BUOLUS – Bauphysikalische Gestaltung urbaner Oberflächen für nachhaltige Lebens- und Umweltqualität in Städten

Die Umsetzungs- und Verstetigungsmaßnahmen in dieser zweiten Projektphase werden auf drei kommunal relevanten Ebenen durchgeführt: Gebäude, Quartier und Stadt. Dabei geht es vor allem darum, den Transfer der theoretischen Ergebnisse aus der ersten Förderphase in die praktische Umsetzung zu ermöglichen und zudem Verfahren und Konzepte für die Umsetzung begleitend zu erarbeiten und zu dokumentieren. Die umgesetzten Maßnahmen lassen sich zudem messtechnisch untersuchen und in ihrer tatsächlichen Wirkung bewerten sowie iterativ anpassen. Ebenso bieten sie die Möglichkeit, diese innovativen Ansätze in ihrer Wirkung in Simulations- und Validierungswerkzeugen abzubilden, um diese bedarfsorientiert zu erweitern und anzupassen

BUOLUS adressiert diese Ziele zur Verbesserung der Klimaresilienz und zur nachhaltigen Entwicklung kommunaler Strukturen; wobei nachhaltig hier bedeutet, finanzielle Zwänge, ökologische Ansprüche und Nutzerakzeptanz gleichermaßen zu berücksichtigen.

Projektschwerpunkte:

• Begrünung: Erprobung von Dach- und Fassadenbegrünungen zur Verringerung von Hitzeinseln, Verbesserung von Luftqualität und Retention, Biodiversität und Aufenthaltsqualität.
  
  
• Reinigung: Erarbeitung von Verschmutzungsvermeidungs- und Reinigungskonzepten für den Innenraum öffentlicher Gebäude sowie für den Außenraum.
  
  
• Stadtentwicklung: Untersuchung von Maßnahmen zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität im innerstädtischen Bereich.
  
  
• Datenmanagement: Einsatz und Verwendung vorhandener Daten als Grundlage für Auswahl und Entscheidungsfindung.
  
  
• Regenwassernutzung und Hitzeinselvermeidung: Untersuchung von Maßnahmen zur Verbesserung des Stadtklimas durch Nutzung von Regenwasser für die Flächenkühlung.
  
  
• Bewirtschaftung: Durchführung SDG-basierter Nachhaltigkeitsanalysen.
  

Wie kann die Aufenthaltsqualität an einem Stadtplatz schnell, temporär und kosteneffektiv verbessert werden?

Mit dieser Frage beschäftigte sich das Fraunhofer IBP in Kooperation mit der Stadt Rosenheim im Rahmen des BMBF geförderten BUOLUS-Projekts. Hierfür wurden unterschiedliche (temporäre) Maßnahmen zur Steigerung der Aufenthaltsqualität auf dem Reallaborplatz Salzstadel in Rosenheim umgesetzt und messtechnisch begleitet. Zusätzlich wurden mehrere Bürgerbefragungen durchgeführt, um die Zufriedenheit der Nutzerinnen und Nutzer mit der Aufenthaltsqualität des Platzes zu ermitteln und mögliche Verbesserungsmaßnahmen abzuleiten. Dies umfasste u. a. eine Online-Befragung im Jahr 2021 mit 291 Teilnehmenden und eine vergleichende Online-Befragung zum Abschluss des Projekts im August/September 2024 mit 232 Teilnehmenden. Beide Befragungen waren in ihrer Grundstruktur ähnlich, beinhalteten jedoch zusätzlich spezifische Fragen zu aktuellen Themen am Platz (z. B. das neu errichtete Sitzelement, Angebot der Stadtbibliothek). Dies ermöglichte eine vergleichende Analyse der Ergebnisse, während gleichzeitig individuelle Aspekte berücksichtigt wurden.

Die Befragung 2024 umfasste insgesamt 34 Fragen aus fünf Kategorien (demographische Daten, Auskunft zum Platz Salzstadel, bauphysikalische Variablen, die Stadtmöblierung und das Veranstaltungsangebot der Stadtbibliothek Rosenheim).

Eine spannende Erkenntnis war, dass der Salzstadel im Jahr 2024 im Vergleich zu 2021 weniger häufig als Verkehrsfläche genutzt wird, sondern zunehmend als Ort zum Verweilen und für soziale oder familiäre Interaktionen dient (vgl. Abbildung 1). Dies deutet auf eine gesteigerte Aufenthaltsqualität hin, da der Platz weniger als Durchgangsort und mehr als Raum zum Verweilen und Zeit verbringen wahrgenommen wird. Allerdings zeigte sich auch, dass die Nutzung des Platzes zum Essen und für gastronomische Angebote zwischen 2021 und 2024 zurückgegangen ist. Ein möglicher Grund dafür könnte der Wegfall des Kaffeewagens im Jahr 2024 sein, der 2021 noch am Platz präsent war. Dies könnte auch in Zusammenhang mit der geänderten Nutzungshäufigkeit stehen. So ist die tägliche und wöchentliche Nutzung des Platzes im Vergleich zu 2021 leicht gesunken, die monatliche Nutzung hat dagegen stark zugenommen (vgl. Abbildung 2). Viele Befragte gaben 2021 an, den Salzstadel für ihre Mittagspause oder zum Kaffeetrinken am Wochenende zu nutzen. Mit dem Fehlen des Kaffeewagens ist so auch ein zentraler Treffpunkt weggefallen.

Positiv hat sich die Zufriedenheit der Befragten mit dem Schattenangebot am Platz entwickelt. Während im Jahr 2021 noch 56,7 % der Befragten unzufrieden oder sehr unzufrieden mit dem Schattenangebot am Platz waren, gaben 2024 nur noch knapp ein Drittel (30,5 %) an, unzufrieden bzw. sehr unzufrieden zu sein (vgl. Abbildung 3). Dies könnte sowohl auf die gewachsenen Baumkronen zurückzuführen sein, die mehr natürlichen Schatten spenden, als auch auf die mobilen Sonnenschirme, die im Sommer täglich von den Mitarbeitenden der Stadtbibliothek aufgestellt und nach Bedarf umgestellt werden können. 

Als eine Maßnahme zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität wurde zudem im November 2023 ein multifunktionales Sitzelement am Salzstadel errichtet. Die Umsetzung basierte dabei auf den Ergebnissen aus den vorangegangenen Befragungen am Platz. Die Hauptansprüche an das Sitzelement waren die Minderung der Geräuschkulisse, eine Schattenmöglichkeit sowie eine Begrünung. Das errichtete Sitzelement stößt mit großer Mehrheit auf positive Resonanz (94,8 %). Außerdem können sich 90,6 % der Befragten eine ähnliche Stadtmöblierung auf anderen Stadtplätzen vorstellen. Dennoch wurden auch Verbesserungspotenziale identifiziert, wie etwa herumliegender Müll und Zigarettenstummel, die oft als Unzufriedenheitsgründe genannt wurden. Hier könnte bspw. ein zusätzlicher, gut sichtbarer (Zigarettenstummel)-Mülleimer in der Nähe der Sitzgelegenheit Abhilfe schaffen.

Das vielfältige Veranstaltungsangebot der Stadtbibliothek wird ebenfalls sehr positiv wahrgenommen und 87 % der Nutzerinnen und Nutzer zeigen sich mit dem Angebot zufrieden oder sehr zufrieden. Als Gründe einer Unzufriedenheit wurden neben unpassenden Uhrzeiten für die Veranstaltungen auch deren Lautstärke genannt. Weitere Wünsche für eine weitere Aufwertung des Salzstadels sind zusätzliche grüne Elemente wie große, schattenspendende Bäume sowie eine verbesserte Ausstattung für Fahrradfahrende, bspw. durch zusätzliche Fahrradständer und eBike-Ladestationen.

Zusammenfassend ist hinsichtlich der Befragungsergebnisse anzumerken, dass sie auf Gelegenheits- bzw. Zufallsstichproben basieren und daher nicht repräsentativ sind. Dennoch können sie wertvolle Einblicke in die allgemeine Stimmungslage bieten.

Insgesamt hat sich der Salzstadel durch das vielfältige Angebot und die gestalterische Entwicklung zu einem belebten Stadtplatz mit hoher Aufenthaltsqualität entwickelt. Es ist jedoch wichtig, die Aufenthaltsqualität des Platzes kontinuierlich zu verbessern und dabei die Nutzerinnen und Nutzer aktiv einzubeziehen, da sie es sind, die den Platz beleben und lebendig halten.

Die ausführlichen Befragungsergebnisse zur Aufenthaltsqualität am Platz Salzstadel erhalten Sie in dieser Präsentation. 

Stadtplätze dienen als Aufenthaltsorte im öffentlichen Raum, bieten Platz für verschiedene Nutzungen und sind daher von zentraler Bedeutung für die Bevölkerung. Angesichts der zunehmenden Hitzebelastung in urbanen Räumen ist es notwendig, Stadtplätze resilienter gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels zu gestalten, um so den thermischen Komfort und somit die Aufenthaltsqualität nachhaltig zu verbessern. Im Rahmen des BUOLUS-Projekts wurden bereits temporäre Anpassungsmaßnahmen auf dem Reallaborplatz Salzstadel in Rosenheim umgesetzt, die messtechnisch begleitet wurden, darunter ein begrüntes, multifunktionales Sitzelement.

Um weitere, geeignete Hitzeanpassungsmaßnahmen für den Salzstadel zu identifizieren, wurden für den Stadtplatz verschiedene Szenarien mit Hilfe des Stadtklimamodells PALM-4U simuliert (vgl. Abbildung 1). Der Fokus der Klimasimulationen lag dabei auf der Verbesserung des thermischen Komforts am Tag und der Abkühlung des Platzes in der Nacht.

Als relevante Parameter wurden hierbei Luft- und Oberflächentemperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung sowie der Komfortindex UTCI (Universal Thermal Climate Index – UTCI) berücksichtigt. Der UTCI ermöglicht eine umfassende Bewertung der thermischen Bedingungen tagsüber im Freien und integriert meteorologische Parameter wie Wind, mittlere Strahlungs- und Lufttemperatur. Insgesamt wurden zehn Maßnahmen untersucht, wobei ein Ursprungsszenario (Parkplatzsituation mit vollständiger Versiegelung bis zum Jahr 2009) mit minimalem und ein Extremszenario (Simulation mit umfassender Umgestaltung) mit maximalem Effekt konzipiert wurden, um die simulierte Wirkung der einzelnen Maßnahmen einzuordnen. Dieser Bezugsrahmen ist in Abbildung 2 dargestellt.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Ursprungsszenario mit einer vollständigen Versiegelung und ohne Bäume zu ungünstigeren klimatischen Bedingungen führt, während das Extremszenario deutliche Verbesserungen aufweist. Maßnahmen der vertikalen Oberflächengestaltung, wie die Begrünung der umliegenden Gebäudefassaden, ergaben keine signifikante Auswirkung auf die betrachteten Zielgrößen. Ursächlich hierfür ist die im Simulationsprogramm gewählte, für die Darstellung der Prozesse zu grobe, Auflösung. Effizienter erwiesen sich Änderungen der horizontalen Oberflächeneigenschaften wie Albedo und Entsiegelung. Insbesondere die Implementierung von Wasserflächen sowie die Umnutzung der Straßen durch Entsiegelung, Begrünung und Neupflanzungen von Bäumen, trugen zur Verbesserung des thermischen Komforts und der nächtlichen Abkühlung bei.

Außerdem wurde ersichtlich, dass eine flächige Maßnahmenumsetzung über den gesamten Platz hinweg effektiver sind als „punktuelle“ Maßnahmen, die nur im Hauptaufenthaltsbereich in der Mitte des Platzes umgesetzt werden. Zudem sollten die Maßnahmen je nach Tageszeit unterschiedlich bewertet werden, da sie unterschiedliche Wirkungen erzielen. Während bspw. große Baumgruppen tagsüber Schatten und Verdunstungskühle spenden, können sie nachts den Luftaustausch beeinträchtigen und Wärme unter ihrem Kronendach speichern. Um den Stadtplatz weiterhin den verschiedenen Nutzergruppen gerecht zu gestalten, gleichzeitig aber die Aufenthaltsqualität zu erhöhen, wurde auf Basis der Simulationsergebnisse eine Maßnahmenkombination aus Wasserflächen und einer Straßenumnutzung empfohlen.

Durch die Simulationen konnten die Praxistauglichkeit von PALM-4U getestet und wertvolle Erkenntnisse über die Wirksamkeit verschiedener städtebaulicher Maßnahmen zur Verbesserung des thermischen Komforts und der nächtlichen Abkühlung gewonnen werden. Eine Übertragung der Maßnahmen auf Stadtplätze in anderen Kommunen ist grundsätzlich möglich. Allerdings müssen sie mit den örtlichen Gegebenheiten abgestimmt werden, da jede Stadt ein individuelles Mikroklima besitzt, das stark von der städtebaulichen Strukturund den lokalen Windverhältnissen abhängt.

Die Ergebnisse wurden im Sommer mithilfe von Plakaten am Platz Salzstadel ausgestellt.

Eine Zusammenfassung der Simulationsergebnisse, der verschiedenen Szenarien und detailliertere Informationen zur Stadtklimasimulation sind in den nachfolgenden drei Grafiken dargestellt.

Kommunale Flächen werden bewirtschaftet, um ihre Funktionalität zu erhalten. Die Entfernung von Wildkraut ist ein solcher Bewirtschaftungsprozess, der u. a. die Trittsicherheit gewährleisten soll und der Erfüllung ästhetischer Ansprüche dient. Dieser Prozess erfordert allerdings Ressourceneinsatz und verursacht Kosten sowie Treibhausgasemissionen. Mit baulichen Maßnahmen ist es möglich, dem Wildkrautwachstum auf kommunalen Flächen vorzubeugen und somit den Bewirtschaftungsaufwand zu reduzieren.

Im Projekt BUOLUS wurde im Rahmen einer Feldstudie eine solche Maßnahme näher betrachtet. Dabei wurde der Einfluss verschiedener Fugenmaterialien auf das Wildkrautwachstum ermittelt und Potenziale für die Optimierung der Nachhaltigkeitsauswirkungen identifiziert. Als Versuchsfläche wurde ein Sitzbereich an der Seepromenade in der Gemeinde Rottach-Egern gewählt. Dieser ist mit Mosaikpflastersteinen aus Granit verlegt und war ursprünglich mit Brechsand verfugt. In Bild 1 ist der Wildkrautbedeckungsgrad der Parkbucht im Mai 2023 zu sehen.

Die Feldstudie wurde Anfang Oktober 2023 in Rottach-Egern begonnen. Die Fläche wurde dabei in fünf Teilflächen unterteilt, auf denen ausgewählte Fugenmaterialien erprobt wurden. Teilflächen A und B wurden unverändert beibehalten und dienten somit als Kontrollflächen. Die weiteren Teilflächen wurden jeweils zu Beginn der Feldstudie von Wildkraut gereinigt und anschließend neu verfugt. Dabei wurden die folgenden Materialien verbaut: Brechsand (Teilfläche C), vegetationsunterdrückender Fugensand (Teilfläche D) und Brechsand-Kalk-Gemisch (Teilfläche E). Bild 2 zeigt die Umsetzung der Feldstudie auf den fünf Teilflächen.

In Bild 3 ist der Wildkrautbedeckungsgrad der Teilflächen am Ende der Feldstudie (Mitte Juli 2024) dargestellt. Die mit dem Brechsand-Kalk-Gemisch verfugte Teilfläche wies dabei eine signifikante Verminderung des Wachstums auf. Jedoch ist bei dieser Art der Verfugung davon auszugehen, dass sie die Versickerungsfähigkeit der Gesamtfläche negativ beeinträchtigt. Auf den Teilflächen mit Brechsand bzw. vegetationsunterdrückendem Fugensand hingegen war ein starkes Wildkrautwachstum zu beobachten – insbesondere auf den Bereichen unterhalb der Sitzbänke sowie zwischen den Bänken und der angrenzenden Grünfläche, welche nicht begangen und nur mit größerem Aufwand gereinigt werden können. Die Studie bestätigte, dass neben dem Fugenmaterial auch die Begehbarkeit und die umgebende Vegetation maßgeblich das Wildkrautwachstum beeinflussen.

Abschließend wurden die untenstehenden Handlungsempfehlungen für die Kommune abgeleitet:

• Anpassung des Fugenmaterials an die Nutzung: Die Wahl des Fugenmaterials bei Pflasterflächen sollte sich nach der Nutzungsintensität und Bewirtschaftungsart richten, wobei u.a. auch die Versickerungsfähigkeit einer Fläche bestmöglich erhalten werden sollte.
  
  
• Einsatz von Brechsand auf gut zugänglichen Flächen: Gut zugängliche und begehbare Flächen, etwa vor Sitzbänken, sollten mit Brechsand verfugt werden, da dieser die Versickerungsfähigkeit erhält. Brechsand ist in der Anschaffung zudem günstiger als vegetationsunterdrückender Fugensand und zeigte in der Studie keinen erkennbaren Unterschied hinsichtlich des Wildkrautwachstums. Außerdem ist die Neuverfugung der gereinigten Pflasterflächen mit Brechsand aus ökologischer Sicht potenziell am vorteilhaftesten.
  
  
• Brechsand-Kalk-Gemisch für schwer erreichbare Flächen: Für Flächen, die schlecht mit Kehrmaschinen zu erreichen sind, wie z. B. unter Sitzbänken, wird aufgrund der effektiven Vegetationsunterdrückung auf Teilfläche E der Einsatz eines Brechsand-Kalk-Gemischs empfohlen.
  
  
• Randbereiche und angrenzende Vegetation: Für Randbereiche gepflasterter Flächen, die eher weniger begangen werden, oder Flächen mit unmittelbar angrenzender Vegetation, welche tendenziell das Wachstum von Wildkraut begünstigen, sollte ebenfalls die Verfugung mit einem Brechsand-Kalk-Gemisch in Betracht gezogen werden.

Für weitere Informationen zur Feldstudie können Sie sich gern direkt an Jakob Richtmann (jakob.richtmann@ibp.fraunhofer.de, Studienkoordination), Kristina Henzler (kristina.henzler@iabp.uni-stuttgart.de, Studienkonzeption) oder Daniel Merone (DMerone@rottach-egern.de, Ausführende Stelle der Studie) wenden.

Im Rahmen des Projekts wurde eine umfassende Untersuchung des Stadtplatzes »Salzstadel« in Rosenheim durchgeführt, um den städtischen Wärmeinsel-Effekt zu analysieren. Dafür wurden verschiedene Geo- und Materialdaten erfasst und 3D-Modelle erstellt.

Zur Datenerhebung kamen Laserscanning, Infrarot-Thermographie und hyperspektrale Bildgebung zum Einsatz. Ein detailliertes 3D-RGB-Modell des Untersuchungsgebiets wurde durch Photogrammetrie erstellt und mit Orthofotos ergänzt. Zusätzlich wurden Infrarot- und Hyperspektral- Aufnahmen zur Erfassung von Temperatur- und Materialeigenschaften angefertigt. Diese Daten wurden mithilfe von Deep Learning-Methoden in einem kombinierten Modell zusammengeführt, das eine detaillierte Visualisierung der Materialverteilung und vegetativen Strukturen im Untersuchungsgebiet ermöglicht.

Der Projektpartner Voxelgrid trug mit seiner technischen Expertise zur Erstellung dieser hochaufgelösten 3D-Stadtmodelle bei. Diese mithilfe von Deep-Learning-Technologien generierten Modelle ermöglichen eine präzise Erfassung urbaner Oberflächen und deren Materialeigenschaften, was für die Simulation klimatischer Wechselwirkungen in städtischen Gebieten von zentraler Bedeutung ist. Das erstellte 3D-Modell dient somit als Grundlage für die Analyse klimatischer Bedingungen in urbanen Räumen und unterstützt die Entwicklung von Maßnahmen zur Klimaanpassung in der Stadtplanung.

Weitere Informationen zu den spezifischen Projektergebnissen und Vorgehensweisen sind unter dem folgenden Link verfügbar.