Das Sumpfpflanzendach als Teil blau-grüner Infrastrukturlösungen

Ein bewässertes Klimadach als besondere Form der DachbegrünungBei einem Sumpfpflanzendach handelt es sich um eine Form der extensiven Dachbegrünung, bei der Sumpfpflanzen substratlos lediglich auf 5 cm hohen wasserspeichernden Textilmattenauf einem Dach aufgebracht und in Intervallen täglich bewässert werden (bewässertes Gründach). Es stehen dabei neben ästhetischen vor allem funktionelle Aspekte im Vordergrund.

Anwendungsmöglichkeiten von Sumpfpflanzendächern

Sumpfpflanzendächer können als natürliche Klimaanlage bezeichnet werden. In warmen Monaten werden durch die Verdunstung des Wassers und durch die Schattenwirkung der ca. 1 m hohen Vegetation die Räume unter dem Dach gekühlt. In den kalten Monaten schützt das Sumpfpflanzendach als zusätzliche Isolation vor zu starker Wärmeabstrahlung. Es wirkt als Klimadach.

Die Pflanzen und die an den Wurzeln der Pflanzen lebenden Mikroorganismen entziehen dem Wasser Nährstoffe, die sie für das Wachstum und den Stoffwechsel nutzen. Sumpfpflanzendächer eignen sich nicht nur für die Rückhaltung und Reinigung von Niederschlagswasser, sondern auch für die Behandlung von Grauwasser und als 3. Reinigungsstufe für mechanischvollbiologisch vorgeklärtes Abwasser (Projekt Galapagos). Das gereinigte Wasser kann für Bewässerungszwecke oder zum Betrieb von sanitären Anlagen (Toilettenspülung) wieder verwendet werden (Grauwasserrecycling).

Sumpfpflanzen sind durch die vor allem im Sommer hochaktive Vegetation für die Filtration von Schwebstoffen aus der Luft geeignet (trockene Deposition). Die Stäube lagern sich an der Oberfläche der Vegetationsschicht an und werden vom Regen zunächst in die Matten eingetragen und zu einem großen Teil als Pflanzennährstoffe aufgenommen. Der Niederschlagsrückhalt beträgt ca. 90%.

Ein weiterer positiver Effekt von Sumpfpflanzendächern ist der Schutz der Dachhaut gegen extreme Witterungsverhältnisse, was zu einer längeren Lebensdauer des Daches führt.Ein begehbares Sumpfpflanzendach kann außerdem als Dachgarten und Entspannungszone genutzt werden und trägt zu einer optischen Aufwertung des Gebäudes bei.Sumpfpflanzendächer sind eine energiearme Form der Klimatisation mit zahlreichen ökologischen Sonderfunktionen, die insbesondere für globale Ballungszentren wie Großstädte (Megacities) vielseitige Vorteile versprechen

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Zusammenfassung der Wirkungskomponenten eines Sumpfpflanzendachs

1. Ausgleich von Temperaturamplituden (der Dachhaut des Gebäudes und der mikroklimatischen Umgebung) und Kühlung - durch Einstrahlungsabschirmung unddurch Evapotranspiration* - des künstlich bewässerten Gründaches durch die auch im Sommer üppige Vegetationsbedeckung.
2. Abflussreduktion von Niederschlägen von ca. 90% im Jahresmittel.
3. Erhöhung der Lebensdauer des Daches durch Temperaturdämpfung und Vermeidung der direkten Einwirkung der UV-Strahlung und dadurch bewirkter verminderter Oberflächenalterung. Ausgleich der Flächenversiegelung (Faktor ≥ 50 %).
4. Drastische Verminderung des (aus fossilen Energiequellen gespeisten) technischen Klimatisierungsbedarfs durch passive Gebäudekühlung.
5. Verbesserung des Mikroklimas und Beitrag zur Vermeidung der sommerlichen Überhitzung städtischer Ballungsräume (hot spots).
6. Filtration von Staubemissionen und anderen Luftschadstoffen.
7. Höhere kurzwellige Strahlungsreflexion gegenüber einem dunklen Bitumendach.
8. Geringe Dachlasten als substratloses Begrünungsverfahren mit lediglich einer textilen Wasserspeichermatte, auf der ausgewählte Sumpfpflanzen vorkultiviert wurden. Dadurch Deckungsgrad der Pflanzen nach einer Vegetationsperiode von 100 %.
9. Gestaltungsoption als begehbare Dachlandschaft (Flachdach) mit hoher ästhetischer Komponente durch die Mannigfaltigkeit der dachuntypischen Sumpfpflanzenarten (aquatische Makrophyten) und der mit ihnen vergesellschafteten Fauna (z. B. Schmetterlinge, Vögel) anstelle von sommerlich verkümmernden Sukkulenten- und Grasdächern.
10. Nutzungsoption als Dachkläranlage für häusliche Abwässer z.B. für Grauwasserrecycling, Regenwasserbehandlung oder Nachreinigung vorgeklärten Abwassers.
11. Vollautomatischer Betrieb über Bewässerungscomputer.

• Zur Verdunstung von 1 g Wasser wird der Umgebung die Energiemenge von 2.450 kJ entzogen und erst bei der Kondensation in der Atmosphäre wieder freigesetzt.

Realisierte Lösung für ein künstlich bewässertes Sumpfpflanzendach unter ariden bis semiariden BedingungenFür Länder mit langen Trockenzeiten ist die Bewässerung nur über in Zisternen gesammeltes Regenwasser nicht ausreichend und ökonomisch nicht praktikabel. Da sehr häufig auch die Abwasserinfrastruktur teilweise nur aus einer mechanischen und teilbiologischen Behandlung über Mehrkammergruben (septic tanks) funktioniert, besteht weltweit ein massiver Nachholbedarf für dezentrale Reinigungssysteme. Neben einer Vielzahl konventioneller Reinigungstechniken werden hierzu auch bepflanzte Bodenfilter bzw. Pflanzenkläranlagen (constructed wetlands) eingesetzt. Für die internationale Naturschutz- und Forschungseinrichtung „CharlesDarwin-Foundation“ auf der Galapagos Insel Santa Cruz haben wir 2019-2022 eine Pflanzenkläranlage und ein Sumpfpflanzendach geplant und Ausschreibung und Bauleitung durchgeführt. Das Gründach wird gemäß nachfolgendem Schema mit dem gereinigten Abwasser des bepflanzten Bodenfilters täglich mehrfach über eine Druckleitung bewässert.

Nachfolgende Bilder zeigen die Pflanzenkläranlage mit unterirdischer Zisterne (1, 2) und das hieraus bewässerte Sumpfpflanzendach (3, 4) in Puerto Ayora, Isla Santa Cruz, Galapagos Islands, Ecuador