Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden bestehende Methoden zur Bestimmung der Luftwechselrate mit verschiedenen Tracergasen verglichen. Tracergase werden als sogenannte Indikatorgase für die Bestimmung der Luftwechselrate eingesetzt. In Anlehnung an die Richtlinie VDI 4300 Blatt 7 wurde bei verschiedenen Lüftungsszenarien untersucht, wie sich verschiedene Tracergase bei gleichen räumlichen Bedingungen verhalten und ob es hinsichtlich der Bestimmung der Luftwechselrate Abweichungen gibt. In einer Literaturrecherche wurde der Stand der Wissenschaft abgebildet und auf die gesundheitliche Bewertung sowie auf das umweltpolitische Potential der verwendeten Tracergase eingegangen. Veröffentlicht in Texte | 46/2019.
In zwei bereits durchgeführten Projekten VOC DB 1 und VOC DB 2 (FKZ 205 61 234 und FKZ 3709 62 211) wurden neben umfangreichen Daten zum Vorkommen von VOC in Innenräumen und weiteren Begleitinformationen auch Angaben zum Vorliegen von Gerüchen erfasst. Diese Daten werden nun unter Berücksichtigung der Geruchsangaben ausgewertet. Die statistischen Kenndaten für VOC in Räumen mit und ohne Geruch werden verglichen und den vorläufigen Geruchsleitwerten gegenübergestellt. Es wird eine Stoffliste mit den in geruchsauffälligen Räumen häufiger und in höheren Konzentrationen nachgewiesenen VOC vorgelegt. 328 neue Geruchsfälle werden in die angepasste Datenbank VOC DB 3 aufgenommen und statistisch ausgewertet. In 76 Fällen erfolgte zusätzlich eine Bestimmung der Luftwechselrate. Die Daten werden auf der Grundlage der erfassten Zusatzinformationen beschrieben. Die statistischen Kenndaten werden mit den Auswertungen für die Altdaten und Innenraumrichtwerten verglichen. Auf der Grundlage der eingegangenen Geruchsbeschwerdefälle der AGÖF Institute wird eine Systematik für Geruchsquellen in Innenräumen erstellt. Methoden für die Quellen- und Ursachenermittlung in Geruchbeschwerdefällen werden beschrieben. Anhand von Fallbeispielen werden die Vielfalt, der in Innenräumen vorkommenden Ursachen, für Geruchsbeschwerden und die fallspezifisch in Frage kommenden Geruchsstoffe dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Entwicklung eines Air-Condition- und Heizungssystems für Stadtbusse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Konvekta AG durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Stadtbusse haben aufgrund der hohen Luftwechselraten - bedingt durch sich permanent öffnende Türen - einen besonders hohen Heizwärmebedarf, der insbesondere durch die moderne effiziente Dieselmotoren-technik nicht mehr ausreichend durch das Kühlwasser gedeckt werden kann. Deshalb werden fast 100% der neu ausgelieferten Stadtbusse in Deutschland mit einem Zusatzheizsystem ausgeliefert, welches im Allgemeinen aus einem mit Diesel oder Heizöl betriebenen Heizbrenner besteht. Zusätzlich sind ca. 50% der Stadtbusse in Deutschland mit einer HFKW-134a Klimaanlage ausgestattet. Ziel dieses Forschungs-vorhabens ist deshalb die Klimaanlagen von Stadtbussen durch den Einsatz von CO2 als Kältemittel in den Wärmepumpenbetrieb umschaltbar zu machen, um damit den Zusatzbrenner einzusparen und durch eine höhere energetische Effizienz CO2 -Emissionen zu vermeiden. Es wird erwartet, dass bei vergleichbaren Investitionskosten jährlich ca. 350 Liter Kraftstoff pro Stadtbus weniger verbraucht werden. Darüber hinaus können erhebliche Mengen des klimawirksamen Kältemittels HFKW-134a eingespart werden. Fazit: Die im Rahmen dieser Studie durchgeführte Untersuchung ergab, dass durch die Verwendung einer um-schaltbaren R744 Wärmepumpe fast 50% des für die konventionelle Heizung anfallenden Diesel-verbrauchs eingespart werden können. Bei einem typischen Jahresverbrauch für eine konventionelle An-lage von 625 Litern ergibt sich eine jährliche Einsparung von rund 295 Litern. Würden alle Stadtbusse in Deutschland mit einer R744 Wärmepumpe beheizt, könnten 21.107 Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr eingespart werden. Hinzu käme eine zusätzliche Emissionsreduktion durch den Ersatz des HFKW-134a durch das natürliche Kältemittel R744. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung über einen Zeithorizont von 10 Jahren ergibt, dass unter Berücksichtigung des aktuellen Dieselpreises bei Verwendung einer R744-Klimaanlage die zusätzlichen Gesamtkosten für den Einbau und Betrieb der Wärmepumpe um 20 bis 50% niedriger liegen als für ein herkömmliches System mit Brennstoffzuheizer. Damit ist dieses System nicht nur ökologisch sondern auch ökonomisch sinnvoll.
Das Projekt "Teilprojekt 5: Ermittlung IST-Stand und Anlagenerprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zitt GmbH & Co. KG durchgeführt. Bei Oberflächenveredelungsbetrieben, v. a. KMUs werden nach wie vor Handgalvaniken eingesetzt. Dabei werden die zu galvanisierenden Bauteile von Mitarbeitern manuell in entsprechende Handgalvanikbecken getaucht. Hierbei sind die Mitarbeiter direkt den aufsteigenden Dämpfen (z. B. Chromsäuredämpfen) ausgesetzt, was gesundheitliche Risiken mit sich bringt. Zusätzlich entweichen diese Dämpfe in die Halle und breiten sich im gesamten Luftvolumen aus. Um die Luft zu reinigen, ist es in entsprechenden Betrieben üblich, eine Hallenabsaugung mit hoher Luftwechselrate zu verwenden. Da das Hallenvolumen in der Regel sehr hoch ist, sind hierfür sehr energieintensive Absauganlagen notwendig. Zudem muss die Abluft aufwendig gereinigt und aufbereitet werden. Erklärtes Ziel des Projektes ist die signifikante Reduktion der Energieverschwendung bei der Absaugung sowie der Schutz des Mitarbeiters vor giftigen Dämpfen. Hierfür soll ein innovativer Ansatz aus kombinierter Abblas- und Saugvorrichtung (ASV) direkt über der Flüssigkeitsoberfläche der Behälter analysiert werden. Das Grundkonzept basiert darauf, die Dämpfe nicht ungehindert entweichen zu lassen, sondern durch eine Absaugvorrichtung, welche im Beckenrand integriert ist, abzusaugen. Zusätzlich soll der Luftstrom in Richtung der Saugvorrichtung durch gezielte Abblaseinrichtungen geführt werden. Hierdurch kann eine Art Luftvorhang über dem Becken erzeugt werden. Durch diesen Ansatz wird zum einen der Mitarbeiter am Becken vor giftigen Dämpfen geschützt, zum anderen bewirkt der Luftvorhang, dass die thermische Energie nicht ungenutzt in die Halle entweicht. Hierdurch sinkt der Energiebedarf der Beckenbeheizung. Zusätzlich muss nur ein Bruchteil der Luft in der Halle mittels RLT umgewälzt und aufbereitet werden, wodurch die Energie- und Betriebskosten signifikant gesenkt werden können. Die Einsparungen für die RLT werden mittels energetischer Gebäudesimulation überprüft.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Ermittlung IST-Stand und Anlagenerprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Betz-Chrom GmbH durchgeführt. Bei Oberflächenveredelungsbetrieben, v. a. KMUs werden nach wie vor Handgalvaniken eingesetzt. Dabei werden die zu galvanisierenden Bauteile von Mitarbeitern manuell in entsprechende Handgalvanikbecken getaucht. Hierbei sind die Mitarbeiter direkt den aufsteigenden Dämpfen (z. B. Chromsäuredämpfen) ausgesetzt, was gesundheitliche Risiken mit sich bringt. Zusätzlich entweichen diese Dämpfe in die Halle und breiten sich im gesamten Luftvolumen aus. Um die Luft zu reinigen, ist es in entsprechenden Betrieben üblich, eine Hallenabsaugung mit hoher Luftwechselrate zu verwenden. Da das Hallenvolumen in der Regel sehr hoch ist, sind hierfür sehr energieintensive Absauganlagen notwendig. Zudem muss die Abluft aufwendig gereinigt und aufbereitet werden. Erklärtes Ziel des Projektes ist die signifikante Reduktion der Energieverschwendung bei der Absaugung sowie der Schutz des Mitarbeiters vor giftigen Dämpfen. Hierfür soll ein innovativer Ansatz aus kombinierter Abblas- und Saugvorrichtung (ASV) direkt über der Flüssigkeitsoberfläche der Behälter analysiert werden. Das Grundkonzept basiert darauf, die Dämpfe nicht ungehindert entweichen zu lassen, sondern durch eine Absaugvorrichtung, welche im Beckenrand integriert ist, abzusaugen. Zusätzlich soll der Luftstrom in Richtung der Saugvorrichtung durch gezielte Abblaseinrichtungen geführt werden. Hierdurch kann eine Art Luftvorhang über dem Becken erzeugt werden. Durch diesen Ansatz wird zum einen der Mitarbeiter am Becken vor giftigen Dämpfen geschützt, zum anderen bewirkt der Luftvorhang, dass die thermische Energie nicht ungenutzt in die Halle entweicht. Hierdurch sinkt der Energiebedarf der Beckenbeheizung. Zusätzlich muss nur ein Bruchteil der Luft in der Halle mittels RLT umgewälzt und aufbereitet werden, wodurch die Energie- und Betriebskosten signifikant gesenkt werden können. Die Einsparungen für die RLT werden mittels energetischer Gebäudesimulation evaluiert.
Das Projekt "Solar Heating and Cooling Programme Task 28 bzw. Energy Conservation in Buildings and Community Systems Programme, Annex 38 - Solar-Effizienz-Haus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Passivhaus-Institut Feist durchgeführt. Subtask A: Markt und Kommunikation: Analyse der Marktbedingungen für Faktor 4 Gebäude und Identifikation der Eigenschaften zum Entwurf einer erfolgreichen Vermarktungsstrategie. Erstellen von Stammdatenblättern und Fragebögen zu Ergebnissen und Erfahrungen. Subtask B: Design und Analyse: Anfertigung von Simulationsstudien sowie Unterstützung von Produktentwicklung für neue Wärmeversorgungssysteme mit hoher Effizienz und geringen Kosten. Bereitstellung von Instrumenten für die Projektierung der Gebäudehülle (Passvihaus-Projektierungspaket). Validierung durch Messungen. Subtask C: Bau und Demonstrationen: Konzeption, Bau und Inbetriebnahme eines ausgewählten Demonstrationsprojektes. Zusammenführen der Erkenntnisse und Erfahrungen über ein Informationsnetzwerk und Dokumentation der Ergebnisse auf einer Plattform. Messung der Luftwechselraten in bewohnten, sehr luftdichten Gebäuden mittels Tracergas. Untersuchung der Dauerhaftigkeit der Luftdichtheitskonzepte bei Passivhäusern.
Nachfolgend wird eine gemeinsame Beschreibung für alle Einzelauswertungen der Modellrechnungen präsentiert. Zur schnelleren Orientierung im Text werden Verknüpfungen zu den einzelnen Schwerpunktbereichen angeboten: Bodennahe Temperaturen (22.00 Uhr) Bodennahe Temperaturen (06.00 Uhr) Luftaustausch und Luftmassenstrom (22.00 und 06.00 Uhr) Die Modellrechnungen wurden jeweils abends zur Zeit des Sonnenunterganges gestartet und bis Sonnenaufgang des darauf folgenden Tages durchgeführt. Die Zeitschnitte, zu denen die Modellergebnisse ausgelesen werden sollen, können prinzipiell frei ausgewählt werden (Minuten bis Stunden). Ausgewertet und in Form von Karten dargestellt werden für die einzelnen Klimaparameter die Zeitschnitte 22.00 Uhr und 06.00 Uhr. Der Termin 22.00 Uhr repräsentiert kurz nach Sonnenuntergang den Umschwung von der Einstrahlungs- zur Ausstrahlungssituation und steht für den Beginn einer Phase mit großer Abkühlungsdynamik in den unterschiedlich strukturierten Teilflächen im Stadtgebiet. Der 06.00 Uhr Termin steht für die maximale Abkühlung innerhalb des Stadtkörpers. Im Folgenden werden einzelne, exemplarische Ergebnisse der Modellrechnungen für das gesamte Stadtgebiet kurz dargestellt. Einen Überblick über die jeweils ausgewerteten klimatologischen Parameter gibt die Abbildung 3 . Bei der Darstellung des bodennahen Temperaturfeldes handelt es sich um das Rastermittel der Temperatur in der bodennahen Schicht der Atmosphäre (0 – 5 m über Grund). Sind innerhalb einer Rasterzelle mehrere Landnutzungen mit unterschiedlichem Flächenanteil vorhanden, so berechnet sich die gezeigte Temperatur aus der anteilsmäßigen Wichtung. Insofern sind die simulierten Temperaturwerte nur für größere Gebiete mit einheitlicher bzw. entsprechender Landnutzung mit bodengebundenen Messwerten vergleichbar. Ausschlaggebend für die Temperaturverteilung sind die landnutzungsabhängigen Boden- und Oberflächeneigenschaften sowie deren Wechselwirkungen mit den atmosphärischen Prozessen in der bodennahen Grenzschicht. Innerhalb des Erdbodens sind dabei Wärme- und Temperaturleitfähigkeit von Bedeutung. Je größer beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit des Bodens ist, umso schneller und tiefer kann Wärme in das entsprechende Material eindringen, aber auch wieder von diesem abgegeben werden. Die Oberflächenbeschaffenheit natürlicher und künstlicher Flächen bestimmt über die Albedo (Reflexionsvermögen) und die Emissivität die Menge an Energie, die im kurzwelligen und im langwelligen Bereich der Strahlung für eine Erwärmung / Abkühlung zur Verfügung steht. Schließlich spielt der Turbulenzzustand der bodennahen Atmosphäre eine große Rolle bei dem Transport von fühlbarer und latenter Energie vom Erdboden weg oder zu diesem hin. Alle genannten Prozesse sind über die Energiebilanz des Erdbodens miteinander verknüpft und bestimmen die Temperatur der Oberflächen und der darüber liegenden Luftschichten. Die Temperaturverhältnisse der bodennahen Atmosphäre um 22 Uhr im Stadtgebiet sind in Karte 04.10.01 gezeigt. Aufgrund der großen Vielfalt landnutzungsbedingter Unterschiede dieser Einflussgrößen wird eine stark strukturierte räumliche Verteilung der bodennahen Temperatur simuliert. In den frühen Nachtstunden (22.00 Uhr) heben sich dabei die Hauptlandnutzungen in charakteristischer Weise gegeneinander ab. Die Freiflächen werden tagsüber stark aufgeheizt und kühlen sich nach Sonnenuntergang ebenso stark wieder ab. Im Temperaturfeld treten vor allem die am Rand des Stadtgebietes gelegenen unbebauten, vegetationsgeprägten Freiflächen mit den geringsten Temperaturen hervor, da hier eine ungehinderte, nächtliche Wärmeausstrahlung erfolgen kann. Die Waldflächen sind um diese Zeit noch etwa 1 K wärmer als die umgebende Flur, jedoch deutlich kälter als die bebauten Gebiete. Urbane Gebiete heben sich deutlich durch ein insgesamt höheres Temperaturniveau von der Umgebung ab. Allerdings ist die Temperaturverteilung in den bebauten Gebieten räumlich stark differenziert, da beispielsweise Rasterzellen mit Einzelhausbebauung, Kerngebiete, Industriegebiete und Verkehrsanlagen stark unterschiedliche Boden- und Oberflächeneigenschaften aufweisen. Auch wird das im Mittel höhere Temperaturniveau durch innerstädtische Grünanlagen wie Großer Tiergarten und die Bereiche ehemaliger Flughafen Tempelhof bzw. Flughafen Tegel unterbrochen. In Abhängigkeit von den individuellen Oberflächeneigenschaften der verschiedenen Landnutzungen kühlt sich die Erdoberfläche im Laufe der Nacht unterschiedlich stark ab, die Temperaturverteilung um 06.00 Uhr morgens zeigt die Karte 04.10.02. Während bei Wasserflächen diese Abkühlung aufgrund des guten Wärmespeichervermögens nur sehr gering ausfällt, zeigen Freiflächen wie Äcker und Wiesen einen starken Temperaturrückgang. Dies liegt in der ungehinderten, langwelligen Ausstrahlung dieser Flächen begründet, wobei der Bodenwärmestrom durch Trockenheit zusätzlich reduziert werden kann. Bei Waldflächen schützt das Kronendach die darunter liegende bodennahe Atmosphäre vor einer starken Abkühlung; daher heben sich Wälder in der Temperaturverteilung als relativ warme Gebiete hervor. In den urbanen Bereichen wird die Abkühlung durch die vorhandenen wärmespeichernden Materialien wie Beton und Stein deutlich reduziert. Zum einen trägt die tagsüber gespeicherte Wärmemenge dazu bei, dass die Temperatur nicht so stark zurückgeht. Zum anderen werden durch die niedrigen Windgeschwindigkeiten turbulenter und latenter Wärmestrom reduziert, die den Abtransport wärmerer Luft bewerkstelligen könnten. Die Stadtgebiete bleiben somit insgesamt wärmer. Während der Temperaturunterschiede zum unbebauten Umland in den Abendstunden typischerweise 2 K beträgt, wächst dieser Wert bis in die frühen Morgenstunden auf 6 K an. Diese großen horizontalen Unterschiede werden im Bereich der innerstädtischen Freiflächen nicht ganz erreicht. Hier macht sich die Nachbarschaft zu den relativ warmen bebauten Gebieten bemerkbar. Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von humanbiometeorologischen Belastungen führen (vgl. Moriske und Turowski 2002). So kann in den Nachtstunden durch das Heranführen kühlerer Luft aus dem Umland das Temperaturniveau der in der Stadt lagernden wärmeren Luftmassen gesenkt werden, was zu einem Abbau der Wärmebelastung des Menschen in den Sommermonaten führt. Ist diese herangeführte kühlere Luft mit Luftschadstoffen unbelastet (Frischluft), so führt die Durchlüftung gleichzeitig auch zu einer Verbesserung der lufthygienischen Situation. Zur Beurteilung der Durchlüftungssituation ist folglich die geeignete Zuordnung von Belastungsräumen und Ausgleichsräumen , die die entsprechende unbelastete Luft zur Verfügung stellen, sowie ein Zirkulationssystem, welches einen Luftmassentransport bewerkstelligen kann, notwendig. Klimaökologische Ausgleichswirkungen gehen von den unbebauten Arealen aus, die in das Stadtgebiet eingestreut sind. Sie sind durch einen hohen Vegetationsanteil sowie einem geringen Versiegelungsgrad von weniger als 20 % charakterisiert und verbessern die lokalklimatische Situation selbst in den dicht bebauten Kernbereichen Berlins (vgl. Karte 04.10.03 bis Karte 04.10.06). Die Ausgleichsleistung wird über thermisch und/oder orographisch induzierte Strömungssysteme erbracht. Um die Freiflächen, die benachbarte bebaute Bereiche mit Frisch-/Kaltluft versorgen, zu identifizieren und sie den unterschiedlichen Austauschprozessen zuordnen zu können, werden nachfolgende Abgrenzungskriterien verwendet. Bei klimaökologisch relevanten Freiflächen sollten die eigenbürtigen Ausgleichsströmungen mindestens eine Geschwindigkeit von 0,2 m/s während einer austauscharmen, sommerlichen Strahlungswetternacht erreichen. Die Ausgleichströmungen können als Hang- oder Talwinde bezeichnet werden, wenn Hang- bzw. Talbodenneigungen von >1° auftreten. Thermisch induzierte Strömungssysteme sind in den nahezu ebenen Arealen zu finden (vgl. Abbildung 6). Bedeutsame Ausgleichsleistungen sind von den großen zusammenhängenden Wald- und Parkflächen zu erwarten, die vor allem in den Randbereichen Berlins flächenhaft verbreitet sind. Aufgrund der hohen Abkühlungsraten in den Abend- und Nachtstunden sind diese Bereiche als wichtige Kaltluftliefergebiete anzusprechen. Tabelle 1 zeigt die prozentualen Flächenanteile im Stadtgebiet, die an der Bildung von Flurwinden sowie Kaltluftabflüssen beteiligt sind: Somit sind, beide Prozesse zusammengenommen, am Beginn einer Strahlungsnacht ca. 30 % des Stadtgebietes an der Ausbildung von Ausgleichsströmungen beteiligt , wobei der Flächenanteil im Verlauf der Nacht von 28,9 % um 22.00 Uhr auf 42,2 % um 06.00 Uhr morgens zunimmt. Diese Zunahme ist darauf zurückzuführen, dass weitere unbebaute Flächen insbesondere im Nordosten Berlins sowie im Umfeld des Müggelsees und des Grunewaldes an der Kaltluftbildung teilnehmen. Die Folge ist, dass zum frühen Morgen zwar eine größere unbebaute Fläche an der Kaltluftentstehung mit einer Strömungsgeschwindigkeit >0,2 m/s beteiligt ist, diese sich im Vergleich zum Zeitpunkt 22.00 Uhr jedoch auf einem etwas niedrigeren Niveau abspielt. Bei einem Vergleich der mittleren Luftaustauschrate aller Rasterzellen des gesamten Stadtgebietes fällt auf, das der mittlere Zellenwert von 14,4 (22.00 Uhr) auf 17,4 (06.00 Uhr) ansteigt. Im Gegenzug sinkt der maximale Zellenwert von 93,14 auf 90,58 ab. Insofern nimmt die mittlere Luftaustauschrate zwar insgesamt zu, die Höchstwerte des 22.00 Uhr Zeitschnittes bzw. die Intensität des Luftaustausches werden jedoch durch die zunehmende Nivellierung der Temperaturunterschiede nicht mehr erreicht. Die Ausgleichsleistung der Freiflächen erreicht große Teile der Siedlungsräume in Berlin. Eine Bilanzierung für das Stadtgebiet ergibt: Etwa 37 % der überbauten Flächen wird zum Zeitschnitt 22.00 Uhr von autochthonen Strömungen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,2 m/s erreicht bzw. durchdrungen. Die Ausgleichsleistung der Freiflächen steigt aufgrund der Intensivierung der Kaltluftlieferung umlandbezogener Strömungssysteme im Laufe der Nacht auf eine räumliche Abdeckung von ca. 63 % der durch Bebauung geprägten Stadtareale (Zeitschnitt 06.00 Uhr). Gleichzeitig verringert sich die Kaltluftlieferung der meisten innerstädtischen Grün- und Freiflächen. Dies ist darauf zurück zu führen, dass sie in eine wärmere Umgebung eingebettet sind und die Abkühlung im Verlauf der Nacht weniger stark ausgeprägt ist als die der Flächen des Umlandes. Durch die enge Verzahnung von bebauten Bereichen und Freiflächen weist Berlin insgesamt ein hohes klimaökologisches Ausgleichspotential auf. Kaltluftabflüsse haben daran aber aufgrund des meist flachen Reliefs einen vergleichsweise geringen Anteil. Sie treten flächenhaft vor allem in den folgenden Bereichen auf: Östliches Havelufer entlang des Grunewaldes Ostflanke des Grunewaldes Südlich des Großen Müggelsees im Berliner Stadtforst Bürgerheide. Als Leitbahnen für den Kaltlufttransport fungieren große, linear ausgeprägte Freiflächen mit einer verhältnismäßig geringen Oberflächenrauigkeit. Hinsichtlich dieser Funktion sind drei Bereiche des Havel- bzw. Spreetals als bedeutsam zu nennen. Zum einen der Havelabschnitt zwischen Pichelsee und Ruhlebener Straße, der auf einer Länge von ca. 3 km Kaltluft nach Norden in den Stadtteil Spandau führt. Zum anderen tritt der Rummelsburger See als Teil der Spree hervor, über den Kaltluft von Alt-Treptow und vom Plänterwald aus nach Rummelsburg strömt. Darüber hinaus ist noch ein Abschnitt der Dahme entlang von Grünauer- und Regattastraße zu nennen. Diese Ergebnisse decken sich mit den Befunden eines Gutachten des Deutschen Wetterdienstes (DWD 1996). Aufgrund der wenig ausgeprägten Orographie sind solch relieforientierte Luftleitbahnen aber eher selten. Ein wesentlicher Beitrag der Niederungsbereiche von Fließgewässern zum Transport von Kaltluft aus dem Berliner Umland in das Stadtgebiet ist nicht zu erkennen, vielmehr treten nur Teile der Flusstäler innerhalb des Stadtgebietes als Leitbahnen in Erscheinung. Als Beispiele für die Ausgleichsleistung von Freiflächen werden unter Kartenbeschreibung / ergänzende Hinweise 3 Standorte ausführlich dargestellt, um die Dynamik des Kaltlufthaushaltes im Grenzbereich von kaltluftproduzierender Freifläche zur Bebauung zu verdeutlichen. Abschließend soll auf den Kaltlufthaushalt Berlins als Ganzes eingegangen werden. Dazu wird der Luft-Massenstrom herangezogen, wobei ausgehend von den 22.00 Uhr Werten die Kaltluftbewegung in einer Nacht von 8 Stunden quantifiziert wird. Somit werden im Stadtgebiet Berlin in einer austauscharmen, sommerlichen Strahlungswetternacht 2,3 Billionen m 3 Kaltluft bewegt. Dies entspricht einem stündlichen Durchsatz von 0,29 Billionen m 3 . Welche Kaltluftmengen in den einzelnen Stadtteilen bewegt werden, zeigt Tabelle 2. Die stadtteilbezogenen Ergebnisse entsprechen den Erwartungen hinsichtlich Größe und Lage innerhalb des Stadtgebietes. Dabei zeigt sich, dass die Kernbereiche wie Friedrichshain – Kreuzberg sowie Mitte mit einem hohen Bebauungs- und Versiegelungsgrad einen vergleichsweise schwachen Massenstrom aufweisen. Anders ist die Situation in Stadtteilen wie Pankow, Reinickendorf oder Köpenick. Zwar sind auch hier verdichtete Areale in Richtung auf das Stadtzentrum vorhanden, dies wird jedoch durch die großen, unbebauten Flächen im Verzahnungsbereich zum Umland wieder ausgeglichen. In den nicht überbauten, kaltluftbildenden Bereichen in den Randbezirken ist deshalb der größte Beitrag zum Kaltluftmassenstrom zu sehen. Nachfolgend werden anhand von ausgewählten Beispielen umfangreiche Zusatzinformationen zur Dynamik und Bedeutung des Kaltlufthaushaltes von Freiflächen angeboten. Der Text ergänzt damit die Inhalte des Kapitels Kartenschreibung. Die Legendeneinstufung von Kaltluftvolumenstrom und Luftaustausch orientiert sich an dem in der VDI-Richtlinie 3785 Blatt 1 (VDI 2008) beschriebenen Standardisierungsverfahren zur Z-Transformation. Dieses statistische Vorgehen legt allgemein das lokale/regionale Werteniveau einer Klimaanalyse zugrunde und bewertet die Abweichung eines Klimaparameters von den mittleren Verhältnissen in einem Untersuchungsraum. Die VDI-Richtlinie definiert zur Einordnung der Ergebnisse vier Bewertungskategorien (sehr günstig / günstig / weniger günstig / ungünstig), an denen sich auch die Klassifizierung der Modellergebnisse orientiert. In Abbildung 7 sind 3 Standorte gekennzeichnet, an deren Beispiel entlang eines ausgewählten Streckenabschnitts von jeweils 10 Rasterzellen mit 500 m Abschnittslänge näher auf den Kaltlufthaushalt eingegangen werden soll. Zur Charakterisierung der Dynamik des Kaltlufthaushaltes an verschiedenen Standorten im Stadtgebiet Berlins wurden diese Beispiele im Grenzbereich von kaltluftproduzierender Freifläche zur Bebauung platziert. Für den gebietsübergreifenden Vergleich der Werte innerhalb des 50 m Rasters wurde anschließend ein mittlerer Rasterzellenwert auf Basis der Zellen ermittelt, die sich entlang des Streckenverlaufs befinden. Als Beispiele für die Ausgleichsleistung wurden drei Beispiele ausgewählt. Der südwestliche Bereich des ehemaligen Flughafens Tempelhof (A) repräsentiert einen innerstädtisch geprägten Standort, wohingegen für den Raum Spandau (B) der Einfluss von randstädtischen und umlandbezogenen Kaltluftentstehungsgebieten erläutert wird. Zwischen diesen beiden Standorten nimmt der Übergangsbereich vom Grunewald nach Wilmersdorf © eine Zwischenstellung ein. Für die Betrachtung des Kaltlufthaushaltes im innerstädtischen Raum soll an dieser Stelle der südwestliche Teil des ehemaligen Flughafens Tempelhof dienen, wobei hier ein 500 m langer Abschnitt entlang des Tempelhofer Damms ausgewählt wurde (vgl. Abb. 8). Der ehemalige Flughafen Tempelhof besitzt aufgrund seiner Größe und Lage innerhalb des Stadtgebiets Berlin eine hohe stadtklimatische Relevanz und leistet einen bedeutsamen lokalen Beitrag zur Reduzierung der sommerlichen Wärmebelastung in den angrenzenden Siedlungsräumen. Hinsichtlich der Luftwechselrate sind auf dem Flughafengelände mit dem Vorfeldbereich sowie dem südwestlichen, an den Tempelhofer Damm / Autobahn A 100 angrenzenden Gebiet zwei Areale mit vergleichsweise hoher stündlicher Austauschrate von über 30 pro Rasterzelle erkennbar. Trotz der auch flächenhaft hohen Austauschrate wird die Entfaltung des auf dem Vorfeld entstehenden Flurwindes sowohl um 22.00 Uhr als auch um 06.00 Uhr durch das Abfertigungsgebäude beeinflusst. Der südwestlich am ehemaligen Flughafen verlaufende Gleis- und Straßenraum ermöglicht dagegen mit seiner geringen Oberflächenrauigkeit das Vordringen der auf dem Tempelhofer Feld entstehenden Kaltluft in Richtung Westen. Die Reichweite dieser Strömung beträgt, ausgehend vom Tempelhofer Damm, etwa 700 m (vgl. Abb. 8). Ihr steht zu diesem Zeitpunkt eine ostwärts gerichtete Kaltluftbewegung aus den Kleingartenkolonien des Südgeländes Schöneberg gegenüber, während sich beide Flurwinde etwa bis zur Alboinstraße erstrecken. Bis zum Zeitpunkt 06.00 Uhr ist letztgenannter Flurwind aus dem Koloniegelände nahezu zum Erliegen gekommen, während sich die Reichweite des vom Flughafen Tempelhof ausgehenden Flurwindes auf ca. 800 m erhöht hat und bis zu 400 m nach Süden in den Tempelhofer Damm bis auf Höhe von Alt-Tempelhof eindringt. Tabelle 3 fasst die Ergebnisse für die Werte der Rasterzellen zusammen, welche sich entlang des Streckenabschnitts befinden. Dabei zeigt sich, dass die berechneten Werte im Verlauf der Nacht geringfügig zurück gehen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Verlauf der Nacht auch das Temperaturniveau in den bebauten Bereichen abnimmt und sich somit der Temperaturgradient als „Antrieb“ für Luftaustauschprozesse reduziert. Die mittlere Luftaustauschrate pro Rasterzelle geht von 50 zum 22.00 Uhr Zeitpunkt auf 45 um 06.00 Uhr zurück, was einer Abnahme von 10 Prozentpunkten entspricht. Der Kaltluftvolumenstrom geht ebenfalls um ca. 10 Prozentpunkte von 793 m³/s auf 715 m³/s zurück. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit sinkt hingegen um etwa 19 Prozentpunkte ab. Ganz generell ergibt sich für die innerstädtischen Kaltluft produzierenden Freiflächen die Tendenz einer abnehmenden Kaltluftlieferung im Verlauf einer Nacht. Das Niveau der Luftaustauschprozesse im Umfeld des ehemaligen Flughafens kann aufgrund seiner Größe aber auch zum Zeitpunkt 06.00 Uhr noch als vergleichsweise hoch bezeichnet werden. Der Rückgang der Kaltluftlieferung ist bei den übrigen, meist kleineren innerstädtischen Freiflächen daher oft noch stärker ausgeprägt und kann bis zum Ende der Nacht sogar vollständig zum Erliegen kommen. Der Ortsteil Spandau ist sowohl durch seine Randlage im Stadtgebiet als auch durch die urban geprägte Siedlungsstruktur gekennzeichnet. Im vorliegenden Beispiel wird ein 500 m langer Abschnitt in Höhe des Weinmeisterhornwegs betrachtet. Das Kaltluftquellgebiet für diesen Raum stellt die Freifläche dar, die sich westlich der Potsdamer Chaussee außerhalb Berlins im Raum Seeburg befindet. Wie Abb. 9 zeigt, treten hohe Luftwechselraten vor allem dort auf, wo sich Kleingartenanlagen und Einzelhausbebauung an die weitläufigen unbebauten Areale des Umlandes anschließen und das Eindringen der Kaltluft in den Siedlungsraum begünstigen. Dies ist auf den geringen Überbauungsgrad und den hohen Vegetationsanteil zurück zu führen, so dass diese Flächen kleinräumig als Kaltluftleitbahnen wirksam werden. Sie heben sich mit Luftwechselraten von über 30 pro Rasterzelle und Stunde deutlich von den benachbarten stärker überbauten Siedlungsflächen ab. Die Kaltluft dringt zum Zeitpunkt 22.00 Uhr bis über die Heerstraße hinaus in die Bebauung vor, so dass die Reichweite der Strömung hier mehr als 600 m beträgt. Weiter östlich im Bereich der Fahremundstraße strömt die Kaltluft bis zum Blasewitzer Ring, so dass sich, ausgehend vom Weinmeisterhornweg, eine Reichweite von ca. 1.300 m ergibt, bevor die Strömungsgeschwindigkeit auf unter 0,2 m/s und der Luftaustausch auf ein sehr geringes Niveau absinken. Bis um 06.00 Uhr verstärkt sich insgesamt die Kaltluftdynamik im Beispielgebiet. Während sich zum Beginn der Nacht das Eindringen von Kaltluft in die Bebauung vor allem an den gering überbauten Strukturen orientiert, ist nun ein flächenhaftes Einströmen zu beobachten. Damit geht auch eine hohe Eindringtiefe von lokal mehr als 2.000 m einher. Die Intensivierung der Luftaustauschprozesse ist vor allem auf den im Verlauf der Nacht stetig anwachsenden Kaltluftvorrat zurück zu führen, den die ausgedehnten Freiflächen im Umland zur Verfügung stellen. Dieser Vorgang spiegelt sich in den ermittelten Werten wieder (Tab. 4). So wächst die mittlere Luftaustauschrate von 28 auf 44 an, was einem Anstieg von 57 Prozentpunkten bezogen auf den 22.00 Uhr Zeitpunkt entspricht. Eine deutliche Zunahme ist auch beim Kaltluftvolumenstrom zu verzeichnen, der von 409 m³/s pro Rasterzelle auf 744 ansteigt, was einer Steigerung um +82 Prozentpunkten entspricht. Die höchste Zunahme von 121 Prozentpunkten liegt jedoch bei der mittleren Strömungsgeschwindigkeit vor. Sie steigt von 0,34 m/s auf 0,75 m/s an. Der Grunewald zählt mit einer Größe von über 3.000 ha zu den größten Waldflächen im Stadtgebiet. Auf einer Länge von ca. 11 km profitieren insbesondere Teile der östlich gelegenen Stadtteile Charlottenburg-Wilmersdorf und Zehlendorf-Steglitz von der hohen Kaltluftlieferung. Abbildung 10 zeigt den Übergangsbereich vom Grunewald zur Einzelhausbebauung in Wilmersdorf, hier fällt der Luftaustausch pro Rasterzelle und Stunde mit Wechselraten von über 30 vergleichsweise hoch aus. Die entsprechend große Reichweite der Kaltluftströmung ist in Wilmersdorf um 22.00 Uhr mit bis zu 3.000 m am stärksten ausgeprägt und liegt in der ausgedehnten Einzelhausbebauung begründet. In Steglitz wird dagegen mit zunehmend dichterer Bebauung ein Wert von ca. 1.250 m erreicht. Um 06.00 Uhr morgens dringt die Kaltluft nur noch ca. 1.200 bis maximal 2.100 m in die Bebauung ein. Für den 500 m langen Abschnitt sind beispielhaft die mittlere Ausprägung des Luftaustausches pro Rasterzelle, des Volumenstroms sowie die Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes berechnet worden (vgl. Tabelle 5). Diese Strecke beginnt in der Auerbachstraße an der Avus und endet an der Koenigsallee. Dabei zeigen sich nur moderate Veränderungen der mittleren Rasterzellenwerte im Verlauf der Nacht. Die Luftwechselrate geht von 33 auf 32 um ca. 3 Prozentpunkte zurück. Die Abnahme des Kaltluftvolumenstroms ist mit 10 Prozentpunkten etwas stärker ausgeprägt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes steigt dagegen um ca. 9 Prozentpunkte von 0,47 m/s auf 0,51 m/s leicht an. Es bleibt jedoch festzustellen, dass trotz der Abnahme von Luftaustauschrate und Volumenstrom alle drei Klimaparameter bis zum 06.00 Zeitpunkt auf einem hohen Niveau verbleiben. Die Auswertung der Klimaparameter an einem innerstädtischen (Tempelhof), einem peripheren (Spandau) sowie einem intermediären Standort (Grunewald) macht die räumliche Ausprägung der Klimadynamik im Stadtgebiet Berlins deutlich. So zeigt sich am Beispiel Tempelhof die Tendenz, dass die Kaltluftlieferung von innerstädtischen Grünflächen zu Beginn einer Nacht am größten ist und sich zu deren Ende allmählich abschwächt. Bei den Kaltluftentstehungsgebieten des Umlandes ist es umgekehrt. Hier sind die Strömungssysteme in der zweiten Nachthälfte am stärksten entwickelt, nachdem entsprechende Kaltluftvolumina über den Freiflächen gebildet wurden. Das Beispiel Grunewald zeigt dagegen Merkmale sowohl von innerstädtischen als auch peripheren Standorten und nimmt somit eine Zwischenstellung zwischen beiden Situationen ein. Bei der stadtklimatischen Bewertung von Grünflächen sollte daher auch stets die Lage im Beurteilungsraum berücksichtigt werden.
Das Projekt "IO-Scan - Integral optischer Scanner zur Luftwechselmessung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung und Validierung eines neuen Messsystems zur Bestimmung der Luftwechselrate in Innenräumen. Die individuell erzielte Luftreinigung mittels Raumluftreinigungsgeräte, Fensterlüftung oder Lüftungsanlagen lässt sich mit O-Scan messen. Das Messverfahren ist eine kostengünstige Alternative für Kontrollmessungen gebäudetechnischer Anlagen zu bisher üblichen Tracergasverfahren.
Das Projekt "Cost-Effective Tools for Better Indoor Environment in Retrofitted Energy Efficient Buildings (CETIEB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Materialprüfungsanstalt durchgeführt. Objective: The refurbishing to an energy efficient standard leads to tight buildings (whole envelope: windows, walls, etc.) and affects the indoor climate. In case of refurbishing the inhabitants or users are not adapted to this new situation. Therefore the air exchange rates could be lower than required if no mechanical ventilation is installed or the system performance is not optimised. Then, in trying to increase the energy performance of buildings, the indoor environment quality is often degraded due to the lack of exchange with the outdoor environment. People in Europe spend more than 90 Prozent of their time indoors (living, working, and transportation). In more than 40 Prozent of the enclosed spaces, people suffer from health- and comfortable related complains and illness. Already in 1984 the WHO reported an increased frequency in buildings with indoor climate problems. The complexity of the problem and the fact of building related symptom clusters were later described as Sick Building Syndrome. The main objective of the project is to develop innovative solutions for better monitoring the indoor environment quality and to investigate active and passive systems for improving it. The focus lies on cost-effective solutions to ensure a wide application of the developed systems. The project is based on three main objectives: - Development of monitoring systems (wireless and/or partly wired) to detect insufficient comfort and health parameter. It is foreseen to develop a modular version for allowing normal end users making a quick check of the indoor air quality. - Development of control systems for indoor environments which could be based on passive elements like cost effective photo catalytic materials or PCMs and active systems which control the air flow rates based on the monitoring data. - Modelling of indoor environments for the assessment and validation of monitoring data and to optimise with respect to energy efficiency the control parameters and systems.
Das Projekt "Radon in Innenräumen - Auswirkungen von Gebäudeabdichtungen in Bayern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit durchgeführt. Radon ist ein natürliches radioaktives Edelgas, das überall in der Umwelt vorkommt. In Gebäuden findet man Konzentrationen von Radon, die gegenüber der Außenluft stark erhöht sein können. In Deutschland liegt die Radonkonzentration in Innenräumen im Mittel bei 50 Bq/m3, wobei Schwankungen zwischen wenigen bis zu über Tausend Bq/m3 auftreten können. Grund dafür sind unterschiedliche Radonkonzentrationen in der Bodenluft und die Bauweise der Gebäude. Undichtigkeiten im Kellerbereich fördern z.B. erhöhte Radonkonzentrationen im Haus. In Häusern, die im Zuge von Energieeinsparmaßnahmen saniert werden, kann sich die Radonsituation verschärfen, da z.B. Bauwerksabdichtungen (Einbau dichter Fenster und Türen) zu einer Senkung des Luftaustauschs im Gebäude führen kann. Über die Radonsituation nach energetischen Gebäudesanierungen ist in Bayern wenig bekannt. In einem ersten Projektschritt sollen öffentlichen Gebäude, die im Rahmen des bayerischen Klimaprogramms Fördergelder für eine energetische Sanierung erhalten, erhoben und klassifiziert werden. In ausgewählten Fällen soll die Sanierung messtechnisch begleitet werden, d.h. Messungen der Radonkonzentrationen in den ausgewählten Gebäuden sollen vor, ggf. während und nach der Sanierung durchgeführt werden. Die hierbei gewonnenen Erfahrungen sollen in die Formulierung von Empfehlungen einfließen. Baufachleute wie Architekten, Planer, Energieberater und Bauverwaltungen sollen über die Möglichkeit informiert werden, Radon bei geplanten Sanierungen mit zu berücksichtigen. Qualifizierte Beratungsangebote für diese Zielgruppe sollen weiterentwickelt, koordiniert und gebündelt werden. Hier sollen auch die schon in Bayern bestehenden Weiterbildungsangebote und Netzwerke im Bereich Energieeinsparung genutzt werden.