Evaluation of Green roofs from the Water-Energy-Food Nexus perspective

Presentation on theme: "Evaluation of Green roofs from the Water-Energy-Food Nexus perspective"— Presentation transcript:

1 Evaluation of Green roofs from the Water-Energy-Food Nexus perspective
Prof. Mooyoung Han Seoul National Univ., Korea

2 Contents Social Responsibility of a roof
Green Roof Research at SNU Building Green Roof as Water-Energy-Food Nexus Involving community on Green Roof

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4 New paradigm of roof

5 New paradigm of roof

6 We have to clean up the mess after playing.
Social Responsibility of Roof Management We have to clean up the mess after playing. OK~

7 Description of showcase project

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10 3.2 Temperature Monitoring
Area B Area A Area C Monitoring Equipment DT80 Series 2 dataTaker(US) Measuring at 1500 mm height Data logger 1 2000 Series_Watch dog weather station Pond water temperature (℃) Data logger 2 EN-PT100_Thermo-Electra Concrete surface temp. (℃) Soil up-middle-down temp. (℃) Thermal sensor Data logger 1 Data logger 2 Thermal sensor Area A Area B Area C 1500 Data logger 1 1500 Data logger 2 Solar radiation (W/m2) Air temperature (℃) Relative humidity (%) Wind speed (m/s)

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13 2013년 11월15일

14 Potato Harvesting and Sharing
From University Building Roof top( )

15 Replication Potential
Minimum operation cost Seoul, Daejeon City made ordinance to subsidize the cost of green roof Conclusion This Concave Green Roof showcase is a model for the futuristic urban water management as a strategy for climate change adaptation. 2014

16 Food Production Energy Conservation Heat Island Flood Mitigation
Water Conservation

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18 + Roof as W-E-F-C Nexus Evaluation of Different Roof Type Community
Concrete Roof Convex Green-Roof Concave Green-Roof Water Energy Food + Community Involvement Roof as W-E-F-C Nexus

19 W E F C Community Everybody Happy WEFC Concave Green roof Food
Energy Conservation Heat Island Food Production Flood Mitigation Water Conservation C Community Everybody Happy WEFC Concave Green roof

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21 Monitoring of Runoff Measuring runoff every 6 minutes → Sent to DATA LOGGER The duration of the experiment : 2013/07/02~2013/09/14 (75days, 28 rainfall events) 9 events of total 28 rainfall events Antecedent day - Number of dry days before rainy day 6분간격으로 유량계를 이용하여 측정한 데이터는 데이터로거로 저장하였다. 두 지점 모두 인공관수는 실시하지 않았고 2013년 7월 2일부터 9월 14일까지 75일간 총 28번의 강우가 발생하였는데, 유량계측기의 오류 등으로 일부 손실된 강우 데이터를 제외하고 9번의 강우사상을 대상으로 연구하였다. 선행무강우일수는 강우 이벤트 전 비가 오지 않은 일수이다. Daily precipitation from Jul 2, 2013 to Aug 14, 2013 and the object of 9 events

22 Results-Comparison of runoff
Aug 23, 2013 Total rainfall : 49mm Rainfall duration : 3.5 hours Antecedent day : 3 days Peak runoff reduction : 73 % ↓ Peak delay time : 3 hours 9개의 강우사상 중 총 49mm의 강우가 내린 2013년 8월 23일의 오목형 옥상녹화와 일반 옥상의 유출량을 비교한 그래프는 다음과 같습니다. 강우와 동시에 일반옥상은 유출이 시작되었고 옥상녹화는 유출이 거의 없다가 강우시작 50분 후부터 유출이 시작됩니다. 첨두유출발생은 일반옥상의 경우 강우시작 6분후에 발생하였고 옥상녹화의 경우 약 3시간 후에 발생하였으며 첨두유출량은 약 73%가 저감되었습니다. 일반옥상은 강우시작 3.5시간 후에 총 유출량의 92%가 유출되었으며 옥상녹화에서는 5.5시간이 지날 때 총 유출량의 29%가 유출되었다. Runoff rate at the concave green roof and control roof for rain event6 dated Aug 23, 2013

23 Results-Comparison of accumulated runoff
Aug 23, 2013 Total rainfall : 49mm Rainfall duration : 3.5 hours Antecedent day : 3 days Total runoff reduction : 68.5% Retained rainwater at green roof : 34.8 mm, 71% of rainfall 이를 시간에 따른 강수량과 각각의 옥상에서의 누적유출량으로 나타내어 비교하면 다음그래프와 같다. 일반옥상의 총 유출량은 45.1mm, 옥상녹화는 14.2mm으로 나타났으며, 일반옥상과 비교할 때 옥상녹화에서 총 유출량이 약 68.5% 감소함을 알 수 있었다. 이 때 증발산량을 포함하여 옥상녹화에 저류 된 빗물은 34.8 mm로 내린 비의 71%가 저류 되었으며 140m2의 옥상녹화에 총 저류 된 양은 약 4.9톤입니다. 일반옥상에 저류된 빗물은 3.9 mm으로 이것은 일반옥상 구역 전체를 적시거나 공기 중으로 증발되어 유출되지 않은 양으로 판단된다. Accumulated rainfall runoff and retained rainwater at the concave green roof and control roof for rain event 6

24 Summary of the results for selected rainfall events during the test period
Retained rainwater at green roof : 1.8~7.2 m³ /140 m³ 나머지 8개의 이벤트에 대해서도 유출량, 첨두유출량, 첨두유출지연시간 등을 분석하였으며 그 결과는 다음 테이블과 같다. 이벤트 별 강수량은 11 mm~ 84 mm, 선행무강우일수는 0일~13일, 우수유출저감율은 24 % ~ 100 %, 첨두유출저감율은 21 %~100 %의 범위를 나타내었습니다. 첨두유출 지연시간은 최소 30분에서 최대 3시간 40분 이었으며 이벤트1과 이벤트5 에서는 옥상녹화에서의 빗물 유출이 발생하지 않았다. 연구기간 동안 내린 비에 대해 일반옥상에서는 빗물의 대부분을 유출되었으며 각 이벤트 별 옥상녹화에 저류된 빗물의 양을 나타낸 그래프는 아래와 같습니다. 아래 그래프와 같이 옥상녹화에서는 총 면적 140 m² 당 1.8~7.2 m³의 빗물을 저류 하여 우수유출을 저감시켰다.

25 Concrete > Air = Pond > Green roof
Summer (June 2016 – August 2016 ) Add concrete physical characteristic Concrete > Air = Pond > Green roof The average temperature during the summer rose as the solar radiation increased. Concrete held the highest average of surface temperature with 30 ℃. Green roof had the advantage to lose heat both by evaporation and transpiration from the soil surface and vegetation, therefore it held the lowest average temperature with 25 ℃. The pond temperature were very similar to the ambient air temperature at 1.5 m height, both holding the average temperature of 26.7 ℃ during those 3 months (June 2016 – August 2016).

26 Winter (Dec 2016 – Feb 2017) file:///C:/Users/Gita%20Hapsari/Downloads/thermalb.pdf Continuing the fall season, ambient air temperature still held the highest average temperature among all sites with 2 ℃. Followed by concrete, green roof, and pond with 1.2 ℃ , 1.05 ℃ , and 0.09 ℃ respectively. During those 3 months (December 2017 – February 2017), the pond was mostly frozen and the green roof was mostly covered with snow.