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

Multifunktionales, modulares Sitzelement 

Wie kann die Aufenthaltsqualität an einem Stadtplatz schnell, temporär und kosteneffektiv verbessert werden, sodass sich Nutzerinnen und Nutzer gerne dort aufhalten?

Hierzu wurde Anfang November 2023 in Zusammenarbeit mit der Stadt Rosenheim ein multifunktionales, modulares Sitzelement am Platz Salzstadel in Rosenheim errichtet. Das Sitzelement basiert dabei auf Ergebnissen vorausgegangener Nutzer*innen-Befragungen aus den Jahren 2021 und 2022. Hier stellte sich heraus, dass es vor allem drei Faktoren gibt, welche die Aufenthaltsqualität am Salzstadel für Nutzende negativ beeinträchtigen. Dazu zählen die durch den Straßenverkehr bedingte, negativ wahrgenommene Geräuschkulisse am Platz, die sommerliche Hitze, verstärkt durch unzureichende Schattenmöglichkeiten sowie fehlendes Grün am Platz. Aus diesem Grund verfolgt das entwickelte multifunktionale Sitzelement einen integralen Ansatz. Es verfügt über eine Rückwand, welche teils akustisch wirksam, teils begrünt ausgeführt wurde. Außerdem besteht am Element die Möglichkeit der Installation eines Low-E-beschichteten Sonnensegels im Sommer. Die akustisch wirksame Rückwand besteht aus einem Schallschutzelement mit schallabsorbierender, gelochter Innenseite. Sie soll zu einer akustischen Verbesserung am Platz, insbesondere im Bereich der Sitzflächen, beitragen und eine Schalldämmung des durch den vorbeifahrenden Autoverkehr entstehenden Lärms bezwecken. Die Low-E-Beschichtung des Sonnensegels nutzt die natürlichen Eigenschaften von blankem Metall und ermöglicht eine starke Strahlungsreflexion im langwelligen Bereich (Wärmestrahlung). Hierdurch wird ein Großteil der Sonnenstrahlung zurück in die Umgebung gegeben, wodurch es sich unter dem Low-E-beschichteten Sonnensegel »kühler« anfühlt als unter einem herkömmlichen Sonnensegel. Die Rückwand des Sitzelements ist mit verschiedenen Begrünungen ausgestattet. Hierzu zählen u. a. eine bodengebundene Fassadenbegrünung mit sowohl laubabwerfenden als auch immergrünen Pflanzen. Außerdem sind auch zwischen den einzelnen Sitzflächen Pflanztröge mit bienenfreundlichen und teilweise essbaren Pflanzen angebracht.
Das Sitzelement ist modular aus insgesamt acht einzelnen Elementen aufgebaut und kann somit flexibel angeordnet werden. Aufgrund seiner Modularität kann das Sitzelement daher auch auf anderen Plätzen aufgestellt und an die Bedürfnisse der Nutzenden angepasst werden.

Das Sitzelement wird im Zuge des Projekts nun weiter untersucht. Dabei sollen u. a. der Aufwand zur Pflege und Bewirtschaftung der angebrachten Pflanzen in Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart untersucht sowie eine akustische Messung am Sitzelement und eine erneute Befragung der Nutzerinnen und Nutzer zur Akzeptanz des Sitzelements durchgeführt werden.

Das Ziel von BUOLUS I war es, eine ganzheitliche Erschließung, technologische Erweiterung und praxistaugliche Erprobung des bauphysikalischen Wirkpotentials urbaner Oberflächen zu identifizieren. 

Ausgangspunkt des Projekts war die Zusammenführung aller Aspekte und Akteure zu einem strukturierten und moderierten fach- und interessensübergreifenden Austausch. Die Eigentümer und Nutzer urbaner Oberflächen stammen aus allen Teilen der Stadtgesellschaft. Daher durchzog die Kommunikation der Stakeholder das gesamte Projekt. Die aus der Zusammenführung hervorgegangenen kommunalen Herausforderungen und Ansprüche wurden analysiert und in konkrete Anforderungen an stadtbauphysikalische Merkmale urbaner Oberflächen transformiert. Der anschließende Abgleich von vorhandenen und neuen Technologieangeboten mündete in ein Portfolio innovativer Planungs- und Gestaltungslösungen. Sie fokussieren sich auf ein funktionales Flächenmanagement urbaner Materialen, Oberflächen und (Stadt-) Bauteile. Die Entwicklung integraler Prozesse und Instrumente zur Fachplanung und kommunalen Partizipation war damit unmittelbar verknüpft. Nachstehend werden exemplarisch einige Ergebnisse dargestellt:

Leistungssteigerung Gebäudebegrünung

Das BUOLUS-Teilprojekt »Leistungssteigerung Gebäudegrün« befasste sich mit den (mikro)klimatischen Effekten begrünter urbaner Oberflächen. Diese weisen im Gegensatz zu versiegelten Flächen ein hohes Versickerungs- bzw. Wasserrückhaltepotenzial auf und sorgen durch Verdunstung für eine Kühlung der Umgebung. Im Rahmen des Projektes wurden diese Effekte mit konkreten und systemspezifischen Zahlen und Daten untermauert. Dabei konnten vor allem Unterschiede zwischen den untersuchten Gründachsystemen hinsichtlich der Verdunstungsleistung, der Substrattemperatur und Lufttemperatur auf Vegetationsebene gemessen werden, die stark von der Größe des vorhandenen Wasserspeichers beeinflusst wurden. Die erhobenen Daten sind höchst relevant für die Gestaltung urbaner Räume und ermöglichen die Nutzung der leistungsfähigsten und wirkungsvollsten Begrünungssysteme.

Entwicklung einer semantischen 3D-Stadtmodellplattform

Im Rahmen des BUOLUS-Projektes wurde von Virtual City Systems eine semantische 3D-Stadtmodellplattform entwickelt, die zahlreiche für bauphysikalische Berechnungsverfahren relevante Inhalte enthält. Dazu gehören das Stadtmodell der Stadt Rosenheim, ein 3D-Baumkataster, ein Grünflächenkataster, sowie die Möglichkeit, Sensordaten zu integrieren. Darüber hinaus wurde ein geometrisches und semantisches Mapping von IFC-Daten auf das CityGML-Schema entwickelt und implementiert. Hiermit wurde das von der Firma Voxelgrid als IFC-Modell erzeugte Rathaus der Stadt Rosenheim in den offenen OGC-CityGML-Standard überführt und in die 3D-Stadtmodellplattform eingebunden. Neben den Daten wurden auch Geoinformationswerkzeuge, wie z. B. ein Zeichentool zur Anreicherung des Modells, hinzugefügt.
 

Entwicklung integrierter Simulationsanwendungen auf Basis der Stadtmodellplattform

Neben der 3D-Stadtmodellplattform wurde auch eine Simulationsanwendung zur Abschätzung der Klimawirkung von Baumaßnahmen entwickelt und prototypisch umgesetzt. Als Grundlage dienen 3D-Stadtmodelle, da diese für viele Städte bereits vorliegen und somit nicht aufwändig modelliert werden müssen. Darüber hinaus können bestehende Gebäude entfernt und Planungen importiert bzw. eingezeichnet werden. Die Vorgehensweise lässt sich in vier Schritte unterteilen. Im ersten Schritt wird ein Gebiet in der 3D-Stadtmodellplattform ausgewählt und die relevanten Objekte exportiert. Der zweite Schritt ist die Berechnung der solaren Einstrahlung auf Basis der 3D-Objekte. Der dritte Schritt ist die CFD-Simulation mit der Software ANSYS Discovery. Zuletzt werden die Ergebnisse in der Karte visualisiert.