Ganzheitliche Betrachtung der Auswirkungen von Straßenbäumen auf Luftqualität, thermische Behaglichkeit und Gebäudeenergieverbrauch im städtischen Raum

• Antragsteller: Dr.-Ing. Christof-Bernhard Gromke
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Städtebau/Stadtentwicklung, Raumplanung, Verkehrs- und Infrastrukturplanung, Landschaftsplanung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504089938

Problematik und Motivation: Bäume in städtischen Straßenschluchten reduzieren nachweislich die Lufttemperatur in ihrer Umgebung. Für Stadtplaner sind sie deshalb zur Abschwächung von städtischen Wärmeinseln, zur Anpassung an Hitzeperioden und für eine Reduzierung des Gebäudeenergiebedarfs für Kühlung von Bedeutung. Neben der Lufttemperatur werden die Hitzebelastung und der Gebäudeenergiebedarf auch durch Strahlungsaustausch, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit beeinflusst. Gerade der letztgenannte Faktor ist äußerst schwer zu erfassen. Wenn Bäume die Durchlüftung des Straßenraums stark beeinträchtigen und somit eine große Auswirkung auf die Windgeschwindigkeit haben, können sie den Effekt auf die Lufttemperatur aufwiegen. Zusätzlich kann eine beeinträchtigte Durchlüftung auch zu vermindertem Abtransport von Verkehrsemissionen aus dem Straßenraum und somit zu einer schlechteren Luftqualität führen. Dieses Dilemma zwischen positiven und negativen Auswirkungen motiviert einen ganzheitlichen Untersuchungsansatz mit dem Ziel, Strategien für einen ausgeglichenen Umgang mit Bäumen im Hinblick auf verbesserte Lebens-, Gesundheitsbedingungen und Gebäudeenergieverbrauch zu entwickeln. Hauptziele: Das Hauptziel der Untersuchung ist es die unterschiedlichen Auswirkungen von Bäumen in städtischen Straßenschluchten zu verstehen, zu beschreiben und vorherzusagen. Insbesondere sollen die verschiedenen und komplex zusammenhängenden Auswirkungen von Straßenbäumen auf die Ausbreitung von Verkehrsschadstoffen, die thermische Behaglichkeit im Außenbereich und den Gebäudeenergieverbrauch umfassend untersucht werden. Ziel ist es einen Beitrag zu einem tieferen wissenschaftlichen und ganzheitlichen Verständnis der beteiligten Mechanismen und Wechselwirkungen sowie für einen stärken wissensbasierten und zielgerichteten Einsatz von Straßenbäumen in der Stadtplanungspraxis zu leisten. Methodik: Windkanaluntersuchungen an kleinmaßstäblichen Modellen werden mit numerischen Simulationen zum Mikroklima in Stadtstraßen und Gebäudeenergieverbrauch kombiniert. In den Windkanaluntersuchungen werden die Auswirkungen verschiedener Baumcharakteristika (Kronenform, Baumgeometrie, Pflanzabstand und -dichte, Standort im Straßenraum, ...) auf Strömung und Schadstoffausbreitung bei verschiedenen Windrichtungen in Stadtmorphologien, typisch für Nord-/Zentraleuropa und dem Mittelmeerraum, untersucht. Die Ergebnisse werden in die numerischen Mikroklima- und Gebäudeenergiesimulationen einfließen, um biometeorologische Indizes für die Bewertung des thermischen Milieus und die Auswirkungen auf den Energieverbrauch von Gebäuden zu berechnen. Schließlich werden die gewonnenen Daten zusammengeführt und analysiert, um grundlegende (mathematische) Modelle zu erstellen. Diese sollen als Orientierungshilfe für die Stadtplanung dienen und darauf abzielen, Strategien zum Umgang mit Bäumen im Hinblick auf verbesserte Lebens- und Gesundheitsbedingungen und Gebäudeenergiebedarf zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Evyatar Erell, Ph.D.