Ref.Nr.: FTM-2026TH-4
Problemstellung: Innerstädtische Hitzeinseln entstehen durch Flächenversiegelung, geringe Albedo, gebremsten Luftaustausch, hohes Wärmespeichervermögen der Baustruktur und Abwärme aus Klimaanlagen. Dauerhafte städtebauliche Gegenmaßnahmen wirken erst nach Jahren bis Jahrzehnten. In verschiedenen Projekten werden mobile, modulare und energieautarke Begrünungssystems entwickelt. Deren Kühlwirkung entsteht aus dem Zusammenspiel von Verschattung, Verdunstungskühlung der Begrünung und der Durchströmung der teildurchlässigen Struktur. Für die Auslegung eines solchen Systems fehlt bislang ein belastbares Rechenmodell. Weder die zu erwartende Kühlleistung noch der räumliche Wirkungsradius lassen sich derzeit aus der Geometrie und der Begrünungsausführung vorhersagen.
Aufgabenstellung und Methodik: Ziel der Arbeit ist die Entwicklung, Implementierung und beispielhafte Anwendung eines mathematisch-physikalischen Modells zur Beschreibung der mikroklimatischen Wirkung begrünter, teildurchlässiger Hitzeschutzstrukturen. Das Modell soll die Kühlleistung, den räumlichen Wirkungsradius und die thermische Behaglichkeit im Tagesgang aus geometrischen und vegetationstechnischen Eingangsgrößen berechnen. Auf dieser Grundlage sind mindestens vier konstruktive Umsetzungsvarianten als Designstudien zu rechnen, anhand einheitlicher Kennzahlen zu vergleichen und hinsichtlich der Wirksamkeit zu bewerten. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt ausdrücklich auf der mathematischen Modellbildung und der sauberen Herleitung der Bilanzgleichungen, nicht auf der Bedienung eines kommerziellen Simulationswerkzeugs. Ein reiner Werkzeuganwendungsnachweis erfüllt die Aufgabenstellung nicht. Vereinfachungen sind zulässig und erwünscht, sofern sie begründet, in ihrer Wirkung abgeschätzt und in den Modellgrenzen dokumentiert werden. Sollte sich im Verlauf zeigen, dass der räumlich auflösende Modellteil im Bearbeitungszeitraum nicht in der geplanten Tiefe umsetzbar ist, ist dieser in Abstimmung mit dem Betreuer zugunsten einer belastbaren Ausarbeitung des Bilanzmodells und der Designstudien zu reduzieren.
Sie bringen mit: Interesse an Pflanzensysteme, mathematsicher Modellierung, Simulation
Ansprechpartner: Christoph Müller / Sekretariat Professur Förder- und Materialflusstechnik