Blühende Dachlandschaften

Die globale Verstädterung zählt zu den Hauptverursachern des Klimawandels. Denn drei Viertel des weltweiten Ressourcenverbrauchs, so das Bundesentwicklungsministerium, geschieht hier. Längst schon werden auch in Städten die resultierenden Probleme durch unkontrollierbare Starkregen, Hitzeinseln und den Verlust der Biodiversität deutlich. Dem versuchen Planer:innen heute vor allem dadurch zu begegnen, dass sie zunehmend auf nachhaltige Materialien setzen oder den Flächen-, Energie- und Ressourcenverbrauch geplanter Objekte optimieren. Tatsächlich lassen sie dabei außer Acht, dass bebauter Grund immer auch ein Verlust von natürlichen Flächen bedeutet, die Regenwasser aufnehmen können, deren Bewuchs CO₂ bindet und frische Luft produziert, und die nicht zuletzt auch Lebensraum für Insekten, Vögel und Lebewesen aller Art sind.

Deshalb zielt unsere architektonische Strategie darauf ab, das Potenzial von lebenden Pflanzen in der Stadt zu erhalten und sie gleichzeitig für die Fortentwicklung der urbanen Baukultur nutzbar zu machen. Denn: Pflanzen können mehr sein als eine dekorative Ergänzung des Gebäudes. Sie können ein funktional-integraler Bestandteil des Gebäudes werden, sodass Neubauten in der urbanen Nachverdichtung zu Ökosystem-Dienstleis-tern werden. Pflanzen dämmen und verschatten, sie können Lärm, Verschmutzung, Kohlendioxid und Feinstaub absorbieren und durch die Wasserverdunstung die Temperaturen in der Stadt senken.

An der TU Braunschweig, am IDAS, Institute for Design and Architectural Strategies adressieren wir die Thematik seit einigen Jahren in Forschung und Lehre unter dem Begriff Hortitecture. Der Begriff ist abgeleitet vom Lateinischen hortus für Garten und dem englischen architecture und beschreibt die Suche nach Synergien, die sich aus der Kombination von Architektur und Pflanzenmaterial ergeben, die das Wohlbefinden effektiv steigern und unseren Fußabdruck durch die gebaute Umwelt reduzieren können. Es ist die Suche nach dem Potenzial von Pflanzen als integraler Bestandteil der Architektur; nicht als Nachahmung der Natur, auch nicht durch die Entwicklung synthetischer Ersatzstoffe, sondern durch die Integration von lebendem Pflanzenmaterial. Es geht darum, das Potenzial von vitalen Pflanzen für den Bau und die gestalterische Kraft von Architektur zu entdecken und darüber hinaus mit der Lebensmittelproduktion und der Bereitstellung von Ökosystemleistungen zu verknüpfen. Hortitecture zielt weit über naive Sentimentalität und romantische Verklärung hinaus. Nicht einfach „zurück zur Natur“, sondern eine zukunftsorientierte, architektonische Entwurfsstrategie, die Pflanzen in einen neuen konzeptionellen und räumlichen Kontext setzt.

Das Prinzip, Natur und Architektur miteinander zu verschmelzen, ist ja alles andere als neu, entsprechende Projekte hat es seit der frühesten Architekturgeschichte und in allen Teilen der Welt gegeben. Die hängenden Gärten der Semiramis sind nicht umsonst eines der sieben Weltwunder der Antike. Das terrassierte Gebäude hatte ein Wasserkreislaufsystem, das die Gärten auf versetzten Ebenen kontinuierlich mit Wasser versorgt und damit zum Blühen gebracht hat.

In den vergangenen Jahrzehnten lag der planerische Fokus darauf, die Leistungsfähigkeit der Gebäudehülle zu optimieren, um mit minimalem Energieeinsatz für Heizung, Kühlung und Lüftung den menschlichen Komfort innerhalb der umschlossenen Räume zu kontrollieren. Dadurch werden zwar die negativen Auswirkungen eines Gebäudes auf das Ökosystem minimiert, aber noch kein Beitrag zu dessen Erhalt geleistet. Künftig sollten Gebäude daher auch daran gemessen werden, wieviel Feinstaub und Verschmutzung sie absorbieren können, wieviel Sauerstoff und Verdunstungskälte sie über integrierte Pflanzen produzieren können, wieviel Niederschlagswasser sie speichern, welchen Beitrag sie zur Nahrungsmittelversorgung der Stadt leisten und welchen Erhohlungswert sie durch Begrünung in die verdichtete Stadt einbringen.

Es gibt verschiedene architektonische Strategien, um die Gebäudehülle mit Vegetation zu beleben: z.B. das Stapeln von Gärten an und auf dem Gebäude oder begrünte Fassaden, die als Klimapuffer das Gebäude umhüllen. Obwohl es für Architekt:innen sehr einfach ist, mit Renderings eine grüne Vision zu veranschaulichen, ist es gar nicht so einfach, die Kombination von Pflanzen und gebauten Strukturen planerisch umzusetzen. Architekt:innen müssen mit Expert:innen verschiedener Disziplinen kooperieren, um Hortitecture-Kompositionen umzusetzen und langfristig zu erhalten. Ein einfacher Zugang zur Pflege und Versorgung, eine sichere Integration in die Fassade, um Schäden durch Astbrüche und Ähnliches zu vermeiden, gehören dabei zu den Herausforderungen der Stunde. 

Suche nach neuen Lösungen

Auf internationalen, fachübergreifenden Symposien am IDAS wird technisches, biologisches und architektonisches Schnittstellenwissen aufgebaut, um integrative Lösungen zu entwickeln und das gewonnene Wissen letztlich in Gebäudeentwürfe für eine vitale urbane Lebenswelt zu übertragen. Wie können Pflanzen in das Bausystem integriert werden? Welche Vorteile kann eine neuartige Kombination von Natur und Artefakten bieten? Wie wirkt sich die Bepflanzung auf das gesamte Umfeld und die architektonische Gestaltung aus? Wie hoch ist der ästhetische Wert und wie kann die Komposition gestaltet und erhalten werden? Wie sieht das Feedback aus – was gibt es für Erwartungen, Misserfolge und Überraschungen? Wie hoch ist der Wartungsfaktor und wie skalierbar sind diese neuen Lösungen? Mit einer Buchpublikation im Jovis Verlag wurden die Diskussionsbeiträge veröffentlicht.

Der Begriff Hortitecture ist aus einem persönlichen Interesse heraus entstanden und wird zu einer wachsenden Herausforderung in unserer Architekturpraxis. Für das gerade fertiggestellte Hotel Wilmina in Berlin-Charlottenburg haben wir eine ehemalige Gefängnisanlage transformiert und erweitert. Große Hofflächen wurden entsiegelt und renaturiert, Rankflächen verdichtet und Dachflächen bepflanzt – so entstand mit der Nachverdichtung eine Naturoase im Blockinneren.Doch nicht überall ist es möglich, derart viel potenziellen Baugrund für die Bepflanzung zu nutzen.

Das von uns für die Bauwens entworfene Bürogebäude auf einer schmalen Industriebrache in der Darwinstraße geht deshalb einen anderen Weg. Auf dem ehemaligen Kraftwerksgelände in Berlin-Charlottenburg bildet es den ersten Schritt in der Umnutzung und Neuprogrammierung des Gebiets. Das Projekt, das sich noch in einer frühen Bauphase befindet, verbindet neue Arbeitswelten mit ökologischen und sozialen Angeboten. Unser Leitbild für den Entwurf war die maximale Integration von Grünflächen, um das Bauen in der Stadt mit einem Mehrwert für die Stadt-bewohner:innen und das lokale Ökosystem zu kombinieren. Denn die Nachverdichtung der Städte muss eine Alternative bieten zur aus-ufernden Zersiedlung der Naturräume. Diese ist zwar einfach und schnell zu planen und nach wie vor ist das „Häuschen im Grünen“ beliebt, doch der zunehmende Flächenverbrauch ist weder zukunftsfähig noch nachhaltig.

Eine Nachverdichtung mit gleichzeitiger Transformation der Städte ist sicherlich die bessere Strategie. Das verlangt jedoch höchst individuelle Lösungsansätze für Orte und Funktionen im Umbruch. Konversionen und Lückengebäude sind oft die ers-ten Pioniere für die Reprogrammierung städtischer Orte, Modelle für neue Lebens- und Arbeitswelten. Natürlich verschwinden mit der Nachverdichtung auch Resträume in der Stadt, die als informelle Aneignungsräume mit unkontrollierter Vegetation geschätzt wurden. Den Mehrwert dieser Raumreserven wollen wir daher in die Gebäude integrieren.

Mit seinem öffentlichen Dachpark an der Spree setzt das Haus an der Darwinstraße neue Maßstäbe für die Nachverdichtung: Die Aktivierung der Flächenreserven auf dem Dach mit vielfältigen Naturelementen trägt dazu bei, das Wohlbefinden der Menschen zu steigern und die mikro-klimatische Balance des Stadtraums zu verbessern. Die Pflanzungen sind nicht am Haus appliziert, sondern mit allen biologischen und technischen Belangen von Beginn an konsequent in den Entwurf und die Planung integriert. Diese Art der kooperativen Planung mit neuen Systemen und pflanzlichen Akteuren erfordert eine intensive Kommunikation unter den Planer:innen. Die an dem Prozess Beteiligten tragen ihre Erfahrungen weiter, wenden sie im nächsten Projekt erneut an und erzeugen so eine Wissens- und Erfahrungsakkumulation innerhalb der Planungsbüros.

Intensive Kooperationen notwendig

Für die detaillierte Gestaltung, Planung und Umsetzung des Dachgartens in der Darwinstraße wurden die Landschaftsarchitekten capattistaubach ausgewählt. Das Pflanzkonzept erstreckt sich von den Terrassen im Erdgeschoss über alle Dachflächen bis ganz nach oben. Wildstauden, Stauden und Gräser begleiten die Wege- und Aufenthaltsflächen, begrünen die Böschungen zwischen den Geschosssprüngen und binden technische Ausstattung und funktionale Bauteile in die Pflanzkulisse der Dachlandschaft ein. So bilden die Pflanzen breite Bänder, die den Eindruck einer Parklandschaft mit geschützten und beschatteten Aufenthaltsorten entstehen lassen. Sämtliche Pflanzflächen sind mit mindestens 40 cm Substrat abgedeckt, für Strauchpflanzungen wird das Gelände auf bis zu 80-100 cm modelliert, die Baumgruben für Gehölzpflanzungen erreichen 120-150 cm. Die Substrate werden in Abstimmung mit einem Baumsachverständigen ausgewählt, um die bestmöglichen Eigenschaften für die Entwicklung der Bäume zu haben. Der Versatz der Böden ermöglicht Substrate mit einer Dicke von bis zu drei Metern für über zwei Dutzend Bäume mit einer Höhe von bis zu zwölf Metern.

Für das Tragwerkskonzept ist das Ingenieurbüro A.R.T. GmbH Magdeburg unter Leitung von Axel Rolfs verantwortlich. Ein wichtiger Teil der Planung betrifft die Sicherung im Sturmfall, denn hoch aufragende Bäume müssen auf dem Gebäude durch verschiedene Maßnahmen gegen Herabstürzen gesichert werden. Für große Bäume muss jeweils ein eigener statischer Nachweis zur Windsicherung geführt werden. Hierfür wurden anhand von Fotos mit eingezeichneten Umrisslinien die Baumkontur ermittelt und anhand eines Pflanzplans, der Standort und Baumart benennt, mithilfe eines Baumstatikprogramms die individuell zu erwartende Windlast ermittelt. Als Befestigungselement haben die Ingenieur:innen eigens einen Pflanzstuhl aus Stahl entwickelt, der mit dem Gebäudetragwerk verbunden ist. Jeder Baum ist über ein Netz aus Edelstahl, das den Wurzelballen umschließt, am eigenen Pflanzstuhl befestigt. In der tragwerkstechnischen Berechnung der Gesamtlast gelten das Gewicht vom Pflanzbehälter, der Erdaufbau im wassergesättigten Zustand und das Gewicht der Pflanzen als ständige Lasten.

Bei Windstärken oberhalb von 12 auf der Beaufortskala können verschiedene zusätzliche Maßnahmen vorgenommen werden:  Bei orkanartigem Sturm werden die Bäume in der Darwinstraße mit temporären Pfosten in fest installierte Bodenhülsen gesichert. Eine andere Möglichkeit ist die Sicherung über Erdanker, an denen der Stamm mit Spannseilen befestigt wird. Die Entscheidung, mit welchem System die Sturmsicherung erfolgt, ist abhängig von der Windsituation, der Baumart und -größe. Dabei kann die Pfostenkonstruktion alternativ auch als Anwachshilfe für junge Bäume genutzt werden. Auch bei der Planung der Blitzschutzanlage mussten die Dachbäume berücksichtigt werden, sie erhalten eine eigene Erdung.

Integrierte Bewässerungsstrategie

Der Erhalt und die Pflege der Pflanzen ist zum Teil durch integrierte Systemlösungen gewährleis-tet und bedarf an anderer Stelle eines ge­wissen Aufwands. Für die Bewässerung gibt es Wasserretentionsboxen, die in den Dachaufbau integirtert sind. Das Regenwasser wird so auf den Dächern zurückgehalten und gedrosselt in die Regenrückhaltung im Erdgeschoss abgeleitet. Solange Wasser in den Retentionsboxen vorhanden ist, wird es als Reservoir für die Pflanzen verwendet und über Kapillarbrücken ins Substrat geführt. Die zusätzlich geplante, automatische Bewässerungsanlage gewährleistet die Wasserzufuhr in trockenen Zeiten.

Unter der Voraussetzung, dass die Bäume regelmäßig beschnitten und gepflegt werden und zusätzlich eine Überprüfung durch externe Baumsachverständige erfolgt, können sich die Bäume auf dem Dach gut entwickeln und Astbruch bleibt eher unwahrscheinlich. Schon bei der Auswahl der Pflanzen wurde darauf geachtet, bruchsichere Arten und Gehölzformen zu wählen. Mehrstämmige Gehölze sind weniger bruchgefährdet; eine Eigenschaft, die man sich auch bei Gehölzschutzstreifen auf Dünen zunutze macht. In der Regel brauchen Sträucher aufgrund ihrer geringeren Ausladung keine gesonderte Befestigung. Die Auswahl der Gehölze folgt sowohl praktischen als auch gestalterischen Kriterien: Insgesamt soll sich eine robuste Mischpflanzung aus vielfältigen Gehölzarten und Sorten ergeben.

Stauden und Gräser bilden eine sogenannte Füllpflanzung, die auch als Windschutzsaum dienen kann. Auf eine standortgerechte Auswahl der Art je nach Sonnenexposition und Vorliebe der Pflanze muss dabei geachtet werden. Wiederkehrende Leitarten an unterschiedlichen Standorten schaffen ein stimmiges Gesamtkonzept, während eine Mischung aus immergrünen und sommergrünen Pflanzen für ein ganzjährig ansprechendes Erscheinungsbild sorgt. Bei der Auswahl der Pflanzen werden auch Vogel- und Insektennährgehölze berücksichtigt. Auf dem Dach in der Darwinstraße werden unter anderem Wald-Kiefer, Chinesische Birne, Freemanii-Ahorn, Schmalblättrige Ölweide, Traubeneiche und Schneeball-Ahorn gepflanzt. Um die Bäume gezielt auf ihre neue Umgebung vorzubereiten, fand ihre Auswahl und Anzucht bereits vor Baubeginn statt.

Mit der Digitalisierung und Globalisierung verändern sich Arbeitswelten radikal, wir sehen erst die Anfänge. Im Übergang zur Informationsgesellschaft wird heute überwiegend Wissen verarbeitet: Informationen werden generiert, verwaltet und verteilt. Die Informationen sind gebündelt in großen globalen Netzen und fast überall verfügbar. Die notwendigen Hilfsmittel werden ständig kleiner und effizienter, sie entmaterialisieren sich zunehmend, wir werden ortsunabhängiger, wechseln zwischen Homeoffice, der Bahn und dem Büro. Die Wahlfreiheit von Zeit und Ort der Arbeit galt lange als Luxus.

Mit den Einschränkungen der Coronapandemie wurde jedoch klar, dass sie mitunter eine Notwendigkeit ist. Neue Situationen erfordern digital vernetzte virtuelle Begegnungsräume, aber auch zeitgemäße Raum- und Außenraumangebote. Besonders im Lockdown haben wir gelernt, wie begrenzt Innenräume sind und wie wichtig ein direkter Zugang zu begrünten Außenbereichen ist. In unserem Projekt in der Darwinstraße werden die Arbeitsplätze über eine großzügig vorgelagerte Kaskadentreppe auf jeder Ebene mit dem Grünraum verbunden und somit ist ein schneller Austritt an die frische Luft möglich. Auf acht Geschossen sind alle Flächen offen und flexibel nutzbar, um vielfältige Aufteilungen für zukünftige Anforderungen zu ermöglichen. Als gemeinschaftlich nutzbarer Ort bietet der Dachgarten besondere Arbeits- und Erholungsräume für die Mitarbeiter:innen und Gelegenheit für informelle Treffen.

Um Baurecht zu schaffen war es nötig, einen fairen Ausgleich zwischen Investor:inneninteressen und Interessen der Bürger:innen herbeizuführen – vertreten durch die Stadtplanung und andere Genehmigungs­behörden. Entsprechend haben wir gemeinsam in der Projektanbahnung viele intensive, bilaterale Gespräche geführt. Letztlich ist es gelungen, vermeintlich gegensätzliche Interessen in eine Win-win-Situation zu überführen, die aus unserer Sicht vorbildlich ist. Die Zuspitzung des länglichen Grundstücks nach Süden zur Spree ließ zunächst eine einseitige Qualität des Gebäudes an diesem Ende befürchten. Durch die Anordnung eines großzügigen zweigeschossigen Foyers hinter einer Arkade und den großzügigen Aufstieg zum Dachpark konnten wir diese vermeintliche Problematik in einen Vorteil verwandeln. Nun genießen alle Besucher:innen und Nutzer:innen gleichermaßen das Privileg, auf dem Plateau über der Stadt an die Spree treten zu können.

Eine besondere Herausforderung unserer Zeit besteht darin, die Balance von Mensch und Natur in der verdichteten urbanen Umgebung zu verbessern. Mit unseren Entwürfen möchten wir den städtischen Raum um nachhaltige Gebäude bereichern, die Funktionalität und Sinnlichkeit mit Vitalität, Biodiversität und Klimaresilienz verbinden. In der Darwinstraße entsteht damit nicht nur ein modernes, urbanes Bürohaus, sondern zugleich ein wertvoller Baustein für die Stadtgesellschaft mit Modellcharakter.