Urban Heat Island-Effekt: Nutzung der Energieeffizienz mit Gründächern
Wir befinden uns mitten im Sommer, und Hitzewellen sind inzwischen mehr oder weniger regelmäßig zu erwarten. Die Bürger werden zunehmend anfälliger für Wetterextreme in städtischen Ökosystemen, die in den meisten Fällen drastische Veränderungen erfordern – sowohl im Bereich der Stadtplanung als auch im Lebensstil der Stadtbewohner.
Der Begriff "städtischer Wärmeinseleffekt" (Urban Heat Island, UHI) bezieht sich auf das Phänomen, dass bebaute Gebiete eine größere Fähigkeit haben, die Sonnenwärme zu absorbieren, zu speichern und abzugeben als ländliche Gebiete. Je mehr ein Gebiet bebaut ist, desto ausgeprägter wird der Wärmeinseleffekt sein.
Grüne Infrastruktur in Städten ist nicht in Frage zu stellen
sie ist vielmehr ein Muss. Immer mehr empirische Beweise zeigen die positive Wirkung der grünen Infrastruktur in Städten. Die fortschreitende globale Erwärmung und das Wachstum der Städte geben mehr als deutliche Hinweise darauf, dass die städtische Außenumgebung thermisch komfortabel und widerstandsfähig geplant werden muss.
Im Jahr 2023 veröffentlichte ein von Iungman geleitetes Forschungsteam eine interessante Studie, die die Überwachung des Auftretens von Todesfällen aufgrund des städtischen Wärmeinseleffekts (UHI) in 93 europäischen Städten erfasste. In einem Zeitraum von drei Monaten, von Juni bis August 2015, traten in diesen Städten bis zu 6700 vorzeitige Todesfälle aufgrund heißerer städtischer Temperaturen auf. Die Studie ergab, dass ein Drittel dieser Todesfälle durch eine Erhöhung der Baumbedeckung in den Städten auf 30 % und dadurch eine Senkung der Temperaturen hätte verhindert werden können. Die Studie hebt die erheblichen Vorteile der Pflanzung von mehr Bäumen in Städten hervor, obwohl die Autoren anerkennen, dass dies in einigen Städten aufgrund ihres Designs eine Herausforderung darstellt, und dass das Pflanzen von Bäumen mit anderen Maßnahmen wie Gründächern kombiniert werden sollte. Unten zeigen wir einige Wärmebilder verschiedener Elemente der grünen Infrastruktur, um zu verstehen, wie viel die grüne Infrastruktur (Bäume, Dächer, Wände) zu einer besseren und gesünderen städtischen Außenumgebung beiträgt.

Bild 1: Auswirkungen des Urban-Heat-Island-Effekts auf die Straßen von Melbourne mit einem kühleren Bereich dank Baumkronen (Foto mit freundlicher Genehmigung der Stadt Melbourne)
Vergleich der Oberflächentemperaturen

Bild 2: Vergleich der Oberflächentemperaturen eines Gründachs und eines Betondachs. Foto mit freundlicher Genehmigung von Heidarinejad und Esmaili.
Jedes Gebäude erzählt seine eigene Geschichte.
Der Energiespareffekt eines Gründachs ist eine Tatsache, die auf Stadtebene großartige Arbeit leistet – je mehr Gründächer, desto größer der Einfluss auf die Reduzierung des städtischen Wärmeinseleffekts (UHI) und die Energieeinsparungen. Doch die Zahlen auf Stadtebene sagen wenig über den Energiespareffekt eines bestimmten Gründachs auf einem individuellen Gebäude an einer spezifischen Lage aus. Wang et al. (2024) wiesen auf verschiedene Studien hin, die bemerkenswerte Ergebnisse zeigen, wie zum Beispiel:
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Ein nicht isoliertes Gründach spart bis zu 43,8 % der Kühlenergie und 40,9 % der Winterenergie in einem mediterranen Klima.
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Gründächer können den Energieverbrauch eines Gebäudes in heißen, feuchten Zonen um 30,7 % und die Heizlast in kalten, trockenen Zonen um 71 % reduzieren.
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Optimierte Gründächer könnten den Komfort um 12,8 % erhöhen und den Energieverbrauch um 14 % senken.
Die Energieeinsparungen im Sommer treten auf, da ein Gründach erfolgreich die Temperaturen auf dem Dach im Vergleich zu herkömmlichen Dächern um mehrere 10°C reduziert (wie in Bild 3 gezeigt), was zur Minderung von städtischen Wärmeinseln beiträgt. Niedrigere Dachtemperaturen führen zu einer Verringerung des Energieverbrauchs im Sommer, senken die Spitzenlastanforderungen (wichtig bei stark belasteten Stromnetzen) und sparen somit monatliche Kosten pro m² Dachfläche.
Im Winter können Gründächer eine erhebliche Menge an Niederschlag zurückhalten und dienen als zusätzliche Isolationsschicht. Durch die Verringerung des Wärmeverlusts reduzieren Gründächer die Heizkostenlast während der Wintermonate. Das Gründach verringert den Wärmeverlust des Daches als zusätzliche Isolierung und schützt die Oberfläche vor Überkühlung.
Zusammenfassend bieten Gründächer das ganze Jahr über Vorteile und sind daher eine vorteilhafte Wahl für energieeffiziente Gebäude.
Wie stark beeinflusst ein Gründach die Energieeffizienz eines einzelnen Gebäudes?
Immer mehr empirische Beweise zeigen die positive Wirkung der grünen Infrastruktur in Städten. Die tatsächlichen Energieeinsparungen werden durch wichtige Faktoren bestimmt, wie beispielsweise: Klimazone, Eigenschaften der Gebäudehülle, Höhe des Gebäudes und Neigung des Daches, Eigenschaften des gewählten Gründachsystems, Nutzung der Bewässerung, mikroklimatische Lage und Bedingungen vor Ort.
Wenn Sie verstehen möchten, wie das Gründach die Energieeinsparung Ihres Gebäudes beeinflussen wird – im Sommer als Kühleffekt und im Winter als Wärmedämmung – kontaktieren Sie unsere Experten. Sie können dies für jeden Standort berechnen und noch mehr – sie werden Ihnen die Leistung bei der Reduzierung des lokalen Wärmeinseleffekts und des Regenwassermanagements zeigen: https://www.urbanscape-architecture.com/tools-documents/#pet_tool
Literatur:
Adilkhanova et al., 2024. Gründächer sparen Energie in Städten und bekämpfen den regionalen Klimawandel. Nature Cities 1, 238–249.
Iungman T. et al., 2023. Abkühlung von Städten durch urbane grüne Infrastruktur: eine Gesundheitsfolgenabschätzung europäischer Städte. The Lancet, 2023.
Heidarinejad und Esmaili, 2015. Numerische Simulation des doppelten Effekts der thermischen Leistung von Gründächern. Energy Conversion and Management, 2015.
UNSW, 2024. Gründächer können Städte abkühlen und Energie sparen: Modellierung. https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/2024/02/green-roofs-can-cool-cities-and-save-energy-modelling
Wang M. et al., 2024. Erschließung des stadtweiten Energieeinspar- und Spitzenlastreduktionspotenzials von Gründächern durch GIS-gestützte urbane Gebäudeenergiemodellierung. Applied Energy, Bd. 366, 2024.
