Wachsende Herausforderungen für Städte
Ästhetische Akzente durch Fassadenbegrünung
Unter dem städtischen Mikroklima werden kleinräumige klimatische Verhältnisse verstanden, welche unmittelbar auf die StadtbewohnerInnen wirken. Es kann auf kurze Distanz stark variieren. Man denke an eine Straße im Sommer, die zur einen Hälfte im Licht und zur anderen im Schatten liegt, oder an kühle Innenhöfe. Für die Ausbildung des Mikroklimas sind im Wesentlichen folgende Faktoren verantwortlich:
- Sonneneinstrahlung
- Wind
- Eigenschaften der urbanen Oberfläche
Während die Sonneneinstrahlung und das Windaufkommen von übergeordneten Rahmenbedingungen abhängen, liegt es in der Hand der Planenden und Behörden die Oberflächeneigenschaften und Anordnung der Baukörper zu definieren. Damit kann das Mikroklima wesentlich beeinflusst, ja sogar gesteuert werden, da Energiehaushalt sowie Luftaustausch eines Stadtquartiers durch die Baukörper, ihre Beschaffenheit und Anordnung zu einander vorgegeben wird.
Oberflächlichkeiten mit tiefgreifenden Folgen
Trifft Sonnenlicht (Globalstrahlung) auf die Gebäudeoberfläche, kommt es zu verschiedenen Prozessen. Die Globalstrahlung kann je nach Materialeigenschaft und Aufbau der Gebäudehülle in den Körper eindringen, reflektiert werden oder dazu beitragen, dessen Oberfläche zu erwärmen. Abhängig von der Oberflächentemperatur erwärmt sich die Umgebung. Diese Wärme wird als "sensible" oder fühlbare Wärme bezeichnet. Wärmedämmung von Gebäuden führt dazu, dass sich Oberflächen besonders stark erwärmen und auch viel sensible Wärme erzeugt wird.
Je wärmer eine Oberfläche, desto mehr langwellige Strahlung emittiert diese. Die Oberflächentemperatur kann zum Beispiel mit Hilfe von Thermographieaufnahmen gemessen und dargestellt werden. Hohe Oberflächentemperaturen können beim Menschen thermisches Unbehagen auslösen, welches auch Stress und Kreislaufbeschwerden verursachen kann. Im städtischen Kontext führen die Eigenschaften der Gebäude auf Grund der beschriebenen Prozesse zur Überhitzung, der sogenannten städtischen Wärmeinsel ("Urban Heat Island"). Betroffen von diesem Phänomen sind vor allem dicht verbaute, stark versiegelte Stadtteile mit geringem Grünanteil.
Grün wirkt „g‘scheit“
Im Gegensatz zu „gewöhnlichen“ urbanen Oberflächen wie Gebäudewänden, Fahrbahnen oder Gehsteige reagieren Flächen aus Pflanzen aktiv auf die vorherrschendn Witterung . Trifft auf eine Pflanze Globalstrahlung, beginnt sie mit der Photosynthese. Um diese betreiben zu können, führt die Pflanze Gasaustausch durch: Sie nimmt CO2 auf und gibt Sauerstoff ab - aber nicht nur das! Pflanzen transpirieren auch, sie "schwitzen". Das in der Pflanze vorhandene Wasser wird verdunstet und an die Umgebung abgegeben.
Dies hat drei positive Folgen für das urbane Mikroklima: Zunächst ist Energie erforderlich, um Wasser von der flüssigen in die gasförmige Phase zu überführen. Diese Energie wird der Umgebung entzogen und kühlt diese dabei ab. Jeder kennt den Effekt der Verdunstungskälte, der dazu führt, dass uns nach dem Baden im Sommer plötzlich fröstelt.
Die Pflanze kühlt aber auch sich selbst.
Ihre Oberflächentemperatur liegt stets im Bereich der Lufttemperatur und verursacht folglich nur geringe zusätzliche sensible Wärmeströme. Dies trägt in Folge zu unserem Wohlbefinden bei.
Die dritte positive Auswirkung der Transpiration von Pflanzen ist eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit. Dies führt ebenfalls zu einer gesteigerten Behaglichkeit.
Die Untersuchungen des Institut für Ingenieurbiologie und Landschaftsbau der Universität für Bodenkultur Wien haben gezeigt, dass die Kühlleistung der Pflanzen mit der Lufttemperatur perfekt zusammenspielt.
Das heißt, die Pflanzen kühlen dann am stärksten, wenn wir es am Dringendsten brauchen - in Hitzeperioden. Eine Grünfassade in Wien mit rund 850 m² Fläche erbringt an einem heißen Sommertag in etwa die Kühlleistung von 75 Klimageräten mit 3000 W Leistung und 8 h Betriebsdauer.
Es spricht also sehr viel dafür, Pflanzen verstärkt einzusetzen, um den Energiehaushalt und das Mikroklima von stark verdichteten Stadtquartieren zu verbessern und damit die Lebensqualität und Gesundheit ihrer BewohnerInnen zu steigern.
Atmungsaktive, benutzbare Oberflächen
Der überwiegende Teil der Oberflächen in Europäischen Städten ist versiegelt. Etwa die Hälfte aller versiegelten Flächen sind Verkehrsflächen für den fahrenden und ruhenden Verkehr sowie für RadfahrerInnen und PassantInnen. Diese Flächen sind zumeist mit Asphalt- oder Betondecken ausgeführt. Gerade die Flächen der Geh- und Radwege sowie Innenhöfe könnten durch alternative Befestigungen, wie Pflasterungen, Platten, Rasengittersteinen sowie durchlässigen Decken aus verklebten Edelsplitten ästhetisch hochwertig, ökologisch wertvoll und ressourcenschonend gestaltet werden.
Versickerungsfähige Oberflächen reduzieren den oberflächlichen Abfluss an Regenwasser
Versickerungsfähige Oberflächenbefestigungen erlauben den Boden-Luft-Wasseraustausch. Das heißt, sie sind in der Lage Niederschläge aufzunehmen, zu puffern und zu versickern. Dies bewirkt eine Entlastung des Kanalsystems und zählt somit zum passiven Hochwasserschutz urbaner Räume. Die Versickerung der Niederschläge führt letztlich auch zu einer Erneuerung des Grundwassers. Der Luftaustausch erlaubt ein natürliches Bodenleben, welches für die Reinigung von Niederschlagswasser von großer Bedeutung ist. Darunter liegende Bodenschichten bleiben im Gegensatz zu versiegelten Flächen fruchtbar.
Einige versickerungsfähige Oberflächenbefestigungen können mit geeigneten Gräsern und Kräutern begrünt werden. Dadurch steigt ihr Wasserretentionsvermögen (Interzeption, Transpiration) und sie bilden einen wichtigen Lebensraum für andere Pflanzen (Sukzession von Arten) und Tiere.
Energiebilanz einer begrünten Fassade (KRUSCHE et.al., 1982)
Klimawandel trifft Stadt
Der städtische Temperatur- und Strahlungshaushalt
Die Oberflächentemperatur ist im Grunde der Ausdruck der Menge an langwelliger Strahlung, die beispielsweise von urbanen Oberflächen emittiert wird. Es ist daher für den städtischen Wärmehaushalt entscheidend, wie viel Globalstrahlung eintrifft und in Folge reflektiert, absorbiert oder in langwellige Strahlung umgewandelt wird.
In Ballungsgebieten kommt es aufgrund der Luftverschmutzung und der veränderten Oberflächenbeschaffenheit zur Veränderung des Strahlungshaushaltes. Die Dunstglocke über mitteleuropäischen Städten bewirkt eine Reduktion der einfallenden Globalstrahlung um 10% gegenüber dem Umland (HENNINGER 2011, HORBERT, 2000).
Die Reflexion oder Albedo von geschlossenen Stadtgebieten ist wegen der Materialvielfalt und den verschieden geneigten Oberflächen sehr unterschiedlich einzuschätzen. Dunkle Oberflächen, vor allem aber auch die Mehrfachreflexionen zwischen Gebäuden, führen zu einer Verringerung der Albedo.
Die verbleibende langwellige Strahlung zwischen den Häuserschluchten trägt zur Temperaturerhöhung bei.
Grüne Bauweisen reagieren im Gegensatz zu Standardbauweisen mit Verdunstung (Evapotranspiration) auf die eintreffende Strahlung. Im Vergleich zu dunklen Asphaltdecken reflektieren helle Oberflächenbefestigungen mehr Sonnenstrahlung.
Dies führt insgesamt zu einer deutlichen Verbesserung des thermischen Komforts für BewohnerInnen.