Verdunstung auf DächernWie Regenwasser zur Kühlung von Städten genutzt werden kann
In zahlreichen Städten Europas leiden die Menschen unter der Hitze. Mit einem speziellen System könnten nicht nur Gebäude besser gekühlt, sondern auch die Temperaturen insgesamt gesenkt werden, wie eine aktuelle Simulationsstudie zeigt.
Aufgefangenes Regenwasser von Dächern kann bei hohen Temperaturen als natürliche Ressource gut zum Kühlen von Gebäuden genutzt werden. Das hat ein Forschungsteam der University of Manchester herausgefunden. Mit dem Einsatz des getesteten Systems könnte nicht nur der Energieverbrauch für Klimaanlagen, sondern auch die Auswirkungen von Hitzewellen in Städten reduziert werden, berichten die Studienautoren in einer Mitteilung der Uni.
Für die Untersuchung nutzte das Team spezielle Computersimulationen und Künstliche Intelligenz, um ein System zu testen, mit dem zunächst Regenwasser von Dächern aufgefangen und gespeichert wird und das bei hohen Temperaturen automatisch das gespeicherte Wasser wieder über Dächer versprüht. Vorbild für diese Simulationen war eine Fallstudie aus Tokio. Dort konnte bereits vor einiger Zeit gezeigt werden, dass die Kühlung von Dächern mit Wasser zu einer Reihe von positiven Effekten an heißen Tagen in Städten führt.
Nicht die Größe der Wassertanks entscheidet
Die Ergebnisse der aktuellen Untersuchung, die in der Fachzeitschrift "Earth Future" veröffentlicht wurden, legen nahe, dass der Zeitpunkt des Einschaltens der Sprinkleranlage einen größeren Einfluss auf die kühlenden Effekte hatte als die Größe des Tanks oder die Wassermenge. Die Forscher stellten außerdem fest, dass größer nicht immer besser ist: Sehr große Tanks führten nur zu geringfügigen zusätzlichen Einsparungen beim Energieverbrauch für Klimaanlagen, während die Zufuhr von mehr Wasser nicht zwangsläufig zu einer stärkeren Kühlung führte, da ein Teil des Wassers auf dem Dach verblieb, anstatt zu verdunsten. Die Tanks auf den Dächern könnten den Simulationen zufolge relativ klein sein.
Die Berechnungen ergaben außerdem: Mit dem Tokioter Modell könnten jährlich rund 100 Megawattstunden Wechselstrom eingespart werden, in wärmeren Jahren sogar noch mehr. Im zehnjährigen Simulationszeitraum reduzierten sich die Stunden mit extremer Hitze auf den Dachflächen um 592 bis 1221 Stunden, und die Stunden mit extremen Straßentemperaturen sanken um 86 bis 297 Stunden.
"Besonders ermutigend ist, dass die Vorteile in heißeren Jahren sogar noch größer werden, was darauf hindeutet, dass dieser Ansatz mit fortschreitender Klimaerwärmung immer wichtiger werden könnte", wird der Datenwissenschaftler und Umweltanalytiker Zhonghua Zheng in der Mitteilung dazu zitiert.
KI-gestütztes System ermittelt geeignete Werte
Wann der Sprenger sich selbst anstellt, hängt von der Oberflächentemperatur des Daches ab. "Im Fall von Tokio ermittelte das Modell den optimalen Bereich zwischen 35 und 40 Grad Celsius. Dies ist jedoch standortspezifisch, da sich das lokale Klima und die Gebäudeeigenschaften von Standort zu Standort unterscheiden. Daher gibt es keine universelle Temperatur, die überall funktioniert. Unser KI-gestütztes System kann jedoch verwendet werden, um dies für jeden anderen Standort zu ermitteln", erklärt der Leiter der Studie.
Die Forschenden sind überzeugt davon, dass Kühlsysteme auf Dächern, die Regenwasser nutzen, ein Teil von städtischen Maßnahmen zur Anpassung an die Erderwärmung und extreme Temperaturen sein können. Auf diese Weise könnte nicht nur die öffentliche Gesundheit geschützt werden, sondern auch die Wasserknappheit abgemildert werden. Zudem reduziert das System den Anteil des Oberflächenabflusses von Regenwasser in Städten und den Verbrauch von Energie durch Klimaanlagen.