Urban Green School : approaches towards climate resilient school design to reduce the Urban Heat Island effect

Abstract

Der begrünte Freiraum gewinnt an zunehmender Bedeutung für den Erhalt und die Steigerung der Lebensqualität in kontinuierlich wachsenden Städten. Der Urbane Hitzeinseleffekt stellt bereits eine große Herausforderung für Städte dar. Die großflächig bebaute Umwelt sowie die hohe Anzahl an versiegelten Oberflächen haben einen erheblichen Einfluss auf das Mikroklima und führen zu einer Zunahme von Hitzewellen in der warmen Jahreszeit. Um die Lebensqualität für die Bevölkerung in städtischen Gebieten zu erhalten und zu verbessern, sind Lösungen im Bereich der Architektur und Stadtplanung erforderlich. Als wertvolle Ressource ist die urbane grüne Infrastruktur ein wesentliches Mittel für die Verbesserung des Mikroklimas und die Abschwächung der negativen Folgen des Klimawandels in der Stadt. Die Kombination von Architektur und Vegetation stellt einen Lösungsansatz für klimaresiliente und zukunftsorientierte Städte dar. Der Schwerpunkt der Diplomarbeit liegt in der Entwicklung eines Begrünungskonzepts für Schulen, welches anhand eines Entwurfs einer Schule in Wien dargestellt wird. Die planerische Reaktion auf Herausforderungen des Klimawandels wie die steigende Häufigkeit an Hitzetagen und extremer Niederschlag stehen im Fokus der Entwurfsaufgabe. Als Grundlage dient eine Literaturrecherche über die Themen Stadtklima, urbane grüne Infrastruktur, Mikroklimasimulation sowie ausgewählte Fallstudien, die unterschiedliche Anwendungen von Begrünung an Schulen aufzeigen. Aufgrund des meist flächendeckenden Vorkommen in den Städten, kann der Schulbau besonders in Zonen mit dichter Bebauung und hohem Anteil an versiegelten Flächen zusätzlichen Grünraum schaffen. Die Belastung durch extreme Temperaturen an Hitzetagen hat für Kinder und Jugendliche während der Schulzeit nicht nur gesundheitliche Folgen, sondern auch eine negative Auswirkung auf die Konzentration und Lernfähigkeit. Des Weiteren haben Schulen und deren Freiräume das Potenzial, zusätzliche begrünte Freiflächen mit hoher Aufenthaltsqualität für die lokale Bevölkerung in der umliegenden Nachbarschaft zu schaffen. Der thermische Komfort und umweltrelevante Faktoren des Entwurfs werden basierend auf einer Mikroklimasimulation berechnet und bewertet. Die Analyse der Simulationsergebnisse dient dazu, die Klimaresilienz und den thermischen Komfort des Entwurfs zu optimieren.

Green spaces are becoming increasingly important in constantly growing cities and the Urban Heat Island (UHI) effect is already one of the major challenges, especially in urban areas. Environmental effects of large areas of built surfaces have a significant impact on the microclimate and global warming. Population growth in cities demands solutions in the fields of architecture and urban design to maintain and improve the quality of life in urban areas. Urban green infrastructure is a valuable resource which has the potential to improve microclimate and reduce impacts of climate change in cities. The combination of architecture and vegetation is an approach towards more climate resilient cities. Based on a research about urban climate, urban green infrastructure, microclimate simulation and selected case studies, the main focus of this master thesis is the development of a concept for greening measures at schools demonstrated in the design of a prototype school in Vienna that responds to the challenges associated with climate change such as high temperatures during spring and summer and more frequent extreme rainfall and floods. Since schools are located all over the cities this type of use is suitable for creating additional greenery especially in zones with dense construction and high areas of sealed surfaces. Children belong to one of the most vulnerable age groups regarding exposure to high temperatures. High indoor temperatures not only cause health concerns but also hinder children’s concentration and learning at school. School buildings can also provide additional green open spaces with high quality of stay for the local community in surrounding areas. The environmental impacts and thermal comfort of the design are calculated through an environmental evaluation based on a microclimate simulation. The results of the simulation and analysis are used to optimize the climate resiliency and thermal comfort of the design.