Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau
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Publikation Spatial distribution of radon in an experimental room(Elsevier, 16.11.2024) Grapentin, Raphael; Geiser, Antoine; Blaser Zürcher, RogerThe spatial distribution of radon and the relevance of the placement of radon detectors relative to the entry path of radon-containing air in an experimental room was investigated. A radon emanation source was used from which the air was transported with a constant air flow into the room. The radon contaminated air was released under a floor element used for electrical wiring which has multiple holes connecting to the inner volume of the room. At 36 equally spaced lattice points in the room the radon activity concentration was measured with two different solid-state nuclear track detectors of type Radonova Radtrak and Radonova Rapidos. The radon exposure on the detectors was accumulated over 72 days. Additionally, an electronic measurement device of type Saphymo AlphaGUARD was used as reference. It indicated a radon exposition of 475(1) kBq.h/m3. The detectors of type Radtrak had a mean exposition of 564(36) kBq.h/m3 and the ones of type Rapidos 496(15) kBq.h/m3. Except for one outlier both types of detector showed a homogeneous distribution of radon in the room. Therefore, we have shown that under these experimental conditions the placement of the radon detector does not significantly influence the measurement result.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation 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 U-Werte von Vorhangfassaden und geneigter Verglasung(AWEL Zürich, 10/2012) Hall, Monika; Geissler, AchimWorin unterscheiden sich Vorhangfassaden aus thermischer Sicht von normalen Fassaden? Ist es für die Berechnung des U-Werts relevant? Was sind die entscheidenden Kriterien? Ein weiteres Thema im Zusammenhang mit dem Nachweis der thermischen Qualität der Gebäudehülle sind geneigte Verglasungen – zum Beispiel grosse Dachfenster oder Atrien mit Glasdächern. Wie ändert sich der Glas-U-Wert (Ug-Wert) einer Isolierverglasung in Abhängigkeit vom Neigungswinkel? Welchen Einfluss hat dies auf die Heizwärmebedarfsrechnung?01B - Beitrag in Magazin oder ZeitungPublikation FlexiCluster – Energetische Flexibilität von Arealen(Bundesamt für Energie BFE, 06.09.2024) Hall, Monika; Geissler, AchimZiel des Projektes ist es, für Areale verbesserte Aussagen über das Zusammenspiel von Gebäudelast, Nutzung lokaler Strom-/Wärmeerzeugung, dem lokalen elektrischen Verteilnetz und der jeweiligen Trafostation zu machen. Insbesondere die Residuallast an der Trafostation ist für den Netzausbau ein wichtiger Parameter, weshalb sie detailliert betrachtet werden muss. Hierzu wird das System «Areal» in Verbindung mit dem System «elektrisches Netz» detailliert simuliert. Die komplexen Strukturen werden mit einer Multi-Agent Co-Simulations Umgebung abgebildet. Die System-Architektur setzt sich aus EnergyPlus (Gebäude inkl. Haustechnik), Mosaik (Multi-Agent Co-Simulation) und Pandapower (elektrisches Netz) zusammen. Mit der erstellten System-Architektur wird der Einfluss verschiedener Steuersignale auf verschieden Gebäude- und Arealparameter untersucht. Mit der erstellten System-Architektur wird ein Areal bestehend aus acht Einfamilienreihenhäusern mit unterschiedlichen Lastprofilen abgebildet. Aufgrund der Simulationen mit der erstellten System-Architektur kann gezeigt werden, dass das gewählte Lastmanagement (Day Ahead Preise, CO2äq-Emissionen, Trafoleistung und Trafotemperatur) für den netzdienlichen Betrieb des untersuchten Areals geeignet ist, ohne dass die thermische Behaglichkeit der Bewohnenden signifikant eingeschränkt wird. Es wird aber auch deutlich, dass die Netzeinspeisung eine grosse Rolle spielt. Ohne Berücksichtigung von Kurz- bzw. Langzeitspeicher kann das Areal gerade im Sommer nur eine sehr begrenzte Flexibilität aufweisen bzw. dem Lastmanagement nur bedingt Folge leisten.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Gebäudeenergieausweis in der Schweiz - Methodik des GEAK®(Ernst & Sohn, 07.04.2011) Hall, MonikaDer Gebäudeenergieausweise der Kantone GEAK® ist seit über einem Jahr in der Schweiz erfolgreich eingeführt. Anfang August 2009 wurde der GEAK® als Onlinetool aufgeschaltet und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Der GEAK® ist ein kombinierter Gebäudeenergieausweis. Der Energiebedarf wird auf der Basis der Gebäudedaten rechnerisch ermittelt und dieser mit effektiven Verbrauchsdaten validiert. Kernstück des GEAK® ist eine Energieetikette mit Doppelbewertung: Eine Klassierung nach “Effizienz Gebäudehülle” für die Beurteilung der Gebäudehülle und nach ”Effizienz Gesamtenergie” zur Quantifizierung des gesamten Gebäudes inkl. Gebäudetechnik und Elektrizitätsbedarf für Geräte und Beleuchtung. Weiter enthält der GEAK® eine Beschreibung des Ist-Zustandes der Gebäudehülle und -technik sowie Massnahmen und Empfehlungen energietechnischer Verbesserungen. Zukünftig können im Rahmen des GEAK® Plus Varianten von kostenoptimierten Sanierungsmaßnahmen detailliert zusammengestellt werden.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Gleichzeitigkeit von PV-Ertrag und Stromverbrauch an einem Mehrfamilienhaus mit Elektromobilität(05.09.2014) Hall, Monika; Dorusch, FalkDie detaillierte Erfassung der Energieflüsse an einem Mehrfamilienhaus mit Elektromobilität und einer grossen Photovoltaikanlage zeigt, wann welcher Energieverbraucher wieviel Elektrizität bezieht. Hieraus wird abgeleitet, welche Verbraucher zur Erhöhung der Gleichzeitigkeit von Produktion und Ver-brauch geeignet sind. In den Wintermonaten besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, zwischen 10 und 16 Uhr Gleichzeitigkeit zu erreichen. Die Wärmepumpe weist das grösste Einzelpotential auf, um die Gleichzeitigkeit zu erhöhen. Aus diesem Grund wird die Laufzeit der Wärmepumpe auf die Tagesstunden limitiert (10-19 Uhr für den Heizbetrieb, 13-17 Uhr den Betrieb für Warmwasser). Die Auswertungen zeigen, dass bei dem betrachteten Gebäude die Verschiebung des Wärmepumpenbetriebs in die Tagesstunden ohne Komforteinbusse möglich ist. Dabei wird der Heizbetrieb in der Mittagszeit für die Warmwassererwärmung unterbrochen. Mit dieser Strategie wird nicht nur die Gleichzeitigkeit erhöht und die Netzbelastung reduziert, sondern auch die Einspeisespitze zur Mittagszeit, insbesondere durch die Warmwassererwärmung, geglättet. Thermische Simulationen zeigen, dass die gewählte Strategie sowohl in Massiv- als auch in Leichtbauten angewendet werden kann. Die von den Mietern gewünschten Temperaturen werden erreicht. Um im Mittel eine Temperatur von 20 °C in allen drei Wohnungen sicherzustellen, reicht für fast alle Bauweisen eine Wärmepumpenlaufzeit zu Heizzwecken von 5 h aus.04B - Beitrag KonferenzschriftPublikation 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 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 Dekarbonisierung und Ressourcen sparen beim Heizungsersatz(30.03.2023) Hall, MonikaDer Wechsel einer fossil betriebenen Heizung zu Erneuerbaren Energie ist unumgänglich, doch wie einfach ist der Heizungsersatz möglich? Bei dem Ersatz sollte auch auf die Treibhausgasemissionen des neuen Heizsystems für die Erstellung geachtet werden. Es stellt sich die Frage, ob es sinnvoll ist jedes Haus mit einem neuen Heizsystem zu versehen oder ob ein kleiner Wärmeverbund mit einer Zentrale für mehrere Häuser nachhaltiger ist?06 - PräsentationPublikation Development and experimental evaluation of grey-box models of a microscale polygeneration system for application in optimal control(Elsevier, 2020) Sawant, Parantapa; Bürger, Adrian; Doan, Minh Dang; Felsmann, Clemens; Pfafferott, Jens01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift