Sustainable building air conditioning in Europe : concepts for avoiding heat islands and for a comfortable indoor climate : final report / by Markus Offermann, Sigrid Lindner, Marco Reiser (Guidehouse Germany GmbH, Cologne), Sibylle Braungardt, Veit Bürger, Daniel Kocher (Öko-Institut eV, Freiburg), Michael Bruse, Laura Cramer (ENVI_MET, Essen) ; on behalf of the German Environment Agency ; report performed by: Guidehouse Germany GmbH ; edited by: Area of Expertise III 1.4 Stoffbezogene Produktfragen - Daniel de Graaf

Abstract

Against the backdrop of increasing urbanisation and climate change, the objectives of the present study is to identify climate-consistent solutions for the increasing summer heat stress in urban quarters and to quantify their effects. Both the microclimate and the indoor climate of buildings in the quarter are considered. The focus is on existing quarters as well as inner-city redensification and new-build quarters. To this end, various solution options were investigated for five selected real quarters (in Hamburg, Cologne, Frankfurt, Tunis, and Madrid) using extensive simulation calculations. To determine the influence of the microclimate measures on the indoor climate, microclimate simulations were carried out for the first time over a complete reference year. The results were used as input data for dynamic thermal building simulations. The natural (greening) and technical solutions on the district and building level proven to be effective are transferable to other inner-city quarters in Germany, Southern Europe, and the MENA region. The project also included discussions with relevant stakeholders to identify existing obstacles and shortcomings in the implementation of possible solutions. Based on this, effective and target-oriented proposals for actions to improve the existing incentive system could be developed. With the findings from the simulation calculations and the derived practice-relevant proposals for action, the project makes an important contribution to counteracting the worsening problem of urban heat islands and the associated impairment of the quality of life. Furthermore, these findings provide for easing the threat to climate protection goals through additional energy demand for air conditioning in a targeted and well-founded manner.

Vor dem Hintergrund der zunehmenden Urbanisierung und des Klimawandels ist es Ziel der vorliegenden Studie, klimagerechte Lösungen für den zunehmenden sommerlichen Hitzestress in innerstädtischen Quartieren zu identifizieren und deren Wirkungen zu quantifizieren. Dabei wird sowohl das Mikroklima als auch das Innenraumklima der Gebäude im Quartier berücksichtigt. Im Fokus stehen dabei sowohl Bestandsquartiere als auch innerstädtische Nachverdichtungen und Neubauquartiere. Für fünf reale Quartiere (in Hamburg, Köln, Frankfurt, Tunis und Madrid) wurden verschiedene Lösungsoptionen anhand von umfangreichen Simulationsberechnungen untersucht. Um den Einfluss der Mikroklimamaßnahmen auf das Innenraumklima zu bestimmen, wurden erstmalig Mikrolimasimulationen über ein komplettes Referenzjahr durchgeführt und die Ergebnisse als Eingangsdaten für dynamisch thermische Gebäudesimulationen verwendet. Die dabei als wirksam nachgewiesen natürlichen (Begrünung) und technischen Lösungen auf Quartiers- und Gebäudeebene sind übertragbar auf andere innerstädtische Quartiere in Deutschland, Südeuropa und der MENA-Region. Im Rahmen der Studie wurden außerdem Interviews und Diskussionen mit relevanten Akteuren durchgeführt, um vorhandene Hindernisse und Defizite bei der Umsetzung der möglichen Lösungen zu identifizieren. Darauf aufbauend konnten wirksame und zielgerichtete Handlungsvorschläge zur Verbesserung des bestehenden Anreizsystems ausgearbeitet werden. Mit den Erkenntnissen aus den Simulationsberechnungen und den daraus abgeleiteten praxisrelevanten Handlungsvorschlägen liefert das Projekt einen wichtigen Beitrag, um dem sich verschärfenden Problem der städtischen Hitzeinseln und der damit verbundenen Beeinträchtigung der Lebensqualität entgegenzuwirken. Auch der Gefährdung der Klimaschutzziele durch zusätzlichen Energiebedarf für Klimatisierung kann auf dieser Basis zielgerichtet und fundiert begegnet werden.