Regenwasser speichern, nutzen und Gebäude damit kühlen

Große Dachflächen, versiegelte Zufahrten und befestigte Außenbereiche produzieren bei Starkregen innerhalb kurzer Zeit erhebliche Abflussmengen. Gleichzeitig steigt während trockener Sommerperioden der Bedarf an Wasser für Grünflächen.

Wird Niederschlag unmittelbar in die Kanalisation geleitet, steht er wenige Wochen später nicht mehr zur Verfügung. Bei größeren Gewerbearealen und Neubaugebieten entsteht daraus zunehmend eine Planungsaufgabe: Regenwasser muss nicht nur zurückgehalten, sondern möglichst sinnvoll auf dem Grundstück weiterverwendet werden. Frank zeigte auf der GaLaBau in Nürnberg ein Zisternensystem, das mehrere Flächen eines Grundstücks in ein gemeinsames Regenwassermanagement einbezieht. Wasser kann bereits auf Dachflächen gespeichert werden, anschließend unter gepflasterten Bereichen zurückgehalten und schließlich in einer unterirdischen Zisterne gesammelt werden. Dort dient es nicht allein als Vorrat für die Bewässerung. Über Wärmetauscher soll sich auch die relativ konstante Temperatur des gespeicherten Wassers für die Temperierung von Gebäuden nutzen lassen.

Frank verbindet Dach, Pflaster und Zisterne zum Speichersystem

Das Konzept beginnt dort, wo ein großer Teil des Niederschlags anfällt: auf dem Dach. Wasserspeicherplatten können einen Teil des Regens zunächst innerhalb des Dachaufbaus aufnehmen. Sind deren Kapazitäten ausgeschöpft, kommen weitere Speicherflächen auf dem Grundstück ins Spiel. Unter Zufahrten und anderen befestigten Bereichen lassen sich Retentionsboxen anordnen. Der auf der Messe gezeigte Aufbau war für begehbare Flächen ausgelegt, das Prinzip kann nach Unternehmensangaben jedoch auch für Flächen konstruiert werden, die von Fahrzeugen befahren werden. Damit werden Flächen für die Wasserspeicherung genutzt, die ohnehin vorhanden sind. Statt für einen großen Speicher zusätzlichen oberirdischen Platz bereitzustellen, wandert ein Teil des Rückhaltevolumens unter Dächer, Wege und Zufahrten. Erst wenn auch diese Bereiche gefüllt sind, gelangt weiteres Niederschlagswasser in die eigentliche Zisterne.

Retentionsboxen geben Wasser wieder an den Pflasterbelag ab

Eine Besonderheit des Systems liegt darin, dass zurückgehaltenes Wasser unter befestigten Flächen nicht zwangsläufig vollständig in der Zisterne verbleiben oder abgeleitet werden muss. In die Konstruktion integrierte Kapillarkegel transportieren Feuchtigkeit aus dem Speicher wieder nach oben in Richtung Pflasterstein. Der Stein kann das Wasser aufnehmen und anschließend an seiner Oberfläche verdunsten lassen. Damit erhält die befestigte Fläche eine zusätzliche Funktion. Sie dient nicht ausschließlich dem Verkehr und der Speicherung von Niederschlag, sondern wird in den lokalen Wasserhaushalt einbezogen. Gerade während warmer Perioden ist die Verdunstung interessant. Wasser, das vor Ort verdunstet, muss weder über die Kanalisation abgeführt noch später für denselben Standort neu herangeführt werden. Das Konzept folgt damit einem ähnlichen Gedanken wie andere Schwammstadt-Lösungen: Niederschlag soll möglichst dort verbleiben, wo er fällt.

Zisternensystem nutzt 23.000 Liter als thermischen Speicher

Die unterirdische Zisterne übernimmt eine weitere Aufgabe. Im gezeigten System fasst sie rund 23.000 Liter. Durch ihre Lage im Erdreich unterliegt die Temperatur des gespeicherten Niederschlagswassers wesentlich geringeren Schwankungen als die Außenluft. Über Wärmetauscher lässt sich dieses Temperaturniveau nach Angaben des Unternehmens in die Gebäudetechnik einbinden. In Verbindung mit einer dafür geeigneten Wärmepumpe kann das System sowohl zur Kühlung als auch zur Erwärmung beitragen. Denkbar ist ebenfalls ein separater Kreislauf, der beispielsweise mit einer Fußbodenheizung verbunden wird. Das Regenwasser wird damit nicht selbst zum Heizmedium im Gebäude. Entscheidend ist vielmehr die darin beziehungsweise im umgebenden Erdreich vorhandene thermische Energie, die über einen Wärmetauscher und einen getrennten Kreislauf nutzbar gemacht werden kann.

Regenwassersystem ist für Gewerbe und Neubaugebiete ausgelegt

Mit einem Speichervolumen in dieser Größenordnung zielt die Lösung nicht auf das typische Einfamilienhaus. Vorgesehen sind größere Strukturen wie Industriegebäude, Lagerhallen oder neu erschlossene Quartiere. Auch mehrere Gebäude können in ein gemeinsames Konzept eingebunden werden. Bei solchen Projekten fällt auf großen Dach- und Verkehrsflächen entsprechend viel Niederschlag an. Gleichzeitig gibt es genügend Verbraucher für das gespeicherte Wasser. Neben der thermischen Nutzung kann es beispielsweise für die Bewässerung von Grünflächen und mehreren Gärten eingesetzt werden. Damit verändert sich auch die Betrachtung der Zisterne. Sie ist nicht mehr nur ein Behälter, aus dem bei Trockenheit Gießwasser entnommen wird. In einem größeren Gesamtsystem übernimmt sie gleichzeitig Speicher-, Versorgungs- und energetische Funktionen.

Gesammeltes Niederschlagswasser steht im Sommer zur Verfügung

Besonders relevant wird die Speicherung durch die zunehmend ungleichmäßige Verteilung von Niederschlägen. Große Regenmengen können innerhalb kurzer Zeit auftreten, während in anschließenden Trockenperioden Wasser für Bäume, Grünflächen und Pflanzungen benötigt wird. Ein Speicher verbindet diese zeitlich voneinander getrennten Situationen. Das System von Frank ist darauf ausgelegt, möglichst viel Niederschlagswasser auf dem jeweiligen Grundstück zu halten und über das Jahr erneut zu verwenden. Nach Angaben des Unternehmens kann ein entsprechend geplantes Areal dadurch ohne klassischen Anschluss zur Ableitung des Niederschlagswassers in die Kanalisation auskommen. Ob dies bei einem konkreten Projekt möglich ist, hängt allerdings von Dimensionierung, örtlichen Niederschlagsmengen und den wasserrechtlichen Vorgaben ab. Der Ansatz geht damit über die einzelne Zisterne hinaus. Dachflächen übernehmen erste Speicheraufgaben, Retentionsboxen nutzen den Raum unter befestigten Flächen, Kapillarelemente ermöglichen Verdunstung und der zentrale Wasserspeicher stellt Reserven für trockene Zeiten bereit. Wird zusätzlich die Temperatur des gespeicherten Wassers energetisch genutzt, entsteht aus dem Regenwassermanagement ein Bestandteil der Gebäudetechnik.