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Resource facts

  • unter 5 Studierenden
    5 bis 10 Studierende
  • 4 - 7 Vorlesungseinheiten
  • Internet Verbindung erforderlich
  • English, German

Beschreibung
(als PDF)

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Zusätzliche Anhänge

Energiebilanz und Energieflüsse in der Umwelt - Einfluß von Bodenalbedo auf die Bodenoberflächentemperatur(Resource ID: 199)

Dieser Baustein behandelt das sehr aktuelle Thema des Einflusses der Albedo auf die Wärmebildung in Städten oder Ballungsräumen. Er beinhaltet eine Anleitung zur Durchführung eines klar beschriebenen Experiments, anhand dessen der Einfluss der Bodenalbedo auf die Energiebilanz und in weiterer Folge auf die Bodenoberflächentemperatur demonstriert wird, bzw. eine Beschreibung der Randbedingungen, die bei der Durchführung des Experiments einzuhalten sind.

Dieser Lehrveranstaltungsbaustein eignet sich für alle Studienangebote mit Übungscharakter, die sich mit den Themen Energiebilanz, Strahlungsbilanz und lokale Wärmebildung beschäftigen.

Autoren: Prof. Dr. Philipp Weihs, Prof. Dr.  Josef Eitzinger, Ing. Wolfgang Laube

Grundidee des Bausteins

Durch das folgende Experiment, welches über unterschiedlichen, homogenen versiegelten Oberflächen durchgeführt werden kann, soll der Einfluss der Bodenreflexion (Albedo) auf die Bodenoberflächentemperatur im Freien demonstriert werden. Die StudentInnen sollen die Unterschiede der Strahlungsbilanz über helleren und dünkleren versiegelten Flächen verstehen und anhand von Messungen identifizieren können.

Beschreibung des Bausteins

Dieser Baustein behandelt das sehr aktuelle Thema des Einflusses der Albedo auf die Wärmebildung in Städten oder Ballungsräumen. Mehrere kürzlich erschienene Studien weisen darauf hin, dass Veränderungen der Bodenalbedo in städtischen Strukturen, lokal zu Lufttemperaturveränderungen von 1 bis 2 Grad führen können. Zunehmende Überhitzung von Städten im Sommer führt zu einem erhöhten Energiebedarf aufgrund der Erhöhung des Einsatzes von Klimaanlagen in Gebäuden sowie in Fahrzeugen. Entsprechende Maßnahmen zur Oberflächengestaltung können die Hitzebelastung und damit verbunden auch den
Einsatz nicht erneuerbarer Energieressourcen reduzieren.

Die Messungen berücksichtigen die räumliche und die zeitliche Dynamik der Energieflüsse in unserer Umwelt und können für einen Zeitraum von 1 Tag (wolkenlose Verhältnisse notwendig) durchgeführt werden.

Die zeitliche Variabilität der Energiebilanzkomponenten bzw. der Strahlungsbilanz wird mit Hilfe von Messungen mit einem Zwei-Komponenten-Strahlungsbilanzmesser (Messung kurzwelliger Strahlung (Albedo) nach oben und nach unten und Messung langwelliger Strahlung nach oben und nach unten) untersucht.

Der Zwei-Komponenten Strahlungsbilanzmesser wird an einem Dreibein montiert und abwechselnd (alle 10 Minuten) über einer hellen und über einer dunkleren Fläche installiert. Die gemessenen Daten werden mit Hilfe eines Campbell-Dataloggers und der dazugehörigen Software visualisiert.

Damit wird der Unterschied der kurzwelligen und langwelligen Strahlungsbilanz zwischen beiden Flächen ersichtlich. Falls die natürliche Umgebung keine ausreichenden Albedounterschiede liefert, kann man auf zwei speziell dafür vorbereitete schwarz und weiss bemalte Styroporflächen, welche stark und schwach reflektierende Böden simulieren, zurückgreifen.

Als Versuchsflächen eignen sich Flächen an der Versuchswirtschaft der BOKU in Groß-Enzersdorf oder um das Exner Haus. U.u werden Referenzflächen, wie z.B. Styropor oder eine Anstrichfarbe, um die Albedo künstlich zu erhöhen, verwendet.

Der Baustein teilt sich in vier Schritte ein:

Schritt 1: Anleitung zur Durchführung des Experiments

Schritt 2: Messaufbau

Schritt 3: Messdurchführung

Schritt 4: Auswertung und Interpretation der Daten

Kontaktdaten für die Ausleihung von Geräten
Institut für Meteorologie, Universität für Bodenkultur; Wilhelm Exner Haus, 1. Stock; Peter Jordan Straße 82, A-1190 Wien
Lernziele
Das Lehrveranstaltungsmaterial beinhaltet
- Eine Kurzanleitung zum Baustein
- Unterrichtsmaterialien (PowerPoint-Präsentation)
- Empfehlungen für den Einbau des Bausteins in der Lehre
- Literaturverzeichnis und weiterführende Links
Bezug zur Nachhaltigkeit
Veränderung der Strahlungs- und Energiebilanz zur Verminderung der Einflüsse des Klimawandels
Vorausgesetztes Wissen
    Vorbereitungsaufwand
    Mittel
    Zugang
    Free
    Quellen und Verweise

    Lehrbuch

    1) Hans Käckel, 1993: Meteorologie, 402 s, Verlag Eugen Ulme, Stuttgart

    Wissenschaftliche Literatur

    2) Doulos L, Santamouris M, Livada I. Passive Cooling of outdoor urban spaces. The role of materials. Sol Energy 2004;77(2):231-249.

    3) Kikegawa, Y; Genchi, Y; Kondo, H; et al. 2006: Impacts of city-block-scale countermeasures against urban heat-island phenomena upon a building's energy-consumption for air-conditioning, APPLIED ENERGY  Volume: 83   Issue: 6   Pages: 649-668

    4) M. Santamouris, N. Gaitani, A. Spanou, M. Saliari, K. Giannopoulou, K. Vasilakopoulou, T. Kardomateas, 2012: Using cool paving materials to improve microclimate of urban areas e Design realization and results of the flisvos project. Building and Environment 53 (2012) 128-136

    5) Synnefa A, Karlessi T, Gaitani N, Santamouris M, Assimakopoulos DN, Papakatsikas C. On the optical and thermal performance of cool colored thin layer asphalt used to improve urban microclimate and reduce the energy consumption of buildings. Build Environ 2011;46(1):38-44

    6) Tremeac, B., Bousquet, P,  de Munck, C., Pigeon, G., Masson, V.,  Marchadier, C.,  Merchat, M.,  Poeuf, P., Meunier, F., 2012; Influence of air conditioning management on heat island in Paris air street temperatures, APPLIED ENERGY  Volume: 95 Pages: 102-110

    7) Zinzi M. Cool materials and cool roofs: Potentialities in Mediterranean buildings. Adv Build Energ Res 2010;4(1):201-266.

    8) Zinzi M, Carlo Romeo, 2012: Impact of a cool roof application on the energy and comfort performance in an existing non-residential building. A Sicilian case study, Energ Build, in press.

    Gefördert von
    Gefördert vom österreichischen Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung im Rahmen der Ausschreibung "Projekt MINT-Massenfächer" (2011/12)

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    Autor

    Philipp Weihs

    Kontakt

    Philipp Weihs
    weihs(at)mail.boku.ac.at
    This teaching resource is allocated to following University:
    BOKU - University of Natural Resources and Life Sciences Vienna
    Institution:
    Institute of Meteorology (BOKU Vienna)
    Datum:

    Lizenz

    Creative Commons
    BY-NC-ND

    Werkzeuge und Methoden

    • Projekt für Studierende
    • formteaching_experiment