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Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung, Teilvorhaben: E4-3_RUF Gebäudetechnik

Forschergruppe (FOR) 2936: Klimawandel und Gesundheit in Afrika südlich der Sahara, Teilprojekt: Die Wirkungen von passiver Hauskühlung auf Gesundheit, Verhalten und Ökonomie im ländlichen Afrika

Anpassung ist unerlässlich, um die nachteiligen Auswirkungen extremer und weiterhin zunehmender Hitze auf die zu mindern. Die am wenigsten anpassungsfähigen Bevölkerungsgruppen und Gemeinschaften - insbesondere die Menschen in der Sahel-Region - sind weltweit auch den extremsten Hitzebelastungen ausgesetzt. In unserer Forschung in der ersten Phase der DFG-Forschergruppe „Klimawandel und Gesundheit“ haben wir festgestellt, dass reflektierende Dachbeschichtungen tagsüber die Dachtemperaturen um 10-15 ºC und die Innenlufttemperaturen um 2 ºC bis 3 ºC senken - ‚Cool Roofs‘ sind damit eine ideale Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel im ländlichen Burkina Faso und der Sahel-Region. Die Tagestemperaturabsenkungen halten jedoch nicht bis in die Nacht an. Unser Forschungsziel in dieser zweiten Phase der Forschergruppe ist es daher, optimale Strategien zur Reduzierung der Innentemperaturen während der kritischen nächtlichen Schlaf- und Ruhezeiten zu identifizieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir fünf spezifische Forschungsziele verfolgen: (1) Demonstrieren der technischen Machbarkeit von Kandidaten für Lüftungsansätze im Kontext der einheimischen Architektur und der lokalen Bedürfnisse im ländlichen Burkina Faso - hierzu werden wir quantitative Design- und Simulationsstudien verwenden, (2) Identifizieren der Wahrnehmungen und kulturellen Akzeptanz und Attraktivität verschiedener Lüftungstechnologien im ländlichen Burkina Faso - hierzu werden wir qualitative Designstudien verwenden, (3) Erläuterung der Mechanismen von Lüftungstechnologien mit und ohne ‚Cool roofs‘ im ländlichen Burkina Faso - hierzu werden wir matched-pair Mechanismusstudien verwenden, (4) Ermittlung der kausalen Wirkungen der Belüftung mit und ohne Kühldach auf Gesundheit und Verhalten im ländlichen Burkina Faso - hierzu werden wir eine randomisierte kontrollierte Studie verwenden, und (5) Ermittlung der Langzeitwirkungen von kühlen Dächern im ländlichen Burkina Faso auf Gesundheit und Wohlbefinden - hierzu werden wir ebenfalls eine randomisierte kontrollierte Studie verwenden. Unsere Forschung wird entscheidende Daten liefern, um klimagefährdete, ressourcenarme Bevölkerungsgruppen in Burkina Faso und der weiteren Sahel-Region bei der erfolgreichen Anpassung an den Klimawandel zu unterstützen.

Immissions- und Emissionsmessungen von Bioaerosolen im Bereich von Geflügel- und Schweinestallungen (Luquasta) - Teilbereich HBLFA Raumberg-Gumpenstein

Bedeutung des Projekts für die Praxis: Die Daten sollen einen Hinweis darauf geben, ob die Maßnahmen in der Landwirtschaft im Luftreinhalteprogramm 2014 des Landes Steiermark eine Minimierung der Bioaerosol Konzentration in der Luft bewirken können. In einem Merkblatt werden Faktoren, die zur Minimierung der Konzentration luftgetragener Keime und Partikel führen, aufgeführt. Wenn zwischen Kontaminationsquellen und Anrainern eine Übertragung von Staub und seinen biologischen Bestandteilen bzw. Keim- und Staubemission weitgehend ausgeschlossen werden kann, sind normalerweise aus umweltmedizinischer Sicht Emissions-minderungsmaßnahmen nicht erforderlich. Mit den vorliegenden Ergebnissen besteht die Möglichkeit ein für die Steiermark und anderen Ländern gültiges Konzept mit regionalspezifischer Vorgehensweise zu erarbeiten. Zielsetzung: Die HBLFA Raumberg-Gumpenstein, Abt. Tierhaltungssysteme, Technik & Emissionen, Institut für Tier, Technik und Umwelt ist im gegenständlichen Projekt (genehmigter Antrag wurde durch die Medizinische Universität Graz gestellt, Nr. 101263/3) entscheidend an der Auswahl der Versuchsbetriebe beteiligt, sie stellt zum Teil die Kontakte zu den Betriebsleitern her, übernimmt in den einzelnen Messkampagnen die Emissionsmessungen an den Kaminöffnungen der Projektbetriebe und ist den gesamten Projektablauf (Planung der Messungen, regelmäßige Besprechungen, Diskussion der Auswertungsergebnisse, Erstellung des Abschlussberichtes) involviert. Des Weiteren werden an den jeweiligen Messtagen auf den Projektbetrieben der Status der Lüftungstechnik (Ansteuerungsleistung der Ventilatoren, Messung der Abluftgeschwindigkeit ...) sowie die Bedingungen im Stall und Tierbereich (Temperatur, Feuchte, Tiergewichte, Futtermittel, Einstreu ...) dokumentiert Das Ziel dieses Projekts besteht darin, den Istzustand der Emissionen und Immissionen von Bioaerosolen und Feinstaubpartikeln im Bereich von Tierhaltungsanlagen mit verschiedenen Messstrategien zu erheben. Für die Beurteilung der anlagenbezogenen Emissionen und Immissionen wird vergleichend die natürliche Hintergrundkonzentration der Bioaerosole und Feinstaubpartikel in der Umgebungsluft bestimmt. Es gilt festzustellen, ob die Keimkonzentrationen der Umgebungsluft aus der Stallluft resultieren. Die Leitparameter (Keime bzw. biogene Substanzen), welche in VDI 4250 Blatt 3 (2016) Richtlinie zur Emissions- und Immissionsbeurteilung herangezogen werden, werden auf ihre Adaptierbarkeit überprüft. Für die zukünftigen Bewertungen der Immissionen werden Ausbreitungsrechnungen durchgeführt, um die Fläche des Areals zu definieren, in dem ein neu zu errichtendes Stallgebäude für die Haltung von Nutztieren stehen soll. Die Daten aus der vorliegenden Studie werden mit den Ergebnissen und Bewertungen anderer EU Länder verglichen, um ein Konzept für eine Bewertungsgrundlage zu erstellen. (Text gekürzt)

Bestandsaufnahme von raumlufttechnischen Anlagen und Lüftungsmaßnahmen in Gebäuden

Im Rahmen dieses Projektes soll eine Bestandsaufnahme der Belüftung und Lüftungsmaßnahmen in Gebäuden in Deutschland erstellt werden. Hierbei soll detailliert dargestellt werden, wie groß der Anteil an Gebäuden ist, die bereits mit mechanischer Lüftungstechnik ausgestattet sind, welche Art von Technologie eingesetzt wird und wie die Lüftungskonzepte aussehen. Darüber hinaus sollen die Raumnutzenden mit Hilfe eines Fragebogens befragt werden, ob sie die Lüftungskonzepte umsetzen und ob sich das persönliche Lüftungsverhalten durch die Corona Pandemie verändert hat. Anhand der Erfassungs- und der Befragungsergebnisse sollen Vorschläge erarbeitet werden, die die Akzeptanz von raumlufttechnischen Anlagen sowie die Umsetzung von Lüftungskonzepten verbessern. Hierbei sollen die verschiedenen Ebenen des Gebäudeinhabers/Gebäudebetreiber und Raumnutzender beachtet werden.

EnOB: EnEff_Clean_VentMonitoring - Energieeffizienz durch repräsentatives Monitoring in reinen Räumen

Reine Räume sind Räume mit besonderen Reinheitsanforderungen, in denen Produkte und Personen vor unerwünschter Partikel- oder Keimkontamination geschützt werden. Hierzu zählen sowohl industrielle Reinräume, z.B. der Halbleiter- oder pharmazeutischen Industrie, als auch Räume des Gesundheitswesens. Um den Reinheitsanforderungen zu genügen, wird mittels Lüftungstechnik die Anzahl an luftgetragener Partikel im Raum begrenzt. Die geforderten Reinheitsanforderungen im Raum werden mittels Partikelzählungen überwacht. Führt der Anlagenbetreiber zur fortlaufenden Überwachung der Partikelreinheit ein Monitoringsystem ein, so ist eine äquivalente Positionierung der Probenahmestellen zu den Positionen der normativen Qualifizierungsmessung im Normalfall nicht möglich. In der Praxis werden bei Monitoringsystemen i.d.R. Positionen der Luftabsaugung gesucht, welche das Produkt und dessen Herstellung nicht beeinträchtigen sowie installationstechnisch möglich sind. Die raumlufttechnische Anlage wird auf die maximal auftretende Quellstärke im Raum ausgelegt. Im Teillastbetrieb ist jedoch eine Anpassung der Luftmengen an die Quellstärke im Raum nicht möglich, da die Position der Partikelabsaugung keine repräsentative Konzentration der Anforderungszone widergeben kann: Der daraus resultierende dauerhafte Volllastbetrieb führt zu einem unnötig hohen Energiebedarf der Anlage, den es zu vermeiden gilt. Das Ziel des geplanten Forschungsvorhabens besteht in der Quantifizierung des Einflusses der Position der Partikelabsaugung bei Partikelzählungen auf die Schutzwirkung in der Anforderungszone und damit auf den Energiebedarf in reinen Räumen.

EnOB: EE-Modul - Entwicklung einer Modulfassade als lokale Energiehülle, Teilvorhaben: Entwicklung und Konstruktion eines Fassadenmoduls zur Aufnahme anlagentechnischer Komponenten

Das Verbundvorhaben beinhaltet die Entwicklung eines neuartigen Fassadensystems, welches über die Integration von anlagentechnischen Systemen eine komplette Versorgung der sich hinter der Fassade befindlichen Räume zum Heizen, Kühlen und Lüften sicherstellen kann. Durch die Integration von Energieerzeugungssystemen wie PV und Solarthermie (in Form von luftgeführten PVT-Systemen), reversiblen Kleinstwärmepumpen zur Wärme- und Kältebereitstellung, hohen Dämmstandards und Lüftungstechnik mit Wärmerückgewinnung sowie die Integration von thermischen und elektrischen Speichern wird eine nahezu vollständige energetische Versorgung des Gebäudes über die Fassadensysteme angestrebt .Ziel ist mit Hilfe eines Demonstrators die Eigenschaften, Potenziale und Limitierungen des Moduls im Praxisbetrieb zu zeigen, um im Projektanschluss ein marktfähiges Modulsystem weiter entwickeln zu können.

EnOB: EE-Modul - Entwicklung einer Modulfassade als lokale Energiehülle, Teilvorhaben: Entwicklung, rechnerische Untersuchung und messtechnische Bewertung eines hochintegrierten, multifunktionalen Fassadenmodells zur Beheizung, Lüftung und Kühlung unter Einbindung regenerativer Energie

Das Projekt beinhaltet die Entwicklung eines Fassadensystems, welches über die Integration von anlagentechnischen Systemen eine komplette Versorgung der sich hinter der Fassade befindlichen Räume zum Heizen, Kühlen und Lüften sicherstellen kann. Durch die Integration von Energieerzeugungssystemen wie PV und Solarthermie (in Form von luftgeführten PVT-Systemen), Kleinstwärmepumpen zur Wärme- und Kältebereitstellung, hohen Dämmstandards und Lüftungstechnik mit Wärmerückgewinnung sowie die Integration von Speichern wird eine nahezu vollständige energetische Versorgung des Gebäudes über die Fassadensysteme angestrebt. Diese dezentrale Versorgungslösung wird im Vorhaben mit innovativen leitungsgebundenen Wärmeversorgungslösungen verglichen. Ziel ist mit Hilfe eines Demonstrators die Eigenschaften, Potenziale und Limitierungen des Moduls im Praxisbetrieb zu zeigen, um im Projektanschluss ein marktfähiges Modulsystem weiter entwickeln zu können.

EnOB: GreenFaBS: Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlbedarfs fassadenintegrierter dezentraler Gebäudetechnik, EnOB: GreenFaBS: Einsatz von Grünfassaden zur Reduzierung des Kühlbedarfs fassadenintegrierter dezentraler Gebäudetechnik

Vor allem bei Schul- und Verwaltungsbauten konnten sich bereits dezentrale Systeme etablieren. Allerdings hat sich herausgestellt, dass nach einer Phase intensiver Forschung (2005 - 2010) die Entwicklung leistungsfähiger dezentraler Lüftungstechnik in den letzten Jahren stagniert. Die begrenzte Kühlleistung der technischen Komponenten steht einer weiteren Technikminiaturisierung und einer wirtschaftlichen Nutzung regenerativer Energieressourcen im Wege. Gleichzeitig wächst seit Jahrzehnten gerade in verdichteten Zentren die Nachfrage nach Grünfassaden zur Aufwertung des Stadtbildes. Aufgrund adiabatischer Kühlprozesse können Fassadenbegrünungen als natürliche Klimaanlagen in der Stadtplanung eingesetzt werden und dem Effekt der urbanen Hitzeinseln entgegenwirken. Neben der Erfüllung einer Vielzahl weiterer Funktionen, können Temperaturen an Fassadenoberflächen reduziert werden. Zusätzlich treten adiabatische Kühlprozesse auf, die die Lufttemperaturen weiter reduzieren. Das Projekt führt zwei innovative Fassadentechnologien zusammen, die im Bereich energie-effizienter Gebäudekonditionierung bisher getrennt eingesetzt werden. Hinweise auf einen derartigen Ansatz finden sich in der Fachliteratur, jedoch liegen bisher keine wissenschaftlichen Studien vor.

WOBeS: Weiterführende Optimierung von Belüftungssystemen - Untersuchung zur Effizienzsteigerung feinblasiger Druckbelüftungselemente durch angepasste Verfahrens- und Betriebsführung

Dem Forschungsprojekt 'Weitergehende Optimierung von Belüftungssystemen - WOBeS' liegt die Idee zugrunde, mit einer optimierten Betriebs- und Verfahrensführung den Energieverbrauch bei der Abwasserreinigung durch Einsparungen im Bereich der Belüftung zu senken, sowie die Energieerzeugung durch zeitgleiche Steigerung der Faulgasproduktion zu erhöhen. Im Bereich der Verfahrensführung werden dabei insbesondere Potentiale gesehen, bei einer verbesserten Anpassung des Schlammalters. So könnte die Belüftung entlastet und zeitgleich die Organikfracht der Faulung erhöht werden. Zweistufige Belebungsanlagen bieten hierbei ein ideales Studienobjekt, da innerhalb einer solchen Anlage zwei getrennte Biozönosen mit zwei unterschiedlichen Schlammaltern vorliegen. Die unterschiedlichen Einflüsse auf die Belüftungstechnik können so unter gleichen Randbedingungen untersucht werden. Gleichzeitig soll eine wissenschaftliche Methode zur Aufnahme und Bewertung des Blasenbildes auf der Beckenoberfläche mit 'einem UAV-getragenen bildgebenden System' entwickelt werden, dass es ermöglicht, schnell und kostengünstig die Leistungsfähigkeit von Belüfterelementen bewerten zu können, ohne in den Regelbetrieb einer Kläranlage störend eingreifen zu müssen, und um so rechtzeitig entsprechende Wartungsmaßnahmen einleiten zu können.

EnOB: EnEff-OP-Luft: Energieeffiziente Belüftung in multifunktionalen Operationsräumen

Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, systematisch Erregerpotentiale für luftgetragene Keime und deren Emissions- und Ausbreitungscharakteristik zu untersuchen. Auf dieser Basis werden Gefährdungsanalysen für den Patienten und das OP-Personal erarbeitet und angepasste lüftungstechnische Schutzkonzepte durch geeignete Raumströmungsformen entwickelt. Durch optimierte Luftführungssysteme sind stark verringerte Luftmengen in OP-Räumen bei gleichzeitig gesteigerter Schutzwirkung möglich. Eine Reduktion der Luftmenge auf 1/3 erscheint dabei möglich, was in einer Energieeinsparung für die Luftförderung von etwa 80 % entsprechen würde. Mit Hilfe der Partner aus Wirtschaft und Medizin wird ein multifunktionaler OP-Raum am Hermann-Rietschel-Institut der TU Berlin errichtet, an dem die experimentellen Untersuchungen stattfinden. Mittels numerischer Strömungssimulationen werden parallel umfangreiche Parameterstudien und Sensitivitätsanalysen durchgeführt. Ausgehend von einer genauen Analyse der realen Verhältnisse in OPs werden in CFD-Simulationen lüftungstechnische Schutzkonzepte entwickelt, von denen vielversprechende Varianten in einem neu errichteten Forschungslabor messtechnisch weiterentwickelt werden. Auf dieser Basis werden Regeln für ganzheitliche Schutzkonzepte entwickelt, die neben der Lüftungstechnik auch den Bekleidungsschutz und die Betriebsabläufe integrieren.

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