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Aug

Effektive Mikroklimaanalyse: Wie man städtischen Wärmeinseln den Kampf ansagt

Beispiel einer Solarmodul-Analyse. Bildquelle: Spacemaker

Fachartikel

Spacemaker, ein Unternehmen von Autodesk, macht ab sofort die Mikroklimaanalyse von städtischen Wärmeinseln durch das erste einfach zu bedienende visuelle Tool seiner Art möglich. Planungs- und Designprofis können mit dem Tool die thermischen Verhältnisse von Außenbereichen bewerten, problematische Bereiche erkennen und optimale Lösungen simulieren. So können kostengünstig Änderungen vor wichtigen Design-Entscheidungen vorgenommen werden. Die Software ist Teil der Echtzeit-Analysen von Spacemaker, mit denen die Benutzer bereits in frühen Stadien testen können, wie ihre Gebäudeentwürfe von Umweltfaktoren wie Lärm, Tageslicht und Wind beeinflusst werden.

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Bildquelle: Spacemaker


Vor allem Städte sehen sich immer mehr mit den Problemen von städtischen Wärmeinseln (engl: Urban Head Islands, kurz: UHI) konfrontiert, bei denen die Temperaturunterschiede zwischen urbanen und ländlichen Gebieten so groß sind (Link), dass sie Lebensverhältnisse stark beeinträchtigen. Dementsprechend leiten Städte auf der ganzen Welt wichtige Schritte ein, um dieses Problem zu entschärfen. Architekten, Stadtplaner und Immobilienentwickler stehen unter dem Druck, nachhaltige Lösungen entwickeln zu müssen, die Städte zu allen Jahreszeiten bewohnbar machen.

„Thermische Verhältnisse und die bebaute Umgebung sind zwei Seiten derselben Medaille, da Wind- und Sonnenverhältnisse an einem Standort durch grundlegende Entscheidungen über Gebäudegrundrisse und -formen stark beeinflusst werden. Leider wird der thermische Komfort in den meisten Fällen erst dann berücksichtigt, wenn es zu spät ist, wodurch wichtige Bausteine der gesamten Nachhaltigkeitsstrategie einer Stadt unwirksam werden“, sagt Håvard Haukeland, Mitbegründer von Spacemaker und Senior Director von Autodesk. „Planungs- und Designteams sind dann gezwungen, komplexe Probleme in großem Maßstab mit kleinen, aber kostspieligen Renovierungen und Verbesserungen anzugehen. Das kann oft große Verzögerungen nach sich ziehen“, fügt Haukeland hinzu.

 

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Bildquelle: Spacemaker


Europäische Städte wurden nicht für die Hitze gebaut, mit der sie jetzt konfrontiert sind und auch in Zukunft konfrontiert sein werden. In Nordeuropa z.B. ist die Konstruktion von Privathäusern traditionell darauf ausgerichtet, Wärme im Haus zu speichern – man hat sich wenig damit beschäftigt, wie man sie draußen halten kann. Aber auch in Südeuropa, wo die Sommer in der Regel heißer sind, stellen extreme Wetterbedingungen eine Herausforderung für den bereits bestehenden Gebäudebestand dar.

In Berlin konnten in besonders heißen Sommernächten bereits Temperaturunterschiede von bis zu 10 Grad zwischen dicht bebauten Gebieten wie dem Alexanderplatz und dem Umland festgestellt werden, weil die Flächen aus Beton, Asphalt, o.ä. sehr langsam abkühlen – auf Dauer eine Gesundheitsgefährdung für die Bewohner, zumal die Hitzetage sich aufgrund der Klimaerwärmung in den kommenden Jahrzehnten nahezu verdoppeln werden.

„Die Mikroklimaanalyse gibt Planern die richtigen Werkzeuge an die Hand, damit sie vom ersten Tag an intelligentere, datengestützte Entscheidungen treffen können. Dies führt zu Lösungen, die die Auswirkungen des Klimawandels abmildern, indem sie optimale Lebensbedingungen gewährleisten und gleichzeitig die Resilienz der Städte erhöhen“, resümiert Håvard Haukeland.

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Bildquelle: Spacemaker

Wie funktioniert die Analyse?

Zwar gibt es bereits Methoden zur Berechnung des städtischen Wärmeinseleffekts, doch sind diese oft nur für Experten zugänglich, benötigen viel Zeit für die Ausführung oder visualisieren die Daten nicht. Die Mikroklimaanalyse der Spacemaker-Plattform ist schnell, intuitiv und sehr anschaulich, sodass zum ersten Mal das gesamte Planungsteam Einblick in die Auswirkungen von Entwurfsentscheidungen auf die thermischen Verhältnisse erhält. Probleme können entsprechend schnell erkannt und effektiv gelöst werden. Die Benutzer können das Perzentil leicht anpassen, um zu sehen, wie der Standort mit Extremen umgeht – z.B. an einem besonders heißen Sommertag – und die Ergebnisse sofort auf einer Wärmekarte anzeigen. Mit der sogenannten Komfortfrequenzkarte können die Benutzer den relevanten Zeitrahmen und die Temperaturen, die sie als angenehm empfinden, anpassen. Innerhalb von Sekunden zeigt die resultierende Wärmekarte, wann und wie lange der Aufenthalt in den Außenbereichen behaglich ist. Designer erhalten mit der Mikroklimaanalyse somit ein weiteres Analysewerkzeug von Spacemaker, um ergebnisorientiertere Designentscheidungen zu treffen.

Das Spacemaker-Team verbrachte zwei Jahre mit der Erforschung von thermischer Belastung und Temperaturwahrnehmung. Die Mikroklimaanalyse basiert auf dem Universal Thermal Climate Index (UTCI). Für weitere Informationen zum UTCI empfehlen wir dieses Forschungspapier [(PDF) An introduction to the Universal Thermal Climate Index (UTCI)], in dem detailliert beschrieben wird, wie die Prognose des UTCI erstellt und berechnet wird, und das als wichtige Informationsquelle für die Forschung diente.


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