GDF - Green Density Factor and GCF - Green Cooling Factor
Tectum Wissenschaftsverlag
978-3-8288-3750-8 (ISBN)
Florian Betzler was born in Hamburg and is an architect, owner and CEO of an architecture bureau in Hamburg. He holds the title of Diploma engineer of Architecture (University of Applied Science Hamburg, Germany) and a Master of Science (University for Applied Science Wismar, Germany).He has been working in the fast-growing field of vegetated buildings and green architecture for more than a decade and has been international teacher and visiting professor in Thailand, India and China.
Zusammenfassung
Abstract
Content
Abbreviations
List of tables
List of figures
1. Introduction
a. Human impact on land cover and climate
i. Human land cover change
ii. Altered water cycle and climate impact
iii. Trends of population growth
iv. Trend of urbanization
v. Urban Heat Island effect for cities
vi. Energy map
vii. Preliminary conclusion
b. Cooling effects of roofs and façades of green building
i. Water evapotranspiration of plants
ii. Cooling effects of vegetated buildings
iii. Types of vegetated facades and roofs
c. Vegetated buildings- Current state of research
i. Green Plot Ratio, Asia
ii. Biotope Area Factor, Berlin, Germany
iii. Seattle Green Factor, Seattle, United States
iv. Urban Neighbourhood Green Index, Delhi, India
v. Green Roof Bylaw, Toronto, Canada
vi. Green volume number, Hamburg
vii. Preliminary conclusion
2. Green buildings, previous projects & motivation
a. Green buildings world-wide
b. Previous projects (Betzler) & motivation
i. DESY research centre, Hamburg, Germany
ii. Simon-von-Utrecht-Straβe, Hamburg, Germany
c. Preliminary conclusion
d. Research gaps and aim of this thesis
3. Introduction and application of GDF and GCF
a. Definition of the GDF and GCF factors
i. The Green Density Factor (GDF)
ii. The green cooling factor (GCF)
iii. Evapotranspiration energy (EVE)
iv. Amount of water evapotranspiration
b. Calculation examples for the GCF formula
i. Using all the available rain
ii. An old building with HVAC of 180 kWh/m2
c. Description case studies
i. Introduction Hamburg and Hong Kong
ii. Modell buildings
iii. Heating, Cooling and Ventilation energy of buildings
4. Results of case studies and discussion
a. Green Density Factor (GDF) of the model buildings
b. Green Cooling Factor (GCF) of the model buildings
c. Water tanks
d. Excursion for discussion: Considering the whole city space
i. Hamburg
ii. Hong Kong
e. Example implementation of GDF/GCF into the “Hafen City Hamburg” plan
f. Legal Implementation of GDF/GCF into the public building codes and laws based on the example of Germany
5. Summary and Conclusion
6. Literature
In dieser Dissertation wird ein System zur Berechnung von Einflüssen von Gebäudebegrünung in Relation zur versiegelten Gebäudefläche eingeführt. In einem zweiten Schritt wird der Kühlungseffekt der Gebäudebegrünung auf das umgebende Mikro-Klima des Stadtraums untersucht und abgeschätzt. Die hierfür eingeführten Faktoren können im Rahmen der Stadtplanung zur Anwendung kommen, um Umweltparameter eines Gebäudes zu standardisieren. Die Bezeichnungen der eingeführten Faktoren sind: Green Density Factor (GDF) und Green Cooling Factor (GCF). Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Faktoren „GDF“ und „GCF“ als qualitatives und quantitatives Maβ des Grünvolumens zu entwickeln. Die Faktoren erlauben ein in der Anwendung einfaches Werkzeug der urbanen Stadt- und Gebäudeplanung. Das Prinzip der Anwendung ist vergleichbar mit den Faktoren “GFZ” („Geschossflächenzahl“, ein Maβ für die Anzahl der Geschosse eines Gebäudes) und “GRZ” („Grundflächenzahl”, ein Maβ für die versiegelte Fläche im Verhältnis zur Grundstücksfläche), die im gegenwärtigen Deutschen Planungsrecht zur Anwendung kommen. Die in dieser Arbeit eingeführten Faktoren „GDF“ und „GCF“ richten sich an Architekten (da Dach- und Fassadenarchitektur beeinflusst sind), Stadtplaner und –Entwickler (Anpassung der Planung anhand der berechneten Vorhersagen) und Entscheidungsträger (Politiker) – sowie sonstige Spezialisten aus den Bereichen des Wassermanagements, der Stadtklima-Forschung und der Nachhaltigkeits-Forschung. Die Faktoren ermöglichen es dem Anwender, das gesamte Gebäude hinsichtlich der Form, der Energieversorgungssysteme und der Außenbegrünung zu optimieren, um der Zielsetzung umweltfreundlicher Gebäude und Städte zu entsprechen. Zudem ermöglichen es die Faktoren einer Stadtverwaltung, Vorgaben für zukünftige Bauprojekte zu definieren. Der „GDF“-Faktor setzt die Fläche der Gebäudebegrünung (Fassaden und Dach) ins Verhältnis zur versiegelten Grundfläche des Gebäudes. Je mehr Außenbegrünung ein Gebäude aufweist, desto höher ist der GDF-Faktor. In diesem Ansatz ist es möglich, durch Außenbegrünung den negativen Einfluss auf das Stadtklima zu kompensieren, den versiegelte Flächen verursacht haben – mit anderen positiven Nebeneffekten, die eine Begrünung mit sich bringt. Natürlich können nicht alle negativen Effekte der Flächenversiegelung in Städten (z.B. auf den Boden und das Grundwasser) durch Gebäudebegrünung alleine korrigiert werden. Aufbauend auf den GDF-Faktor erlaubt der „Green Cooling Factor“ (GCF), die Kühlkapazität der Gebäudebegrünung zu berechnen. Die Kühlung entsteht hierbei durch die Wasser-Verdunstung der Pflanzen. Die Kühlkapazität wird hierbei in Kilo-Watt-Stunden kWh pro Jahr gemessen und wird ins Verhältnis gesetzt mit dem Energieverbrauch des Gebäudes durch Beheizung, Belüftung und Klimatisierung (HVAC). Die HVAC-Systeme produzieren hauptsächlich Abwärme (direkt oder indirekt), die auf kurz oder lang in die Stadtumgebung eingebracht wird. Diese Abwärme-Leistung wird mit der Kühlkapazität ins Verhältnis gesetzt. Auch hier kann eine Überkompensation als Folge der Gebäudebegrünung erreicht werden. Eine Überkompensation kann hierbei direkt an dem ermittelten GCF-Faktor abgelesen werden: Zum Beispiel bedeutet ein Wert von GCF = 1.5, dass für jede 100 kW an HVAC-Energieverbrauch des Gebäudes (in das Mikroklima des Stadtraumes eingebracht) eine Kühlleistung der Ge-bäudebegrünung von 150 kW (150%) in das Mikroklima des Stadtraumes eingebracht wird. Um die generellen Anwendungsmöglichkeiten der Faktoren zu demonstrieren, werden diese im Rahmen dieser Arbeit auf verschiedene Beispielgebäude angewandt, die sich in verschiedenen Klimazonen befinden (Hamburg, Deutschland und Hong Kong, China), sowie aufgrund der unterschied-lichen Umgebungen und Stadtdichten unterschiedliche Anforderungen an die nachhaltige Stadtentwicklung stellen. In den betrachteten Fällen wird eine Fassadenbegrünung von 25% Flächenanteil und eine Dachbegrünung von 80% Flächenanteil angenommen. Es wird gezeigt, dass in beiden Fällen der lokale Regen-Niederschlag ausreichend ist, um das Verdunstungssystem der Gebäudebegrünung zu versorgen, welches zu einer Kompensation des Wärmeeintrags des Gebäudes in das Mikroklima des Stadtraumes führt. Des Weiteren können die Faktoren verwendet werden, um das Potenzial zur Kompensation des Wärmeeintrags durch den Energieverbrauch ganzer Städte abzuschätzen, wie im Falle Hamburgs und Hong Kongs dargelegt wird. Daher erlauben diese Faktoren eine sehr generelle Abschätzung der Kühlleistung durch Vegetation für verschiedene Regionen und für Areale verschiedener Größe. Beide Faktoren (GDF und GCF) stellen Architekten ein klares System zur Verfügung, das schon zu Beginn des Planungsprozesses zur Anwendung kommt. Stadt-planer können mit Hilfe dieser Faktoren die Menge an Gebäudebegrünung zusammen mit der erwarteten Kühlleistung ermitteln. Daher können die entsprechenden Vorteile für einzelne Stadt-Quartiere individuell geplant und vorhergesagt werden. Mit diesem Ansatz haben Stadt-Entwickler in einer sehr frühen Phase des Planungsprozesses ein Werkzeug zur Verfügung, welches die Einbeziehung der Dach- und Fassadenbegrünung und deren Langzeit-Vorteile (Wertsteigerung des Gebäudes) in eine Lebenszeit-Berechnung eines Gebäudes erlaubt. Am Ende der Arbeit wird ein Ausblick auf eine potenzielle Einbindung der Faktoren in den Prozess der Stadtplanung am Beispiel der „Hafen City“ dargelegt.
In dieser Dissertation wird ein System zur Berechnung von Einflüssen von Gebäudebegrünung in Relation zur versiegelten Gebäudefläche eingeführt. In einem zweiten Schritt wird der Kühlungseffekt der Gebäudebegrünung auf das umgebende Mikro-Klima des Stadtraums untersucht und abgeschätzt. Die hierfür eingeführten Faktoren können im Rahmen der Stadtplanung zur Anwendung kommen, um Umweltparameter eines Gebäudes zu standardisieren. Die Bezeichnungen der eingeführten Faktoren sind: Green Density Factor (GDF) und Green Cooling Factor (GCF). Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Faktoren "GDF" und "GCF" als qualitatives und quantitatives Ma_ des Grünvolumens zu entwickeln. Die Faktoren erlauben ein in der Anwendung einfaches Werkzeug der urbanen Stadt- und Gebäudeplanung. Das Prinzip der Anwendung ist vergleichbar mit den Faktoren "GFZ" ("Geschossflächenzahl", ein Ma_ für die Anzahl der Geschosse eines Gebäudes) und "GRZ" ("Grundflächenzahl", ein Ma_ für die versiegelte Fläche im Verhältnis zur Grundstücksfläche), die im gegenwärtigen Deutschen Planungsrecht zur Anwendung kommen. Die in dieser Arbeit eingeführten Faktoren "GDF" und "GCF" richten sich an Architekten (da Dach- und Fassadenarchitektur beeinflusst sind), Stadtplaner und -Entwickler (Anpassung der Planung anhand der berechneten Vorhersagen) und Entscheidungsträger (Politiker) - sowie sonstige Spezialisten aus den Bereichen des Wassermanagements, der Stadtklima-Forschung und der Nachhaltigkeits-Forschung. Die Faktoren ermöglichen es dem Anwender, das gesamte Gebäude hinsichtlich der Form, der Energieversorgungssysteme und der Außenbegrünung zu optimieren, um der Zielsetzung umweltfreundlicher Gebäude und Städte zu entsprechen. Zudem ermöglichen es die Faktoren einer Stadtverwaltung, Vorgaben für zukünftige Bauprojekte zu definieren. Der "GDF"-Faktor setzt die Fläche der Gebäudebegrünung (Fassaden und Dach) ins Verhältnis zur versiegelten Grundfläche des Gebäudes. Je mehr Außenbegrünung ein Gebäude aufweist, desto höher ist der GDF-Faktor. In diesem Ansatz ist es möglich, durch Außenbegrünung den negativen Einfluss auf das Stadtklima zu kompensieren, den versiegelte Flächen verursacht haben - mit anderen positiven Nebeneffekten, die eine Begrünung mit sich bringt. Natürlich können nicht alle negativen Effekte der Flächenversiegelung in Städten (z.B. auf den Boden und das Grundwasser) durch Gebäudebegrünung alleine korrigiert werden. Aufbauend auf den GDF-Faktor erlaubt der "Green Cooling Factor" (GCF), die Kühlkapazität der Gebäudebegrünung zu berechnen. Die Kühlung entsteht hierbei durch die Wasser-Verdunstung der Pflanzen. Die Kühlkapazität wird hierbei in Kilo-Watt-Stunden kWh pro Jahr gemessen und wird ins Verhältnis gesetzt mit dem Energieverbrauch des Gebäudes durch Beheizung, Belüftung und Klimatisierung (HVAC). Die HVAC-Systeme produzieren hauptsächlich Abwärme (direkt oder indirekt), die auf kurz oder lang in die Stadtumgebung eingebracht wird. Diese Abwärme-Leistung wird mit der Kühlkapazität ins Verhältnis gesetzt. Auch hier kann eine Überkompensation als Folge der Gebäudebegrünung erreicht werden. Eine Überkompensation kann hierbei direkt an dem ermittelten GCF-Faktor abgelesen werden: Zum Beispiel bedeutet ein Wert von GCF = 1.5, dass für jede 100 kW an HVAC-Energieverbrauch des Gebäudes (in das Mikroklima des Stadtraumes eingebracht) eine Kühlleistung der Ge-bäudebegrünung von 150 kW (150%) in das Mikroklima des Stadtraumes eingebracht wird. Um die generellen Anwendungsmöglichkeiten der Faktoren zu demonstrieren, werden diese im Rahmen dieser Arbeit auf verschiedene Beispielgebäude angewandt, die sich in verschiedenen Klimazonen befinden (Hamburg, Deutschland und Hong Kong, China), sowie aufgrund der unterschied-lichen Umgebungen und Stadtdichten unterschiedliche Anforderungen an die nachhaltige Stadtentwicklung stellen. In den betrachteten Fällen wird eine Fassadenbegrünung v
| Erscheinungsdatum | 05.04.2016 |
|---|---|
| Zusatzinfo | Tabellen, Abbildungen und Grafiken |
| Sprache | englisch |
| Maße | 148 x 210 mm |
| Gewicht | 223 g |
| Themenwelt | Technik ► Architektur |
| Schlagworte | 2010 bis 2019 n. Chr. • GCF Green Cooling Factor • GDF - Green Density Factor • green buildings • Green Cooling • Green Cooling Factor (GCF) • Green Density • Green Density Factor (GDF) • Green Facades • Green Roofs • Grüne Architektur und grünes Design • Hafen City Hamburg • Hamburg • Hausbegrünung • Hong Kong • Stadtplanung und Architektur • Urban Heat Island • Vegetated Buildings |
| ISBN-10 | 3-8288-3750-6 / 3828837506 |
| ISBN-13 | 978-3-8288-3750-8 / 9783828837508 |
| Zustand | Neuware |
| Haben Sie eine Frage zum Produkt? |
aus dem Bereich
