Der historische Baubestand in den St\u00c3\u00a4dten muss innerhalb kurzer Zeit energetisch saniert werden, um den derzeitig hohen Energieverbrauch zu reduzieren und den notwendigen Beitrag des Geb\u00c3\u00a4udesektors zur Einhaltung der Klimaschutzziele zu leisten. Der Energieverbrauch eines Quartiers findet sich in der Oberfl\u00c3\u00a4chenenergiebilanz als Teil der anthropogenen W\u00c3\u00a4rmeemission wieder. Die Abw\u00c3\u00a4rme aus den Geb\u00c3\u00a4uden verursacht also gleichzeitig einen erh\u00c3\u00b6hten Energieverbrauch und einen steigenden W\u00c3\u00a4rmeeintrag in die st\u00c3\u00a4dtische Atmosph\u00c3\u00a4re, der zur st\u00c3\u00a4dtischen \u00c3\u0153berw\u00c3\u00a4rmung beitr\u00c3\u00a4gt. Diese Arbeit nutzt daher den anthropogenen W\u00c3\u00a4rmestrom als innovativen Schl\u00c3\u00bcsselindikator f\u00c3\u00bcr die Gestaltung des \u00c3\u0153bergangs zu den klimavertr\u00c3\u00a4glichen Stadtquartieren, da er sowohl die Energieeffizienz als auch die stadtklimatischen Auswirkungen beschreibt. Eine Reduktion von W\u00c3\u00a4rmeemission ist also eine win-win Strategie f\u00c3\u00bcr Klimaschutz und Klimaanpassung. Bisherige Untersuchungen zur Energieeffizienz im Geb\u00c3\u00a4udebestand betrachten meist Einzelgeb\u00c3\u00a4ude und ignorieren dabei die vielf\u00c3\u00a4ltigen Wechselwirkungen zwischen Geb\u00c3\u00a4uden im W\u00c3\u00a4rme- und Strahlungshaushalt (etwa gegenseitige Beschattung). Da in Industriel\u00c3\u00a4ndern drei von vier heute stehenden Geb\u00c3\u00a4uden auch in 40 Jahren noch in Betrieb sein werden (IEA, 2010a), ist ein Gro\u00c3\u0178teil der Einsparpotenziale nur durch aktive Unterst\u00c3\u00bctzung von energetischen Sanierungsarbeiten zu realisieren (Schellnhuber et al. 2011). Entsprechend ist f\u00c3\u00bcr den systematischen und grundlegenden Umbau von St\u00c3\u00a4dten unbedingt die Block- bis Quartiersskala zu betrachten. Das Quartier steht als Bindeglied zwischen geb\u00c3\u00a4udeindividuellem Sanierungsfahrplan und nationalen oder kommunalen Strategien, als Ort, an dem sowohl erneuerbare Erzeugungsanlagen integriert als auch die dezentral erzeugte Energie gespeichert werden kann. Der Geb\u00c3\u00a4udebestand und die Freir\u00c3\u00a4ume des Quartiers sind sehr heterogen. Deshalb braucht es Methoden, die es erm\u00c3\u00b6glichen, komplexe heterogene stadtmorphologische Strukturen eindeutig und schnell zu erfassen. In der Stadtklimatologie hat sich zur vergleichenden Betrachtung von unterschiedlichen Stadtstrukturen und Morphologien das Konzept der Local Climate Zones (LCZ) durchgesetzt. Diese sind definiert als Regionen einheitlicher Oberfl\u00c3\u00a4chenbedeckung, Struktur, Material und menschlicher Aktivit\u00c3\u00a4t, mit einer horizontalen Ausdehnung von hunderten bis tausenden Metern (Stewart et al. 2012). Das Hauptziel dieses Promotionsprojekts besteht darin, die jeweils am besten geeigneten energetischen L\u00c3\u00b6sungsstrategien f\u00c3\u00bcr bestimmte LCZs und zugeh\u00c3\u00b6rige typische Morphologien zu identifizieren.<\/p>\n
Im Rahmen des ersten Arbeitspakets (AP) wurde eine objektive und skalierbare Klassifizierungsmethode entwickelt, die auf hochaufl\u00c3\u00b6senden 3D-Geb\u00c3\u00a4udedaten basiert, um homogene Morphologien pro LCZ-Typ (HLCZ) zu identifizieren. Zur Einsparung von Zeit- und Rechenressourcen werden die HLCZs auf Quartierebene als repr\u00c3\u00a4sentative Morphologien vorgeschlagen.<\/p>\n
Das zweite AP konzentriert sich auf die Modellierung des Energieverbrauchs und der W\u00c3\u00a4rmeemissionen der LCZs. Daf\u00c3\u00bcr wird das Large Eddy Simulation Model (LES) PALM zum Einsatz kommen. Die LES-Modellen haben durch die gesteigerte Rechenleistung verbesserte Einblicke in die komplexen Dynamiken zwischen st\u00c3\u00a4dtischem Mikroklima und dem Geb\u00c3\u00a4udeenergiebilanz erm\u00c3\u00b6glicht. Jedoch k\u00c3\u00b6nnen Komplexit\u00c3\u00a4ten und Datenunsicherheiten in realen st\u00c3\u00a4dtischen Umgebungen die Genauigkeit von LES beeintr\u00c3\u00a4chtigen. Daher ist das Verst\u00c3\u00a4ndnis der Modellsensitivit\u00c3\u00a4t gegen\u00c3\u00bcber Unsicherheiten bei den Eingabedaten entscheidend, um potenzielle Abweichungen zu bewerten und die Priorisierung von Parametern f\u00c3\u00bcr die Datensammlung zu erleichtern. Eine Zwischenstudie aus dem zweiten AP untersucht die Sensitivit\u00c3\u00a4t des PALM-4U Modells gegen\u00c3\u00bcber Geb\u00c3\u00a4udetypologien und -parametern in einem Wohnquartier in Bochum, Deutschland, und analysiert dabei die Abw\u00c3\u00a4gungen bei der Modellierungsgenauigkeit. Es wurden f\u00c3\u00bcnf unterschiedliche Szenarien betrachtet, die die TABULA-Archetypen aus dem IEE-Projekt “Typology Approach for Building Stock Energy Assessment” integrieren. Die zugrunde liegende Hypothese legt nahe, dass eine Erh\u00c3\u00b6hung der Detailtiefe bei den Geb\u00c3\u00a4udeparametern den Realismus der Simulationen der st\u00c3\u00a4dtischen Umgebung und die Genauigkeit der Ergebnisse potenziell steigern kann. Allerdings gehen solche Fortschritte mit einem erh\u00c3\u00b6hten Rechenaufwand und umfangreicheren Datenanforderungen einher. Die Studie betont die Bedeutung einer ausgewogenen Ber\u00c3\u00bccksichtigung dieser Aspekte, um den f\u00c3\u00bcr verschiedene Simulationsvorhaben vorteilhaftesten Detaillierungsgrad zu ermitteln.<\/p>\n
Im Rahmen von AP 3 liegt der Fokus auf der Untersuchung von Energieeinsparungen und Effizienzpotenzialen durch die Evaluierung verschiedener Szenarien, die den Einsatz von geb\u00c3\u00a4udeintegrierten Photovoltaiksystemen oder Geothermie im PALM-Modell beinhalten.<\/p>\n
\u00c2\u00a0<\/p>\n
LITERATUR<\/u><\/p>\n
Demuzere, M. et al. 2021: LCZ Generator: A Web Application to Create Local Climate Zone Maps. Frontiers in Environmental Science.<\/p>\n
IEA \u00e2\u20ac\u201c International Energy Agency. 2010a: Energy Technology Perspectives 2010. Scenarios & Strategies to2050. Paris: IEA.<\/p>\n
Moreno, H. et al. 2022: On the identification of Homogeneous Urban Zones for the residential buildings\u00e2\u20ac\u2122 energy evaluation. Building and Environment. Volume 207. Part B.<\/p>\n
Schellnhuber, H. et al. 2011: Welt Im Wandel. Gesellschaftsvertrag F\u00c3\u00bcr Eine Gro\u00c3\u0178e Transformation: Zusammenfassung F\u00c3\u00bcr Entscheidungstr\u00c3\u00a4ger. ETH Zurich.<\/p>\n
Stewart, D. et al. 2012: Local Climate Zones for Urban Temperature Studies. Bulletin of the American Meteorological Society 93 (12): 1879\u00e2\u20ac\u201c1900.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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