-
Die Erfindung betrifft ein Speicherelement und
eine Drainagevorrichtung, welche sich für die Drainage, als Wasserspeicher-
und Abflussverzögerungssystem
sowohl für
flache als auch für
geneigte begrünte
und bekieste Dächer
eignen.
-
Bekannt sind flächige Drainagesysteme aus Platten
oder Matten, die eine Faser-, Wirrgelege, Flocken-, Gitter- oder
Noppenstruktur aufweisen. Um das Eindringen und die Verstopfung
dieser Platten oder Matten mit Feinteilchen zu verhindern, werden sie üblicherweise
mit Filtervliesen abgedeckt. Ebenfalls bekannt sind Drainageplatten
mit perforierter Bodenplatte und Speichermulden oder Wasser speichernden
Schaumstoffen zur Aufnahme von Überschusswasser.
Zweck derartiger flächiger
Drainagesysteme ist die Ableitung von Überschusswasser von den wasserundurchlässigen Schichten
wie Betondecken oder Dachabdichtungen. Auf der Dachfläche stehendes
Wasser, welches zu Wasserschäden durch
Frosteinwirkung und zur Vernässung
von Vegetationsschichten und der daraus resultierenden Schädigung der
Bepflanzung führen
kann, soll auf diese Weise vermieden werden.
-
Die beschriebenen Systeme haben jedoch nur
ein vergleichsweise geringes Wasserspeichervolumen, und was an Wasser
gespeichert ist, wird in Abhängigkeit
von der Oberflächenverdunstung
und dem Verbrauch der Pflanzen über
einen praktisch nicht kontrollierbaren Zeitraum verbraucht. Ebenso wenig
kontrollierbar ist der Wasserablauf bei gelochten Bodenplatten.
Ist das relativ geringe Speichervolumen der Drainageplatten ausgeschöpft, läuft überschüssiges Wasser
unverzögert
und unkontrolliert durch das Substrat und die Fugen der Platten
ab. Eine kurzfristige, geregelte Retention von Überschusswasser, welches das
Dauerspeichervolumen der Drainageplatten überschreitet, ist also nicht
möglich.
Damit erfüllen
diese Systeme jedoch nicht den durch die Dachbegrünungsrichtlinie
der FLL definierten Abflussbeiwert für Dachbegrünungen. Danach muss auf einem
wassergesättigten
begrünten
Dach nach 24 Stunden niedergehendes Wasser mindestens für fünfzehn Minuten
zu einem möglichst
großen Anteil
auf dem Dach gehalten werden, bevor es von diesem abfließt. Zudem
muss das temporäre
Speichervolumen, welches beispielsweise Wasser aus Starkregenniederschlägen aufnehmen
soll, vierundzwanzig Stunden nach dem Niederschlagsereignis für weitere
Niederschläge
wieder zur Verfügung
stehen. Herkömmliche
Drainageplatten erfüllen
diese Anforderungen nicht.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher,
ein Drainagesystem zur Verfügung
zu stellen, welches ein temporäres
Speichervolumen besitzt, welches in einem relativ kurzen Zeitraum
niedergegangene intensive Niederschläge aufnehmen kann und in zeitlich verzögerter,
definierter Weise aus dem Drainagesystem abführt. Besonders im Hinblick
auf begrünte
Dächer
soll das Drainagesystem vorzugsweise zusätzlich ein definiertes Dauerspeichervolumen
besitzen, und insbesondere soll das Drainagesystem es ermöglichen,
dass besonders dünnschichtige
Dachbegrünungen,
welche es verwenden, den Abflussbeiwert der Dachbegrünungsrichtlinie
der FLL erheblich günstiger
beeinflussen als herkömmliche
Systeme.
-
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
mit dem Speicherelement gemäß Anspruch
1 sowie der Drainagevorrichtung gemäß Anspruch 19, welche mehrere
der erfindungsgemäßen Speicherelemente
umfasst. Bevorzugte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Das erfindungsgemäße Speicherelement weist oberhalb
einer Bodenplatte einen Speicherbereich auf, welcher von Seitenwänden umschlossen ist.
Dieser Speicherbereich wird von Zwischenwänden in mehrere Speicherfächer unterteilt.
Die Zwischenwände
erstrecken sich zwischen gegenüberliegenden
Seitenwänden
und weisen eine geringere Höhe
als letztere auf. In den Zwischenwänden sind Auslassöffnungen
vorhanden, die jeweils zu einer der Seitenwände benachbart angeordnet sind.
Dabei sind die Auslassöffnungen
in zueinander benachbarten Zwischenwänden jeweils seitlich gegeneinander versetzt
benachbart zu gegenüberliegenden
Seitenwänden
angeordnet. Aus den Speicherfächern
abfließende
Flüssigkeit
wird daher mit einem serpentinenartigen oder mäandrierenden Verlauf durch
den Speicherbereich und, falls das Speicherelement mit Schüttstoffen
verfüllt
ist, auch durch diese geführt,
bis sie das Speicherelement durch einen in einer Seitenwand befindlichen
Abfluss verlässt.
Der Abfluss des im Speicherbereich des erfindungsgemäßen Speicherelements
aufgenommenen Wassers wird zunächst
dadurch verzögert,
dass das Wasser nur durch den in der Seitenwand befindlichen Abfluss
abfließen
kann. Eine weitere zeitliche Verzögerung für das bis zur Höhe der Zwischenwände stehende
Wasser tritt da durch auf, dass das Wasser serpentinenartig durch
die einzelnen Speicherfächer
und die jeweiligen Auslassöffnungen
der Zwischenwände
abfließen
muss. Bei entsprechender Wahl der Größe des Speicherbereiches, der
Höhe der
Seitenwände,
der Höhe
der Zwischenwände
sowie deren Anzahl und damit der Anzahl der von ihnen gebildeten
Speicherfächer
sowie des Auslassquerschnitts der Auslassöffnungen in den Zwischenwänden und
des Abflusses in der Seitenwand können das gewünschte Speichervolumen
und die gewünschte
Abflussgeschwindigkeit nach Belieben eingestellt werden.
-
Die beschriebene Variante des Speicherelementes
ohne Dauerspeichervolumen eignet sich besonders für nicht
begrünte
Dächer
wie beispielsweise Kiesdächer,
auf denen dauerhaft stehendes Wasser nicht erwünscht ist. Bei begrünten Dächern kann
es jedoch sinnvoll sein, der Bepflanzung einen geeigneten Wasservorrat
zur Verfügung
zu stellen. Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speicherelementes besitzt
daher ein definiertes Dauerspeichervolumen. Dafür sind zweckmäßig die
Auslassöffnungen und/oder
der Abfluss mit einem Abstand von der Bodenplatte angeordnet. Auf
diese Weise kann für
das Speicherelement und für
jedes der Speicherfächer ein
definiertes Dauerspeichervolumen eingestellt werden. Besonders bevorzugt
sind die Auslassöffnungen
in den Zwischenwänden
und der Abfluss in einer der Seitenwände mit im Wesentlichen gleichem Abstand
von der Bodenplatte angeordnet. In dieser Weise ist eine besonders
gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über das
Speicherelement gewährleistet. Bevorzugt
wird der Abstand derart gewählt,
dass sich für
das Speicherelement ein Speichervolumen von der Bodenplatte bis
zur Höhe
der Auslassöffnungen und
des Abflusses von 4 bis 20 Litern pro Quadratmeter Bodenfläche ergibt.
Dieses Speichervolumen entspricht dem Dauerspeichervolumen des Speicherelements.
Dieses Flüssigkeitsvolumen
fließt nicht
aus dem Speicherelement ab, sondern kann im Falle einer Verwendung
des erfindungsgemäßen Speicherelements
für eine
Dachbegrünung
von der Vegetation zur Wasserversorgung benutzt werden. Welches
Dauerspeichervolumen im Speicherelement tatsächlich realisiert wird, hängt beispielsweise von
der gewünschten
Bepflanzung bei der Dachbegrünung
ab.
-
Auch das temporäre Speichervolumen kann nach
Wunsch eingestellt werden. Das temporäre Speichervolumen entspricht
hier dem Speicherbereich von den bodenseitigen Enden der Auslassöffnungen
bis zur Oberkante der Seitenwände,
welche den Speicherbereich umschließen. Für die Verwendung der Speicherelemente
bei der Dachbegrünung haben
sich temporäre
Speicherbereiche von 25 bis 50 Litern pro Quadratmeter Bodenfläche als
besonders geeignet erwiesen.
-
Für
das geregelte zeitliche Abführen
des Niederschlags aus dem erfindungsgemäßen Speicherelement weist der
Abfluss in einer der Seitenwände zweckmäßig ein
definiertes Abflussvolumen pro Zeiteinheit auf. Hierfür wird beispielsweise
der Ablaufquerschnitt in geeigneter Weise eingestellt. Dies kann
beispielsweise durch Einbringen einer oder mehrerer kleiner Lochungen
in einer der Seitenwände
erreicht werden. Zusätzlich
oder alternativ hierzu können
auch poröse
Stoffe wie durchlässige Schaumstoffe,
Vliese oder sonstige abflussvermindernde Materialien zur Drosselung
des Abflusses verwendet werden. Diese porösen Materialien oder auch sehr
kleine Öffnungen
können
jedoch dazu neigen, durch Bestandteile aus dem Pflanzsubstrat oder durch
Einwurzelungen zu verstopfen. Aus diesem Grund ist es bevorzugt,
den Abfluss als gekrümmte, insbesondere
mehrfach gekrümmte,
zum Beispiel serpentinenartig verlaufende Ablaufrinne auszubilden.
Durch eine serpentinen- oder labyrinthartige Krümmung des Abflusskanals wird
die Ablaufzeit so verlängert,
dass es möglich
ist, einen größeren Ablaufquerschnitt
einzusetzen, der weniger leicht durch Schwebstoffe oder Einwurzelungen
verstopft wird. Eine Aufrauung der Oberflächen im Bereich des Kanalsystems
kann zu einer weiteren Verlangsamung der Ablaufgeschwindigkeit führen.
-
Besonders für größere zu entwässernde
Flächen
ist es zweckmäßig, auf
einer Bodenplatte mehrere von Seitenwänden umschlossene Speicherbereiche
nebeneinander anzuordnen. Bevorzugt ist es dabei, dass sich benachbarte
Speicherbereiche eine Seitenwand teilen. Die eingezogenen höheren Seitenwände verhindern,
dass Überschusswasser
zu schnell über
die niedrigen Zwischenwände
abfließen kann.
Die beschriebene Anordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten
Speicherbereichen, welche von höheren
Seitenwänden
getrennt werden, eignet sich besonders zur Verwendung auf geneigten Dachflächen. Die
geeignete Auswahl des Verhältnisses
der Zahl der Zwischenwände
zur Zahl der Seitenwände
kann ebenfalls dazu dienen, die gewünschte Ablaufgeschwindigkeit
einzustellen. Die Wasserzufuhr von einem vorgeschalteten Speicherbereich
in den darauffolgenden Speicherbereich erfolgt zweckmäßig, indem
der Abfluss des ersten Speicherbereichs als Zulauf in den nachgeschalteten
Speicherbereich dient.
-
Falls gewünscht, kann die Bodenplatte
zumindest abschnittweise Perforierungen aufweisen, wie dies bereits
grundsätzlich
aus den Drainageplatten des Standes der Technik bekannt ist. Durch
diese Perforierungen kann zusätzlich
Wasser aus dem Speicherelement abgeführt werden. Bevorzugt ist es jedoch,
wenn die Bodenplatte frei von Durchgangsöffnungen ist.
-
Der äußere Rand des Speicherelementes steht
vorzugsweise seitlich mit einem vorgegebenen Abstand über die äußeren Seitenwände vor.
Diese äußeren Ränder dienen
beim Verlegen der Speicherelemente als Abstandhalter, mit welchen
die Seitenwände
benachbarter Speicherelemente auf einen bestimmten Abstand zueinander
eingestellt werden. Die Breite des überstehenden äußeren Randes
der Speicherelemente liegt bevorzugt bei 1 bis 5 Zentimeter, so
dass die Seitenwände
benachbart verlegter Speicherelemente einen Abstand von 2 bis 10
Zentimetern aufweisen.
-
Bevorzugt liegen die Ränder des
Speicherelementes nicht unmittelbar auf der Bodenfläche auf, sondern
haben einen Abstand zu dieser. Dadurch wird der Wasserabfluss auf
der Bodenfläche
nicht behindert.
-
Als zweckmäßig hat es sich ebenfalls erwiesen,
wenn die Bodenplatte nicht zu großflächig auf der Dachfläche aufliegt,
da ansonsten der Wasserfluss auf der Dachebene zu stark eingeschränkt würde. Bei
tiefgezogenen Hohlprofil-Speicherelementen ist diese Gefahr weniger
groß,
da hier die Auflagefläche
aufgrund des Herstellungsverfahrens kleiner ist als bei massiven
Speicherelementen. In beiden Fällen
kann es zur Erleichterung des Wasserabflusses auf der Dachfläche sinnvoll
sein, im Bereich der auf der Dachfläche aufliegenden Unterseite
des Speicherelementes Vorsprünge
vorzusehen, die verhindern, dass das Speicherelement großflächig auf
der Dachfläche
aufliegt. Beispielsweise kann die Unterseite des Speicherelementes
bereichsweise oder im Wesentlichen vollflächig mit Noppen versehen sein. Die
von den Noppen definierten Ablaufkanäle ermöglichen einen im Wesentlichen
ungehinderten Fluss des Wassers auf der Dachfläche.
-
Das Speicherelement kann grundsätzlich aus
jedem Material hergestellt werden, welches für den Einsatz im Freien und
die Belastungen, welchen es auf begrünten Dächern ausgesetzt ist, geeignet ist.
Bevorzugt besteht das Speicherelement aus einem verwitterungsresistenten
Kunststoff, beispielsweise aus PVC, PE, HDPE oder PS. Hergestellt
wird das erfindungsgemäße Speicherelement
bevorzugt durch Tiefziehen. Das Tiefziehverfahren lässt sich vor
allem dann vorteilhaft durchführen,
wenn die Zwischenwände
eine ausgezahnte Oberkante aufweisen. Bevorzugt besitzen die Zwischenwände des
erfindungsgemäßen Speicherelements
daher noppen- oder zinnenartige Vorsprünge entlang ihren Oberkanten.
Die erwähnten
Vorsprünge
(Noppen) auf der Unterseite des Speicherelementes können im
selben Arbeitsschritt mitgefertigt werden.
-
Alternativ zum Tiefziehen kann das
erfindungsgemäße Speicherelement
auch extrudiert werden. Dabei ergeben sich in der Regel dickwandigere, massive
Speicherelemente. Der Extrusionsprozess eignet sich vorteilhaft
zum Beispiel für
die Verarbeitung von Polystyrol (EPS = extrudiertes Polystyrol), das
besonders bei Anwendungen eingesetzt werden kann, in denen wärmedämmende Eigenschaften
erwünscht
sind.
-
Mehrere nebeneinander auf einer wasserdicht
abgedichteten Fläche
angeordnete erfindungsgemäße Speicherelemente
ergeben eine erfindungsgemäße Drainagevorrichtung,
die sich insbesondere für
begrünte
Dachflächen
eignet. Aber auch unbegrünte
und bekieste Dächer
lassen sich auf diese Weise mit günstigen Abflussbeiwerten ausstatten. Die
Dächer
können
sowohl Flachdächer
als auch geneigte Dächer
sein. Wie bereits erwähnt,
können
die Speicherelemente äußere Ränder aufweisen,
die über
die Seitenwände
vorstehen. Werden diese äußeren Ränder benachbarter
Speicherelemente aneinander angrenzend verlegt, definieren die gegenüberliegenden
Seitenwände
der benachbarten Speicherelemente zwischen sich einen Abflusskanal
mit in etwa der doppelten Breite des überstehenden Randes. Durch
diese Abflusskanäle
kann aus den Speicherelementen abgeführtes Wasser den Dachabflüssen zugeführt werden.
-
Um zu verhindern, dass diese Abflusskanäle durch
Pflanzsubstrat verschlämmen,
werden die Speicherelemente zweckmäßig zumindest im Bereich oberhalb
der Abflusskanäle
mit einem wasserdurchlässigen
Material abgedeckt. Besonders geeignet ist hierfür eine Filter- oder Faservliesmatte.
Die wasserdurchlässige
Abdeckung kann sich jedoch auch über
größere Bereiche
der Speicherelemente erstrecken, und in einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung wird
im Wesentlichen ihre gesamte Fläche
von der wasserdurchlässigen
Abdeckung überdeckt.
Oberhalb der Speicherbereiche der Speicherelemente liegt die Abdeckung
auf den Oberkanten der Zwischenwände
auf und wird durch diese abgestützt. Durch
die wasserdurchlässige
Abdeckung wird verhindert, dass Teile aus dem Pflanzsubstrat in
das Speicherelement gelangen und dort beispielsweise zu einer Verstopfung
der Abflusskanäle
führen.
Wasser kann hingegen ohne weiteres durch die Abdeckung hindurchtreten
und im Speicherelement gespeichert oder verzögert abgeführt werden.
-
Es ist jedoch ebenso gut möglich, den Speicherbereich
der erfindungsgemäßen Speicherelemente
nicht mit einer Filtervliesmatte oder einem ähnlichen wasserdurchlässigen Material
abzudecken und das Pflanzsubstrat oder sonstiges Schüttgut unmittelbar
auf das Speicherelement aufzutragen. Bei der Einstellung
der Abflussquerschnitte und der Anordnung und Höhe der Zwischen- und
Seitenwände
zur Einstellung des Abflussvolumens sollte dann jedoch das Wasserrückhalte-
und Speichervermögen
des Pflanzsubstrats/Schüttguts berücksichtigt
werden.
-
Zusätzlich oder alternativ zum
Pflanzsubstrat können
auch Wasser speichernde Materialien auf das Speicherelement und
die erfindungsgemäße Drainagevorrichtung
aufgebracht werden. Beispielhaft für solche Wasserspeichermaterialien
kann auf poröse
Drainagekörper
verwiesen werden, wie sie grundsätzlich
im Stand der Technik bereits bekannt sind. Zweckmäßig wird
dieses Wasserspeichermaterial als Schicht unterhalb des Pflanzsubstrats
in den Dachbegrünungsaufbau
eingetragen. In einer erfindungsgemäßen Variante kann das Wasserspeichermaterial
unmittelbar in den Speicherbereich der erfindungsgemäßen Speicherelemente
gegeben und dann mit Pflanzsubstrat überdeckt werden. Bevorzugt
ist es jedoch, die Speicherelemente mit einer wasserdurchlässigen Abdeckung
zu überdecken,
wie bereits erwähnt,
und anschließend
den über
den mit der Abdeckung ausgelegten Zwischenwänden verbliebenen Hohlraum
mit dem Wasserspeichermaterial zumindest teilweise aufzufüllen. Anschließend wird dann
das Wachstumssubstrat aufgebracht. Auf diese Weise kann der Anteil
an dauerhaft gespeichertem Wasser innerhalb des erfindungsgemäßen Speicherelements
erhöht
werden, ohne dass deshalb das Dauerspeichervolumen des Speicherelements
vergrößert werden
müsste.
-
Eine andere Weiterbildung der Erfindung
betrifft die Gestaltung des Abflusses des erfindungsgemäßen Speicherelements.
Die Ausgestaltung dient dazu, die Ablaufgeschwindigkeit für das Speicherelement
nach Bedarf einstellen zu können.
Dadurch wird zum Beispiel ermöglicht,
das Ablaufvolumen aus dem temporären
Speicherbereich des Speicherelements individuell in Abhängigkeit
von vorgegebenen Abwasserbeiwerten, der Bauart des Daches oder sonstigen
Vorgaben und Besonderheiten einzustellen, ohne dass deshalb das
Speicherelement oder dessen Ablauf grundlegend geändert werden
müssten.
-
Die Weiterbildung betrifft dabei
zweckmäßig nur
die Ausgestaltung des letzten Abflussbereiches in einer der Seitenwände, aus
dem das Wasser das Speicherelement verlässt. Die die Ablaufrinne des Abflusses
umgebenden Wände
besitzen dabei eine Höhe,
die geringer ist als die Höhe
der Seitenwände des
Speicherelementes. Daher kann bei hinreichend hohen Wasserstand
im Speicherelement Wasser aus dem temporären Speicherbereich nicht nur
durch den Zulauf zur Ablaufrinne in diese gelangen, sondern auch über die
Wände in
diese eintreten. Erfindungsgemäß ist nun ein Abflussdrosselelement vorgesehen,
welches zumindest den Bereich der Ablaufrinne von oben abdeckt und
in seiner Höhe
verschieblich ist. Durch Herauf- oder Herunterschieben des Abflussdrosselelementes
kann der Spalt zwischen den Oberkanten der die Ablaufrinne begrenzenden
Wände und
der Unterseite des Abflussdrosselelementes variiert werden. Im ersten
Extremfall, nämlich
einem bis auf die Wände
der Ablaufrinne heruntergeschobenen Drosselele ment, wird der Eintritt von
Wasser über
die Wände
hinweg praktisch vollständig
unterbunden. Wasser gelangt nur noch aus dem vorgeschalteten Speicherfach über die
Eintrittsöffnung
in die Ablaufrinne. Zieht man dagegen das Ablaufdrosselelement nach
oben, vergrößert sich
der Spalt zwischen Wänden
und Drosselelement, so dass zunehmend Wasser über die Wände hinweg in die Ablaufrinne
gelangen kann. Bei sehr weit hochgezogenem oder völlig abgenommenem
Drosselelement hingegen ist der Eintritt von Wasser über die Wände hinweg
nicht mehr begrenzt.
-
Die Höhe der die Ablaufrinne begrenzenden Wände liegt
zweckmäßig in einem
Bereich zwischen der Höhe
der Zwischenwände,
die die Speicherfächer
das Speicherelements begrenzen und der Höhe der Seitenwände.
-
Das Abflussdrosselelement kann bei
einem oder mehreren Speicherelementen in einer erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung
eingesetzt werden.
-
Die Erfindung soll nachfolgend anhand
einer Zeichnung näher
erläutert
werden. Darin zeigen schematisch:
-
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Speicherelements
in perspektivischer Ansicht;
-
2 einen
Querschnitt des Speicherelements gemäß 1 entlang der Linie A-A;
-
3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Speicherelements
in Draufsicht;
-
4a einen
Querschnitt des Speicherelements gemäß 3 entlang der Linie B-B; 4b einen Querschnitt des Speicherelement
gemäß 3 entlang der Linie C-C
und
-
5 einen
Querschnitt durch den Schichtaufbau einer Dachbegrünung, welche
eine erfindungsgemäße Drainagevorrichtung
umfasst;
-
6a eine
Draufsicht auf die Unterseite eines erfindungsgemäßen Speicherelementes; 6b einen Querschnitt durch
das Speicherelement gemäß 6a entlang der Linie D-D; 7a eine Draufsicht auf einen
Abfluss eines erfindungsgemäßen Speicherelements;
-
7b ein
Abflussdrosselelement in perspektivischer Darstellung und
-
7c der
in 7a gezeigte Abfluss
im Querschnitt entlang der Linie E-E mit aufgesetztem Abflussdrosselelement
gemäß 7b.
-
1 zeigt
schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Speicherelements 1.
Auf einer rechteckigen Bodenplatte 2 erheben sich Seitenwände 3,
welche einen Speicherbereich 4 allseitig umschließen. Lediglich
auf der dem Betrachter zugewandten linken vorderen Seite weist eine
der Seitenwände 3 einen
Abfluss 7 auf, durch den im Speicherbereich 4 angestautes
Wasser aus dem Speicherelement 1 entweichen kann. Der Abfluss 7 weist
einen definierten Abflussquerschnitt auf, so dass nur eine vorgegebene
Menge an Wasser pro Zeiteinheit aus dem Speicherelement 1 abfließt. Der
Abfluss 7 ist hier zur besseren Verdeutlichung übermäßig groß dargestellt.
-
Der Abfluss 7 reicht nicht
bis zur Bodenplatte 2 hinunter, sondern befindet sich in
einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Bodenplatte. Dadurch bleibt
im Speicherbereich 4 ein bestimmtes Volumen an Flüssigkeit
zurück,
welches nicht aus dem Speicherelement abfließen kann. Dieses Volumen entspricht
dem Dauerspeichervolumen des Speicherelements 1. Im Falle
der Verwendung des Speicherelements für die Dachbegrünung wird
das Dauerspeichervolumen zweckmäßig entsprechend
der gewünschten
Bepflanzung und den zu erwartenden Niederschlagsmengen im Verwendungsbereich
gewählt.
Beispielsweise wird der Abfluss 7 in einer solchen Höhe angeordnet,
dass sich ein Dauerspeichervolumen von 4 bis 20 Litern pro Quadratmetern
Bodenfläche
ergibt.
-
Das Speicherelement 1 ist
so aufgebaut, dass Wasser, welches über das Dauerspeichervolumen
hinaus im Speicherelement 1 aufgenommen wird, zeitlich
verzögert
wieder aus diesem abläuft. Die
zeitliche Verzögerung
des Ablaufes ergibt sich einerseits aus dem bereits erwähnten definierten
Abflussquerschnitt des Abflusses 7 und andererseits durch
die Unterteilung des Speicherbereichs 4 in verschiedene
Speicherfächer 4a bis 4e.
Die Unterteilung erfolgt durch Zwischenwände 5, die quer zu
der linken Seitenwand 3a und der rechten Seitenwand 3b verlaufen.
Die Zwischenwände 5 besitzen
eine geringere Höhe
als die Seitenwände 3.
Hierdurch ergibt sich eine weitere Staffelung der Abflussgeschwindigkeit.
Fallen innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums relativ große Niederschlagsmengen,
steigt der Wasserspiegel im Speicherelement 1 über die
Höhe der
Zwischenwände 5 an.
Dieser Niederschlag fließt über die Zwischenwände 5 hinweg
in Richtung auf den geregelten Abfluss 7 und wird damit
relativ schnell aus dem Speicherelement entfernt. Niederschlagsmengen
bis zur Höhe
der Zwischenwände 5 hingegen müssen größtenteils
eine längere
Wegstrecke passieren, bis sie zum Abfluss 7 gelangen. Durch
die versetzte Anordnung der Auslassöffnungen 6 in den Zwischenwänden 5 ist
der Abflussweg serpentinenartig oder mäandrierend. Niederschlag, welcher
beispielsweise im Speicherfach 4b niedergeht, wird zunächst von
der Zwischenwand 5a am direkten Ablauf in Richtung Abfluss 7 gehindert.
Der Niederschlag fließt
zunächst
entlang der Zwischenwand 5a in Richtung auf die Auslassöffnung 6,
welche benachbart zur rechten Seitenwand 3b angeordnet
ist. Im Speicherfach 4c fließt der Niederschlag nach links
entlang der Zwischenwand 5b, von dort durch die Auslassöffnung neben
der linken Seitenwand 3a in das Speicherfach 4d und
von dort nach zwei weiteren Umlenkungen zum Abfluss 7.
Aufgrund des langen Weges, den das Wasser zurücklegen muss, fließt es mit
deutlicher zeitlicher Verzögerung
aus dem Speicherelement 1 ab.
-
Die Ablaufgeschwindigkeit des Speicherelements 1 kann über die
Länge und
Anzahl der Zwischenwände 5,
den Durchflussquerschnitt der Auslassöffnungen 6 und des
Abflusses 7 gezielt eingestellt werden. Die in 1 dargestellte Ausbildungsform
ist stark vereinfacht, um das Wirkungsprinzip des erfindungsgemäßen Speicherelements 1 zu
verdeutlichen. Für
die praktische Anwendung werden üblicherweise
mehr als die dargestellten vier Zwischenwände im Speicherelement vorhanden
sein. Außerdem
werden die Auslässe 6 und 7 in
der Regel einen geringeren Querschnitt aufweisen.
-
Das Speicherelement 1 weist
umlaufend einen seitlichen Rand 9 auf. Werden mehrere Speicherelemente
auf einer Dachfläche
nebeneinander vertagt, dienen die Ränder als seitliche Abstandhalter,
die einen Kanal von im Wesentlichen zweimal der Randbreite zwischen
benachbarten Seitenwänden 3 zweier
Speicherelemente definieren. Durch diesen Kanal kann Wasser in Richtung
auf die Dachabflüsse geleitet
werden. Im gezeigten Fall sind die Ränder 9 in einem Abstand
zur Dachfläche
angeordnet, um den Fluss auf der Dachebene nicht zu behindern.
-
2 zeigt
das Speicherelement 1 gemäß 1 im Querschnitt entlang der Linie A-A.
Dem Querschnitt ist einerseits die Höhenstaffelung der Zwischen-
und Seitenwände
zu entnehmen. Die Zwischenwände 5 weisen
eine geringe Höhe
als die Seitenwände 3 auf.
Andererseits verdeutlicht 2, dass
das Speicherelement 1 in Form eines Hohlprofils ausgebildet
ist. In einer bevorzugten Ausbildungsform besteht das Speicherelement 1 aus
Kunststoff und ist durch Tiefziehen hergestellt. Die Seitenwände 3 und
Zwischenwände 5 sind
also innen hohl. Dies spart Material bei der Herstellung des Speicherelements 1,
reduziert dessen Gewicht und erlaubt es zudem, mehrere Speicherelemente
für den
Transport übereinander
zu stapeln.
-
3 zeigt
eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Speicherelements 1 in
Draufsicht. Im Unterschied zum Speicherelement gemäß 1 sind hier mehrere von
Seitenwänden 3 umgebene Speicherbereiche
hintereinander geschaltet auf einer Bodenplatte 2 angeordnet.
An den am weitesten vom Abfluss 7 entfernt gelegenen Speicherbereich 4 schließen sich
ein Speicherbereich 4' und
ein weiterer Speicherbereich 4" an. Die benachbarten Speicherbereiche 4 und 4' sowie 4' und 4'' teilen sich dabei jeweils eine
gemeinsame Seitenwand 3. Die benachbarten Speicherbe reiche
sind jeweils durch einen Abfluss 7 miteinander verbunden,
der gleichzeitig als Zulauf in den nachgeschalteten Speicherbereich
dient. Die Abflüsse 7 einschließlich des
im linken unteren Bereich des Speicherelements 1 angeordneten
gemeinsamen Wasserabflusses 7 aus dem Speicherelement sind
labyrinth- oder serpentinenartig ausgebildet. Sie besitzen jeweils
einen verminderten Durchlaufquerschnitt bei gleichzeitig verlängertem
Abflussweg. Auf diese Weise wird eine Drosselung des Wasserablaufes
aus den einzelnen Speicherbereichen 4, 4' und 4" sowie aus dem
gesamten Speicherelement 1 erreicht.
-
Der labyrinthartige Verlauf innerhalb
des Abflusses 7 ist hier nur vereinfachend wiedergegeben. In
der Praxis wird der Abflussweg stärker gewunden verlaufen, um
beispielsweise eine Durchflusslänge von
50 Zentimetern zu erreichen. Die Kanalbreite beträgt dabei
zweckmäßig zwischen
1 und 3 Zentimetern. Die Fließebene
innerhalb des Abflusses 7 liegt dabei oberhalb der Bodenplatte 2 und
beispielsweise in einem Abstand von 1,5 Zentimetern zur Bodenplatte.
Diese Höhenstaffelung
ist auch dem Querschnitt entlang der Linie C-C zu entnehmen, der
in 4b wiedergegeben
ist.
-
Anordnung und Aufbau der Zwischenwände 5 innerhalb
der Speicherbereiche 4, 4' und 4" entsprechen im Wesentlichen dem,
was in 1 bereits beschrieben
wurde. Durch die seitliche Versetzung der Auslassöffnungen 6 der
Zwischenwände 5 jeweils
im Wechsel benachbart zu den Seitenwänden 3a und 3b ergibt
sich auch hier ein serpentinenartiger Verlauf der Flüssigkeit,
der durch die Pfeile angedeutet ist.
-
Die Auslassöffnungen 6 in den
Zwischenwänden 5 besitzen
den gleichen Abstand zur Bodenplatte wie die Auslässe 7,
befinden sich also 1,5 Zentimeter oberhalb der Bodenplatte 2.
Die Zwischenwände 5 erheben
sich beispielsweise 4,5 Zentimeter über die Bodenplatte 2,
und die Seitenwände 3 sind nochmals
um 1,5 Zentimeter höher,
so dass ihre Höhe 6 Zentimeter
beträgt.
Dieses Höhenprofil
lässt sich
auch 4a entnehmen, welches
einen Querschnitt entlang der Linie B-B gemäß 3 wiedergibt. Der Einfachheit halber
geben die Querschnitte der 4a und 4b nur grob und stark vereinfachend die
Außenumrisse
wieder, obgleich es sich auch hier zweckmäßig wiederum ein tiefgezogenes
Kunststoffhohlprofil handelt.
-
In 4b sind
das Dauerspeichervolumen und das temporäre Speichervolumen zur Erläuterung angegeben.
Der mit a bezeichnete Füllstandsbereich gibt
das Dauerspeichervolumen an, also das Volumen, welches nicht aus
dem Speicherelement abfließen
kann. Der Bereich erstreckt sich in seiner Höhe von der Oberseite der Bodenplatte 2 bis
zur Fließebene
innerhalb der Abflüsse 7.
Oberhalb der Fließebene
der Abflüsse 7 bis
zur Oberkante der Seitenwände 3 befindet
sich der temporäre
Speicherbereich des Speicherelementes, der mit b bezeichnet ist.
Wasser aus diesem temporären
Bereich wird mit zeitlicher Verzögerung
allmählich
aus dem Speicherelement abgeleitet.
-
Das in 3 und 4 dargestellte Speicherelement 1 mit
mehreren hintereinander geschalteten Speicherbereichen eignet sich
besonders gut für
die Verwendung auf geneigten Dächern,
da die eingezogenen höheren
Seitenwände 3 ein
zu schnelles Abfließen
der Niederschlagsmengen verhindern. Das Speicherelement 1 kann
jedoch ebenso gut auf nicht geneigten Flächen verwendet werden. Bei
der Verwendung des Speicherelements 1 für begrünte Dachflächen können beispielsweise zehn durch
Seitenwände 3 getrennte
Speicherbereiche nacheinander geschaltet auf einer Bodenplatte 2 angeordnet sein.
Bei einem Abstand der die benachbarten Speicherbereiche trennenden
Seitenwände 3 von etwa
25 Zentimetern zueinander ergibt dies ein Speicherelement von etwa
250 Zentimetern Kantenlänge. Die
Breite des Speicherelements beträgt
ebenfalls bevorzugt 250 Zentimeter. Der Abstand der Zwischenwände 5 innerhalb
eines Speicherbereichs 4 beträgt zweckmäßig etwa 5 Zentimeter. Die
Höhe der Wände und
die Anordnung der Auslassöffnungen 6 und 7 entsprechen
dem, was vorstehend beschrieben wurde. Die Breite der Ränder 9,
die seitlich der äußeren Seitenwände 3 vorstehen,
beträgt
zum Beispiel zwischen 1 und 5 cm.
-
Für
den Aufbau einer erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung
werden mehrere Speicherelemente 1 nebeneinander auf einer
wasserdicht abgedichteten Fläche
angeordnet. Dies ist in 5 verdeutlicht.
Mehrere nebeneinander gelegte Speicherelemente 1 ergeben
eine erfindungsgemäße Drainagevorrichtung 10.
Die einzelnen Speicherelemente 1 sind so auf der abgedichteten
Dachfläche 11 angeordnet,
dass die über
die äußeren Seitenwände vorstehenden
Ränder 9 der
Bodenplatte 2 aneinander zu liegen kommen. Zwischen den
Rändern 9 werden auf
diese Weise von gegenüberliegende
Seitenwänden 3 umschlossene
Abflusskanäle 12 gebildet, durch
welche aus den Speicherelementen 1 freigesetztes Überschusswasser
in Richtung auf einen Dachabfluss geführt wird. Die in der erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung 10 verwendeten
Speicherelemente 1 entsprechen im Wesentlichen denjenigen, die
in 3 dargestellt sind.
Die Speicherelemente 1 sind hier im Querschnitt entlang
einer der Zwischenwände 5 gezeigt.
Ein Unterschied zu dem in 3 dargestellten
Speicherelement besteht darin, dass die Zwischenwände 5 hier
keine gerade Oberkante besitzen, sondern die Oberkante ausgezahnt
ist. Im oberen Bereich der Zwischenwände 5 sind noppen- oder
zinnenartige Vorsprünge 8 ausgebildet.
Dies hat in erster Linie fertigungstechnische Gründe, da sich die genoppten
Zwischenwände 5 leichter
tiefziehen lassen.
-
Über
die Speicherelemente 1 ist im Wesentlichen über den
gesamten Bereich der Drainagevorrichtung 10 eine wasserdurchlässige Faservliesmatte 13 ausgelegt.
Die Faservliesmatte 13 verhindert, dass Pflanzsubstrat
in die Abflusskanäle 12 gelangt und
diese verstopft. Im Inneren der Speicherelemente 1 liegt
die Faservliesmatte 13 auf den Noppen 8 der Seitenwände 5 auf.
Der Hohlraum oberhalb der Faservliesmatte 13 ist hier mit
Wasserspeichermaterial in Form poröser Speicherkörper 15 aufgefüllt. Wegen
der relativ kurzen Zeit, in der sich in diesem Bereich Wasser befindet
(zum Beispiel höchstens
24 Stunden lang), kann hier aber auch unmittelbar Vegetationsmaterial
anstelle der Speicherkörper 15 eingefüllt werden.
Die Speicherkörper 15 können Wasser über einen
längeren
Zeitraum speichern und kontinuierlich wieder abgeben. Sie erhöhen daher
die Dauerspeicherkapazität
der erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung 10,
ohne dass deshalb das Dauerspeichervolumen der Speicherelemente 1 selbst – also der
Raum zwischen Bodenplatte 2 und unterem Ende der Auslassöffnungen 6 und 7 in
den Speicherelementen 1 – vergrößert werden müsste. Als
oberste Schicht des Dachaufbaus schließlich wird oberhalb der Faservliesmatte 13 und
der Speicherkörper 15 eine
Vegetationsschicht 14 aus Pflanzsubstrat aufgebracht. Die
beschriebene Dachbegrünung
mit der erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung
erfüllt
in ausgezeichneter Weise den durch die Dachbegrünungsrichtlinie der FLL definierten,
nach 15-minütigem
Niederschlag zu messenden Abflussbeiwert.
-
Die erfindungsgemäßen Speicherelemente 1 schaffen
ein temporäres
Speichervolumen, in welchem selbst in sehr kurzer Zeit niedergehende
starke Regenfälle
den erforderlichen Zeitraum von mindestens 15 Minuten zurückgehalten
werden. Überschüssiges Wasser
wird mit der gewünschten
zeitlichen Verzögerung
vom Dach abgeführt,
und das temporäre
Speichervolumen steht nach spätestens
24 Stunden erneut zur Aufnahme weiterer Niederschlagsmengen zur
Verfügung.
Gleichzeitig liefert die erfindungsgemäße Drainagevorrichtung 10 der
Vegetation auf dem begrünten
Dach einen dauerhaft zur Verfügung
stehenden Feuchtigkeitsvorrat, ohne dass eine Vernässung der
Vegetationsschichten zu befürchten
ist. Die erfindungsgemäßen Speicherelemente
sind zudem einfach herstellbar, leicht zu handhaben und kostengünstig.
-
6a und 6b verdeutlichen eine weitere bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung. Mit dieser soll verhindert werden, dass ein erfindungsgemäßes Speicherelement
zu großflächig auf
der Dachfläche
aufliegt und so den Wasserfluss auf der Dachfläche beeinträchtigt. Zu diesem Zweck weist
die Unterseite des Speicherelementes Vorsprünge auf, zwischen denen das
Wasser auf der Dachfläche
ablaufen kann. Im gezeigten Fall ist die Unterseite der Bodenplatte
mit einer Vielzahl von noppenartigen Vorsprüngen versehen. Zwischen diesen
Noppen kann Wasser praktisch ungehindert in Richtung auf die Abflüsse des
Daches hin ablaufen. Die Noppenstruktur kann nicht nur auf der Unterseite
der Bodenplatte, sondern auch auf deren Oberseite in Erscheinung treten.
Dies ist in 6b zu erkennen,
welche das Speicherelement der 6a im
Querschnitt zeigt. Die Oberflächenstrukturierung
im Bereich der Speicherfächer
kann sich positiv in Richtung auf eine weitere Verlangsamung des
Wasserablaufes auswirken. Die Fortsetzung der Noppenstruktur auf
der Oberseite der Bodenplatte vereinfacht zudem die Herstellung des
Speicherelementes.
-
Abgesehen von der Ausgestaltung der
Unterseite entspricht das Speicherelement im Wesentlichen den vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen.
-
In 7a bis 7c ist eine bevorzugte Ausbildung
eines Abflusses 7 eines erfindungsgemäßen Speicherelementes beschrieben.
Gezeigt ist hier der letzte Abfluss eines Speicherelementes, aus
dem heraus Wasser das Speicherelement 1 verlässt. Innerhalb
des Abflussbereiches verläuft
eine Ablaufrinne 73, die von Seitenwänden 71 und 72 begrenzt wird.
Die Ablaufrinne 73 verläuft
in Form einer nach links gekrümmten
Schlaufe mit mehrfachen Richtungswechseln. Dadurch und durch den
geringen Fließquerschnitt
wird die Ablaufgeschwindigkeit des Wassers stark verlangsamt. Bis
hierher unterscheidet der Abfluss 7 sich nicht grundsätzlich von
den bisher beschriebenen Abflüssen.
-
Zur gezielten Einstellung der Ablaufgeschwindigkeit
dient das in 7b dargestellte
Abflussdrosselelement 18. Es weist eine im Wesentlichen
ebene Bodenfläche 19 auf,
mit der zumindest der Bereich oberhalb der
Ablaufrinne 73 abgedeckt werden kann. Die Bodenfläche 19 wird
von Seitenwänden 21 begrenzt
und weist in etwa mittig einen Hohlvorsprung 20 auf.
-
Der Hohlvorsprung 20 dient
zur Aufnahme eines komplementär
geformten Zapfens 17, der im Bereich des Abflusses 7 über die
Wände 71 und 72 hinaus
vorsteht. Der Hohlvorsprung 20 und damit das Abflussdrosselelement 18 sind
entlang des Zapfens 17 verschiebbar.
-
7c zeigt
das Abflussdrosselelement 18 auf den Zapfen 17 aufgeschoben.
Zapfen 17 und Hohlvorsprung 20 sind dabei so zueinander
angeordnet, dass das Drosselelement 18 derart über dem
Abfluss 7 positioniert wird, dass die Ablaufrinne 73 vollständig überdeckt
wird. Im gezeigten Fall reicht die Bodenfläche 19 des Drosselelementes 18 seitlich deutlich über die
Ablaufrinne 73 hinaus und grenzt an die benachbarten Seitenwände 3 an.
-
Wie 7c zu
entnehmen ist, sind die Wände 71 und 72 weniger
hoch als die Seitenwände 3. Damit
besteht die Möglichkeit,
dass bei hinreichend hohem Wasserstand im Speicherelement 1 Wasser über die
Wände 71 und 72 hinweg
und unter Auslassung der Ablaufrinne 73 unmittelbar durch
die Auslassöffnung
in der Seitenwand 3 das Speicherelement verlässt. Die
Ablaufmenge pro Zeit des auf diesem Wege austretenden Wassers lässt sich
nun über das
Abflussdrosselelement 18 regulieren. Wird das Drosselelement 18 in
Richtung des Pfeils nach unten ganz auf die Wände 71 und 72 aufgeschoben,
kann praktisch kein Wasser mehr über
die Wände
hinweg in den Abfluss gelangen. Es bleibt lediglich der Weg durch
die Ablaufrinne 73.
-
Je weiter das Drosselelement 18 in
Pfeilrichtung nach oben geschoben wird, desto mehr Wasser kann durch
den Spalt zwischen Wänden 71 und 72 und
Unterseite des Drosselelementes 18 hindurchtreten und unter
Umgehung der Ablaufrinne das Speicherelement 1 verlassen.
-
Die Seitenwände 21 des Drosselelementes 18 sind
nicht unbedingt erforderlich, verhindern aber, dass Wasser über das
Drosselelement 18 laufen kann. Falls notwendig, kann das
Drosselelement 18 in der gewünschten Position am Zapfen 17 fixiert werden.
Hierzu kann beispielsweise ein quer durch Hohlvorsprung 20 und
Zapfen 17 gesteckter Stift oder ein sonstiges geeignetes
Befestigungselement dienen.