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NAX Report 04/18: NAX-Pate SBA: Stadtklimasimulationen für zukunftsfähige Städte

Forschungsprojekt von NAX-Pate SBA und Fraunhofer IBP Stadtklimasimulationen für zukunftsfähige Städte

© SBA Architektur und Stadtplanung

SBA und Fraunhofer IBP präsentieren Sts Gunther Adler ein interaktives Stadtmodell auf der Fenestration BAU in Peking

 

Vom  31.10. bis zum 03.11.2018 fand in Peking die FENESTRATION BAU China statt – Weltleitmesse für Architektur, Materialien und Systeme. Das NAX-Patenbüro SBA Architektur und Städtebau stellte gemeinsam mit dem Fraunhofer IBP (Institut für Bauphysik) ein interaktives Stadtmodell aus, wobei mittels Tablets und Augmented Reality Stadtklimasimulationen sichtbar gemacht wurden. Das Planungsbüro SBA mit Büros in München, Stuttgart und Shanghai kooperiert bereits seit vielen Jahren eng mit Fraunhofer. 

Städte reagieren sehr sensibel auf Veränderungen des Klimas, gleichzeitig verändern sie sich nur sehr langsam. Daher müssen bereits heute Maßnahmen ergriffen werden, um Städte an die zu erwartenden Folgen des Klimawandels anzupassen. Wichtige Grundlage für zukünftige planerische Entscheidungen in urbanen Räumen sind leistungsstarke Stadtklimamodelle. 

In der Planung von SBA spielt die Erhebung und Nutzung von Daten zunehmend eine sehr bedeutende Rolle. Es werden etwa Jahresverlaufsdaten zu Sonnenstunden und zur Sonnenrichtung, zu Windströmungen, Wetterverhältnissen und weiteren klimabedingenden Einflüssen genutzt. Diese Daten sind essentiell, etwa für eine hohe Aufenthaltsqualität in Gebäuden, an (öffentlichen) Plätzen und in ganzen Stadtteilen, aber auch hinsichtlich Nachhaltigkeitsaspekten und einer ressourcenschonenden Planung. 

Die Erhebung und Nutzung von Klimadaten in der Gebäude- und Stadtplanung wird bereits seit langem praktiziert. Durch neue Technologien können die Ergebnisse von Berechnungen allerdings immer besser visualisiert und nutzbar gemacht werden bzw. in Planungs- und Arbeitsprozesse integriert werden. Bauherren und Stadtvertretern aber auch Laien können äußere Einflüsse und deren Auswirkungen auf Gebäude und Städte auf einfache und verständliche Weise sichtbar gemacht werden.

Stadtklima im Wandel

Das Ziel der von Juni 2016 bis Juni 2019 laufenden BMBF-Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ – Urban Climate Under Change [UC]² liegt daher darin, ein innovatives und anwenderfreundliches Stadtklimamodell namens PALM-4U zu entwickeln. Die Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ setzt sich aus drei Modulen zusammen, die in enger Kooperation sowohl eigenständige als auch sich ergänzende Aufgaben wahrnehmen. Während die Module A und B das Modell entwickeln und validieren, beschäftigt sich das Modul C mit der Überprüfung der Praxistauglichkeit des neuen Stadtklimamodells PALM-4U. 

Um die Erfüllung der Anforderungen der zukünftigen Nutzer sicherzustellen, werden ausgewählte Anwendungsbeispiele und Nutzerkreise direkt in die Modellentwicklung und Messdatenerhebung integriert. Das Teilprojekt UseUClim, in dem das Fraunhofer-Institut für Bauphysik als Verbundpartner beteiligt ist und vom Climate Service Center Germany (GERICS) koordiniert wird, überprüft dabei die Praxistauglichkeit. Hierfür werden Praxispartner aus städtischen Umweltämtern und Stadtplaner im Umgang mit dem neuen Stadtklimamodell PALM-4U geschult. Deren Rückmeldungen sind essentiell für die Überprüfung der Praxistauglichkeit und fließen daher direkt in die Evaluierung ein.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert dieses Projekt (Förderkennzeichen: 01LP1602A) als Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA). Die Fördermaßnahme wird vom DLR Projektträger betreut.

 

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Abbildung 1: Mit PALM-4U berechnetes bodennahes Strömungsfeld, Ernst-Reuter-Platz, Berlin

 

Stadtklimamodell PALM-4U & Anwendungsbeispiele

Das neue Stadtklimamodell PALM-4U ist ein Werkzeug, mit dem klimawandelgerechte, fachübergreifende Analysen für den urbanen Bereich durchgeführt und Maßnahmen zur Verbesserung der Luftreinhaltung und des Stadtklimas geplant werden können. PALM-4U ist eine open-source Software, die dauerhaft kostenfrei zur Verfügung gestellt sein wird. 
Die Anwendungsmöglichkeiten sind dabei vielfältig: Eine Skalierung von der kleinräumigen Betrachtung einzelner Gebäude, über ganze Quartiere und Stadtteile bis hin zu Großstädten wie Berlin ist möglich. Durch die integrierten und flexibel aktivierbaren Teilmodelle können typische stadtklimatische Fragestellungen wie Windkomfort oder thermischer Komfort bearbeitet werden. Weitere Anwendungsgebiete sind beispielsweise Simulationen zur Schadstoffausbreitung oder Bewertungen zum Bewegungsverhalten einzelner Personen über ein Multi-Agenten-Modell. 

Parallel zur Entwicklung von PALM-4U werden im Rahmen des „Stadtklima im Wandel“ Projekts bereits erste praktische Anwendungen durchgeführt. Ein Beispiel dafür sind die Anwenderschulungen des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik im Teilprojekt UseUClim. Dabei wird den beteiligten Praxispartnern in zwei Schulungsphasen der Umgang mit dem aktuellen Prototypen von PALM-4U vermittelt. Im ersten Schulungsabschnitt wurden dabei anhand eines Praxisbeispiels aus Berlin, vgl. Abb. 1, die Grundlagen sowie die Bedienung des Modells vermittelt. In der aktuell laufenden zweiten Schulungsphase wenden die Praxispartner PALM-4U zur Bearbeitung eigener stadtklimatischer Fragestellungen an.

 

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Abbildung 2: Auf der BAU Messe in Peking ausgestelltes Interaktives Stadtmodell

 

Auch wenn sich PALM-4U aktuell noch in der Entwicklung befindet, zeigt sich doch bereits zum aktuellen Zeitpunkt das große Potential, welches sich durch die Integration von Stadtklimamodellen in die Planungspraxis ergibt.Die mit PALM-4U berechneten Ergebnisse können vielfältig verwendet werden, wie etwa bei dem auf der Baumesse ausgestellten physischen Stadtmodell, in diesem Fall ein Abbild des Shanghaier Stadtteils Pudong. Dieses wurde mittels Augmented Reality und auf Tablets simulierten Stadtklimaberechnungen um wertvolle Informationen bereichert und ergänzt.

 

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Weiterführende Informationen

 
 

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