Forschungsprojekt HeinrichBiCool : Kann Begrünung technische Kühlung ersetzen?

Mit der neuen EU-Gebäuderichtlinie (Energy Performance of Buildings Directive, EPBD 2024) wurden Gründächer erstmals ausdrücklich als zu berücksichtigende Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz benannt. Besonders im Hinblick darauf, dass die Gebäudekonditionierung in Zukunft lokal keine CO₂-Emissionen mehr verursachen soll, ist es notwendig, die Wirkung grüner Infrastrukturen für künftige Nachweise zu quantifizieren. Hier sind viele Fragen noch offen: Wie groß ist der reale Kühleffekt von Gebäudebegrünungen? Welche Einsparungen der Wärmelasten lassen sich nachweisen und im Kühlkonzept integrieren? Wo liegen die Kosten?  Genau hier setzt das Forschungs- und Demonstrationsprojekt HeinrichBiCool an. Es wird am Beispiel eines im Sommer überhitzenden Bestandsgebäudes untersucht, was eine umfassende Begrünung in der Praxis tatsächlich leisten kann – bauphysikalisch, energetisch und ökologisch.

>> Immer up to date mit Entwicklungen in der Gebäudekühlung von morgen sein? Abonnieren Sie unsere TGA-Newsletter: Hier geht’s zur Anmeldung!  

Obwohl Wirkungen wie verminderter Wärmestrom ins Gebäude durch Dachbegrünungen und deutliche Abminderung der solaren Einstrahlung durch Fassadenbegrünungen in experimentellen Studien bereits nachgewiesen wurden, gibt es bisher kaum umfassende Vorher-nachher-Messungen an genutzten Objekten. HeinrichBiCool will diese Wissenslücke schließen. Das Projekt vergleicht bauphysikalische und raumklimatische Messwerte vor und nach der Begrünung. So lassen sich erstmals reale, dynamische Effekte über den Tages- und Jahresverlauf hinweg dokumentieren. Damit leistet das Projekt einen entscheidenden Beitrag zur Validierung von Simulationen und Laborversuchen. Ziel ist es, die Wirksamkeit einer sogenannten „grünen Kühlung“ wissenschaftlich zu belegen und ihr Potenzial als Ersatz oder Ergänzung technischer Kühlsysteme zu bewerten.  

>> EPBD und OIB: Rückenwind für die Lüftung aus Europa

Neben der technischen Wirkung steht bei HeinrichBiCool als Novum auch eine strukturierte Erforschung der ökologischen Dimension im Fokus. Begrünte Fassaden und Dächer schaffen neue Lebensräume in dicht bebauten Stadtgebieten. Ein professionelles Biodiversitätsmonitoring durch das Ökoteam, Österreichs größtes zoologisches Fachbüro, liefert hierzu belastbare Daten: Wie sieht eine biodiversiätsfördernde Pflanzenauswahl aus, welche Arten profitieren, wie verändern sich ökologische Nischen? Die Ergebnisse sollen zeigen, wie Gebäudebegrünung als multifunktionale Infrastruktur wirken kann – zugleich Kühlungssystem, Wasserspeicher und Lebensraum.  

Untersuchungsgegenstand ist ein Gebäude der Universität Graz, das sich in den Sommermonaten stark aufheizt. Fehlende Verschattung und hohe interne Lasten führen zu Temperaturen weit über dem Behaglichkeitsniveau – mit deutlichen Auswirkungen auf Produktivität und Wohlbefinden. Die Gebäudehülle des Bestandsbaus besteht aus 25-cm-Ziegeln bzw. Beton mit 8 cm Außendämmung und repräsentiert damit ein häufig anzutreffendes Bestandsgebäude. Ein später hinzugefügter Gebäudeteil mit Glasfassade leidet ebenfalls unter Überhitzung. 

Bereits 2022 wurde ein umfassendes Begrünungskonzept entwickelt, das gezielte Baumpflanzungen und Fassadenbegrünungen an drei Gebäudeseiten vorsah. Diese Maßnahmen sollen für ein angenehmeres Raumklima sorgen und – im Idealfall – eine technische Kühlanlage vollständig ersetzen. Im Rahmen der Ausschreibung „Technologien und Innovationen für klimaneutrale Städte“ des Bundesministeriums für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI), vertreten durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG), wird das Konzept nun als Demonstrationsprojekt unter der Leitung der Direktion für Ressourcen und Planung der Universität Graz umgesetzt und wissenschaftlich begleitet.  

Für das Projekt wurde ein Team zusammengestellt, das alle relevanten Forschungs- und Umsetzungsbereiche des Projektes abdeckt. Die wissenschaftliche Projektleitung liegt bei AEE INTEC, die auch das Monitoring, die Gebäudesimulationen und vorbereitenden Solarstrahlungsanalysen verantwortet. In der Planungsphase stand hier vor allem eine präzise Erfassung der aktuellen raumklimatischen Probleme und der solaren Einstrahlung auf das Gebäude im Vordergrund, um die Planung einer raumklimatisch effizienten Begrünung zu gewährleisten. Wichtige Grundlagen liefert dabei auch die bei AEE INTEC laufende experimentelle Studie MARGRET, in der Begrünungssysteme unter Laborbedingungen untersucht werden. Auch das laufende Gebäudemonitoring unter Einsatz eines digitalen Zwillings wird von AEE INTEC durchgeführt und ausgewertet.

Das Landschaftsarchitekturbüro Studio Boden sorgte anschließend dafür, nicht nur eine ansprechende Ästhetik der Begrünung zu gewährleisten, sondern auch Konstruktion und Aufbau ökonomisch zu optimieren. Damit wurde die Fragestellung adressiert, wie Begrünungslösungen möglichst material- und kosteneffizient umgesetzt werden können, um eine übertragbare Lösung für andere Projekte zu entwickeln. 

Als kompetenter Umsetzungspartner im Gartenbau fungiert Edler Garten aus Graz. In Zusammenarbeit mit dem Ökoteam wurde zudem eine möglichst einheimische, biodiversitätsfördernde Pflanzenauswahl erarbeitet und weitere Elemente wie Nisthilfen oder Totholzelemente und Steinlinsen in die Planung integriert.  Für den Vergleich der Begrünung mit technischen Kühllösungen wurde das innovative Technische Büro Siegfried Stark mit ins Boot geholt, das in Zusammenarbeit mit den Bauherren eine gangbare technische Kühlvariante für den Bestand ausarbeitete. Das Büro zeigt sich auch für die Planung des Regenwassermanagementsystems verantwortlich, das zur umweltfreundlichen Bewässerung der Begrünung neu installiert wurde.  

>> Wiener Altbau nutzt Grauwasser für Wärmerückgewinnung und Fassadenbegrünung

Der Forschungsansatz von HeinrichBiCool umfasst mehrere Phasen: Vor der Umsetzung wurde über eine Sommersaison ein umfangreiches Prä-Monitoring durchgeführt: Solare Einstrahlung auf das Gebäude, Wärmeströme, Raumluft- und Oberflächentemperaturen, lokale Außentemperaturen, Strahlungsflüsse durch transparente Bauteile und Energieverbräuche von teilweise bestehenden Kühlanlagen. Diese Daten bilden die Referenzbasis für den späteren Vergleich. 

Parallel erfolgten energetische Simulationen, um auf Basis von Labormessdaten thermische und mögliche Verbesserungen durch Begrünung zu modellieren. Das Prä-Monitoring umfasste auch die Kartierung der bestehenden Tierbesiedelung, um die Veränderungen der Fauna durch die Begrünungs- und Biodiversitätsmaßnahmen belegen zu können. Auf Grundlage dieser vorbereitenden Arbeiten wurden genaue Lokalisation, Art und Umfang der Begrünungsmaßnahmen, Pflanzenarten, Substrataufbauten und Tragsysteme optimiert. Insbesondere die Optimierung der Tragkonstruktion für die Vertikalbegrünung erforderte mehrere Schleifen zwischen Landschaftsarchitektur, Statik, Metallbau und Bauherren, um einen möglichst effizienten Materialeinsatz zu erreichen. 

Da die Analyseergebnisse auch – durch die Begrünung nicht beeinflussbare – hohe interne Wärmelasten aufzeigten, wurde als positiver Nebeneffekt außerhalb des Projektumfanges auch eine Umstellung der aktuellen Beleuchtung durch Leuchtstoffröhren auf wesentlich weniger Wärme emittierende LED-Panels initiiert. Nach der aktuell (November 2025) laufenden Installation der Begrünung wird das Gebäudemonitoring über mindestens ein Jahr fortgeführt, um die Begrünungseffekte zuverlässig zu quantifizieren. Ergänzend werden Biodiversitätserhebungen durchgeführt –  erstmals systematisch in Verbindung mit einem Begrünungsprojekt dieser Art. Das Ökoteam Graz untersucht dafür die Entwicklung von Insekten-, Vogel- und Fledermausarten am und um das Gebäude.  

Zur Klärung der zentralen Frage, wie die grüne Kühlung im Vergleich zur technischen abschneidet, werden sowohl die Behaglichkeitseffekte und die Kosten als auch der laufende Energieverbrauch und die CO₂-Bilanz verglichen. Das Technische Büro Siegfried Stark bringt hierfür seine Expertise in der Gebäudetechnik ein. Es entwickelte technische Alternativszenarien, wobei auch für diese ein Low-Cost-Low-Tech-Ansatz verfolgt wurde. Diese interdisziplinäre Herangehensweise erlaubt es, Begrünung erstmals als gleichwertig zu berücksichtigende Komponente der technischen Gebäudeausstattung zu verstehen – mit eigenen Wirkprinzipien, aber messbarer Systemleistung.  

HeinrichBiCool ist eines der ersten Forschungsprojekte im deutschsprachigen Raum, das den Kühleffekt von Gebäudebegrünungen unter Realbedingungen systematisch mit Vorher-nachher-Messungen untersucht. Es verbindet angewandte Forschung mit praktischer Planungsrelevanz und liefert fundierte Daten zur Wirksamkeit grüner Kühlung. Die Ergebnisse werden nicht nur zur Optimierung zukünftiger Begrünungsprojekte beitragen, sondern Planer*innen und Entscheidungsträger*innen eine solide Basis für Investitionen in naturbasierte Lösungen bieten.  Ob Begrünung technische Kühlung vollständig ersetzen kann, bleibt das große Experiment. Sicher ist jedoch: Gebäudebegrünung ist weit mehr als ein architektonischer Trend. Es ist eine Schlüsseltechnologie für klimaresiliente Städte – und eine Einladung, Technik und Natur neu zu denken.