BUOLUS – Bauphysikalische Gestaltung urbaner Oberflächen für nachhaltige Lebens- und Umweltqualität in Städten

Die Umsetzungs- und Verstetigungsmaßnahmen in dieser zweiten Projektphase werden auf drei kommunal relevanten Ebenen durchgeführt: Gebäude, Quartier und Stadt. Dabei geht es vor allem darum, den Transfer der theoretischen Ergebnisse aus der ersten Förderphase in die praktische Umsetzung zu ermöglichen und zudem Verfahren und Konzepte für die Umsetzung begleitend zu erarbeiten und zu dokumentieren. Die umgesetzten Maßnahmen lassen sich zudem messtechnisch untersuchen und in ihrer tatsächlichen Wirkung bewerten sowie iterativ anpassen. Ebenso bieten sie die Möglichkeit, diese innovativen Ansätze in ihrer Wirkung in Simulations- und Validierungswerkzeugen abzubilden, um diese bedarfsorientiert zu erweitern und anzupassen

BUOLUS adressiert diese Ziele zur Verbesserung der Klimaresilienz und zur nachhaltigen Entwicklung kommunaler Strukturen; wobei nachhaltig hier bedeutet, finanzielle Zwänge, ökologische Ansprüche und Nutzerakzeptanz gleichermaßen zu berücksichtigen.

Projektschwerpunkte:

• Begrünung: Erprobung von Dach- und Fassadenbegrünungen zur Verringerung von Hitzeinseln, Verbesserung von Luftqualität und Retention, Biodiversität und Aufenthaltsqualität.
  
  
• Reinigung: Erarbeitung von Verschmutzungsvermeidungs- und Reinigungskonzepten für den Innenraum öffentlicher Gebäude sowie für den Außenraum.
  
  
• Stadtentwicklung: Untersuchung von Maßnahmen zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität im innerstädtischen Bereich.
  
  
• Datenmanagement: Einsatz und Verwendung vorhandener Daten als Grundlage für Auswahl und Entscheidungsfindung.
  
  
• Regenwassernutzung und Hitzeinselvermeidung: Untersuchung von Maßnahmen zur Verbesserung des Stadtklimas durch Nutzung von Regenwasser für die Flächenkühlung.
  
  
• Bewirtschaftung: Durchführung SDG-basierter Nachhaltigkeitsanalysen.
  

Stadtplätze dienen als Aufenthaltsorte im öffentlichen Raum, bieten Platz für verschiedene Nutzungen und sind daher von zentraler Bedeutung für die Bevölkerung. Angesichts der zunehmenden Hitzebelastung in urbanen Räumen ist es notwendig, Stadtplätze resilienter gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels zu gestalten, um so den thermischen Komfort und somit die Aufenthaltsqualität nachhaltig zu verbessern. Im Rahmen des BUOLUS-Projekts wurden bereits temporäre Anpassungsmaßnahmen auf dem Reallaborplatz Salzstadel in Rosenheim umgesetzt, die messtechnisch begleitet wurden, darunter ein begrüntes, multifunktionales Sitzelement.

Um weitere, geeignete Hitzeanpassungsmaßnahmen für den Salzstadel zu identifizieren, wurden für den Stadtplatz verschiedene Szenarien mit Hilfe des Stadtklimamodells PALM-4U simuliert (vgl. Abbildung 1). Der Fokus der Klimasimulationen lag dabei auf der Verbesserung des thermischen Komforts am Tag und der Abkühlung des Platzes in der Nacht.

Als relevante Parameter wurden hierbei Luft- und Oberflächentemperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung sowie der Komfortindex UTCI (Universal Thermal Climate Index – UTCI) berücksichtigt. Der UTCI ermöglicht eine umfassende Bewertung der thermischen Bedingungen tagsüber im Freien und integriert meteorologische Parameter wie Wind, mittlere Strahlungs- und Lufttemperatur. Insgesamt wurden zehn Maßnahmen untersucht, wobei ein Ursprungsszenario (Parkplatzsituation mit vollständiger Versiegelung bis zum Jahr 2009) mit minimalem und ein Extremszenario (Simulation mit umfassender Umgestaltung) mit maximalem Effekt konzipiert wurden, um die simulierte Wirkung der einzelnen Maßnahmen einzuordnen. Dieser Bezugsrahmen ist in Abbildung 2 dargestellt.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Ursprungsszenario mit einer vollständigen Versiegelung und ohne Bäume zu ungünstigeren klimatischen Bedingungen führt, während das Extremszenario deutliche Verbesserungen aufweist. Maßnahmen der vertikalen Oberflächengestaltung, wie die Begrünung der umliegenden Gebäudefassaden, ergaben keine signifikante Auswirkung auf die betrachteten Zielgrößen. Ursächlich hierfür ist die im Simulationsprogramm gewählte, für die Darstellung der Prozesse zu grobe, Auflösung. Effizienter erwiesen sich Änderungen der horizontalen Oberflächeneigenschaften wie Albedo und Entsiegelung. Insbesondere die Implementierung von Wasserflächen sowie die Umnutzung der Straßen durch Entsiegelung, Begrünung und Neupflanzungen von Bäumen, trugen zur Verbesserung des thermischen Komforts und der nächtlichen Abkühlung bei.

Außerdem wurde ersichtlich, dass eine flächige Maßnahmenumsetzung über den gesamten Platz hinweg effektiver sind als „punktuelle“ Maßnahmen, die nur im Hauptaufenthaltsbereich in der Mitte des Platzes umgesetzt werden. Zudem sollten die Maßnahmen je nach Tageszeit unterschiedlich bewertet werden, da sie unterschiedliche Wirkungen erzielen. Während bspw. große Baumgruppen tagsüber Schatten und Verdunstungskühle spenden, können sie nachts den Luftaustausch beeinträchtigen und Wärme unter ihrem Kronendach speichern. Um den Stadtplatz weiterhin den verschiedenen Nutzergruppen gerecht zu gestalten, gleichzeitig aber die Aufenthaltsqualität zu erhöhen, wurde auf Basis der Simulationsergebnisse eine Maßnahmenkombination aus Wasserflächen und einer Straßenumnutzung empfohlen.

Durch die Simulationen konnten die Praxistauglichkeit von PALM-4U getestet und wertvolle Erkenntnisse über die Wirksamkeit verschiedener städtebaulicher Maßnahmen zur Verbesserung des thermischen Komforts und der nächtlichen Abkühlung gewonnen werden. Eine Übertragung der Maßnahmen auf Stadtplätze in anderen Kommunen ist grundsätzlich möglich. Allerdings müssen sie mit den örtlichen Gegebenheiten abgestimmt werden, da jede Stadt ein individuelles Mikroklima besitzt, das stark von der städtebaulichen Strukturund den lokalen Windverhältnissen abhängt.

Die Ergebnisse wurden im Sommer mithilfe von Plakaten am Platz Salzstadel ausgestellt.

Eine Zusammenfassung der Simulationsergebnisse, der verschiedenen Szenarien und detailliertere Informationen zur Stadtklimasimulation sind in den nachfolgenden drei Grafiken dargestellt.

Kommunale Flächen werden bewirtschaftet, um ihre Funktionalität zu erhalten. Die Entfernung von Wildkraut ist ein solcher Bewirtschaftungsprozess, der u. a. die Trittsicherheit gewährleisten soll und der Erfüllung ästhetischer Ansprüche dient. Dieser Prozess erfordert Ressourceneinsatz und verursacht Kosten sowie Treibhausgasemissionen. Somit ist der Bewirtschaftungsprozess mit positiven und negativen Auswirkungen in den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (Ökologie, Ökonomie, Soziales) verbunden. Mithilfe einer belastbaren Informationsbasis zu der Flächenbewirtschaftung und ihren Nachhaltigkeitsauswirkungen kann die kommunale Wildkrautbeseitigung optimiert werden.

Diese wird im Rahmen des Projekts BUOLUS geschaffen. Aktuell wird in der assoziierten Gemeinde Rottach-Egern eine Feldstudie durchgeführt, welche die Themen Wildkrautvorbeugung sowie dessen Beseitigung auf Pflasterflächen adressiert. Als Versuchsfläche wurde hierfür ein Sitzbereich mit Mosaikpflastersteinen aus Granit ausgewählt, welche ursprünglich mit Brechsand verfugt war. In Bild 1 ist der Wildkrautbedeckungsgrad der Parkbucht im Mai 2023 zu sehen. Diese wurde in fünf Teilflächen unterteilt, auf denen unterschiedliche Fugenmaterialien erprobt werden.

Die Feldstudie wurde Anfang Oktober 2023 in Rottach-Egern begonnen. Bild 2 zeigt die Umsetzung der Feldstudie auf den fünf unterschiedlich ausgeführten Flächen. Die Eigenschaften der fünf Flächen und ihr Bewirtschaftungsmodus im Rahmen der Feldstudie sind in untenstehender Tabelle aufgelistet.

In der Feldstudie wird der Einfluss der Fugenmaterialien auf das Wildkrautwachstum und den erforderlichen Bewirtschaftungsaufwand untersucht. Es werden Daten zur Flächenbewirtschaftung erhoben, die anschließend für die Bewertung der Nachhaltigkeitsauswirkungen herangezogen werden. Aus diesen Informationen werden schließlich Optimierungspotentiale für eine nachhaltige Flächengestaltung und -bewirtschaftung mit dem Fokus auf die Reduktion des Wildkrautwachstums abgeleitet.

Für weitere Informationen zur Feldstudie können Sie sich gern direkt an Jakob Richtmann (jakob.richtmann@ibp.fraunhofer.de, Studienkoordination), Kristina Henzler (kristina.henzler@iabp.uni-stuttgart.de, Studienkonzeption) oder Daniel Merone (DMerone@rottach-egern.de, Ausführende Stelle der Studie) wenden.