Regenwassermanagement intelligent verknüpft

Fränkische und Optigrün bieten Lösung für klimagerechte Stadtplanung

Besonders Großstädte leiden unter den Auswirkungen des Klima-wandels: Sie erhitzen sich dauerhaft und urbane Hitzeinseln entstehen, in denen die Wärme durch versiegelte Flächen und dichte Bebauung gespeichert wird.

Feuchte Luftmassen, die in der Sommerhitze über die Stadt ziehen, werden von der aufsteigenden Luft in kältere Schichten mitgenommen. Kondensieren die hohen Feuchtegehalte, kommt es zu heftigem Niederschlag über dem Stadtgebiet.

Lokale Starkregen-ereignisse haben oft verheerende Folgen: Straßen sowie Parkplätze werden überflutet, und große Wassermengen dringen in Wohn- und Industriegebäude ein.

Dass sich Starkregenereignisse und Hitzeinseln beherrschen lassen, zeigt in vielen Fällen die Natur: Ein Großteil der Niederschläge verdunstet, was dazu führt, dass die Umgebung sich abkühlt. Das restliche Wasser versickert und nur noch wenig fließt in die oberirdischen Gewässer.

Um die natürliche Regenwasserbilanz wiederherzustellen, kombiniert das Konzept von Dachbegrünung mit effizientem Regenwassermanagement im Erdreich.

Die Serversteuerung, eine Besonderheit des Verdunstungskonzepts, erfasst die Betriebsdaten von Gründach sowie Zisterne und gleicht sie mit der natürlichen Wasserbilanz ab.

Eine tragende Rolle spielt die Serversteuerung: Sie veranlasst etwa, dass Wasser, das in regenreichen Zeiten gesammelt wurde, aus dem Erdspeicher nach oben gepumpt wird. So wird das begrünte Dach effektiv bewässert, das Regenwasser verdunstet über die Vegetation und so kühlt sich die Umgebungstemperatur ab.

Sind die Rückhalteanlagen bereits gut gefüllt, wenn neue starke Niederschläge angekündigt sind, schützt die Serversteuerung die Umgebung: Sie veranlasst, dass der Speicher auf dem Dach und die Zisterne so weit in die Versickerungsanlagen entleert werden, dass die frei gewordenen Kapazitäten die Niederschläge aufnehmen können.

Das gemeinsame Verdunstungskonzept verknüpft Tiefbauspeicher und Hochbaulösungen wie etwa Gründächer miteinander. Das Ziel: die natürliche Regenwasserbilanz in Städten wiederherzustellen und so urbanen Hitzeinseln sowie lokalen Starkregenereignissen entgegenzuwirken.

Das Konzept sieht vor, Flächen in Großstädten optimal zu nutzen: So werden zum Beispiel unterirdische Reinigungs- und Speicheranlagen für Regenwasser oberirdisch als Parkplatz ausgebaut, und begrünte Dächer verwenden Regenwasser ökologisch sinnvoll weiter.

Indem Hoch- und Tiefbaukomponenten kombiniert werden, wird die natürliche Regenwasserbilanz auch in dicht besiedelten Gebieten wiederhergestellt. Das wirkt urbanen Hitzeinseln, lokalen Starkregenereignissen sowie Überflutungen entgegen.

Die Folgen der Klimaveränderungen sind bereits deutlich sichtbar: Die weltweite Durchschnittstemperatur steigt, Trockenperioden dauern immer länger an und plötzlich auftretende, extreme Starkregenereignisse häufen sich. Studien der Max-Planck-Gesellschaft haben ergeben, dass die Niederschlagsmenge in den vergangenen 140 Jahren um elf Prozent zugenommen hat, wobei es im Winter deutlich mehr regnet, während die warme Jahreszeit vielerorts trockener geworden ist.

Gefahr durch urbane Hitzeinseln

Besonders Großstädte leiden unter dem Klimawandel: Sie erhitzen sich dauerhaft und urbane Hitzeinseln entstehen, in denen die Wärme durch versiegelte Flächen und dichte Bebauung gespeichert wird.

Feuchte Luftmassen, die vom Land über die Stadt ziehen, werden dort von der warmen, aufsteigenden Luft in kältere Luftschichten mitgenommen. Die hohen Feuchtegehalte der ursprünglich sehr warmen Luftmassen kondensieren und es kommt zu heftigen Niederschlagsereignissen genau über dem Stadtgebiet. Kanäle können diese großen Regenwassermengen, die in kürzester Zeit fallen, oft nicht vollständig aufnehmen. Das gemeinsame Konzept von Fränkische und Optigrün mit Schwerpunkt auf Verdunstung, langfristiger Speicherung und bedarfsgerechter Verteilung hat eine ausgeglichene Regenwasserbilanz sowie den Schutz vor Überflutungen zum Ziel.

Vorbild Natur

Dass sich Starkregenereignisse und Hitzeinseln beherrschen lassen, zeigt in vielen Fällen die Natur: Ein großer Teil der Niederschläge wird von der Vegetation aufgenommen und verdunstet. Dieser Prozess zieht sehr viel Wärme aus der Luft und führt dazu, dass die Umgebung sich abkühlt. Das restliche Regenwasser versickert und nur noch ein sehr kleiner Teil fließt den oberirdischen Gewässern zu. „Um diesen natürlichen Wasserhaushalt auch in dicht bebauten Städten nachbilden und klimaadaptiv planen zu können, haben wir gemeinsam mit Optigrün eine Lösung entwickelt: Wir kombinieren Dachbegrünung mit unserem effizienten Regenwassermanagement im Erdreich und stellen so wieder eine natürliche Regenwasserbilanz her“, erläutert Michael Schütz, Leiter Produktmanagement und Forschung & Entwicklung im Geschäftsbereich Drainage Systeme bei Fränkische.

Hoch- und Tiefbau Hand in Hand

Um die Regenwasserbilanz ins Gleichgewicht zu bringen und Hitzeinseln zu vermeiden, kombinieren beide Unternehmen Hoch- und Tiefbauelemente miteinander: Das Gründach nimmt Regenwasser auf, speichert es bzw. lässt es zeitnah wieder verdunsten. Unterirdische Anlagen sammeln, speichern und reinigen zusätzlich die Ablaufwässer sowie Niederschläge. Wasser, das in regenreichen Zeiten gesammelt wird, wird hier langfristig gespeichert. Überlaufwasser wird zudem versickert und dient so der Neubildung von Grundwasser.

Urbane Hitzeinseln vermeiden

Eine Besonderheit des Verdunstungskonzepts ist die intelligente Serversteuerung: Die Schaltzentrale erfasst permanent die Betriebsdaten von Gründach und unterirdischer Zisterne und gleicht sie mit der natürlichen Wasserbilanz ab. Ist zum Beispiel die Retentionsbox auf dem Dach im Sommer leer, tritt die automatische Steuerung in Aktion. Sie veranlasst, dass gesammeltes Wasser aus dem Erdspeicher nach oben gepumpt wird. Hierdurch wird das optimal begrünte Dach effektiv bewässert und das Regenwasser über die Vegetation intensiv verdunstet. „Mit dieser Vorgehensweise nutzen wir das gesammelte Regenwasser sinnvoll. Die Verdunstung über das Gründach trägt in längeren Trockenzeiten dazu bei, dass die Umgebungstemperaturen sinken, urbane Hitzeinseln sich abschwächen und ein angenehmes Stadtklima erzeugt wird“, erläutert Dominik Gößner, Leiter Forschung & Entwicklung bei Optigrün.

Optimierter Überflutungsschutz

Wie reagiert das System aber, wenn die Retentionsboxen auf dem Dach und die unterirdische Zisterne bereits gut gefüllt sind und starke Niederschläge angekündigt sind? Dann wird die Serversteuerung aktiv und schützt vor Überflutungen: Sie kennt neben den Betriebsdaten auch die Wetterprognosen. Bei bevorstehendem Starkregen veranlasst die Steuerung, dass der Speicher auf dem Dach sowie die Zisterne so weit in die Versickerungsanlagen entleert werden, dass die dadurch verfügbaren Volumen die vorhergesagte Niederschlagsmenge aufnehmen können.

„Mit diesem System schaffen wir uns den notwendigen Spielraum, um auch extremen Regen auffangen und präventiv gegen urbane Sturzfluten wirken zu können: Wir stellen bei gleichem Bauvolumen und idealer wirtschaftlicher Ausnutzung einen Überflutungsschutz her, den wir durch eine intelligente Steuerung weiter optimieren können“, sagt Prof. Dr.-Ing. Heiko Sieker, Geschäftsführer Ingenieurgesellschaft Prof. Sieker mbH. Die Ingenieurgesellschaft stellt im Auftrag von Fränkische und Optigrün die Regenwasserbilanzsteuerung im Gesamtsystem zur Verfügung.

Lebenswert und klimagerecht – so sollen moderne Großstädte sein. Das Konzept setzt darauf, Flächen optimal zu nutzen: So werden unterirdische Reinigungs- und Speicheranlagen für Regenwasser oberirdisch als Parkplatz ausgebaut, und begrünte Dächer verwenden Regenwasser ökologisch sinnvoll weiter. Werden Tiefbauspeicher und Hochbaulösungen intelligent miteinander verknüpft, kann die natürliche Regenwasserbilanz auch in Städten mit zahlreichen versiegelten Flächen wiederhergestellt werden – der Schlüssel, um urbane Hitzeinseln abzukühlen und damit gleichzeitig auch effektiv urbanen Sturzfluten entgegenzuwirken.