Diplomarbeit zum Download - cpe - Universität Kaiserslautern
Diplomarbeit zum Download - cpe - Universität Kaiserslautern Diplomarbeit zum Download - cpe - Universität Kaiserslautern
Klimapparameter Relativve Luftfeuuchtigkeit Wolkenn Nebel Verdunnstung Abfluss Gewitteer Lufthyggiene Tab. 02 Temperratur II. Konzeeptionelle Gru undlagen Charakkteristischee Größe Winter Sommeer Bedeckkung Winter Sommeer Jahressmenge Jahressmenge Häufigkeit Gasförrmige Verunrreinigung Kondensationskurvve Klimaparaameter in Veerdichtungsrräumen im Vergleich V zuum natürlichhen Umland d, Eigene Darstellunng nach (Lanndsberg, 1970) verände ert und ergänzt Aus Tabelle 02 lässst sich erkkennen, dasss es erheb bliche Temperaturunteerschiede zwischen z der Staadt und demm nicht bebbauten Umland gibt, was w auf die Wärmespeeicherkapaz zität des Baumatterials zurüückzuführenn ist. Im Duurchschnitt liegt die LLufttemperaatur 0,5° bi is 1,5°C höher uund die Frosstwahrscheinlichkeit imm Winter ist niedriger. IInfolge desssen kommt es nicht nur zu einer Einspparung an Heizenergie, sondern somit aucch zu einer Verminder rung der unerwünschten Emmissionen. GGenerell köönnen allerd dings in Stäädten gegenn Abend un nd in der ersten Nachthälftee extreme Temperaturdifferenze en von biss zu 10°CC auftreten n, deren Phänommen als WWärmeinsel bezeichnnet wird und vor allem bei den näc chtlichen Temperraturminimaa in Erscheeinung tritt (Schirmer, Kuttler, Lööbel, & Webber, 1993, S. 7-8). Lokale Überwärmungen führren bei soonnigem Wetter W in deer Stadt zu 6-12°C höheren Temperraturen, ebeenfalls in der Nacht können bis zu 6°C mehr als im UUmland verz zeichnet werden (BDLA; BdB; BGL, 1983, S. 16-17). Aufg grund der WWärmebelaastung in Sommer- S nächtenn ist dieser EEffekt für deen Menscheen als nega ativ zu beweerten. Einen großen Sttellenwert nimmt diee Tempera aturschichtung ein, ddie den ve ertikalen Luftausttausch bestimmt und wodurch ess in der Atm mosphäre zzu Inversionnen komme en kann. Da bei einer Inverrsionswetterlage sich der vertikale Temperaaturgradientt umkehrt, sind die oberen Luftschichten wärmeer als die unteren. Hierbei H wirdd die unterre von der oberen Luftschiicht abgescchirmt, was mit der hööheren Dich hte der kälteren Schicht zusamm menhängt und woddurch keinee Vermischuung mit derr darüber lie egenden zu Stande kommt. Infolg ge dieser Inversioonswetterlaggen wird jeedoch vor allem über r Ballungszzentren die Anreicheru ung von Luftschaadstoffen inn der Atmosphäre, alsso der kühle eren, untereen Schicht, , begünstigt. Daher kann es in Großsstädten zu starken Luftverschmutzungen kkommen, ddie man als Smog bezeichhnet. Außerdem werdden Tal- und Mulden nlagen durcch die näcchtlich abfließende bodennahe Kaltluftt mit häufigeerer Dunst- und Nebelb bildung gefäährdet (Sonng, 2003, S. 36-37). 20 Verändderung - 2 % - 8-10 % + 5-10 % + 100 % + 30 % - + + + 2-25 mal + 10 mal Folgen Schwüle Dunst-Ne ebel Überflutu ung Blitzeinsc chlag Staub, Smog
Strahluung Darüber hinaus koommt es duurch die geggenseitige Verschattun V ng der Gebäude in Stä ädten zu einer geeringeren SSonnenscheeindauer, wwodurch auch die UV-Strahlung reduziert wird. w Um optimalee Verhältnisse der Besonnungg, des ent tsprechendeen Energieegewinns und u der Tageslicchtbeleuchttung von Räumen zzu schaffe en, ist einne zur Soonne ausge erichtete Bebauuungsgeomettrie gefordert. Insbessondere be ei der Verrwendung von erneu uerbaren Energieen, wie deem Einsatzz von Photovoltaikanlagen, sppielt die SStrahlung und u die dementtsprechendee Gebäudeaausrichtungg eine große e Rolle. Generell verschwinndet der wiinterliche SSchneefall in n der Stadtt nicht nur durch den schnelleer, sondernn ist auch dünner unnd taut sch hneller ab aals im Umland. Die v künstlicchen Oberflächen abgegebene WWärme durc ch UV-Strahlung an ddie Luft förd Abtauenn von obenn. Dies begründet den geringeren n Schneefalll und zugleeich die ges Niedersschlagsmennge. Im Zussammenhanng mit der Luftbelastung kommt der Strahlu weitere Bedeutungg zu. Abgeesehen von der indir rekten Heizztätigkeit füührt sie du Erhöhunng der Konnvektion zuum Abbau von Inversionen, die den Luftauustausch be (Schirmmer, Kuttler, Löbel, & WWeber, 19933, S. 10-12) . Zudem istt Strahlung an der Bild Umwandlung von LLuftschadsttoffen wie OOzon und an nderen Phottooxidantienn 1 Verkehr von den dert das stiegene ung eine urch die ehindern ung und beteiligt. Windveerhältnissee Das stäädtische Errscheinungssbild weist eine erheb blich größerre Bodenraauhigkeit un nd somit umgestaaltete Strahhlungsbilanz als sein Umland au uf, was sicch auf das Windfeld auswirkt. a Aufgrunnd der geegliederten Oberfläche einer Stadt S werdden Charakteristika wie w die Windgeeschwindigkkeit sowie die -richtungg verändert. . Wie aus TTab. 02 hervvorgeht, ve erursacht die erhöhte Reibuung aufgrunnd der Boddenrauhigke eit eine Abbremsung der Strömu ung und somit eiine bis zu 330% geringeere Windgeeschwindigk keit innerhallb der Stadtt. Die Folge e ist eine Minderuung der erwwünschten Frischluftzzufuhr. Die Windrichtuung wird eiinerseits du urch die regionalen Einflüssse und aandererseitss individue ell von der lokalen Bebauungs sstruktur bestimmmt, womit nnur sehr scchwer Aussagen zur je eweiligen VVeränderungg getroffen werden können. Da die Veertikalkompoonente des Windes in der d Praxis ooft nur gerinnge Bedeut tung hat, bezieht sich die Angabe der Windrichtung gemäß der Kompaass-Skala mmeist aussc chließlich auf diee horizontal verlaufennde Luftbewwegung. „U Um die „WWetterseite“ eines Bauwerkes eindeutig festlegenn zu könnenn, ist es nottwendig, an ndere meteoorologische Parameter r mit den Windverhältnissen zu verknüppfen“ (Schirmer, Kuttler r, Löbel, & WWeber, 19993, S. 11). Im Hinbblick auf diee behandeltten Windverhältnisse, spielen in dder Planungg hauptsächlich die lokalen Windsysteeme, die ssich aufgrund der To opographie und der OOberflächen nstruktur einstelleen, eine grroße Rolle. Ihre Windrrichtungsve erteilung enntspricht dann nicht mehr m den großräuumigen regionalen Verhältnissen. Folglich treten lokalee Winde inn der Rege el in den bodennahen Zoneen in Erschheinung, woo sie durch h die Bausttruktur beträächtlich beeinflusst 1 Photoo II. Konzeeptionelle Gru undlagen oxidantien sinnd reaktive OOxidationsmiittel, die unte er Einfluss voon Sonneneinnstrahlung en ntstehen und in deer Umwelt viielfältige chemische Reakktionen auslö ösen könnenn, welche zurr Luftverschm mutzung beitragenn. Mit Hilfe inntensiver UVV-Strahlung kkönnen sich beispielsweis b se Stickstoffo foxide in der Luft mit Kohllenwasserstooffen und Sauuerstoff zu PPhotooxidanti tien wie Ozonn umsetzen. 21
- Seite 2 und 3: Technische Universität Kaiserslaut
- Seite 4 und 5: Klimagerechte Stadtplanung durch st
- Seite 6 und 7: Vorwort Meine gganze Hochhachtung g
- Seite 8 und 9: ABSTTRACT Abstract In largeer citie
- Seite 10 und 11: III. SIMMULATIONN DER STÄÄDTISCHE
- Seite 12 und 13: I. Einleitung g Stadtklima birgt dd
- Seite 14 und 15: I. Einleitung g Universsity durchge
- Seite 16 und 17: Abb. 01 II. Konzeeptionelle Gru und
- Seite 18 und 19: um kurrzfristige Schwankunggen des
- Seite 20 und 21: II.4. . Das Kllima der SStadt II. K
- Seite 24 und 25: werden. Besonderrs in Tallaggen kan
- Seite 26 und 27: Abgeseehen von deen in Kapiteel II.
- Seite 28 und 29: II. Konzeeptionelle Gru undlagen Gl
- Seite 30 und 31: Lufttemperaturschwwankungenn im Ver
- Seite 32 und 33: Objekt der Unterssuchung Landesszon
- Seite 34 und 35: Die Weechselwirkungen von Wirbelbil
- Seite 36 und 37: intensivven Hochdrruck-Wetterlage k
- Seite 38 und 39: II. Konzeeptionelle Gru undlagen To
- Seite 40 und 41: II. Konzeeptionelle Gru undlagen Re
- Seite 42 und 43: II. Konzeeptionelle Gru undlagen II
- Seite 44 und 45: II. Konzeeptionelle Gru undlagen Th
- Seite 46 und 47: III. Simulation von St tadtklima II
- Seite 48 und 49: Dank seiner exporrtorientierteen Wi
- Seite 50 und 51: Promennaden begleeitet, die einne h
- Seite 52 und 53: grenzübberschreitennden Nordd-Süd
- Seite 54 und 55: III.22. Erfordernis eineer stadtkli
- Seite 56 und 57: Um in nnäherer Ummgebung unnd inmi
- Seite 58 und 59: III.44. Bestanndsaufnahhme der KKli
- Seite 60 und 61: gemesssen. Da ddas Augenmerk diesee
- Seite 62 und 63: Abb. 21 AWS Stanndort an derr Susun
- Seite 64 und 65: Abb. 24 Modell einner Windrosse am
- Seite 66 und 67: dargesttellt. Bei der Berechnuung w
- Seite 68 und 69: III. Simulation von St tadtklima Ab
- Seite 70 und 71: Analysee des städttischen Wäärme
Strahluung<br />
Darüber<br />
hinaus koommt<br />
es duurch<br />
die geggenseitige<br />
Verschattun<br />
V ng der Gebäude<br />
in Stä ädten zu<br />
einer geeringeren<br />
SSonnenscheeindauer,<br />
wwodurch<br />
auch<br />
die UV-Strahlung<br />
reduziert wird. w Um<br />
optimalee<br />
Verhältnisse<br />
der Besonnungg,<br />
des ent tsprechendeen<br />
Energieegewinns<br />
und u der<br />
Tageslicchtbeleuchttung<br />
von Räumen zzu<br />
schaffe en, ist einne<br />
zur Soonne<br />
ausge erichtete<br />
Bebauuungsgeomettrie<br />
gefordert.<br />
Insbessondere<br />
be ei der Verrwendung<br />
von erneu uerbaren<br />
Energieen,<br />
wie deem<br />
Einsatzz<br />
von Photovoltaikanlagen,<br />
sppielt<br />
die SStrahlung<br />
und u die<br />
dementtsprechendee<br />
Gebäudeaausrichtungg<br />
eine große e Rolle.<br />
Generell<br />
verschwinndet<br />
der wiinterliche<br />
SSchneefall<br />
in n der Stadtt<br />
nicht nur durch den<br />
schnelleer,<br />
sondernn<br />
ist auch dünner unnd<br />
taut sch hneller ab aals<br />
im Umland.<br />
Die v<br />
künstlicchen<br />
Oberflächen<br />
abgegebene<br />
WWärme<br />
durc ch UV-Strahlung<br />
an ddie<br />
Luft förd<br />
Abtauenn<br />
von obenn.<br />
Dies begründet<br />
den geringeren n Schneefalll<br />
und zugleeich<br />
die ges<br />
Niedersschlagsmennge.<br />
Im Zussammenhanng<br />
mit der Luftbelastung<br />
kommt der Strahlu<br />
weitere Bedeutungg<br />
zu. Abgeesehen<br />
von<br />
der indir rekten Heizztätigkeit<br />
füührt<br />
sie du<br />
Erhöhunng<br />
der Konnvektion<br />
zuum<br />
Abbau von Inversionen,<br />
die den Luftauustausch<br />
be<br />
(Schirmmer,<br />
Kuttler, Löbel, & WWeber,<br />
19933,<br />
S. 10-12) . Zudem istt<br />
Strahlung an der Bild<br />
Umwandlung<br />
von LLuftschadsttoffen<br />
wie OOzon<br />
und an nderen Phottooxidantienn<br />
1 Verkehr<br />
von den<br />
dert das<br />
stiegene<br />
ung eine<br />
urch die<br />
ehindern<br />
ung und<br />
beteiligt.<br />
Windveerhältnissee<br />
Das stäädtische<br />
Errscheinungssbild<br />
weist eine erheb blich größerre<br />
Bodenraauhigkeit<br />
un nd somit<br />
umgestaaltete<br />
Strahhlungsbilanz<br />
als sein Umland au uf, was sicch<br />
auf das Windfeld auswirkt. a<br />
Aufgrunnd<br />
der geegliederten<br />
Oberfläche<br />
einer Stadt S werdden<br />
Charakteristika<br />
wie w die<br />
Windgeeschwindigkkeit<br />
sowie die<br />
-richtungg<br />
verändert. . Wie aus TTab.<br />
02 hervvorgeht,<br />
ve erursacht<br />
die erhöhte<br />
Reibuung<br />
aufgrunnd<br />
der Boddenrauhigke<br />
eit eine Abbremsung<br />
der Strömu ung und<br />
somit eiine<br />
bis zu 330%<br />
geringeere<br />
Windgeeschwindigk<br />
keit innerhallb<br />
der Stadtt.<br />
Die Folge e ist eine<br />
Minderuung<br />
der erwwünschten<br />
Frischluftzzufuhr.<br />
Die Windrichtuung<br />
wird eiinerseits<br />
du urch die<br />
regionalen<br />
Einflüssse<br />
und aandererseitss<br />
individue ell von der<br />
lokalen Bebauungs sstruktur<br />
bestimmmt,<br />
womit nnur<br />
sehr scchwer<br />
Aussagen<br />
zur je eweiligen VVeränderungg<br />
getroffen werden<br />
können.<br />
Da die Veertikalkompoonente<br />
des Windes in der d Praxis ooft<br />
nur gerinnge<br />
Bedeut tung hat,<br />
bezieht sich die Angabe<br />
der Windrichtung<br />
gemäß der Kompaass-Skala<br />
mmeist<br />
aussc chließlich<br />
auf diee<br />
horizontal<br />
verlaufennde<br />
Luftbewwegung.<br />
„U Um die „WWetterseite“<br />
eines Bauwerkes<br />
eindeutig<br />
festlegenn<br />
zu könnenn,<br />
ist es nottwendig,<br />
an ndere meteoorologische<br />
Parameter r mit den<br />
Windverhältnissen<br />
zu verknüppfen“<br />
(Schirmer,<br />
Kuttler r, Löbel, & WWeber,<br />
19993,<br />
S. 11).<br />
Im Hinbblick<br />
auf diee<br />
behandeltten<br />
Windverhältnisse,<br />
spielen in dder<br />
Planungg<br />
hauptsächlich<br />
die<br />
lokalen Windsysteeme,<br />
die ssich<br />
aufgrund<br />
der To opographie und der OOberflächen<br />
nstruktur<br />
einstelleen,<br />
eine grroße<br />
Rolle. Ihre Windrrichtungsve<br />
erteilung enntspricht<br />
dann<br />
nicht mehr m den<br />
großräuumigen<br />
regionalen<br />
Verhältnissen.<br />
Folglich treten<br />
lokalee<br />
Winde inn<br />
der Rege el in den<br />
bodennahen<br />
Zoneen<br />
in Erschheinung,<br />
woo<br />
sie durch h die Bausttruktur<br />
beträächtlich<br />
beeinflusst<br />
1 Photoo<br />
II. Konzeeptionelle<br />
Gru undlagen<br />
oxidantien sinnd<br />
reaktive OOxidationsmiittel,<br />
die unte er Einfluss voon<br />
Sonneneinnstrahlung<br />
en ntstehen<br />
und in deer<br />
Umwelt viielfältige<br />
chemische<br />
Reakktionen<br />
auslö ösen könnenn,<br />
welche zurr<br />
Luftverschm mutzung<br />
beitragenn.<br />
Mit Hilfe inntensiver<br />
UVV-Strahlung<br />
kkönnen<br />
sich beispielsweis<br />
b se Stickstoffo foxide in der Luft<br />
mit Kohllenwasserstooffen<br />
und Sauuerstoff<br />
zu PPhotooxidanti<br />
tien wie Ozonn<br />
umsetzen.<br />
21
Change language