Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau
Dauerhafte URI für die Sammlunghttps://irf.fhnw.ch/handle/11654/10
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Publikation 30% oder 80% Eigenverbrauch?(AZ Medien AG, 06/2019) Hall, Monika; Bittel, RaphaelInfolge der steigenden dezentralen Stromerzeugung wird der Eigenverbrauch immer wichtiger. Die Eigenverbrauchsrate sollte daher bestimmt werden. Je nach zeitlicher Auflösung der Gebäudebilanzierung kommt man jedoch zu unterschiedlichen Ergebnissen. Welche Zeitschritte sind für die Praxis sinnvoll? Die Ergebnisse zeigen, dass zur Bestimmung der Eigenverbrauchsrate und dem Autarkiegrad eine zeitliche Auflösung der Daten von einer Stunde ausreichend ist. Der Fehler ist mit dieser Auflösung gegen über 1 min Werten nicht sehr gross. Wird eine Batterie eingesetzt, spielt die Auflösung von 1, 15 oder 60 min keine Rolle mehr.01B - Beitrag in Magazin oder ZeitungPublikation A commissioning-oriented fault detection framework for building heating systems using SARIMAX models(29.10.2024) Sawant, Parantapa; Eismann, RalphA scalable and rapidly deployable fault detection framework for building heating systems is presented. Unlike existing data-intensive machine learning approaches, a SARIMAX-based concept was implemented to address challenges with limited data availability after commissioning of the plant. The effectiveness of this framework is demonstrated on real-world data from multiple solar thermal systems, indicating potential for extensive field tests and applications for broader systems, including heat pumps and district heating.04B - Beitrag KonferenzschriftPublikation Abschlussbericht über die Messungen des Gleichgewichtsfaktors zwischen Radon und seinen kurzlebigen Folgeprodukten in Objekten des VBS. Eine Zusammenstellung und Auswertung von Kurz- und Langzeitmessungen der potenziellen Alphaenergiekonzentration sowie Messungen der Aerosolkonzentration(Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau, Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 28.02.2024) Grapentin, RaphaelIn den Jahren von 2020 bis 2023 wurden in diversen ober- und unterirdischen Objekten des VBS Messungen durchgeführt, bei welchen die Radonkonzentration und der Gleichgewichtsfaktor simultan gemessen wurden. Neben 107 Kurzzeitmessungen in 43 Objekten wurden in drei Objekten insgesamt neun Langzeitmessungen durchgeführt. Zusätzlich wurden in einem Objekt drei Messungen der Radonkonzentration, des Gleichgewichtsfaktors und der Aerosolkonzentration durchgeführt. Über alle Kurzzeitmessungen lag der Mittelwert der Radonkonzentration bei 721 Bq/m3 und des Gleichgewichtsfaktors bei 0.29, die Langzeitmessungen zeigten Radonkonzentrationen zwischen 0 bis maximal 14000 Bq/m3 und Gleichgewichtsfaktoren zwischen 0.01 und 0.6. Dabei zeigt sich, dass die mechanische Belüftung eines Objektes einen starken Einfluss auf alle Messgrössen hat. Der Zusammenhang zwischen Aerosolkonzentration und Gleichgewichtsfaktor konnte nicht abschliessend geklärt werden. Aufgrund dieser Messwerte wird empfohlen, dass für eine präzise Dosisabschätzung eine Messung des Gleichgewichtsfaktors durchzuführen ist.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Accurate analytical modeling of flat plate solar collectors: Extended correlation for convective heat loss across the air gap between absorber and cover plate(Elsevier, 2015) Eismann, RalphThe well-established correlation of Hollands et al. (1976), which is applicable to isothermal boundaries and Rayleigh numbers up to 105, underestimates the convective heat loss across the air gap of flat plate solar collectors with tube-and-sheet type absorbers both in normal operation and at stagnation. Two reasons for this discrepancy were identified. (1) The Rayleigh number of the air gap above absorbers with highly selective coatings can be three times as high as the application limit. (2) The absorber is not isothermal during normal operation. Based on a literature study and theoretical considerations the application limit of the correlation was extended to Ra =3 105. By means of an analytically derived correction parameter, the correlation was adapted to non-isothermal boundary conditions. For the cost- and efficiency optimization of flat-plate collectors an accurate analytical model was developed, based on the model of Duffie and Beckman (1991), enhanced by the new correlation for convective heat loss between absorber and cover plate. The model was validated against data of standardized collector tests. It is able to predict both the thermal efficiency and the stagnation temperature within the uncertainty limit of the standardized test method EN 12975-2 (CEN, 2006).01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Airtight - Luftdichtheit von neuen Gebäuden(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 26.05.2021) Hall, MonikaDas Projekt besteht aus drei Teilen: Durchführung von Luftdichtheitsmessungen an 28 neuen Einfamilienhäusern, einem Workshop «Luftdichtheit» mit Experten sowie thermischen Gebäudesimulationen gekoppelt mit einer zonalen Strömungssimulation. Alle gemessenen Gebäude liegen deutlich unter den Anforderungen der SIA 180 für natürliche und mechanische Lüftung. Die Simulationen an einem Einfamilienhaus zeigen, dass der Heizwärmebedarf mit zunehmender Undichtheit zunimmt. Dies ist eine Folge der grossen Temperaturunterschiede zwischen innen und aussen sowie höheren Windgeschwindigkeiten im Winter. Handlungsbedarf zum Thema Luftdichtheit besteht in der Klärung der Verantwortung für die Planung, Ausführung und Abnahme der Luftdichtheit sowie der Schnittstellenkoordination zwischen den Gewerken.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Aktion \Die bessere Lueftung in Auto-Einstellhallen(2005) Fregnan, Franco05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation An energy-economic analysis of real-world hybrid building energy systems(IOP Publishing, 11/2021) Sawant, Parantapa; Braasch, Christian; Koch, Manuel; Bürger, Adrian; Kallio, SonjaA coordinated operation of decentralised micro-scale hybrid energy systems within a locally managed network such as a district or neighbourhood will play a significant role in the sector-coupled energy grid of the future. A quantitative analysis of the effects of the primary energy factors, energy conversion efficiencies, load profiles, and control strategies on their energy-economic balance can aid in identifying important trends concerning their deployment within such a network. In this contribution, an analysis of the operational data from five energy laboratories in the trinational Upper-Rhine region is evaluated and a comparison to a conventional reference system is presented. Ten exemplary data-sets representing typical operation conditions for the laboratories in different seasons and the latest information on their national energy strategies are used to evaluate the primary energy consumption, CO2 emissions, and demand-related costs. Various conclusions on the ecologic and economic feasibility of hybrid building energy systems are drawn to provide a toe-hold to the engineering community in their planning and development.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Anmerkungen zur Novellierung der Strahlenschutzverordnung(02/2016) Dorusch, Falk06 - PräsentationPublikation Application and analysis of a model based controller for cooling towers in compression chiller plants(Elsevier, 2020) Sawant, Parantapa; Ho, Eric; Pfafferott, JensCooling towers or recoolers are one of the major consumers of electricity in a HVAC plant. The implementation and analysis of advanced control methods in a practical application and its comparison with conventional controllers is necessary to establish a framework for their feasibility especially in the field of decentralised energy systems. A standard industrial controller, a PID and a model based controller were developed and tested in an experimental set-up using market-ready components. The characteristics of these controllers such as settling time, control difference, and frequency of control actions are compared based on the monitoring data. Modern controllers demonstrated clear advantages in terms of energy savings and higher accuracy and a model based controller was easier to set-up than a PID.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Applications of Vacuum Insulation in the Building Sector(2005) Binz, Armin; Steinke, Gregor06 - PräsentationPublikation Automatische Fensterlüftung in Schulbauten -Schlussbericht(Stadt Zürich, Fachstelle Energie- und Gebäudetechnik (FS EGT), 22.04.2015) Dorusch, Falk; Hall, MonikaDurch eine automatische, in Abhängigkeit des Kohlendioxidgehalts (CO2) der Raumluft geregelte Fensterlüftungsanlage kann die Raumluftqualität in Schulgebäuden verbessert werden. Der vorliegende Schlussbericht fasst die Ergebnisse der Untersuchungen zur Effektivität einer automatisierten Fensterlüftung am Schulhauskomplex Ilgen A und B in Zürich-Hottingen zusammen. Es wird gezeigt, welchen Einfluss die automatische Fensterlüftung auf die Raumluftqualität sowie den thermischen Komfort der Klassen- und Gruppenräume in den Schulhäusern A und B hat. Der zeitliche Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf den Zeiträumenzwischen 20.08.2012 und 28.02.2013 sowie zwischen 17.06.2013 und 21.06.2013. Raumluftqualität Anhand der Daten zum CO2-Gehalt und zur Raumlufttemperatur wird die Raumluftqualität, die während der Unterrichtszeiten vorherrscht, für die Sommer-, Herbst- und Wintersaison separat bewertet. Es zeigt sich ein saisonal verschiedenes Bild: • Während der Sommermonate erreicht die Raumluft in beiden Schulgebäuden in fast allen Räumen eine gute bis ausreichende Qualität. • Mit Beginn der Heizperiode tritt eine Verschlechterung ein, die insbesondere in den Wintermonaten zu hohen CO2-Gehalten in den Räumen der oberen Stockwerke beider Schulhäuser führt. • Während der Wintersaison wird folgende Raumluftcharakteristik beobachtet: Schulhaus A: Der Raum mit der besten Raumluftqualität weist in mehr als 75% der Unterrichtszeit CO2-Gehalte unterhalb von 800 ppm auf. Ein Raum fällt durch eine hohe CO2-Belastung auf. In diesem Raum werden in 27% der Lektionen mehr als 1500 ppm CO2 in der Raumluft gemessen. In den sieben weiteren Räumen werden vorwiegend CO2 -Gehalte zwischen 800 und 1500 ppm gemessen. Schulhaus B: Ein Raum erreicht in mehr als 75% der Unterrichtszeit akzeptable CO2 -Gehalte unterhalb von 800 ppm. Vier Räume sind stark belastet und weisen in 57 bis 68% der Lektionen mehr als 1500 ppm CO2 in der Raumluft auf. In den 14 verbleibenden Räumen werden überwiegend CO2 -Gehalte zwischen 800 und 1500 ppm beobachtet. Analyse der Anlagenfunktion Die Analyse der Messwerte der automatischen Fensterlüftungsanlage ergibt keinen Zusammenhang zwischen der Öffnungsweite der Fenster und dem CO2-Gehalt des jeweiligen Raumes. Ebenfalls ist den Messwerten kein Zusammenhang zwischen der Öffnungsdauer mit dem CO2-Gehalt zu entnehmen. Es ist derzeit ungeklärt, ob die Fensteröffnungsweite proportional zum CO2-Gehalt geregelt wird. Optimierungspotential Um die CO2-Gehalte der hoch belasteten Räume während des Unterrichts auf Werte unterhalb der physiologisch bedenklichen Schwelle zu senken sind folgende Massnahmen denkbar: • die Aktivierung des CO2-proportionalen Lüftungsbetriebs, • die Verlängerung der Stosslüftungsdauer am Morgen und in den Pausen, • das Herabsetzen der CO2-Schwellenkonzentration, ab der die Fenster geöffnet werden, • ein genaues Anpassen der Öffnungsweiten an die Druck- und Anströmsituation (Luv/Lee), • der Einbau von Überströmöffnungen in Räumen ohne Querlüftmöglichkeit, • das Umplatzieren von Sonnenschutzstoren. Die Überwachung der Funktionsfähigkeit der Anlage ist derzeit sehr zeitaufwändig. Für einen schnellen Überblick über alle Räume ist es im Moment notwendig, die CO2- und Temperaturverläufe aller Räume einzeln aufzurufen. Zur Vereinfachung der Funktionskontrolle würden sich folgende Instrumente anbieten: • ein in der Steuersoftware programmiertes Übersichtstableau zur schnellen Erfassung der aktuellen Betriebssituation, der Raumluftqualitäten und der Raumlufttemperaturen, • die Etablierung eines qualitativen Bewertungsindikators z.B. in Form einer Raumluftampel für CO2 und Temperatur in den einzelnen Räumen.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Basler Foerderprogramm P+D-Bauten(2007) Fregnan, Franco; Binz, Armin04A - Beitrag SammelbandPublikation Baumaterialien für Städte im Klimawandel – ein Materialkatalog mit Empfehlungen(27.10.2021) Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim; Mutti, Miriam; Wicki, Andreas; Schwager, FranziskaDie gewählten Baumaterialien haben Auswirkungen auf das städtische Mikroklima. Zusätzlich beeinflussen die Materialisierung der Fassade und der Bodenbeläge des Gebäudeumfeldes die Umwelt z.B. im Hinblick auf die Versickerungsfähigkeit, die Akustik oder die Blendung. Der Vortrag gibt einen Einblick in den Katalog und Empfehlungen zur Materialienwahl.06 - PräsentationPublikation Baumaterialien für Städte im Klimawandel – ein Materialkatalog mit Empfehlungen(25.11.2021) Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim; Mutti, Miriam; Wicki, Andreas; Schwager, FranziskaDie gewählten Baumaterialien haben Auswirkungen auf das städtische Mikroklima. Zusätzlich beeinflussen die Materialisierung der Fassade und der Bodenbeläge des Gebäudeumfeldes die Umwelt z.B. im Hinblick auf die Versickerungsfähigkeit, die Akustik oder die Blendung. Der Vortrag gibt einen Einblick in den Katalog und Empfehlungen zur Materialienwahl.06 - PräsentationPublikation Baumaterialien für Städte im Klimawandel. Ein Materialkatalog mit Empfehlungen(22.09.2023) Hoffmann, CarolineDie gewählten Baumaterialien haben Auswirkungen auf das städtische Mikroklima. Zusätzlich beeinflussen die Materialisierung der Fassade und der Bodenbeläge des Gebäudeumfeldes die Umwelt z.B. im Hinblick auf die Versickerungsfähigkeit, die Akustik oder die Blendung. Der Vortrag gibt einen Einblick in den Katalog und Empfehlungen zur Materialienwahl.06 - PräsentationPublikation Baumaterialien für Städte im Klimawandel. Ein Materialkatalog mit Empfehlungen(18.01.2024) Hoffmann, CarolineDie gewählten Baumaterialien haben Auswirkungen auf das städtische Mikroklima. Zusätzlich beeinflussen die Materialisierung der Fassade und der Bodenbeläge des Gebäudeumfeldes die Umwelt z.B. im Hinblick auf die Versickerungsfähigkeit, die Akustik oder die Blendung. Der Vortrag gibt einen Einblick in den Katalog und Empfehlungen zur Materialienwahl.06 - PräsentationPublikation Baumaterialien für Städte im Klimawandel. Ein Materialkatalog mit Empfehlungen(14.03.2023) Hoffmann, CarolineDie gewählten Baumaterialien haben Auswirkungen auf das städtische Mikroklima. Zusätzlich beeinflussen die Materialisierung der Fassade und der Bodenbeläge des Gebäudeumfeldes die Umwelt z.B. im Hinblick auf die Versickerungsfähigkeit, die Akustik oder die Blendung. Einen Einblick in den Katalog und Empfehlungen zur Materialienwahl erhalten Sie an diesem Abend.06 - PräsentationPublikation Baumaterialien für Städte im Klimawandel. Ein Materialkatalog mit Empfehlungen(27.08.2024) Hoffmann, CarolineDie gewählten Baumaterialien haben Auswirkungen auf das städtische Mikroklima. Zusätzlich beeinflusst die Materialisierung die Umwelt z.B. im Hinblick auf die Versickerungsfähigkeit, die Akustik oder die Blendung. Die Kurzpräsentation gibt Einblick in den Katalog, den derzeitigen Arbeitsstand und macht Empfehlungen zur Materialienwahl.06 - PräsentationPublikation Baumaterialien für Städte im Klimawandel. Materialkatalog mit Empfehlungen(Bundesamt für Wohnungswesen (BWO), 16.06.2022) Hoffmann, Caroline; Geissler, AchimStädte erwärmen sich stärker als ländliche Gegenden. Dieser Materialkatalog zeigt auf, mit welchen Baumaterialien sich die Umwelt weniger erwärmt. Das Nachschlagewerk richtet sich an Planerinnen und Planer sowie Bauträgerschaften, die Gebäude im urbanen Raum erstellen oder sanieren.05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht