MA 4 - Techn. Grundlagen der Architektur + Gebäudekunde Ökologische Gebäudetechnik 2

Transkript

1 Marco Schmidt Technische Universität Berlin Institut für Architektur FG Nickl-Weller sowie Arbeitsgruppe Watergy MA 4 - Techn. Grundlagen der Architektur + Gebäudekunde Ökologische Gebäudetechnik 2 1

2 Water Energy

3 700 kwh/ m³ at 45 C Water heated from 30 to 90 C = 70 kwh/m³ Water Energy Phase Change Material (PCM) = 61 kwh/m³

4 Natürliche Landschaft: xx % Verdunstung, xx % Grundwasserneubildung und Ablauf (Berlin: 680 mm, PET 760 mm) Urbane Räume:??? Verdunstung??? Abfluß??? Grundwasserneubildung

5 Natürliche Landschaft: 80% Verdunstung, 20% Grundwasserneubildung und Ablauf (Berlin: 680 mm, PET 760 mm) Urbane Räume: Verringerte Verdunstung Erhöhte thermische Strahlung Erhöhte sensible Wärme, urbane Hitzeinsel

6 Annual Retention Evapotranspiration, surface runoff and groundwater recharge Hydrology of different surfaces [in mm] TU Berlin 100% 90% 80% 70% 60% 50% % 30% 20% 10% 0% Groundwater Recharge Surface Runoff Evapotranspiration

7 Überflutungsschäden Verschmutzung der Oberflächengew chengewässer

8 Auswirkungen auf die Gewässer Bei getrennter Kanalisation für Regen- und Schmutzwasser werden die im Regen gelösten Nähr- und Schadstoffe sowie die auf versiegelten Flächen akkumulierten Staubniederschläge mit jedem Niederschlagsereignis in der Regel direkt in die Oberflächengewässer eingetragen In Mischkanalisationsgebieten führen Starkniederschläge häufig zur Überlastung des Systems mit der Folge eines direkten Eintrages von Schmutzwasser in die Oberflächengewässer

9 Globale Strahlungsbilanz

10 Strahlungsbilanz urbaner Gebiete Beispiel: Bitumendach

11 Energy thermal discomfort inside of buildings increased energy consumption for indoor climate control and rise of operating costs in energy consumption

12 Prognostizierte Erhöhung des Energieverbrauchs bei der Gebäudekühlung 400% 350% 300% 250% Germany (%) Greece (%) France (%) Spain (%) Italy (%) EU Total (% and Kt CO2/a) Kt CO2 (EU Total) % % % M.Schmidt 2006 after: EECCAC 4/ Quelle: Energy Efficiency and Certification of Central Air Conditioners (EECCAC) Study for the D.G. Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U.

13 Klimatisierung über Strom 680 kwh Kälte 310 kwh Elektrizität (COP 2,2) 990 kwh Sensible Wärme

14 First projects: Concept for a careful urban renewal, quarter 108 Berlin-Kreuzberg, Group Ökotop TU Berlin 1983 Manfred Köhler, TU Berlin

15 Precipitation, runoff, potential and measured evapotranspiration, and the evaporation cooling rate of green roof plots, measured in Berlin Year Precipitation Runoff Runoff potential ETP measured ETP Cooling rate [mm] [mm] [%] [mm] [mm] [kwh/(m²*a)] mean

16 Precipitation, runoff, potential and measured evapotranspiration, and the evaporation cooling rate of green roof plots, measured in Berlin Year Precipitation Runoff Runoff potential ETP measured ETP Cooling rate [mm] [mm] [%] [mm] [mm] [kwh/(m²*a)] mean

17 Strahlungsbilanz eines begrünten Dachs

18 Difference in Surface Temperatures Conventional Roof Green Roof (Infrared measurements) 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

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20 Lysimeter and radiation measurements on green roofs

21 10/1/03 10/8/03 9/24/03 8/13/03 8/20/03 8/27/03 9/3/03 9/10/03 9/17/03 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Soil water content of a green roof lysimeter Precipitation Weight 8/6/03 [inch]

22 Green Roof Neubrandenburg Measured Evapotranspiration in mm/ day [mm/d] Evapotranspiration : : : : : : :00

23 Green Roof Neubrandenburg Measured Global Radiation, Latent Heat and resultant Sensible Heat in W / (m² day) [W/m2d] Sensibel Heat Latent Heat Global Radiation : : : : : : :00

24 Stoffrückhalt bei der Trennkanalisation 100 % 100 % 80 % 80 % 87,6 % 80,2 % 67,5 % 60 % 40 % 40 % 20 % 20 % 0% Pb Cd NO 3 PO 4 0% 1. year 64,2 % 94,7 % 60,7 % 60 % 2. year 3. year 79,9 % 24 plots at the Institut of Landscape Architecture and Environmental Planning, since ,1 % ca. 100 plots of 2 m² at TU-Berlin, Englische Straße 6/86 5/92 4. year

25 Nähr- und Schadstoffrückhalt ckhalt im Jahr nach der Begrünung 100 % 80 % 60 % 94,7 % 87,6 % 80,2 % 67,5 % 40 % 20 % 0 % Pb Cd NO 3 PO 4

26 Entwicklung des Phosphatrückhalts nach der Begrünung 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 26,1 % 60,7 % 64,2 % 79,9 % 0 % 1. year 2. year 3. year 4. year

27 Verhalten in Mischkanalisationsgebieten Stormwater Runoff and Drain Delay of Greened Roofs compared with Flat Bitumen Roofs

28 Starkregenrückhalt oberhalb der Feldkapazität Overload of field capacity in mm ufa-fabrik h b h Ü Precipitation Runoff Difference 21:00 21:30 22:00 22:30 23:00 23:30 0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 Master Thesis Jan Bustorf (1999) TU Berlin

29 Urban water cycle priority 1. Evapotranspiration 2. Rainwater Harvesting 3. Infiltration 4. Sewer Systems

30 Infiltration needs to be combined with vegetation

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32 Institut für f r Physik der Humboldt- Universität t zu Berlin Wissenschaftliche Begleitung i.a. der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Bereich Ökologisches Bauen Dipl. Ing. Brigitte Reichmann

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

34 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

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