Kühlende Städte: Verbesserung des städtischen Mikroklimas durch grüne Fassadensysteme von Sanda Lenzholzer & Maricruz Solera Jimenez

Terwijl onze steden worstelen met de steeds groeiende uitdagingen van urban heat island effect en klimaatverandering, komen er innovatieve oplossingen naar voren om de gevolgen van stijgende temperaturen te verzachten. Een dergelijke oplossing die aan momentum wint, is de integratie van groene gevelsystemen in stedelijke landschappen. Deze levende muren voegen niet alleen esthetische waarde toe, maar bieden ook een scala aan milieubaten, waaronder het koelen van stedelijke microklimaten.

In een recent interview hadden we het voorrecht om te spreken met twee vooraanstaande onderzoekers op dit gebied: Professor Sanda Lenzholzer, Hoogleraar aan de Wageningen Universiteit, en Maricruz Solera Jimenez, een promovendus en onderzoeker binnen het Europese Industrieel doctoraatproject SOLOCLIM aan de Wageningen Universiteit.

Image credit Cool Roof Rating Council

Globale Erwärmung und städtische Wärmeinseln

Der weltweite Temperaturanstieg stellt eine ernsthafte Bedrohung für unser Ökosystem und die menschliche Gesellschaft dar. Während die Temperaturen weiter steigen, erleben wir eine alarmierende Zunahme extremer Wetterereignisse wie Hitzewellen, Dürren und heftige Stürme. Diese Veränderungen haben katastrophale Auswirkungen auf die Landwirtschaft und die biologische Vielfalt und können zu Wasser- und Nahrungsmittelknappheit sowie zur Zwangsmigration von Menschen führen.

In Städten wird das als „städtischer Wärmeinseleffekt“ bekannte Phänomen durch die globale Erwärmung noch verschärft. Gebäude, Asphalt und Beton nehmen tagsüber Wärme auf und geben sie nachts langsam wieder ab, so dass es in städtischen Gebieten viel wärmer bleibt als in den umliegenden ländlichen Gebieten. Dies führt zu einer wachsenden Zahl von Problemen, darunter Gesundheitsrisiken wie hitzebedingte Krankheiten, der Zusammenbruch der Infrastruktur und ein erhöhter Energieverbrauch für die Kühlung. Darüber hinaus kann der städtische Wärmeinseleffekt soziale Ungleichheiten verschärfen, da gefährdete Bevölkerungsgruppen wie ältere Menschen und einkommensschwache Gruppen häufig die Hauptlast der extremen Hitze tragen.

Es ist klar, dass die globale Erwärmung und der städtische Wärmeinseleffekt dringende Probleme sind, die sowohl auf lokaler als auch auf globaler Ebene ernsthafte Aufmerksamkeit und Maßnahmen erfordern. Wir müssen uns für nachhaltige Lösungen einsetzen, wie z. B. die Begrünung städtischer Gebiete, die Verringerung unserer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels ergreifen und uns anpassen an veränderte Lebensumstände.

Das Aufzeigen des Kühlungspotenzials von lebenden grünen Fassadensystemen

Die bahnbrechenden Studien von Maricruz Solera Jimenez zeigen das bemerkenswerte Kühlungspotenzial von begrünten Fassadensystemen auf und beleuchten ihr Potenzial, städtische Hitzeinseln abzuschwächen. Ihre Forschungen zeigen, dass diese lebenden Wände die Temperaturen erheblich senken können, wobei jedoch die großen Unterschiede zwischen der Oberflächentemperatur und der Lufttemperatur berücksichtigt werden müssen.

Die Studien von Maricruz zeigen, dass grüne Fassadensysteme die Oberflächentemperaturen in London um bis zu 12 Grad Celsius senken können. Darüber hinaus könnten grüne Fassadensysteme die Umgebungstemperatur in kurzer Entfernung von der grünen Wand um bis zu 4,1 Grad Celsius in London und 5 Grad Celsius in Deutschland senken.

„Je größer die Fläche der begrünten Fassade ist, desto größer ist der Kühleffekt. Es ist die kumulative Wirkung, die zählt.“ .“ – Sanda

Die Wissenschaft hinter grünen Fassadensystemen

Pflanzen sorgen für Kühlung durch einen Prozess genannt Verdunstungstranspiration. Dieser Prozess beinhaltet die Abgabe von Wasserdampf aus den Spaltöffnungen der Blätter an die Umgebungsluft. Der Verdunstungsprozess erfordert Energie aus der Umgebungsluft, wodurch die Lufttemperatur gesenkt wird. Außerdem spenden Pflanzen Schatten, wodurch die direkte Sonneneinstrahlung auf Oberflächen wie Gehwege und Gebäude weiter reduziert wird. Die Kombination aus Verdunstung und Beschattung trägt dazu bei, den städtischen Wärmeinseleffekt abzuschwächen und ein angenehmeres Mikroklima in städtischen Gebieten zu schaffen.

Dieser Effekt lässt sich mit einem grünen Fassadensystem besser erreichen als mit einem bodengebundenen System. Dies liegt an dem Substratpaket an der Wand und daran, dass die Pflanzendichte bei einem begrünten Fassadensystem normalerweise höher ist. Diese höhere Dichte und Pflanzenvielfalt maximieren die für die Verdunstung zur Verfügung stehende Fläche, wodurch der Kühleffekt verstärkt wird. Darüber hinaus bietet die Vegetation in begrünten Fassadensystemen Schutz für Oberflächen, die normalerweise dem Sonnenlicht ausgesetzt wären, was ebenfalls zur Senkung der Temperaturen in städtischen Umgebungen beiträgt.

Maricruz betont, dass neben der Dichte und Vielfalt der Pflanzenarten auch die Komponenten (z. B. Pflanzgefäße) des grünen Fassadensystems eine wichtige Rolle bei der Temperaturregulierung spielen.

„Die Konstruktion des Systems wirkt sich aufgrund seines mehrschichtigen Aufbaus auf die Kühlung im Sommer und die Heizung im Winter aus.“ – Maricruz

Ganzjährige thermische Vorteile von grünen Fassadensystemen

Es ist zwar weithin anerkannt, dass grüne Fassadensysteme in den warmen Sommermonaten Kühlungsvorteile bieten, doch ihre Wirkung geht weit über die saisonalen Verbesserungen hinaus. Die Studie von Maricruz Solera Jimenez zeigt, wie grüne Fassadensysteme die nächtlichen Temperaturen im Winter um durchschnittlich 0,4°C im Vergleich zu einer kahlen Wand erhöhen können.

Einer der Schlüsselfaktoren, der zu dieser ganzjährigen Funktionalität beiträgt, ist der mehrschichtige Aufbau der grünen Fassadensysteme. Diese Systeme, die aus Strukturen, Pflanzgefäßen und Substratschichten bestehen, isolieren Gebäude und halten die Innentemperaturen unabhängig von der äußeren Witterung aufrecht. Diese Isolierung bietet eine nachhaltige Lösung zur Senkung der Heizkosten und des Energieverbrauchs, indem sie im Sommer kühlere Temperaturen schafft und im Winter die Wärme zurückhält.

Maricruz hob die Auswirkungen von grünen (Außen-)Fassaden auf die Innentemperaturen hervor:

„Grüne Fassaden an der Außenseite verringern auch die Windgeschwindigkeit, was sich wiederum auf das Innere des Gebäudes auswirkt. Es geht also nicht nur um das Äußere, sondern sie haben auch einen erheblichen Einfluss auf die innere Umgebung.“

Image credit: Prof. Sanda Lenzholzer en Maricruz Solera Jimenez

Über Prof. Sanda Lenzholzer und Maricruz Solera Jimenez

Maricruz‘ Interesse an Nachhaltigkeit und grünen Fassadensystemen resultiert aus ihrer vielfältigen Erfahrung in der Architektur. Sie hat an mehreren Projekten mitgearbeitet, unter anderem an der Entwicklung von Wohngebieten und Gesundheitseinrichtungen, und war schon immer fasziniert von den Möglichkeiten, die grüne Fassadensysteme zur Verbesserung des Stadtklimas bieten.

Professorin Sanda Lenzholzer, die auf eine illustre Karriere in den Bereichen Landschaftsarchitektur, Stadtplanung und Klimawissenschaften zurückblicken kann, nimmt an diesem Vortrag teil. Als Vorsitzende des Fachbereichs für Landschaftsarchitektur an der Universität Wageningen, Forschungsleiterin am Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS) und Gastprofessorin am Politecnico di Milano bringt Sanda Lenzholzer eine umfangreiche Expertise in die Diskussion ein. Ihre Pionierarbeit im Bereich der klimagerechten Stadtgestaltung, die sich in ihrem viel beachteten Buch „Weather in the City“ widerspiegelt, unterstreicht die entscheidende Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis bei der Gestaltung nachhaltiger städtischer Umgebungen.

Ihre gemeinsamen Erkenntnisse versprechen Einblicke in die tiefgreifenden Auswirkungen, die begrünte Fassadensysteme auf das städtische Mikroklima haben können, sowie in die umfassenderen Implikationen für eine nachhaltige Stadtentwicklung.