Entwicklung eines Dachbegrünungselements zur Gebäudeklimatisierung mit Kreislauf- und Wärmepumpenanbindung (Climate4Roofs)
Aufgrund der fortschreitenden Erderwärmung und den damit einhergehenden heißer werdenden Sommern wird der Wärmeschutz in Wohngebäuden immer relevanter. Infolgedessen werden in Zukunft wohl immer mehr Personen eine Klimatisierung ihrer Wohngebäude aus Gründen von Komfort oder Gesundheit vornehmen. Der zunehmende Einsatz von Kälteanlagen wird zu einem steigenden Energiebedarf im Gebäudesektor führen, was dem Erreichen der deutschen und europäischen Klimaziele entgegenwirkt. Zudem sind die derzeit eingesetzten Kältemittel kritisch zu betrachten, da diese zu über 95% als klimaschädlich eingestuft sind.
Zur Entschärfung dieser Problematiken braucht es neue, grüne und innovative Konzepte der Gebäudeklimatisierung. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird deshalb ein neuartiges Dachbegrünungselement mit hydraulischer Anbindung an das Gebäudeinnere entwickelt, welches den Bedarf an aktiver Gebäudeklimatisierung reduzieren soll. Eine mögliche Wärmepumpenanbindung wird dabei ebenfalls untersucht.
Ziele des Projekts
- Um die theoretischen Potenziale der zu entwickelnden Dachbegrünungselemente optimal auszuschöpfen, müssen diese folgende Anforderungen erfüllen:
- Hohe Verdunstungsrate der eingesetzten Bepflanzung
- Gute thermische/hydraulische Verbindung zwischen Gebäudeinnerem und Bepflanzung
- Niedriger Transmissionskoeffizient der Bepflanzung für Solarstrahlung im Sommer
- Großer Transmissionskoeffizient der Bepflanzung für Solarstrahlung im Winter
- Möglichst große Wärmekapazität des Begrünungselements, um die Aufheizung der Fassade im Sommer zu verlangsamen und die Wärmespeicherfähigkeit im Winter zu vergrößern
- Hohe Aufnahmefähigkeit für Niederschlagswasser zur Verzögerung von Wasserabfluss bei Niederschlagsereignissen sowie zur Verbesserung der Wasserversorgung der Bepflanzung
- Möglichst große CO2 Bindungsrate
- Möglichst geringer Energiebedarf zur Gebäudeklimatisierung bei Anbindung einer Wärmepumpe
- Möglichst geringe Materialkosten, um die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit zu gewährleisten
Arbeitspakete der HSWT
Die HSWT übernimmt die Auslegung der thermischen Eigenschaften des Dachbegrünungselements und des Gebäudekühlkreislaufs. Dabei sind folgende Arbeitspunkte vorgesehen:
- Aufbau eines Teststands zur Untersuchung von Begrünungselementen mit hydraulischer Anbindung
- Entwicklung eines physikalischen Modells für Begrünungselemente mit hydraulischer Anbindung
- Bestimmung von Modellparametern durch Teststandmessungen
- Entwicklung eines Berechnungs-Werkzeuges aus dem physikalischen Modell und dessen Validierung
- Thermische Auslegung und Bewertung des Begrünungselementes und der Klimatisierungskreisanbindung
