Keine heiße Luft!

Extreme Wetterperioden stellen Städte vor große Herausforderungen. Das Verständnis lokaler Umweltbedingungen und ihrer Interaktion mit der gebauten Umwelt ermöglicht, effiziente Klimaanpassung mit der Gestaltung einladender urbaner Räume zu verbinden. Planer sollten dieses Wissen nutzen und ihre Entwurfswerkzeuge vielfältig bestücken.

Text: Ehret, Ananda, Berlin

    Das weiß man in Griechenland schon seit Jahrhunderten: Weiße Farbe reflektiert Sonnenenergie und kann so die Temperaturen in den Städten senken.
    Foto: Getty Images

    Das weiß man in Griechenland schon seit Jahrhunderten: Weiße Farbe reflektiert Sonnenenergie und kann so die Temperaturen in den Städten senken.

    Foto: Getty Images

    Dächer in New York werden weiß gestrichen. Foto: Alamy

    Dächer in New York werden weiß gestrichen.

    Foto: Alamy

    Zeitgenössische Windtürme im öffentlichen Raum in Muharraq, Behrain
    Foto: Archive Olgiati

    Zeitgenössische Windtürme im öffentlichen Raum in Muharraq, Behrain

    Foto: Archive Olgiati

    Windtürme in Yazd, Iran, kühlen die Innenräume ohne Energie zu verbrauchen.
    Foto: Shervin Abdolhamidi

    Windtürme in Yazd, Iran, kühlen die Innenräume ohne Energie zu verbrauchen.

    Foto: Shervin Abdolhamidi

    Der Sankt Kjelds Square, eine von SLA geplante Grünfläche, ist Teil des Kopen­hagener Climate Districts.
    Foto: Mikkel Eye/SLA

    Der Sankt Kjelds Square, eine von SLA geplante Grünfläche, ist Teil des Kopen­hagener Climate Districts.

    Foto: Mikkel Eye/SLA

    Olafur Eliassons Installation Fog assembly lässt Konturen verschwimmmen. Wind, Licht und Nebel
    erzeugen sich wandelnde Atmosphären.
    Foto: Anders Sune Berg, 2016 Olafur Eliasson

    Olafur Eliassons Installation Fog assembly lässt Konturen verschwimmmen. Wind, Licht und Nebel
    erzeugen sich wandelnde Atmosphären.

    Foto: Anders Sune Berg, 2016 Olafur Eliasson

    Die Sonnenschirme in Medina bieten Schatten an heißen Tagen. In der Nacht falten sie sich zusammen und ermöglichen natürliche Ventilation. Foto: SL-Rasch

    Die Sonnenschirme in Medina bieten Schatten an heißen Tagen. In der Nacht falten sie sich zusammen und ermöglichen natürliche Ventilation.

    Foto: SL-Rasch

    Schnitt: SL-Rasch

    Schnitt: SL-Rasch

    Heiß am Tag, kühl in der Nacht: Aufgrund seiner Größe, der runden Form und der niederen Vegetation kann kalte Luft über dem Tempelhofer Feld zirkulieren.
    Foto: Getty Images

    Heiß am Tag, kühl in der Nacht: Aufgrund seiner Größe, der runden Form und der niederen Vegetation kann kalte Luft über dem Tempelhofer Feld zirkulieren.

    Foto: Getty Images

Keine heiße Luft!

Extreme Wetterperioden stellen Städte vor große Herausforderungen. Das Verständnis lokaler Umweltbedingungen und ihrer Interaktion mit der gebauten Umwelt ermöglicht, effiziente Klimaanpassung mit der Gestaltung einladender urbaner Räume zu verbinden. Planer sollten dieses Wissen nutzen und ihre Entwurfswerkzeuge vielfältig bestücken.

Text: Ehret, Ananda, Berlin

Mit Starkregenfällen, Stürmen und lange Phasen extremer Hitze oder Kälte – entsprechend der geografischen Lage und Jahreszeit – erzeugt der Klimawandel Umweltbedingungen, an die Städte und ihre Bewohner nicht angepasst sind. Für den Schutz der Menschen, der Infrastruktur und der wirtschaftlichen Aktivität erfordert es gezielter Maßnahmen zur Linderung der lokalen klimatischen Auswirkungen.
Über Jahrhunderte beeinflusste das Klima die Architektur und Stadtplanung maßgeblich. Ort, Ausrichtung, Form und Materialität waren logische Konsequenz lokaler klimatischer Bedingungen. Vor allem in den letzten Jahrzehnten haben aber Urbanisierung, Globalisierung und technischer Fortschritt dazu geführt, dass Baumaßnahmen lokale Umweltbedingungen nicht ausreichend berücksichtigen und zunehmend universell einsatzbare Lösungen gesucht werden. Doch gerade das Verständnis und die Auswertung lokaler klimatischer und urbaner Eigenschaften tragen das Potenzial in sich, differenzierte und ortsspezifische Antworten zu finden.1

Hitze in Städten

In Europa nehmen Hitzewellen in den Sommermonaten an Stärke und Häufigkeit zu, und ausbleibender Regen führt zu längeren Perioden der Dür­re. Nach Angaben der European Environment Agency sind diese Hitzeperioden die tödlichsten Extremwetterereignisse in Europa. Dabei intensivieren die Charakteristiken urbaner Gebiete die Auswirkungen, denn Baumaterialien wie Beton und Asphalt speichern die Wärme und dicht bebaute Gebiete verhindern die nächtliche Ventilation, während Verkehr und Abwärme zusätzliche Hitze erzeugen. Stadtbewohner sind also einer erhöhten Gefahr ausgesetzt und Menschen mit physischer Beeinträchtigung, die sozial isoliert leben oder nicht die Möglichkeit haben, sich in kühleren Räumen aufzuhalten, sind besonders gefährdet.2 Zudem wird mehr Energie für die Kühlung von Innenräumen verbraucht, und die Kosten für die Instandhaltung von Gebäuden und Infrastruktur steigen.3
Die Begrünung der Stadt ist eine Entwicklung, die in Visualisierungen von neuen Bauprojekten auf der ganzen Welt meist eindrucksvoll inszeniert wird. Begrünte Dächer oder Fassaden stehen weitgehend für die Auffassung einer „nachhaltigen“ und „resilienten“ urbanen Landschaft, die verspricht im Einklang mit dem Planeten und unserem individuellen Wohlergehen zu stehen – doch die Lösung der Probleme ist bei weitem nicht so einfach.
Die vom Berliner Senat erlassenen Planungsrichtlinien widmen sich zugleich der sommerlichen Hitze und der Starkregenfälle, welche vermehrt in den kühleren Jahreszeiten auftreten. Nach den Prinzipien der „Schwammstadt“ sollen städtische Grünflächen, Bäume und grüne Fassaden und Dächer die Stadt vor Hitze und Überflutung schützen.4 Diese Strategie ist zu vielen Teilen überzeugend – denn Bäume spenden Schatten und gut bewässerte Grünflächen können Luft- und Oberflächentemperaturen reduzieren.
Im Maßstab der gesamten Stadt betrachtet ist die thermische Kapazität einer solchen Strategie jedoch nicht gewiss. Eine Studie der Fachbereiche für Architektur und Urbanismus der TU Delft und der Shahid Beheshti Universität in Teheran legt offen, dass großmaßstäbliches „Urban greening“ als die Lösung gegen Hitze in urbanen Gebieten von vielen zusätzlichen Faktoren abhängig ist. Darunter die Art und Größe der Pflanzen, Größe und Form der Grünflächen, der Wasserbedarf, Luftzüge, Luftfeuchtigkeit und die Kosten der Implementierung. Große, gleichmäßig geform­te Grünflächen mit niedriger Vegetation beispielsweise lassen Luft besser zirkulieren und können umliegende Stadträume über Nacht maßgeblich abkühlen. Kleine Grünflächen hingegen reduzieren Temperaturen nur wenig und verlieren ihr Potenzial zur Kühlung der Luft bei Trockenheit oder fehlender Ventilation gänzlich.5
Auch der Schweizer Architekt Philippe Rahm äußert sich kritisch. Die exzessive Begrünung der Stadt wird die gefährlichen Auswirkungen nicht vermindern und womöglich sogar die Gesundheit der Menschen weiter gefährden. Denn Bäume reduzieren die natürliche Ventilation und erschweren damit die Abkühlung dicht bebauter Stadträume über Nacht.6
Parks, in denen Stadtbewohner spazieren oder Kinder spielen können, Bäume, unter welchen sie Schatten finden oder begrünte Höfe, in denen die Nachbarn einander begegnen, haben besonderen Mehrwert und können zudem Lebensräume für Tiere und Pflanzen bieten. Sie sind also keinesfalls aus Planung und Entwurf wegzudenken, doch fordert die Klimakrise eine genaue Analyse lokaler Bedingungen und ein sorgfältiges Ab­wägen der Maßnahmen.

Thermische Phänomene

Mikroklimatische Situationen beruhen auf unterschiedlichen Faktoren – Strahlung, Feuchtigkeit und Luftbewegung –, welche in gegenseitigem Wechselspiel agieren und einander beeinflussen. Traditionelle Architektur unterschiedlicher Kulturen sowie einige zeitgenössische Projekte zeigen, dass klimatische Bedingungen und thermische Phänomene mit der gebauten Umwelt interagieren und aktiv genutzt werden können, um thermisches Wohlbefinden und spezifische Atmosphären zu erzeugen. Dieses Wissen eröffnet die Möglichkeit, natürliche Kräfte in Entwurf und Planung zu integrieren und als hilfreiche Werkzeuge anzusehen, die das Handlungsfeld des Planers erweitern.

Strahlung

Griechische Inseln sind beliebte Reiseziele, und ihre Städte bieten beeindruckende Postkartenmotive. Das strahlende Weiß der Häuser hat einen besonderen Grund: Die Farbe reflektiert Sonnenenergie, sodass Oberflächen nicht aufheizen und es auch in Innenräumen kühl bleibt. Heute werden Dächer und Straßen in Athen und sogar in Los Angeles, New York und Ahmedabad weiß gestrichen, um die Auswirkungen zukünftiger Hitzewellen abzumildern und den CO2-Ausstoß zu senken, der durch die Nutzung von Klimaanlagen erzeugt wird. Auch grüne Dächer können Temperaturen reduzieren, doch ist ihr Potenzial abhängig von einigen Faktoren, die nicht immer gewährleistet sind. Sie benötigen ausreichend Bewässerung, eine geringe Luftfeuchtigkeit und stetigen Luftwechsel. Zudem ist ein begrüntes Dach wesentlich teurer als ein reflektierendes. Eine Studie von Physikern der Universität Athen stellte fest, dass für eine gleiche Kühlkapazität ein grünes Dach etwa 15 Mal mehr kostet als ein weiß gestrichenes Dach.7

Feuchtigkeit

Ist genügend Feuchtigkeit und Luftzug vorhanden, senken Grünflächen, Wasserflächen oder Wasserdampf Temperaturen deutlich und können zudem besondere Orte und Atmosphären für die Stadtbewohner erlebbar machen. Für dieses Phänomen gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Beispiele aus traditioneller und zeitgenössischer Architektur und Planung. Mashrabiya sind bewässerte Wandelemente der traditionellen arabischen Architektur, die schon seit dem 12. Jahrhundert die Innenräume kühlen. Philippe Rahm nutzt Prinzipien der Evaporation und Kondensation für die Pavillons des Jade-Eco-Parks in Taiwan, wo Wolken aus Wasserdampf einladen, sich im kühlenden Nebel zu verlieren, und im Climate District von Kopenhagen werden Maßnahmen der Klimaadaption mit dem sozialen Nutzen verbunden, indem die zum Schutz vor Überflutung geplante grüne Infrastruktur als programmierter, öffentlicher Stadtraum gestaltet wird.

Natürliche Ventilation

Warme Luft steigt auf und kalte Luft sinkt. Um Druckunterschiede auszugleichen, strömt kalte Luft an Stelle der warmen und bildet so einen Kreislauf der natürlichen Ventilation. In dicht bebauten Stadtgebieten kann diese Art der nächtlichen Kühlung nur bedingt stattfinden. Dies führt zu sogenannten tropischen Nächten, welche für Stadtbewohner ein hohes Gesundheitsrisiko darstellen. Die flächendeckenden Sonnenschirme in Medina bieten an heißen Tagen Schatten und falten sich während der Nacht zusammen. So kann heiße Luft aufsteigen und kalte herbeiströmen. In den kühleren Jahreszeiten öffnen sie sich am Abend und halten so die von der Sonne gewärmte Luft nahe am Boden.
Auch der Masterplan für die Neugestaltung ehemaliger Bahnbetriebshöfe in Mailand von OMA und Laboratorio Permanente (Seite 26) von 2019, um ein Beispiel zu nennen, arbeitet mit dem Luftaustausch von Grünfläche und bebauten Gebieten. Das Projekt nutzt das Potenzial natürlicher Ventilation, indem Luft durch das städtische Gefüge geleitet wird. Die als großer Park gestaltete Grünfläche kühlt dabei die warmen Winde und verbessert die Luftqualität.

Wind

Windtürme im Mittleren Osten sorgen für thermisches Wohlbefinden, sowohl in Innenräumen als auch auf öffentlichen Plätzen. Traditionelle und zeitgenössische Windtürme gibt es in unterschiedlicher Form und Materia­lität, doch folgen sie meist den gleichen Prinzipien – sie fangen Wind aus höheren Luftschichten ein, leiten ihn hinab, manipulieren seine Geschwindigkeit und kühlen die Luft durch Wasserdampf oder unterirdische Kaltluftquellen. Der Schweizer Architekt Valerio Olgiati nutzte dieses Wissen, um einen kühlen, öffentlichen Ort für den Menschen in Al-Muharraq zu gestalten. In der Hafenstadt des Inselstaats Bahrain befindet sich der zum Weltkulturerbe gehörende Pearling Path – ein 3,5 km langer Weg, der besondere Orte der Perlenindustrie verbindet. Im Besucherzentrum der Anlage reihen sich hohe Windtürme neben die schmalen Stützen. Sie tragen das schattenspendende Dach und bieten kühle Sitzgelegenheiten für die Besucher. Auch in Europa könnten hohe Windtürme unterschiedlicher Gestalt in Zukunft zu besonderen Objekten im Stadtraum werden, an deren Fuß man sich an heißen Tagen gerne niederlässt.

Lokale Potenziale

Jede Stadt und jeder Stadtteil stellen eigene Anforderungen und beinhalten unterschiedliche Möglichkeiten der Gestaltung, die von den Architekten und Planern herausgearbeitet werden können. So kann es sein, dass für ein urbanes Gebiet geringer baulicher Dichte schattenspendende Bäume und reflektierende Farben die extreme Hitze mildern können. Orte an denen andere bauliche Gegebenheiten vorherrschen, können andere oder zusätzliche Maßnahmen erfordern.
Berlin verfügt weitgehend über eine dichte Wohnblockbebauung und überdurchschnittlich viele Grünflächen, die 45 Prozent des urbanen Gebiets ausmachen. Die großen Flächen können Stadträume im Umkreis von bis zu vier Kilometern über Nacht abkühlen – ein besonderes Potenzial, das aktiviert werden kann, indem kalte Luft in eine poröse Stadtstruktur eindringen darf.8 Weiße Farbe, sorgfältig platzierte Grünflächen oder Wasserdampf können zudem Oberflächen definieren, die aufgrund ihrer Eigenschaften und Abfolge miteinander interagieren und sogar gegenseitige thermische Kapazität vervielfältigen. So verbessern sie die natürliche Ventilation und ermöglichen diverse mikroklimatische Situationen im Stadtraum, die sich mit wechselnden Jahreszeiten unterschiedlicher Beliebtheit erfreuen.
Der Klimawandel stellt Architekten und Planer vor große Herausforderungen. Doch auch die Stadt muss gewährleisten, dass kostengünstige und schnell implementierbare Lösungen der Temperatursenkung durchgeführt werden können. Es wird immer dringender eine Strategie benötigt, die eine klare Zielsetzung voraussetzt, die die Verbindlichkeit eines informellen Planungsinstruments übersteigt und es den Entwerfenden, Eigentürmern und Bewohnern ermöglicht Maßnahmen der Klimaadaption umzusetzen.
1 Krautheim, M., Pasel, R., Pfeiffer, S. and Schultz-Granberg, J. (2014) City and wind:
Climate as an architectural instrument, Berlin, DOM publ.
2 Fleming, A. (2018) Heat: the next big inequality issue, The Guardian
3 Gartland, L. (2008) Heat islands: Understanding and mitigating heat in urban areas, London, Sterling, VA, Earthscan
4 Stadtentwicklungsplan Klima: KONKRET Klimaanpassung in der wachsenden Stadt,
Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt
5 Venhari, A. A. (2017) Heat mitigation by greening the cities, a review study, Faculty of
Architecture and Urbanism, Shahid Beheshti University, Tehran.
6 Rahm, P. ‘White is greener than green’, in Domus, Volume 7, Issue 10, p. 112–113
7 Santamouris (2012) Cooling the cities: – A review of reflective and green roof miti­gation technologies to fight heat island and improve comfort in urban environ­-
ment, Group Building Environmental Research, Physics Department, University of Athens, Athens, Greece
8 Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Wohnen, Umweltatlas (2016)

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