Mehr als nur Fassade: Neue Erkenntnisse zur Wirkung von Gebäudebegrünung
Dach- und Fassadenbegrünungen sind ein wichtiger Baustein zukunftsfähiger, nachhaltiger und energieeffiziente Städte. Sie wirken durch Verdunstungskühlung, Verschattung und ein verbessertes Mikroklima und ergänzen klassische bauliche und haustechnische Maßnahmen, insbesondere im Kontext des Klimawandels mit steigenden Temperaturen und vermehrten Starkregenereignissen. Bisher fehlten jedoch geeignete Grundlagen, um diese Effekte quantitativ zu erfassen und auch in Planungsinstrumenten wie dem Energieausweis abzubilden.
Hier setzte das Forschungsprojekt MARGRET an. Ziel war es, die Wirkung von Gebäudebegrünung messtechnisch zu erfassen und daraus Ansätze für die Weiterentwicklung von Berechnungsmodellen und Normen abzuleiten. Dafür wurden im Außenbereich des Labors von AEE INTEC umfangreiche Messungen unter realen Witterungsbedingungen durchgeführt: An der Test- und Prüfumgebung für Fassaden wurden begrünte und unbegrünte Fassaden unter anderem in Bezug auf Albedo, Beschattung, lokale Temperaturverhältnisse, Raumkomfort und Kühlbedarf verglichen. Dafür wurden mobile Grünfassaden errichtet, auf denen die gängigen Kletterpflanzen Wisteria sinensis (Blauregen) beziehungsweise Parthenocissus quinquefolia (Wildem Wein) kultiviert wurden. Auch eine Living Wall (LivingPanels von Naturebase), bei der Pflanzen direkt auf Dämmstoffpaneelen mit vlieskaschiertem, bewässertem Substrat wachsen (siehe Titelbild), wurde errichtet und vermessen. Für den Vergleich der Effekte von Gründächern gegenüber Kiesdächern wurden eigene beheizte bzw. gekühlte Teststände entwickelt und auf unserem Labordach errichtet, die eine detaillierte Erfassung der jeweiligen Wirkungen ermöglichen.
Die Ergebnisse verdeutlichen die Wirkmechanismen von Begrünungssystemen: Bei Fassadenbegrünungen liegt der größte energetische Effekt in der Verschattung von Glasflächen – bei einer Reduktion des solaren Strahlungseintrags um rund 77-80 %. Doch vitale Grünfassaden können noch mehr. Die Pflanzen nutzen über 50 % der eingestrahlten Sonnenenergie für die Verdunstung von Wasser oder – zu einem kleineren Anteil – für die Umwandlung durch Photosynthese in chemisch gebundene Energie in Form von Biomasse (s. Abbildung 1). Das bedeutet, die Hälfte der eingestrahlten Sonnenenergie steht nicht mehr für lokale Erwärmung durch Absorption oder Reflexion zur Verfügung. In Kombination mit der geringeren Albedo von Grünfassaden, die bei etwa 25% liegt (Albedo bezeichnet den Anteil Sonnenstrahlung, der von einer Oberfläche reflektiert wird), werden somit Blendung und Hitzestress im Straßenraum deutlich reduziert und der Urban Heat Island Effekt gemindert.
Auch bei der untersuchten reduziert-intensiven Dachbegrünung mit Sedum, Kräutern und Gräsern zeigten sich signifikante Effekte: Durch Beschattung und Absorption solarer Strahlung durch die Vegetation wurden maximale Oberflächentemperaturen im Sommer regelmäßig um mehr als 15 °K gesenkt. Zirkadiane 24h-Temperaturschwankungen wurden ebenfalls stark von Median 36 °C beim Kiesdach auf Median 19 °C beim Gründach verringert, was die These der Lebensdauerverlängerung von Abdichtungsfolien durch Dachbegrünung weiter untermauert. Der erhöhte Wärmedurchgangswiderstand und die thermische Trägheit minderten Wärmeströme ins Gebäude auch bei modernem Dämmstandard deutlich messbar. Vitale, normgerechte Gründächer vermindern die urbane Überwärmung und leisten zusätzlich einen wesentlichen Beitrag zur Regenwasserrückhaltung.
Die gewonnenen Daten werden aktuell in der öffentlich zugänglichen Datenplattform Zenodo (Link siehe unten) zusammengeführt und bilden eine fundierte Grundlage für die Integration von Gebäudebegrünung in Normen, Energieausweise und Gebäudesimulationen. Offene Fragestellungen, wie beispielsweise die lichttechnischen Auswirkungen von Begrünungen vor transparenten Fassaden, exakte Wasserbilanzen zur Quantifizierung der Verdunstungskühlung oder Speicherverhalten von Gründächern bei Starkregenereignissen, werden aktuell im Folgeprojekt „MARGRET Bioshade“ von AEE INTEC weiter vertieft, um das Potenzial von Dach- und Fassadenbegrünungen noch umfassender nutzbar zu machen.
Auftrag/Fördergeber
Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI)
Programm
Technologien und Innovationen für die Klimaneutrale Stadt, Ausschreibung 2022
Projektkoordinator
IBO – Österreichisches Institut für Bauen und Ökologie GmbH
Projektpartner
- AEE INTEC
- GRÜNSTATTGRAU Forschungs- und Innovations- GmbH
- BOKU Institut für Ingenieurbiologie und Landschaftsbau (Drittleister)