Andreas Gandorfer, betreut von Dr. Wolfgang Loibl / AIT. Seestadt Aspern Bebauungsstruktur und Mikrokli ma

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1 Andreas Gandorfer, betreut von Dr. Wolfgang Loibl / AIT Seestadt Aspern Bebauungsstruktur und Mikrokli ma Hintergrund Das ehemalige Flugfeld Aspern ist das größte Stadtentwicklungsprojekt Österreichs und eines der größten Europas. Im 22. Wiener Gemeindebezirk soll bis 2028 ein neuer Stadtteil entstehen, wo Wohnungen für Menschen und Arbeitsplätze geschaffen werden sollen. Der Masterplan bildet die Grundlage für die städtebauliche Entwicklung in Aspern; er wurde vom schwedischen Architekten Johannes Tovatt erstellt und im Mai 2007 vom Wiener Gemeinderat einstimmig beschlossen. Die Projektziele Das Projekt wurde vom Austrian Institute of Technology (AIT) gemeinsam mit zwei TU-Wien-Instituten (Department für Bauphysik und Bauökologie, Fachbereich für Landschaftsplanung) durchgeführt. Das Projekt befasst sich mit der Analyse, Bewertung und Optimierung des Mikroklimas in der Seestadt Aspern anhand der geplanten Bebauungsstruktur und der vorgesehenen Freiräume. Das AIT konzentrierte sich dabei auf die Anwendung regionaler Klimaszenarien und auf Mikroklimasimulationen, um Datensätze zur Simulation der Energieperformance von Gebäuden anzulegen und Richtlinien für eine klimasensitive und umweltfreundliche Stadt- und Gebäudeplanung zu entwickeln. Untersucht wurden dabei auch die Effekte auf die Freiräume bezüglich deren Oberflächengestaltung, die energetische Gebäudeeffizienz und die Aufenthaltsqualität im Freien. Die beiden TU-Institute widmeten sich vor allem der Analyse des Energiebedarfs für Heizung und Kühlung bei alternativen Gebäudedesigns bzw. der Effekte von Stadtbegrünung und Oberflächengestaltung auf das urbane Mikroklima. 1

2 Anhand der gewonnenen Ergebnisse wurde ein Kriterienkatalog erstellt, der als Wegweiser für Architektinnen/Architekten und Bauträger dient. Methoden und Daten Das AIT-Team führte im Untersuchungsgebiet Mikroklimasimulationen für typische Wettersituationen in den verschiedenen Jahreszeiten durch, auf deren Basis im Weiteren Simulationen der physikalischen Eigenschaften der Gebäude hinsichtlich des Energieverbrauchs für Heizung und Kühlung erstellt wurden. Grundlage für diese stündlichen Datensätze waren regionale Klimasimulationen des AIT, wo jeweils ein heißes und ein kühles Jahr aus der Dekade für das aktuelle Klima und aus der Dekade für ein künftiges Klima ausgewählt wurden. Der Vergleich der Wetterbedingungen zwischen den Jahrzehnten und zeigte die erwarteten Klimaveränderungen in den kommenden Jahrzehnten: Die heißen Jahre der aktuellen Dekaden dürften den kühlen Jahren im künftigen Klima entsprechen. Abbildung 1: Bandbreite der aktuellen und erwarteten jährlichen Temperaturmittel in den vergangenen und künftigen Dekaden Die Abweichung der für Referenztage simulierten lokalen Mikroklima-Charakteristik an ausgewählten Standorten in der Seestadt Aspern von der allgemeinen stündlichen Wettercharakteristik der regionalen Klimasimulationen wurde mithilfe von Transferfunktionen quantifiziert. Mit diesen Transferfunktionen wurden die regional gültigen stündlichen Ergebnisse aus den Klimasimulationen an die Gegebenheiten 2

3 der ausgewählten Standorte in der Seestadt Aspern angepasst und so stündliche Wetterdatensätze für die spezifischen Standorte generiert. Diese lieferten die Basis für die Gebäudesimulationen, welche einen entsprechenden Anstieg im Energieverbrauch für Kühlung zeigten, der höher war als die Abnahme des Heizenergiebedarfs. So sind die Architekten und Planer aufgerufen, über neue Lösungen für energieeffiziente Gebäude bezüglich Heizung und Kühlung nachzudenken [kwh.m 2.a 1 ] durchschnittlicher Heizwärmebedarf durchschnittlicher Kühlenergiebedarf Abbildung 2: Energiebedarf für Heizung und Kühlung während kühler und heißer Jahre heute und künftig Schlussfolgerungen aus den Simulationen mikroklimatischer Effekte für Aspern Um die Mikroklimasimulationen für die Seestadt Aspern durchführen zu können, wurden alle notwendigen Informationen aus dem Masterplan mithilfe eines geografischen Informationssystems (GIS) in ein digitales Modell der gebauten Umwelt mit Informationen über Gebäudeorientierung und Höhen, über Landnutzung und Bodenverhältnisse, über das Straßennetz sowie über die Vegetation integriert. Mit dieser Grundlage konnten für Aspern Mikroklimasimulationen für einzelne Tage in allen Jahreszeiten und typische Wetterbedingungen durchgeführt werden. Die Ergebnisse lassen einige Schlussfolgerungen bezüglich einer geeigneten klimasensitiven Stadtgestaltung zu. 3

4 Die Analyse der Durchlüftung der Seestadt zeigt, dass die geplante Ausrichtung der Straßen im Hinblick auf die vorherrschenden Windverhältnisse gut, die Gebäudehöhen-Differenzierung im Masterplan jedoch suboptimal gelöst wurde. Hohe und dicht aneinander gebaute Gebäude entlang enger Straßen reduzieren die Windgeschwindigkeiten und hemmen so die Durchlüftung. In Zonen mit hoher, dichter Bebauung kann eine Verbreiterung der Straßen zu besserer Durchlüftung beitragen. Andererseits zeigten die Simulationen, dass die Breite einiger Straßen wenig Beschattung zulässt: Straßen mit West-Ost-Orientierung, die im Hochsommer tagsüber ständig besonnt sind, zeigen nachmittags Oberflächentemperaturen von mehr als 60 C, was sich negativ auf die Aufenthaltsqualität in der Stadt auswirkt. Eine Reduzierung der Straßenbreite und eine dichtere Bepflanzung der Straßen mit Bäumen kann dazu beitragen, dass sich die Straßen dort nicht so aufheizen. Begrünte und baumbestandene Bereiche (siehe Abbildung 3 Mitte) zeigen ebenfalls weit geringere Oberflächentemperaturen. Abbildung 3: Unterschiedliche Oberflächentemperaturen durch Beschattung zu zwei Tageszeiten (21. Juni, 10 und 14 Uhr) : Wichtig ist auch, die Ausrichtung und Fassadengestaltung der Gebäude zu optimieren. Gebäudesimulationen zeigten, dass es für die Energieeffizienz von Vorteil wäre, Gebäude mit der Kante nach Süden auszurichten, südlich ausgerichtete Fassaden zu begrünen (zum Beispiel mit Efeu oder Clematis) sowie eine flächendeckende Dachbegrünung anzulegen. Ein interessantes Ergebnis der Simulationen 4

5 bestand darin, eine Terrassierung der Gebäude in Betracht zu ziehen, was eine Eigenbeschattung an der Nordseite sowie Sonnenterrassen an der Südseite sichert. Hinsichtlich der Oberflächengestaltung simulierte das Forscherteam das Mikroklima für mögliche Alternativen zum Seebereich. Dazu wurde statt des geplanten Sees einmal eine Asphaltfläche und ein zweites Mal eine gut bewässerte und teilweise baumbestandene Grünfläche angenommen. Anhand der Simulationen konnten die Temperaturen der verschiedenen Oberflächen verglichen werden: Der Unterschied der Oberflächentemperatur zwischen einer Wasser- und einer Asphaltfläche kann mehr als 20 C betragen. Hingegen unterscheidet sich die Temperatur einer Wasserfläche von der einer gut bewässerten Grünfläche kaum. Optimale Ergebnisse hinsichtlich des Oberflächentemperaturverlaufs liefern baumbestandene Grünflächen. Basierend auf den aus den Mikroklimasimulationen für die Seestadt Aspern gewonnenen Daten konnten Empfehlungen zur Verbesserung des Masterplans gemacht, Szenarien verschiedener Materialien und Bepflanzungen, der Gebäudehöhen sowie ihrer Ausrichtung, des Straßennetzes wie auch der Straßenbreiten entwickelt werden. Die gewonnenen Daten und Schlussfolgerungen können für ähnliche Projekte verwendet und damit das Mikroklima, der Energieverbrauch und so die Nachhaltigkeit der Planungskonzepte verbessert werden. Wien, 28. August 2012 Andreas Gandorfer Dr. Wolfgang Loibl 5