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Die Wärmedämmwirkung des Pflanzenpolsters ist auf folgende Phänomene zurückzuführen:

Abb. 1 - Wärmeeinträge Sommer 2008

Ein sommerlicher Wärmeschutz ergibt sich einerseits dadurch, dass aufgrund der Verschattung durch die Vegetation die Sonnenstrahlen das Erdreich nicht erreichen und dass außerdem die Sonnenergie im Pflanzenpolster durch Wasserverdunstung, Reflexion und Aufnahme für die Photosynthese weitgehend aufgebraucht wird.
Das eingeschlossene Luftpolster wirkt wie eine Wärmedämmschicht. Dürr geht davon aus, dass eine dichtes Graspolster ein Lambda von 0,17 W/mK und ein erdfeuchtes Substrat ein Lambda von 0,6 W/mK aufweist [Dürr 1995], vgl. auch [Umweltbundesamt 1987].
Ein dichtes Vegetationspolster hält den Wind von der Substratoberfläche ab. Da dort kaum Luftbewegung herrscht, ist der Wärmeverlust infolge von Wind nahezu Null.
Frühmorgens, wenn die Außenlufttemperatur am niedrigsten ist, bildet sich in der Regel Tau an der Vegetation. Die Taubildung erhöht die Temperatur in der Vegetationsschicht, da bei der Kondensation von 1 g Wasser ca. 530 Kalorien an Wärme freigesetzt werden. Somit wird der Transmissionswärmeverlust etwas reduziert.Durch die Wurzelatmung entsteht ein - wenn auch geringer - Wärmegewinn im Erdreich, der im Winter dazu beiträgt, dass das Erdreich weniger leicht friert.

Die positive Wirkung der Substratschicht beruht einmal auf ihrer thermischen Masse, die zur Reduzierung der Temperaturamplituden beiträgt. Wesentlicher ist jedoch im Winter der so genannte Latentspeichereffekt des feuchten Substrats:
Wenn das Wasser in der oberen Schicht des Substrats gefriert, werden bei der Umwandlung von einem Gramm Wasser zu einem Gramm Eis ca. 80 Kalorien an Wärme frei, ohne dass die Temperatur sinkt. Das gefrierende Substrat bleibt also sehr lange bei einer Temperatur von 0°C, auch wenn die Außentemperatur wesentlich niedriger ist. Beim Auftauen von Eis wird zwar die entsprechende Energie von 80 cal/g Eis für die Rückwandlung des Aggregatzustandes wieder verbraucht, diese Energie wird aber weitgehend der Luft entzogen. So entsteht insgesamt betrachtet durch diesen Latentspeichereffekt ein Wärmegewinn für das Dach.

Die vergleichenden Untersuchungen an den gemessenen sechs Testfeldern zeigten im Einzelnen:

Abb. 2 - Wärmeverluste Heizperiode 08/09

Im Vergleich zu dem unbegrünten Dach verringerte sich der Transmissionswärmeverlust des Gründaches mit Grasbewuchs und 15 cm Substrat (Feld III) um 18,2 %, im Dezember sogar um 25 %.
Im Vergleich zum Gründach mit 8 cm Substrat und Sedumbewuchs (Feld VI) verringerte sich der Transmissionswärmeverlust des Daches mit 15 cm Substrat und Grasbewuchs während der Heizperiode um 10 %
Während im Juli der Wärmeeintrag bei dem Referenzdach 794 Wh/m² betrug, floss bei den Gründächern mit 15 cm Substrat noch 22 bis 85 Wh/m² an Wärme nach außen ab. Dies ist ein erwünschter Effekt um Überhitzungen von Dachräumen zu vermeiden.