Projekt
Messtechnische Erfassung der Auswirkungen von Dachbegrünung auf Gebäudeenergiebilanz, Lokalklima, Wasser und Biodiversität
Kurzbezeichnung
Ziel des Projektes ist es, die Rolle der Dachbegrünung für den Klimaschutz und die Bedeutung der Dachbegrünung für die Biodiversität zu untersuchen.Laufzeit
-Projektverantwortlich
Prof. Dr. Elke Hietel
Funktionen
· Studiengangleiterin Bachelor Umweltschutz
- Sprecherin Landesgruppe Rheinland-Pfalz des Bundesverbandes beruflicher Naturschutz (BBN)
· Mitglied im Stiftungsrat Kulturlandschaftsstiftung Rheinland-Pfalz
· Mitglied im Vorstand der Stiftung Natur und Umwelt Rheinland-Pfalz
· Wissenschaftliche Projektleitung Transferstelle Bingen (TSB, Institut an der TH Bingen, Schwerpunkt: rationelle und regenerative Energienutzung)
Arbeitsgebiete
- Landschaftsökologie
- Umwelt- und Landschaftsplanung
- GIS (ArcGIS Pro, QGIS)
- Freilandökologie (Flora, Vegetation)
- Stadtökologie
- Climate Change and Impacts on Biodiversity
- Forschungsschwerpunkte: siehe Vita, Projekte und Publikationen
Lehre
- B.Sc. Umweltschutz: Module Landschaftsökologie, Landschafts- und Raumplanung, Stadtökologie, Freilandökologie und Naturschutz, GIS
- B.Sc. Klimaschutz und -anpassung: Module Moderne Instrumente in Klima- und Umweltschutz - GIS, Landschaftsökologie, Landschafts- und Raumplanung, Meteorologisches und Ökologisches Praktikum, Stadtökologie, Freilandökologie und Naturschutz
- B.Sc. Agrarwirtschaft: Landschaftsökologie
- M.Sc. Landwirtschaft und Umwelt und M.Sc. Umweltschutz: Module Ressourcenschutz, Konfliktfelder Landwirtschaft und Umwelt, Geoinformationssysteme in Landwirtschaft und Umwelt
- M.Sc. Environmental Sustainability: Modul Climate Change and Impacts on Biodiversity
- M.Sc. Energie-, Gebäude- und Umweltmanagement: Modul Digitale Stadt-, Raum- und Umweltplanung
Kontakt
Prof. Dr. Oleg Panferov
Funktionen
- Studiengangleiter Klimaschutz und Klimaanpassung
- Mitglied des Fachbereichrats, FB1
Arbeitsgebiete
- Klimaschutz
- Klimaanpassung
- Dachbegrünung
- THG-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Ute Rößner
Arbeitsgebiete
Öffentliche Trinkwasserversorgung
Wassertechnologie und Wasseraufbereitung
Altlastensanierung und Flächenrecycling
Umweltanalytik
Biochemische Prozessanalyse
Lehre
Bachelor Umweltschutz: Wassertechnologie 1, Altlastensanierung, Umweltanalytik
Bachelor Prozesstechnik (BIS): Umwelttechnik
Master Umweltschutz: Wassertechnologie 2
Master Landwirtschaft und Umwelt: Ressourcenschutz
Preise und Auszeichnungen
Grundwasserforschungspreis 1996 (Stiftung ZBL)
Kontakt
Projektmittel
ForschungsinitiativeKategorie
Umweltschutz BiodiversitätKurzbeschreibung des Projekts
In den letzten Jahren hat die Begrünung von Gebäuden, insbesondere die Dachbegrünung, zunehmend an Bedeutung gewonnen. In vielen Städten ist der Freiraum am Boden begrenzt und Dachbegrünungen stellen eine wichtige Option zur Schaffung innerstädtischer Grünflächen dar. Dachbegrünungen sind sowohl auf Flach- als auch auf geneigten Dächern möglich. Zudem lässt sich Dachbegrünung sowohl auf neu gebauten als auch auf bestehenden Dächern (z.B. im Rahmen der Sanierung von Altbauten) umsetzen. Im Fokus des Projekts steht die extensive Dachbegrünung, die ihre volle Funktionalität in kurzer Zeit erreicht. Der Bedeutungszuwachs der Dachbegrünung hängt sowohl mit den Reduktionen der Treibhausgasemissionen (Klimaschutz) als auch mit dem steigenden Handlungsbedarf wegen des unvermeidbaren und allgegenwärtigen Klimawandels zusammen, bei dem Dachbegrünung eine Anpassungsstrategie darstellt. Ein wichtiges Ziel ist eine „Ermäßigung“ der stadtklimaspezifischen, meteorologischen Extreme wie erhöhte Temperatur und niedrige relative Luftfeuchte (sog. Wärme- und Trockeninseleffekte) durch positive Auswirkungen auf Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Darüber hinaus ergeben sich durch Dachbegrünung Vorteile für die Wasserbilanz und die Wassergüte. Positive Wirkungen für die Biodiversität ergeben sich durch die Möglichkeit der Lebensraumschaffung in den Städten. Ziel des Projektes ist es, die Rolle der Dachbegrünung für den Klimaschutz und für die Anpassung an die negativen Folgen des Klimawandels (CO2-Sequestrierung, Kälte- und Wärmeschutz von Gebäuden, lokal- und mikroklimatische Effekte, Rückhaltung von Starkniederschlägen und Wassermanagement) und die Bedeutung der Dachbegrünung für die Biodiversität (Lebensraum für Flora und Fauna) zu untersuchen.Ergebnisse: Dachbegrünung und Wärme- / Kälteschutz von Gebäuden
Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde mit Hilfe der TSB die Wärmeleitfähigkeit (Lambda-Wert) der Dachbegrünung in Abhängigkeit von der Feuchte und der Art des Substrates im Vergleich zu Referenzflächen ohne Dachbegrünung messtechnisch erfasst. Zudem wurde der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient als Maß für die Wärmedämmeigenschaften der Dachbegrünung) in Abhängigkeit von Lambda, Substrat- und Bewuchsart sowie -höhe ermittelt. Die messtechnischen Erfassungen wurden mit Hilfe einer Klimabox durchgeführt. Als Ergebnis lässt sich feststellen, dass Dachbegrünung konventionelle Dämmungen nicht ersetzen können, allerdings dann sinnvoll sein können, wenn sich bei Altbauten solche konventionellen Dämmmethoden nicht anwenden lassen. Sowohl bei Altbauten als auch bei Neubauten können zudem Dachbegrünungen einen erkennbaren Beitrag zum sommerlichen Wärmeschutz leisten.Modellbox mit Styroporauflagen und Gründach (Quelle: intern)
Dachbegrünung und lokalklimatische Effekte
Infolge des hohen Versiegelungsgrads werden Siedlungsbereiche insbesondere im Sommer zu Wärmeinseln mit niedrigerer relativer Luftfeuchte. Dachbegrünungen können durch Evapotranspiration und Beschattung zur Abkühlung und Luftbefeuchtung beitragen. Sie stellen damit einen wichtigen Beitrag zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels dar.
Im Rahmen der mikroklimatischen Untersuchungen wurden die Unterschiede in der Oberflächentemperatur zwischen begrünten und unbegrünten Dächern mit Hilfe einer Wärmebildkamera erfasst. Für die kontinuierliche Erfassung der meteorologischen Parameter wurden auf einer begrünten Garage sowie auf einem Referenzkiesdach Messstationen aufgebaut. Erfasst wurden die Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Globalstrahlungsintensität, Strahlungsbilanz, Windrichtung und Windgeschwindigkeit sowie der Niederschlag. Außerdem wurden auf allen begrünten und übergrünten Garagen regelmäßige Messkampagnen mit manuellen Messungen der Meteovariablen unter allen typischen Wettersituationen durchgeführt. Um alle Jahreszeiten und Wetterbedingungen zu erfassen, wurde über ein Jahr gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die unbegrünten Dächer eine deutlich höhere Reflektion der solaren Strahlung haben. Trotzdem ist die Luft über begrünten Flächen, wie erwartet, unter fast allen meteorologischen Bedingungen systematisch kühler und feuchter als über unbegrünten. Die Ergebnisse sind in die Bachelorarbeit von Benjamin Stock eingeflossen.
Begrüntes Dach mit Klima-Messstation (Quelle: intern)
Dachbegrünung und Wasser
Dachbegrünungen speichern Niederschlagswasser und verzögern den Wasserabfluss. Es entstehen erhebliche Verdunstungseffekte. Entwässerungssysteme (Kanalisation) und Abwasserreinigungsanlagen werden dadurch entlastet. Der Effekt ist als Klimaanpassungsmaßnahme besonders wichtig in Anbetracht der erwarteten häufigeren Starkniederschläge. Durch Messungen der Niederschläge, der Verdunstung und des Wasserabflusses im Freiland sowie im Labor bei Beregnungsversuchen wurden hydrologische Kennwerte (Abflussbeiwerte) für Dachbegrünungssubstrate und Vegetation ermittelt. Insgesamt konnte durch die Versuche belegt werden, dass extensiv begrünte Dächer im Vergleich zu konventionell bekiesten Dächern den Regenwasserabfluss effektiv verzögern und vermindern.
Dachbegrünung und Biodiversität
Begrünte Dächer stellen Ersatzlebensräume in Siedlungen für Flora und Fauna dar. Zunehmende Flächenversiegelung und mangelhafte Grünflächenausstattung führen in vielen Siedlungen zu einem erheblichen Verlust an Lebensräumen und damit an Biodiversität. Im Freilandversuch wurde für die begrünten Dachflächen und für die unbegrünten Dach-Referenzflächen (Kiesdächer) die Frequentierung durch ausgewählte Insektengruppen (Wildbienen, Honigbienen, Hummeln, Schwebfliegen, Wespen) untersucht. Dabei wurden sowohl die Abundanzen (Individuenzahlen) als auch die Artenvielfalt (Vielfalt der vorkommenden Tiergruppen) ermittelt. Dabei ergaben sich eine signifikant höhere Abundanz und Artenvielfalt auf begrünten Dächern im Vergleich zu den unbegrünten Kiesdächern. Zudem besteht ein signifikanter Zusammenhang zwischen Bedeckungsgrad der Vegetation und Abundanz bzw. Artenvielfalt. Daraus lassen sich Empfehlungen für ökologisch optimierte extensive Dachbegrünungen ableiten.
Begrünte Parzelle im Technikum (Quelle: intern)
Extensiv begrünte und unbegrünte Kiesdächer (Quelle: intern)
Im Rahmen des Projekts durchgeführte Abschlussarbeiten:
Bachelorarbeit zum Thema „Untersuchungen zu den Auswirkungen der extensiven Dachbegrünung auf lokale Biodiversität und Mikroklima“, durchgeführt von Caroline Kaiser
Bachelorarbeit zum Thema „Messtechnische Erfassung der Auswirkungen von extensiver Dachbegrünung auf den Wasserhaushalt“, durchgeführt von Alexander Sternagel
Bachelorarbeit zum Thema „Messtechnische Erfassung der Auswirkungen von Dachbegrünung auf das Mikroklima“, durchgeführt von Benjamin Stock Bachelorarbeit zum Thema „Erfassung der Auswirkungen extensiver Dachbegrünung auf die lokale Abundanz und Artenvielfalt blütenbestäubender Insekten“, durchgeführt von Marius Kuhlmann