Gründach auf dem Gewandhaus zu Leipzig: Messtechnik sorgt für gesunde Pflanzen
Das Gewandhaus zu Leipzig ersetzt die Kiesflächen auf seinem Flachdach
teilweise durch Dachbegrünung, um einen Beitrag für eine klimaresilientere
Stadt zu leisten. Damit die Pflanzen in einem guten Zustand bleiben, sind
vielfältige Maßnahmen erforderlich. Um diese zu erproben und Erkenntnisse
über das Management von Gründächern zu gewinnen, arbeitet das Konzerthaus
eng mit Forschungseinrichtungen zusammen.
Dazu gehören Forschende der HTWK
Leipzig, des Forschungs- und Transferzentrums Leipzig (FTZ) und des
Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig. Glasfasern messen
im und auf dem Substrat die Temperaturen und können so vor zu viel
Trockenheit warnen, bevor Pflanzen absterben.
Vorteile faseroptischer Messungen auf Gründächern
Die Forschenden waren im Frühjahr dieses Jahres auf das Dach des
Gewandhauses mit dabei, als die bisherigen Kiesflächen durch ein Gründach
ersetzt wurden, und verlegten zeitgleich Glasfasern im und auf dem
Substrat. Unter Leitung von Dr. Martin Weisbrich von der Forschungsgruppe
„Sensorik und Monitoring“ vom Institut für Betonbau der HTWK Leipzig
verlegten sie faseroptische Messtechnik in mehreren Ebenen und Schleifen
an einem Versuchsfeld mit einer Größe von etwa 150 Quadratmetern.
Anschließend wurde das Gründach bepflanzt. „Die Methode erlaubt es, über
lange Zeiträume Temperaturen im Gründach kontinuierlich und vor allem
ortspezifisch zu erfassen. Sie liefert Rückschlüsse zur Feuchte und zum
Zustand des Gründachs, was sonst nur durch aufwändige Begehung durch
Sachkundige möglich wäre“, so der promovierte Bauingenieur. Zukünftig
sollen die Informationen des Messsystems jederzeit abrufbar sein, sodass
beispielsweise im Falle von Trockenheit die Pflanzen zeitnah bewässert
werden – nicht nach dem Gießkannen-Prinzip, sondern genau dort, wo das
Substrat zu trocken ist.
„Die Messungen im Substrat des Gründachs können wir durch drohnengestützte
Aufnahmen mit einer Wärmebildkamera ergänzen und so wichtige Zusammenhänge
zwischen Volumen- und Oberflächentemperaturen ableiten“, erläutert
Weisbrich. Diese Korrelation ist bislang nicht möglich und die meisten
Aussagen zu Gründächern resultieren bisher aus Infrarotaufnahmen, die nur
die Oberfläche abbilden können. Um Gründächer in ihrer wichtigen Funktion
beurteilen und schließlich für die vielfältigen möglichen Anwendungen
optimieren zu können, sind diese Kenntnisse unverzichtbar.
Gewandhausdach als Forschungslabor
„Das Gewandhaus ist wesentlicher Bestandteil des kulturellen Lebens in
Leipzig. Wir möchten auch über die Kultur hinaus zu einer lebenswerten
Stadt beitragen. Deswegen haben wir, mit Unterstützung des Amtes für
Umweltschutz der Stadt Leipzig, auf unserem Flachdach naturnahe
Grünflächen errichtet“, so Toni Schlesinger, technischer Leiter des
Gewandhauses. Daher ermöglicht das Gewandhaus zu Leipzig auch zukünftig,
das Gründach für Forschungsarbeiten zu nutzen, um Kenntnisse über das
Anlegen und die Pflege bepflanzter Dächer im urbanen Raum zu sammeln.
Bei der Projektgestaltung und Umsetzung unterstützte der „Leipziger
Gründach Think Tank“, in dem sich Akteure aus dem Gartenbau, der Forschung
und kommunalen Behörden auf Initiative des UFZ und des Amtes für
Umweltschutz der Stadt Leipzig vor einigen Jahren zusammengeschlossen
haben. „Gründächer sind ein wichtiger Bestandteil von zukunftsfähigen
Städten, die auch unter den Bedingungen des Klimawandels lebenswerte
Bedingungen bieten können. Aus diesem Grund forschen wir am UFZ zu
Funktionen von Gründächern, zur Resilienz gegenüber Temperatur- und
Feuchteschwankungen oder zum Abbau von Schadstoffen durch die
Bepflanzung“, erklärt Dr. Lucie Moeller, Umweltbiotechnologin am UFZ.
Das nächste gemeinsame Forschungsprojekt haben die Beteiligten bereits im
Auge: Im Projekt ValiGrün werden sie unter der Leitung des UFZ
insbesondere mikroklimatische Effekte erforschen und dafür das Gründach
des Gewandhauses als Forschungslabor nutzen. Zusammen mit der HTWK
Leipzig, der Technischen Universität Dresden und dem Leipziger Leibniz-
Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) untersucht das UFZ dabei, wie
gut sich blau-grüne Infrastrukturen wie Gründächer für eine Anpassung an
das Klima eignen und wie sich ihre Funktionen im städtischen Raum
verbessern lassen.
Methode aus dem Bauwerksmonitoring
Die auf dem Gründach des Gewandhauses eingesetzte faseroptische
Messmethode wurde bisher an der HTWK Leipzig und am UFZ in zwei anderen
Feldern angewandt: Zum einen, um Bauwerke zu überwachen und Risse oder
statische Probleme zu detektieren; zum anderen, um unter dem Einfluss
elektromagnetischer Felder wie bei Radiowellen-Erwärmungsprozesse
Temperatur zu erfassen. Eine finanzielle Förderung aus dem
transfun®-Innovationsprogramm des UFZ ermöglichte es einer gemeinsamen UFZ
/HTWK-Arbeitsgruppe, zu testen, ob sich die Messtechnik auch für den
Einsatz in blau-grünen Infrastrukturen eignet. Diese gewinnen im Zuge der
Anpassungsbemühungen der Städte an den Klimawandel mehr und mehr an
Bedeutung. Erste, erfolgreich absolvierte repräsentative Messaufgaben,
etwa an einer begrünten Hausfassade in Leipzig und am experimentellen
Gründachsegment des UFZ waren für das UFZ/HTWK-Team unter Leitung von Dr.
Ulf Roland dann der Anstoß, das Wissen auf blau-grüne Infrastrukturen zu
übertragen.
Wissenstransfer in die Anwendungspraxis
Um Fragen rund um den Effekt der Wasserrückhaltung, den Abbau von
Schadstoffen, zur Auswahl des verwendeten Substrates sowie zu Auswirkungen
auf das Gebäudeklima gesamtheitlich zu beantworten, ist eine
interdisziplinäre Zusammenarbeit vonnöten. Dr. Ulf Roland sieht sich dabei
in einer Brückenfunktion zwischen Forschung und Anwendung. Dabei hat der
Anspruch einen hohen Stellenwert, gewonnene Erkenntnisse umsetzbar zu
machen. Für diesen Transfergedanken spielt das Transfernetzwerk Saxony5
eine wichtige Rolle, in dem sich die HTWK Leipzig sich mit den vier
weiteren sächsischen Hochschulen für Angewandte Wissenschaften
zusammengeschlossen hat, um gemeinsam wissenschaftliche Erkenntnisse in
die praktische Anwendung zu bringen. Im Teilprojekt „Nachhaltiges Bauen“
setzen sich sowohl Roland als auch das Institut für Betonbau dafür ein,
den Bausektor nachhaltiger zu gestalten.
