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Städtische Hitzeinseln bereits in der Planung verhindern

Fachartikel

Mit zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels wird die Planung von Städten und Quartieren neu definiert. Eine herausfordernde Aufgabe besteht darin, Hitzestaus durch Gebäude zu verhindern. Ein Tool, das von der Hochschule Luzern entwickelt wurde, ermöglicht es, das Mikroklima in bestehenden und zukünftigen Quartieren schnell zu berechnen.

Der Klimawandel belastet die Städte besonders im Sommer. Die Vermeidung von "Hitzeinseln" hat sich zu einem prominenten Thema entwickelt. Bei der Planung größerer Quartiere kann ein Hitzestau vermieden werden. Dazu tragen eine auf die Umgebung abgestimmte Platzierung der Gebäude, die Auswahl der Materialien für Fassaden und Außenflächen, Grünflächen und eine intelligente Beschattung bei. Diese Faktoren sollten in der Planungsphase Berücksichtigung finden. Es wird jedoch oft auf den Einsatz von rechenintensiven Computermodellen verzichtet, die die Auswirkungen dieser Faktoren berechnen können. Hier kommt die Hochschule Luzern mit einer neuen interaktiven Quartierklima-Modellierung (QKM) ins Spiel, die schnell Ergebnisse liefert.

Quartier (in Anlehnung an die Suurstoffi, Rotkreuz) mit Gebäuden, Strassen, Wegen, Grün- und Wasserflächen sowie Bäumen als 3D-Modell (Bild HSLU)
Quartier (in Anlehnung an die Suurstoffi, Rotkreuz) mit Gebäuden, Strassen, Wegen, Grün- und Wasserflächen sowie Bäumen als 3D-Modell (Bild HSLU)

Schnelle Planungsprozesse

Architekturbüros müssen sich normalerweise in einem aufwändigen Wettbewerbsverfahren bewerben, das unter starkem Zeitdruck steht. Das Mikroklima ist nur eine von vielen Anforderungen, die berücksichtigt werden müssen. Durch hohe Kosten und lange Wartezeiten ist es schwierig, diese komplexe Berechnungen zu berücksichtigen.

Das Risiko besteht darin, dass nach dem Gewinn eines Wettbewerbsprojekts festgestellt wird, dass die Platzierung der Gebäude unpassend gewählt wurde. Eine fundamentale Anpassung ist nach der Entscheidung der Jury nicht vorgesehen. Es ist ein nicht lösbares Dilemma, wenn das Mikroklima eine Neuplatzierung nahelegt. Dabei macht die Erwärmung den Menschen bereits heute zu schaffen. Da die heutigen Bauvorhaben auch in fünfzig Jahren noch bestehen werden, ist es wichtig, diese Aspekte bei der Planung zu berücksichtigen.

Berechnete Physiologisch Äquivalente Temperatur (PET) auf 2 m über Boden um 11:00 am 12. Juli 2035 (Bild HSLU) Gut zu erkennen sind die tieferen Temperaturen der Grünflächen und unter den Bäumen im Vergleich zu den heissen Strassen und Wegen.
Berechnete Physiologisch Äquivalente Temperatur (PET) auf 2 m über Boden um 11:00 am 12. Juli 2035 (Bild HSLU) Gut zu erkennen sind die tieferen Temperaturen der Grünflächen und unter den Bäumen im Vergleich zu den heissen Strassen und Wegen.

Schnelle Resultate durch neues Tool

Ein kostengünstiges und schnell arbeitendes Instrument zur Berechnung des Mikroklimas wurde von einem Team der Hochschule Luzern entwickelt. Das Modell konzentriert sich auf das Quartierklima und verwendet schnell rechnende Algorithmen. Dies ermöglicht es, die Auswirkungen einer Änderung in wenigen Sekunden oder Minuten zu berechnen. Damit können verschiedene Optionen für Fassadengestaltung oder Bepflanzung direkt verglichen werden. Es ermöglicht eine Vorhersage für eine gesamte Sommersaison, nicht nur für einen Tag.

Validierung des Modells durch Messungen

Informationen zu geplanten Gebäuden, ihrer Position, den verwendeten Materialien oder der Art und Position von Grünflächen und Bäumen werden aus dem Planungstool Revit entnommen. Damit kann das physikalische Modell die Auswirkungen von Strahlung, Schatten, Wärmespeicherung der Materialien, Luftströmung, Vegetation und Tageszeit auf das Quartierklima berechnen. Durch Farbskalen können die Ergebnisse intuitiv dargestellt werden.

Das Team der Hochschule Luzern konnte nachweisen, dass das Modell korrekt funktioniert. Sie führten Messungen im Suurstoffi-Quartier in Rotkreuz durch und verglichen die Ergebnisse mit denen kommerzieller Software. Das Modell erwies sich dabei als sehr schnell und genau.


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