Bepflanzte Dächer wie auch Dachgärten sind keine Erfindung der Gegenwart. Bereits im sechsten Jahrhundert v. Chr. waren die Babylonischen Hängegärten weithin bekannt. Der Adoniskult trug im Mittelmeerraum zur Entstehung von Dachgärten bei. Zu seiner Ehre wurden die dortigen Hauswände sowie Flachdächer mit Wasserschalen voller Blumen und Blumentöpfen verziert. Ähnlich wurden die Häuser von römischen Patriziern geschmückt. In Nordeuropa treffen wir eine andere Art der Dachbegrünung. Die Skandinavier nutzen diese seit Jahrhunderten zum Schutz ihrer Dächer vor dem rauen Klima dieser Breitengrade und so sind diese grünen Dächer weiterhin ein charakteristisches Merkmal in Nordeuropa, vor allem in Norwegen und Island. Die bewachsenen Dächer wurden allerdings nicht nur aus ästhetischen oder thermischen Gründen angelegt.
Aus Feuerschutzgründen entstanden im 19.Jahrhundert in Berlin und in einigen schlesischen Städten hunderte von begrünten Dächern. Dachbegrünungen verwendet man seit Jahrhunderten auf Befestigungen und anderen militärischen Objekten. In den 20er Jahren machte Le Corbusier den Garten auf dem Dach zu einem Programmpunkt der neuen Architektur. Er war der Meinung, dass das Dach eines Hauses zum Lieblingsaufenthaltsort seiner Bewohner wird. Die heutige Entwicklung der Dachbegrünung in Westeuropa wird hauptsächlich von ökonomischen und ökologischen Aspekten diktiert. Im Zuge dessen entstanden viele spezialisierte Firmen und wurden die raffiniertesten Methoden der Dachbegrünung entwickelt. Bepflanzen kann man sowohl Flachdächer als auch Dächer mit einer Dachneigung bis zu ca. 45%. Abhängig von ihrem Gewicht und ihrem Pflanzenbewuchs werden Dachbegrünungen in intensiv, extensiv und multifunktional eingeteilt. Man kann begrünte Dächer sowohl auf Wohnhäusern wie auf Industriegebäuden, Ferienhäusern oder Garagen anlegen. Am einfachsten ist es, Dächer mit einer Dachschräge bis zu 30% zu begrünen. Schrägdächer bedürfen des zusätzlichen Einsatzes von Netzen, Leisten oder porösen Materialien, die das Abrutschen der Erdschicht und der Pflanzen verhindern. Auf Flachdächern ist es notwendig eine Dränageschicht zu verlegen.
Einschichtige Dachbegrünung
Extensiv begrünte Dächer sind mit einer dünnen 5 bis 515 cm dicken Schicht aus Substrat bedeckt. Diese wiegt zwischen 50 und 250 kg/m². Bewachsen werden diese Dächer von Pflanzen mit einer hohen regenerativen Fähigkeit und Anpassung an extreme Lebensbedingungen. Es sollten die mitteleuropäischen Trockenrasenpflanzen aus natürlichen Ansammlungen sein, hauptsächlich Moose, Sukkulenten(z.B. Mauerpfeffer), Gräser und Kräuter. Zumeist wird eine speziell gezüchtete Rasensode aus Mauerpfeffer (Sedum acre L.) und Gräsern oder deren Setzlinge verwendet, man kann jedoch auch gehäckselten Mauerpfeffer oder eine trockene sowie feuchte Aussaat von speziell ausgewählten Samen verwenden (die Zusammensetzung der Samenmischung wird von der FLL Richtlinie RSM 6.1. festgelegt). Auf Schrägdächern setzt man zumeist Rasensoden ein, es besteht aber auch die Möglichkeit des Einsatzes von so genannten Mischformen.
Die einschichtige Begrünung kann auf Dächern mit einer Schräge ab 3% angewendet werden. Die älteste Art der einschichtigen Dachbegrünung, die schon von den Wikingern verwendet wurde, war das Auflegen von Rasensoden aus trockenen Lebensräumen direkt auf die Dichtung (damals Birkenrinde). Dabei wurde die erste Schicht mit den Wurzeln nach oben verlegt, gefolgt von einer Lage mit nach unten zeigenden Wurzeln. Die bei der einschichtigen Begrünung eingesetzten Substrate sollten keine sogenannten. Ausschwemmteilchen enthalten.
Mehrschichtige Dachbegrünung
Der Aufbau der Schichten betrifft sowohl die extensiven wie auch intensiven Formen der Begrünung. Sie setzen sich aus verschiedenen Funktionsschichten zusammen: Isolierung des Daches, Trennung, Wurzelschutzchicht, Dränage, Filterschicht und Vegetationsschicht.
- Die Vegetationstragschicht
Die Vegetationstragschicht ist sehr stark verwurzelt und stellt den Untergrund für den Pflanzenwuchs dar. Deshalb muss sie eine stabile Struktur aufweisen, Wasser speichern, aber auch überschüssige Wasser an die Dränageschicht abgeben können. Selbst bei einer Übersättigung mit Wasser muss sie noch Sauerstoff enthalten. Diese Eigenschaften besitzen nur Substrate, die keine Ausschwemmteilchen enthalten, welche in die Filterschicht einschwemmen und eine langfristige, ordnungsgemäße Funktion der Dachbegrünung verhindern können. Die natürliche feinkörnige Erdkrume, ist fürdie Begrünung von Dächern so gut wie nicht verwertbar (außer als Beimischung). Ihre Verwendung (ein häufiger Fehler) führt unter Extrembedingungen (wie z.B. lang anhaltender Regen) dazu, dass sich die vegetative Schicht in eine schlammige Masse verwandelt die vom Dach herunter fließt oder bei lang anhaltender Trockenheit einen krustigen Panzer bildet. Unter diesen Umständen ist es unmöglich eine stabile Pflanzenschicht zu erhalten. Das Dach wird hauptsächlich von expansiven Pflanzen bewachsen, von einjährigen (Terophyten)so genannten Ruderalpflanzen, die nur in sehr geringem Maße zur Stabilisierung der Erdschicht beitragen. Vegetativen Schichten werden am besten aus porösen Materialien wie Lava, zerkleinerte Keramsiten oder aus dem Baumaterialrecyling gewonnenen Backsteinsplitter gebildet (guter Wasserspeicher und geringes Gewicht).
Die vegetativen Schichten müssen zudem die 19 durch die Normen der FLL festgelegten Eigenschaften wie Volumengehalt von Mineralstoffen, Bautechnische Erfordernisse, Gehalt an organischen Stoffen, Frostunempfindlichkeit, strukturelle Stabilität, Filtrierungskoeffizient, Wasserfassungsvermögen, Sauerstoffgehalt, PH-Wert, Übersalzung, Kalkgehalt, C/N Verhältnis, Brennbarkeit aufweisen.
- Filterschicht
Die Filterschicht verhindert das Eindringen von Kleinpartikeln aus dem Substrat in die Dränageschicht. Normalerweise verwendet man hierzu Geofasern mit einem Gewicht zwischen 100 bis 200 g/m² und einer Porengröße von < 0,2 mm. Normen definieren die Eigenschaften wie: Abriebfestigkeit, Filtration, Durchlässigkeit u.ä.
- Dränageschicht
Die Dränageschicht dient nicht nur dem Abführen des Wasserüberschusses aus der vegetativen Schicht, sondern sie sollte darüber hinaus auch bestimmte Speichereigenschaften besitzen. Zudem schützt sie die darunterliegenden Schichten. Sie kann aus Kies (ungünstige Feuchtigkeitsspeichermöglichkeiten und hohes Gewicht), Lava, Bims, Keramziten, Schlacke (soweit sie keine Salze oder Schwermetalle enthält) oder Ziegelsplitt bestehen. Es gibt jedoch auch spezielle Dränageplatten oder Matten aus Kunststoff.
- Schutzschicht
Die Schutzschicht wirkt gegen die Beschädigung der Dichtung während der Aufbauarbeiten. Wenn diese Risiko nicht gegeben ist, kann auf diese Schicht verzichtet werden. Die Norm DIN 18195 definiert dieses Problem genauer.
- Wurzelschutzschicht
Die Wurzelschutzchicht wirkt dem Eindringen von Wurzelwerk in tiefer gelegene Schichten entgegen. Wenn die wasserabweisende Schicht gleichzeitig gegen das Eindringen von Wurzeln resistent ist, kann man auf eine zusätzliche Schicht verzichten. Zumeist werden hier wasserbeständige Folien wie PVC, PE oder EPDM verwendet. Siehe Normen DIN 4062, DIN4038 und DIN18195.
- Trennungsschicht
Die Trennungsschicht ist notwendig, wenn es zwischen den Isolierungsschichten zu ungewollten chemischen Reaktionen kommen könnte wie z.B. zwischen Bitumen und PCV Folien.
Intensive Begrünung
Zu der intensiven Begrünung, die man auch als Gärten auf Dächern bezeichnen kann, gehört auch das Pflanzen von Stauden, Baumsträuchern und das Auslegen von Rasenflächen. Diese Gärten bedürfen einer regelmäßigen Pflege sowie Bewässerung. Sie können das Gesamte Dach überziehen oder lediglich punktuell auftreten. Ihre Nutzung sowie die Gestaltungsmöglichkeiten sind vergleichbar mit der von Gärten auf ebener Erde. Man kann diese Gärten auf Flachdächern sowie auf Dächern mit geringem Gefälle (ca. 5%) anlegen.
Der Wasserstand wird durch Abflüsse geregelt und muss einen von der Art des genutzten Filters abhängigen Abstand zur Vegetationstragschicht einhalten. Im Falle von Dachschrägen wird ein System von wassersammelnden Querschwellen eingesetzt. Die Bewässerung erfolgt üblicherweise durch ein automatisches System von Ventilen mit Schwimmern. Dabei ist ein Ventil für die Bewässerung von ca. 400m² notwendig.
Die intensive Begrünung kann in einfache (zwischen extensiver und intensiver Begrünung mit Lasten zwischen 250 und 350 kg/m², bewachsen mit Stauden und Sträuchern, die gegen vorübergehende Trockenperioden resistent sind) sowie intensive (Lasten über 350 bis üblicherweise 600 kg/m²) unterteilt werden. Dort können nicht nur Sträucher sondern auch kleine Bäume wachsen. Büsche und vor allem Bäume für Dachbegrünung werden in Baumschulen so gezüchtet, dass sie ein flaches Wurzelwerk ausbilden. Häufig werden spezielle wurzelbindende Netze oder Matten eingesetzt, die eine bessere Verbindung der Büsche oder Bäume mit dem Untergrund ermöglichen und die Pflanzen vor Windbeanspruchung schützen.
Es gibt umfassende Tabellen mit Aufstellungen von Sorten, die für die Bepflanzung von Dächern in Abhängigkeit von der Stärke der Schichten sowie ihrer Lage geeignet sind.
Das Pflanzen von ausgesprochen expansiven Sorten mit einem aggressiven Wurzelsystem (wie Birken, Weiden und Essigbäume) sollte auf Dächern vermieden werden.
Vor dem Beginn der Arbeiten auf dem Dach muss die Tragfähigkeit der Dachkonstruktion überprüft werden. Dabei sollte auch das Gewicht einer Schneedecke berücksichtigt werden.
Alleine das Gewicht der Vegetation (ohne Vegetationssubstrat) in feuchtem Zustand beträgt:
Rasensode ca. 5kg/m² (0,05 kN/m²)
Stauden und niedrige Sträucher ca. 10 kg/m² (0,1 kN/m²)
Sträucher bis 1,5 m ca. 20 kg/m² (0,2 kN/m²)
Sträucher bis 3m ca. 30 kg/m² (0,3 kN/m²)
Das Gewicht eines feuchten Erdsubstrates ab einer Stärke von 1 cm beträgt:
Torf ca. 7 kg/m² (0,07 kN/m²)
Torf-Erde-Gemisch (3:7) ca. 15 kg/m² (0,15 kN/m²)
Tongranulat.(trocken) 4 kg/m² (0,04 kN/m²)
Sand ca. 20 kg/m² (0,20 kN/m²)
Vorteile konventioneller Dachbegrünung
Eine fachgerecht angelegte Dachbegrünung hat viele Vorteile. Sie ist nicht nur Verzierung für das Dach, sondern bringt auch praktische Vorteile.
Die wichtigsten davon sind:
- Schutz des Daches vor der direkten Einwirkung der UV-Strahlung sowie Verringerung der Aufheizung des Daches während einer Hitzeperiode. Dadurch unterliegt das Dach weit geringeren Temperaturschwankungen. Die jährlichen Temperaturunterschiede auf bepflanzten Dächern betragen ca. 30°C, auf konventionellen Dächern hingegen ca. 100°C (mit Dachpappe gedeckte Dächer heizen sich im Sommer bis auf über 80°C auf). Diese Eigenschaften tragen dazu bei, dass begrünte Dächer eine mindestens doppelt so lange Lebensdauer im Vergleich zu konventionellen Dächern haben.
- Isolationseigenschaften, die das Raumklima innerhalb des Gebäudes verbessern, d.h. im Sommer wirken sie der Überhitzung entgegen und schützen im Winter vor Wärmeverlust. Die Pflanzen und Erdschicht erfüllen die Rolle einer Isolierung und die in ihnen ablaufenden biochemischen Prozesse erzeugen eine zusätzliche, wenn auch geringe Wärmemenge. Die Energieeinsparung beträgt zwischen 10 und 30% im Vergleich zu konventionellen Dächern. Wie Untersuchungen bewiesen haben, betrug die Temperatur auf der Ebene der Dichtung, bei einer Außentemperatur von -15 °C, 0 °C.
In Städten ermöglicht eine Dachbegrünung Wiedergewinnung der durch die Bebauung verlorenen Grünfläche mit folgenden Eigenschaften:
- Absorption von Kohlendioxid und Sauerstoffproduktion
- Aufnahme von Staub sowie anderen Luftverunreinigungen; ca. 200g Staub/m²
- Befeuchtung und Ionisieren der Luft, an heißen Tagen verdampfen ca. 0,5l Wasser/m²
- Dämpfung von Lärm; in Abhängigkeit von der Stärke der Schichten wurde eine Lärmreduktion bis 46 dB gemessen
- Vorübergehende Speicherung und Reinigung von Regenwasser (sie können ca. 90% Blei und Kadmium abfangen)
- Entlastung das Kanalisationssystem, da sie das gespeicherte Wasser nur langsam wieder abgeben oder es verdampfen lassen, wobei sie das Klima verbessern. Der Abflusskoeffizient für extensiv begrünte Dächer schwankt zwischenØ 03 – 05, bei Intensivbegrünungen ist dieser sogar noch höher. Aus diesem Grund (Entlastung des Kanalisationssystems sowie Überschwemmungsvorbeugung) wird in vielen Städten die Errichtung von Dachbegrünungen bezuschusst.
- Erschaffung von kostbarem Lebensraum für Flora und Fauna
- Im Falle von Dachgärten eine Erschaffung von Erholungsraum für Menschen
Multifunktionale Begrünungen - Feuchtdächer
Unter dem Begriff der multifunktionalen Begrünung versteht man eine Art von bepflanzten Dächern, bei welchen durch die Verwendung von Sumpfpflanzen, die Aspekte der Nutzung und Retention von Regenwasser, Reinigung, Energieeinsparung sowie die Investitionskosten optimiert werden. Multifunktionale Dächer besitzen, neben den bereits bei den konventionell begrünten Dächern genannten Vorteilen, darüber hinaus noch einige zusätzlich interessante Eigenschaften:
- Hohe Transpirationseigenschaften von Sumpfanlagen (800- 1600 mm/m²/Jahr) erhöhen die Effektivität des Einflusses auf das Mikroklima sowie auf die Temperaturregelung innerhalb des Hauses. Das Vermögen der Kühlung eines Mikroklimas ist besonders in stark bebauten städtischen Gebieten von Wichtigkeit. Das Entziehen von Wärme während des Verdampfungsprozesses beeinflusst positiv die Temperaturregelung innerhalb der Gebäude. (Dieser Effekt wurde bei der Getränke produzierenden Firma Possmann in Frankfurt zur Kühlung von Wasser aus betrieblichen Produktionsabläufen genutzt.)
- Feuchtdächer entlasten in hohem Masse das Kanalisationssystem durch ihre Fähigkeit der Abgabe von Flüssigkeit an die Atmosphäre (in wesentlich intensiverem Masse als konventionell begrünte Dächer), weshalb sie auch ein Element der präventiven Hochwasserschutzmaßnahmen darstellen.
- Feuchtdächer zeichnen sich durch eine hohe Fähigkeit der Wasserreinigung aus, weshalb sie zur Klärung von Wasserspeichern wie Zier- oder Badeteichen genutzt werden können.
- Es können auch verfahrenstechnische oder Kanalisationsabwässer gereinigt werden, besonders so genanntes Grauwasser vor seinem erneuten Einsatz im Wasserhaushalt als Brauchwasser wie z.B. zur Toilettenspülung, zum Wäsche waschen oder der Gartenbewässerung. So werden beispielsweise in der Fabrik für Landwirtschaftliche Geräte „John Deere" in Mannheim die Abwässer aus der Lackiererei gereinigt. Die Firma Emschermann nutzt ihre Feuchtdächer zur Klärung ihres Schmutzwassers.
- Pflanzenkläranlagen zählen zu besonders mikroklimatisch wirksamen und seltenen Biotopen in urbanen Räumen.
- Als biologisch aktive Fläche wird sie in die Bebauungsbilanz sowie in die Bilanzierung von Angriff und Kompensationsmaßnahmen eingerechnet, was auf den finanziellen Aspekt umgelegt werden kann.
- Substratlose Feuchtdächer, die als eine geringe Retentionsfläche vorgesehen wurden, sind so leicht, dass sie nahezu auf jedem Dach aufgebaut werden können.
- Zuchtpflanzen, Textile schwimmfähige Vergetationstragematte Repotex
Aufbautechnik von Feuchtdächern
Die Isolierung, Abdichtung sowie Verlegung der Schutzschichten sollten streng nach den verbindlichen, Dachbegrünungen betreffenden FLL Normen ausgeführt werden. Die oberhalb der Abdichtung befindlichen Schichten unterscheiden sich diametral von herkömmlich begrünten Dächern. Das Gewicht von Feuchtdächern beträgt im Durchschnitt 50 bis 200kg/m² und ist hauptsächlich von der Planung der Retention abhängig. Der Pflegeaufwand von Sumpfdächern ist ähnlich hoch wie der von extensiven oder intensiven Flachdächern. Darüber hinaus muss bei Feuchtdächern ständig eine ausreichende Wasserversorgung gewährleistet sein, vor allem während längerer Trockenperioden. Falls das Sumpfdach nicht ohnehin zur Abwasserklärung vorgesehen ist, wird es mit in Wassertanks aufgefangenem Regenwasser bewässert.
Grundsätzlich kann man Feuchtdächer in Flach- und Steildächer unterteilen.
Flachdächer
Substratlose Dächer
Auf einem versiegelten Flachdach werden substratlose vegetative vorkultivierte Platten, verlegt (entweder auf der gesamten Dachfläche oder als Inselgruppen). Das sind mit Hilfe der Phytolyse hergestellte Matten, deren verwobene Wurzeln von Helophyten eine Art von dicht gewebtem Netz herstellen. Ein so vorbereitetes Material wird in kleinere Fragmente geschnitten und ähnlich wie ein Rollrasen aus der Rolle aufs Dach verlegt.
Von Vorteil ist die leichte Ausführung wegen der resultierenden Materialersparnis und Gewichtreduzierung.
Von Nachteil allerdings ist die geringere Fähigkeit zur Filtration, Akkumulation sowie die geringere Stabilität im ersten Zeitraum nach der Verlegung im Vergleich zu Dächern, auf welchen Substrat eingetragen wird.
Dächer mit Substrataufbau
Auf einem abgedichteten Dach wird eine Schicht Substrat aufgetragen, auf welchem Repositionspflanzen angesiedelt werden können, die beispielsweise nach der Logatainer Methode kultiviert wurden. Bei Anwendung dieser Methode und bei entsprechender Substratauswahl kann man eine zusätzliche Elimination an Verunreinigungen oder an Nährstoffen im zufließenden Wasser bewirken. Substrate mit einer hohen Reaktionsfähigkeit sind Lava, Perlit, Ziegelsteinsplitt, Tongranulat, Bims oder Torf. Sie garantieren die Entstehung einer biologischen Schutzschicht, welche eine enorme Bedeutung bei der Elimination von organischen Verunreinigungen hat. Der Zusatz von Substraten wie Kalk, Dolomit, Hematit u.ä. erlaubt die Bindung von chemischen Verunreinigungen und einigen Nährstoffverbindungen, wie beispielsweise Phosphaten. Bei der Verwendung von Ionenabsorbern (Zeoliten, Tonmineralen) werden Nährstoffe und andere unerwünschte Stoffe gebunden (z.B. Laponit zur Zinkelimination). Normalerweise werden dafür spezielle an die Verunreinigung des Wasser und die hydraulischen Bedingungen angepasste Mischungen verwendet, die zu einer Optimierung der chemischen, biologischen sowie ökonomischen Faktoren führen.
Flachdächer unter Einsatz der Pflanzenträgermatte Repotex
Durch Einsatz von schwimmfähigen Materialkombinationen, die ein Auffliegen auf der Wasseroberfläche ermöglichen (Repotex S), kann man eine Dachbegrünung mit hoher Retentionsfähigkeit erreichen welche Wasserstandschwankungen gut verträgt.
Es können aber auch verankerte und mit einem Wasserspeicher ausgestattete Matten verwendet werden (Repotex U). Die Retention findet in diesem Fall über der Pflanzenschicht statt. Je nach Funktion des Daches kann die Matte eine Verdampfungsverhinderungsfunktion besitzen. Die Repositionspflanzen werden einfach auf der Matte in einer Anzahl von fünf bis acht Stück (Logotainer) oder zwei bis drei Stück (Phytolyse) verteilt. Die Wurzeln wachsen schnell durch die Matten und schaffen so eine mechanische Stabilisierung. Auf Schrägdächern werden die Pflanzen direkt in die Matten eingepflanzt.
Flachdächer können vor allem dann dauerhaft bewässert werden, wenn ihre Funktion in der Wasserreinigung besteht oder der steigende Wasserbedarf während einer Trockenperiode ergänzt werden (Retentionsdächer) muss, was normalerweise unter Zuhilfenahme von einer gesteuerten Pumpe geschieht.
Steildächer
Dächer dieses Typs verfügen über beschränkte Wasserspeicherkapazitäten und benoetigen daher eine ständige Wasserzufuhr. Diese Versorgung kann sowohl gleichmäßig wie auch periodisch erfolgen. Aufgrund der Notwendigkeit eines ständigen Wasserzuflusses werden diese hauptsächlich zur Wasserklärung oder zur Regulierung des Mikroklimas eingesetzt.
Dabei ist die gleichmäßige Wasserverteilung auf der gesamten Dachfläche sehr wichtig.
Dächer mit einer geringen Schräge können auf denselben Substraten wie Flachdächer aufgebaut werden. Wenn die Neigung keinen stabilen Untergrund gewährleisten kann, werden Wasserspeichernde Matten vom Typ Repotex eingesetzt.
Das Repotexgewebe besteht aus einer verrottungsfesten Materialkombination. Die Matte besitzt auf ihrer Oberfläche eine verdunstungshemmende Schicht, auf ihrer Unterfläche hingegen eine Wasseraufnehmende (Repotex U) oder schwimmfähige Struktur. Ihr Gewicht beträgt je nach Variante zwischen 0,5 bis 20 kg/m² und ihre Materialstärke bis 2,5 cm. Die Wasserspeichermöglichkeit der Materialstärksten Variante beträgt 8 Liter/m².
Auf abschüssigen Dächern durchgeführte Tests haben ergeben, dass das Gewicht eines Quadratmeters inklusive der Biomasse ca. 15 kg/m² beträgt. Die Repotexmatte kann vor ihrem Aufbau auf dem Dach bereits mit Repositionspflanzen bepflanzt werden.
Repositionspflanzen vom Typ Logotainer werden auf speziellen Kunstfaserpaletten gezüchtet, die keilartige Einbuchtungen besitzen. In diesen Mulden bildet das gedrungene Wurzelwerk die Form der Mulde nach. Diese Pflanzen sind leicht zu transportieren, da die Teile oberhalb der Wurzeln abgeschnitten sind, ein geringes Gewicht haben und ohne weiteres Transporte von drei Tagen ohne Bewässerung überstehen. Aufgrund ihres dichten Wurzelwerkes sind sie leicht einzupflanzen und ihr Produktionszeitraum beträgt bis zu zwei Jahren. Diese Pflanzen akklimatisieren sich schnell und haben ein ausgeprägt starkes Wachstum.
