Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau
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Publikation 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 Energieeffiziente Büro- und Verwaltungsgebäude. Analysen und Erfahrungen im Kontext des Förderkonzepts Energieoptimiertes Bauen(Springer-VDI-Verlag GmbH & Co. KG, 01.07.2007) Voss, Karsten; Hoffmann, Caroline; Herkel, Sebastian; Wagner, Andeas; Löhnert, GünterDer Beitrag berichtet über erreichte Kennwerte von Demonstrationsprojekten für Nichtwohngebäude im Neubau und Erfahrungen mit dem Einsatz von Wärmepumpen.01B - Beitrag in Magazin oder ZeitungPublikation Energetische Flexibilität von Gebäuden(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 24.06.2020) Hall, Monika; Geissler, AchimIn diesem Projekt werden verschiedene Aspekte zum Thema «Energetische Flexibilität von Gebäuden» untersucht. Die Schwerpunkte liegen auf der Berechnung des Eigenverbrauchs, der Nutzung der thermischen Gebäudemasse zur flexiblen Laufzeitverschiebung der Wärmepumpe, das netzdienliche Lastmanagement für drei Quartiertypen, dem Einsatz von Flexibilitätskenngrössen und dem Thema Eigenverbrauch versus Netzdienlichkeit.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Strategische Initiative "Gebäudeautomation, Energieeffizienz und alternative Energiegewinnung"(01.05.2011) Zogg, David; Afjei, Thomas; Mollet, DanielDas Projekt Gebäudeautomation, Energieeffizienz und alternative Energiegewinnung vereinigt die Fachbereiche nachhaltige Gebäudetechnik, vernetzte Automation, Energieeffizienz und alternative Energiegewinnung als eine Einheit und soll im Rahmen der FHNW-Strategie 2020 einen Beitrag zum Feld Ressourcennutzung und -entwicklung leisten.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Energieflüsse eines Mehrfamilienhauses unter der Lupe(AZ Medien AG, 12.10.2012) Dorusch, Falk; Hall, Monika; Dott, RalfEin detailliertes Monitoring der Energieflüsse ermöglicht Einblicke in die Energiebilanz eines Mehrfamilienhauses mit Elektromobilität in Rupperswil. Dank eines 15-minütigen Messwerterfassungsintervalls können Aussagen zur Gleichzeitigkeit von solarer Energieerzeugung und Stromverbrauch getroffen und Potenziale zur Lastverschiebung aufgezeigt werden.01B - Beitrag in Magazin oder ZeitungPublikation Gleichzeitigkeit von PV-Ertrag und Verbrauch 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. Hie-raus 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 Tages-stunden limitiert (10-19 Uhr für den Heizbetrieb, 13-17 Uhr den Betrieb für Warmwasser). Die Auswer-tungen 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 er-höht 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 Leicht-bauten 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. Based on a small, well insulated multi-family dwelling with included e-car and large PV installation the load with the highest potential for increasing self-consumption is evaluated. The monitoring shows that the heat pump has the highest potential for increasing self-consumption. The run-time schedule of the heat pump is limited to daytime hours as a proof of concept. At noon the heating of domestic hot water suspends the run-time schedule for heating (10-19 Uhr heating, 13-17 Uhr domestic hot water). This increases the self-consumption and decreases the net interaction and also shaves the peak electricity export at noon. The thermal comfort does not decrease, hereby. Thermal simulations show that the chosen strategy is possible for heavy and light weight construction, also. The favorite temperatures of the tenants are ensured. At this building is a heating period of 5 h sufficient to reach an average temperature of 20 degrees in all three flats.06 - PräsentationPublikation Netzbelastung durch Nullenergiegebäude (Schlussbericht Netzbelastung durch Nullenergiegebäude)(11/2014) Hall, Monika; Geissler, AchimÜblicherweise speisen Gebäude mit Photovoltaikanlagen einen Grossteil des Ertrags in das öffentliche Stromnetz ein. Um den Eigenverbrauch zu erhöhen, bietet es sich bei gut gedämmten Gebäuden an, die Laufzeit der Wärmepumpe auf die Tageszeit zu limitieren. Dabei muss der thermische Komfort gewährleistet bleiben. In diesem Zusammenhang wird der Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes auf die operativen Temperaturen in Abhängigkeit von verschiedenen Laufzeiten der Wärmepumpe mit einer thermischen Gebäudesimulation untersucht und mit Messwerten von einem kleinen Mehrfamilienhaus validiert. Es wird gezeigt, dass auch bei einem sehr gut gedämmten Gebäude eine mittlere bis hohe Wärmespeicherfähigkeit vorhanden sein muss, damit die Laufzeit der Wärmepumpe ohne Komforteinbusse auf die Tagesstunden limitiert werden kann. Mit einem Leichtbau ist die gewählte Strategie nicht möglich. Die lange tägliche Sperrzeit bedingt, dass gegenüber dem kontinuierlichen Betrieb die operative Temperatur grösseren Schwankungen unterworfen ist. Das Niveau und die Breite des zulässigen Temperaturbandes müssen mit den normativen Anforderungen für die Behaglichkeit abgestimmt sein. Die Diskussion über normative Behaglichkeitsanforderungen versus energetische Flexibilität des Gebäudes muss lanciert werden.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Seasonal Performance of a Combined Solar, Heat Pump and Latent Heat Storage System(Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 2013) Winteler, Christian; Dott, Ralf; Afjei, Thomas; Scartezzini, Jean-LouisThis paper investigates the seasonal performance of a combined solar, heat pump and latent heat storage system for dwellings. This combination could provide a viable alternative to common brine-water heat pump systems with a borehole heat exchanger (BHX). Since the latent heat storage, or ice storage, is filled with pure water, it can also be used in (but is not limited to) places where a BHX is prohibited, e.g. water protection areas. The aim of this work is to find and evaluate given system configurations for three different annual heat demands that reach seasonal performance factors (SPF) comparable to those of BHX heat pump systems, i.e. SPF ~ 4.0. A simulation study using MATLAB®/SIMULINK® and the CARNOT Blockset is conducted. Technologies considered in the simulation study are a brine-water heat pump, unglazed solar collectors as source for the heat pump and a buried ice storage that serves as alternative source for the heat pump and is regenerated by the collectors. Unglazed collectors use solar irradiation and ambient heat (via convective heat exchange) for heat generation. Additionally, thermal coupling of the ice storage to the surrounding soil which also contributes to the regeneration of the system is considered. The simulation models of this system have been validated with laboratory and field test data. The heat generated by the heat pump is used for space heating and domestic hot water preparation of single family houses with different heat loads which have been defined in the framework of IEA SHC Task 44 / HPP Annex 38 "Solar and heat pump systems". To obtain the desired SPF for each building type the power output of the heat pump with the corresponding size of the collector field is varied. For each building a configuration is found that yields a SPF ~ 4.0. A high SPF can only be reached as long as no backup heating is needed, which means, that the ice storage should never be completely discharged, i.e. completely frozen. This requires significant contributions from the solar collector, especially during the heating period.04B - Beitrag Konferenzschrift