84 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt Gebäude als Baustein im Ökosystem Stadt Der Mensch und seine Umwelt passen sich seit jeher an sich wandelnde Voraussetzungen an. Selten haben sich jedoch Daseinsgrundlagen, die Technosphäre und die Biosphäre gemeinsam und gleichzeitig so rasch und nachteilig für den Menschen und die Umwelt verändert [1]. Gerade der urbane Kontext muss innerhalb kurzer Zeit an neue gesellschaftliche und klimatische Bedingungen angepasst werden. Nutzungs- und Zielkonflikte sind also keine Überraschung. So kann etwa die Bereitstellung von bezahlbarem Wohnraum in Städten zu einem Konflikt führen, wenn durch Klimaanpassung neue bauliche Qualitäten umgesetzt werden müssen, die unter Umständen zunächst zu höheren Baukosten führen. Als Ausgleich können clevere bauliche Lösungen mehrere Bedarfe gleichzeitig bedienen. Multifunktion und Mehrfachnutzen von Gebäuden, Bauteilen, Oberflächen und der Liegenschaft an sich sind somit wichtig, um Flächenkonkurrenz sinnvoll auszuhandeln. Klimaanpassungsaspekte müssen künftig mit tradierten Funktionen kombiniert werden. 1 Heute und gestern Mehrfachnutzen und Multifunktion sind urtypische und bewährte Qualitäten, seit Jahrhunderten Bausteine von Quartieren und Städten. Die Gebäudehülle (Fassade und Dach) diente immer schon dem Schutz von Leib und Leben, sicherte das Hab und Gut, definierte die Trennung zwischen privatem und öffentlichem Bereich. Ablesbar an der Hülle sind in der Regel die Gebäudetypologie und somit der Zweck aber oftmals auch der Status der Nutzenden. Die Hülle ist faktisch ein bedeutsamer Potenzialraum. Im Rückblick gibt es gute Beispiele die zeigen, dass Mehrfachnutzen und Multifunktion bei weitem kein neues Konzept darstellen. Sonderbauten und Weltwunder Manchmal waren gebaute Beispiele Einzelphänomene ikonographischer Art, wie die stufenförmigen Dachterrassen „Hängende Gärten von Babylon“ aus dem 6. Jahrhundert vor Christus. Nebukadnezar II. kombinierte für seine Frau Amyitis den Wunsch nach einer grünen Landschaft auf dem Dach eines Gebäudes. Das Vorhaben zeugt gerade im Hinblick auf die vorherrschende Trockenheit in der Region von gewisser Dekadenz. [2] 1 Die Jahresmitteltemperaturen in Deutschland steigen, extreme Starkregen- und Hochwasserereignisse nehmen zu. Das Bauwesen als Teilbereich der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) zeigt gerade vor den aktuellen Klimafolgen wie Hitze, Starkregen, Hochwasser und auch Sturm seine Verletzbarkeit. Die Gefahren sind erkannt und in Veröffentlichungen des Weltklimarates (IPCC) bestätigt. Gebäudehülle Plus Multifunktion und Mehrfachnutzen Gebäudehülle, Klimaanpassung, Resilienz, Multifunktion, blau-grüne Infrastruktur, Ökosystem Stadt Svenja Binz, Stefan Haas Bild 1: Hängende Gärten von Babylon. © (frei von Rechten) Bild 2: Regenwasserspeicher in Angkor Wat. © falco auf Pixabay Bild 3: Dachterrasse unité d‘habitation in Marseille. © Haas BBSR 85 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt Hochkultur und Naturbeherrschung Ankor Wat wurde im 11. Jahrhundert nach Christus als Königsstadt der Khmer erbaut und war zu seiner Zeit ein hochentwickeltes städtisches Gefüge. Es bestand aus Siedlungsraum und Anbaufläche, lebensfähig durch kluges Wassermanagement. Dieses dehnte sich auf rund 1 000 Quadratkilometern aus und bestand aus Kanälen, Becken und Dämmen. Der Sommermonsun ermöglichte das Auffüllen der Becken. Die Becken dienten somit gleichzeitig dem lokalen Überflutungsschutz. [3] Prototypen und Visionen Der Architekt Le Corbusier entwickelte in Marseille mit der Unité d’habitation oder auch „Wohnmaschine“ ein prototypisches Multifunktionsgebäude. Das Gebäude bietet durch konstruktive Details Verschattung in den heißen Sommer der Region. Der aufgeständerte Raum unter dem Gebäude spendet Schatten für die Außenfläche auf Straßenniveau. Auch die Dachfläche wurde mehrfach codiert. Auf der begehbaren Dachlandschaft wurden ein Kindergarten, Kinderschwimmbecken, ein Freilufttheater und eine Sporthalle angesiedelt. Die Gestaltung entspricht somit einem von Le Corbusier geforderten fünf Punkten zu einer neuen Architektur aus dem Jahr 1927: dem Mehrfachnutzen. [4] Resilienz plus Gebäude als kleinste bauliche Einheit im Ökosystem Stadt Gerade im urbanen Kontext treffen unterschiedliche Bedürfnisse aufeinander und bringen Flächenkonkurrenzen mit sich. Neben den urbanen Flächen haben aber auch Gebäudehüllen Potenzial für Multifunktion und Mehrfachnutzen. Der Werkzeugkasten für technische Lösungen zur Addition von beispielsweise Grünraum und Regenwassermanagement an Fassade und Dach ist vorhanden. Wirkungen von baulichen Maßnahmen für Klimaschutz und Klimaanpassung sind größtenteils quantifiziert. Dennoch wird beim Planen von Gebäuden oft monofunktional entworfen und die Funktion der Fassade meist auf den Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen reduziert, wie es Vitruv bereits in seinem architektonischen Konzept der Urhütte beschrieb. [5] Neben dem eigenen Schutz können robuste und gut geplante Gebäude sogar den urbanen Anpassungsdruck mindern, indem die einzelne bauliche Einheit einen Beitrag zur Entlastung des Gesamtsystems Stadt leistet. Im Sinne der Wirksamkeit und Beständigkeit von Maßnahmen sind insbesondere bauliche und naturbasierte Lösungen interessant, die sowohl standardisiert umzusetzen sind, als auch auf mehrere Klimawirkungen reagieren. Mehrfachnutzen und Multifunktion: Dach und Fassade Der städtische Energiehaushalt - Solarstrahlung und Temperatur - wird durch kurzwellige Einstrahlung der Sonne und langwellige Abstrahlung in Form von Wärme bestimmt. Die Verschattung von Gebäuden und Gebäudeöffnungen sowie eine helle farbliche Gestaltung der Oberflächen bringen einfach umzusetzende Effekte zur Minderung der Oberflächen- und somit der Umgebungs- und Innenraumtemperatur.-[6] Für einen Massivbau mit einer hellen Dachabdichtung reduziert sich die Anzahl der Stunden, die der Innenraum über der zulässigen Höchsttemperatur liegt, um etwa 14 %. Bei einem Holzbau erwirkt die Wahl der Oberflächenfarbe der freiliegenden Dachabdichtung eine Minderung um rund 20 %. Zusätzlich kann die Abdichtungsbahn der direkten Hitzeeinwirkung entzogen werden, indem eine Kiesschicht aufgebracht wird. Weitere Optimierung bringt die Dachbegrünung. Zur Reduktion der Umgebungstemperatur tragen in der Regel üppige Vegetationsräume wie Parks und Baumreihen bei. Die Wirkung und die Effektivität von Dach- und Fassadenbegrünungen sind abhängig von der Struktur des Stadtraumes an sich. [7] Sie sind am wirkungsvollsten, wenn sie als große Fläche oder als mehrere kleinteilige Flächen umgesetzt sind. Doch auch einzelne Begrünungen können sogenannte Hotspots oder Wärmeinseleffekte in städtischen und stark verdichteten Quartieren reduzieren. Die positive klimatische Auswirkung einer Dach- und Fassadebegrünung erreicht nur sein nahes Umfeld, belastbare Zahlen die darüber hinausgehen sind aktuell nicht verfügbar. Insbesondere durch die Wirkung der Verdunstungskühlung und Verschattung kann die Oberflächentemperatur durch Gebäudegrün im Vergleich zu konventioneller Bauweise um etwa 2 bis 25 °C verringert werden. [9] KLIMAANGEPASSTE GEBÄUDE UND L I E G E N S C H A F T E N Empfehlungen für Planende, Architektinnen und Architekten sowie Eigentümerinnen und Eigentümer 2., überarbeitete Aufage ZUKUNFT BAUEN: FORSCHUNG FÜR DIE PRAXIS | Band 30 Bild 4: Die BBSR-Broschüre KLIBAU liefert Beispiele zu Multifunktion und Mehrfachnutzen um Gebäude klimaangepasst zu planen. © BBSR (Hrsg.) (2022), Cover © BBSR Binz, Sessler  120 000 000 m² begrünte Dachfläche in Deutschland [10]  20 % Reduktion der Innenraumtemperatur [8] und  1,7 ° maximale Reduktion der lokalen Umgebungs- Lufttemperatur möglich durch Dachbegrünung [9] DACHGRÜN 86 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt Gute Beispiele für einen Mehrfachnutzen sind Gründächer, die gleichzeitig für Freizeit- oder Gartennutzung freigegeben sind, Biodiversität fördern oder bei Starkregenereignissen ausreichend Regenwasser zurückhalten. Eine Mehrfachbelegung der Fläche durch Gründach und Solarpanele wird immer öfter umgesetzt. Die Verdunstungskühlung der Grünfläche kann gleichzeitig die Energieeffizienz der Panele um schätzungsweise 2 bis 6 % erhöhen. [7, S. 56] Mehrfachnutzen und Multifunktion: Regenwassermanagement Der Begriff „Natur in der Stadt“ wird seit Jahren stetig weiterentwickelt. [7, S. 12] Bausteine von Quartieren sind nunmehr auch Artenvielfalt und Biodiversität sowie die Reduktion der Luftbelastung und die Kohlenstoffspeicherung. Zur Umsetzung dieser Bausteine sind Grünraum und Regenwassermanagement über ihre bisher üblichen Funktionen hinausgehend neu zu denken. Ein kluges Regenwassermanagement spielt eine zunehmend wichtige Rolle zur Abfederung von Starkregen, aber auch für den Funktionserhalt der Grünflächen in Trockenperioden. Natürliche oder modellierte Sickermulden, Rigolen, Zisternen und Retentionsdächer entlasten das öffentliche Kanalsystem bei extremen Starkregenereignissen. Eine bedeutsame Multifunktion von Gebäuden und Liegenschaften wird erreicht durch ihren Beitrag zum dezentralen Regenwassermanagement. Betonoberflächen haben beispielsweise einen Abflussbeiwert von 0,9 bis 1. Das heißt, es fließen 90 % bis 100 % des Wassers von der Oberfläche ab und müssen in der Regel vom Kanalsystem aufgefangen werden. Entsiegelte oder begrünte Oberflächen haben je nach Ausführung einen Abflussbeiwert von 0,3 bis 0,1 und können zwischen 70 % bis 90 % des anfallenden Niederschlagwassers in den Vegetationsebenen oder im Dachaufbau langfristig zurückhalten. (7, S. 18; 11] Gesamtkonzept Blau und Grün Hitze- und Dürrevorsorge in Kombination standen bislang nicht im Fokus bei der Planung der Stadt als ganzheitliches Ökosystem. Der Funktionserhalt und die Nutzbarkeit des Grünraumes sind jedoch nur gewährleistet bei intaktem Grün. Somit ist die Verfügbarkeit von Wasser besonders in trockenen Zeiten essenziell. Das Vermitteln zwischen „zu wenig“ und „zu viel“ Wasser ist eine Herausforderung insbesondere im Gebäudebestand und in bereits gebauten Quartieren. 2 Ein Retentionsgründach oder eine Retentionsbox kann beispielsweise eine erhebliche Menge Regenwasser speichern, sollte dies aber laut Normung nach einer gewissen Haltezeit wieder abgeben. Dabei wäre eine Speicherung vor allem zur Bewässerung in Trockenzeiten durchaus sinnvoll. Um diese Lücke mit Fokus auf Multifunktion und Mehrfachnutzen zu schließen, sind am Gebäude folgende Konflikte 3 zu lösen:  Regelwerke fordern schnelle Entleerung der Regenwasserspeicher zur Starkregenvorsorge  Regenwassernutzung wird nicht auf Hitze- und Dürrevorsorge gleichzeitig ausgerichtet 2 Mehrere Projekte des BBSR widmen sich dem urbanen Grün, siehe Zukunft Bau Forschungsförderung. Vom BBSR beauftragte Studien widmen sich den Konflikten und dem Handlungsbedarf aus Sicht der Fachgesetzgebung und der Normung, siehe Zukunft Bau Ressortforschung. 3 Zwischenergebnisse aus dem laufenden BBSR-Forschungsprojekt Normung und Klimaanpassung - Normungsbegleitung zur Integration „blau-grüner Infrastruktur“ in bautechnischen Standards. Bild 5: Regenwasserspeicherung in Kombination mit Freiraumgestaltung am Potsdamer Platz in Berlin. © BBSR Haas Bild 6: Einbau von Rigolen zur lokalen Versickerung für den Erhalt eines natürlichen Wasserhaushaltes. © FRÄNKISCHE  Starkregen Berlin: Überforderung Kanalsisation 10 mal / Jahr  Regenrückhalt: 140 l/ m 2 möglich bei Gründach  Abflussspitzen: 99 % Abfederung möglich [6, S. 53] REGENWASSERMANAGEMENT 87 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt  Kaskadenentwässerung, zum Beispiel bei Staffelgeschossen, nur in Ausnahmefällen erlaubt Zudem müssen Lücken in Regelwerken zur Flächen- und Stadtraumnutzung angepasst werden:  Planung des Straßenraums berücksichtigt Flächenbedarf für dezentrales Regenwassermanagement nicht ausreichend  Aktivierung des Bodenspeichers durch Forderung nach einem Mindest-Flurabstand beschränkt  Versickerungsanlagen nur auf Böden mit hoher Durchlässigkeit zugelassen Nachhaltigkeitskriterien und Abwägungsprozesse Moderationsprozesse sind erforderlich, um zwischen Bedarfen und Potenzialen, zwischen Quartier und einzelnen baulichen Einheiten zu vermitteln. Dabei sind alle Nutzendengruppen angesprochen. Ebenso komplex gestaltet sich die Abwägung zwischen unterschiedlichen Nachhaltigkeitszielen. Denn eine nicht zwingend erforderliche Anpassungsmaßnahme bringt im Falle Nachteile für den Klimaschutz oder die Ressourcenschonung. Ziel der Baumaßnahme muss ein ganzheitlicher Nachhaltigkeitsansatz sein. [12, 13] Multifunktion und Mehrfachnutzen der Gebäudehülle machen eine Bauaufgabe nicht einfacher. Aber sie lösen vielfach Herausforderungen, um Planungs- und Nachhaltigkeitsziele synergetisch für das Ökosystem Stadt umzusetzen. LITERATUR [1] United Nations Department of Economic and Social Affairs, Population Division: World Population Prospects 2022: Summary of Results, New York, 2022. [2] Schweizer, S.: „Die Hängenden Gärten von Babylon“ Grünes Weltwunder. In: Deutschlandfunk Kultur - Lesart (26.03.2020). https: / / www.deutschlandfunkkultur.de/ stefan-schweizer-die-haengendengaerten-von-babylon-gruenes-100.html, abgerufen 07.2023. [3] Röhrlich, D.: Der Monsun und die Khmer. In: Deutschlandfunk (03.01.2012). https: / / www.deutschlandfunk.de/ der-monsun-und-die-khmer-100.html, abgerufen 07.2023. [4] Le Corbusier, Jeanneret, P.: Fünf Punkte zu einer neuen Architektur. In: Die Form. Zeitschrift für gestaltende Arbeit Nr. 2 (1927), S. 272 - 274. [5] Meisenheimer, W.: Die Urhütte. In: Modelle als Denkräume, Beispiele und Ebenbilder (2018), Springer, Wiesbaden. [6] Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (Hrsg): Klimaangepasste Gebäude und Liegenschaften, Bonn, 2021. [7] Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (Hrsg): Förderrichtlinie Dach- und Fassadenbegrünung: Machbarkeitsstudie, Kurzfassung vom 21.01.2022, 2021, S. 39 ff. [8] Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (Hrsg): Weiterentwicklung des Klimaangepassten Bauens - KLIBAU, Bonn, 2020. [9] Pfoser, N., Jenner, N., Johanna Henrich, J., Heusinger, J., Weber, St.: Gebäude, Begrünung und Energie. Abschlussbericht, Darmstadt, 2023. [10] Bundesverband Gebäudegrün e. V.: Zentralverband des Dachdeckerhandwerks und Bundesverband GebäudeGrün beschließen Kooperation (14.06.2021). Gebaeudegruen-BUGG, abgerufen 07.2023. [11] DWA e. V. (Hrsg.): DWA-A 138 - Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur. Versickerung von Niederschlagswasser. [12] Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (Hrsg.): Nachhaltiges Bauen, siehe BMWSB-Bauwesen, abgerufen 07.2023. [13] Schmidt, M.: Autarkie, Eigennutzung und natürlicher Wasserhaushalt. In: Ernst & Sohn (Hrsg.) Regenwasser-Management 2023. Svenja Binz, M.Sc. Architektin, Politikberaterin Schwerpunkt klimaangepasstes Bauen Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung Referat WB 6 Instrumente des ressourcenschonenden und klimaangepassten Bauens, Berlin Kontakt: svenja.binz@bbr.bund.de Dr.-Ing. Stefan Haas Architekt, Politikberater Schwerpunkt Klimaanpassung und Materialökologie Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung Referat WB 6 Instrumente des ressourcenschonenden und klimaangepassten Bauens, Berlin Kontakt: stefan.haas@bbr.bund.de AUTOR*INNEN Bild 7: Gartenbau auf einem Dach in Berlin Kreuzberg. © Raumstar Architekten