Pflanzen eines Fassadenelements

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fassadenelement für eine Gebäudewand mit Pflanzbehältnis für Pflanzen sowie ein Verfahren zur Nährstoffversorgung von Pflanzen eines derartigen Fassadenelements.

Um die Luft- und Lebensqualität in Städten zu verbessern ist es bekannt, Fas saden zu begrünen. Hierbei werden Pflanzen in geeigneter Weise an einer Fas sade befestigt.

Eine Methode besteht darin, am Boden der Fassade Kletterpflanzen vorzuse hen, die an der Fassade oder geeigneten Gerüsten emporklettern. Derartige Pflanzen sind jedoch in Städten aufgrund mangelnder Pflanzflächen am Boden der Fassaden nicht möglich. Daher wurden Systeme entwickelt, bei denen Pflanzen direkt in entsprechende Aufnahmen in der Fassade gepflanzt werden. Eine derartige Fassade ist beispielsweise aus EP 2 946 655 Bl bekannt.

Problematisch bei derartigen begrünten Fassaden ist jedoch die Nährstoffver sorgung von den Pflanzen. Hierfür werden häufig Mineraldünger verwendet, die energieaufwendig hergestellt werden müssen. Für die Bewässerung der Fassadenbegrünung wird darüber hinaus häufig hochwertiges Trinkwasser verwendet.

Grundsätzlich besteht auch ein Problem hinsichtlich Abwasserentsorgung. Die Entsorgung von Abwasser ist häufig mit hohen Kosten verbunden, sodass der Trend dazu geht, bestimmte Abwasser als Brauchwasser wiederzuverwenden, indem diese beispielsweise in Hauskläranlagen aufbereitet werden. Dadurch kann die abgeleitete Abwassermenge deutlich reduziert werden, wodurch auch die Kosten sinken. Insbesondere bei Wasserentsorgung, die nicht über eine Kanalisation erfolgt, ist dies von Vorteil, weil beispielsweise weniger Abwasser in Vorfluter geleitet wird.

Die Bereitstellung von einem verbesserten Fassadensystem für die Begrünung von Fassaden ist daher wünschenswert. Auch ist es wünschenswert, eine Mög lichkeit für die Verringerung von Abwassermengen zu schaffen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fassade mit Begrünung zu schaffen, die eines oder mehrere der genannten Probleme löst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist definiert durch die Merkmale des An spruch 1.

Das erfindungsgemäße Fassadenelement für eine Gebäudewand weist mindes tens ein Pflanzbehältnis zur Aufnahme von Pflanzen und ein mindestens einen ersten Raum bildendes Gehäuse auf. Der erste Raum weist an einem oberen Endbereich mindestens eine Einlassöffnung zum Einlass von Flüssigkeiten und an einem unteren Endbereich mindestens eine Auslassöffnung für Flüssigkeiten auf. Das mindestens eine Pflanzbehältnis steht mit dem mindestens einen ers ten Raum in Flüssigkeitsverbindung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raum als flacher Raum ausgebildet ist, der sich im an der Ge bäudewand angeordneten Zustand des Fassadenelements parallel zu der Ge bäudewand erstreckt und dass in dem flachen Raum poröses Füllmaterial an geordnet ist, wobei das poröse Füllmaterial mit einem mikrobiellen Filmmateri al zur Verstoffwechslung von in der Flüssigkeit enthaltenen organischen Stof fen bedeckbar ist.

Im Rahmen der Erfindung wird als flacher Raum ein Raum verstanden, der sich in einer Raumrichtung wesentlich geringer erstreckt als in die anderen beiden Raumrichtungen. Der erfindungsgemäße erste Raum erstreckt sich somit im an der Gebäudewand angeordneten Zustand in eine Richtung orthogonal zu der Gebäudewand geringer als in die anderen beiden Raumrichtungen. Durch das Vorsehen von porösem Füllmaterial, auf das ein mikrobielles Film material aufgebracht werden kann, besteht die Möglichkeit, in den ersten Raum als Flüssigkeit Abwasser, das organische Stoffe enthält, einzuleiten, so- dass die Mikroorganismen des mikrobiellen Filmmaterials die in der Flüssigkeit enthaltenen organischen Stoffe abbauen. Durch die Verwendung von porösem Füllmaterial wird eine große Oberfläche bereitgestellt, auf der das mikrobielle Filmmaterial angesiedelt werden kann, wobei aufgrund der großen Oberfläche Sauerstoff, zum Beispiel aus der Luft, in ausreichendem Umfang an die Mikro organismen des mikrobiellen Filmmaterials gelangen kann. Dadurch erfolgt im Wesentlichen ein aerober Abbau der organischen Stoffe. Bei der Umwandlung der organischen Stoffe entstehen somit keine wahrnehmbaren unangenehmen Gerüche.

Bei dem Abbau bzw. der Umwandlung der organischen Stoffe entstehen insbe sondere über Mineralisierung durch die Mikroorganismen Nährsalze und/oder Nährstoffe, die in die Flüssigkeit gelangen. Beispielsweise kann über Nitrifikati on Nitrat entstehen Dadurch, dass die Pflanzbehältnisse mit dem mindestens einen ersten Raum in Flüssigkeitsverbindung stehen, kann die Flüssigkeit, die Nährsalze/-stoffe aufgenommen hat, in die Pflanzbehältnisse gelangen, sodass diese für die Versorgung von in den Pflanzbehältnissen aufgenommenen Pflan zen verwendet werden kann.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Fassadenelement außen an einer Ge bäudewand angeordnet werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Fassaden element kann vorgesehen sein, dass der flache Raum als langegestreckter Raum ausgebildet ist, der die größte Erstreckung in vertikaler Richtung besitzt. Dadurch wird erreicht, dass Flüssigkeit, die in den ersten Raum eingeleitet wird, auf dem Weg von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung eine mög lichst lange Wegstrecke durch das poröse Füllmaterial fließt und somit in der Flüssigkeit enthaltene organische Stoffe in hohem Maße abgebaut werden können. Das Gehäuse kann beispielsweise direkt auf die Gebäudewand aufgesetzt sein, wobei auch vorgesehen sein kann, dass die Gebäudewand den mindestens ei nen ersten Raum an einer Seite begrenzt. Mit anderen Worten : Das Gehäuse kann im von der Gebäudewand gelösten Zustand an einer Seite offen sein und der erste Raum wird erst durch das Aufsetzen des Gehäuses auf die Gebäude wand (mit Ausnahme der Einlass- bzw. Auslassöffnung) geschlossen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Gebäudewand eine dem ersten Raum zuge wandte Schicht aufweist, die einen Flüssigkeitseintritt in die Gebäudewand o- der einen Flüssigkeitsdurchtritt durch die Gebäudewand verringert oder aus schließt.

Das poröse Füllmaterial kann beispielsweise mineralisch sein.

Es kann vorgesehen sein, dass das poröse Füllmaterial Vulkangestein und/oder ein Tonmaterial ist, wobei das Füllmaterial vorzugsweise Schüttgut ist. Ein derartiges Material hat sich für das erfindungsgemäße Fassadenelement als besonders vorteilhaft herausgestellt. Darüber hinaus sind Vulkangestein und die meisten Tonminerale kostengünstig erhältlich und weisen eine große Ober fläche auf. Durch das Vorsehen von Füllmaterial in Form von Schüttgut ist dar über eine besonders große Oberfläche bereitstellbar, wobei auch ein Austausch des Füllmaterials in dem erfindungsgemäßen Fassadenelement in vorteilhafter Weise gewährleistet ist.

Es kann vorgesehen sein, dass das poröse Füllmaterial eine Porosität zwischen 35 % und 70 % besitzt. Unter Porosität wird das Verhältnis von Hohlraumvo lumen zu Gesamtvolumen verstanden.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass in dem Pflanzbehältnis ein Trä gerkörper für Pflanzen, beispielsweise Mineralwolle oder Glaswolle oder ein Pflanzsubstrat für die Pflanzen angeordnet ist.

Es können auch mehrere Pflanzbehältnisse vorgesehen sein, die jeweils mit dem ersten Raum in Flüssigkeitsverbindung stehen und in jedem Pflanzbehält nis ein Trägerkörper oder Pflanzsubstrat für die Pflanzen aufgenommen ist. Auch hierbei kann der Trägerkörper Mineralwolle oder Glaswolle sein. Vor zugsweise ist ein Trägerkörper für die Pflanzen abiotisch.

Die genannten Trägerkörper haben sich als besonders vorteilhaft für Pflanzen herausgestellt, da die Wurzeln der Pflanzen derartige Trägerkörper in vorteil hafter Weise durchdringen.

Es kann auch vorgesehen sein, dass das Pflanzbehältnis durch einen zweiten Raum in dem Gebäude gebildet ist, wobei in dem zweiten Raum ein oder meh rere Trägerkörper oder Pflanzsubstrat für die Pflanzen angeordnet sind bzw. ist, wobei eine Begrenzungswand des zweiten Raumes mehrere Pflanzöffnun gen für die Pflanzen bildet. Bei dem erfindungsgemäßen Fassadenelement kann somit vorgesehen sein, dass die Pflanzen in Pflanzöffnungen einer Be grenzungswand des zweiten Raumes angeordnet werden, sodass sich die Wur zeln der Pflanzen in einem gemeinsamen Raum befinden, jedoch die Pflanzen einzeln aus den Pflanzöffnungen herausragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwi schen dem ersten Raum und dem mindestens einen Pflanzbehältnis eine porö se Schicht angeordnet ist. Diese ermöglicht, dass die Flüssigkeit mit den gebil deten Nährsalzen/-stoffen auf einfache Art und Weise durch die poröse Schicht in das oder die Pflanzbehältnisse gelangen kann und somit die in den Pflanzbe hältnissen aufgenommenen Pflanzen versorgen kann.

Dabei kann vorgesehen sein, dass an dem mindestens einen ersten Raum an grenzend ein Zwischenraum gebildet ist, der zu dem ersten Raum hin und zu dem mindestens einen Pflanzbehältnis hin jeweils von einer die Flüssigkeit durchlassenden Wand begrenzt ist, wobei die poröse Schicht in dem Zwischen raum angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Fassadensystem mit mindestens einem Fassa denelement. Bei dem erfindungsgemäßen Fassadensystem kann eine Rückspülvorrichtung für ein Spülmedium, das entgegen der Fließrichtung der Flüssigkeit in den mindestens einen ersten Raum des mindestens einen Fassadenelements ein leitbar ist, vorgesehen sein. Das Spülmedium kann beispielweise ein Wasser- Luft-Gemisch sein. Über das Spülmedium können Verblockungen in dem porö sen Füllmaterial gelöst werden.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Fassadensystem eine Anla ge zur anaeroben Fermentierung von Abwasser zu Flüssigkeit mit organischen Stoffen aufweist, wobei die Flüssigkeit mit organischen Stoffen dem mindes tens einen Fassadenelement zuführbar ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Fassadensystem wird somit das mindestens eine erfindungsgemäße Fassaden element mit einer Anlage zur Fermentierung des Abwassers kombiniert. Diese Anlage kann beispielsweise in dem Gebäude, an dessen Gebäudewand das mindestens eine erfindungsgemäße Fassadenelement angeordnet ist, ange ordnet sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Anlage zur anaeroben Fermentierung von Abwasser zentral für mehrere Gebäude vorgesehen ist, und Fassadenelemente an unterschiedlichen Gebäuden von der Anlage zur an aeroben Fermentierung von Abwasser mit Flüssigkeit mit organischen Stoffen versorgt werden.

Die Anlage zur anaeroben Fermentierung von Abwasser kann beispielsweise eine Biogasanlage sein. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Anlage zur Vorklärung das Abwasser aufbereitet, bevor es dem mindes tens einen Fassadenelement und/oder der Biogasanlage zugeführt wird.

Das erfindungsgemäße Fassadensystem kann auch mehrere erfindungsgemä ße Fassadenelemente aufweise, wobei in einer Gruppe von Fassadenelementen jeweils eine Auslassöffnung eines der Fassadenelemente mit der Einlassöff nung eines anderen Fassadenelements der Gruppe verbunden ist. Mit anderen Worten : Die Fassadenelemente können übereinander angeordnet sein, sodass die Auslassöffnung eines Fassadenelements in die Einlassöffnung des darunter liegenden Fassadenelements mündet. Somit kann die Flüssigkeit mit organi- sehen Stoffen mehrere der Fassadenelemente durchfließen. Auf diese Weise ist es möglich, dass die erfindungsgemäßen Fassadenelemente in einer für die Montage vorteilhaften Größe herstellbar sind und dennoch im Betrieb die Flüs sigkeit mit organischen Stoffen eine ausreichende Wegstrecke durch das porö se Füllmaterial fließt, um einen vorteilhaften Abbau der organischen Stoffe zu gewährleisten. Es kann auch vorgesehen sein, dass nach dem Durchlaufen der Flüssigkeit mit organischen Stoffen durch ein oder mehrere Fassadenelemente die Flüssigkeit über eine Rückführleitung einem oder mehreren Fassadenele menten wieder zugeführt wird. Hierzu können beispielweise separate Einlass öffnungen oder Auslassöffnungen an einem oder mehreren Fassadenelemen ten vorgesehen sein. Durch das Vorsehen einer Rückführleitung kann ermög licht werden, dass eine Flüssigkeit mit organischen Stoffen ein oder mehrere Fassadenelemente mehrfach durchläuft, sodass ein besonders hoher Abbau von organischen Stoffen erreicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Fassadenelement bzw. das erfindungsgemäße Fassa densystem ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Bewässerung und Nähr stoffversorgung von Pflanzen, die zur Begrünung der Fassade dienen. Insbe sondere wird vermieden, dass für die Wasserversorgung der Pflanzen der Fas sadenbegrünung Trinkwasser verwendet werden muss. Auch eine Düngung mit industriell hergestelltem Dünger, der zusätzlich Kosten verursacht, kann ver mieden werden, da der Dünger durch die Mikroorganismen aus dem Abwasser hergestellt wird. Ferner wird in vorteilhafter Weise Abwasser in Brauchwasser umgewandelt, sodass das Brauchwasser in einem Gebäude wiederverwendet werden kann. Dadurch wird die Menge des in eine Kanalisation einzuleitenden Abwassers reduziert.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Nährstoffversorgung von Pflan zen eines an einer Gebäudewand angeordneten Fassadensystems in folgenden Schritten :

- Bereitstellen einer Flüssigkeit mit organischen Stoffen,

- Bereitstellen von mikrobiellem Filmmaterial auf dem porösen Füllmateri al, - Einleiten der Flüssigkeit mit organischen Stoffen durch die Einlassöff nung in den mindestens einen ersten Raum eines Fassadenelements des Fassadensystems, wobei die Flüssigkeit mit organischen Stoffen nach dem Einleiten durch das poröse Füllmaterial fließt und wobei das mikro bielle Filmmaterial die organischen Stoffe zumindest teilweise in Nähr salze und/oder Nährstoffe umwandelt,

- Aufnahme der Nährsalze und/oder Nährstoffe von in dem Pflanzbehältnis oder den Pflanzbehältnissen des Fassadensystems angeordneten Pflan zen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit mit organischen Stoffen aus Abwasser mittels einer Anlage zur anaeroben Fermentierung von Abwasser bereitgestellt wird. Die Anlage zur anaeroben Fermentierung von Abwasser kann beispielsweise eine Biogasanlage sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass die Flüs sigkeit mit organischen Stoffen durch Abwärme der Anlage zur anaeroben Fermentierung von Abwasser erwärmt wird, wobei die Wärme der Flüssigkeit mit organischen Stoffen an die Gebäudewand abgegeben wird. Mit anderen Worten. Der Flüssigkeit mit organischen Stoffen kann eine Wärmeenergie zu geführt werden, die diese beim Durchfließen des mindestens einen ersten Raumes des Fassadensystems an die Gebäudewand abgibt und somit die Ge bäudewand und somit das Gebäude selbst beheizen kann. Die Erwärmung der Flüssigkeit mit organischen Stoffen kann selbstverständlich auch über eine an dere Wärmeenergiequelle als die Anlage zur anaeroben Fermentierung von Abwasser erfolgen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass über die Flüssigkeit mit organischen Stoffen die Gebäudewand gekühlt wird, sodass beispielsweise in Sommermonaten eine angenehme Klimatisierung des Gebäudes erreicht werden kann.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren die Erfin dung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fassa densystems mit mehreren erfindungsgemäßen Fassadenelemen ten und

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen

Fassadenelementes im an einer Gebäudewand angeordneten Zu stand.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Fassadensystem 1 in einem an eine Ge bäudewand 100 angeordneten Zustand gezeigt. Das erfindungsgemäße Fassa densystem 1 weist eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Fassadenelementen 10 auf. Die Fassadenelemente 10 weisen jeweils ein Gehäuse 12 auf, das, wie am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, einen flachen Raum 14 bildet. Bei einem erfindungsgemäßen Fassadenelement 10 weist der erste Raum 14 an einem oberen Endbereich eine Einlassöffnung 16 auf, durch die eine Flüssigkeit mit organischen Stoffen in den ersten Raum 14 einleitbar ist. An einem unteren Ende weist der erste Raum 14 eine Auslassöffnung 18 auf, durch die die Flüs sigkeit mit organischen Stoffen den ersten Raum 14 verlassen kann.

In dem ersten Raum 14 ist ein poröses Füllmaterial 20 angeordnet. An dem porösen Füllmaterial 20 kann sich ein mikrobielles Filmmaterial ansiedeln, das eine Verstoffwechslung der organischen Stoffe der Flüssigkeit vornehmen kann.

Das Gehäuse 12 umschließt den ersten Raum 14 an fünf Seiten. Auf der der Gebäudewand 100 zugewandten Seite wird der erste Raum 14 von der Gebäu dewand 100 begrenzt.

Das Gehäuse 12 bildet ferner einen zweiten Raum 22, der ein Pflanzbehältnis bildet. In dem zweiten Raum 22 ist ein Pflanzsubstrat 24 angeordnet. Auf der Außenseite des Fassadenelements 10, das die von der Gebäudewand 100 ab gewandte Seite ist, wird der zweite Raum 22 von einer Begrenzungswand 26 begrenzt, die mehrere Pflanzöffnungen 28 für Pflanzen 110 bildet. Die Pflanzen 110 ragen durch die Pflanzöffnung 28 nach draußen, wobei die Wurzeln 120 in dem Pflanzsubstrat 24 gehalten sind.

Der zweite Raum 22 steht mit dem ersten Raum 14 in Flüssigkeitsverbindung. Die organischen Stoffe in der Flüssigkeit werden von den Mikroorganismen des mikrobiellen Filmmaterials in Nährsalze und/oder Nährstoffe umgewandelt. Die Flüssigkeit transportiert die Nährsalze und/oder Nährstoffe zu den Wurzeln 120 der Pflanzen 110, sodass die Pflanzen 110 mit Nährstoffen und Wasser ver sorgt werden.

Der zweite Raum 22 ist hierfür von dem ersten Raum 14 durch einen Zwi schenraum 30 begrenzt, in dem eine poröse Schicht 32 angeordnet ist. Der Zwischenraum 30 ist zu dem ersten Raum 14 hin und dem zweiten Raum 22 hin jeweils durch eine die Flüssigkeit durchlassende Wand 34 begrenzt.

Die Flüssigkeit mit organischen Stoffen kann beispielsweise aus Abwasser ei nes Gebäudes erzeugt werden. Das Abwasser des Gebäudes wird zunächst auf herkömmliche Weise in einem Abwassersammler 130 des Gebäudes gesam melt. Anschließend wird es in einer Anlage 36 zur anaeroben Fermentierung des Abwassers behandelt und die Flüssigkeit mit organischen Stoffen bereitge stellt. Diese wird über eine Verteilerleitung 38 den Fassadenelementen 10 zu geführt. Nach dem Durchlaufen der Fassadenelemente 10 wird die behandelte Flüssigkeit in Sammelrohren 40 gesammelt und kann als Brauchwasser in dem Gebäude verwendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass über eine nicht dargestellte Rückführleitung zumindest ein Teil des gebildeten Brauch wassers erneut durch zumindest einige der Fassadenelemente 10 geleitet wird, um den Abbau von organischen Stoffen zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Fassadensystem 1 weist ferner eine Rückspülvorrich tung 42 auf, mittels der ein Spülmedium entgegen der Flussrichtung der Flüs sigkeit in den ersten Raum 14 des Fassadenelements 10 eingeleitet werden kann, um Verblockungen in dem porösen Füllmaterial 20 zu lockern. Die Fluss- richtung, mit der das Spülmedium in den ersten Raum 14 eingeleitet werden kann, ist in Figur 2 durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit mit organischen Stoffen durch die Anlage 36 zur anaeroben Fermentierung von Abwasser erwärmt wird, sodass, wie in Figur 2 durch Linien angedeutet ist, mittels der Flüssigkeit mit organischen Stoffen die Gebäudewand 100 und somit das dazugehörige Gebäude erwärmt werden kann.