit recht geringen Rohrquerschnitten große Wassermengen schnell abgeführt werden können.

Um Druckströmungsentwässerungen einsetzen zu können, müssen gewisse Voraussetzungen erfüllt sein:

  • - Es muss ein Mindestabstand von 4 Metern zwischen Dach und Grundleitung vorhanden sein.
  • - Die zu entwässernde Dachfläche muss eine Mindestgröße aufweisen.
  • - Die einzelnen Abläufe müssen hydraulisch aufeinander abgestimmt werden können.
  • - Der Mindestabstand von Einlaufebene bis Mitte der Verzugsleitung muss 30, bzw. 40 cm betragen.
  • - Der Abstand zwischen den Abläufen darf nicht mehr als 20 m betragen.
  • - Die einzelnen Abläufe müssen eine Abflussleistung von mindestens 1 l/s aufweisen.

Damit eine Druckströmungsentwässerung funktioniert, ist eine hydraulische Berechnung gemäß DIN 1986-100 notwendig. Diese geht von dem Volumenstrom aus, der auf der Basis des Bemessungsregens über das System abzuleiten ist.

Hydraulische Berechnung
Zur Berechnung der Entwässerung wird außerdem der dimensionslose Abflussbeiwert C benötigt. Dieser differenziert mit Blick auf das Wasserrückhaltevermögen der Dachoberfläche. Der Wert kann der Tabelle 9 der DIN 1986-100 entnommen werden.

Zum besseren Verständnis seien hier sechs Beispiele genannt:

  • - Foliendach: C = 1,0
  • - Betondach: C = 1,0
  • - Kiesdach: C = 0,5
  • - Extensive Begrünung, Aufbau ≤ 10 cm: C = 0,5
  • - Extensive Begrünung, Aufbau ˃ 10 cm: C = 0,5
  • - Intensive Begrünung: C = 0,3

Die Ausgestaltung der Dachoberfläche spielt also eine wesentliche Rolle bei der Dimensionierung des Entwässerungssystems. Auch dieser Aspekt sollte bei Planung und Beratung berücksichtigt werden. Die hydraulische Berechnung kann für gewöhnlich im Rahmen der Beratung von den Fachleuten des Herstellers des Entwässerungssystems übernommen werden. Diese steuern sicherlich auch noch weitere Tipps und Anregungen bei, welche die schließlich gewählte Entwässerungslösung sicher macht.

Schemadarstellung einer Notentwässerung

Resümee
Künftig werden Starkregenereignisse aufgrund der globalen klimatischen Veränderungen an Anzahl und Intensität deutlich zunehmen. Die dabei plötzlich anfallenden, zum Teil enormen Wassermengen müssen sicher und rasch abgeführt werden, um Überflutungen und schlimmstenfalls sogar ein Versagen der Statik des Daches zu verhindern. Bei der Auswahl der verschiedenen Techniken und deren Projektierung sollten Planer die angebotene Unterstützung nutzen. Außerdem muss im Gebäudebetrieb die Wartung der vorhandenen Systeme gewährleistet werden: Inspektionen sind mindestens halbjährlich durchzuführen.


Abbildungen: ACO

 

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