Zielsetzung: LUMUMBA zielt darauf ab, praktische Lösungen bereitzustellen, die Gebäudebetreibern und -planern dabei helfen, ein zufriedenstellendes Niveau der Raumluftqualität bei gleichzeitiger Optimierung der hierzu erforderlichen Energiebedarfe sicherzustellen. Hierbei verfolgt LUMUMBA den Ansatz eines Reallabors. Wissenschaftliche Methoden des standardisierten Innenraumluftqualitätsmanagements (nach ISO 16000-40) sowie des standardisierten Umweltmanagements (nach ISO 14001) werden partizipativ mit Lernenden in Bildungs- und Ausbildungseinrichtungen angewendet, um energieeffiziente Konzepte zu entwickeln, die der Bereitstellung einer hohen Raumluftqualität dienen. Zu diesen Konzepten zählen z. B. der unterstützende Einsatz von Luftreinigungsapparaten, die bedarfsangepasste smarte Fensterlüftung, die Erhöhung des Umluftanteils bei raumlufttechnischen Anlagen in Kombination mit Luftreinigungsapparaten und / oder der Einsatz dezentraler Lüftungsanlagen mit Wärmetauschern. Zu den umweltrelevanten Zielen von LUMUMBA zählen (i) der Schutz der menschlichen Gesundheit durch bedarfsangepasste Lüftung in einer Umgebung, für die in Bezug auf luftgetragene Schadstoffe keine weitreichenden und verbindlichen immissionsschutzrechtlichen Bestimmungen gelten, (ii) die Ressourcenschonung durch Reduktion von lüftungsbedingten Heizenergieverlusten und damit verbundener Reduktion des Verbrauchs von vorwiegend fossilen Energieträgern, (iii) die Minderung von CO2-Emissionen durch reduzierten Verbrauch an fossilen Energieträgern zur Gebäudebeheizung, (iv) die Stärkung des Nachhaltigkeitsbewusstseins und -handelns der Lernenden in teilnehmenden Einrichtungen durch den zugrundeliegenden partizipativen Reallabor-Ansatz sowie (v) die nachhaltige Sicherung der gewonnenen Erkenntnisse durch Verankerung im Sinne betrieblicher Managementsysteme zur kontinuierlichen Verbesserung von Innenraumluftqualität und Umweltleistung der teilnehmenden Einrichtungen. Die notwendigen Schritte umfassen die Identifikation und messtechnische Charakterisierung geeigneter Räumlichkeiten in den teilnehmenden Einrichtungen, die numerische Simulation von Luftqualität und lüftungsbedingten Energieverbräuchen der Räumlichkeiten, die Planung, Umsetzung und Validierung von Verbesserungsmaßnahmen sowie die Gesamtevaluation und Verstetigung der Ergebnisse.
Es wird ein Sensorsystem zur automatisierten bedarfsabhaengig geregelten Einzelraumlueftung entwickelt. Dieses ist vergleichbar mit einem Raumthermostat, wobei zusaetzlich zur Raumtemperatur weitere Groessen, insbesondere die Feuchte und die CO2 -Konzentration gemessen und ueber eine geeignete Lueftungsanlage geregelt werden. Mit diesem System kann eine Reduktion der Lueftungswaermeverluste auch in domestischen Bereichen erreicht werden. In modernen Niedrigenergiehaeusern diese schon jetzt groesser als die Konvektionsverluste. Eine nachhaltige Heizenergiebedarfsreduktion und die damit verbundene Verringerung der CO2 -Produktion sind die Ziele dieses Forschungsvorhabens.
Die Bedeutung der Aggregierungsprozesse für die CO2-Quellen- und Senkenfunktion der im Schwerpunktprogramm 1090 bearbeiteten Böden soll unter dem angegebenen Thema bearbeitet werden. Ziel der Untersuchungen ist es, die Immobilisierung und Mobilisierung sowie die Verteilung der organischen Substanz unter definierten physikalischen Randbedingungen (Hydraulik, Mechanik) zu quantifizieren. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die räumliche und zeitliche Dimension der Strukturbildung gelegt. Im Einzelnen sollen die Auswirkungen hydraulischer und mechanischer Prozesse und deren Wechselwirkung zueinander für die Festlegung von organischer Substanz im Boden analysiert werden. Dafür werden Zug- und Scherversuche durchgeführt, die Porenverteilung und -funktionen ebenso wie die Durchlüftung und der damit verbundenen potentiellen Abbaubarkeit der organischen Substanz auf den Skalen des strukturierten Gesamtbodens und des Einzelaggregates bestimmt. Durch Perkolationsversuche und der Analyse der räumlichen Verteilung der organischen Substanz wird die Frage der Erreichbarkeit bestimmter Prozeßräume erörtert. In enger Zusammenarbeit und in der Kombination mit den Ergebnissen der Forschungsvorhaben der Antragsteller: Grootes, Guggenberger, Bachmann können daher genauere Informationen über die physikalisch quantifizierbaren Randbedingungen der Strukturstabilität als Grundlage für die CO2 -Quellen- und Senkenfunktion von Böden erwartet werden.
Methane (CH4) is a major greenhouse gas of which the atmospheric concentration has more than doubled since pre-industrial times. Soils can act as both, source and sink for atmospheric CH4, while upland forest soils generally act as CH4 consumers. Oxidation rates depend on factors influenced by the climate like soil temperature and soil moisture but also on soil properties like soil structure, texture and chemical properties. Many of these parameters directly influence soil aeration. CH4 oxidation in soils seems to be controlled by the supply with atmospheric CH4, and thus soil aeration is a key factor. We aim to investigate the importance of soil-gas transport-processes for CH4 oxidation in forest soils from the variability the intra-site level, down to small-scale (0.1 m), using new approaches of field measurements. Further we will investigate the temporal evolution of soil CH4 consumption and the influence of environmental factors during the season. Based on previous results, we hypothesize that turbulence-driven pressure-pumping modifies the transport of CH4 into the soil, and thus, also CH4 consumption. To improve the understanding of horizontal patterns of CH4 oxidation we want to integrate the vertical dimension on the different scales using an enhanced gradient flux method. To overcome the constraints of the classical gradient method we will apply gas-diffusivity measurements in-situ using tracer gases and Finite-Element-Modeling. Similar to the geophysical technique of Electrical Resistivity Tomography we want to develop a Gas Diffusivity Tomography. This will allow to derive the three-dimensional distribution of soil gas diffusivity and methane oxidation.
Im Rahmen der Mitarbeit in der Planungsgemeinschaft Technik wurden folgende Arbeiten durchgefuehrt: 1) Untersuchung von Effekten der freien Lueftung an Waenden und Fenstern 2) Probleme der natuerlichen Lueftung des Plenarsaals bei unterschiedlichen Fortluftfuehrungen und Wetterbedingungen 3) Numerische Berechnungen zu verschiedenen Lueftungsproblemen
Ziel des Forschungsvorhabens ist, die Narkosegas-Belastung fuer Krankenhaus-Personal so gering wie moeglich zu halten. Hierzu wurde die Narkosegas-Belastung an verschiedenen Arbeitsplaetzen im Uniklinikum Tuebingen systematisch erfasst und im Kontext zu verschiedenen Narkose-Verfahren und oertlichen Gegebenheiten bewertet. Ergebnisse bisher: 1) Der Einsatz von Larynxmasken und ungeblockten Endotracheal-Tuben in der Kinder-Anaesthesie fuehrt zu vergleichbarer Narkosegas-Belastung fuer das Personal. In vollklimatisierten OP-Raeumen (Luftwechselzahl 16) koennen bei beiden Narkoseverfahren die vorgeschriebenen Grenzwerte deutlich unterschritten werden. 2) Nachtraeglich eingebaute Lueftungs-Anlagen in Aufwachraeumen koennen zur Reduktion der Narkosegas-Belastung beitragen, auch wenn sie faelschlicherweise unter der Decke und nicht am Boden installiert wurden. 3) Bei voll klimatisierten OP-Raeumen laesst sich Isofluran im Blut von Anaesthesisten nur wenige Minuten nach Masken-Einleitung von Kindern nachweisen. 15 Minuten nach Einleitung ist Isofluran im Blut unter der Nachweisgrenze (1 ng/ml).
Veränderungen im subantarktischen Südozean und ihre Wechselwirkungen mit der Atmosphäre werden als Schlüsselkomponenten für das Verständnis des Klimawandels auf orbitalen bis millennialen Zeitskalen angesehen. Schwankungen der Meereisbedeckung, Ozeanstratifizierung, biologischen Nährstoffnutzung und Ventilation von Zwischen- und Tiefwasser spielen eine Schlüsselrolle bei natürlichen Schwankungen pleistozäner atmosphärischer CO2-Konzentrationen. Wir planen, die Variabilität des Südozean-Zwischenwassers (SOIW) während der letzten ca. 1,5 Ma zu rekonstruieren in Bezug auf (1) Meeresoberflächen- und Thermoklinen-Stratifizierung, Temperatur- und Salzgehaltschwankungen (2) Ventilation und Karbonatchemie im Vergleich zu Zirkumpolarem Tiefenwasser (CDW) und daraus resultierende Kohlenstoffkreislauf-Änderungen, (2) mögliche Verbindungen zu niederen Breiten durch sog. Ozeantunnel. Wir verwenden einen Planktonforaminiferen Multispezies-Ansatz, bei dem stabile Isotope (18O, 13C, 11B) und Element-Geochemie (Mg/Ca, B/Ca) kombiniert werden. Unter Verwendung sowohl von oberflächennahen als auch tiefer in Thermoklinen bzw. Zwischenwasser lebenden Arten, kann eine Rekonstruktion der oberen ca. 500m Wassersäule erreicht werden, basierend auf zwei IODP-Sites, erbohrt während Expedition 383: U1541 vom pelagischen Ostpazifikrücken, und U1542 vom chilenischen Kontinentalrand. Frühere Arbeiten haben unterschiedliche Entwicklungen zwischen Oberflächen- und Thermoklinen-Charakteristika gezeigt, die auf Variationen der glazial-interglazialen SOIW Bildung oder lateraler Advektion hinweisen, möglicherweise verbunden mit Veränderungen der Westwinde. Stabile Kohlenstoffisotope werden verwendet, um die paläochemische Vorgeschichte zwischen SOIW und dem oberen Ozean zu rekonstruieren, während delta11B-Messungen Einblicke in Veränderungen der Carbonatchemie liefern sollen. Um eine zonale Rekonstruktion, als auch einen hochauflösenden Einblick in die sub-millenniale SOIW-Dynamik zu erhalten, soll IODP-Site U1542 Informationen über physikalischen Konditionierung und biogeochemischen Eigenschaften von SOIW liefern. SOIW versorgte potenziell die niederen pazifischen Breiten über den Ozeantunnel-Mechanismus mit Nährstoffen, die für die Steigerung der biologischen Primärproduktivität dort von entscheidender Bedeutung sind. Diese aus dem Süden stammende Nährstoffleckage wurde durch Zwischenwasserkonstruktionen aus dem Nordpazifik in Frage gestellt und ist Gegenstand anhaltender Debatten. Die beschriebenen Analysen werden durch hochauflösende XRF-Kernscandaten an beiden Sites ergänzt, um Änderungen der Produktivität, SE-Pazifischen Gyre und des antarktischen Zirkumpolarstrom in die Ergebnis-Interpretation einzubinden.
Fallstudien werden herangezogen um leistungsfähige Doppelfassaden in ihrer Wirkung auf Systeme der Gebäudetechnik sowie auf die Energieeffizienz des Gebäudes zu untersuchen. Bei der ersten Fallstudie handelt es sich um einen 21-geschossigen Büroturm im Zentrum von Berlin mit Fertigstellungsdatum 1999. Die Doppelfassade wirkt als solarthermischer Schacht und ermöglicht die natürliche Lüftung des Turmes während 70Prozent des Jahres. Für die verbleibende Zeit erfolgt die Versorgung mechanisch über Quellluft und sorptionsgestützte Klimatisierung. Das zweite Gebäude hat die Funktion einer Hauptverwaltung nahe Frankfurt, fertiggestellt im Jahr 2000. Hier ermöglicht ein extrem effizientes Doppelfassadensystem den Verzicht auf ein konventionelles Heizsystem. Ein Kapillarrohrsystem in der Decke sorgt für Kühlung und Heizung. Die Einsparungen an den konventionellen Systemen können somit den gestiegenen Fassadenkosten gegen gerechnet werden. Die dritte Fallstudie beschäftigt sich mit dem erstgereihten Wettbewerbsentwurf für die neue Hauptverwaltung der europäischen Zentralbank in Frankfurt. Eine zweite Gebäudehülle in Kombination mit einer energetisch optimierten Gebäudeform erlaubt während des gesamten Jahres die natürliche Lüftung des Hochhauses. Zusätzlich zur Ersparnis in den laufenden Betriebsenergiekosten wird ein enormes Einsparpotential bezüglich Investitionskosten (Wegfall des mechanischen Lüftungssystems und Anlagentechnik) geschaffen sowie die Maximierung nutzbarer Fläche (Wegfall/Verringerung der Versorgungsschächte) ermöglicht. Die Fallstudien zeigen deutlich, dass höchst effiziente Doppelfassaden nicht nur das energetische Gebäudeverhalten verbessern können, sondern genauso die Investitionskosten signifikant senken können. Deshalb ist die Wirtschaftlichkeit einer solchen Maßnahme nicht nur bezüglich ihrem Potential zur Senkung von Energiekosten zu bewerten, sondern immer im Zusammenhang mit einer möglichen Reduktion der Investitionskosten für HLK-Systeme im Gebäude zu sehen. Eine bloße Reduktion der Größe dieser Systeme führt oft zu keinen bemerkenswerten Einsparungen.
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