Gründach speichert Regenwasser und kühlt durch Verdunstung

Bei Starkregen soll Wasser möglichst langsam in die Kanalisation gelangen, während Pflanzen auf begrünten Dächern während längerer Trockenphasen genau dieses Wasser benötigen.

Bislang werden beide Aufgaben häufig getrennt betrachtet: Retentionsdächer halten Niederschlag zurück und geben ihn gedrosselt ab, Bewässerungssysteme versorgen die Vegetation bei Bedarf. Ein anderer Ansatz besteht darin, das gespeicherte Regenwasser dort zu nutzen, wo es ohnehin anfällt. ZinCo verfolgt dieses Prinzip mit dem Sponge City Roof. Das auf der GaLaBau in Nürnberg vorgestellte System speichert Niederschlag unterhalb der Begrünung und führt ihn über Kapillarkräfte wieder in Richtung Vegetationsschicht. Die Pflanzen übernehmen anschließend einen wesentlichen Teil der Arbeit: Sie entziehen dem Substrat Wasser, verdunsten es über ihre Blätter und schaffen damit Raum für nachfolgenden Niederschlag.

ZinCo Sponge City Roof nutzt Regenwasser für die Begrünung

Der Unterschied zu einer reinen Retentionslösung liegt im Umgang mit dem gespeicherten Wasser. Bei klassischen Systemen wird der Abfluss nach einem Niederschlagsereignis zeitlich gestreckt, um vorgeschriebene Einleitmengen einzuhalten und die Kanalisation nicht kurzfristig mit großen Wassermengen zu belasten. Das Wasser verlässt das Gebäude letztlich dennoch. Beim Sponge City Roof soll ein möglichst großer Anteil länger auf dem Dach verbleiben. Sinkt die Feuchtigkeit im Substrat, steigt Wasser aus dem darunterliegenden Speicher kapillar nach oben. Nach Herstellerangaben können selbst bei bereits deutlich abgesunkenem Wasserstand noch drei bis fünf Liter pro Tag nach oben gelangen. Dort steht die Feuchtigkeit erneut für die Pflanzen zur Verfügung. Ein Teil wird über die Vegetation verdunstet und gelangt damit in den natürlichen Wasserkreislauf zurück. Für dicht bebaute Stadtquartiere ist dieser Vorgang interessant, weil Verdunstung der Umgebung Wärme entzieht und zur Kühlung beitragen kann.

Kapillarer Wassertransport funktioniert ohne Pumpen und Strom

Für den Wassertransport zwischen Speicher und Vegetationsschicht benötigt das System keine elektrische Pumpe. Grundlage ist der kapillare Aufstieg. Trocknet das Substrat durch Pflanzenwachstum und Verdunstung aus, wird Feuchtigkeit aus dem tiefer liegenden Reservoir nachgeführt. Diese passive Funktionsweise reduziert die technische Komplexität. Es müssen weder Pumpen dauerhaft betrieben noch Steuerungen installiert werden, um Wasser aus einem Tank zur Vegetation zu fördern. Voraussetzung ist allerdings ein Dachaufbau, der Speicher und Begrünung konstruktiv aufeinander abstimmt. Damit unterscheidet sich das Konzept auch von einer klassischen Zisterne. Dort wird Niederschlag gesammelt, um ihn später aktiv für einen bestimmten Zweck zu entnehmen. Beim Schwammstadtdach bleibt der Wasserkreislauf dagegen unmittelbar Bestandteil des Dachaufbaus.

Wasserspeicherung stellt zusätzliche Anforderungen an die Statik

Wasser lässt sich auf einem Dach nicht ohne Konsequenzen zurückhalten. Ein Liter wiegt rund ein Kilogramm, größere Speichervolumen erhöhen daher die dauerhaft oder zeitweise auftretenden Lasten erheblich. Neben dem Eigengewicht des Gründachaufbaus muss die Tragwerksplanung das gespeicherte Wasser berücksichtigen. Für umfangreichere Varianten des Systems können nach Angaben von ZinCo zusätzliche Lasten von etwa 50 bis 60 Kilogramm je Quadratmeter entstehen. Bei der Planung lässt sich teilweise berücksichtigen, dass Dächer ohnehin für Schnee ausgelegt werden müssen. Ob und in welchem Umfang vorhandene Lastreserven tatsächlich für Wasserspeicherung genutzt werden können, muss jedoch für das jeweilige Gebäude statisch geklärt werden. Erforderlich sind außerdem ein entsprechend abgedichtetes Dach sowie ein Aufbau, der eine gleichmäßige Wasserspeicherung ermöglicht. Auch die Höhe spielt eine Rolle: Dachaufkantungen und Anschlüsse müssen genügend Raum für den gesamten Schichtenaufbau bieten.

Retentionsdach kann unterirdischen Rückhalt reduzieren

Gerade in dicht bebauten Städten konkurrieren technische Anlagen um knappen Raum. Soll Regenwasser unterirdisch zurückgehalten werden, können Erdarbeiten, Aushub, Abtransport und große Speicherbauwerke erhebliche Kosten verursachen. Auf einem ohnehin vorgesehenen Gründach lässt sich ein Teil des notwendigen Rückhaltevolumens stattdessen unmittelbar am Gebäude schaffen. Das erklärt, weshalb Retentionsdächer bei Neubauten zunehmend Bestandteil des Regenwassermanagements werden. Das von ZinCo gezeigte System erweitert diesen Gedanken um die Verdunstung. Niederschlag soll nicht lediglich zwischengespeichert und später gedrosselt abgegeben, sondern möglichst weitgehend für die Vegetation verfügbar gemacht werden. Dadurch entsteht nach einer Trockenphase wieder Speicherkapazität. Wie viel davon vor dem nächsten Starkregen tatsächlich verfügbar ist, hängt von Wetter, Vegetation, Jahreszeit und Dimensionierung des Systems ab.

Photovoltaik und Sponge City Roof lassen sich kombinieren

Die Dachfläche muss nicht ausschließlich der Begrünung und dem Wasserrückhalt dienen. Das System kann nach Herstellerangaben mit einer auflastgehaltenen Photovoltaikanlage kombiniert werden. Damit übernimmt dieselbe Fläche mehrere Aufgaben: Stromerzeugung, Vegetation, Regenwasserrückhalt und Verdunstung. Gerade bei größeren Neubauten kann diese Mehrfachnutzung relevant werden, weil Anforderungen an Solarenergie, Begrünung und Regenwassermanagement auf dieselbe begrenzte Dachfläche treffen. Mit jeder zusätzlichen Funktion steigen allerdings die Anforderungen an Statik, Aufbauhöhe, Wartungszugänge und Planung. Auf der GaLaBau erhielt das System eine Innovationsauszeichnung der Jury. Eine Rangfolge im Sinne eines ersten oder zweiten Preises war damit nicht verbunden; mehrere Unternehmen wurden für Entwicklungen mit entsprechendem Innovationspotenzial ausgezeichnet.

Starkregen und Trockenperioden verändern das Gründach

Entwickelt und zunächst verstärkt vermarktet wurde das Konzept nach Unternehmensangaben für die USA. Inzwischen wird es international angeboten. Die konkreten Anforderungen unterscheiden sich dabei nach Region, Bauweise, Niederschlagsverteilung und den jeweiligen Vorschriften zum Umgang mit Regenwasser. Das zugrunde liegende Problem findet sich jedoch in vielen Städten: Auf längere trockene Phasen können Niederschläge folgen, bei denen innerhalb kurzer Zeit große Wassermengen anfallen. Versiegelte Flächen beschleunigen den Abfluss, während Vegetation während der Trockenperioden unter Wassermangel leidet. Ein Gründach, das Niederschlag nicht nur zurückhält, sondern anschließend wieder für die Pflanzen verfügbar macht, verbindet beide Situationen miteinander. Der Speicher wird dadurch nicht zum bloßen Puffer vor der Kanalisation. Das zurückgehaltene Wasser bleibt eine Ressource für die Begrünung – und seine spätere Verdunstung wird selbst zu einem Bestandteil des städtischen Wassermanagements.