Entwicklung eines Dachbegrünungselements mit Kreislauf- und Wärmepumpenanbindung
(Climate4Roofs)

Hintergrund und Motivation

Aufgrund der fortschreitenden Erderwärmung und den damit einhergehenden immer heißer werdenden Sommern, wird der sommerliche Wärmeschutz in Wohngebäuden immer relevanter. Infolge dessen werden in Zukunft immer mehr Personen eine Klimatisierung ihrer Wohngebäude, sowohl aus komfort- als auch aus gesundheitlichen Gründen, vornehmen. Dieser zunehmende Einsatz von Kälteanlagen wird zu einem steigenden Energiebedarf im Gebäudesektor führen, was dem Erreichen der deutschen und europäischen Klimaziele entgegenwirkt. Des Weiteren ist der vermehrte Einsatz derartiger Anlagen auch aufgrund der derzeit eingesetzten Kältemittel kritisch zu betrachten, denn von diesen sind aktuell über 95% als klimaschädlich eingestuft.

Um die beschriebenen Problematiken zu entschärfen ist die Entwicklung neuer, grüner und innovativer Konzepte zur Gebäudeklimatisierung notwendig. So wird im Rahmen des Forschungsprojektes ein neuartiges Dachbegrünungselement mit hydraulischer Anbindung an das Gebäudeinnere entwickelt, welches den Bedarf an aktiver Gebäudeklimatisierung reduzieren soll. Eine mögliche Wärmepumpenanbindung wird untersucht.

Projektziele

Um die theoretischen Potentiale der zu entwickelnden Dachbegrünungselemente optimal auszuschöpfen, sollen diese nach Abschluss des Projektes 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

Projektteile der HSWT/des BIT

Die HSWT/das BIT 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

Versuchsstand zur Messung des Transm