Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau

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Anfangsdatum: 2021Thema: search.filters.subject.624 - Ingenieurbau und Umwelttechnik

Ergebnisse nach Hochschule und Institut

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    Publikation
    Spatial distribution of radon in an experimental room
    (Elsevier, 16.11.2024) Grapentin, Raphael; Geiser, Antoine; Blaser Zürcher, Roger
    The 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 Zeitschrift
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    Publikation
    A commissioning-oriented fault detection framework for building heating systems using SARIMAX models
    (29.10.2024) Sawant, Parantapa; Eismann, Ralph
    A 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 Konferenzschrift
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    Publikation
    FlexiCluster – Energetische Flexibilität von Arealen
    (Bundesamt für Energie BFE, 06.09.2024) Hall, Monika; Geissler, Achim
    Ziel 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 Arbeitsbericht
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    Publikation
    Baumaterialien für Städte im Klimawandel. Ein Materialkatalog mit Empfehlungen
    (27.08.2024) Hoffmann, Caroline
    Die 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 - Präsentation
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    Publikation
    An energy-economic analysis of real-world hybrid building energy systems
    (IOP Publishing, 11/2021) Sawant, Parantapa; Braasch, Christian; Koch, Manuel; Bürger, Adrian; Kallio, Sonja
    A 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 Zeitschrift
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    Publikation
    Dekarbonisierung und Ressourcen sparen beim Heizungsersatz
    (30.03.2023) Hall, Monika
    Der 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 - Präsentation
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    Publikation
    Potential-estimation of thermal micro-grids in urban areas based on heat load and building clustering
    (IOP Publishing, 2023) Hall, Monika; Bereuter, Pia; Geissler, Achim
    As a result of climate change, fossil heating systems must be replaced with renewable systems. The question arises whether it makes sense for each building to have its own new heating system or whether a thermal micro-grid is possible. In this paper a model is presented which allows to aggregate buildings into thermal micro-grid clusters. All gas-heated residential buildings of Basel (Switzerland) are marked via geo-data. The heat demand of each building is determined depending on the year of construction and is then converted into the heat load. Each building then is grouped into thermal micro-grids according to a given grid load limit. The thermal micro-grids generated in this way are marked in color, so that the potential of any given city district can be easily and quickly identified. If the grid load limit is increased, the number of possible micro-grids increases, also.
    01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
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    Publikation
    Simulationsgestützte Systemauslegung für sorptionsgestützte, solare Kälteanlagen
    (VDI Fachmedien, 2022) Bürger, Adrian; Sawant, Parantapa; Wittstadt, Ursula; Altmann-Dieses, Angelika; Pfafferott, Jens
    Die 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 Zeitschrift
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    Publikation
    Demonstration of optimal scheduling for a building heat pump system using eEconomic-MPC
    (MDPI, 2021) Sawant, Parantapa; Villegas Mier, Oscar; Schmidt, Michael; Pfafferott, Jens
    It is considered necessary to implement advanced controllers such as model predictive control (MPC) to utilize the technical flexibility of a building polygeneration system to support the rapidly expanding renewable electricity grid. These can handle multiple inputs and outputs, uncertainties in forecast data, and plant constraints, amongst other features. One of the main issues identified in the literature regarding deploying these controllers is the lack of experimental demonstrations using standard components and communication protocols. In this original work, the economic-MPC-based optimal scheduling of a real-world heat pump-based building energy plant is demonstrated, and its performance is evaluated against two conventional controllers. The demonstration includes the steps to integrate an optimization-based supervisory controller into a typical building automation and control system with off-the-shelf HVAC components and usage of state-of-art algorithms to solve a mixed integer quadratic problem. Technological benefits in terms of fewer constraint violations and a hardware-friendly operation with MPC were identified. Additionally, a strong dependency of the economic benefits on the type of load profile, system design and controller parameters was also identified. Future work for the quantification of these benefits, the application of machine learning algorithms, and the study of forecast deviations is also proposed.
    01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
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    Publikation
    Comparison of component-oriented and system-oriented modeling in the context of operational energy system analysis
    (MDPI, 27.06.2022) Beck, Jan-Philip; Sawant, Parantapa; Drauz, Simon Ruben; Schwarz, Jan Sören; Heyer, Annika; Huismann, Philipp
    Simulation based studies for operational energy system analysis play a significant role in evaluation of various new age technologies and concepts in the energy grid. Various modelling approaches already exist and in this original paper, four models representing these approaches are compared in two real-world hybrid energy system scenarios. The models, namely TransiEnt, µGRiDS, and OpSim (including pandaprosumer and mosaic) are classified into component-oriented or system-oriented approaches as deduced from the literature research. The methodology section describes their differences under standard conditions and the necessary parameterization for the purpose of creating a framework facilitating a closest possible comparison. A novel methodology for scenario generation is also explained. The results help to quantify primary differences in these approaches that are also identified in literature and qualify the influence of the accuracy of the models for application in a system-wide analysis. It is shown that a simplified model may be sufficient for the system-oriented approach especially when the objective is an optimization-based control or planning. However, from a field level operational point of view, the differences in the time series signify the importance of the component-oriented approaches.
    01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift