Auswirkungen des Mikroklimas auf Gebäude
Betrachtung von Witterungsbedingung rund um das Gebäude
Immer wieder taucht der Begriff Mikroklima in der Architektur auf, doch was genau ist damit gemeint? Im biologischen Sinne beschreibt der Begriff die klimatischen Bedingungen in einem abgesteckten Bereich. In der Architektur bezieht sich das Mikroklima auf die kleinräumigen, klimatischen Bedingungen rund um ein Bauwerk. Diese Betrachtung hilft, Gebäude vor Einflüssen wie starkem Wind oder Hitze zu schützen und gleichzeitig natürliche Ressourcen wie Sonnenenergie optimal zu nutzen. Um das Mikroklima eines Gebäudes bewerten zu können, sind die folgenden vier Faktoren zu betrachten:
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Solare Exponiertheit
Trotz der energetischen Vorteile einer hohen Globalstrahlung und langen Sonnenscheindauer kann sich dies negativ auf Gebäude auswirken, da die Gefahr einer Überhitzung besteht. Durchschnittlich liegt die Leistung der Solarstrahlung auf horizontale Flächen in Deutschland bei etwa 1000 W/m². Dabei sind die mikroklimatischen Voraussetzungen vom Standort, der Topografie, Vegetation und Nachbarbebauung abhängig. Steht ein Gebäude günstig in seiner natürlichen und gebauten Umgebung, so können besonders hohe Sonneneinstrahlungen durch Eigen- und Fremdverschattung verhindert werden. Zur effizienten Planung eines Gebäudes können Sonnenstandmodelle die aktive sowie passive Sonnenenergienutzung simulieren und so die Belichtung und Hitzeeinwirkung bei Innenräumen und Freiflächen ermitteln, folglich können notwendige Verschattungs- oder Belichtungsmaßnahmen eingeleitet werden.
Für eine Unterstützung der Belichtung kann besonders die Oberflächengestaltung im unmittelbaren Umfeld des Gebäudes effektiv sein. Reflektierende Materialien, etwa helle Bodenbeläge, Wasserflächen und reflektierende Winkel können die Strahlung in das Gebäude lenken und so für mehr Licht sorgen.
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Wasser als natürlicher Temperaturregler
Als eine Art Mikroklimaregler kann Wasser zur Reduktion des Gebäudeenergiebedarfs beitragen. Neben der Aufnahme von nicht reflektierten Sonnenstrahlungen können sich natürliche und künstliche Wasseranlagen, wie etwa Teiche, positiv auf die Temperatur und die Frischluftzufuhr von Gebäuden auswirken. Die Luft, die über die Wasserflächen strömt, wird natürlich reguliert, wodurch extreme Temperaturschwankungen verringert werden können. Bei der Verdunstung des Wassers wird zudem Wärme aus der Umgebungsluft aufgenommen und gekühlt. Die gespeicherte Wärme wird bei Bedarf nach und nach wieder abgegeben, wodurch Temperaturschwankungen ausgeglichen werden. Die regulierenden Auswirkungen zeigen sich beispielsweise bei Dachbelägen – während Gründächer mit Wasserspeicher im Sommer bei einer etwaigen Temperatur von 35 Grad Celsius bleiben, kann es bei Kiesdächern zu Temperaturen von bis zu 70 Grad Celsius kommen.
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Erdreich
Auch das Erdreich absorbiert einfallende Solareinstrahlung. Sowohl die Masse, als auch die enthaltene Feuchtigkeit in der Erde machen es zu einem effizienten Speicher. Gräbt man tief genug, so wird deutlich, dass sich die Erdtemperatur konstant ist – ideal für den Betrieb von Wärmepumpen.
Windexponiertheit
Ist ein Gebäude durch seinen Standort starkem Wind ausgesetzt, so kann dies sich auf die Energieeffizienz des Gebäudes auswirken und das Mikroklima beeinflussen. Eine erhöhte Windexponiertheit wirkt sich auf die gesamte Gebäudehülle, das heißt Außenwände, Dächer und Fassadenöffnungen, aus und kann insbesondere im Winter zu einem höheren Heizbedarf führen. Um die Auswirkungen der lokalspezifischen Witterung zu ermitteln und potenzielle Energieverluste einschätzen zu können, werden Windanalysen durchgeführt. Dabei werden typische Windrichtungen und -geschwindigkeiten durch Strömungssimulationen oder Windkanaltests bestimmt.
Zur Verringerung der Windgeschwindigkeit können natürliche oder künstliche Barrieren, wie Bäume, Hecken oder Wälle dienen. Hierbei ist eine bestimmte Distanz zum Gebäude notwendig. Begrünte Fassaden sind durch ihre direkte Nähe zum Gebäude nicht geeignet, da sie den Energieverbrauch bei hohem Windaufkommen nur geringfügig – etwa um 0,5 Prozent – reduzieren können.
Hingegen kann eine hohe Windexponiertheit besonders im Sommer zum Vorteil des Mikroklimas genutzt werden, denn hier können nächtliche Windströmungen zur natürlichen Kühlung des Gebäudes beitragen und so die Überhitzung während des Tages, ganz ohne Klimaanlage, verhindern.
