Claim Hochschule Weihenstephan-Triesdorf - University of Applied Sciences

Berechenbare Unterstützung der Klimatisierung von energetisch hocheffizienten Gebäuden durch dezentrale, funktionale Innenraumbegrünung

Moderne, energetisch hocheffiziente Gebäude haben eine dichte, hochwärmegedämmte Gebäudehülle, um den Primärenergiebedarf möglichst niedrig zu halten. Häufig sorgt eine zentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung für die Versorgung mit Frischluft. Dabei können vor allem in der kalten Jahreszeit, in Abhängigkeit vom Nutzerverhalten und der relativen Feuchte der Zuluft, Probleme mit einer zu niedrigen relativen Luftfeuchte auftreten, die sich negativ auf das Wohlbefinden der Nutzer auswirkt. Eine technische Lösung zur Erhöhung der relativen Luftfeuchte birgt häufig die Gefahr einer Verkeimung. Aus vorangegangenen Untersuchungen an der ehemaligen Forschungsanstalt für Gartenbau Weihenstephan ist bekannt, dass durch Pflanzen in einem Raum die relative Feuchte bestenfalls um 5 % angehoben werden kann. Dies ist bei weitem nicht ausreichend, um relative Feuchten von unter 20 %, wie sie in solchen Gebäuden auftreten, auf ein behagliches Maß von 40 – 45 % anzuheben.

Die Forschungsinitiative Zukunft Bau suchte in ihrer Projektausschreibung nach alternativen Lösungsansätzen der Luftfeuchteproblematik. Die Idee des Teams der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) war der Einsatz einer sogenannten funktionalen Begrünung. Das kann z.B. ein vertikal in den Raum gestelltes Substrat-Trägersystem sein, das eine hohe Verdunstungsrate und chemisch-physikalisch stabile Eigenschaften aufweist (Abb. 1). Die Wirkungsweise entspricht einem begrünten Oberflächenverdunster, bei dem die Verdunstung adiabatisch erfolgt und daher als hygienisch unbedenklich anzusehen ist.

Abb. 1: Wirkungsweise einer funktionalen Begrünung
Abb. 1: Wirkungsweise einer funktionalen Begrünung

Die Begrünung des Oberflächenverdunsters bietet neben der Erhöhung der relativen Luftfeuchte im Raum noch weitere positive Wirkungen wie den Abbau von Schadstoffen in der Raumluft (z.B. Formaldehyd), Reduktion der Feinstaubbelastung, Schallminderung und nicht zu vernachlässigen die Wohlfahrtswirkung von Pflanzen (Abb. 2).

Abb. 2: Beispiel für die Verwendung einer grünen Wand als Raumteiler (Fa. H & W Bewässerung GmbH)
Abb. 2: Beispiel für die Verwendung einer grünen Wand als Raumteiler (Fa. H&W Bewässerung GmbH)

Das so entstandene Projekt wird im Rahmen der Forschungsinitiative Zukunft Bau durch das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung für die Laufzeit vom 01.04.2013 bis 01.06.2015 gefördert. Als Projektpartner sind neben der HSWT (Projektleitung Dr. Annette Bucher; Projektbearbeitung Dipl.-Ing (FH) Franziska Kohlrausch, Betreuung der Messtechnik Dipl.-Ing (FH) Dietmar Prucker) das Bayerische Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) und die Firma Häring Radtke Partner (HRP) Ingenieurbüro für biologische Gebäudeklimatisierung beteiligt.

Ziele des Projektes sind:

  • den Einfluss einer funktionalen vertikalen Begrünung auf die Klimatisierung von energetisch hocheffizienten Gebäuden zu untersuchen
  • die positiven Effekte der Begrünung nutzbar zu machen und für die negativen Effekte Gegenmaßnahmen zu ermitteln
  • konkrete Planungsgrundlagen und Handlungsempfehlungen sowohl für Architekten und Klimatechniker als auch für Innenraumbegrüner zu erarbeiten.

Vorgehensweise

Derzeit werden auf dem europäischen Markt eine Vielzahl von vertikalen Begrünungssystemen für den Innenraum angeboten. Für die Untersuchungen wurden sechs Systeme ausgewählt, die aufgrund ihrer Konstruktion einen Einfluss auf die relative Luftfeuchte im Raum erwarten lassen. Weitere Kriterien für die Auswahl waren ein flächiges, mineralisches Trägermaterial (Substrat) und die Ausführung in einer mobilen Version (Tab. 1).

Tabelle

Zunächst werden die Systeme im unbegrünten Zustand im Gewächshaus hinsichtlich ihrer Wasserabgabe untersucht (Abb. 3). Dabei werden über den Gewichtsverlust im Tagesverlauf Rückschlüsse auf die Verdunstungsleistung der Systeme gezogen. Die im Raum herrschenden Klimaverhältnisse (Temperatur, relative Luftfeuchte, Licht, Luftbewegung) werden parallel dazu mittels Fühler und Datenloggern erfasst und zu den verdunsteten Wassermengen in Beziehung gesetzt.

Abb. 3: Blick auf den Versuchsaufbau im Gewächshaus
Abb. 3: Blick auf den Versuchsaufbau im Gewächshaus

Im nächsten Schritt werden die Wände mit Philodendron scandens begrünt, um den Einfluss der Pflanzen auf die vorher ermittelten Verdunstungsleistungen zu erfassen.
Das System, das im Gewächshausversuch die höchste und im Idealfall eine sich selbstregulierende Verdunstungsleistung zeigt, wird in einem weiteren Versuchsabschnitt unter Praxisbedingungen geprüft. Dabei werden in einem energetisch hocheffizienten Bürogebäude mit vier hinsichtlich Größe, Exposition und Nutzung vergleichbaren Büroräumen Messungen vorgenommen. Drei der Räume werden mit der ausgewählten Begrünung ausgestattet, ein unbegrünter Raum dient als Kontrolle. Die Auswertung der Messdaten soll über die Praktikabilität des Einsatzes einer vertikalen Begrünung Aufschluss geben und klären, ob zu niedrige Luftfeuchtigkeit auf diese Weise auf ein behagliches Niveau angehoben werden kann.

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Infodienst Weihenstephan - November 2013

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