2.3 Mikroklima und Luftqualität

Unter dem Begriff Mikroklima versteht man das Klima in einem kleinskaligen Maßstab bis zu wenige 100 m Reichweite (z. B. ein Gebäudeblock). In urbanen Gebieten prägen aufgrund zunehmender Verdichtung und Versiegelung künstliche Oberflächen das Stadtbild und beeinflussen dadurch das Klima in Innen- und Außenräumen. Je nach Material und Farbe erwärmen, speichern, leiten und emittieren versiegelte Oberflächen wesentlich stärker als unversiegelte Oberflächen. Durch die gespeicherte und zeitlich verzögerte Abgabe von Wärmeenergie entstehen städtischen Wärmeinseln (Urban Heat Islands, abgekürzt UHI). Dieses Phänomen kann die Gesundheit und Lebensqualität aller Bevölkerungsgruppen, insbesondere bei Hitzewellen, wesentlich beeinflussen (EUROPÄISCHE UNION, 2014).

Die Wirkung von Pflanzen ist sowohl ein wichtiger Beitrag zur Verbesserung des städtischen Mikroklimas als auch im globalen Kontext eine Maßnahme zur Bekämpfung der Erderwärmung. Diese ist dabei auch in Österreich zu spüren: Die Temperaturen sind hierzulande seit 1880 um rund 2 °C gestiegen. Davon entfällt 1 °C allein auf den Zeitraum seit 1980.

Bis zur Hälfte des 21. Jahrhunderts ist mit einem weiteren Anstieg von 1,4 °C zu rechnen (APPC, 2014).

Grüne Infrastruktur – dazu zählen Bauwerksbegrünungen, Straßenbegleitgrün und Parks – gilt als zentrales Element zur Reduzierung des Urban-Heat-Island-Effekts. Sie dient nicht nur in südlicheren Regionen als wirksame Maßnahme gegen städtische Wärmeinseln, sondern ist auch für Städte wie Wien von wachsender Bedeutung. Die Stadt Wien – Umweltschutz hat daher gemeinsam mit Expert*innen der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) einen speziellen Strategieplan entwickelt, der konkrete Maßnahmen zur Bekämpfung städtischer Hitzeinseln vorsieht (Stadt Wien – Umweltschutz, 2014).

Der UHI-Strategieplan versteht sich als praxisnahes Instrument für Stadtplaner*innen im Umgang mit städtischen Wärmeinseln. Er unterstützt dabei, klimaresiliente Strukturen zu schaffen – durch strategische Ansätze ebenso wie durch konkrete Maßnahmen für Planung und Projektierung. Neben zentralen Handlungsfeldern enthält der Plan auch erfolgreiche Umsetzungsbeispiele und weiterführende Fachinformationen, die eine gezielte Integration in laufende und zukünftige Stadtentwicklungsprozesse erleichtern.

Im Rahmen des Projekts FOCUS-I – durchgeführt von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (Geosphere Austria) in Kooperation mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) sowie den Magistratsdienststellen für Stadtentwicklung, Stadtplanung und Umweltschutz der Stadt Wien – wurde eine kombinierte Analyse mehrerer regionaler Klimamodelle vorgenommen. Unter Einsatz des dynamischen Stadtklimamodells MUKLIMO_3 konnte für Wien ein deutlicher Anstieg der durchschnittlichen jährlichen Anzahl an Sommertagen für die kommenden Jahrzehnte prognostiziert werden. Um negativen Auswirkungen auf das Stadtklima entgegenzuwirken, ist eine stärkere Integration von Vegetation in den urbanen Raum unerlässlich. Ziel ist ein ausgewogeneres Verhältnis zwischen versiegelten und natürlichen Oberflächen.

Im Zuge des Projekts „urban summer comfort“ (USC) wurden vom Forschungsbereich für Bauphysik und Schallschutz (TU Wien) in den Sommermonaten von 2011 bis 2014 an 10 Standorten in Wien und Umgebung mikroklimatische Messungen in begrünten Innenhöfen durchgeführt.

Es konnte belegt werden, dass sich die Begrünungen positiv auf das Mikroklima dieser Freiräume auswirken, indem die Nachttemperaturen deutlich reduziert und die Tagesspitzen gedämpft werden. Als beste Variante hat sich eine Kombination aus intensiver Begrünung und einseitig geöffnetem Hof erwiesen, wie das beim Boutiquehotel Stadthalle Wien der Fall ist (KORJENIC, 2013).

Die größere Wirkung eines einseitig offenen Hofes gegenüber einem geschlossenen Hof liegt an der besseren Durchlüftung und dem damit zusammenhängenden Kühlungseffekt.

Sowohl die Größe der begrünten Fläche (Pflanzdichte) als auch die städtebauliche Struktur – etwa das Verhältnis von Gebäudehöhe zu Straßenbreite oder die Durchlüftungssituation – beeinflussen maßgeblich die Wirkung von Fassadenbegrünungen. Die Effizienz solcher Maßnahmen hängt daher nicht nur von der Intensität der Begrünung selbst ab, sondern ebenso vom umgebenden städtebaulichen Kontext.

Der Einsatz von Grüner Infrastruktur kann hinsichtlich der Auswirkungen von Pflanzen auf die Umgebung bzw. das Mikroklima analysiert und optimiert werden. Für klimaresiliente Stadtplanung und Architektur bieten gesamtheitliche „Software as a Service“-Lösungen (SaaS) innovative Lösungsansätze. Die GREENPASS®-Technologie ist eine weltweit anwendbare standardisierte Prüfmethode, mit welcher Projekte hinsichtlich der folgenden 6 kritischen Bereiche analysiert, optimiert und zertifiziert werden können:

Neben Baukörper, Oberflächenmaterialien und Vegetation können auch unterschiedliche Fassadenbegrünungstypen analysiert werden. Aus der GREENPASS®-Toolbox kann das für den jeweiligen Planungsprozess maßgeschneiderte und passende Planungstool gewählt werden (siehe Infobox). Beispielhafte Case Studies und mehr als 25 Projekte in Wien unterstreichen die effiziente Anwendung des Tools in der Praxis. Dazu zählen u. a. die ca. 5,5 ha große BIOTOPE CITY im Süden von Wien (GREENPASS®-Certification), die an einem Sommertag wie eine natürliche Stadtklimaanlage wirkt.

Die durchschnittliche Lufttemperatur (Differenz aus Ein- und Abluftstrom) des Gebietes wird dabei durch die zielgerichtete Planung Grüner Infrastruktur um 1,5 °C reduziert und an die Umgebung abgekühlt weitergegeben. Die Herstellungskosten für Grüne Infrastruktur liegen bei nur etwa 2,5 % der Nettogesamtbaukosten.

Die innovative Technologie wurde bei einem weiteren Vorzeigeprojekt bereits frühzeitig in der Wettbewerbsphase eingesetzt, um den Entscheidungsträger*innen eine faktenbasierte Grundlage für die Begrünung des neuen innerstädtischen IKEA3 Stores am Westbahnhof Wien zu liefern und den Unterschied zu einem Glaskubus aufzuzeigen.

Die Fassaden- und Dachflächen der begrünten Variante wurden mit über 130 Bäumen in unterschiedlicher Größe ausgestattet bzw. begrünt. Um die klimatische Wirksamkeit der Maßnahmen aufzuzeigen, wurde eine GREENPASS®-Pre-Certification durchgeführt, wofür ein digitales Simulationsmodell (für ENVI-met) erstellt, simuliert und analysiert wurde. Der Fokus lag vor allem auf dem thermischen Komfort (PET) auf Boden- und Dachniveau, um freiraumbezogene Bereiche mit hoher Aufenthaltsqualität zu gestalten. An einem typischen Sommertag (21.7) herrscht auf dem Europaplatz (1,5 m Höhe Bodenniveau) zur heißesten Zeit des Tages (15 Uhr) eine gefühlte Temperatur von ca. 25,5 °C vor. Im Vergleich zum Glaskubus, hat die begrünte Planungsvariante mit 64,14 Punkten einen um bis zu 4 Punkte höheren thermischen Komfort (TCS) auf Bodenniveau.