ACO Haustechnik
Wegen des hohen Schadenpotenzials sind die Entwässerung und die Notentwässerung von Flachdächern mit besonderer Sorgfalt zu planen. Zudem schreiben immer mehr Kommunen bei neuen Bauvorhaben eine Begrünung von Dächern vor und / oder sind örtliche Einleitbeschränkungen zu beachten.
Der Artikel kompakt zusammengefasst
■ Die Planung von Flachdächern ist entwässerungstechnisch komplex. Sie erfordert eine gesamtheitliche Betrachtung und erfordert eine besondere Abstimmung der Gewerke, insbesondere bei als Terrasse genutzten Dächern, in Kombination mit Photovoltaik oder als Gründach.
■ Jeder Tiefpunkt muss neben dem Regel- auch einen Notablauf (Ausnahme: statischer Nachweis) erhalten. Bei den Abläufen sind Mindestabstände zu aufgehenden Bauteilen zu beachten.
■ Bei der Sanierung ist zu beachten, dass die anzusetzenden Regenspenden in der Vergangenheit mehrfach geändert und dabei in der Regel erhöht worden sind.
Die für die Planung einer Flachdachentwässerung relevanten Regelwerke und Normen sind schnell aufgezählt: Die Planung und Auslegung eines Entwässerungssystems ist ausführlich in der DIN 1986-100 und in der DIN EN 12056-3 beschrieben. Ergänzende Angaben sind in DIN 18531 „Abdichtung von Dächern, Balkonen, Loggien und Laubengängen“ zu finden. Angaben zur Wartung finden sich in DIN 1986-3. Als weitere Regelwerke sind die Flachdachrichtlinie (FR Flachdach – Fachregel für Abdichtungen) und die Ortssatzung der Kommune erwähnt, in der sich das Bauvorhaben befindet, zu beachten.
Bei der Konzeptionierung einer Dachentwässerung werden die unten genannten Punkte abgearbeitet. Einzelne Punkte werden wir im Folgenden genauer betrachten.
● Berechnung der Regenwassermenge
● Festlegung des Entwässerungssystems
● Berechnung der Notentwässerung
● Dimension und Art der Dachabläufe
● Positionen der Fallleitungen
● Leitungsführung und Dimensionierung des Rohrnetzes
Berechnung der Regenwassermenge
Die Berechnung der Regenwassermengen QD und QD,Not für die Regel- und Notentwässerung erfolgt nach den Gleichungen (1) bzw. (2). Dies gilt für frei bewitterte Flächen wie Dächer und Dachterrassen.
GV
Die Berechnungsregenspende r [in l/(s ∙ ha)] ist ein rein statistischer Wert, der vom Deutschen Wetterdienst erarbeitet wird. Dieser gibt an, wieviel Liter Regen pro Sekunde und Hektar für ein Regenereignis zu erwarten sind. Für die Bemessung gibt DIN 1986-100 die Regendauer D = 5 min an. Die Jährlichkeit ist für die Regelentwässerung mit 5 Jahren und für die Notentwässerung mit 100 Jahren festgelegt. Die aktuellen Werte findet man im Kostra-DWD-2010R (Koordinierte Starkniederschlags-Regionalisierungs-Auswertungen, Basiszeitraum 1951 bis 2010; www.dwd.de/kostra).
Der dimensionslose Spitzenabflussbeiwert Cs gibt an, wieviel Regenwasser durch den Belagsaufbau zurückgehalten wird und wieviel durch die Dachentwässerung abgeleitet werden muss. Bei bekiesten Flächen beträgt der Faktor 0,8. Es werden also 20 % des Regenwassers durch die bekieste Fläche zurückgehalten. Die Regelentwässerung wird also kleiner ausgelegt.
Die Notentwässerung aber wird größer. Dies liegt an der Bildung der Differenz der Regel- und Notentwässerung. Der Spitzenabflussbeiwert wird erst mit der Regenspende für die Regelentwässerung multipliziert und dann von der Regenspende für die Notentwässerung abgezogen. Damit verschiebt sich ein Teil des Berechnungsregens hin zu Notentwässerung.
Der Faktor A steht für die (Dach-)Fläche. Es ist die im Grundriss projizierte Fläche anzunehmen und mit der Einheit m2 zu berücksichtigen. Der Divisor 10 000 ergibt sich aus den Einheiten ha und m2.
Festlegung des Entwässerungssystems
Die Festlegung des Entwässerungssystems ist bei Wohn- und Bürogebäuden recht einfach. Dies ist in der Regel eine Freispiegelentwässerung, da eine Unterdruckentwässerung eher für große Regenwassermengen und große Dachflächen prädestiniert ist.
Berechnung der Notentwässerung
Die Berechnung der Notentwässerung erfolgt mit Gleichung (2) für das hundertjährige Regenereignis. Der Einfluss des Spitzenabflussbeiwerts wurde bereits oben erläutert. Die Notentwässerung darf nicht an die Kanalisation angeschlossen werden. Sie muss laut DIN 1986-100 auf eine frei und schadlos überflutbare (auch: „überführbare“) Grundstücksfläche erfolgen. Eine Einleitung würde die Kanäle zusätzlich belasten. Um ihre Kanalisation vor einer hydraulischen Überlastung zu schützen können die Kommunen zudem Einleitbeschränkungen vorgeben. Ob mit diesen Einleitbeschränkungen geplant werden muss, lässt sich der Abwassersatzung entnehmen.
Jeder Tiefpunkt muss neben dem Regel- auch einen Notablauf erhalten. Bei Flachdächern ist eine Notentwässerung einzuplanen, auf sie kann nur mit einem statischen Nachweis der Tragfähigkeit der Dachfläche und wenn diese planmäßig zur Regenrückhaltung eingesetzt wird, verzichtet werden. Die Notentwässerung kann über Notab- oder Notüberläufe erfolgen.
Dimension und Art der Abläufe
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Die Dimension und Art der Abläufe wird bestimmt durch Regenwassermenge Q, die Anzahl der Abläufe bzw. den Dachaufbau. Die Mindestanzahl der Abläufe nDA ergibt sich aus dem aufgerundeten Wert aus dem Quotienten von Regenwassermenge Q und der Ablaufleistung des Ablaufs QDA.
Die Ablaufleistung wird vom Hersteller der Dachabläufe angegeben und übertrifft oft die in der DIN EN 1253-2 vorgegebene Mindestablaufleistung. Die tatsächlich erforderliche Anzahl der Abläufe kann sich noch erhöhen, da jeder Tiefpunkt auch mindestens einen Regel- bzw. einen Notablauf erhalten muss. In gemeinsamen Tiefpunktlinien, wie Kehlen, sollten Abläufe nicht weiter als 20 m entfernt voneinander positioniert werden.
Die Zusammensetzung der Ablaufkombination aus Ablauf, Oberteil und dem passenden Aufsatzstück, ergibt sich, wie auch die Wahl des Flanschsystems, aus dem Dachaufbau. Dachabläufe haben zum Anschluss der Dichtungslagen in der Regel Pressdichtungs- oder Klebeflansche. Für Klebeflansche ist eine Breite von 100 mm vorgeschrieben. Die Mindestabstände zu aufgehenden Bauteilen sind nach DIN 18531 mit 30 cm vorgegeben, bei flüssig zu verarbeitenden Dichtstoffen sollte der Abstand 10 cm nicht unterschreiten. Dies gilt nicht für Attikaabläufe.
Pressdichtungsflansche sind Fest-/Losflanschkombinationen, die mittels Schraubverbindungen eine Verpressung mit der Dichtungsbahn erreichen. Löcher für die Bolzen der Schraubverbindung in der Dichtungsbahn sind mit einem Locheisen auszustanzen. Dies schreibt die Flachdachrichtlinie vor. Die Schrauben sind mit einem Drehmomentschlüssel kreuzweise anzuziehen.
Der Aufsatz des Ablaufes ergibt sich aus dem weiteren Aufbau des Daches und der Nutzung. Hier können einfache Kugelroste, Kiesfänge, begehbare oder befahrbare Roste zum Einsatz kommen. Die Klasse des Rostes gibt die Belastbarkeit an. Diese ist in der DIN EN 1253-2 und mit H1,5 bis P400 vorgegeben. Das Produktsortiment von ACO Haustechnik umfasst Roste bis M125, die, physikalisch nicht ganz richtig, mit ca. 12,5 t belastet werden können. Auf Dachterrassen und Balkonen muss als Mindestklasse K3 vorgesehen werden. Wichtig ist, dass die auftretenden Kräfte nicht auf den Ablauf wirken, sondern über den Rahmen des Rostes auf den Baukörper abgeleitet werden.
Position der Fallleitungen
Die Position der Fallleitungen bestimmt das Grundleitungssystem. Die Fallleitungen werden meist an der Fassade heruntergeführt und münden im Grundleitungssystem. Bei Neubauten werden die Dachentwässerung und das Grundleitungssystem aufeinander abgestimmt. Bei Sanierungen muss eine Überprüfung des Abflussvermögens des Entwässerungssystems erfolgen und ein Überlastungsnachweis geführt werden.
Die Kostra-Werte wurden in den letzten Jahren mehrmals angepasst und die Regenspenden sind in den allermeisten Fällen gestiegen. Um die Dachentwässerungen und Grundleitungssysteme nicht anpassen zu müssen, können die Abflussbeiwerte mit Bekiesungen oder Dachbegrünungen verkleinert werden. Wie oben beschrieben, verschiebt sich dann jedoch ein Teil des Regenwassers, das durch die Regelentwässerung abgeleitet werden muss, hin zu Notentwässerung. Es muss dann im besten Fall nur die Notentwässerung angepasst werden.
Standrohre mit Reinigungsöffnungen bilden oft den Übergang von der Fallleitung in das Grundleitungssystem. Die stabile Ausführung eines GM-X-Standrohres mit integriertem Übergang auf eine KG-Muffe ist der typische Übergang von einer verzinkten Fallleitung einer z. B. 6-teiligen Rinne.
Leitungsführung und Dimensionierung
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Bei der Leitungsführung und Dimensionierung des Rohrnetzes unterscheidet man prinzipiell Freispiegel- oder Unterdrucksysteme. Letztere werden mittels eines iterativ rechnenden speziellen Berechnungsprogramms hydraulisch abgeglichen. Industriepartner, beispielsweise die Anwendungstechnik bei ACO Haustechnik, unterstützen hierbei die Marktpartner.
Die Dimensionen von Freispiegelentwässerungen lassen sich einfacher ermitteln. Sie ergibt sich aus dem Verhältnis von Gefälle J und abzuleitender Regenwassermenge Q bei einem bestimmten Füllungsgrad h/di. Dieser beträgt bei der Freispiegelentwässerung für Grund- und Sammelleitungen innerhalb von Gebäuden h/di = 0,7. Sofern keine Software genutzt wird, sind die Dimensionen aus Tabelle A.4 der DIN 1986-100 zu entnehmen. Die Werte sind dort für die Mindestfließgeschwindigkeit von 0,5 m/s und die Maximalgeschwindigkeit von 2,5 m/s angegeben.
Das Material der Leitungen ergibt sich aus den technischen und architektonischen Vorgaben. Bei innen verlegten Leitungen in Wohn- und Bürogebäuden spielen Schallschutzanforderungen eine besondere Rolle. Die Mindestanforderungen legt DIN 4109 fest. Erhöhte Schallschutzanforderungen werden durch VDI 4100 vorgegeben. Sie wird auch als die allgemein anerkannte Regel der Technik für den Schallschutz angesehen.
In Wohn- und Bürogebäuden haben schwere Rohrmaterialen einen positiven Einfluss auf den Schallschutz. Hier zählen unter anderem ACO GM-X Rohre aus verzinktem Stahl oder ACO SM-X aus Gusseisen zu den optimalen Materialien. Die Rohre können direkt an die Stutzen von entweder Edelstahl- oder Gussabläufen angeschlossen werden. Für die Befestigung sind die Herstellervorgaben zu beachten. Diese geben das Rohrgewicht einer vollgefüllten Leitung und die Position und Abstände von Festpunkten an.
Einleitbeschränkungen
Einleitbeschränkungen geben die Kommunen in den Entwässerungssatzungen vor. Dann werden in der Regel Dachabläufe mit Retentionsaufsätzen verwendet. Diese Aufsätze haben einen definierten Abfluss von z. B. 0,5 l/s. Das Entwässerungssystem leitet also weniger Regenwasser ab, als auf der Dachfläche anfällt. Die überschüssige Regenwassermenge staut sich auf der Dachfläche an, wird also zeitverzögert in die Kanalisation abgeleitet. Die Notentwässerung leitet bei Überschreitung einer maximalen Höhe das Regenwasser im Havariefall ab.
Die Dimension von Retentionsabläufen ist Normativ (noch) nicht geregelt. In der Regel können Abläufe das anfallende Regenwasser ableiten. Retentionsabläufe dürfen lediglich einen definierten (viel kleineren) Volumenstrom ableiten. ACO Haustechnik empfiehlt die Dimension der Abläufe und die Rohrdimensionen nach der anfallenden Abwassermenge auszulegen. Sie wären im Zweifelsfall zwar zu groß dimensioniert, könnten aber beim Entfallen der Einleitbeschränkungen das Regenereignis aufnehmen. Die Einleitbeschränkung kann mit einem Retentionsaufsatz erfüllt werden.
Dachbegrünung
Dachbegrünungen haben positiven Einfluss auf das Mikroklima und die Biodiversität in Innenstädten. Viele Kommunen schreiben die Begrünung von Dächern bei neuen Bauvorhaben vor. Neben der zusätzlichen Flächenlast, die beachtet werden muss, ist auch eine wurzelfeste Dachabdichtung zu berücksichtigen. Bei hohen und / oder windexponierten Dächern sind die Windsoglast und die Verwehsicherheit zu beachten. Gründächer sind wartungsintensiver als einfache Foliendächer. Absturzsicherungen oder Sekuranten sind genauso vorzusehen wie ein Wasseranschluss für die Bewässerung der Dachbegrünung.
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Die Begrünung hat direkten Einfluss auf die Dachentwässerung. Der Spitzenabflussbeiwert berücksichtigt den Dachaufbau eines extensiv oder intensiv begrünten Daches. Die Drainageschicht sorgt für einen einwandfreien Abfluss des Regenwassers zu den Abläufen. Dachbegrünungen und Einleitbeschränkungen sind häufig „gemeinsam anzutreffen“. Dachabläufe sind gegen Durchwurzelung zu schützen. DIN 1986-100 entsprechend kann hierzu ein 50 cm breiter Kiesstreifen genutzt werden. Der Kies hat laut Flachdachrichtlinie eine Körnung von 16/32.
Beim Übergang der Entwässerung des begrünten Flachdachs bei Staffelgeschossen auf die umlaufende Dachterrasse stellt sich immer wieder die Frage, ob das Regenwasser eines Flachdachs auf eine umlaufende Terrasse abgeleitet werden darf. Wenn Regenwasser eines kleinen Dachs auf eine große Dachfläche abgeleitet wird, ist dies sicher problemlos möglich. Dies entspricht DIN 1986-100, sie lässt dies in Ausnahmefällen zu.
Die Abdichtung oder Dacheindeckung muss in dem Bereich, in dem dieses Wasser auftrifft, ggf. verstärkt werden. DIN 18531 schreibt vor, dass zusätzliche Niederschlagsmengen von höherliegenden Dachflächen bei der Planung berücksichtigt werden müssen. Die kaskadenförmige Entwässerung, also das Ableiten von Regenwasser auf die untere Fläche, um es dort wieder zu entwässern, birgt zusätzliche Gefahren, etwa den Wassereintritt ins Gebäude. Besonders unheilvoll ist eine ungenügende Wartung von Dachabläufen in Verbindung mit barrierefreien Übergängen auf die Dachterrasse.
Wenn Regenwasser in einer Rohrleitung abgeleitet, also nicht auf eine darunterliegende Dachfläche frei entwässert wird, spricht aus planerischer Sicht und seitens der Normen nichts dagegen.
Angaben des Gefälles von Flachdächern sind in der Flachdachrichtlinie und in DIN 18531 zu finden. Das Mindestgefälle von Dachflächen sollte mit 2 % geplant werden. Aufgrund der Durchbiegung des Tragwerks und Unebenheiten an Bahnüberlappungen dann ist mit einer Pfützenbildung zu rechnen. Ab 5 % kann von pfützenfreien Dächern ausgegangen werden. Dächer der Anwendungsklasse K1 können ohne Gefälle geplant werden, wenn die Abdichtung die Anforderungen der Anwendungsklasse K2 erfüllt. Dächer der Anwendungsklasse K2 sollten zusätzlich zum Mindestgefälle auch in den Kehlen ein Gefälle von 1 % aufweisen.
Wartung
Die Wartung von Dachentwässerungen stellt deren Funktionsfähigkeit sicher. DIN 1986-3 gibt Wartungsintervalle an. Gerade bei Retentionsabläufen können Herstellervorgaben von den Vorgaben der Norm abweichen. Die Norm gibt die Intervalle mit halbjährlich, insbesondere im Herbst an. Dabei sind Abläufe und Rinnen auf ungehinderten Ein- und Ablauf zu prüfen und bei Bedarf zu Reinigen. Eine eventuell vorhandene Heizung muss einer Funktionskontrolle unterzogen werden und fehlende oder defekte Teile müssen ersetzt werden.
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