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 wurde 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 wurde ein besonderer Fokus auf die Pflege der Pflanzen bzw. Bewässerungssysteme und das dafür notwendige innovative Monitoring gelegt. Es wurde auch die Schimmelsporenkonzentration in 5 Jahren nach Installation der Grünwände genau unter die Luppe genommen.
Ausgangssituation
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 Begrünungssystemen ausgestattet. Begleitet wurden die grünen Wände mit bauphysikalischen, mikroklimatischen, vegetationstechnischen sowie sozialen Messungen. Die nachweislich positiven Effekte auf das Raumklima und die Verbesserung 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 und erhöhen die Behaglichkeit. Dies konnte nicht nur im Forschungsprojekt GRÜNEzukunftSCHULEN für den Schulbereich gezeigt, sondern national sowie international auch für weitere Gebäudenutzungen sowie den öffentlichen Raum nachgewiesen werden. Positive Auswirkungen können auch bei Begrünungen im Außenraum aufgezeigt werden. Hierzu zählen sowohl Begrünungen direkt an der Fassade des Schulgebäudes sowie die Gestaltung des Schulfreiraumes mit grüner Infrastruktur. Untersuchungen haben gezeigt, dass Fassadenbegrünungen eine Verkürzung der Nachhallzeit im begrünten Raum bewirken, zur Bindung von verschiedenen Luftschadstoffen beitragen und das Mikroklima im Nahbereich der Begrünungen beeinflussen.
Ziele & Ergebnisse
Ein Vergleich der Messergebnisse mit den Ergebnissen der innovativen Mikroklimasimulationen mit uhiSolver hat gezeigt, dass der Strahlungseinfluss auf die Sensoren zu einer deutlichen Beeinflussung der gemessenen Lufttemperaturen führen kann. Um dieses Problem zu beseitigen, wurden im Zuge dieses Projektes zwangsbelüftete Strahlenschutzschirme entwickelt, deren Einzelkomponenten einfach mit einem handelsüblichen 3D-Drucker gedruckt werden können. Eine Wiederholung der Messungen mit den optimierten Strahlenschutzschirmen hat eine sehr gute Korrelation der Messergebnisse mit den Ergebnissen der Mikroklimasimulationen ergeben. Eine weitere Erkenntnis der Mikroklimasimulationen ist die große Bedeutung des Strahlungseinflusses auf die Behaglichkeit in der Nähe einer Grünwand oder einer begrünten Pergola. Während sich die Lufttemperatur unterhalb einer begrünten Pergola nur unwesentlich von der Lufttemperatur neben der Pergola unterscheidet, fühlt es sich im Sommer unterhalb der Pergola dennoch um mehrere Grad kühler an, da das Blattwerk der Pflanzen Schatten spendet und somit der kein direkter Solarstrahlungseintrag auf Raum darunter erfolgt. Bezogen auf das innovative Begrünungsmonitoring konnte gezeigt werden, dass eine unzureichende Bewässerung zu einer deutlichen Zunahme der Oberflächentemperaturen der Grünwand führt, welche mithilfe einer Thermobildkamera detektiert werden kann. Es besteht jedoch weiterer Forschungsbedarf, um auf Basis dieser Erkenntnis ein Monitoringsystem für Grünwände zu entwickeln, welches automatisch die Bewässerung der Pflanzen erhöht, wenn deren Oberflächentemperatur einen gewissen Schwellenwert überschreitet. Die Fortführung der Messungen der Schimmelpilzsporen hat gezeigt, dass Grünwände in der Regel keine nennenswerte Erhöhung der Sporenkonzentrationen bewirken. Auch hier ist weiterer Forschungsbedarf vorhanden, um z.B. etwaige Zusammenhänge mit der Intensität der Bewässerung der Grünwände zu untersuchen.
Innovation
Im Rahmen des Ex-Post-Impact-Monitorings „GRÜNEzukunftSCHULEN²“ wurde 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, wurde in diesem Projekt ein großflächiger Raster an Sensoren vor Ort aufgestellt, um Rückschlüsse auf die räumliche Wirkung von Begrünungsmaßnahmen (Fassadensysteme und begrünte Pergola) ziehen zu können. Die gewonnenen Messdaten wurden in weiterer Folge zur Validierung der dynamischen Mikroklimasimulationen der Software uhiSolver herangezogen. 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 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 wurde außerdem ein besonderer Fokus auf die Pflege der Pflanzen bzw. Bewässerungssysteme und das dafür notwendige innovative Monitoring gelegt. Hierbei wurde eine Methode weiterentwickelt, die mithilfe qualitativer Thermographie-Aufnahmen von der Innenraumbegrünung deren Bewässerung optimiert und somit den Wasserverbrauch effektiver und effizienter gestaltet. Ergänzend dazu wurden die Schimmelsporenmessungen aus dem vorangegangenen Forschungsprojekt „GRÜNEzukunftSCHULEN“ fortgesetzt, um erstmals die Belastung mit Schimmelsporen fünf Jahre nach der Installation von Grünwänden 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) was set up on site to enable conclusions to be drawn about the spatial effects of green infrastructure. 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 were 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 was carried out in order to optimize automatic irrigation with the help of qualitative thermographic images. In addition to this, the mould spore measurements from the previous research project "GRÜNEzukunftSCHULEN" were continued.
Zuletzt aktualisiert am 01/16/2023
Projektdaten – Umsetzungsprojekt im 12 Call
Konsortium
