Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau
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Publikation Simulationsgestützte Systemauslegung für sorptionsgestützte, solare Kälteanlagen(VDI Fachmedien, 2022) Bürger, Adrian; Sawant, Parantapa; Wittstadt, Ursula; Altmann-Dieses, Angelika; Pfafferott, JensDie fluktuierende Verfügbarkeit regenerativer Energiequellen stellt eine Herausforderung bei der Planung und Auslegung regenerativer Gebäudeenergiesysteme dar. Die in einem System benötigten Speicherkapazitäten hängen dabei sowohl von der eingesetzten Regelungsstrategie als auch von den temperaturabhängigen Wirkungsgraden der Anlagenkomponenten ab. Genauere Einblicke in das Betriebsverhalten eines Gesamtsystems können dynamische Simulationen liefern, die eine Analyse der Systemtemperaturen und von Teilenergiekennwerten ermöglichen.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Model predictive control for energy-efficient optimization of radiant ceiling cooling systems(Elsevier, 11/2021) Koch, Manuel; Qiong Chen; Nan LiState-of-the-art model predictive control (MPC) applications have been performed in various heating and cooling systems of buildings, such as fan coil unit systems and radiant floor heating systems. However, there is also a significant potential for improved zone air temperature control for better thermal comfort and efficient energy savings in increasingly prosperous radiant ceiling cooling systems. In this research, the physics-based model was developed by applying the building envelope configuration and material property information. The reduced order model of the original radiant ceiling cooling system model was then simplified using the balanced trun cation method for reducing computational cost and maintaining a comparative model accuracy. The model predictive control of radiant ceiling cooling systems was proposed for zone air temperature tracking, allowing the system to be more robust and adaptive to external thermal disturbances such as solar radiation and ambient temperature. The superior performance of model predictive control in terms of accurate zone air temperature tracking and energy efficiency was evaluated by a simulation compared to PID control and conventional bang bang control in both continuous and intermittent operation. The proposed model predictive control can achieve 21%–27% and 6% energy saving efficiency, compared with PID control and conventional bang-bang control, respectively. And there is rarely any overshoot or steady-state error presence for the zone air temperature, which demonstrated the significant potential of the robust model redictive control for better thermal comfort and efficient energy savings in growing prosperous radiant ceiling cooling systems.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Neues zur Raumlüftung aus der Schweiz - natürlich, hybrid und low-tech(Forum Holzbau, 2024) Hoffmann, CarolineDer Beitrag berichtet aus aktuellen Forschungsprojekten zur Hybriden Lüftung, zur natürlichen Lüftung und zu low-tech Lüftungskonzepten.04B - Beitrag KonferenzschriftPublikation Neues zur Raumlüftung aus der Schweiz - natürlich, hybrid und low-tech(25.04.2024) Hoffmann, CarolineIn dem Beitrag geht es um Forschungsprojekte zur hybriden Lüftung, zur natürlichen Lüftung und zu Lüftung mit low-tech Konzepten.06 - PräsentationPublikation Experimental demonstration of grid-supportive scheduling of a polygeneration system using economic-MPC(Elsevier, 12.11.2021) Sawant, Parantapa; Bürger, Adrian; Felsmann, Clemens; Pfafferott, JensDrawing off the technical flexibility of building polygeneration systems to support a rapidly expanding renewable electricity grid requires the application of advanced controllers like model predictive control (MPC) that can handle multiple inputs and outputs, uncertainties in forecast data, and plant constraints amongst other features. In this original work, an economic-MPC-based optimal scheduling of a real-world building energy system is demonstrated and its performance is evaluated against a conventional controller. The demonstration includes the steps to integrate an optimisation-based supervisory controller into a standard building automation and control system with off-the-shelf HVAC components and usage of state-of-art algorithms for solving complex nonlinear mixed integer optimal control problems. With the MPC, quantitative benefits in terms of 6–12% demand-cost savings and qualitative benefits in terms of better controller adaptability and hardware-friendly operation are identified. Further research potential for improving the MPC framework in terms of field-level stability, minimising constraint violations, and inter-system communication for its deployment in a prosumer-network is also identified.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation 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 Hybride Lüftung - ein guter Kompromiss?(08.09.2022) Hoffmann, Caroline; Dorer, Viktor; Hauri, Claudia; Primas, Alex; Huber, HeinrichDie Präsentation gibt eine Zusammenfassung eines Forschungsprojgektes zur hybriden Lüftung. Das Projekt fokussiert auf hybride Lüftungsanlagen, als Kombination aus freier und mechanischer Lüftung in Wohn- und Bürobauten. Da diese Anlagen Teil der Planungsrealität sind, gleichzeitig aber keine Planungshilfe (Norm) existiert, besteht hier ein Bedarf. Diesen deckt das Projekt mit einer Planungshilfe ab, die auch energetische Verbesserungsmöglichkeiten aufzeigt. Weiter wird berücksichtigt, dass Klimawandel und verdichtetes Bauen die Anforderungen an Lüftungskonzepte verändern.06 - PräsentationPublikation "Prebound, Rebound, Performance Gap - Was stimmt nicht zwischen dem Energiebedarf und dem Energieverbrauch von Wohngebäuden?"(28.04.2022) Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim- Gemessener Verbrauch und berechneter Heizwärmebedarf bei 33 unsanierten Bestandsgebäuden - Anwendung SIA 380/1 für unsanierte Bestandsgebäude - Gründe für die Abweichungen zwischen Heizwärmeverbrauch und -Bedarf - Vorschläge zur Anpassung einzelner Faktoren in der Berechnung06 - 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 Prebound, Rebound, Performance Gap. Was stimmt nicht zwischen dem Energiebedarf und dem Energieverbrauch von Wohngebäuden?(14.03.2023) Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim- Gemessener Verbrauch und berechneter Heizwärmebedarf bei 33 unsanierten Bestandsgebäuden - Anwendung SIA 380/1 für unsanierte Bestandsgebäude - Vorschläge zur Anpassung einzelner Faktoren in der Berechnung06 - Präsentation