Berücksichtigung aerophysikalischer Gesichtspunkte in der stadträumlichen Gestaltung

Diplomarbeit von Eduard Wensauer

Einleitung:

In jüngster Vergangenheit werden in den verschiedenen Planungsdisziplinen wieder umweltrelevante Planungsdaten als Entwurfsparameter in den Vordergrund gerückt. Diese Entwicklung ist zu begrüßen und findet ihren Ursprung in der Energiekrise, die uns die Grenzen der Verfügbarkeit von Energie aufzeigte. Zunehmend wird wieder mit den natürlichen Kreisläufen geplant und nicht gegen sie.

Die Berücksichtigung von Wind in der Gestaltung von Siedlungsraum stellt keine Errungenschaft unserer Zeit dar, sondern wurde bereits in der Vergangenheit vielfach angewendet. SCHÖNFELD spricht an, dass die Menschen der früheren Kulturen, aufgrund ihrer eingeschränkten Mittel keine andere Möglichkeit hatten, als mit ihren Bauten auf das Klima zu reagieren (sich sozusagen dem Klima baulich anzupassen) und mit Hilfe dieser Strategie ungünstige Bedingungen zu vermeiden. Richtet man einen Blick zurück in die Geschichte und vergleicht diese mit den aktuellen Tendenzen in der Stadtplanung, Architektur und Landschaftsarchitektur, so scheint es fast, als sei dieses Wissen, das man sich heute wieder aneignet, in Ansätzen schon seit Hunderten von Jahren vorhanden und nur durch die grenzenlose Verfügbarkeit von Energie in Vergessenheit geraten. So zeigt sich, dass in China Kao Gong Ji bereits um 500 v. Chr. ein Buch veröffentlichte, in dem er die Relevanz des Klimas für die Planung ansprach. Als Folge dieses Buches, das leider verloren ging, oder aufgrund anderer Erkenntnisse besitzt keine chinesische Stadtmauer eine Öffnung in Richtung der Wintermonsune nach Norden. PLATE verweist auf den Städteplaner und Architekt Hippodamus, der die Stadt Milet, nachdem sie während der Regentschaft von Perikles zerstört worden war, nach der Hauptwindrichtung orientiert wieder aufbaute. Dabei wurden die Straßen so angelegt, dass Winde von den Bergen und von der See frei in die Stadt einfließen konnten und somit für Kühlung sorgten. In seinen 23 v. Chr. veröffentlichten Büchern „De architectura libri decem“ riet Vitruv, tiefliegende und nebelreiche Gebiete von der Bebauung auszuschließen und den Einfluss des Windes zu berücksichtigen. In welcher Weise dies jedoch geschehen sollte, verschwieg er. Laut FEZER handelt es sich bei der 1823 vom Arzt Bernhard Christoph Faust entworfenen Stadt um die erste, die nach klimatischen Idealvorstellungen konzipiert wurde. Wichtig war neben der Ost-West- Orientierung der Gebäude, um eine hohe Besonnung zu erhalten, dass Nord-Süd gerichtete Straßen im Versatz laufen, um kalte Nordwinde zu bremsen. Schließlich referiert Kassner 1910 in Berlin über „meteorologische Grundlagen des Städtebaus“. Als weiteres Beispiel führt PLATE die Iglus der Eskimos an, bei denen durch ein optimales A/V-Verhältnis die Wärmeverluste gering gehalten werden. Dagegen werden bei den Südseeinsulanern Häuser mit weitüberragenden Dächern gebaut, alle Seiten offengehalten und die Häuser auf Stützen gestellt. Dies hat nach PLATE folgende Effekte: Zum einen wird der Wohnraum beschattet und dadurch ein zusätzliches Aufheizen verhindert, zum anderen ist ein Durchströmen des Wohnraumes gewährleistet und zum dritten wird die Tatsache genutzt, dass die Windgeschwindigkeit mit der Entfernung zum Boden steigt (Profilausbildung der Grenzschichtströmung). Dieser kurze Exkurs zeigt also, dass solche Fragestellungen schon immer eine Rolle in Planungen spielten.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die zunehmende Bedeutung von umweltrelevanten Aspekten und ökologischen Belangen anhand der aerophysikalischen Gesichtspunkte in der stadträumlichen Gestaltung darzustellen. Unter aerophysikalischen Gesichtspunkten werden im Rahmen dieser Arbeit die Einflüsse des Windes und der daraus resultierenden Strömung in Städten bezogen auf Lufthygiene, Durchlüftung, Fortluftausbreitung, Vermeidung von Geruchsbelästigung und des Windkomforts verstanden und behandelt. Eine Betrachtung der statischen Windlasten und Drücke an Gebäuden und deren Auswirkungen auf die Statik findet ebenso wenig Beachtung wie die Analyse von Standorten für Windkraftanlagen. Diese Einschränkung wird zum einen im Hinblick auf den Umfang der Arbeit gemacht und begründet sich zum anderen damit, dass diese Themenbereiche für den Wirkungsbereich von Städteplanern und Landschaftsarchitekten in der stadträumlichen Planung eine untergeordnete Rolle spielen. Da oben genannte Gesichtspunkte in der politischen Entscheidungsfindung zunehmend an Bedeutung gewinnen und Beachtung finden, scheint es für den Planer unumgänglich, seine Entwurfsvariablen und Planungskompetenz in diesem Bereich zu erweitern und sie gleichberechtigt neben technische, soziale und gestalterische Anforderungen zu stellen. Diese Arbeit soll einen Beitrag zu dieser Erweiterung leisten, indem sie aerophysikalische Gesichtspunkte und deren Planungsrelevanz darstellt. Sie stellt keine Absage an gestalterische Intensionen und Bedürfnisse dar, sie widerspricht lediglich einer dogmatischen Gestaltfreiheit des „anything goes“ jenseits aller wissenschaftlichen und technischen Anforderungen bereits in der Vorentwurfsphase und diskutiert die Interdependenz von wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Notwendigkeit und künstlerischer Freiheit. Die Intention zielt daher darauf, dem Planer ein grundsätzliches Verständnis des angesprochenen Themenfelds zu vermitteln und einen qualitativen Handlungsrahmen zu geben, damit eine solche Herangehensweise bereits zu Beginn einer Planung ansetzt und somit weit über die „kosmetischen Korrekturen“ zum Zeitpunkt der Genehmigungsplanung hinausreicht. Letztere sind in der derzeitigen Vorgehensweise üblich und tragen dazu bei, dass umweltrelevante Anforderungen zum Teil als unästhetisch oder gestaltstörend empfunden werden.

Die Arbeit soll daher eine Basis für gemeinsame Diskussionen in interdisziplinären Teams schaffen und dem Planer von Beginn der Planung an die Möglichkeit geben, qualitativ aerophysikalische Gesichtspunkte zu berücksichtigen, die zu einem späteren Zeitpunkt gemeinsam mit Fachingenieuren quantitativ weiterverfolgt und verfeinert werden können. Im Rahmen der Arbeit werden aerophysikalische Gesichtspunkte dargestellt, die entwurfsbeeinflussend sein können. Es werden dabei sowohl Forschungsergebnisse als auch konkrete Beispiele dargestellt, die in Einzelfällen Probleme näher erläutern. Der Schwerpunkt liegt neben der Erarbeitung der klimatischen und aerodynamischen Grundlagen auf der Darstellung von Handlungsinstrumenten. Der theoretische Hintergrund anhand von Formeln wird daher nur in dem Umfang dargestellt, soweit er für das Verständnis notwendig ist. Für eine vertiefende Beschäftigung mit einzelnen Themenbereichen werden zum Teil in den Kapiteln und im Literaturverezichnis Quellen und Querverweise angegeben.

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