Gebäudebegrünung Dach- und Fassadenbegrünungen können auch bei Holzgebäuden funktionieren. Neben den sonstigen Planungsgrundlagen, beispielsweise Statik und Wurzelfestigkeit, muss bei Gebäuden mit Holzkonstruktionen besonderes Augenmerk auf die Bauphysik gerichtet werden. Und diese richtet sich wiederum nach der Begrünungsart, ob extensive oder intensive Dachbegrünung, ob boden- oder wandgebundene Fassadenbegrünung, und nach dem Dach- bzw. Wandaufbau. Der Grundlagenbeitrag bietet viel Wissenwertes auf einen Blick.
Flächenversiegelung, immer dichtere Bebauung unserer Städte und natürlich der Klimawandel zwingen uns zum Umdenken und Handeln. Die urbanen Hitzeeffekte werden durch die Sonne, dunkle Gebäude und Straßen, versiegelte Oberflächen und das schnell abfließende Regenwasser verursacht. Ohne Pflanzen fehlt Evapotranspiration, also die Gesamtverdunstung einer natürlich bewachsenen Bodenoberfläche, und damit die Verdunstungskühlung. Lösungen, die diesen negativen Entwicklungen entgegenwirken, sind größtenteils mit Stadtgrün verbunden – und aufgrund der engen Bebauung bieten sich in der Stadt vorrangig Dach- und Fassadenbegrünungen an.
Positive Wirkungen von Dach- und Fassadenbegrünungen
Dachbegrünungen vereinen eine Vielzahl von positiven Wirkungen wie Überflutungs- und Hitzevorsorge, Artenvielfalt, Schutz der Dachabdichtung, Lärmminderung, Staubbindung und Schaffung neuer, durch den Menschen nutzbarer Flächen.
Haben begrünte Dächer ihre Wirkung vor allem bei der Nutzung als Lebensräume für Fauna und Flora und als Retentionsräume, so spielen bei Fassadenbegrünungen andere Aspekte eine große Rolle: sichtbares und greifbares lebendiges Grün, Feinstaubbindung und Luft- und Kleinklimaverbesserung. Fassadenbegrünungen sind auf „Augenhöhe“ und für alle ein großer Wohlfühlfaktor, und sie werten nicht nur das Gebäude, sondern das komplette Wohnquartier auf. Sie haben einen hohen Stellenwert im Wirken gegen die Städteüberhitzung.
Begrifflichkeiten zur Fassadenbegrünung
Fassadenbegrünungen lassen sich vereinfacht in folgende Kategorien einteilen:
- Bodengebundene Begrünung (ohne und mit Kletterhilfen)
- Wandgebundene Begrünung (vertikale und horizontale Bauweise)
Bodengebundene Begrünung
Die traditionellen bodengebundenen Begrünungen erfolgen an einer fertigen Außenwand je nach Klettermodus mit oder ohne Kletterhilfe. Sie sind im Wesentlichen dadurch charakterisiert, dass die verwendeten Pflanzen „Kletterpflanzen“ sind und eine direkte Verbindung zum gewachsenen Boden haben. Die „Kletterpflanzen“ sind Selbstklimmer (wie Wilder Wein und Efeu) mit direktem Wandkontakt oder benötigen geeignete dauerhafte Kletterhilfen (Seile, Netze, Gitter beispielsweise für Blauregen, Immergrün, Pfeifenwinde). Die Wasser- und Nährstoffversorgung findet in der Regel über natürliche Einträge und über den gewachsenen Boden statt. Die Bodenscheibe muss mindestens 0,5 m² und der Wurzelraum mit geeigneter Erde mindestens 1 m³ betragen. Eine regelmäßige fachgerechte Pflege ist notwendig.
Wandgebundene Begrünung
Wandgebundene Begrünungssysteme bilden in der Regel die Fassade der Außenwand und ersetzen dort andere Materialien wie Glas, Faserzement, Metalle etc. Sie haben und benötigen keinen Bodenanschluss und eignen sich daher besonders für innerstädtische Bereiche. Sie werden mit ihren Systemen an der Wand befestigt, zeichnen sich durch sofortige Wirksamkeit, große Gestaltungsspielräume („vertikale Gärten“) sowie ein großes Spektrum verwendbarer Pflanzen aus und sind, wenn die Statik passt, an (fast) jeder Fassade/Wand umsetzbar.
Es wird dabei noch unterschieden zwischen „vertikalen“ und „horizontalen“ Bauweisen.
Wandgebundene vertikale Systeme fungieren wie eine vorgehängte, hinterlüftete Fassade mit Abstand vor der eigentlichen Fassade bzw. Wand. Für wandgebundene Begrünungen liegen Erfahrungen mit einer Vielzahl von Pflanzen (Stauden, Gräser, Kleingehölze) vor. Die horizontale (Regal-)Bauweise erfolgt mit Rinnen oder Pflanzgefäßen. Diese Bauweise bringt die Pflanzen in eine horizontale, „natürliche“ Wuchsebene. In diesem Fall wird das Begrünungssystem in bzw. an die Fassade integriert oder teilweise mit größerem Abstand vor diese gestellt.
Die Pflanzenauswahl ist vielfältig und kann je nach verwendetem System derjenigen von Dachbegrünungen ähnlich sein. Die Versorgung mit Wasser und Nährstoffen erfolgt über eine automatische Anlage, ggf. mit Fernwartung. Der Aufwand für Pflege und Wartung ist von der Art der Gestaltung und dem verwendeten System abhängig; eine regelmäßige Sichtkontrolle ist unabdingbar. Die Fassadenkonstruktion muss auf die Begrünung abgestimmt sein.
Es gibt verschiedene Punkte, die hinsichtlich der Bau- und Vegetationstechnik bei Fassadenbegrünungen zu beachten sind, in diesem Beitrag werden nur „Fassadenkonstruktionen“ und „Statik“ näher beschrieben.
Fassadenkonstruktionen
Bei der Neuplanung einer Fassadenbegrünung sollten von Beginn an Planung und Bauphysik mit einbezogen werden. So können objektspezifisch die am besten geeigneten Systeme Anwendung finden. Für die Frage der Begrünungseignung einer vorhandenen Fassade sind neben der bauphysikalischen Eignung vor allem die Tragfähigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit zu berücksichtigen.
Massive mineralische Wandaufbauten
Massive mineralische Wandaufbauten werden gedämmt oder ungedämmt ausgeführt. Sie bestehen aus Mauerwerk, Natur- oder Kunststein, Beton oder Stahlbeton. Während gedämmte Wandaufbauten meist für beheizte Innenräume angewendet werden, sind ungedämmte Massivwände besonders für Trenn-, Stütz- oder Gartenmauern sowie unbeheizte Gebäude (zum Beispiel Garagen, Lagerhäuser) geeignet.
Die Begrünung massiver mineralischer Wandaufbauten ist meist unkompliziert, da die notwendige Statik und Oberflächenbeschaffenheit gegeben sind. Bei der Beschichtung, beispielsweise mit Farben oder Harzen, muss auf Biozidfreiheit geachtet werden.
Ständer- und Fachwerkbauweise
Auch diese Form der Fassadenkonstruktion kann beispielsweise in einer Holzskelett- oder Stahlskelettbauweise ausgeführt werden, bei der die raumabschließenden Wände oft in einer anderen Ebene liegen oder mit Sandwichpaneelen oder als Fachwerkwände, wobei die tragenden Bauteile in die Gebäudehülle integriert sind. Da Wandelemente häufig mit systemspezifischen Maßen vorgefertigt werden, stehen alle statischen und bauphysikalischen Eigenschaften bei Fertigstellung fest. Von einer direkten Begrünung mit selbstklimmenden Pflanzen ist abzusehen. Zwischen der Fassade und der Begrünung muss ein Abstand eingehalten werden; deshalb werden bodengebundene Fassadenbegrünungen mit Kletterhilfen bzw. wandgebundene Begrünungen empfohlen. Sie müssen an den statisch sinnvollen Stellen der Fassade, beispielsweise an Pfosten oder Riegeln, montiert werden.
Mehrschalige, hinterlüftete Wandaufbauten
Mehrschalige, hinterlüftete Wandaufbauten oder auch vorgehängte, hinterlüftete Fassaden setzen sich aus einer tragenden Innenschale, einer Außenschale und einer dazwischenliegenden Dämmung mit einer Luftschicht zusammen.
Eine direkte Begrünung lässt das hohe Gewicht der selbstklimmenden Pflanzen auch dort nicht zu. Besser geeignet sind bodengebundene Systeme mit Kletterhilfen oder auch wandgebundene Fassadenbegrünungen. Dabei sollten Rissbildungen infolge von Druckspannungen des Begrünungssystems möglichst vermieden werden. Belüftungsquerschnitte müssen von Bewuchs freigehalten werden.
Mehrschalige, nicht hinterlüftete Wandaufbauten
Bei dieser Fassadenkonstruktion wird zwischen Bauweisen mit Kerndämmung und Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) unterschieden. Erstere bestehen aus einer tragenden Innenschale und einer Außenschale mit einer dazwischenliegenden Dämmung ohne eine Luftschicht. Dagegen werden die WDVS außen an der tragenden Wand montiert.
Handelt es sich um die Bauweise mit Kerndämmung, kann ggf. eine Begrünung mit Selbstklimmern erfolgen; bei WDVS ist dies oft nicht möglich, da der dünne Putz das Gewicht der Begrünung nicht tragen kann. Für diese Fälle können einige Hersteller von wandgebundenen und bodengebundenen Systemen mit Kletterhilfen passende Lösungen anbieten.
Holzfassaden
Bei Außenwänden mit Holz werden bodengebundene Fassadenbegrünungen mit Kletterhilfen bzw. wandgebundene Begrünungen empfohlen. Bei Selbstklimmern sind die Holzfassaden einer höheren Feuchtigkeit ausgesetzt, die schädigend sein kann.
Statik bei der Fassadenbegrünung
Die Statik spielt eine wesentliche Rolle bei der Begrünung einer Fassade. Während bei Neubauten die Last der Fassadenbegrünung von Planungsbeginn an berücksichtigt werden kann, muss bei Bestandsgebäuden geklärt werden, ob die Last der geplanten Begrünung von der vorhandenen Fassade getragen werden kann. Hersteller verschiedener Fassadenbegrünungssysteme führen dazu Berechnungen zur Eignung des jeweiligen Systems durch. Einfluss auf die Last haben je nach System
- das Eigengewicht des Begrünungssystems oder der Kletterhilfe,
- das Eigengewicht des Bewuchses (Holz, Laub und Früchte),
- Zusatzlasten durch Nässe, Schnee oder Eis,
- Winddruck und -sog,
- Material unter Einfluss von Temperatur und/oder Feuchte,
- Materialspannungen infolge von deformierendem Dickenwachstum der Pflanzen.
Begrifflichkeiten zur Dachbegrünung
Dachbegrünungen lassen sich vereinfacht in zwei Hauptkategorien einteilen:
- extensive Dachbegrünung
- intensive Dachbegrünung
Extensive Dachbegrünung
Die extensiven Gründächer zeichnen sich durch eine geringe Aufbauhöhe (etwa 6 – 15 cm), geringes Gewicht (circa 60 – 180 kg/m²) und eine trockenheitsverträgliche und relativ pflegeleichte Vegetation (bestehend aus Moosen, Sukkulenten, Kräutern, Gräsern) aus. Die naturnah angelegten Begrünungen erhalten sich weitgehend selbst und werden nur zur Instandhaltung (Pflege) und Wartung etwa ein- bis dreimal im Jahr begangen. Extensivbegrünungen sind mit ihrer Pflanzenauswahl an die extremen Standortbedingungen eines Dachs (mit hohen Temperaturen, wenig Wasser, starken Winden) angepasst und unterliegen einer natürlichen Sukzession, das heißt, das Erscheinungsbild der Vegetation passt sich über die Jahre hinweg den örtlichen Gegebenheiten an. In der Regel werden Extensivbegrünungen bei Bedarf nur in der Anwuchsphase bewässert und kommen mit den natürlichen Niederschlägen aus.
Extensivbegrünungen sind auf Flach- und Schrägdächern bei Dachneigungen von null bis 45 Grad möglich. Jedoch sind ab zehn Grad Dachneigung besondere Maßnahmen zur Rutschsicherung notwendig.
Intensive Dachbegrünung
Dagegen sind Intensivbegrünungen (Dachgärten) erweiterte Wohnräume, auf denen ähnliche Nutzungen möglich sind und Pflanzen wachsen wie im ebenerdigen Garten bzw. in Freiräumen. Folglich ist der Gründachaufbau höher (ab circa 25 cm bei Rasen, ab etwa 40 cm bei Gehölzen) und schwerer (ab circa 300 bzw. 500 kg/m²). Tiefgaragenbegrünungen können Mächtigkeiten um die 100 cm Aufbauhöhe haben. Aufgrund der hohen Ansprüche an die Wasser- und Nährstoffversorgung gestaltet sich die Instandhaltung (Pflege) je nach Pflanzenauswahl (Stauden, Gräser, Gehölze, Bäume, Rasenflächen) mehr oder weniger aufwendig (vier bis zehn Mal pro Jahr). Eine in der Regel automatisch gesteuerte Bewässerung ist dauerhaft notwendig. Intensivbegrünungen gibt es in der Regel nur auf Flachdächern, idealerweise bei null Grad Neigung, um eine Anstaubewässerung möglichst einfach zu ermöglichen.
Nachfolgend werden mit den Punkten „Dachabdichtung/Wurzelschutz“, „Dachkonstruktionen“ und „Statik“ auch nur besonders wichtig erscheinende Aspekte herausgegriffen.
Dachabdichtung/Wurzelschutz
Neben der Funktion der Dichtigkeit gegen Wasser ist bei einem Gründach die Funktion der Wurzelfestigkeit gefragt. Nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik ist unter Dachbegrünungen eine wurzelfeste Abdichtung oder eine zusätzliche Maßnahme als Wurzelschutz erforderlich. Die Prüfung nach dem FLL-„Verfahren zur Untersuchung der Wurzelfestigkeit von Bahnen und Beschichtungen für Dachbegrünungen“ hat sich über lange Jahre bewährt. Seit 2008 ist zusätzlich die DIN EN 13948: „Bestimmung des Widerstandes gegen Durchwurzelung von Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen“ in Kraft. Sie unterscheidet sich von der FLL-Prüfung insbesondere dadurch, dass sie keine Rhizomfestigkeit gegenüber Quecke prüft.
Dachkonstruktion
Einschaliges, nicht belüftetes Flachdach
Bei Dächern mit Wärmedämmung sind je nach Bauweise besondere Kriterien bei der Planung und Ausführung der Dachbegrünung zu beachten. Generell muss der verwendete Wärmedämmstoff eine ausreichende Druckfestigkeit für die Last der Begrünung und die vorgesehene Nutzungsart aufweisen. Ein in Deutschland sehr verbreiteter Flachdachtyp ist das einschalige, nicht belüftete Dach (früher auch als „Warmdach“ bezeichnet). Auf der Rohdecke befindet sich die Dampfsperre, darauf die Wärmedämmung und als oberste Lage die Dachabdichtung. Grundsätzlich lassen sich auf einschaligen Dächern alle Begrünungsarten ausführen, wenn die entsprechenden Lastreserven vorhanden sind.
Zweischalige, belüftete Dachkonstruktion
Bei zweischaligen, belüfteten Dächern (frühere Bezeichnung „Kaltdach“) befindet sich über der Wärmedämmung ein durchlüfteter Hohlraum. Dieser wird nach oben durch eine Tragschale begrenzt, die die Abdichtung trägt. Die Tragfähigkeit der oberen Schale lässt in der Regel nur Begrünungsarten mit niedrigen Lastannahmen zu. Der Kühleffekt der Begrünung kann Einfluss auf die Durchlüftung des Dachaufbaus nehmen.
Umkehrdach
Bei Umkehrdächern liegt die Wärmedämmung oberhalb der Dachabdichtung im wechselfeuchten Bereich. Da die Wärmedämmung nach oben nicht diffusionsdicht abgeschlossen werden darf, müssen in diesem Fall die im Begrünungsaufbau verwendeten Folien und Schichten diffusionsoffen sein. Bei Umkehrdächern ist zu beachten, dass eine Anstaubewässerung mit Dauerstau in der Dämmplattenebene nicht möglich ist. Dafür sind dann besondere Maßnahmen vorzusehen, etwa funktionsfähige und diffusionsoffene Anstauelemente mit unterseitiger Dränfunktion.
Holzbauweisen
Problematische Konstruktionen können Flachdächer in Holzbauweise mit Wärmedämmung zwischen den Sparren und ohne Belüftung der Abdichtungsunterlage sein, da die ggf. im Holz oder Gefach vorhandene Feuchtigkeit nicht ausdiffundieren kann. Dachbegrünungen können diesen Effekt verstärken. Lösungen sind dann der Einsatz von Aufsparren-/Aufdachdämmungen und die Verwendung darunterliegender hochwirksamer Dampfsperren. Simulationen mit spezieller Software wie „WUFI“ (Fraunhofer-Institut) bzw. „Delphin“ (TU Dresden) sichern zudem den richtigen Aufbau ab.
Statik bei der Dachbegrünung
Die maximale Belastbarkeit der Dachfläche muss bei jeder Dachbegrünung beachtet werden. Bei begrünten Dächern sind der wassergesättigte Zustand des gesamten Begrünungsaufbaus einschließlich Vegetation und die Schneelast als ständige Flächenlast anzusetzen. Bei Intensivbegrünungen können zusätzlich zum Systemaufbau auch Bäume, Sträucher und konstruktive Bauelemente wie Pergolen, Spielgeräte und Gehbeläge für erhöhte Punktlasten sorgen, die mitberechnet werden müssen. Ebenso gesondert zu berücksichtigen sind zusätzliche Wassergewichte bei einem Wasseranstau.
Neben der Maximallast spielt bei bestimmten Anwendungsfällen wie Windsogsicherung der Dachabdichtung bzw. Wärmedämmung oder auflastgehaltener Absturzsicherung bzw. PV-Aufständerungen auch die Mindestlast eine beachtenswerte Rolle.
Zusammenfassung
Gebäudebegrünungen als Klimawandelanpassungsmaßnahme haben vielfältige positive Wirkungen. Es gibt verschiedene Formen der Dach- und Fassadenbegrünung (extensive und intensive Dachbegrünung, boden- und wandgebundene Fassadenbegrünung). Mit ihnen lassen sich fast alle Gebäudetypen begrünen. In der Planung müssen verschiedene Aspekte der Bau- und Vegetationstechnik beachtet werden. Bei Holzkonstruktionen sind vor allem Statik und Bauphysik zu beachten, um Schäden vorzubeugen.
