Sun and Sense Berlin 12. März Die Reduzierung des Energieverbrauchs für Kühlung und Belüftung

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1 Sun and Sense Berlin 12. März 2008 Die Reduzierung des Energieverbrauchs für Kühlung und Belüftung Technische Universität Berlin Fachgebiet Gebäudetechnik und Entwerfen

2 Institut für f r Physik der Humboldt- Universität t zu Berlin

3 Institut für f r Physik der Humboldt- Universität t zu Berlin Vollständiger Verzicht auf eine Ableitung des Regenwassers außerhalb der Gebäudegrenzen Regenwassernutzung für die Gebäudeklimatisierung: - Fassadenbegrünung - adiabate Abluftkühlung Reduzierung von Betriebskosten

4 Institut für f r Physik der Humboldt- Universität t zu Berlin Evaluierung i.a. der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung Abteilung VI, Bereich Ökologisches Bauen Projektleitung Dipl. Ing. Brigitte Reichmann

5 Forschungsprogram m Experimenteller Wohnungs- und Städtebau dtebau ExWoSt Konzept der behutsamen Stadtentwicklung, Block108 Berlin-Kreuzberg Kreuzberg Gruppe Ökotop kotop TU Berlin 1983

6 Urbane Gebiete Verringerte Verdunstung Erhöhte thermische Strahlung urban heat island Kulturlandschaft 80% Verdunstung, 20% Grundwasserneubildung und Abfluss 86% Umwandlung der Strahlungsbilanz in Verdunstungskälte

7 Globale Energiebilanz Verändert nach Greenpeace / S. Krauter 2006

8 Globale Energiebilanz

9 Globale Energiebilanz - Tagesmittelwert Global Radiation Balance Energy balance, daily mean Condition Sustainable land use Stopping deforestation Global Radiation 4514 Wh Reflection 328 Wh Evaporation (Latent Heat) 1888 Wh Sensible Heat 575 Wh Reduction of urbanization Marco.Schmidt@TU-Berlin.de Increased Thermal Radiation 1724 Wh Net Longwave (Thermal) Radiation7776 Wh Net Radiation 2462 Wh Main Influencing Factors: Vegetaition Precipitation Soil fertility Ø Daily Global Mean in Wh/m² source:

10 Rio de Janeiro 2006

11 Verringerte Verdunstung urbaner Gebiete erhöht ht die thermische Ausstrahlung und wandelt bis zu 95% der Strahlungsbilanz in sensible Wärme Asphalt roof Energy balance, daily mean Global Radiation 5354 Wh Niederschlag Reflection 482 Wh Evaporation (Latent Heat) 123 Wh Disadvantages Sensible Heat 1827 Wh Uncomfortable microclimate Low durability of the sealing of the roof High surface runoff, low evapotranspiration Pollution of the surface waters Increased Thermal Radiation 2923 Wh Net Longwave (Thermal) Radiation 7555 Wh Net Radiation 1949 Wh Main Influencing Factors: Surface colour (Albedo) Heat capacity of the surface Exposition Ø Daily Mean in Wh/m² June-August 2000 UFA-Fabrik Berlin-Tempelhof

12 Urban Heat Island Schlechter Komfort innerhalb von Gebäuden Erhöhter hter Energieverbrauch bei der Gebäudeklimatisierung Hohe Betriebskosten für f r Klimaanlagen

13 Prognostizierte Erhöhung hung des Energieverbrauchs durch Gebäudek udekühlung in Europa 400% 350% 300% 250% Germany (%) Greece (%) France (%) Spain (%) Italy (%) EU Total (% and Kt CO2/a) Kt CO2 (EU Total) % % 100% M.Schmidt 2006 after: EECCAC 4/ Source: Energy Efficiency and Certification of Central Air Conditioners (EECCAC) Study for the D.G. Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U.

14 Dachbegrünung reduziert die thermische Ausstrahlung und wandelt bis zu 65% der Strahlungsbilanz in Verdunstungskälte Extensive Greened Roof Energy balance, daily mean Global Radiation 5354 Wh Niederschlag Reflection 803 Wh Evaporation (Latent Heat) 1185 Wh Advantages Sensible Heat 872 Wh Improvement of the microclimate High durability of the sealing of the roof Reduction of the runoff by evapotranspiration Increased Thermal Radiation 2494 Wh Net Longwave (Thermal) Radiation7555 Wh Net Radiation 2057 Wh Main Influencing Factors: Field capacity of the soil Exposition Percentage of cover of the vegetation Ø Daily Mean in Wh/m² June-August 2000 UFA-Fabrik Berlin-Tempelhof

15 Unterschiede in den Oberflächentemperaturen konventionelles Bitumen-Flachdach Gründach (Infrarotmessung) 60,0 [ C] Temperatures ,0 40,0 30,0 Surface Black roof Surface Green roof Sealing Green roof Air 0m Green roof Air 1m Green roof 20,0 10,0,0 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00

16 Niederschlag, Abfluss,, pot. und absolute Verdunstung, sowie erzeugte Verdunstungskälte von Parzellenversuchen in Berlin Year Precipitation Runoff Runoff potential ETP measured ETP Cooling rate [mm] [mm] [%] [mm] [mm] [kwh/(m²*a)] mean

17 increased thermal radiation

18 149 Pflanzkübel an 9 Fassaden a) Vergleich isol.. / unisol.. Trog b) Vergleich Standort Boden/ Trog

19 Durchschnittliche Verdunstung der Fassadenbegrünung nung Adlershof Physik erzeugte Verdunstungskälte: lte:: : 280 kwh pro Tag 30 [mm/d] [kwh/m²d] Hof 5, 1.OG Hof 5, 2. OG Hof 5, 3. OG Südfassade, 1.OG 13.6 Südfassade, 2.OG 15 Südfassade, 3.OG :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00

20 Adiabate Abluftkühlung

21 Unterschied im Energieverbrauch mit und ohne adiabate Abluftkühlung 40,0 35,0 [ C] Aussentemperatur [ C] Anlage 4 [kw] [kw] ,0 25,0 4 20,0 3 15,0 2 10,0 5,0 1 0, : : : : : : : : : : : :37 0

22 Regenwassernutzung zur Gebäudek udekühlung 1 J = 1 Ws kwh 1 g H2O Liter m³ Regenwasser statt Trinkwasser: el. Leitfähigkeit max Regenwasser 30 µs 1600 µs Trinkwasser 700 µs 1600 µs

23 Starkregenbewirtschaftung im Südhof

24 Erarbeitung von Planungskriterien für f r zukünftige Projekte, Ableitung/ Übertragung verallgemeinerbarer Kriterien Berlin: 180 m³ Seoul: 1200 m³ Daegu: 900 m³

25 WATERGY Prototype 2

26

27

28 Global warming: green house gas emissions or vegetation? Vegetation oder Treibhausgasemissionen?

29 CO 2 und globale Erwärmung rmung CO 2 and global warming

30 Palaeogeography: we dry out the planet We dry out the planet!

31 BAM Citadella IRAN (Persia) years

32 Road to Kalat Naderi,, Iran. Foto: Foto: Shahireh Sharif iranian.com

33 Development: dramatic reduction in evapotranspiration! Daily loss of forests worldwide: 350 km² Daily deforestation in the amazon region: 40 km² Daily loss in the mediterranean area: 45 km² Daily urbanization in Germany: 1 km²

34 Problemstellung Urbanization: Daily increase of m² m 380 m² m of sealed surface per person 100% increase of urban areas since 1950 Goal: daily increase of m² m until 2020 Forest 29,4% Water 2,2% Other 2,5% Agriculture 54,1% 25% 20% 15% 10% 5% + 19,8% +2,0% +11,8% 0% Urban areas/ Traffic 11,8% Germany 1997/ % -10% -5,5% Agriculture Urban areas/ Traff ic Forest Water

35 Prioritäten ten aus Sicht des Wasserhaushalts 1. Verdunstung über Vegetation Evaporation 2. Regenwassernutzung rainwater harvesting 3. Versickerung infiltration 4. Ableitung sewer systems

36 Schlussfolgerungen Die Verdunstung der anfallenden Niederschläge über Vegetation muss Priorität bei der Siedlungsentwicklung bekommen. Die Begrünung von Gebäuden stellt eine gute Alternative zur Reduzierung des Eingriffs in Natur und Landschaft dar Sowohl bei den stadtklimatischen wie auch den globalen Klimaveränderungen und Modellierungen wird die Rolle der Veränderung der Verdunstung und damit die latenten Wärmeströme bisher kaum berücksichtigt

37 Vielen Dank! Thank you! CO 2 -Kritik: