Im Zusammenhang mit natürlichem Wasserkreislauf und brandschutztechnischen Aspekten

Bewässerung von Dach- und Fassadenbegrünung

von:

n Julia Noder-Schaab, M.Sc.

Referentin beim Bundesverband GebäudeGrün, Brandingenieurin FIRE & TIMBER GmbH

Enhuberstr. 5, 80333 München

julia.noder-schaab@bugg.de

Bauwerksbegrünung
1. Abbildung aus dem Leitfaden (5) "blau-grünes Konzept und schematischer Entwurfsvorschlag für einen Baublock". Quelle: Ludwig, F., Well, F., Moseler, E.-M., Eisenberg, B. (2021), INTERESS-I, Integrierte Planung blau-grüner Infrastrukturen, Ein Leitfaden, München

Immer mehr Städte und Gemeinden wollen mit der Verpflichtung zur Begrünung von öffentlichen und privaten Gebäuden auf den voranschreitenden Klimawandel eingehen. Um dem urbanen Hitzeinseleffekt entgegenzuwirken und sich auf Starkregenereignisse besser vorzubereiten, hat sich beispielsweise die Landeshauptstadt Dresden mit einem Beschluss des Oberbürgermeisters (12/2019)1 verpflichtet, bei allen kommunalen Hochbauten im Falle von Neubau, Umbau und Erweiterung geeignete Dach- und Fassadenbegrünung nach Maßgaben der Richtlinie "Dresden baut grün"1 vorzusehen.

Ausgangslage: Forderung nach Regenwasserbewirtschaftung

Im Fokus steht auch die naturnahe Regenwasserbewirtschaftung. Das Ziel ist es, bei der Bebauung einen natürlichen Wasserkreislauf mittels Gebäudebegrünung herzustellen beziehungsweise das Niederschlagswasser vor Ort zu halten. Das Konzept der Regenwasserbewirtschaftung in Kombination mit Gebäudebegrünung hat auch im Großraum Berlin einen großen Stellenwert, vgl. hierzu den Berliner Leitfaden2.

Regenwasserrückhaltung durch Gebäudebegrünung kann anteilig Kanalüberlastung infolge von Starkregenereignissen reduzieren. Eine klassische, bodengebundene Fassadenbegrünung zieht das Wasser aus dem Grundboden. Wandgebundene Begrünungen benötigen in der Regel künstliche Bewässerung, da die Niederschläge für eine Nährstoffversorgung der Wurzeln nicht ausreichen. Eine Bewässerung der Gebäudebegrünung mit dem in Zisternen gesammelten Regenwasser kann einen Ausgleich in Trockenperioden bieten und den Wasserverbrauch des Gebäudes senken. Pflanzengefäße gewährleisten über eine mögliche Anstaubewässerung zusätzlichen Regenwasserrückhalt, wobei die Wasserspeicherkapazität von der Substratstärke abhängt. Eine Alternative stellt die Nutzung von Grauwasser dar, das wiederum einer biologischen Aufbereitung durch Mikroorganismen und physikalischer Filterreinigung bedarf. Im Allgemeinen stabilisiert die Begrünung den natürlichen Wasserkreislauf, da auf der Begrünung gesammeltes Regenwasser gemäß Fachliteratur13 verdunstet und zur Förderung des Niederschlages dient.

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In den Stadtgebieten von Dresden ist im Rahmen der Vorplanung einer Gebäudebegrünung sowohl das nach der Richtlinie1 geforderte naturnahe Regenwassermanagement als auch die brandschutztechnischen Anforderungen nach SächsBO zu berücksichtigen. Möglichkeiten für den Rückhalt des Niederschlagswassers ergeben sich beispielsweise bei der Anordnung einer Dachbegrünung. Die Leistungsfähigkeit begrünter Dächer im Hinblick auf den Wasserrückhalt kann gemäß dem Fachbeitrag3 bei bestimmten Gründachaufbauten mit einer Drainage bis zu 53 l/m² betragen. Der messbare Beitrag der Dachbegrünung zur Speicherung von Regenwasser ist unter anderem in der BuGG-Fachinformation4 zusammengefasst. Mit der Regenwasserbewässerung für Gebäudebegrünungen und Stadtgrün beschäftigen sich auch einige Hochschulen in Deutschland, beispielsweise im Rahmen des Projektes "INTERESS-I". Als Hilfestellung für die Planung von "blau-grüner Infrastrukturen" wurde ein Leitfaden erstellt und veröffentlicht. Aus diesem Leitfaden5 können unter anderem Auswertungen zur Effektivität unterschiedlicher Begrünungsformen hinsichtlich der Starkregenüberflutungsvorsorge entnommen werden. Wandgebundene Fassadenbegrünungen sind im Falle eines Starkregenereignisses nur begrenzt geeignet, da der Rückhalt von Niederschlag durch das Substrat und die Blattmasse nur begrenzt möglich ist (vgl. Auswertungen5). Bodengebundene Fassadenbegrünungen weisen eine ähnliche Bewertung auf. Die Vorteile der Fassadenbegrünung hinsichtlich eines nachhaltigen Wassermanagements basieren überwiegend auf der Bewässerung. Zur Bewässerung von Wandbegrünungspflanzen kann entweder das in Zisternen gelagerte Regenwasser oder das durch bepflanzte Bodenfilter aufbereitetes Grauwasser verwendet werden. Prinzipien, wie sich ein naturnaher Wasserkreislauf mittels Gebäudebegrünung sicherstellen lässt, ist in der Abbildung 1 zusammengefasst. Außerdem kann sich die Planung einer Regenwasserrückhaltung auszahlen. Gemäß der Dresdener Abwassergebührensatzung reduziert sich die Niederschlagsabwassergebühr durch die Dachbegrünung um 50 Prozent und entfällt, wenn kein Niederschlagswasser vom Grundstück eingeleitet werden muss, vgl. Fachliteratur1.

Dach- und Fassadenbegrünung: Brandschutztechnische Anforderungen

Ferner ist es wichtig, die für Gebäudebegrünung geltenden brandschutztechnischen Anforderungen und Fachempfehlungen zu kennen, um daraus die bestehenden Brandrisiken und geeignete Brandschutzmaßnahmen ableiten zu können und nicht über die bauordnungsrechtlichen Anforderungen hinaus zu fordern.

In Anlehnung an § 32 MBO müssen begrünte Dächer gegen eine Brandbeanspruchung von außen durch Flugfeuer und strahlende Wärme ausreichend lang widerstandsfähig sein. Eine brandschutztechnisch sichere Umsetzung von Dachbegrünungen ist in Deutschland durch eingeführte Technischen Regeln sichergestellt. Gründächer, welche die Bestimmungen nach Abschnitt 11.4.7 der DIN 4102-4:2016-05 einhalten, können als "harte Bedachung" bewertet werden. Die Erbringung eines Verwendbarkeitsnachweises entfällt in diesem Fall. Ferner besteht für Dachbegrünungen die Möglichkeit eine Prüfung nach den Prüfverfahren gemäß DIN 4102-7:2018-11 von einer Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstellen durchführen zu lassen und das Gründach unter bestimmten Kriterien als "harte Bedachung" zu klassifizieren. Entsprechend der Dresdener Richtlinie1 ist die Nutzung der Dachfläche zur Gewinnung von Sonnenenergie zusätzlich zur Dachbegrünung möglich und stellt keinen Hinderungsgrund dar.

Der Einsatz von Fassadenbegrünungen wird durch das Fehlen von Technischen Regeln erschwert. Grundsätzlich gilt nach § 28 (1) MBO, dass die Brandausbreitung auf und innerhalb der Fassade ausreichend lang begrenzt werden muss. Für Außenwände und Außenwandbekleidungen an Gebäuden der Gebäudeklassen 1 bis 3 sind bauordnungsrechtlich keine besonderen Vorkehrungen gegen die vertikale Brandausbreitung gefordert. Damit darf an solchen Außenwänden eine Fassadenbegrünung ohne eine brandschutztechnische Nachweisführung angebracht werden. Für begrünte Außenwände von Gebäuden der Gebäudeklasse 4 und 5 besteht nach § 28 (3) MBO die Anforderung: "Oberflächen von Außenwänden sowie Außenwandbekleidungen müssen schwerentflammbar sein". Aufgrund fehlender Technischer Baubestimmungen für Fassadenbegrünung ist eine brandschutztechnische Nachweisführung nach "Technischer Regel" im Vergleich zu Dachbegrünung nicht möglich. Außerdem liegt die Fassadenbegrünung nicht im Anwendungsbereich der Prüfnorm für Außenwandbekleidungen DIN 4102-20:2017-10 und verfügt damit über kein allgemein anerkanntes Prüfverfahren. Die geforderte "Schwerentflammbarkeit von Außenwandbekleidungen" beziehungsweise das "für Fassadenbegrünung anzusetzende Äquivalenzverhalten" muss daher anhand von Prinzipien zur Begrenzung der Brandausbreitung auf und innerhalb der Fassade nachgewiesen werden.

Fassadenbegrünung: Brandschutztechnische Bewertung

Im Allgemeinen sind Prinzipien zur Verhinderung der Brandausbreitung aus signifikanten Brandversuchsergebnissen abzuleiten. Die in den Fachempfehlungen der Stadt Hamburg9 und der AGBF10 aufgeführten Brandschutzprinzipien für Fassadenbegrünung wurden aus Brandversuchen abgeleitet, die in den Jahren 2015 bis 2020 entweder von der Magistratsabteilung 39 in Wien oder der TU München durchgeführt wurden. Die derzeit empfohlenen Vorkehrungen gegen eine unkontrollierte, geschossübergreifende Brandausbreitung sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Bei der Übertragung der für eine Außenwandbekleidung geltenden Anforderungen (§ 28 MBO) auf eine Fassadenbegrünung können sich auch andere, von den Fachempfehlungen9,10 abweichende, brandschutztechnische Lösungen oder Kompensationsmaßnahmen ergeben. Der Grund dafür liegt darin, dass für Fassadenbegrünung im Vergleich zur Dachbegrünung keine Technischen Baubestimmungen definiert sind. Die brandschutztechnische Bewertung einer Fassadenbegrünung erfolgt somit nicht nach einer technischen Regel, stattdessen in Abstimmung mit der Genehmigungsbehörde und der Branddirektion. In manchen Fällen werden im Rahmen des Genehmigungsverfahrens zusätzliche Brandschutzmaßnahmen, wie zum Beispiel eine automatische Löschanlage für Fassadenbegrünung, gefordert.

Durch das bauordnungsrechtliche Genehmigungsverfahren ist eine brandschutztechnisch sichere Umsetzung von Gebäudebegrünung in Deutschland sichergestellt. Vor Anbringung einer Fassadenbegrünung auf Außenwänden oder anderen Bauteilen erfolgt eine Risikobewertung durch den Nachweisführenden für den Brandschutz. Die bauaufsichtliche Prüfung beziehungsweise Bescheinigung des Brandschutznachweises erfolgt (je nach Bundesland) durch die untere Bauaufsichtsbehörde oder einen Prüfsachverständigen für den Brandschutz. Mit jedem Forschungsvorhaben wächst die Sicherheit im Umgang mit Fassadenbegrünung. Im Hinblick auf die Risikobewertung können ab dem Jahr 2023 die Ergebnisse der Forschungsvorhabens Firesafegreen14 bei der Planung von Fassadenbegrünung herangezogen werden. Die Einführung von Technischen Baubestimmungen für Fassadenbegrünung steht derzeit noch nicht in Aussicht.

Praxisbeispiele: Bewässerung als Brandschutzmaßnahme bei Fassadenbegrünung

Eine manuelle oder automatische Bewässerung der Gebäudebegrünung ist sowohl für die Pflanzenvitalität als auch aus brandschutztechnischen Gründen erforderlich. Die Wirksamkeit von Bewässerungsleitungen als anlagentechnische Brandschutzmaßnahme wurde bislang nicht erforscht. Allerdings sind bereits Praxisbeispiele bekannt, bei denen automatische Bewässerungsanlagen für die außenliegende Wandbegrünung mit Temperatursensoren und Auslösevorrichtungen gefordert und umgesetzt wurden. Diese sollen insbesondere zur Verhinderung einer geschossübergreifenden Brandausbreitung dienen. Folgende Erfahrungsberichte sind hierzu bekannt:

Für das mehrgeschossige Gebäude "Glogauerstraße 9 in Berlin-Kreuzberg" ist anzunehmen, dass es sich hierbei um die Gebäudeklasse 5 handelt. Das auf der Außenwand angebrachte, hinterlüftete Vertiko-Living-Wall-System verfügt über ein Substrat mit hohem Wasserspeichervermögen und hält somit die Vliese ständig feucht, vgl. Beitrag11 und Abbildung 2. Infolge der Hinterlüftung wurden zur Verhinderung einer kaminartigen Brandausbreitung Brandsperren nach MVV TB Anhang 67 angeordnet. Die Bewässerungsanlage verfügt gemäß11 über Temperatursensoren, die bei Überschreitung des Schwellenwertes von 60 °C alle Magnetventile öffnet und die Bewässerung umgehend startet. Die Steuerung und Überwachung der Bewässerungsanlage erfolgt digital und die halbjährliche Pflege mittels einer Hubarbeitsbühne. Zusätzlich wurden über die Fenster- und Balkonöffnungen jeweils ein Sturzschutz aus nicht brennbaren Baustoffen gefordert. Daraus lässt sich ableiten, dass aus der Sicht der Genehmigungsbehörde bei der Begrünung eines Gebäudes der Gebäudeklasse 5 die Sicherstellung der Pflege und eine "einfache" Bewässerung für die Gewährleistung des Brandschutzes nicht ausreichen und daher zusätzliche Brandschutzmaßnahmen, wie beispielsweise die Anordnung von Sturzschutz und eine Bewässerung im Brandfall, erforderlich werden können.

Bei dem Beispiel "Eden Tower in Frankfurt am Main" handelt es sich um ein Hochhaus, welches nach der MHHR8 zu bewerten ist, vgl. Abbildung 3. Ab einer baurechtlichen Gebäudehöhe von über 22 m (Hochhausgrenze) gilt das Schutzziel "keine Brandausbreitung auf der Fassade". Aufgrund der geschossübergreifenden vertikalen Begrünung im Bereich der Fassade ist bei dem vorliegenden Bauvorhaben die bereits nach Absatz 6.3.1 MHHR geforderte automatische Feuerlöschanlage auch für die vertikale Begrünung im Außenbereich zu dimensionieren. Inwieweit dieses System mit der Bewässerung der Hochhausbegrünung verknüpft ist, geht aus dem Bericht12 nicht hervor. Obwohl nach Absatz 3.4 MHHR die Außenwände von Hochhäusern in allen ihren Teil aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen müssen, ist eine geschossübergreifende Begrünung im Bereich der Balkone durch besondere Vorkehrungen gegen Brandausbreitung gemäß dem Beispiel genehmigungsfähig.

Fazit und Ausblick

Im Beitrag wurden sowohl die Möglichkeiten zur Sicherstellung der Bewässerung durch Regenwasserrückhaltung aufgezeigt als auch die Erfahrungen bezüglich der Anordnung von automatischen Bewässerungsanlagen zur Verhinderung der Brandausbreitung auf der Fassade zusammengefasst. Die in Tabelle 1 beschriebenen Maßnahmen stellen nur eine Möglichkeit dar, auf die bauordnungsrechtlichen Anforderungen einzugehen. Die Praxis zeigt, dass zusätzlich zu den konstruktiven und organisatorischen Brandschutzmaßnahmen, immer häufiger eine automatische Löschanlage oder eine automatische Bewässerungsanlage mit Temperatursensoren im Bereich außenliegender Wandbegrünung gefordert wird. Damit sollen insbesondere die unbekannten Risikofaktoren einer Fassadenbegrünung im Brandfall abgedeckt werden. Die Durchführung von unterschiedlichen Brandversuchen mit Fassadenbegrünung, wie im Beispiel des Forschungsvorhabens14, trägt zur Ermittlung unbekannter Risikofaktoren bei. Für Fassadenbegrünungen an Gebäuden der Gebäudeklasse 4 und 5 werden im Hinblick auf die Ausfallwahrscheinlichkeit von Anlagen und auch aus Kostengründen anstatt von automatischen Löschanlagen konstruktive Brandschutzmaßnahmen empfohlen, sofern hierfür die Notwendigkeit besteht. Durch die Einführung von Technischen Baubestimmungen könnten Fassadenbegrünungen vermehrt realisiert werden und damit der städtische Wasserkreislauf gezielt positiv beeinflusst werden. Bei der Entscheidung über eine Dach- und Fassadenbegrünung dürfen daher die ökologischen, bauphysikalischen und städtebaulichen Begrünungsvorteile nicht unberücksichtigt bleiben.

In Fachkreisen wird regelmäßig sowohl über das Brandverhalten von Fassadenbegrünungen als auch über geeignete automatische Bewässerungsanlagen für Wandbegrünungssysteme diskutiert. Es stellt sich die Frage, ob es sinnvoll ist, die beiden Fragenstellungen zu vereinen und brandschutztechnisch sichere Lösungen für Fassadenbegrünung unter der Berücksichtigung der Bewässerungsanlage für Fassadenpflanzen zu erarbeiten. Die Annahme, dass die Bewässerung der Gebäudebegrünung im Brandfall gleiche Schutzwirkung wie eine automatische Löschanlage erzielt, ist bislang nicht nachgewiesen.

Literatur

(1) Landeshauptstadt Dresden, Interner Beschluss aus der Dienstberatung des Oberbürgermeisters (DB OB/200/2019) vom 10.12.2019, gez. Oberbürgermeisters Dirk Hilbert am 17.12.2019 inklusive der Richtlinie "Dresden baut grün", Fassung November 2019.

(2) Senatsverwaltung für Stadtentwicklung (2010) Konzepte der Regenwasserbewirtschaftung, Leitfaden für Planung, Bau, Betrieb und Wartung, Gebäudebegrünung, Gebäudekühlung, Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Berlin, März 2010.

(3) Mann, G. und Klinger T. (2015), Ausgabe 6/15, Regenwasserbewirtschaftung mit Dachbegrünung - Rückhalt, Abflussverzögerung, Speicherung, www.optigruen.de.

(4) Mann, G., Mollenhauer, F. (2019) Bundesverband GebäudeGrün e. V., BuGG-Fachinformation "Positive Wirkungen von Gebäudebegrünungen (Dach-, Fassaden- und Innenraumbegrünung)", www.gebaeudegruen.info/fileadmin/website/downloads/buggfachinfos/Dachbegruenung/BuGG_Fachinfo_Positive_Wirkungen_Positionspapier_20-04-2022.pdf, Stand 19.11.2019, abgerufen am 12.10.2022.

(5) Ludwig, F., Well, F., Moseler, E.-M., Eisenberg, B. (2021), INTERESS-I, Integrierte Planung blau-grüner Infrastrukturen, Ein Leitfaden, München.

(6) Musterbauordnung, Musterbauordnung in der Fassung von November 2002 (MBO), Bauministerkonferenz, zuletzt geändert 27.09.2019. Beschluss der Bauministerkonferenz.

(7) Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen, (MVV TB). 2017, Deutsches Institut für Bautechnik: Berlin.

(8) MHHR, Muster-Richtlinie über den Bau und Betrieb von Hochhäusern. Fassung April 2008, zuletzt geändert Februar 2012. Beschluss der Bauministerkonferenz.

(9) FAQ "Bauordnungsrechtliche Anforderungen an Fassadenbegrünungen" vom 13.08.2021, Freie und Hansestadt Hamburg, Behörde für Stadtentwicklung und Wohnen, Amt für Bauordnung und Hochbau, www.hamburg.de/gruendach/

(10) Empfehlung der AGBF und des Fachausschusses Vorbeugender Brandschutz des DFV am 26. Mai 2010, Brandschutz großflächiger begrünter Fassaden.

(11) Brandhorst, S. (2017): "Fassadenbegrünung in Berlin-Kreuzberg, Glogauerstraße 9." GebäudeGrün 4/2017: 24-26.

(12) SKYLINE ATLAS, www.skylineatlas.de/eden-tower-frankfurt-erhaelt-bepflanzung/, abgerufen am 24.10.2022.

(13) Pfoser, N. (2018): Vertikale Begrünung - Bauweisen und Planungsgrundlagen zur Begrünung von Wänden und Fassaden mit und ohne natürlichen Boden-/ Bodenwasseranschluss. Stuttgart, Eugen Ulmer KG.

(14) Technische Universität München, Projektleitung Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion 'Forschungsvorhaben der Technischen Universität München', www.firesafegreen.de, letzter Aufruf 24. Mai 2022.

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