Kurs:Mathematische Modellbildung/Themen/Klimawandel/Wasser

Allgemein

• Gewässer wirken sich überwiegend positiv auf die thermische Situation aus.
• Wasserflächen weisen einen kühlenden Effekt von bis zu ca. 1 °C in einer Entfernung von ein paar Metern bzw.ca. 0,5 °C in einer Entfernung von rund 15m auf.

  

  Temperaturreduktion durch Wasser

Gründe für den kühlenden Effekt von Wasser

1. Spezifische Wärmekapazität des Wassers:

• Im Sommer/ am Tag ist das Wasser kälter als die Atmosphäre, da diese sich schneller durch die höhere solare Einstrahlung erwärmt.
• Es wird also Wärme von der Atmosphäre in das Wasser transportiert, der diese speichert

• Wasserflächen, fließende Gewässer und Brunnen haben einen kühlenden Effekt auf das städtische Klima.
  

2. Verdunstung

• Am Tag findet Verdunstung statt, die Energie aus der umgebenden Luft bezieht und diese abkühlt (Verdunstungskühlung).
• Je grösser die Wasseroberfläche und je höher ihre Temperaturdifferenz zur umgebenen Luft, desto stärker ist die kühlende Wirkung.

Daten

• Die darüber liegende Luft wird durch Evaporation gekühlt, wobei Sonnenenergie in latente Wärme umgewandelt und Wasserdampf an die Luft abgegeben wird.
• Wasser hat zum eine spezifische Wärmekapazität von 4,187 Kilojoule pro Gramm und Grad Celsius.
• --> 4,2 kJ um 1 Kilogramm Wasser um 1°C aufzuheizen.
• Pro 1 cm³ Wasser lässt sich ca. 60 kW/H Wärme speichern.
• Die Sonneneinstrahlung liegt bei jährlich etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter in Deutschland.
• 6 °C höhere Temperatur über bebauten Flächen im Vergleich zu Wasserflächen.

Kostenrechnung

• Für 1 m³ Wasseransammlung ergeben sich folgende Kosten:
• Min: Materialkosten: 100 €/qm

Arbeiter: 3,50 €/qm Transport/ Entsorgung: 0 €/qm

• Max: Materialkosten: 500 €/qm

Arbeiter: 100 €/qm Transport/ Entsorgung: 45 €/qm

• Abhängig von: Art der Wassersammlung; Bodenbeschaffenheit; Wasserversorgung;

Temperaturreduktion

• Wasserflächen können eine Temperaturreduktion von 3 [°C] hervorbringen:
  

• Das Anlagen einer Wasserfläche ergeben sich folgende Kosten [Euro/qm]:
  

-Minimum:1,03

-Maximum: 6,5

Zum Anlegen einer Wasseransammlung ergeben sich pro qm, pro 1°C Umgebungstemperatur Reduktion, folgende Minimum und Maximum Kosten [Euro]:

Er werden hier einmalige Kosten zum Anlegen angenommen, denn es wird davon ausgegangen, dass sich die Wasseransammlungen selbst erhalten können:

Minimum: 0,412

Maximum: 2,6

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