Sustainicum Collection

Consus Qëllimi i projektit është të krijojë një rrjet rajonal shkencor-shoqëror për risitë e qëndrueshmërisë në Shqipëri e Kosovë me qëllim forcimin e lidhjes dhe bashkëpunimit të institucioneve në fushën e arsimit të lartë, kërkimit dhe praktikës.
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Resource facts

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

Beschreibung
(als PDF)

Implementierung

Zusätzliche Anhänge

Energiebilanz und Energieflüsse in der Umwelt - Einfluß von Albedo und Beschattung auf die räumliche Verteilung der Bodenoberflächentemperatur(Resource ID: 203)

Der Baustein beinhaltet die Anleitung zur Durchführung eines Experiments, anhand dessen der Einfluss der Bodenalbedo und der Beschattung auf die Energiebilanz und in weiterer Folge auf die Bodenoberflächentemperatur demonstriert wird, bzw. eine Beschreibung der Randbedingungen, die für die Durchführung des Experiments einzuhalten sind.

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) und der Beschattung auf die räumliche Verteilung der Bodenoberflächentemperatur im Freien demonstriert werden. Die Studierenden sollen die Unterschiede der Strahlungsbilanz über helleren und dünkleren versiegelten Flächen sowie den Einfluss von Beschattung auf die Strahlungsbilanz verstehen und anhand von Messungen identifizieren können.

Beschreibung des Bausteins

Im Rahmen des Experiments werden Messungen der Bodenoberflächentemperatur durchgeführt. Die Messungen können für einen Zeitraum von 1 Tag (wolkenlose Verhältnisse notwendig) durchgeführt werden. Durch Oberflächentemperaturmessung mit einer Wärmebildkamera, welche an einem höheren Ort aufgestellt wird, werden räumliche Unterschiede der Oberflächentemperatur ersichtlich.

Wärmebildaufnahmen werden über einer homogenen versiegelten Fläche durchgeführt. Über dieser versiegelten Fläche werden eine schwarze und eine weisse Styroporfläche nebeneinander gelegt, um eine hohe und eine niedrige Albedo und deren Einfluss auf die Bodenoberflächentemperatur zu simulieren. Gleichzeitig oder nach diesem Experiment wird ein schattenwerfender Körper (z.B. Auto oder leichtes Möbelstück) auf der versiegelten Fläche aufgestellt. Der Einfluss der Beschattung auf die Bodenoberflächentemperatur wird in der Wärmebildaufnahme langsam ersichtlich.

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

Das Lehrveranstaltungsmaterial beinhaltet

  • Eine Kurzanleitung zum Baustein
  • Empfehlungen für den Einsatz des Bausteins in der Lehre
  • Literaturverzeichnis und weiterführende Links
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
Dieser Lehrveranstaltungsbaustein eignet sich für alle Studienangebote mit Übungscharakter, die sich mit dem Thema Energiebilanz, Strahlungsbilanz und lokale Wärmebildung beschäftigen. Die Studierenden sollen die Unterschiede der Strahlungsbilanz über helleren und dünkleren versiegelten Flächen sowie den Einfluss von Beschattung auf die Strahlungsbilanz verstehen und anhand von Messungen identifizieren können.
Bezug zur Nachhaltigkeit
Die Überhitzung in Grossstädten ist ein sehr aktuelles Thema. Ein Grund für die Überhitzung liegt in einer Veränderung der Strahlungs- und Energiebilanz durch die vielen versiegelten Flächen. Eine vernünftige Gestaltung der Umgebung und die Nutzung des Abkühlungseffektes, z.B. von Beschattung, führt zu einer sinnvollen Veränderung der Strahlungs- und Energiebilanz und kann so der Überhitzung entgegenwirken.
Im Rahmen diese Bausteins werden zwei mögliche abkühlende Einflussfaktoren durch reale Experimente sichtbar gemacht:
a) der Einfluss von Albedo auf die Energiebilanz: je mehr Energie wieder Richtung Atmosphäre und Weltraum zurückreflektiert wird, desto weniger Energie wird im System bleiben und zur Erhitzung der Bodenoberfläche beitragen.
b) der Einfluss der Beschattung: ein Grossteil der Strahlungsenergie fällt direkt als "direkte Sonnenstrahlung" auf die Bodenoberfläche ein. Um gewisse Standorte vor einer Überhitzung zu schützen, eignet sich deswegen eine Umgebung, wie z.B. Bäume oder Sonnenschutzmassnahmen, die Schatten erzeugt und zu einer lokalen Abkühlung führt.
Vorausgesetztes Wissen
    Vorbereitungsaufwand
    Niedrig
    Zugang
    Free
    Quellen und Verweise

    Literatur Albedo

    Lehrbuch

    1) Hans Häckel, 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.

    Literatur Beschattung

    Lehrbuch

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

    Diplomarbeit

    2) Faltis, Cecylia, 2008 Einfluss von schwarzen Hagelnetzen auf das Mikroklima in einer Südtiroler Apfelanlage, Diplomarbeit, Fakultät für Lebenswissenschaften, Universität Wien 

    Konferenzbeiträge

    3) G. Holzapfel, P. Weihs, L. Stockreiter, and E. Hoffmann (2012): Determination of the Annual Shading Potential of Salix Purpurea Coppice using Hemispherical Photographs . [Poster] [EGU General Assembly 2012, Vienna, 22.-27. April 2012] , Geophysical Research Abstracts, 14, 7879-7879

    4) Gerda Holzapfel, Philipp Weihs, Hans Peter Rauch, Florin Florineth (2012): The shading potential of salix purpurea TO Quantify specific ecologic engineering effects. Soil Bio- and Eco-Engineering The Use of Vegetation to Improve Slope Stability, Jul 23-27, 2012, Vancouver, Kanada

    5) Holzapfel, G; Weihs, P; Florineth, F (2012): Influences of Riparian Vegetation on the Ecology of River Systems - Shading Effects of Riparian Vegetation. [9th international Symposium on Ecohydraulics 2012, Vienna, Austria, Sept 17-21, 2012] In: Institute of Water Management, Hydrology and Hydraulic Engineering - University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, ISE 2012 Proceedings

    6) Trimmel, H; Weihs, P; Formayer, H; Holzapfel, G; Rauch, HP; Dossi, F; Graf, W; Leitner, P; Melcher, A; (2013): Methods of modeling the energy fluxes of low land rivers including the shading effect of river geometry and riparian vegetation. [Poster]
    [14.Österreichischer Klimatag, Vienna, Austria, APR 4-5, 2013] In: Climate Change Center Austria CCCA, Klima- und Energiefond gemeinsam mit Universität für Bodenkultur Wien, 14.Klimatag, http://bioclic.boku.ac.at/index.php, http://ccca.boku.ac.at/veranstaltungen/klimatag2013

    Populärwissenschaftliche Literatur

    7) Regina Matzi, 1994: Auswirkungen von Straßenbauten in schutzwürdigen Gebieten Kärntens:der Klimafaktor Naturwissenschaftlicher Verein für Kärnten, Austria, download unter www.biologiezentrum.at Carinthia II 184./104. Jahrgang S.143-156 Klagenfurt 1994 http://www.landesmuseum.at/pdf_frei_remote/CAR_184_104_0143-0156.pdf

    Internet Links

    Projekt Bio_clic: Das Potential der Ufervegetation zur Minderung von Effekten des Klimawandels auf biologische Lebensgemeinschaften kleiner bis mittelgroßer Fließgewässer http://bioclic.boku.ac.at/index.php

    https://forschung.boku.ac.at/fis/suchen.projekt_uebersicht?sprache_in=de&menue_id_in=300&id_in=9048

    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

    • formteaching_experiment