Schwamm-Balkon - Konzeptentwicklung für eine innovative Verdunstungsproduktion zur Kühlung von PV-Anlagen an Hitzetagen bei kombinierter Regenwasserspeicherung

Ausgangssituation:

Die Evang.-Luth. Kirchengemeinde Hof-Kreuzkirche steht vor der Herausforderung, den zunehmenden Wetterextremereignissen zu begegnen und sich klimaresilient zu gestalten. Insbesondere in längeren Trockenperioden ist der mehr als 60 Jahre alte Bau der Kreuzkirche sowie sein umgebendes, meist versiegeltes Gelände zunehmenden Hitze-Insel-Effekten ausgesetzt. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Baukonstruktion der Kreuzkirche dar, sie lässt die Verwendung von Standardschwammelementen nicht ohne Weiteres zu. Zudem muss eine geplante PV-Anlage auf dem Kirchendach mit einbezogen werden. Das Dach der Kreuzkirche ist aufgrund der Neigungen für die Installation eines modernen Gründachs nicht geeignet, damit entfällt eine der wirksamsten Möglichkeiten, einerseits die Hitzeentwicklung an heißen Tagen in der Kirche zu reduzieren. Anderseits bieten gerade moderne Gründachsysteme ausreichend Speicherraum, um z. B. das gesammelte Niederschlagswasser für die Bewässerung der Liegenschaft zu verwenden.

Ziele:

Um das Niederschlagswasser dennoch auffangen zu können, hat die Forschungsgruppe Wasserinfrastruktur und Digitalisierung vorgeschlagen, einen speziellen „Balkon“ um das Kirchendach zu errichten, der das Wasser in einem Gründachstreifen aufnimmt, speichert und nur eine reduzierte Menge bei zu starkem Regenanfall in den Kanal ablässt. Die Kühleffekte des Grünstreifens sollen für eine höhere Stromausbeute der PV-Module sorgen, Sträucher im Gründach sollen durch eine spezielle Anordnung die Verdunstung erhöhen.

Vorgehen:

AP 1: Literaturanalyse Einsatz Gradiersysteme für Verdunstung in „Schwammelementen“, AP 2: Entwicklung von Konstruktions- oder Bemessungsansätzen für die Gradier-/Verdunstungselemente inkl. Untersuchung geeigneter Gehölze, AP 3: Erstellung eines statischen Fachgutachtens der Stützen und angrenzenden Kirchen-wände, AP 4: Entwicklung der Baukonstruktion „Schwamm-Balkon“, AP 5: Adaption des Purple Roof Systems für den Einsatz im „Schwamm-Balkon“ inkl. Ergänzung mit Gradier-/Verdunstungselemente, AP 6: Entwicklung einer Wasserbilanz, AP 7: Design des technischen Wassermanagements (Sensorik, Pumpen, Leitungen, Steuerung), AP 8: Design Gesamtkonzept „Schwamm-Balkon“