Adaptive und sensorgestützte Bewässerung extensiver Gründächer zur Optimierung des urbanen Wassermanagements im Hinblick auf Niederschlagsrückhalt und Verdunstungskühlung

Ausgangslage und Zielsetzung

Begrünte Dachflächen spielen eine wichtige Rolle im städtischen Wassermanagement und sind in zweierlei  Hinsicht zentrale Bausteine von Mitigationsstrategien bezogen auf die Auswirkungen des Klimawandels im urbanen Raum. Einerseits sollen sie bei Starkregenereignissen das Risiko von Sturzfluten durch eine Verzögerung des Regenwasserabflusses reduzieren. Zum zweiten soll durch die Evapotranspiration der Flächen das thermische Milieu verbessert und die Entstehung von städtischen Hitzeinseln verhindert werden. In der praktischen Umsetzung jedoch stellen die gleichzeitige Maximierung von Verdunstungsleistung und Regenwasserrückhalt einen nur schwer zu lösenden Zielkonflikt dar. Um eine hohe Verdunstungskühlung zu erzielen, müssen die Flächen gut mit Wasser versorgt sein, was aber ihr Wasserrückhaltevermögen mindert.

Zur Lösung dieses Konflikts soll ein sensorgestütztes, adaptives Bewässerungsmanagement entwickelt werden. In das System sollen dabei sowohl Daten über den Wasservorrat im Retentionselement und den Wassergehalt des Substrats als auch lokale Wetterdaten sowie die Wettervorhersage einfließen. Die Bewässerungsstrategie wird auf Basis dieser Informationen fortlaufend an die aktuelle Situation adaptiert.

Arbeitsplan und Verwertung

Kernstück des Projekts sind realitätsnahe Dachbegrünungsmodelle zur Simulation unterschiedlicher Wetter- und Bewässerungsszenarien. Mittels dieser sollen unterschiedliche Bewässerungsstrategien erarbeitet werden, z.B. für eine aktive Abflussregulierung während Starkregenereignissen oder die Nutzung des im Unterbau der Dachbegrünung gespeicherten Drainwassers zur Bewässerung in trocken-heißen Phasen. Abschließend erfolgt eine Validierung der Strategien auf Freilandflächen.

Der gesamte Forschungsansatz stützt sich auf bewährte Systeme und Komponenten (Dachbegrünungskomponenten, Sensoren, Steuerungstechnik) und der Quellcode des Steuerungsalgorithmus wird unter einer GNU-Lizensierung öffentlich zugänglich  gemacht. Somit können die Ergebnisse einfach und schnell in die Praxis umgesetzt werden. Zusätzlich wird darauf geachtet, dass durch die modifizierten Komponenten bzw. die Bewässerungsstrategie keine erhöhten Anforderungen an die Gebäudestatik entstehen, so dass auch bereits bestehende Dachbegrünungen entsprechend nachgerüstet werden können.