Was Fassadenbegrünung wirklich leisten kann

2021 wurden insgesamt 86 600 Quadratmeter und 2022 146.000 Quadratmeter Fassadenflächen neu begrünt; dabei lag der Anteil an LW bei rund 15 bis 20 Prozent (Bundesverband GebäudeGrün e. V., 2023). Alle Projekte gründen dabei auf einer Vielzahl an positiven Effekten, die diese Grünen Fassaden leisten sollen. Die Liste der angegebenen Leistungen ist oft lang und reicht von positiven Temperatureffekten auf den Stadtraum und das Gebäude, Regulierung des Regen- und Abwasserwassermanagements, Verbesserung der Luftqualität und Schalldämmung, Erhöhung der Biodiversität und des menschlichen Wohlbefindens bis zum Schutz der Fassade. Es gibt entsprechend viele Studien, die sich mit den Leistungen beschäftigen. Viele Informationen findet man zu Bodengebundenen Fassadenbegrünungen (BF), weniger Untersuchungen hingegen speziell zu LW. Außerdem gibt es Studien, die nicht zwischen den Fassadenbegrünungssystemen unterscheiden. Im Folgenden soll ein Einblick über den aktuellen Stand an wissenschaftlichen Veröffentlichungen der letzten 16 Jahre gegeben werden.

Stadtraumabkühlung und Gebäudedämmung

Im Kontext der steigenden Anzahl an Hitzetagen, Tropennächten und dem urbanen Hitzeinseleffekt durch die Klimaerwärmung wird über Abkühlung durch LW in Leitfäden und vielen Studien diskutiert. Dass Pflanzen einen abkühlenden Effekt durch Verdunstungskühle und die Verschattung erzeugen ist bekannt, wird aber teilweise überhöht dargestellt. Die Kühlung durch Evapotranspiration wird durch Verdunstung aus dem Boden und der Blattoberfläche erzeugt. Die Verdunstung der Pflanzenarten ist dabei sehr unterschiedlich und passt sich zudem den jeweiligen Standortbedingungen an. Daher ist es schwierig, das Verdunstungspotential von Pflanzen zu quantifizieren. So schließen Pflanzen etwa bei Stress durch hohe Strahlung oder Trockenheit ihre Stomata, sodass keine Transpiration mehr stattfindet (Besir & Cuce, 2018). Durch diesen Schutzmechanismus gleicht sich die Vegetationstemperatur der Lufttemperatur an und ein Abkühlungseffekt ist nicht mehr möglich (Gräf et al., 2021). Eine optimale Verdunstungskühle kann also nicht ohne ausreichende Bewässerung der Pflanzen erzeugt werden und sollte daher nie ohne ein nachhaltiges Regen- und Abwassermanagement betrachtet werden.

Die Verschattung der Fassade reduziert zudem ihre Aufheizung , sodass in der Nacht weniger Wärmestrahlung an die Umgebung abgegeben wird (Bornschlegl et al., 2023). Die Begrünung einer Wand kann nachweislich die Einstrahlung auf die Fassade um bis zu 85 Prozent reduzieren (Azkorra-Larrinaga et al., 2023). Insgesamt haben folgende Faktoren Einfluss auf die Verdunstungskühle und die Verschattung: der Wassergehalt des Substrats, Pflanzenart und Entwicklungsstadium, die Blattoberfläche, -farbe und -dicke, die Exposition der Fassade und das lokale Klima (Besir & Cuce, 2018; Bianco et al., 2017; Koch et al., 2020).

Es gibt zwar einen mikroklimatischen Effekt in der Begrünung, aber unklar ist, wie viel Einfluss dies auf die Abkühlung des Stadtraums hat (Kozamernika et al., 2023). Bisherige Studien sind unter verschiedenen Bedingungen, meist mit Bodengebundener Fassadenbegrünung, durchgeführt oder mit Modellen simuliert worden.

Die veröffentlichten Abkühlungswerte für BF reichen von 1,7 Grad Celsius (Bolton et al., 2014) über 2–20 Grad Celsius (Pfoser et al., 2013) und bis zu 30 Grad Celsius (Edelmann & Poku, 2018). Studien zur Verringerung der Lufttemperatur durch LW sind in Besir und Cuce, 2018 und in Brune et. al, 2017 zusammengefasst. Zum Beispiel: 4,5 Grad Celsius (Perini et al., 2011), 1,9–8,3 Grad Celsius (Eumorfopoulou & Kontoleon, 2009), 12–20 Grad Celsius (Mazzali et al., 2013), 1–10,94 Grad Celsius (Wong et al., 2010) und 5 Grad Celsius (Haggag et al., 2014). Diese sehr verschiedenen Werte entstammen unterschiedlichen Klimazonen. LW-Systeme, Versuchsdesigns und die verwendeten Pflanzen sind oft nicht ersichtlich (Chen et al., 2013; Cheng et al., 2010; Eumorfopoulou & Kontoleon, 2009; Mazzali et al., 2013). In der Studie von Cameron et al. (2014) wurde die Verringerung der Lufttemperatur für einzelne Pflanzenarten beschrieben und reicht von 4,3 Grad Celsius durch Jasminum officinale 'Clotted Cream' bis 7,6 Grad Celsius durch Stachys byzantina. Der Vergleich dieser und anderer veröffentlichter Ergebnisse ist insgesamt schwierig, da etwa die Vitalität der Pflanzen, deren Bedeckungsgrad oder auch der Messabstand zur Wand verschieden sind (Cheng et al., 2010; Eumorfopoulou & Kontoleon, 2009; Wong et al., 2010).

Verschiedene Simulationen zum Abkühlungseffekt der Städte durch grüne und blaue Infrastrukturen zeigten, dass der Effekt von vielen ortsabhängigen Faktoren beeinflusst wird (Žuvela-Aloise et al., 2016; (Brune, 2017); Besir and Cuce, 2018).

Der aktuelle Wissensstand zeigt somit keine vergleichbaren Aussagen zu Kühlungseffekten der LW auf deren Umgebung, die auf deren Bestandteile, etwa die Pflanzenauswahl oder Bewässerung zurückgeführt werden können. Auch wir konnten in unserer Studie keine eindeutigen Ergebnisse erzielen und es besteht weiterhin grundlegender Forschungsbedarf (Stollberg & Birgelen, 2023).

Die Fassadenbegrünung hat nachweislich einen dämmenden Effekt auf den Innenraum. Der Wirkungsgrad variiert je nach Beschaffenheit des Fassadenbegrünungssystems. Dabei hat die vorgehängte, hinterlüftete Begrünung einen doppelt positiven Effekt, da der Luftraum zwischen Fassade und Begrünung zusätzlich dämmt. Für die Abkühlung des Innenraums im Sommer spielt dabei die Verschattung die wichtigste Rolle. Die Begrünung von Fassaden kann somit ein Ersatz für gängige Wärmedämmverbundsysteme sein und Energiekosten für Klimaanlagen und Heizungen verringern (Cameron et al., 2015; Besir & Cuce, 2018; Gedge et al., 2008; Krippner et al., 2022; Perini & Rosasco, 2013; Pfoser et al., 2013; Riley, 2017).

Regen- und Abwassermanagement

Damit die LW positive Effekte erreichen kann, ist die Versorgung mit Wasser unabdingbar. Vermehrte Niederschläge im Winter und lange Trockenperioden und Starkregenereignisse im Sommer erfordern daher einen massiven Umbau der Innenstädte nach dem Vorbild der Schwammstadt. Die Herausforderung dabei ist, Platz für ausreichend große Wasserspeicherelemente zu finden, das Wasser frisch zu halten und entsprechende Pumptechnik zu installieren (Pearlmutter et al., 2021). LW könnten hierfür, ähnlich den Gründächern, mit Regenwasserspeichern ausgestattet werden und damit auch zur Abpufferung von Starkregenereignissen dienen.

Neben der Verwendung von Regenwasser wäre auch die Nutzung von Grauwasser denkbar um Trinkwasser zu schonen. Hierfür müssten die Wasserleitungssysteme im Gebäude, aber auch im Stadtwassersystem verändert werden, etwa um das Schwarzwasser getrennt abzuführen (Fowdar et al., 2017; Radić et al., 2019).

Eine Simulation zur Bewässerung von Fassadenbegrünung in Berlin von Pearlmutter und Kolleg:innen (2021) zeigt, dass eine zu 87 Prozent begrünte Fassade 100 Prozent des Niederschlagswassers und 47 Prozent des Grauwassers nutzen und verdunsten könnte. Die gleiche Simulation für andere Städte zeigt deutliche Unterschiede aufgrund des lokalen Klimas und der Gebäudestruktur. Das bedeutet, dass ein Großteil des Grau- und Niederschlagswassers in der Stadt verbleiben könnte und nicht abgeführt werden müsste.

Nährstoffe aus dem Grauwasser können als Pflanzendünger genutzt werden und gehen nicht verloren. Ein Versuch mit synthetisch hergestelltem Grauwasser zeigte, dass ein Großteil der Schadstoffe aus dem Grauwasser durch die Begrünung entfernt wurde. Die Pflanzen zeigten dabei kein anders Wachstumsverhalten oder Aussehen aufgrund des Grauwassers. Ein häufigeres Auftreten von Pflanzenkrankheiten oder Schädlingen war nicht zu beobachten (Pucher et al., 2022). Die Aufnahme von Schwermetallen ist gering und Pflanzen können dabei helfen, Schwermetalle umzuwandeln (Fowdar et al., 2017; Pearlmutter et al., 2021).

Luftqualität

Die Luftqualität definiert sich durch den Anteil an den Schmutzpartikeln Feinstaub (PM10, PM2,5), Stickoxiden (NOx) und Ozon, da diese nachweislich gesundheitsschädlich sind (Perini & Rosasco, 2013; Umwelt Bundesamt, 2023).

In einigen Studien zur BF, LW, Straßenbäumen und Pflanzen im Allgemeinen wird das Potential der Luftreinigung durch Pflanzen beschrieben (Ghazalli et al., 2019; Ottelé et al., 2010; Perini & Rosasco, 2013; Pfoser et al., 2013). Pflanzen ab- und adsorbieren diese Stoffe und wandeln sie um, beziehungsweise lagern die Stoffe auf der Blattfläche ab (Gorbachevskaya & Herfort, 2012; Ottelé et al., 2010; Pfoser et al., 2013).

Gorbachevskaya & Herfort (2012) konnten im Versuch mit Dachbegrünungssystemen, im Labor und mit ausgewählten Partikelgrößen feststellen, dass fast alle Schmutzpartikel, außer sehr feine Partikel (0,3 µm), durch die Pflanzen gebunden wurden. Das Partikelbindungsvermögen von Grünflächen ist dabei von der Bepflanzung und dem Vegetationsträger beziehungsweise dem Substrat abhängig.

Die Bindung von CO2 hängt davon ab, wie viel Biomasse gebildet werden kann. Da in LW eher kleinere Pflanzen mit einem geringen Biomassezuwachs verwendet werden, ist der LW-CO2-Senken-Effekt hier eher als sehr gering einzuschätzen. Hinzu kommt der aktuell insgesamt hohe CO2-Fußabdruck einer LW im gesamten Lebenszyklus betrachtet. Die Verwendung erneuerbarer Energien in der Herstellung und Unterhaltung der Anlagen oder eine gezielte Auswahl an Materialien und Substraten, etwa unter Einsatz von Pflanzenkohle (Biochar) als CO2 Senke, wäre sicherlich noch zur Optimierung denkbar.

Schalldämmung

Die Reduzierung des Schallpegels durch begrünte Fassaden wurde bereits nachgewiesen (Perini & Rosasco, 2013; Pfoser et al., 2013). Der dabei angestrebte erhöhte Schall-Absorption-Koeffizient ist abhängig von den (Blatt-)Oberflächeneigenschaften der Pflanzen sowie dem Volumen der Vegetations- und Substratschicht (Ghazalli et al., 2019).

Radić et al. (2019) fasst Studien zur Schallwirkung von LW zusammen, die in Abhängigkeit vom System den Schall von 2 bis 40 Dezibel reduzieren.

Biodiversität

Die Möglichkeiten der Pflanzenauswahl und deren Kombinationen sind sehr vielseitig und reichen von Kletterpflanzen und Gehölzen in bodengebundenen Begrünungen über vertikale Wiesen, Stauden- und Strauchpflanzungen bis hin zum Anbau von Nutzpflanzen. Dies wird im Artikel "Förderung der Artenvielfalt in der Vertikalen" von Plückebaum und Stollberg in dieser Ausgabe weiter vertieft.

Menschliches Wohlempfinden, Ästhetik und Identität

Verschiedene Studien zeigen, dass urbanes Grün positive Wirkungen auf das menschliche Wohlbefinden sowie die körperliche und psychische Gesundheit hat und die Arbeitsleistung steigert. Das Stresslevel und Ängste von Menschen werden reduziert und aggressives oder kriminelles Verhalten minimiert. Mit einem höheren Grünflächenanteil in der Wohnumgebung steigt zudem die Aktivität der Menschen im Freien in Sachen Freizeit und Sport (Beatley & Newman, 2013; Ghazalli et al., 2019; Kowarik et al., 2017; Tzoulas et al., 2007).

Fassadenbegrünung hat hier einen besonderen Stellenwert, da sie aus der menschlichen Perspektive besonders auffällig ist. Wir schauen darauf, ohne uns dafür in eine andere Position zu bringen. LW stehen dabei für eine Verbindung von künstlich Geschaffenem und Natürlichkeit. Eine LW kann so zur Imagegebung genutzt werden, für ganze Stadtquartiere wie Vauban in Freiburg oder einzelne Gebäude oder Firmen. (Kozamernika et al., 2023).

Da zumindest LW noch sehr kostspielig sind, werden sie häufig nur in ausgewählten repräsentativen Stadtteilen eingesetzt. Eine preiswertere Alternative bietet hier der Einsatz bodengebundener Systeme, deren große Potentiale aktuell nur wenig genutzt werden.

Schutz der Fassade

Das Gerücht, dass jede Fassadenbegrünung in Mauerfugen und Fassadenrisse wächst oder einfach so die Fassade zerstört hält sich beständig. Davon abgesehen, dass es nicht zu einem Schaden kommt, wenn die Fassadenbegrünung richtig angelegt und gepflegt wird, hat sie zudem positive Effekte auf die Materialbeschaffenheit der Fassade (Gedge et al., 2008). Eine Begrünung schützt die Fassade vor der Zerstörung durch Wetterereignisse wie Starkregen, Hagel und Strahlung (Gedge et al., 2008; Kraus et al., 2019). Außerdem ist es nicht möglich, Graffiti auf die Begrünung zu sprühen – diese beugt also Vandalismus vor. (Radić et al., 2019).

Ausblick

Der kurze Überblick zeigt eine Reihe von positiven Effekten, die von Grünen Fassaden ausgehen. Dennoch gibt es auch einige Optimierungsmöglichkeiten, um die vertikale Begrünung noch nachhaltiger und effektiver zu gestalten. Zum einen durch eine frühzeitige Einbindung von verschiedenen Fachdisziplinen bei der Planung neuer begrünter Gebäude, durch Verwendung nachhaltiger Materialien und pflegeleichter Systeme sowie durch artenreiche, standortangepasste Pflanzenvielfalt.

Zudem könnte Gebäudegrün als eine Form der Ausgleichs- und Ersatzmaßnahme bei Neubauten in Bebauungsplänen fest verankert werden. Die weitere Forschung für validierte Aussagen zur Wirkung von Gebäudegrün dient als Grundlage für zukünftige Planungen.

Quellenverzeichnis

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