1. Fachkongress Konstruktiver Ingenieurbau - Mai 2022 81 Grünfassaden - aktuelle Planungsbeispiele Florian Starz Werner Sobek AG, Stuttgart, Deutschland Roland Bechmann Werner Sobek AG, Stuttgart, Deutschland Zusammenfassung Der vorliegende Beitrag beschreibt anhand aktueller Projektbeispiele aus Stuttgart und Düsseldorf die Besonderheiten bei der Planung und der Realisierung von Grünfassaden. 1. Einleitung Ein Stück Natur kehrt zurück in die Innenstädte. Grüne Fassaden generieren einen „atmenden Stadtraum“ und fördern die Biodiversität im urbanen Raum. Die Pflanzen binden CO 2 und säubern die Luft. Wenn es gelingt, durch die Begrünung von Gebäuden das Mikroklima einen Teil der versiegelten und überhitzten Stadträume zu verbessern, ist dies ein wichtiger Schritt hin zu einem nachhaltigeren städtischen Umfeld. Die positiven Aspekte und der Beitrag zum städtischen Grün sind unbestritten ebenso wie die Verbesserung der Umgebungsqualität und des Wohlfühlfaktor für den Mensch. Punkte für den Mehrwehrt für Bauherren und Nutzer der attraktiven Gebäuden sind Lärmreduktion und der Sichtschutz durch vorgelagerte Pflanzen, Beschattung und Sonnenschutz für das Gebäude selbst und die Senkung der Umgebungstemperaturen. Auch der durch Grünfassaden erfolgende Regenwasserrückhalt wird immer wichtiger nicht nur wegen den immer häufiger auftretenden Starkregenereignissen. Neben dem Mehrwert von Grünfassaden sind (im Vergleich zu einfachen nicht begrünten Fassaden) leicht erhöhte Investitionskosten, zusätzliche Kosten für Pflege und Instandhaltung und (je nach Ausführung) ggf. zusätzliche Lasten für das Gebäude zu beachten. Besonderheiten in den Planungsphasen sind u.a. Anforderungen aus der Begrünung selbst wie z.B. Brandschutz, Integration der Versorgungstechnik, Frost- und Hitzeschutz und der Höhenzugang zur Wartung und Pflege durch die Gärtner. Anhand von drei ausgewählten Projektbeispielen soll im Folgenden näher erläutert werden, was die Besonderheiten bei der Planung und Realisierung von Grünfassaden sind und wie sie angemessen berücksichtigt werden können. 2. Calwer Passage, Stuttgart Der Neubau der Calwer Passage in Stuttgart hat eine Länge von über 130 Metern und beherbergt neben Büronutzung in der Obergeschossen auch Wohnungen sowie Flächen für Handel und Gastronomie. An den straßenzugewandten Fassadenseiten entstehen intensiv begrünte Bänder entlang der Obergeschosse sowie Dachgärten, die das Stadtbild am Calwer Platz, Rotebühlplatz sowie entlang der Theodor-Heuss- Straße entscheidend aufwerten werden. Das neue grüne Gesicht des Gebäudes steigert die Aufenthaltsqualität in der gesamten umliegenden Umgebung. Die namensgebende verglaste Calwer Passage (geplant von den Architekten Kammerer und Belz) steht aufgrund ihrer besonderen architektonischen Qualität unter Denkmalschutz und wird in die Baumaßnahme integriert. Abbildung 1: Rendering der neuen Calwer Passage in Stuttgart - Fassade und Dach sind begrünt (Copyright: Ingenhoven Architects, Düsseldorf) Grünfassaden - aktuelle Planungsbeispiele 82 1. Fachkongress Konstruktiver Ingenieurbau - Mai 2022 Die Fassadenbegrünung des Neubauprojektes „Calwer Passage“ besteht aus einer tragenden horizontalen Stahl- Unterkonstruktion entlang der opaken Brüstungsbänder, die zur Aufnahme der vorkultivierten Pflanzen in Innentrögen dient und die sich außenseitig um das Gebäude bis zum Calwer Platz hinzieht. Diese begrünten Bänder sind geschossweise übereinander angeordnet und untereinander teilweise mit vertikalen Rankhilfen vor den verglasten Flächen verbunden. Es ist also keine kleinteilige vertikale Begrünung entlang einer Wandfläche, sondern eine dem Gebäude vorgelagerte Konstruktion mit Pflanzgefäßen beachtlichen Ausmaßes. Die Lasten aus der Konstruktion werden durch eine Unterkonstruktion in die Stahlbetonbrüstungen der Tragstruktur des Gebäudes geleitet und abgetragen. Die Be- und Entwässerung der rund 2.000 Pflanzgefäße ist in diese Konstruktion integriert, die gleichzeitig auch den Zugang für die Gärtner, beispielsweise für die Pflege und den Beschnitt der Pflanzen, bietet. Ergänzt werden die Grünfassaden durch die intensive Begrünung der Dächer unter Einsatz verschiedenster Gehölze und großgewachsener Baumarten. Die Auswahl der Pflanzen erfolgte unter verschiedensten Kriterien durch Architekt, Bauherr und zusammen mit ausgewiesenen Experten. Auswahlkriterien waren u.a. der urbane Standort, der begrenzte Substratquerschnitt, die Ausrichtung am Gebäude selbst, die Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten, der Pflegeaufwand und natürlich gestalterische Aspekte. Der Entwurf der Architekten sah von Anfang an eine Mischkultur vor, in der verschiedene Kletterpflanzen, Sträucher und bodengebundene Pflanzen in einer nicht ablesbaren naturähnlichen Vielfalt gemischt werden. Diese Natürlichkeit wird auch dadurch unterstrichen, dass sich die Jahreszeiten an den Pflanzen am Gebäude ablesen lassen. Abbildung 2: Installation der ersten Bäume im Mai 2021 (Copyright: Kilian Bishop, Stuttgart) Die Pflanzgefäße selbst geben überschüssiges Wasser über Öffnungen nach unten ab. Von dort wird es kontrolliert abgeleitet und gesammelt. Zur Versorgung der Pflanzen wird zusätzlich eine Bewässerungsanlage eingesetzt; die Überwachung erfolgt u.a. über Feuchte- und Temperaturfühler, die innerhalb der Fassaden an ausgewählten Punkten angebracht sind. Die Anlage kann voll automatisiert betrieben werden, wird natürlich aber auch von erfahrenen Gärtnern überwacht. Die Bewässerungsleitungen werden bei Frostgefahr im Winter entleert und bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt wieder aktiviert. Im Hochsommer wird je nach Bedarf mehr bewässert. Bei der Fassadenbegrünung handelt es sich um lebende Organismen, die ständig wechselnden Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. Ein gewisses Restrisiko gibt es dadurch immer. Grünfassaden - aktuelle Planungsbeispiele 1. Fachkongress Konstruktiver Ingenieurbau - Mai 2022 83 Abbildung 3: Die Großgehölze auf der Calwer Passage erreichten bei Montage bereits Höhen bis 10 m und wogen bis zu 7 t (Copyright: Kilian Bishop, Stuttgart) Aber: Die Fachplaner haben alles Erdenkliche getan, um diese Risiken zu minimieren bzw. auszuschließen. Die Verfahren und Methoden, die bei dem Stuttgarter Projekt angewendet wurden, sind in Parkanlagen und im Landschaftsbau seit langem üblich und werden dort höchst erfolgreich angewendet. Durch den Einsatz vieler unterschiedlicher Pflanzen wird zum Beispiel das Risiko eines Komplettausfalls der Begrünung durch Krankheiten oder Schädlinge herabgesetzt. Einer sommerlichen Überhitzung des Substratquerschnittes (des „Bodens“ für die Pflanzen im Trog) wird durch Dämmmaßnahmen entgegengewirkt. Die Pflanzen, die an der Fassade eingesetzt werden, wurden bereits vor Beginn des Rohbaus kultiviert, damit sie beim Einsatz in Stuttgart eine gewisse Größe und Robustheit erreicht haben. Abbildung 4: Die Bäume auf der Calwer Passage sollen eine Kronenhöhe von bis zu 15 m erreichen (Copyright: Kilian Bishop, Stuttgart) 3. KII, Düsseldorf Mit der Realisierung des KII wurde der oberirdisch geleitete Verkehr in den Untergrund verlegt und für das gesamte Gebiet und den Joachim-Erwin-Platz und Gustaf-Gründgens-Platz eine hohe Aufenthaltsqualität geschaffen. Das trapezförmige, sechsgeschossigen Büro- und Geschäftsgebäude bildet zusammen mit dem gegenüberliegenden „Food-Court“ ein begrüntes städtebauliches Ensemble. Abbildung 5: Aufsicht auf die Begrünung des KII in Düsseldorf (Copyright: HG Esch, Hennef) Acht Kilometer Hainbuchenhecken mit über 30.000 Pflanzen wurden an Fassaden und Dach des KII verbaut. Der im Grundriss dreieckige Food-Court zeichnet sich durch ein begrüntes Rasendach aus, welches bis auf den Boden reicht und zum Verweilen einlädt. In direkter Nachbarschaft befinden sich das Dreischeibenhaus sowie das Schauspielhaus. Das Gebäude ist mit über 30.000 Hainbuchen bepflanzt - ein absolutes Novum in Europa. Die Diskussion über das Begrünen der Städte wird für Planer immer wichtiger, nicht nur aufgrund der spürbar zunehmenden Wetterextreme. Städtebaulich ist die Ausbildung von Gründächern zum Teil bereits kommunal geregelt und vorgeschrieben - im Bereich der Fassaden gibt es aber noch sehr viel Nachholbedarf. Bislang scheitert die Umsetzung ambitionierter Entwürfe oft an Vorbehalten gegenüber der Begrünung selbst, insbesondere in Bezug auf vermeintlich hohe Investitions- oder Wartungskosten. Diese Vorbehalte können bei einer detaillierten Beschäftigung mit der Materie in der Regel ausgeräumt werden. Als Herausforderung verbleiben einige spezifische technische Anforderungen, die sich jedoch durch die Einbindung von Spezialisten verschiedenster Fachdisziplinen bewältigen lassen. Für die Begrünung der West- und Nordfassaden wurde die Hainbuche gewählt, eine laubhaltende, heimische Pflanzenart. Die Hecken sind in einem Art Trog in Trog- System eingesetzt. Die Trogreihen sind dabei so zueinander versetzt, dass eine natürliche Versorgung der Pflanzen mit Sonnenlicht und Regenwasser gewährleistet ist. Grünfassaden - aktuelle Planungsbeispiele 84 1. Fachkongress Konstruktiver Ingenieurbau - Mai 2022 Abbildung 6: Detailansicht der Fassadenbegrünung mit Hainbuchen von KII (Copyright: HG Esch, Hennef) Die Retail Nutzung macht die üppige Begrünung an den zwei Fassadenseiten möglich. Von Anfang an galt es, das Tragsystem der begrünten Bereichen sowie die Ausbildung der thermischen Hülle optimal zu gestalten. Die teilweise konträren Anforderungen aus Wärmeschutz, Wetterschutz, Lastabtragung und Zugänglichkeit zu lösen, war zentraler Bestandteil der Planungsarbeit. Zur Gewährleistung eines angemessenen Höhenzugangs für den Beschnitt und die Pflege der Pflanzen in der Fassade wurden Wartungsstege und Sicherungssysteme für die Gärtner installiert. An Stellen, an denen kein Platz für Wartungsstege gegeben war, musste ein Befahrsystem entlang der Trogreihen installiert werden. Abbildung 7: Entwurfsskizze für die Tragkonstruktion des Trogsystems bei KII (Copyright: Werner Sobek, Stuttgart) Die Lasten aus der Wartung werden ebenfalls über die Unterkonstruktion der Fassaden an das Gebäudetragwerk weitergegeben. Um die Anzahl der Durchdringungen der gedämmten Gebäudehülle möglichst gering zu halten, wurde für die Grünfassade eine spezielle Unterkonstruktion mit Zwischenträgeren in der Dämmebene entwickelt. Diese Unterkonstruktion wird u.a. gleichzeitig für die Befestigung der kleinteiligeren Unterkonstruktion der Blechbekleidung oberhalb der Dämmung und Abdichtungslage genutzt. Diese Blechbekleidung fungiert zum einen als Wetterschutz. Zum anderen können herabgefallene Blätter und Äste auf dem Blech wie auf einer großen Rutsche nach unten gleiten. Im Erdgeschoss wird das Grüngut in großvolumigen Rinnen gesammelt und von dort durch die Landschaftsgärtner entnommen. Da die Gebäudeoberfläche an der Westseite zweifach gekrümmt ist, musste bei der Planung der Tragkonstruktion darüber hinaus ein ständiger Wechsel der Winkel und der Abstände der Trogreihen zueinander berücksichtigt werden. Die Tragkonstruktion der Tröge kragt teilweise über das Gebäude aus - eine enge Abstimmung zwischen Tragwerks- und Fassadenplanern war deshalb besonders wichtig. Abbildung 8: Auch das Dach des KII benachbarten Schauspielhauses Düsseldorf ist nach der Sanierung begrünt (Copyright: HG Esch, Hennef) Eine frühzeitige Einbindung der Landschaftsgärtner war nicht nur wegen des Pflege- und Wartungskonzepts wichtig. Auch die Pflanzenauswahl musste frühzeitig zwischen allen Beteiligten abgestimmt werden. Die Hecken wurden über einen längeren Zeitraum in einer Baumschule vorkultiviert und zur Montage in den Innentrögen nach Düsseldorf geliefert. Die Fassadenaufbauten beinhalten Versorgungsysteme für Bewässerung, Düngerbeimischung und Entwässerung. Die installierte Technik regelt sich zum Teil selbsttätig auf Basis von Informationen zu Feuchte, Temperatur etc., die über die Fassade verteilte Sensoren liefern. Darüber hinaus wird die Fassade in regelmäßigen Abständen von erfahrenen Gärtnern begutachtet und gepflegt. Bei Starkregen fungieren die Begrünung und der Substrataufbau der Tröge und im Dach auch hier als Zwischenspeicher für die Wassermassen. Bei Sonnenlicht dienen die Hainbuchen als natürliches Verschattungssystem und tragen zu einer Senkung der Umgebungstemperatur bei; sie wirken so auch der sommerlichen Überhitzung von Grünfassaden - aktuelle Planungsbeispiele 1. Fachkongress Konstruktiver Ingenieurbau - Mai 2022 85 stark bebautem Gebiet („Urban Heat Island“-Effekt) entgegen. Das Mikroklima wird so entscheidend verbessert. Darüber hinaus können die Pflanzen auch lokale Feinstaubkonzentrationen reduzieren. Ein einzelnes Gebäude kann zwar nur bedingt zur Verbesserung des Stadtklimas beitragen. Die Begrünung der Fassaden und Dächer beim K II bringt aber ein ansehnliches Stück Natur zurück in das Herz der Landeshauptstadt - und macht die Stadtmitte dadurch attraktiver und lebenswerter für alle. Als Best-Practice-Beispiel zeigt sie auch anschaulich die vorhandenen Möglichkeiten auf und regt hoffentlich zur Nachahmung an. Abbildung 9: Städtebauliche Einbindung der Fassadenbegrünung von KII (Copyright: HG Esch, Hennef) 4. Q20, Stuttgart Im Zuge der Stadtquartiersentwicklung des Stuttgarter Neckar Park soll auf einer Gesamtfläche von ca. 25 Hektar ein neues Wohn- und Gewerbegebiet entstehen. Das Ensemble Q20 besteht aus drei oberirdischen, nicht orthogonalen Gebäudeteilen sowie einer gemeinsamen Tiefgarage- Der Entwurf ging aus einem Realisierungswettbewerbs für das ca. 8.500 m² große Grundstück hervor. Das urbane und nachhaltige Stadtquartier ist geprägt durch eine Nutzungsmischung (bestehend aus Büro, Einzelhandel, Hotel, und weitere gewerbliche Nutzungen). Die begrünten Fassaden und Dächer, insbesondere zu dem öffentlich zugänglichen Hof der drei Gebäude, sollen ein „grünes Tal“ bilden. Die Gebäude verjüngen sich in diesem Bereich nach oben hin und ermöglichen so eine optimierte Tageslichtnutzung bei gleichzeitiger Umsetzung des kommunal geforderten Grünanteils in der Fassade durch großvolumige Pflanztröge. Die Regenwassernutzung durch Retentionskörper rundet die nachhaltige Quartiersentwicklung ab. Es gibt im Quartier Neckarpark große Unterschiede in der Ausbildung von Grünfassaden. Im Erdgeschoss finden sich bodengebundene Pflanzen, die ihre volle Größe erst nach Jahren erreichen und sich dabei über die Fassade nach oben ranken. In den darüber liegenden Geschossen finden sich Systeme mit vorkultivierten Pflanzen, die bereits mehrere Vegetationsperioden hinter sich haben und die in großvolumigen Gefäßen am Gebäude montiert werden. Dies ist die gleiche Herangehensweise wie bei den beiden bereits beschriebenen Projekten. Abbildung 10: Rendering der Fassadenbegrünung beim Projekt Q20 in Stuttgart (Copyright: caspar.bloomimages) Eine Begrünung mit großformatigen, vorkultivierten Pflanzen ist konstruktiv sehr viel anspruchsvoller als ein bodengebundenes System. Um den Aufwand für die Unterkonstruktion zu begrenzen, wird bei Q20 für die Pflanztröge der Grünfassaden hauptsächlich die Lastabtragung durch das Gebäude-Tragwerk selbst angestrebt. Die zum Teil kaskadenförmige Anordnung kommt dem entgegen; zur Sicherung der Tröge hinter der vorgehängten hinterlüfteten Fassade in den Brüstungsbändern werden diese nur noch in der Lage gesichert. Bestandteile der Begrünung bei Q20 werden neben den bepflanzten Trögen, Rankhilfen, Versorgungsysteme mit Sensorik zur Überwachung und Entwässerung sein. Ähnlich wie bei der Calwer Passage wird auch hier die Pflanzenauswahl aus einer Vielzahl verschiedener Arten getroffen. Für das Quartier am Neckar Park war wie beschreiben der Begrünungsanteil für die Fassade von der Stadt im Bebauungsplan fixiert. Vielleicht wird in der Zukunft auch genauer definiert, wie eine Fassadenbegrünung qualitativ zu sein hat, wenn sie gemäß Bebauungsplan zu einem Prozentsatz an der Fassade gefordert wird. Es ist einfacher, bodengebundene Pflanzen nach oben ranken zu lassen als eine geschossweise Begrünung zu realisieren - die mikroklimatische und ökologische Wirksamkeit der beiden Systeme unterscheidet sich aber auch erheblich. Hier könnte und sollte in der Gesetzgebung künftig besser differenziert werden. Ein prozentualer Ansatz rein über die Fläche sollte nicht das einzige Bewertungskriterium sein, das gewichtet wird. Auch die Qualität der Begrünung selbst muss berücksichtigt werden. Grünfassaden - aktuelle Planungsbeispiele 86 1. Fachkongress Konstruktiver Ingenieurbau - Mai 2022 Abbildung 11: Außenansicht des Projekts Q20 - deutlich sichtbar ist der Wechsel zwischen begrünten und nicht begrünten Fassadenbereichen (Copyright: caspar. bloomimages) 5. Fazit Bei einem Neubau-Projekt, bei dem ein Begrünungsanteil realisiert werden soll, empfiehlt sich die Einbindung der Fassadenplanung stets von Beginn an. Natürlich gibt es auch Möglichkeiten, im Bestand oder bei Sanierungen eine Fassadenbegrünung zu realisieren; hier muss aber insbesondere die Verträglichkeit der Systeme zur bestehenden Struktur in Bezug auf Lasten geprüft werden. Einzelne Gebäude können natürlich nur bedingt und lokal zur Verbesserung des Stadtklimas beitragen. Die hier gezeigten Projekte können aber hoffentlich als Anstoß für weitere begrünte Projekte dienen.