Grüne Schuloasen im Neubau. Einfluss von Begrünungssys-temen auf das unmittelbare Mikroklima

„GRÜNEzukunftSCHULEN²“ knüpft an das bereits abgeschlossene F&E-Projekt „GRÜNEzukunftSCHULEN“ an und nutzt die vorhandenen Versuchsflächen an zwei Wiener Schulen, um weitere wichtige Forschungslücken zu füllen. Dabei wird der Einfluss von grüner Infrastruktur auf das unmittelbare, räumlich aufgelöste Mikroklima im Außenbereich erforscht. Die gewonnenen Messdaten bilden die Basis für eine räumlich hochaufgelöste dynamische Mikroklimasimulation. Im Innenraum wird ein besonderer Fokus auf die Pflege der Pflanzen bzw. Bewässerungssysteme und das dafür notwendige innovative Monitoring gelegt. Es wird auch die Schimmelsporenkonzentration in 5 Jahren nach Installation der Grünwände genau unter die Luppe genommen.

Ausgangssituation

Aufbauend auf das F&E-Projekt „GRÜNEzukunftSCHULEN“ soll an den beiden beteiligten begrünten Schulgebäuden in Wien zusätzlich zu den bereits durchgeführten punktuellen Messungen ein großflächiger Raster an hygrothermischen Sensoren (in verschiedenen Abständen zur Wand) vor Ort aufgestellt werden, um Rückschlüsse auf die noch komplett unbekannte räumliche Wirkung von grüner Infrastruktur (Fassadensysteme und begrünte Pergola) ziehen zu können. Zur Erzielung einer höheren Auflösung der Messdaten werden zusätzlich spezielle Thermographie-Aufnahmen der Gebäudehülle im Innen- sowie im Außenraum durchgeführt, um den Einfluss der Wandbegrünung auf die inneren sowie äußeren Oberflächentemperaturen im Sommer zu untersuchen. Die hier gesammelten Messdaten dienen erstmals direkt als Grundlage für computergestützte Mikroklimasimulationen in einer CFD-basierten 3D-Simulationssoftware, die speziell für Verdunstungskühlung im urbanen Raum entwickelt wurde und eine Veranschaulichung der Ergebnisse als komplett interaktives, digitales 3D-Modell ermöglicht. Darüber hinaus wird in Form eines innovativen Pflegemonitorings unter Verwendung qualitativer Thermographie die Validierung der einwandfreien Funktion des Bewässerungssystems der Innenraumbegrünung ermöglicht.

Ziele & Ergebnisse

Im vorangegangenen Forschungsprojekt „GRÜNEzukunftSCHULEN. Grüne Schuloasen im Neubau. Fokus Planungsprozess und Bestandsgebäude“ (gefördert aus Mitteln des Klima- und Energiefonds und im Rahmen des Programms „Smart-Cities-Initiative des Klimafonds“ durchgeführt, Laufzeit 03/2017-02/2020), wurden zwei Wiener Schulen mit grünen Wand-systemen in Innenräumen und auf Außenfassaden ausgestattet. Begleitet wurden die grünen Wände mit bauphysikalischen, mikroklimatischen und vegetationstechnischen sowie sozialen Messungen. Die nachweislich positiven Effekte auf das Raumklima und die Ver-besserung der Lernumgebung zeigen deutlich, dass grüne Wände einen wesentlichen Beitrag in Schulen erbringen können. Unter anderem wirken sich Pflanzen auf die Konzentrationsfähigkeit aus, fördern das soziale Miteinander, erhöhen die Behaglichkeit usw. Dies konnte nicht nur im Forschungsprojekt GRÜNEzukunftSCHULEN für den Schulbereich herausgestellt werden, sondern wurde national sowie international auch für weitere Ge-bäudenutzungen sowie den öffentlichen Raum nachgewiesen. Neben den positiven Auswirkungen von Begrünungen im Innenraum des Schulgebäudes wirken sich ebenso Begrünungen im Außenraum positiv aus. Hierzu zählen sowohl Begrünungen direkt an der Fassade des Schulgebäudes sowie die Gestaltung des Schulfreiraums mit grüner Infrastruktur. Untersuchungen haben gezeigt, dass Fassadenbegrünungen die wärmedämmenden Eigenschaften der Außenwand eines Gebäudes beeinflussen können, eine Verkürzung der Nachhallzeit im begrünten Raum bewirken, zur Bindung von verschiedenen Luftschadstoffen beitragen und das Mikroklima im Nahbereich der Begrünungen beeinflussen.

Innovation

Im Rahmen des Ex-Post-Impact-Monitorings „GRÜNEzukunftSCHULEN²“ wird der Einfluss von grüner Infrastruktur auf das unmittelbare, räumlich aufgelöste Mikroklima im Außenbereich am Anwendungsfall Schule untersucht. Im Gegensatz zu bisherigen Untersuchungen, bei denen punktuelle Messungen von Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit erfolgt sind, wird in diesem Projekt ein großflächiger Raster an Sensoren vor Ort aufgestellt, um erstmals Rückschlüsse auf die räumliche Wirkung von Begrünungsmaßnahmen (Fassaden-systeme und begrünte Pergola) ziehen zu können. Die gewonnenen Messdaten sollen in weiterer Folge als Basis für eine dynamische Mikroklimasimulation mit der Software uhiSolver herangezogen werden. Im Vergleich zur Greenpass-Methode, die eine Umgebungsmikroklima-Simulation im großen Maßstab (kleinste Auflösung 2x2m) darstellt, erfolgt in uhiSolver eine an das Gebäude und die unmittelbare Umgebung (Maßstab bis zu einigen Zentimetern) angepasste Simulation. Damit gleicht sich die räumliche Auflösung der Simulation der Auflösung der Städteplanung an. Gegenüber den älteren Greenpass-/EnviMet-Simulationen ist die Auflösung damit in bestimmten Bereichen um ein Vielfaches höher. Darüber hinaus ist die Zellgeometrie nicht auf rechte Winkel beschränkt, sodass abweichende Flächen (z.B. Dachschrägen) und Rundungen (Säulen, gekrümmte Baukörper etc.) sehr viel genauer abgebildet werden können. Im Innenraum wird außerdem ein besonderer Fokus auf die Pflege der Pflanzen bzw. Bewässerungssysteme und das dafür notwendige innovative Monitoring gelegt. So soll mithilfe qualitativer Thermographie-Aufnahmen von der Innenraumbegrünung deren Bewässerung optimiert und somit der Wasserverbrauch effektiver und effizienter gestaltet werden. Ergänzend dazu ist eine Fortführung der Schimmelsporenmessungen aus dem vorangegangenen Forschungsprojekt „GRÜNEzukunftSCHULEN“ vorgesehen, um die Belastung mit Schimmelsporen 5 Jahre nach Installation der Grünwände zu untersuchen.

Summary

"GRÜNEzukunftSCHULEN²" follows on from the R&D project "GRÜNEzukunftSCHULEN", which was completed in February 2020. Within this project vertical greening measures were implemented in two schools in Vienna and extensive building physics and microclimatic measurements were carried out. In addition to the punctual measurements already carried out, a large grid of hygrothermal sensors (at various distances from the wall) will be set up on site to enable conclusions to be drawn about the still completely unknown spatial effects of green infrastructure. In order to achieve a higher resolution of the measured data, special thermographic images of the building envelope in the interior as well as in the exterior space will also be taken. Due to the complex interrelations between greening measures as "living" objects, the weather influences and the local microclimate, the evaluation of measured data of air temperature and air humidity alone is not sufficient. Therefore, dynamic microclimate simulations are also carried out to check the plausibility of the measurement results. The newly developed software, specialized on evaporative cooling in urban areas, simultaneously meets the requirements of the "Urban Innovation Frontrunner", especially since the simulation software raises the quality of the results many times over, as well as the requirements of the "Innovation Roll-Out", since simulations on this basis can be used immediately and cost-effectively. In addition to the microclimatic investigations, an innovative maintenance monitoring of indoor greenery is carried out in order to optimize automatic irrigation with the help of qualitative thermographic images. In addition to this, a continuation of the mould spore measurements from the previous research project "GRÜNEzukunftSCHULEN" is planned.

Zuletzt aktualisiert am 04/15/2021

Projektdaten – Umsetzungsprojekt im 12. Call

Projektstart: 04.01.2021
Projektende: 03.01.2023
Genehmigte Forschungsförderung: € 51.385
Genehmigte Förderung: € 51.385
Genehmigte Projektgesamtkosten: € 51.385

Konsortium

Technische Universität Wien - Forschungsbereich Ökologi-sche Bautechnologien, Institut für Werkstofftechnologie, Bauphysik und Bauökologie (Konsortialführer)
Rheologic GmbH

Ansprechpersonen

Projektleitung Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Azra Korjenic Technische Universität Wien - Forschungsbereich Ökologische Bautechnologien +43 (0) 1 58801 - 207301 E-Mail
Programm-Management Klima- und Energiefonds Mag.a Daniela Kain +43 (0)1 585 03 90-27 +43 (0)664 886 24 428 E-Mail