Gründächer können zur Verbesserung des thermischen Milieus in Stadtgebieten beitragen, wobei der Kühleffekt durch Evapotranspiration ein wichtiger Teilaspekt ist. Die Nutzung dieser Verdunstungsleistung in längeren Trocken- und Hitzeperioden ist bei geringschichtigen Begrünungsformen bedingt durch limitiertes Retentionsvermögens stark eingeschränkt. Eine Anpassung des Schichtaufbaus hin zu größeren Aufbauhöhen sowie eine ergänzende Bewässerung können diesem Umstand entgegenwirken. Die Verwendung von Trinkwasser für die Bewässerung ist dabei jedoch weder nachhaltig noch ökonomisch sinnvoll.
Ziel des durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projektes (Laufzeit 24 Monate) Projektes ist zu untersuchen, ob sich die prognostizierten bzw. unter unterschiedlichen Versuchsbedingungen in vorangegangenen Forschungsprojekten sektoral und für Extensivbegrünungen nachgewiesenen Effekte für eine einfache Intensivbegrünung in einer typischen, gebauten Dachbegrünungssituation unter realen klimatischen Bedingungen durch eine Bewässerung mit aufbereitetem Grauwasser verstetigen und optimieren lassen.
Hierfür wird in Langzeitversuchen eine einfache Intensivdachbegrünung unter realen Einbau-, unterschiedlichen Betriebsbedingungen und dem Einfluss wechselnder hydraulischer Belastungen untersucht. Mit dem Einsatz von vorbehandeltem Grauwasser als nachhaltige Bewässerungsoption wird darüber hinaus die durch den Stoffeintrag bedingte Einflussnahme auf die Leistungsfähigkeit des Bodenkörpers beschrieben.
Die Ergebnisse sollen in der Zusammenschau Auskunft über den Umfang der Auswirkung von Bewässerung auf das Retentionsvermögen, das Evapotranspirationspotential und die Bauklimatik sowie das Erscheinungsbild von Gründächern mit einfacher Intensivbegrünung geben. Für die prognostizierte Entwicklung der klimatischen Gegebenheiten in Städten will das Projekt Ansätze zum Erhalt der Vitalität und dem optimierten Beitrag zu Stadtklima und Urbanhydrologie von Gründächern entwickeln. Die Besonderheit des Forschungsansatzes liegt in der Untersuchung und Auswertung aller Teilaspekte in einer Anlage, welche die Identifikation von Synergien und Divergenzen zwischen den genannten Potentialen und Einflussfaktoren ermöglicht.
Untersuchungsgegenstand sind 21 je 3,5 m² großen Forschungsfelder, die in eine 240 m² große Einfache Intensivdachbegrünung eines Daches im Botanischen Garten der TU Dresden integriert wurden. Die Forschungsfelder sind mit zwei unterschiedlichen Staudenmischungen bepflanzt und in drei Regimen (maximal feucht, mittel, minimal feucht), orientiert am Wasserhaltevermögen des Substrates, mit aufbereitetem Grauwasser bewässert. Der Zustand und die Entwicklung der Vegetation wird in den Forschungsfeldern im zweiwöchentlichen Turnus erfasst und dokumentiert. Zur Erfassung des zulaufenden Wassers, der Wassergehalte im Dachsubstrat sowie des Überlaufs sind die Forschungsfelder mit Sensoren ausgestattet. Zusätzlich werden die Temperaturen an der Dachhaut, in verschiedenen Niveaus des Gründachaufbaus und des Pflanzenbestandes erfasst. Eine Klimastation stellt Informationen zu Niederschlag und verdunstungsrelevanten atmosphärischen Messgrößen bereit, ein Infrarotsensor erfasst Wärmeströme der Pflanzung auf dem Dach. Die Wasserqualität im Zulauf und Ablauf des Daches sowie im Substrat werden regelmäßig sowie ereignisbezogen beprobt. Das Messsystem wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Dem Bericht liegt im wesentlichen die Auswertung der Messergebnisse der Vegetationsperiode 2022 zu Grunde. Die Ergebnisse des hinsichtlich des Witterungsverlaufs sehr trockenen und heißen Jahres zeigen deutlich, dass die Vitalität und Ästhetik Einfacher Intensivdachbegrünungen im Vergleich zu den geringer bzw. nicht bewässerten Referenzfeldern verbessert werden kann, je kontinuierlicher das Wasserdargebot im Bereich der maximalen Feldkapazität gehalten wird. In der Auswertung wurde jedoch auch deutlich, dass keine Linearität zwischen Vitalität und Bewässerungsmenge besteht, sondern mit der medialen Bewässerung Bewertungen erzielt werden konnten, welche z.T. nur leicht hinter der maximalen Bewässerung zurücklagen. Selbst in Feldern mit minimalem Bewässerungsregime kann im Vergleich zu Flächen mit trockenheitsverträglichen Arten ganzjährig noch ein zufriedenstellendes Erscheinungsbild und eine sommerliche Blütenbildung erreicht werden.
Mit den erhöhten Bewässerungsmengen kann darüber hinaus artspezifisch die Wuchshöhe, respektive das potentiell verdunstende Vegetationsvolumen gesteigert werden. Nachteilige Auswirkungen auf das Erscheinungsbild der Vegetation durch die Bewässerung mit vorgefiltertem Grauwasser konnten bis zur Vegetationsperiode 2022 nicht festgestellt werden.
Dachbegrünungen können ein wichtiger Baustein eines urbanen Wasserhaushalts sein, der an natürliche Verhältnisse angenähert ist. Dabei steigert Bewässerung die Verdunstungskomponente deutlich und gleicht die geringe Speicherfähigkeit des Dachsubstrats aus. Kontinuierlich anfallendes Grauwasser eignet sich für die Bewässerung und die Bewässerungsmengen können im Hinblick auf eine maximale Verdunstungsleistung optimiert werden. Durch die durchschnittlich höhere Wasserspeicherung des Substrats in Folge der Bewässerung, kann aber bei Regen weniger Wasser zurückgehalten werden und es kommt zu höheren Abflussspitzen und -volumen. Eine Optimierung, die Regenrückhalt und Verdunstungssteigerung berücksichtigt, muss also zwischen diesen beiden Zielen ausgleichen. Die Stoffumsatzprozesse und Aufkonzentrierung bewirken hohe Nitrat und organische Stoffgehalte im Abflusswasser aus Dachbegrünungen, die für eine Wiederverwendung oder Einleitung in Gewässer oder Boden berücksichtigt werden sollten.
Gründächer werden aktuell vornehmlich als extensive Konstruktionen, d.h. in dünnschichtiger Bauweise mit trockenheitsresistenter Bepflanzung und ohne Bewässerung realisiert. Die bauklimatischen Untersuchungen zeigen, dass eine erhebliche Kühlwirkung von Gründachkonstruktionen nur dann vorhanden ist, wenn eine geeignete Bewässerung umgesetzt
wird. Der Hauptanteil der Kühlwirkung kann auf die deutlich erhöhte Wärmespeicherfähigkeit zurückgeführt werden, welche im vorliegenden Projekt mit der medialen Bewässerung schon fast die maximale Wirkung zeigt. Die Maximalbewässerung bringt im Vergleich dazu nur noch einen marginalen Effekt. Der Kühleffekt aus der Verdunstung von den Blattoberflächen (Evapotranspiration) steht einem strahlungseintrags- und abstrahlungsvermindernden Effekt des Blätterdachs gegenüber und ist betragsmäßig weit unter dem Effekt der Speicherfähigkeit angeordnet. Dennoch ist das vitale Blätterdach auch für die Erhaltung des gespeicherten Wassers im Substrat zuträglich, weil es die direkte Verdunstung aus dem Substrat reduziert.
Die Ergebnisse der Mikroklimamessungen leisten einen wichtigen Beitrag zum Erkenntnisgewinn hinsichtlich der Wirkung einer kontrollierten Bewässerung auf die thermischen Verhältnisse auf einem Gründach. Die Installation einer ortsfesten Dauererfassung der räumlich verteilten Oberflächen-temperatur des Gründachs hat sich als entscheidende Datenquelle für den Erkenntnisgewinn erwiesen.
Die Mikroklimauntersuchungen auf dem Gründach zeigen einen klaren Zusammenhang von unterschiedlich intensiver Bewässerung und der daraus resultierenden Grünvolumendichte mit der Verteilung der Gründachtemperatur. Je nach Bewässerungsintensität treten an einem sonnigen Sommertag Temperaturunterschiede von 1,5 °C im Mittel und bis 10 °C im Maximum auf. Im Vergleich zum unbewässerten Bereich reduziert sich die Temperatur auf dem Gründach bis zu 5,2 °C im Mittel und um bis zu 28 °C im Maximum. Die größten Tempertaturunterschiede ergeben sich zwischen Feldern mit mittlerer und geringer Bewässerung. Hohe Wasserzugaben führen nicht zwangsläufig zu einer linearen Absenkung der Gründachtemperatur. Der Gebäudeschatten wirkt sich ebenso reduzierend auf Temperatur und Verdunstung und damit günstig auf das Pflanzenwachstum aus. Dies sollte bei der Planung von Gründächern beachtet werden.
In der Querschnittsbetrachtung ist festzustellen, dass die Bewässerung positive Auswirkungen auf die Vegetationsentwicklung, die Verdunstungsleistung und Kühlungswirkung von Dachbegrünungen hat. Dem gegenüber stehen eine verringerte Retentionsleistung und ein erhöhter Stoffaustrag in Folge erhöhter Abflüsse bei Regenereignissen. Eine optimierte Bewässerung sollte entsprechend diese Systemleistungen gegeneinander abwägen und priorisieren.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:88841 |
| Date | 04 January 2024 |
| Creators | Lohaus, Irene, Meyer, Sören, Walter, Richard, Helm, Björn, Herr, Laura Elisa, Freudenberg, Peggy, Goldberg, Valeri |
| Contributors | Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:workingPaper, info:eu-repo/semantics/workingPaper, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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