Fachbeitrag für DDH

Energiesparen mit Gründächern

Wärmedämmende Dachbegrünungen

Fritz Hämmerle

Einleitung

Bei der Dachbegrünung stimmen Ökologie und Ökonomie. Die Wasserrückhaltung und die Schaffung neuen (Ersatz-) Lebensraumes für verdrängte und bedrohte Pflanzen und Tiere sowie die Verlängerung der Lebensdauer von Dachabdichtungen sind als Vorteile begrünter Dächer unbestritten. In der bisherigen Diskussion wurde aber ein weiterer wichtiger Pluspunkt von Gründächern zu unrecht vernachlässigt - die Dämmwirkung. Auf diesen Aspekt soll im folgenden aus bauphysikalischer, ökologischer und ökonomischer Sicht eingegangen werden.

 

Allgemeine Dämmwirkung von Dachbegrünungen

Natürlich ist allgemein einleuchtend, dass Dachbegrünungen dämmend wirken. Fast alle Funktionsschichten eines Gründaches wirken mehr oder weniger isolierend. Dazu zählen die Dränschichten mit ihrem hohen Luftanteil, die Substrate der Vegetationstragschicht, die Filterlage und nicht zuletzt die Pflanzendecke. Das gilt in gleichem Maße für mehrschichtige wie für einschichtige Aufbauten. Vor allem dann, wenn sie nach den anerkannten Regeln der Technik ausgeführt werden.

Zwei Punkte sind dabei allerdings äußerst unbefriedigend. Zum einen konnten diese sicher vorliegenden Dämmwerte bisher nicht quantifiziert werden. Andererseits konnten sie deshalb auch bei der teuren (Zwangs-) Dämmung von Gebäuden nicht baukostensparend angerechnet werden. Eine besonders herbe Enttäuschung für alle, die dem ökologischen Wert von Dachbegrünungen auch noch einen erheblichen ökonomischen Nutzen, vor allem direkt für den Bauherrn beimessen.

Doch inzwischen kommt Bewegung in die bauphysikalische Forschungsszene in Sachen Wärmedämmung und Dachbegrünung. Neue Untersuchungen, unter anderem von Frau Horvathne Pinter Judith in Ungarn weisen nach, dass auch schon dünnschichtige Extensivbegrünungen eine ansehnliche dauerhaft wirksame Dämmwirkung vorweisen können. Frau Horvathne Pinter nennt u.a. folgende festgestellten Werte beim Wärmedurchlasswiderstand; wohlgemerkt in feuchtem Zustand:

Dränschicht aus 5 cm Blähton, nass

0,38 mēK/W

Vegetationstragschicht (maximal durchfeuchtet), 10 cm stark, ohne leichte Zusatzstoffe wie Blähton, Blähschiefer oder ähnliches

0,17 mēK/W

 

 

Ermittelter Gesamt-Wärmedurchlasswiderstand dieses

exemplarischen Gründachaufbaus

0,55 mēK/W

 

Das entspricht einer etwa 20 mm starken herkömmlichen Dämmstofflage der Wärmeleitgruppe (WLG) 040.

Unberücksichtigt bleiben dabei die isolierenden Wirkungen der Vegetation und der leichten Zusatzstoffe, die in Substraten üblicherweise verwendet werden. Beides, "leichte" Substrate und die Pflanzendecke leisten sicher auch noch einen nennenswerten Beitrag zur Dämmung eines Daches. Besonders deutlich wird das bei den von Frau Horvathne Pinter festgestellten Unterschieden beim

k-Wert (näheres zu diesem Parameter, siehe Kasten) zwischen den einzelnen Stoffen, aus denen die Substrate bestehen können. Zwei Beispiele:

Vegetationstragschicht, (Oberboden) voll durchfeuchtet und ohne leichte Zusatzstoffe

0,60 (W/mK)

Blähton

0,13 (W/mK)

Zum Vergleich: EPS-Platte, nass

0,09 (W/mK)

Es kann somit davon ausgegangen werden, dass die derzeit verwendeten Dachbegrünungssubstrate mit ihrem vorgeschriebenen Mindestgehalt von 10% Luft bei maximaler Wassersättigung (FLL-Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen) eine deutlich höhere Dämmwirkung aufweisen, als die in Ungarn untersuchten bindigen Oberbodenschichten. Damit sind die Substrate mit FLL-Standard sehr gut geeignet die durchgehend wirksame Wärmedämmung eines Daches zu gewährleisten.

Untersuchungen in der Schweiz zeigen, dass vor allem im (Hoch-)Sommer (u.a. wegen des dichten Bewuchses und der geringeren Durchfeuchtung) der Energiespareffekt eines Gründaches bei der Klimatisierung von Räumen noch erheblich höher ist, als beim winterliche Kälteschutz. Richtungsweisend sind in diesem Zusammenhang u.a. Untersuchungen des schweizerischen Bauphysikers Andreas Eggenberger zum "Sommerlichen Wärmeschutz und Dachbegrünung". Er weist nach, dass beim dynamischen k-Wert eine 15 cm hohe "Humusschicht" eine erhebliche Dämmwirkung erzielt. Bei einem Trapezblechdach kann nach seinen Ermittlungen dadurch die Dämmschicht von 16 cm auf 8 cm reduziert werden. Das gilt allerdings nicht bei Massivdecken. "Je massiver bzw. je thermisch träger die Tragdecke wird, desto rascher verschwindet der bauphysikalische Nutzen der Dachbegrünung". (5. Spenglertag am 23. März 2000 in Wettingen/Schweiz).

Die wissenschaftlich verlässliche Feststellung der Dämmwerte von Dachbegrünungen ist eine vordringliche Aufgabe, deren Lösung entscheidend dazu beitragen kann den Nutzen begrünter Dächer vor allem für den Bauherrn noch deutlicher zu machen. Hier besteht ein erheblicher Forschungsbedarf.

 

Anrechenbare Dämmwerte

Die bisher angeführten Dämmleistungen eines Gründaches sind nach der Wärmeschutzverordnung (noch) nicht anrechenbar. Als Hauptargument gegen die Anrechenbarkeit, werden die im Dachbegrünungsaufbau vorhandenen "Kältebrücken" angeführt. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, indem Untersuchungsmethoden angewendet werden die den Dämmwert eines Gründaches auch bei voller Durchfeuchtung zweifelsfrei ermitteln können.

Inzwischen sind Gründach-Elemente aus EPS auf dem Markt, die mit einer baufachlichen Zulassung durch das Deutsche Institut für Bautechnik ausgestattet sind (DAKU, GSV, Zinco). Diese Drän-, Wasserspeicher-, Schutz- und Dämmelemente wurden wissenschaftlich geprüft und ihr Wärmedurchlasswiderstand (mēK/W) in durchfeuchtetem Zustand ermittelt. Die dabei festgestellten Werte dürfen im Sinne der Wärmeschutzverordnung in Ansatz gebracht werden und tragen dadurch natürlich zu erheblichen Einsparungen beim Bau und vor allem bei der Sanierung eines Daches bei. Erstmals können damit die anerkannten Dämmwerte einer Dachbegrünungsschicht konkret quantifiziert und der erzielte Nutzen in Euro und Cent vorgerechnet werden. Abhängig von der Bauweise, der Dicke der dämmenden Elemente und der Qualität der Ausgangsmaterialien, werden dabei Werte zwischen 0,53 mēK/W und 2,0 mēK/W erzielt. Das entspricht einer Dämmwirkung, die von ca. 20 mm bzw. ca. 80 mm Dämmstoff der Wärmeleitgruppe (WLG) 040 erreicht werden.

 

Die praktische Anwendung

Die Dämmwirkung dieser Gründachelemente steht beim Neubau von Gebäuden in direkter Konkurrenz zu den herkömmlichen Dämmschichten im Dachaufbau. Eine Splittung der Wärmeisolierung in eine konventionelle und in eine Dämmung durch das Gründach, erscheint bei Neubauten wenig sinnvoll und rechnet sich in aller Regel nicht.

 

Die Sanierung von Flachdächern in Verbindung mit dämmenden Gründachplatten

Ganz anders sieht es bei der Sanierung von alten und defekten Flachdächern aus, die mit ihren vorliegenden Dämmwerten meist auch nicht mehr der Wärmeschutzverordnung entsprechen und deshalb neben der Sanierung der Abdichtung im gleichen Zuge auch noch eine Verbesserung der Dämmung benötigen. In diesem Fall bieten die Gründach-Elemente mit ihrem anrechenbaren Wärmedurchlasswiderstand entscheidende technische und finanzielle Vorteile.

Zahlreiche Planer und Bauphysiker wählen dabei eine einfache und kostengünstige Sanierungs-Variante: Auf die bestehende Abdichtung wird eine neue wurzelfeste Dachbahn verlegt und darüber eine wasserspeicherndes und anerkannt dämmendes komplettes Dachbegrünungspaket eingebaut. Damit ist das Dach wieder dicht und das nach der aktuellen Wärmeschutzverordnung vorliegende Defizit bei der Dämmung ist ausgeglichen.

Dabei kann die Auswahl der Gründachelemente exakt auf das konkret vorliegende Defizit der Wärmedämmung abgestellt werden. Die Firma GSV bietet beispielsweise 12 unterschiedliche Typen an (siehe Kasten 3), die baufachlich zugelassen sind und jeweils den speziell notwendigen, im Defizit befindlichen Wärmedurchlasswiderstand ausgleichen können. Mit dieser Sanierungsmethode werden erhebliche Kosteneinsparungen erzielt:

Die Abdichtung und die bestehende Dämmung müssen nicht vollständig abgetragen werden.

 

Der Dachrand kann meist unverändert bestehen bleiben.

 

Das Gründach mit seinen segensreichen Wirkungen und Vorteilen wird als zusätzliche Leistung "nebenbei" eingekauft.

 

Auch bei teilweiser Durchfeuchtung der bestehenden Dämmung, kann diese Methode angewendet werden. Inzwischen ist wissenschaftlich nachgewiesen, dass feuchte Dämmschichten, die durch die Sanierung der Abdichtung keinen neuen "feuchten Nachschub" mehr erhalten, in wenigen Monaten austrocknen und dann ihre Funktion wieder in vollem Umfang erfüllen. Die Sanierung von Flachdächern ist ein hervorragender Einsatzbereich von Gründachelementen mit baufachlicher Zulassung als Dämmstoff.

 

Das praktisches Beispiel einer Flachdach-Sanierung mit einer wärmedämmenden Dachbegrünung

Der Kindergarten im württembergischen Schönaich stand zur Sanierung an. Eine undichte Abdichtung musste repariert werden und gleichzeitig war auch die Nachbesserung der im Defizit befindlichen Wärmedämmung notwendig. Der planende Fachmann im Bauamt der Gemeinde wählte die vorgenannte Methode, um mittels wärmedämmenden Gründachplatten auch den nicht mehr ausreichenden Wärmedurchlasswiderstand der Dämmung auszugleichen.

Zunächst verlegte der Dachdecker auf die bestehende schadhafte Abdichtung eine Trennlage aus Vlies und darüber in loser Verlegung, als neue wurzelfeste Abdichtung eine PVC-Bahn, in diesem Fall eine Braas-Renofol CG 1,8 mm. Die Auflast der vorgesehenen Begrünung reichte aus, um auf eine mechanische Befestigung der Dachbahn verzichten zu können.

Besonders im Bereich der Lichtkuppeln war bereits eine Durchfeuchtung der alten Dämmung festzustellen. Trotzdem entschied sich der Planer und Bauherr – in diesem Fall in Personalunion – dafür die bestehende Abdichtung nicht abzutragen, sondern auf die von Experten angekündigte Austrocknung der durchfeuchteten Dämmung zu vertrauen, wenn erst die neue Abdichtung keinen weiteren Zufluss von Feuchtigkeit mehr zulässt. Gut zwei Jahre nach der Ausführung kann heute festgestellt werden, dass diese Prognose richtig war. Auch die alte Dämmschicht ist inzwischen wieder trocken und damit voll funktionsfähig.

Die beauftragte Dachbegrünungsfirma führte das ausgeschriebene Gründach mit wärmedämmenden Wasserspeicher- Drain- und Dämmelementen aus (siehe Kasten 2). Zur Erreichung der notwendigen Dämmwirkung wurde eine Gründachmultiplatte mit einem Wärmedurchlasswiderstand von 0.73 (MēK/W) eingebaut. Damit waren die Vorgaben der Wärmeschutzverordnung ausreichend erfüllt.

Das Flachdach des Kindergartens Berliner Straße in Schönaich war damit vollständig saniert. Die Abdichtung ist wieder intakt, die Wärmedämmung auf dem neuesten Stand und als Zugabe wurde eine hochwertige extensive Dachbegrünung installiert. Der zuständige Leiter des Gemeindebauamtes freute sich außerdem darüber, dem sparsamen Kämmerer melden zu können, dass die Sanierung mit relativ geringen Kosten (ca.50% Einsparung) aber trotzdem perfekt abgeschlossen wurde.

 

Fazit

Gründächer sparen durch ihre dämmende Wirkung Energie und damit Kosten. Fast alle Funktionsschichten leisten ihren Sparbeitrag. Ganz besonders wirksam erweisen sich dabei Drainschichten und Dachbegrünungssubstrate, die überwiegend aus leichten Zusatzstoffen wie Blähton, Blähschiefer, Bims, Lava oder Recyclingstoffen hergestellt werden und die über den von der FLL vorgegebenen Mindestgehalt von 10 % Luft verfügen. Nicht zu verachten ist auch die isolierende Wirkung der Vegetationsschicht.

Leider kann die Dämmwirkung der einzelnen Funktionsschichten einer Dachbegrünung, von der Dränschicht bis hin zur Krautdecke noch nicht zuverlässig quantifiziert werden. Hier besteht ein dringender Forschungsbedarf, mit dem diese segensreiche Wirkung auch zweifelsfrei belegt und damit besser nutzbar gemacht werden kann. Neben der Ermittlung der Dämmwerte einzelner Funktionsschichten, sollte allerdings auch die isolierende Wirkung des gesamten Dachaufbaues in seiner Summe ermittelt werden.

Wärmedämmende Gründachelemente mit einer bauaufsichtlichen Zulassung sind da schon einen entscheidenden Schritt weiter. Ihr wissenschaftlich nachgewiesener Wärmedurchlasswiderstand spart Energie und Kosten, da er nach der Wärmeschutzverordnung anerkannt wird und demnach angerechnet werden kann. Besonders bei der Sanierung von in die Jahre gekommenen Flachdächern, ist der Einsatz dieser Elemente von großem Vorteil. Mit ihnen eröffnen sich kostengünstige Möglichkeiten das Flachdach neben der Sanierung der Abdichtung auch ausreichend zu dämmen und als Zugabe noch ein ökologisch und ökonomisch positiv wirkendes Gründach zu erhalten.

 

Kasten 1

Die Bautafel

Objekt:

Kindergarten

Standort:

Berliner Straße

71101 Schönaich

Bauherr und Planer:

Gemeinde Schönaich

Dachdeckerbetrieb:

Vieweger GmbH

Flachdachbau

73110 Hattenhofen

Tel.: 07164/13230 Fax/13384

Dachbegrünungsbetrieb:

Hofmann GmbH & Co

Bauwerksbegrünung

Garten- und Landschaftsbau

72793 Pfullingen

Tel.: 07121/ 97310 Fax /973131

Systemlieferant:

arti-grün – fritz hämmerle

71254 Ditzingen

Tel. 07152/564794 Fax /564795

Früher GSV

 

 

Kasten 2

Bautechnik

Abdichtung:

Braas Kunststoffvlies 300 g/mē

PVC-Bahn: Braas CG 1,8 mm

(wurzelfest nach FLL), lose verlegt,

Begrünungsaufbau:

Komplettdach "Iso-Pak",

mit Sonderdämmwert

Bestehend aus:

Schutzlage

GSV-Gründach-Multiplatte DWS 80

Materialstärke: 84 mm,

Wärmedurchlasswiderstand: 0,73mēK/W

Max. Wasserspeicherkapazität: 26 Liter/mē

Filtervlies

Optigrün-Mineralsubstrat, 6 stark, in abgesetztem Zustand

Vegetation: Sedum in verschiedenen Arten und Sorten

Kiesrandstreifen, 50 cm breit

Fertigstellungspflege

Gesamtaufbauhöhe.

ca.15 cm

Kostenrichtwert:

Ca. 45, - DM/mē

 

 

 

Kasten 3

Siehe Tabelle GSV

 

 

 

Kasten 4

k-Wert

Quellenangabe!: ASEW-Beartungszentrum

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bildunterschriften:

 

Abbildung 1:

Der dichte "Pelz" dieser Begrünung auf einem Einfamilienhaus, lässt keinen Zweifel über die enorme Schutzwirkung der Begrünung gegen klirrende Kälte und sengende Sonne aufkommen.

Abbildung 2:

Auch dünnschichtige Dachbegrünungsaufbauten tragen bereits erheblich zur Dämmung bei.

Abbildung 3:

Kindergarten Schönaich. Die Sanierung des Flachdaches erfolgte mit wärmedämmenden Gründachplatten, die über einen anerkannten und anrechenbaren Wärmedurchlasswiderstand verfügen. Abdichtung und Wärmedämmung sind wieder "auf dem Laufenden". Die Dachbegrünung war eine willkommene "Zugabe".

Abbildung 4:

Verlegung von wärmedämmenden Gründachplatten.