„nachhaltige technologien 04 | 2020"

und empfehlen zur Reduktion der Hitzebelastung in Städten eine gezielte Berücksichtigung von mikrokli- matischen Aspekten im Zuge der Stadtplanung. Für zielgerichtete Optimierungsmaßnahmen, welche sich auf die Reduktion der Hotspots in Form von Inner- städtischen Hitzeinseln (Intra-Urban-Heat-Islands- IUHI) konzentrieren, ist es notwendig die komplexen Zusammenhänge zu verstehen und die wesentlichen Einflussfaktoren zu identifizieren. Zunehmend wird für diese Aufgabe eine Reihe von Simulationstools eingesetzt. Eine umfassende exakte thermische Simulation urbaner Gebiete zur Vorhersage von be- lastbaren Absolutwerten ist schwierig, die Methoden eignen sich besser für Sensitivitätsanalysen. Für eine genaue Simulation der komplexen, vielschichtigen Wärmeaustauschmechanismen wäre die Lösung komplexer Gleichungssysteme unter der genauen Kenntnis einer Vielzahl an Materialparametern und Randbedingungen notwendig. Strahlungssampling und 3D-Algorithmus zur Berechnung des thermischen Komforts Quelle: AEE INTEC Die von AEE INTEC entwickelte Methode stellt kein Simulationsverfahren, sondern gewissermaßen eine Hybridvariante dar. Grundsätzlich handelt es sich um eine messtechnische Untersuchungsmethode. Insbesondere für die Ableitung des gesuchten thermischen Komforts werden jedoch numerische Verfahren eingesetzt, welche üblicherweise in Simu- lationsprogrammen zur Anwendung kommen . Der Entwicklung des Verfahrens wurde die Arbeits- hypothese unterlegt, dass die zentrale Einflussgröße bei der Bestimmung des thermischen Komforts in sommerlichen urbanen Umgebungen die mittlere Strahlungstemperatur ist, da die Strahlung in der Wärmebilanz einerseits den größten Wärmestrom darstellt und andererseits den größten räumlichen Variationen unterliegt. Die möglichst exakte Bestim- mung dieser Größe stellte deshalb die zentrale Aufgabenstellung bei der Entwicklung des Verfahrens dar. Sowohl auf der Empfängerseite (Mensch) als auch auf der Senderseite (Umgebung) wurde eine möglichst verfeinerte Beschreibung angestrebt. Hierfür werden einerseits aus der menschlichen Topologie resultie- rende, richtungsabhängige Strahlungssensitivitäten berücksichtigt. Andererseits wird die einwirkende Strahlungsleistung - bestehend aus der thermischen Strahlung aller Oberflächen, der atmosphärischen Gegenstrahlung sowie der direkten und diffus re- flektierten und gestreuten Sonneneinstrahlung - auf Basis von Messdaten und mit Hilfe eines numerischen Verfahrens sehr detailliert ermittelt. Messung der Ausstrahlung Im Verfahren wird die wesentliche mittlere Strah- lungstemperatur nicht für jeden Ort des untersuch- ten Bereichs messtechnisch ermittelt - was eine schwierige und sehr aufwendige Aufgabe darstellen würde – sondern aus den Einstrahlungswerten der gesamten sichtbaren Umgebung abgeleitet. Hierfür ist es notwendig, mittels Drohnen eine Vielzahl von Aufnahmen aller sichtbaren Bereiche anzufertigen. Die Drohnen sind für diesen Zweck gleichzeitig mit einer Thermografiekamera und einer Multi- spektralkamera ausgestattet. Mit ersterer wird die Wärmestrahlung der Oberflächen, welche von den Oberflächentemperaturen der einzelnen Flächen bestimmt wird, detektiert („langwellige Strahlung“). Mit Hilfe der Multispektralkamera wird die Intensität der reflektierten Solarstrahlung der einzelnen Ober- flächen gemessen („kurzwellige Strahlung“). Auswertung In einem numerisch sehr aufwändigen Prozess wer- den diese Bilddaten aufbereitet, in dreidimensionale Punktwolken umgewandelt und schließlich in ein Stadtmodell übertragen. In diesem Stadtmodell kann schließlich mit Hilfe eines numerischen menschlichen Dummies unter Berücksichtigung weiterer Parameter wie z. B. Lufttemperatur, -feuchte und Windgeschwin- digkeit, die vor Ort am Boden gemessen werden, der thermische Komfort für jeden Punkt des untersuch- ten Gebiets sehr genau berechnet werden. Bei dem Verfahren fallen neben den Absolutwerten für den thermischen Komfort auch viele weitere aufschluss- reiche Parameter wie Oberflächentemperaturen, Flächenverteilung, Vegetationsanteil, Sensitivitäten etc. an. Zur effektiven Darstellung der Vielzahl an Parameter wurde ein eigenes interaktives Webtool entwickelt, welches es gestattet, sich dreidimensi- onal im untersuchten Bereich zu bewegen. Auf diese Weise kann die thermische Behaglichkeitssituation sehr einfach und übersichtlich an jedem beliebigen Standort analysiert werden.