In dem Bericht werden Maßnahmen vorgestellt, von denen erwartet wird, dass sie den Ertrag stabilisieren und gleichzeitig auch N-Bilanzüberschüsse und -verluste mindern. Die Maßnahmen wurden in landwirtschaftlichen Betrieben Sachsens getestet. Als vorteilhaft erwiesen sich insbesondere die biomasseabhängige Rapsdüngung, die Streifenbearbeitung, die Injektionsdüngung und die bestandesabhängige N-Düngung zu Weizen.

Calif., Univ. of California., Diss.--San Diego, 2003. / Kopie, ersch. im Verl. UMI, Ann Arbor, Mich. - Enth. 3 Beitr.

Univ., Diss.--Hamburg, 2005. / Zsfassung in dt. Sprache.

Der Bausektor wird von Politik und Öffentlichkeit als einer der größten Verbraucher von Ressourcen und als Verursacher hoher CO2-Emissionen wahrgenommen und steht deshalb bereits seit längerem im Fokus von Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsdiskussionen. Zur Unterstützung der im „Grünen Deal“ der EU und im Klimaschutzgesetz (KSG) der Bundesrepublik vorgezeichneten ambitionierten Ziele hat der DAfStb eine Roadmap „Nachhaltig bauen mit Beton“ erarbeitet. Diese beinhaltet konkrete kurz- und mittelfristige Maßnahmen zur Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele, aus denen dann weitere langfristig angelegte Vorhaben (Forschung, Richtlinien, Normung) entwickelt werden.

Der Klimaschutz ist eine Herausforderung und eine Verantwortung insbesondere gegenüber den nachfolgenden Generationen. Ein Baustein zum Klimaschutz ist die erhebliche Senkung des Energieverbrauches der bestehenden Gebäude. Bei der Sanierung von älteren oder gar zu Denkmalen erklärten Gebäuden stellt die Erhaltung der Originalsubstanz und des Erscheinungsbildes erhöhte Anforderungen an alle am Bau Beteiligten. Für eine energetische Ertüchtigung von historischen Fenstern, welche auch zukünftigen Anforderungen an den Klimaschutz genügen, zeigt diese Arbeit, dass eine detaillierte Planung und eine bauphysikalische Betrachtung notwendig sind. Diese Arbeit leistet einen Beitrag, damit zukünftig das thermische Verhalten der einzelnen Bestandteile (Verglasung, Randverbund, Rahmen) des energetisch ertüchtigten Fensters realitätsnah simuliert und bewertet werden kann. Ausgehend von einer vorbildhaften energetischen Sanierung eines Baudenkmals, welche auch zukünftige Anforderungen an den Klimaschutz genügt, wurden die Erfahrungen der Herstellung der Hochleistungsfenster des Modellgebäudes über die Beobachtungen in einem Zeitraum von über 15 Jahren dargelegt. Bei der Literaturrecherche zum Stand der Wissenschaft und Technik zum Thema Berechnung und Simulation von transparenten Bauteilen wurde besonders auf die freie Konvektion im geschlossenen Scheibenzwischenraum eingegangen. Darauf beruhend wurden eine Parameterstudie und eine Bewertung der Konvektionsmodelle vorgenommen. Das am Institut für Bauklimatik entwickelte numerische Simulationsprogramm [DELPHIN] beruht auf der Finite-Volumen-Methode für opake Bauteile und berücksichtigt den gekoppelten Wärme-, Feuchte-, Luft- und Salztransport für 1D-, 2D- und 3D- Probleme. Dieses Programm wurde parallel zu dieser Arbeit durch das DELPHIN-Entwicklerteam auf der Grundlage der Validierungen mittels Messungen an den Fenstern des Modellgebäudes um die freie Konvektion im geschlossenen Hohlraum zu einem Programm zur Berechnung von transparenten Bauteilen weiterentwickelt. Zusätzlich können damit unter Berücksichtigung der Feuchtespeicherung hygrothermische Schadensprognosen in der Ingenieurpraxis vorgenommen werden. Im Vergleich zur CFD-Simulation wird nur ein Bruchteil der Rechenleistung und Rechenzeit benötigt. Der Ansatz, mit den Messungen der Oberflächentemperatur und der Globalstrahlung senkrecht zur Fassadenebene alle wesentlichen Parameter zu erfassen und durch Nachsimulation von Scheibenoberflächentemperaturen im Kastenzwischenraum das Simulationsmodell und das Programm zu validieren, hat sich bewährt. Durch die Validierung unter Realbedingungen steigt die Akzeptanz dieser Simulation vor allem in der Praxis. Das entwickelte Simulationsmodell stellt ein Werkzeug für die wissenschaftlich gestützte Weiterentwicklung moderner Fenster für die Industrie dar. Zukünftig soll es zur Optimierung von anderen transparenten Bauteilen wie z. B. der thermischen Solarkollektoren sowie der Kombination aus thermischen Solarkollektoren und PV-Kollektoren beitragen. Eine weitere Zielgruppe dieser Arbeit sind Fachplaner und Fachbetriebe, welche sich auf die energetische Sanierung von Bestandsfenstern spezialisiert haben. Die Simulationen der Kastenfenster haben gezeigt, dass bei der Bauteil- und Gebäudesimulation die Berücksichtigung der Absorption der kurzwelligen Strahlung und die daraufhin veränderten freien Konvektionen und der langwellige Strahlungsaustausch in den geschlossenen Hohlräumen nicht vernachlässigt werden können. Der Fehler bei dem Monatsbilanzverfahren zur Berechnung des Heizenergiebedarfes ist bei 2-Scheibenverglasungen noch vertretbar. Bei hochenergieeffizienten Mehrscheibenverglasungen sollte das normative statische Berechnungsverfahren zur U-Wertermittlung von transparenten Bauteilen Verglasungen vorzugsweise durch eine thermische Simulation ersetzt werden. Hierbei sind der Klimastandort und die Ausrichtung für die Absorption der kurzwelligen Strahlung zu berücksichtigen. Eine Vereinfachung für ein Monatsbilanzverfahren für die jeweiligen Klimastandorte der Testreferenzjahre (TRY) [DWD] ist vorstellbar. Bei der Bauteil- und Gebäudesimulation unter Verwendung von Stundenwerten und noch kleineren Zeitschritten sowie in der Hitzeperiode muss diese Modellerweiterung implementiert werden. Durch die realitätsnahe Simulation der Scheibenoberflächentemperaturen auf der Raumseite kann die Empfindungstemperatur berechnet und nachfolgend eine Behaglichkeitsbewertung durchgeführt werden. Die Untersuchungsergebnisse beim Modellgebäude und der Simulation fließen in Vorschläge zur energetischen Ertüchtigung von Bestandsfenstern mittels schmaler Wärmeschutzverglasung mit reduziertem Emissionsgrad ein. Auf der Grundlage dieses Modells kann das Optimum des Scheibenzwischenraumes der einzelnen Edelgase in Abhängigkeit der Neigung ermittelt werden. Das Modell gibt die Möglichkeit zur Bewertung und nachfolgend zur Minimierung von Schadprozessen, welche die Dauerhaftigkeit von transparenten Bauteilen beeinträchtigen. Für die Gebäudesimulation ist die Simulation der Wärmeströme der Verglasung und eine Betrachtung der Strahlungstransmission zu empfehlen. Die separate Simulation von U-Werten ist nicht zu bevorzugen.:1. Motivation, Ausgangssituation und Ziele 9 1.1. Motivation 9 1.2. Ziele, Thesen, Methodik und Relevanz des Dissertationsthemas 11 1.3. Strukturierung der Arbeit 16 2. Modellgebäude Handwerk 15 in Görlitz 17 2.1. Energetisches Gesamtkonzept 18 2.1.1. Dämmmaßnahmen 19 2.1.2. Erneuerung Anlagentechnik 20 2.2. Geschichte und Beurteilung des Denkmalwertes des Modellobjektes 24 2.3. Besondere Anforderungen an die Fenster am Beispiel des Gebäudes Handwerks 15 32 2.3.1. Brandschutzanforderungen 32 2.3.2. Schallschutzanforderungen 33 2.3.3. Belichtung 33 2.3.4. Architektonische Anforderungen-Beibehaltung des historischen Erscheinungsbildes 34 2.4. Energetische Ertüchtigung der Fenster des Modellgebäudes 37 2.4.1. Ausgangssituation 37 2.4.2. Verwendete Verglasung und Low-e-Beschichtung 39 2.4.3. Holz-Kastenfenster mit 2-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 41 2.4.4. Holz-Einfachfenster mit 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 44 2.5. Messungen und Beobachtungen am Modellgebäude 46 2.5.1. Messkonzept und Dokumentation des Monitorings und Messerfassungssystems 47 2.5.2. Messaufbau zur Erfassung des Innen- und Außenklimas 48 2.5.3. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 2. OG Nord 50 2.5.4. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 1. DG Süd 54 2.5.5. Bauteilmessstrecke Dachliegefenster, Nord, 2. DG 57 2.5.6. Beschreibung von bauphysikalischen Vorgängen bei den Verglasungen 63 2.5.7. Beschreibung von physikalischen Schadprozessen bei Fenstern 65 2.5.8. Zusammenfassung und Fazit aus den Messungen und den Beobachtungen 70 3. Stand der Wissenschaft und Technik 71 3.1. Aktuelle europäische Normung 72 3.2. Analytisches Modell für die Konvektion innerhalb des Scheibenzwischenraumes 78 3.3. Modell nach ISO 15 099 88 3.4. Modell nach Hollands, Unny, Raithby und Konicek u. a. 90 3.5. Modellzusammenstellung nach Klan und Thess 93 3.6. CFD-Simulationen von Mehrscheibenverglasungen 96 3.6.1. CFD-Simulationen im Vergleich zur DIN EN 673 96 3.6.2. CFD-Simulationen in Kombination mit Messungen im Versuchsstand 102   3.7. Übersicht über die Umsetzung der Verglasungsmodelle in den Computerprogrammen 104 3.7.1. Programm glaCE 3.03 von Glas-Trösch 105 3.7.2. Programm Calumen II 1.3.3/ CalumenLive von SAINT-GOBAIN GLASS 105 3.7.3. Programmpaket Optics, Windows und Therm mit Übergabe in Energy Plus 105 3.7.4. Einzonensimulationsprogramm Therakles 3.0 vom Institut für Bauklimatik 110 3.7.5. Programme der Energieeinsparverordnung 111 3.7.6. Programmpaket PHPP 8 111 3.7.7. Übersicht über die Software zur Berechnung von Verglasungskennwerten 112 3.8. Übersicht über die thermische Beanspruchung von Verglasungen 113 4. Vergleich und Bewertung der Konvektionsmodelle 117 4.1. Analytische Konvektionsmodelle 117 4.2. CFD–Simulation mit EasyCFD 124 4.3. Zusammenfassung und Bewertung der Konvektionsmodelle 125 5. Herleitung und Anwendung des Simulationsmodells 127 5.1. Benennung und Beschreibung der Wärmetransportmechanismen 127 5.2. Algorithmus zur thermischen Simulation von transparenten Bauteilen 140 5.3. Auswertung der Messung und der Simulation bei Kastenfenstern 148 5.4. Validierte thermische Simulation der Kastenfenster 156 5.5. Auswertung der Messung bei dem Dachliegefenster 160 6. Energetische Ertüchtigung von Bestandsfenstern 163 6.1. Situation bei Bestandsfenstern 164 6.2. Beispiele für die energetische Fenstersanierung 166 6.2.1. Bestandskastenfenster 167 6.2.2. Kastenfenster mit K-Glass™ 171 6.2.3. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Innenflügelpaar 174 6.2.4. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Außenflügelpaar 178 6.2.5. Energetische Ertüchtigung durch zusätzliche Fensterebene 182 6.3. Ergebnisse der umgesetzten energetischen Ertüchtigung von Bestandsfenstern 186 7. Zusammenfassung und Ausblick 187 Literaturverzeichnis 189 Anhang 197 Anhang I. Begriffe und Kennzahlen der Strömungsmechanik 197 Anhang II. Eigenschaften von Gasen nach DIN EN 673 199 Anhang III. Berechnung des optimalen Scheibenabstandes 202 Anhang IV. Simulation des optimalen Scheibenabstandes 205 Anhang V. Hinweise zur statistischen Auswertung 208 / Climate protection is a challenge and a responsibility, especially towards future generations. One component of climate protection is the considerable reduction of the energy consumption of existing buildings. When renovating older buildings or even buildings that have been declared monuments, the preservation of the original substance and appearance places increased demands on all those involved in the construction. For an energetic retrofitting of historic windows, which also meet future requirements for climate protection, this work shows that a detailed planning and a structural-physical consideration are necessary. This work makes a contribution so that in the future the thermal behavior of the individual components (glazing, edge seal, frame) of the energetically upgraded window can be realistically simulated and evaluated. Based on an exemplary energetic refurbishment of an architectural monument, which also meets future climate protection requirements, the experiences of the production of the high-performance windows of the model building were presented via the observations over a period of more than 15 years. During the literature research on the state of the art in science and technology on the subject of calculation and simulation of transparent building components, special attention was paid to free convection in the closed space between the panes. Based on this, a parameter study and an evaluation of convection models were carried out. The numerical simulation program [DELPHIN] developed at the Institute of Building Climatology is based on the finite volume method for opaque building components and considers the coupled heat, moisture, air and salt transport for 1D, 2D and 3D problems. This program was further developed in parallel to this work by the DELPHIN development team on the basis of validations by means of measurements at the windows of the model building around the free convection in the closed cavity to a program for the calculation of transparent building components. In addition, hygrothermal damage predictions can be made in engineering practice with this program, taking moisture storage into account. Compared to CFD simulation, only a fraction of the computing power and computing time is required. The approach to capture all essential parameters with measurements of surface temperature and global radiation perpendicular to the facade plane and to validate the simulation model and the program by post-simulation of pane surface temperatures in the inter-box space has proven to be successful. The validation under real conditions increases the acceptance of this simulation, especially in practice. The developed simulation model represents a tool for the scientifically supported further development of modern windows for the industry. In the future, it should contribute to the optimization of other transparent components such as thermal solar collectors as well as the combination of thermal solar collectors and PV collectors. Another target group of this work are professional planners and specialized companies, which have specialized in the energetic renovation of existing windows. The simulations of the box-type windows have shown that in the component and building simulation, the consideration of the absorption of short-wave radiation and the resulting changes in free convection and long-wave radiation exchange in the closed cavities cannot be neglected. The error in the monthly balance method for the calculation of the heating energy demand is with 2-pane glazing is still acceptable. In the case of highly energy-efficient multi-pane glazing, the normative static calculation procedure should be used for the U-value calculation of transparent glazing components should preferably be replaced by a thermal simulation. Here, the climatic location and orientation should be taken into account for the absorption of short-wave radiation. A simplification for a monthly balance procedure for the respective climate locations of the test reference years (TRY) [DWD] is conceivable. For the component and building simulation using hourly values and even smaller time steps as well as in the heat period, this model extension has to be implemented. By the realistic simulation of the pane surface temperatures on the room side, the sensation temperature can be calculated and subsequently a comfort evaluation can be carried out. The results of the investigations in the model building and the simulation are incorporated into proposals for the energy upgrading of existing windows by means of narrow thermal insulation glazing with reduced emissivity. On the basis of this model, the optimum of the space between the panes of the individual noble gases can be determined as a function of the inclination. The model gives the opportunity to evaluate and subsequently minimize damage processes that affect the durability of transparent building components. For the building simulation, the simulation of the heat fluxes of the glazing and a consideration of the radiation transmission is recommended. The separate simulation of U-values is not to be preferred. The advice on the design or evaluation of the impairment due to condensation and frost formation on the outside of the glazing of transparent constructions should be continued by implementing the slope dependence of convection in the software and a validation by comparing measurement and simulation.:1. Motivation, Ausgangssituation und Ziele 9 1.1. Motivation 9 1.2. Ziele, Thesen, Methodik und Relevanz des Dissertationsthemas 11 1.3. Strukturierung der Arbeit 16 2. Modellgebäude Handwerk 15 in Görlitz 17 2.1. Energetisches Gesamtkonzept 18 2.1.1. Dämmmaßnahmen 19 2.1.2. Erneuerung Anlagentechnik 20 2.2. Geschichte und Beurteilung des Denkmalwertes des Modellobjektes 24 2.3. Besondere Anforderungen an die Fenster am Beispiel des Gebäudes Handwerks 15 32 2.3.1. Brandschutzanforderungen 32 2.3.2. Schallschutzanforderungen 33 2.3.3. Belichtung 33 2.3.4. Architektonische Anforderungen-Beibehaltung des historischen Erscheinungsbildes 34 2.4. Energetische Ertüchtigung der Fenster des Modellgebäudes 37 2.4.1. Ausgangssituation 37 2.4.2. Verwendete Verglasung und Low-e-Beschichtung 39 2.4.3. Holz-Kastenfenster mit 2-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 41 2.4.4. Holz-Einfachfenster mit 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 44 2.5. Messungen und Beobachtungen am Modellgebäude 46 2.5.1. Messkonzept und Dokumentation des Monitorings und Messerfassungssystems 47 2.5.2. Messaufbau zur Erfassung des Innen- und Außenklimas 48 2.5.3. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 2. OG Nord 50 2.5.4. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 1. DG Süd 54 2.5.5. Bauteilmessstrecke Dachliegefenster, Nord, 2. DG 57 2.5.6. Beschreibung von bauphysikalischen Vorgängen bei den Verglasungen 63 2.5.7. Beschreibung von physikalischen Schadprozessen bei Fenstern 65 2.5.8. Zusammenfassung und Fazit aus den Messungen und den Beobachtungen 70 3. Stand der Wissenschaft und Technik 71 3.1. Aktuelle europäische Normung 72 3.2. Analytisches Modell für die Konvektion innerhalb des Scheibenzwischenraumes 78 3.3. Modell nach ISO 15 099 88 3.4. Modell nach Hollands, Unny, Raithby und Konicek u. a. 90 3.5. Modellzusammenstellung nach Klan und Thess 93 3.6. CFD-Simulationen von Mehrscheibenverglasungen 96 3.6.1. CFD-Simulationen im Vergleich zur DIN EN 673 96 3.6.2. CFD-Simulationen in Kombination mit Messungen im Versuchsstand 102   3.7. Übersicht über die Umsetzung der Verglasungsmodelle in den Computerprogrammen 104 3.7.1. Programm glaCE 3.03 von Glas-Trösch 105 3.7.2. Programm Calumen II 1.3.3/ CalumenLive von SAINT-GOBAIN GLASS 105 3.7.3. Programmpaket Optics, Windows und Therm mit Übergabe in Energy Plus 105 3.7.4. Einzonensimulationsprogramm Therakles 3.0 vom Institut für Bauklimatik 110 3.7.5. Programme der Energieeinsparverordnung 111 3.7.6. Programmpaket PHPP 8 111 3.7.7. Übersicht über die Software zur Berechnung von Verglasungskennwerten 112 3.8. Übersicht über die thermische Beanspruchung von Verglasungen 113 4. Vergleich und Bewertung der Konvektionsmodelle 117 4.1. Analytische Konvektionsmodelle 117 4.2. CFD–Simulation mit EasyCFD 124 4.3. Zusammenfassung und Bewertung der Konvektionsmodelle 125 5. Herleitung und Anwendung des Simulationsmodells 127 5.1. Benennung und Beschreibung der Wärmetransportmechanismen 127 5.2. Algorithmus zur thermischen Simulation von transparenten Bauteilen 140 5.3. Auswertung der Messung und der Simulation bei Kastenfenstern 148 5.4. Validierte thermische Simulation der Kastenfenster 156 5.5. Auswertung der Messung bei dem Dachliegefenster 160 6. Energetische Ertüchtigung von Bestandsfenstern 163 6.1. Situation bei Bestandsfenstern 164 6.2. Beispiele für die energetische Fenstersanierung 166 6.2.1. Bestandskastenfenster 167 6.2.2. Kastenfenster mit K-Glass™ 171 6.2.3. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Innenflügelpaar 174 6.2.4. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Außenflügelpaar 178 6.2.5. Energetische Ertüchtigung durch zusätzliche Fensterebene 182 6.3. Ergebnisse der umgesetzten energetischen Ertüchtigung von Bestandsfenstern 186 7. Zusammenfassung und Ausblick 187 Literaturverzeichnis 189 Anhang 197 Anhang I. Begriffe und Kennzahlen der Strömungsmechanik 197 Anhang II. Eigenschaften von Gasen nach DIN EN 673 199 Anhang III. Berechnung des optimalen Scheibenabstandes 202 Anhang IV. Simulation des optimalen Scheibenabstandes 205 Anhang V. Hinweise zur statistischen Auswertung 208

Today, the remains of the supervolcano form a frame for the delightful basin landscape with its rich cultural and historical heritage. The geopark also brings together such topics as architecture and craft. Geology has even been addressed in music, art, sport, Wellness and the hospitality industry.

Die Energiewende ist in aller Munde. Doch zu einfach ist der Gedanke es gehe nur um Wind, Photovoltaik und Biogas. Im Landwirtschaftsbetrieb müssen alle Energieerzeuger und –verbraucher intelligent miteinander gekoppelt und verwoben werden. Bestenfalls kann Energie – in welcher Form auch immer – an den ländlichen Raum abgegeben werden. Die vorliegende Schriftenreihe stellt reale Betriebseispiele für die Landwirtschaft vor. Interessierte Landwirte können hier Anregungen zur fossilfreien energetischen Umgestaltung ihres Betriebes finden. Redaktionsschluss: 30.09.2022

Gründächer können zur Verbesserung des thermischen Milieus in Stadtgebieten beitragen, wobei der Kühleffekt durch Evapotranspiration ein wichtiger Teilaspekt ist. Die Nutzung dieser Verdunstungsleistung in längeren Trocken- und Hitzeperioden ist bei geringschichtigen Begrünungsformen bedingt durch limitiertes Retentionsvermögens stark eingeschränkt. Eine Anpassung des Schichtaufbaus hin zu größeren Aufbauhöhen sowie eine ergänzende Bewässerung können diesem Umstand entgegenwirken. Die Verwendung von Trinkwasser für die Bewässerung ist dabei jedoch weder nachhaltig noch ökonomisch sinnvoll. Ziel des durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projektes (Laufzeit 24 Monate) Projektes ist zu untersuchen, ob sich die prognostizierten bzw. unter unterschiedlichen Versuchsbedingungen in vorangegangenen Forschungsprojekten sektoral und für Extensivbegrünungen nachgewiesenen Effekte für eine einfache Intensivbegrünung in einer typischen, gebauten Dachbegrünungssituation unter realen klimatischen Bedingungen durch eine Bewässerung mit aufbereitetem Grauwasser verstetigen und optimieren lassen. Hierfür wird in Langzeitversuchen eine einfache Intensivdachbegrünung unter realen Einbau-, unterschiedlichen Betriebsbedingungen und dem Einfluss wechselnder hydraulischer Belastungen untersucht. Mit dem Einsatz von vorbehandeltem Grauwasser als nachhaltige Bewässerungsoption wird darüber hinaus die durch den Stoffeintrag bedingte Einflussnahme auf die Leistungsfähigkeit des Bodenkörpers beschrieben. Die Ergebnisse sollen in der Zusammenschau Auskunft über den Umfang der Auswirkung von Bewässerung auf das Retentionsvermögen, das Evapotranspirationspotential und die Bauklimatik sowie das Erscheinungsbild von Gründächern mit einfacher Intensivbegrünung geben. Für die prognostizierte Entwicklung der klimatischen Gegebenheiten in Städten will das Projekt Ansätze zum Erhalt der Vitalität und dem optimierten Beitrag zu Stadtklima und Urbanhydrologie von Gründächern entwickeln. Die Besonderheit des Forschungsansatzes liegt in der Untersuchung und Auswertung aller Teilaspekte in einer Anlage, welche die Identifikation von Synergien und Divergenzen zwischen den genannten Potentialen und Einflussfaktoren ermöglicht. Untersuchungsgegenstand sind 21 je 3,5 m² großen Forschungsfelder, die in eine 240 m² große Einfache Intensivdachbegrünung eines Daches im Botanischen Garten der TU Dresden integriert wurden. Die Forschungsfelder sind mit zwei unterschiedlichen Staudenmischungen bepflanzt und in drei Regimen (maximal feucht, mittel, minimal feucht), orientiert am Wasserhaltevermögen des Substrates, mit aufbereitetem Grauwasser bewässert. Der Zustand und die Entwicklung der Vegetation wird in den Forschungsfeldern im zweiwöchentlichen Turnus erfasst und dokumentiert. Zur Erfassung des zulaufenden Wassers, der Wassergehalte im Dachsubstrat sowie des Überlaufs sind die Forschungsfelder mit Sensoren ausgestattet. Zusätzlich werden die Temperaturen an der Dachhaut, in verschiedenen Niveaus des Gründachaufbaus und des Pflanzenbestandes erfasst. Eine Klimastation stellt Informationen zu Niederschlag und verdunstungsrelevanten atmosphärischen Messgrößen bereit, ein Infrarotsensor erfasst Wärmeströme der Pflanzung auf dem Dach. Die Wasserqualität im Zulauf und Ablauf des Daches sowie im Substrat werden regelmäßig sowie ereignisbezogen beprobt. Das Messsystem wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Dem Bericht liegt im wesentlichen die Auswertung der Messergebnisse der Vegetationsperiode 2022 zu Grunde. Die Ergebnisse des hinsichtlich des Witterungsverlaufs sehr trockenen und heißen Jahres zeigen deutlich, dass die Vitalität und Ästhetik Einfacher Intensivdachbegrünungen im Vergleich zu den geringer bzw. nicht bewässerten Referenzfeldern verbessert werden kann, je kontinuierlicher das Wasserdargebot im Bereich der maximalen Feldkapazität gehalten wird. In der Auswertung wurde jedoch auch deutlich, dass keine Linearität zwischen Vitalität und Bewässerungsmenge besteht, sondern mit der medialen Bewässerung Bewertungen erzielt werden konnten, welche z.T. nur leicht hinter der maximalen Bewässerung zurücklagen. Selbst in Feldern mit minimalem Bewässerungsregime kann im Vergleich zu Flächen mit trockenheitsverträglichen Arten ganzjährig noch ein zufriedenstellendes Erscheinungsbild und eine sommerliche Blütenbildung erreicht werden. Mit den erhöhten Bewässerungsmengen kann darüber hinaus artspezifisch die Wuchshöhe, respektive das potentiell verdunstende Vegetationsvolumen gesteigert werden. Nachteilige Auswirkungen auf das Erscheinungsbild der Vegetation durch die Bewässerung mit vorgefiltertem Grauwasser konnten bis zur Vegetationsperiode 2022 nicht festgestellt werden. Dachbegrünungen können ein wichtiger Baustein eines urbanen Wasserhaushalts sein, der an natürliche Verhältnisse angenähert ist. Dabei steigert Bewässerung die Verdunstungskomponente deutlich und gleicht die geringe Speicherfähigkeit des Dachsubstrats aus. Kontinuierlich anfallendes Grauwasser eignet sich für die Bewässerung und die Bewässerungsmengen können im Hinblick auf eine maximale Verdunstungsleistung optimiert werden. Durch die durchschnittlich höhere Wasserspeicherung des Substrats in Folge der Bewässerung, kann aber bei Regen weniger Wasser zurückgehalten werden und es kommt zu höheren Abflussspitzen und -volumen. Eine Optimierung, die Regenrückhalt und Verdunstungssteigerung berücksichtigt, muss also zwischen diesen beiden Zielen ausgleichen. Die Stoffumsatzprozesse und Aufkonzentrierung bewirken hohe Nitrat und organische Stoffgehalte im Abflusswasser aus Dachbegrünungen, die für eine Wiederverwendung oder Einleitung in Gewässer oder Boden berücksichtigt werden sollten. Gründächer werden aktuell vornehmlich als extensive Konstruktionen, d.h. in dünnschichtiger Bauweise mit trockenheitsresistenter Bepflanzung und ohne Bewässerung realisiert. Die bauklimatischen Untersuchungen zeigen, dass eine erhebliche Kühlwirkung von Gründachkonstruktionen nur dann vorhanden ist, wenn eine geeignete Bewässerung umgesetzt wird. Der Hauptanteil der Kühlwirkung kann auf die deutlich erhöhte Wärmespeicherfähigkeit zurückgeführt werden, welche im vorliegenden Projekt mit der medialen Bewässerung schon fast die maximale Wirkung zeigt. Die Maximalbewässerung bringt im Vergleich dazu nur noch einen marginalen Effekt. Der Kühleffekt aus der Verdunstung von den Blattoberflächen (Evapotranspiration) steht einem strahlungseintrags- und abstrahlungsvermindernden Effekt des Blätterdachs gegenüber und ist betragsmäßig weit unter dem Effekt der Speicherfähigkeit angeordnet. Dennoch ist das vitale Blätterdach auch für die Erhaltung des gespeicherten Wassers im Substrat zuträglich, weil es die direkte Verdunstung aus dem Substrat reduziert. Die Ergebnisse der Mikroklimamessungen leisten einen wichtigen Beitrag zum Erkenntnisgewinn hinsichtlich der Wirkung einer kontrollierten Bewässerung auf die thermischen Verhältnisse auf einem Gründach. Die Installation einer ortsfesten Dauererfassung der räumlich verteilten Oberflächen-temperatur des Gründachs hat sich als entscheidende Datenquelle für den Erkenntnisgewinn erwiesen. Die Mikroklimauntersuchungen auf dem Gründach zeigen einen klaren Zusammenhang von unterschiedlich intensiver Bewässerung und der daraus resultierenden Grünvolumendichte mit der Verteilung der Gründachtemperatur. Je nach Bewässerungsintensität treten an einem sonnigen Sommertag Temperaturunterschiede von 1,5 °C im Mittel und bis 10 °C im Maximum auf. Im Vergleich zum unbewässerten Bereich reduziert sich die Temperatur auf dem Gründach bis zu 5,2 °C im Mittel und um bis zu 28 °C im Maximum. Die größten Tempertaturunterschiede ergeben sich zwischen Feldern mit mittlerer und geringer Bewässerung. Hohe Wasserzugaben führen nicht zwangsläufig zu einer linearen Absenkung der Gründachtemperatur. Der Gebäudeschatten wirkt sich ebenso reduzierend auf Temperatur und Verdunstung und damit günstig auf das Pflanzenwachstum aus. Dies sollte bei der Planung von Gründächern beachtet werden. In der Querschnittsbetrachtung ist festzustellen, dass die Bewässerung positive Auswirkungen auf die Vegetationsentwicklung, die Verdunstungsleistung und Kühlungswirkung von Dachbegrünungen hat. Dem gegenüber stehen eine verringerte Retentionsleistung und ein erhöhter Stoffaustrag in Folge erhöhter Abflüsse bei Regenereignissen. Eine optimierte Bewässerung sollte entsprechend diese Systemleistungen gegeneinander abwägen und priorisieren.

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In den letzten Jahren hat die Rolle naturbasierter Lösungen (Nature-based Solutions, NbS) –Aktivitäten, die in und mit der Natur arbeiten, um globale gesellschaftliche Herausforderungen zu bewältigen – bei der Abschwächung und Anpassung an den Klimawandel, dem Schutz der Artenvielfalt und der Verbesserung des menschlichen Wohlbefindens an Bedeutung gewonnen. Die Einführung von NbS verläuft jedoch weiterhin schleppend, und es besteht nach wie vor eine deutliche Kluft zwischen den langsamen Maßnahmen in großem Maßstab und den vielversprechenden Forschungsergebnissen und politischen Aussagen. Dies zeigt, dass es dringend notwendig ist, die Umsetzungsbedingungen für NbS besser zu verstehen. Derzeit ist die Evidenzbasis zu NbS noch unvollständig, insbesondere wenn es um die systematische Bewertung der Wirksamkeit und der Umsetzungsanforderungen geht. Insbesondere fehlen bei groß angelegten Bewertungen wichtige kontextbezogene Informationen über Kultur, Verhalten und andere soziale und institutionelle Faktoren. Auch die vielfältigen Vorteile von NbS werden nach wie vor unterschätzt oder in einigen Fällen überhaupt nicht gewürdigt. Ziel dieser Arbeit ist es daher, politikrelevante Forschung zu betreiben, die dazu beitragen kann, die Lücke zwischen dem großen Potenzial naturbasierter Lösungen zur Bewältigung globaler Herausforderungen, insbesondere der Eindämmung des Klimawandels, und der langsamen Umsetzung in der Praxis zu schließen. Ausgehend von der vorhandenen Literatur zu NbS argumentiere ich, dass drei Bausteine für die erfolgreiche Umsetzung jeder NbS-Aktivität, insbesondere in großem Maßstab, wesentlich sind: (1) Wissenssynthese; (2) Planung und Entscheidungsfindung; (3) Politik und Finanzierungsmechanismen. In dieser Arbeit untersuche ich diese Bereiche, indem ich Nachweise und Überlegungen zu theoretischen und methodischen Lücken in ihrer Bewertung sowie neue Perspektiven beisteuere. / Recent years have seen increased attention to the role that nature-based solutions (NbS) – activities that work in and with nature to address global societal challenges – can play in mitigating and adapting to climate change, protecting biodiversity, and improving human well-being. Natural climate solutions (NCS) – a subset of NbS – can contribute up to a third of the cost-effective carbon dioxide mitigation needed to hold global warming below 2 degrees Celsius. To have the biggest effect on reducing global temperatures, however, NbS must be scaled up now and designed for the long-term. Yet, uptake of NbS continues to be slow and there remains a clear gap between the lagging action at scale and the promising research and policy narratives. This demonstrates an urgent need to better understand the implementation conditions for NbS. Currently, the evidence base on NbS remains incomplete, especially when it comes to systematically assessing effectiveness and implementation requirements. In particular, important contextual information on culture, behavior, and other social and institutional factors are lacking in large-scale assessments. The multiple benefits of NbS also remain undervalued, or in some cases are not valued at all. As such, the objective of this thesis is to conduct policy-relevant research that can contribute to closing the gap between the high potential for nature-based solutions to address global challenges, particularly climate change mitigation, and the realities of slow implementation in practice. Drawing on the existing literature on NbS, I argue that three building blocks are essential to driving successful implementation of any NbS activity, in particular at scale: (1) knowledge synthesis; (2) planning & decision-making; (3) policy & financing mechanisms. I explore these in this thesis, contributing evidence and reflection on theoretical and methodological gaps in their assessment, as well as new perspectives.