Gebäude, Begrünung und Energie: Potenziale und Wechselwirkungen

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Interdisziplinärer Leitfaden als Planungshilfe zur Nutzung energetischer, klimatischer und gestalterischer Potenziale sowie zu den Wechselwirkungen von Gebäude, Bauwerksbegrünung und Gebäudeumfeld

Kurzbericht zum Forschungsprojekt, 31. August 2013

inzwischen erschienen:

Nicole Pfoser et al. (2013): 

Gebäude Begrünung Energie. Potenziale und Wechselwirkungen
Interdisziplinärer Leitfaden als Planungshilfe zur Nutzung energetischer, klimatischer und gestalterischer Potenziale sowie zu den Wechselwirkungen von Gebäude, Bauwerksbegrünung und Gebäudeumfeld. Abschlussbericht. Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesministeriums für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert.

Der Leitfaden „Gebäude, Begrünung und Energie – Potenziale und Wechselwirkungen“ ist als kostenfreier Download sowie als Broschüre der FLL-Schriftenreihe zum Selbstkostenpreis erhältlich.

Technische Universität Darmstadt
Fachbereich Architektur
Fachgebiet Entwerfen und Freiraumplanung (FG e+f), Prof. Dr. Jörg Dettmar
Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen (FG ee), Prof. Manfred Hegger
 
In Kooperation mit:
Technische Universität Braunschweig
Institut für Geoökologie
Abteilung Klimatologie und Umweltmeteorologie, Prof. Dr. Stephan Weber
 
Projektlaufzeit: 01.08.2012 - 31.08.2013
Autoren: Pfoser, N./ Jenner, N./Henrich, J./Heusinger, J./Weber, S.
Mitarbeiter: Schreiner, J./Unten Kanashiro, C.
Projektleitung/Korrespondenzautor: Nicole Pfoser (mail@pfoser.de)
 
Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des
Bundesministeriums für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert.
(Aktenzeichen.: II 3-F20-11-1-007 / SWD-10.08.18.7-12.16.)
Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt beim Autor.
 
 
   
Bild 1: PV-Aufdachanlage: Synergie von Photovoltaik und    
Verdunstungskühlung durch extensive Dachbegrünung  
(Foto: ZinCo GmbH)  
Bild 2: Smart ist Grün - IBA 2013 Hamburg: Feldweise wandgebundene 
Fassadenbegrünung (Kühlung, Teilverschattung, Fassadenbild, Raumbildung, 
Blickschutz) in Verbindung mit Photovoltaik (Brüstungen der Loggien)
(Foto: CHRISTIAN HACKER FOTODESIGN für zillerplus)
 

Anlass/Ausgangslage

Mit dem Einzug eines geschärften Umweltbewusstseins in unser Handeln und neuen Umsetzungsstrategien wird das Leitbild der Nachhaltigkeit zum Motor des Fortschritts von Architektur, Landschaftsarchitektur und Städtebau. Bezogen auf die Architekturgestalt bedeutet dies, die zukünftige Oberflächenwidmung der Gebäudehülle funktional und gestalterisch neu zu ordnen: energetische Funktionsflächen, Begrünungsflächen, Belichtungsflächen und Verschattungssysteme sind nach ökologischen und funktionalen Kriterien in optimierte Positionen zu bringen.

 

Gegenstand des Forschungsvorhabens

„Grüne Architektur“ rückt in den Entscheidungsraum praktischer Bauentwicklung im gewerblichen und privaten Bereich. Die Möglichkeit der Nutzung von Gebäudeflächen als „Grünflächen“ ohne Bodenverbrauch, die Wertsteigerung von Substanz und Adresse sowie die neue Synergie von “Nachhaltigkeit“ und “Wohnqualität“ erreichen auch Bauträger und Investoren, die eine positive Kostenbilanz benötigen. Die vielfältigen Potenziale der Gebäudebegrünung auf den Stadtraum, das Grundstück und das Einzelgebäude werden in Bild 3 dargestellt. Zukunftseignung ist in aller Interesse - dabei geht es um eine beständige Eignung der Begrünungssysteme für die privaten und städtischen Zielsetzungen sowie um deren (messbaren) Beitrag bezüglich der Zukunftsstrategien zu den Klimazielen, der Luftreinhaltung, dem Schutz von Natur und Artenvielfalt.

 

Bild 3: Wirkpotenziale der Gebäudebegrünung auf den Stadtraum, das Grundstück und das Gebäude. 
 

 

Hier liefert der Forschungsbericht das Grundwissen zur Gebäudebegrünung in Verbindung mit energetischen Maßnahmen bezüglich ihrer Leistungskriterien: die Synergien und Konkurrenzen bei der Bedarfsdeckung der Heizwärme und der Kühlung sind in den Bildern 4 und 5 dargestellt. Synergien und Konkurrenzen bei der Bedarfsdeckung von Strom, Frischluft und Wasser sind in Bild 6 gezeigt, während Bild 7 die Synergie von Grün und Energie in Bezug auf den Umgang mit Oberflächenwasser, Regenwasserverdunstung, Lärmschutz und Biodiversität darlegt. Die positiven Wirkungen und energetischen Potenziale der Gebäudebegrünung werden über Literaturrecherchen und eigene Messungen dokumentiert. Darüber hinaus wurden zur Quantifizierung der thermischen Wirkung im Stadtraum eigene Simulationen vorgenommen.

 

Bild 4: Maßnahmen zur Bedarfsdeckung der Heizwärme. Darstellung der Synergien und 
Konkurrenzen in Kombination mit Gebäudebegrünung (TU Darmstadt, FG ee, FG e+f) 

 

 

Bild 5: Maßnahmen zur Bedarfsdeckung der Kühlung. Darstellung der Synergien und
Konkurrenzen in Kombination mit Gebäudebegrünung (TU Darmstadt, FG ee, FG e+f) 

 

 

Bild 6: Maßnahmen zur Bedarfsdeckung von Strom, Frischluft und Wasser im Gebäudebetrieb,
sowie die ökobilanziellen Aspekte für die Herstellung. Darstellung der Synergien und
Konkurrenzen in Kombination mit Gebäudebegrünung (TU Darmstadt, FG ee, FG e+f) 

 

 

Bild 7: Darstellung der Synergien im Gebäudeumfeld in Bezug auf den
Umgang mit Oberflächenwasser, der Regenwasserverdunstung,
Lärmschutzmaßnahmen und der Biodiversität in der Kombination mit 
Gebäudebegrünung (TU Darmstadt, FG ee, FG e+f) 

 

Zwischen wissenschaftlicher Erkenntnis und erfolgreicher Realisierung liegt ein breites Feld von notwendigem Fachwissen und Praxiserfahrung. Der Nutzen der Dachbegrünung und die Wiederentdeckung der Fassadenbegrünung werden letztlich an dem fachlichen und gestalterischen Erfolg ihrer Ergebnisse gemessen. Diese Forschungsarbeit will als umfassende interdisziplinäre Informationsquelle die Nutzungsvielfalt der Gebäudebegrünung in Zusammenhang mit der Technik des energetischen Bauens sichtbar machen. Die Verschmelzung zwischen Architektur, aktiver und passiver Energiegewinnung, Landschaftsarchitektur und Botanik ist der Kerngedanke einer neuen, interdisziplinären Dach- und Fassadengestaltung, der Gebäudebegrünung. Hierzu zeigen beispielhafte Realisationen und Erfahrungswerte die erreichbaren klimatischen, akustischen, ökologischen und ökonomischen Vorteile sowie die architektonische Gestaltungssynergie.

Neben bautechnischen Lösungen, botanischen Bedingungen und faunistischen Anforderungen müssen klimatische Besonderheiten, landes- und nachbarrechtliche Bindungen, Einflüsse aus umgebender Bebauung, Versorgungs-, Pflege- und Wartungsbedingungen, nicht zuletzt der Kostenrahmen und die Abläufe bei der Realisierung beachtet werden. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist daher die Erarbeitung eines praxisorientierten Handlungs-Leitfadens für eine interdisziplinäre Planung und Umsetzung der diversen Gebäudebegrünungssysteme. Dieser Leitfaden bietet Hilfestellung zu einer möglichst fehlerfreien Umsetzung. Er fasst den Kenntnisstand zu den unterschiedlichen Begrünungstechniken zusammen und leitet über zu zweckbezogenen Entscheidungsparametern bei der Anwendung der Gebäudebegrünung an Einzelgebäuden und zu den organisatorischen und planerischen Entscheidungsparametern bei einer Anwendung auf Stadtebene. Mit den vorgestellten Beispielen von realisierten Hochbauten und Stadtbauprojekten wird die aktuelle Bandbreite der möglichen botanischen und energetischen Lösungen aufgezeigt, zugleich werden die neuen gestalterischen Chancen einer naturschonenden Integration von Bauflächen und Naturflächen sichtbar.

 

Fazit

Die interdisziplinäre Vernetzung von Bautechnik, Begrünungstechnik, Botanik und Architektur ist eine wesentliche Erfolgsgrundlage der Gebäudebegrünung - Erfolg ist seinerseits die Voraussetzung für wachsendes Interesse und Akzeptanz. Die Motivierung und Beratung der Entscheider und Planer bedarf der übergreifenden Information: Interesse und Anwendungswille können durch beispielhafte Vorbilder, durch Information zum Leistungsspektrum der Gebäudebegrünung, der energetischen Flächenaktivierung und der synergetischen Verknüpfung beider Potenziale unterstützt werden. Der detaillierte Handlungsleitfaden gibt Bauherrn und Planern Sicherheit, Unterlassungen und Fehlentscheidungen durch eine praktische und schrittweise Arbeitsanleitung zuverlässig zu vermeiden.

 

Literaturhinweise

Der Leitfaden „Gebäude, Begrünung und Energie – Potenziale und Wechselwirkungen“ ist als kostenfreier Download sowie als Broschüre der FLL-Schriftenreihe zum Selbstkostenpreis erhältlich.