Grünes Hochhaus Arabella 26 im Wandel der Jahreszeiten | Projektstudie: Mikroklimatische Wirkungen von Fassadenbegrünung auf Gebäude und Umgebung

Die weltweite Verstädterung und die Auswirkungen des Klimawandels haben das Bewusstsein für die positiven Auswirkungen grüner Infrastrukturen in Städten geschärft. Dem städtischen Wärmeinseleffekt (engl. urban heat island effect, UHI), der wegen hoher Versiegelungs- und Emissionsgrade im urbanen Raum auftritt und sich im Zuge des Klimawandels potenziert, kann mit Vegetation entgegengewirkt werden (siehe Abb. 1). Da aufgrund von Nachverdichtung und weltweiter Verstädterung die Pflanzmöglichkeiten für Stadtbäume limitiert sind, bieten auch begrünte Dächer und Fassaden die Möglichkeit einer Antwort auf die mit dem Klimawandel einhergehenden Herausforderungen im urbanen Raum. Verschattung und Evapotranspiration wirken sich nicht nur günstig auf das städtische Mikroklima aus, sondern können Gebäude auch vor Überhitzung schützen und somit im Sommer ihren Energieverbrauch (Kühllasten) senken. Sinnvoll erscheint dies vor allem unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Gebäude laut Weltklimarat zu jeweils rund einem Drittel am globalen Endenergieverbrauch und an den weltweiten CO2-Emissionen beteiligt sind. Zahlreiche Untersuchungen haben ergeben, dass die Höhe und die Saisonalität der Thermoregulation stark abhängig sind von der Pflanzenart (Leuzinger et al., 2010; Armson, 2012; Rahman et al., 2015) beziehungsweise dem Pflanzenfunktionstyp (Peters et al., 2010), den Wuchsbedingungen (Ferrini & Baietto, 2006; Armson, 2012; Rahman et al., 2017a), dem Management (Ferrini & Baietto, 2006) als auch dem Pflanzkonzept (Armson, 2012; Norton et al., 2015). Was die relative Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Pflanzenarten und insbesondere Kletterpflanzen betrifft, bestehen jedoch noch große Forschungs- und Wissenslücken. Der an die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf vergebene Forschungsauftrag ist ein Baustein, um diese Wissenslücke zu schließen.

Bild1
Wirkung von Fassadenbegrünung

Thema Projektstudie

Thema dieser Projektstudie war eine wissenschaftliche Auswertung zum Stand der Forschung zu ökosystemaren Leistungen von Kletterpflanzen auf das Gebäude und das nähere Gebäudeumfeld. Diese umfasste eine schriftliche Ausarbeitung und eine Präsentation der Ergebnisse in einer öffentlichen Sitzung. Aktuelle und relevante Beiträge aus der deutsch- und englischsprachigen Fachliteratur wurden gesichtet und schriftlich zusammengefasst. Ausgehend von der zu erwartenden Biomassenproduktion (Verschattung) und dem Wasserverbrauch (Transpirationskühlung) konnte darüber hinaus die vorläufige Pflanzenauswahl des Bauprojektes hinsichtlich ihres Potenzials zur Regulierung des Mikroklimas grob bewertet werden. Konkrete Aussagen zu Energiesparpotenzialen und Gebäudeklimatisierung konnten für Arabella 26 nicht getroffen werden, da diese Wirkungen nicht nur von der Begrünung, sondern auch von dem bautechnischen Aufbau des Gebäudes abhängt.

Schlussfolgerungen

Die Analyse der wissenschaftlichen Studien zur Fassadenbegrünung hat gezeigt, dass die Begrünung von Neubauten oder auch das so genannte retrofitting Energie sparen und das lokale Klima in der Stadt verbessern können. Demnach kann sich die Thermoregulation zu Recht in den das breitere Feld der Ökosystemleistungen von Fassadenbegrünungen einreihen. Da nebenher eine Reihe weiterer ökologischer Vorteile und positiver Wirkungen in begrünten Gebäuden und deren Umgebung zu erwarten sind, können Hausbegrünungen als multifunktionale Systeme verstanden werden. Im Englischen fasst man diese Bandbreite unter „provisioning, regulating and cultural ecoystem services“ zusammen. Darunter finden sich namentlich auch Aspekte, die das Wohlbefinden und die Gesundheit der Stadtbewohner, den Beitrag zur Luftreinhaltung und zum Klimaschutz (CO2-Speicherung), die Biodiversität und natürlich auch die Ästhetik betreffen. Begrünte Gebäude können eine interessante Kombination aus Funktionalität und ansprechendem Design darstellen und sie bieten die Möglichkeit, Ökologie und Ökonomie in sinnvoller Weise miteinander zu verbinden. Interessant ist dies vor allem auch unter Berücksichtigung des Verlustes bodengebundener Vegetationsflächen in hoch verdichteten urbanen Gebieten, dem gegenüber ein bisher überwiegend ungenutztes Flächenpotenzial an Bauwerken steht. Dennoch sollten die Leistungspotenziale von Stadtbäumen und Gebäudebegrünung nicht als gleichwertig hoch angesehen beziehungsweise Fassaden- und Dachbepflanzungen nicht als Kompensationsgrün verstanden werden (Köhler, 1993).

Für die Städte der Zukunft bedarf es einer nachhaltigen, bedarfsgerechten Konzeption und Entwicklung innovativer Lösungen. Dafür müssen die physikalischen Grundlagen der Ökosystemleistungen grüner Infrastrukturen und vor allem auch die art- und sortenspezifischen Leistungspotenziale noch besser verstanden und untersucht werden. Dieses Wissen könnte zu einer strategischen Aufstockung des städtischen Pflanzenbestandes beitragen und das urbane Klima könnte aktiv mitgestaltet werden. Der Gebäudebegrünung kommt dabei eine wichtige Rolle zu, sowohl hinsichtlich der Anpassung an den Klimawandel als auch hinsichtlich des Klimaschutzes.

Hinweis auf Phase II des Forschungsprojekts

Inzwischen wurde Phase II des Forschungsprojekts für weitere drei Jahre in Auftrag gegeben. In Phase II wird ein Forschungsversuch zur mikroklimatischen Wirkung von Kletterpflanzen auf Gebäude und Umgebung an der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf von 01.09.2018 bis 01.10.2021 durchgeführt.

Zitierte Literatur

- Armson, D., 2012. The Effect of Trees and Grass on the Thermal and Hydrological Performance of an Urban Area. University of Manchester (Ph.D. thesis).
- Ferrini, F., Baietto, M., 2006. Response to fertilization of different tree species in the urban environment. Arboriculture and Urban Forestry. 32, 93–99.
- Gillner, S., Vogt, J., Tharang, A., Dettmann, S., Roloff, A., 2015. Role of street trees in mitigating effects of heat and drought at highly sealed urban sites. Landscape and Urban Planning. 143, 33–42.
- Leuzinger, S., Vogt, R., Körner, C., 2010. Tree surface temperature in an urban environment. Agricultural and Forest Meteorology. 150, 56–62.
- Norton, B.A., Coutts, A.M., Livesley, S.J., Harris, R.J., Hunter, A.M., Williams, N.S.G., 2015. Planning for cooler cities: a framework to prioritise green infrastructure to mitigate high temperatures in urban landscapes. Landscape and Urban Planning. 134, 127–138.
- Norton, B.A., Coutts, A.M., Livesley, S.J., Harris, R.J., Hunter, A.M., Williams, N.S.G., 2015. Planning for cooler cities: a framework to prioritise green infrastructure to mitigate high temperatures in urban landscapes. Landscape and Urban Planning. 134, 127–138.
- Nowak, D.J., Crane, D.E., Stevens, J.C., 2006. Air pollution removal by urban trees and shrubs in the United States. Urban Forestry and Urban Greening. 4, 115–123.
- Nowak, D.J., Greenfield, E.J., Hoehn, R.E., Lagpoint, E., 2013. Carbon storage and sequestration by trees in urban and community areas of the United States. Environmental Pollution 178, 229–236.
- Pauleit, S., Liu, L., Ahern, J., Kazmierczak, A., 2011. Multifunctional green infrastructure planning to promote ecological services in the city. In: Niemelä, J. (Ed.), Handbook of Urban Ecology. Oxford University Press, Oxford, 272–285.
- Peters, E.B., McFadden, J.P., Montgomery, R.A., 2010. Biological and environmental controls on tree transpiration in a suburban landscape. Journal of Geophysical Research. 115, G04006.
- Rahman, M.A., Moser, A., Rötzer, T., Pauleit, S., 2017a. Microclimatic differences and their influence on transpirational cooling of Tilia cordata in two contrasting street canyons in Munich, Germany. Agricultural and Forest Meteorology. 232, 443–456.
- Zölch, T., Maderspacher, J., Wamsler, C., Pauleit, S., 2016. Using green infrastructure for urban climate-proofing: an evaluation of heat mitigation measures at the micro-scale. Urban Forestry and Urban Greening. 20, 305–316.

Projektleitung


Projektbearbeitung

Projektdauer

01.11.2017 - 01.04.2018

Projektförderung

Weblinks

Phase II: Forschungsversuch Link
Publikationsliste Prof. Dr. Swantje Duthweiler Link