Dachbegrünung

Eine (Orch)idee für das Dach
Begrünung am VanDusen Botanical Garden Visitor Centre, Vancouver/CN

Das begrünte Dach des neuen Besucherzentrums im Botanischen Garten VanDusen im kanadischen Vancouver ist gestalterischer Ausdruck einer extravaganten architektonischen Idee. Das Dach ist mit seinen geschwungenen Formen den Blütenblättern einer Orchidee nachempfunden. Durch die vollständige Begrünung des organisch geformten Daches fügt sich das Gebäude harmonisch in die umgebende Landschaft ein. Variierende Dachneigungen erforderten dabei unterschiedliche Begrünungslösungen, die dank der richtigen Dachbegrünungstechnik allerdings objektgerecht und funktions-sicher umgesetzt werden konnten.

Vancouver, an der Küste des Pazifischen Ozeans gelegen, ist die größte und wirtschaftsstärkste Stadt der kanadischen Provinz Britisch Kolumbien. Der dortige etwa 22 ha große VanDusen Botanical Garden besteht bereits seit den 1970er-Jahren. Er befindet sich im Stadtbezirk Shaughnessy an der Ecke West 37th Avenue/Oak Street, wird von der städtischen Parkbehörde verwaltet und von Freiwilligen gepflegt. 2011 erhielt dieser Botanische Garten ein neues, repräsentatives Besucherzentrum mit rund 1 800 m² Fläche und einem herausragenden Gründach in Orchideenblütenblätter-Form.


Die Menschen hinter der Idee

Der international bekannte kanadische Architekt Peter Busby und Kanadas führende Land­schaftsarchitektin Cornelia Hahn Oberlander haben mit ihren Teams diese außergewöhnliche Idee entwickelt. Bereits in den 1970er-Jahren galt die 1921 in Mülheim an der Ruhr geborene Cornelia Hahn Oberlander als eine entscheidende Wegbereiterin der Dachbe-grünung. Sie weiß um die Vorzüge begrünter Dächer, angefangen von Klimaverbesserung, Bindung von Staub und Schadstoffen, Wasserrückhaltevermögen, erhöhtem Schallschutz, zusätzlicher Wärmedämmung und längerer Dachlebensdauer bis zu der simplen Tatsache, dass Gründächer gerade in dicht besiedelten Städten einen wertvollen Lebensraum für Menschen, Tiere und Pflanzen bieten können.

„Jedes Gebäude müsste ein grünes Dach bekommen“, so die Überzeugung von Hahn Oberlander. Die Landschaftsarchitektin ist bekannt dafür, dass sich ihre Gestaltungen in das architektonische Gesamt­konzept und die natürliche Umgebung einfügen. Ihre technische Expertise geht Hand in Hand mit ihrem Anliegen, in ihren Arbeiten kulturelle, soziale und ökologische Bezüge herzustellen.Dies ist mit dem VanDusen Besucherzentrum gelungen. Zusammen ­haben hier Architekten und Landschaftsarchitekten ein Haus geplant, das das Thema „Natur in der Stadt“ wirkungsvoll versinnbildlicht.


Eingebunden in das größere Ganze

Der VanDusen Botanical Garden soll den Menschen die Bedeutung der biologischen Vielfalt und den Wert ihrer Erhaltung nahe bringen. Rund um das neu geschaffene Be-sucherzentrum zeigt ein kaskadenartiger

Garten eine Reihe unterschiedlicher ökologischer Zonen auf, wie sie in dieser Region am Pazifik vorkommen: Feuchtgebiete, Wälder und Wiesenlandschaften. Jede Bank, jeder Stein und jede Pflanze ist lokaler Herkunft. Plätze und Wege lassen die Menschen diese Natur genießen und leiten sanft zum Besucherzentrum. Dieses erlaubt dank seiner Glaswände sofortigen Einblick und wächst durch seine besondere Dachgestaltung gleichsam aus der Umgebung heraus. Das Besucherzentrum ist Vorbild für Nachhaltigkeit und Umweltschutz im 21. Jahrhundert und bietet einen lebendigen Treffpunkt, der zur Inspiration, Information und Begeisterung für die Pflanzenwelt einlädt.


Das Dach in der Hauptrolle

Inspiriert von der organischen Form einer Orchideeblüte, ist das gesamte Dach in mehrere weit geschwungene Flächen strukturiert. Diese laufen teilweise nahtlos in die ebenerdige Umgebung aus. Die Neigungen und Wölbungen der Dachflächen bewegen sich im Bereich von 2 bis 55° und stellten für die eigentliche Holzdachkonstruktion eine große, aber lösbare Herausforderung dar. Sie besteht aus einer präzise vorgeformten Holz-balkenstruktur, die 2-lagig mit Sperrholz überbaut wurde. Auf dem Holzdach wurde ein Leck-Erkennungssystems installiert, danach folgte eine 2-lagige, wurzelfeste Bitumenabdichtung.

Für die Begrünung spielte es prinzipiell zunächst einmal keine Rolle, ob die Dachkonstruktion flach, geneigt oder auch gekrümmt ist, ob sie auf einer massiven Betontragschale aufbaut, ob Stahlträger und Trapezbleche als Unterbau eingesetzt werden oder ob es sich um eine Holzkonstruktion wie in diesem Falle handelt. Wesentlich war zunächst das fachgerecht abgedichtete Dach mit ausreichend statischer Lastreserve. Hinsichtlich der Dachbegrünung erforderten die unterschiedlich geneigten Flächen ebenso unterschiedliche Lösungen z. B. im Hinblick auf Dränage, Bewässerung und Schubkräfte.

Diese Anforderungen wurden durch den Einsatz von drei verschiedenen Systemaufbauten gelöst: Auf Grundlage einer durchgängig verlegten Bewässerungs- und Schutzmatte verlegte der ausführende Betrieb in den flacheren Bereichen bis 10° Dachneigung einen für diese Neigung geeigneten Systemaufbau mit tiefgezogenem Recycling-Poly-ethylen, in den Schrägdachbereichen bis 25° Neigung ein stabiles Dränelement aus expandiertem Polystyrol-Hartschaum und im Steildachbereich ab 25° Neigung dafür vorgesehene Georaster-Elemente.


Grundsätzliches zum Begrünungsaufbau

Unabhängig vom spezifisch gewählten Systemaufbau sind die einzelnen Funktionsschichten der Dachbegrünung identisch. ­­­­

Die ­mechanische Schutzlage, also die Bewässerungs- und Schutzmatte, schützt die Dachabdichtung vor mechanischer Beschädigung. Denn die Abdichtung wird durch den Begrünungsaufbau nach dessen Fertigstellung zwar hervorragend geschützt, sie kann aber während des Aufbringens unter Umständen einer sehr hohen Belastung ausgesetzt sein.

Die Schutzmatte sollte als z. B. hochwertige Synthesefasermatte aus Polypropylen mit stabilisierendem Trägervlies zudem eine besonders hohe Wasserspeicherkapaziät mit ca. 7 l/m² aufweisen. Gerade in den stärker geneigten Dachbereichen ist diese Eigenschaft von spürbarem Vorteil.

Die nächste Funktionsebene stellt die Drän­schicht dar, das Kernelement im Systemaufbau. Bei profilierten Dränelementen wird über Wasserspeichermulden Regenwasser gespeichert und dank des unterseitigen Kanalsystems wird Überschusswasser zügig in die Dachabläufe abgeleitet. Belüftungs- und Diffusionsöffnungen stellen gleichzeitig die notwendige Belüftung des Wurzelraumes sicher.

Die Dränelemente aus tiefgezogenem Recycling-Polyethylen bzw. aus Polystyrol bringen entscheidenden Gewichtsvorteil. Die Leichtgewichte sind in Transport und Verlegung einfach zu handhaben und halten die statische Belastung der Dachkonstruktion gering – ganz im Gegensatz zu Dränschüt-tun­gen. Die Georaster-Elemente aus HD-PE bestehen aus Stegen und T-Profilen und bringen ebenfalls wenig Gewicht aufs Dach.

Die größte Auswirkung auf die statische Belastung des Daches hat die nächste Funktionsschicht im Systemaufbau, nämlich die Substratschicht. Für die gewünschte Begrünung war eine Schütthöhe von 15 bis 20 cm erforderlich, wobei zur Berechnung der statischen Lastannahme nicht das Schüttgewicht des lieferfeuchten Substrats maßgebend ist, sondern dessen Gewicht im fertig eingebauten und wassergesättigten Zustand.

Von nicht unerheblicher Bedeutung ist auf der anderen Seite auch das Trockengewicht des Substrats, da dieses über die Lagestabi-lität des Begrünungsaufbaus mitentscheidet. Die bei einem Bauwerk in Folge von überströmendem Wind auftretenden Sogkräfte greifen nämlich auf der Dachfläche an und versuchen diese oder das, was sich darauf befindet, anzuheben. Wie groß die Auflast im Einzelfall sein muss, hängt von der Windgeschwindigkeit ab. Diese ist z. B. abhängig von Höhe, Lage und Geometrie des Gebäudes. Rand- und Eckbereiche sind in der Regel deutlich schwerer auszubilden als der zugehörige Innenbereich. Aus diesem Grund wurden auch bei VanDusen die ringsum laufenden Kiesrandstreifen entsprechend dimensioniert. Mit der auf die Substratschicht folgenden Pflanzebene ist der Systemaufbau komplett. Die Pflanzen finden dank der aufeinander abgestimmten Funktionsschichten und dem dadurch regulierten Luft-, Wasser- und Nährstoffkreislauf beste Wachstumsbedingungen vor. Eine schnelle Flächendeckung der Vegetation ist selbstverständlich auch in Bezug auf Windsog von Vorteil.


Besonderheiten im Steildachbereich

Auf geneigten Dächern ist nun für die dauerhafte Funktionssicherheit der Dachbegrünung nicht nur der passend gewählte Systemaufbau entscheidend, sondern eine ganz gezielte Schubsicherung, um ein Abrutschen der Begrünung zu verhindern. Im Schrägdachbereich bis zu 25° Dachneigung ist durch die spezifische Form der Dränelemente eine ausreichende Verzahnung mit dem Substrat gewährleistet und Schubkräfte werden in die Traufaufkantung abgeleitet. Im Steildachbereich bis zu 55° Dachneigung dienen die 10 cm hohen Georaster-Elemente, die zu einem stabilen, flächigen Verbund zusammengesteckt und mit dem Substrat befüllt wurden, zur Lagesicherung. In diesem Bereich nehmen zusätzlich gebaute Schubschwellen die auftretenden Kräfte auf. Bei der Dimensionierung der Traufaufkantungen und Schubschwellen war neben dem Feuchtgewicht des Begrünungsaufbaus auch die örtliche Schneelast anzusetzen. Eine Dachbegrünung ist normalerweise nur bis 45° Dachneigung machbar. Diese Begrünungslösung wurde hier objektspezifisch sogar bis 55° realisiert, da die ganz extreme Neigung lediglich kleinflächig den obersten Kegel des Atrium betraf.

Grundsätzlich gewinnt auf geneigten Dachflächen das Thema Zusatzbewässerung in Trockenzeiten an Brisanz. Im Falle des Besucherzentrums in Vancouver ist allerdings eine permanente Bewässerung nicht erforderlich, was mit der Pflanzenauswahl und dem dortigen Mikroklima durch die Nähe zum Meer zu tun hat.

Vancouver gilt mit 166 Regentagen pro Jahr als sehr regenreiche Stadt mit einer Gesamtniederschlagsmenge von 1 181 mm pro Jahr. Das ist annähernd doppelt so viel wie bspw. in Stuttgart.

Pflanzen zur Wasserreinigung

Das Gründach imitiert mit über 20 verschiedenen Pflanzenarten die ortstypische Graslandschaft am Nordostpazifik. Dabei wurde in den flachen Bereichen z. B. die Segge (Carex acuti-formis) und die Binse (Juncus) und in den Schrägdachbereichen die Sumpf-Schwert­­lilie (Iris pseudacorus) und Prärielilie (Camassia) verwendet.

All diese Pflanzen erweisen sich als be-sonders effizient im Abbau von Ammonium, Nitrat und Phosphat und leisten damit entscheidenden Beitrag zur Reinigung des Niederschlagswassers von organischen Inhaltstoffen. Im Steildachbereich sind die sehr trockenverträglichen Sedum­pflanzen ange-siedelt. Das Dach bietet in seiner biologischen Vielfalt Lebensraum für zahlreiche Vögel und Insektenarten.

Ausgezeichnet

Das Besucherzentrum wurde bereits mit dem LEED Platin Status für umweltfreundliches und nachhaltiges Bauen ausgezeichnet. Da­rüber hinaus erfüllt die Konzeption und Bauweise des Besucherzentrums die hohen Anforderungen des Living Building Challenge LBC-Standards. Dies ist das weltweit anspruchsvollste Bewertungssystem für „Grünes Bauen“ mit strengen Richtlinien, wie z. B.: das Gebäude muss seinen Energiebedarf aus vor Ort erzeugter, erneuerbarer Energie gewinnen. Der Wasserbedarf muss zu 100 % selbst durch Regenwassergewinnung und eine Wasseraufbereitung ohne Chemie gedeckt werden. Die Wasserreinigung funktioniert biologisch dank der Bepflanzung. Dieser Bioreaktor ist der erste seiner Art in Vancouver.

Weitere Anforderungen des LBC-Standards beziehen sich auf die Aspekte gesunden Wohnens, wie zum Beispiel auf die verwendeten Materialien oder auf die Gestaltung mit Licht und Grün. Durch die Erfüllung dieser Standards ist beim VanDusen Besucherzentrum höchste Nachhaltigkeit und Umweltschutz erzielt – ein greifbares Vorbild im 21. Jahrhundert.

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