Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW
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Publikation 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 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 EU Ökodesign von Wärmepumpen. Eine Übersicht zum aktuellen Stand(EnergieSchweiz, 17.11.2014) Genkinger, Andreas; Afjei, Thomas05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation Contributions to system integration of PV and PVT collectors with heat pumps in buildings(2019) Koch, Manuel; Dott, Ralf; Tanabe, Shin-ichi; Zhang, H.; Kurnitski, Jarek; Gameiro da Silva, Manuel; Nastase, Ilinca; Wargocki, Pawel; Cao, Guangyu; Mazzarela, Livio; Inard, ChristianA common approach to improve self-consumption of photovoltaic (PV) generation in buildings with heat pumps (HP) is to overload the thermal storage capacities during times with surplus PV generation (hereinafter referred to as thermal overloading). The impact of battery capacity and domestic hot water (DHW) consumption on the effectiveness of this method in a single-family home (SFH) is evaluated through numerical simulations. Increased battery capacity is shown to decrease the effectiveness of thermal overloading. Regarding DHW consumption, temporal concentration is shown to have a stronger influence on the effectiveness of thermal overloading than total energy. Furthermore, the potential of photovoltaic-thermal collectors (PVT) as heat exchangers for air/brine/water heat pumps (ABWHP) is estimated. The results show that the properties of PVT collectors with high thermal conductivity are in the feasible range for application in a well-insulated SFH in Central European climate.04B - Beitrag KonferenzschriftPublikation CoolShift. Cooling of buildings by chiller-assisted nocturnal radiation and convection(IOP Publishing, 2019) Koch, Manuel; Dott, Ralf; Eismann, RalphA novel approach for cooling an office building is numerically evaluated. PVT collectors are used for nocturnal radiative and convective cooling. A TABS ceiling serves as thermal storage. If the free cooling power of the PVT collectors is too low, it is boosted by a chiller raising the collector temperature. While the energy efficiency improves compared to a conventional daytime chiller cooling system, the room temperature cannot always be kept in the desired band. Furthermore, the PVT collectors stay cooler than comparable PV modules during the day, increasing the electricity generation.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Untersuchungen zum thermisch induzierten Luftwechselpotential von Kippfenstern(Ernst & Sohn, 17.07.2004) Hall, MonikaDie sogenannte natürliche Lüftung — Lüftung infolge Temperatur‐ und Windeinwirkung über geöffnete Türen und Fenster — ist auch heute noch in Wohngebäuden die verbreitetste Form des Lüftens. Da die Lüftung über Kippfenster eine übliche Form des Lüftens ist, ist die Kenntnis des Luftwechsels über Kippfenster von großem Interesse. Der Vergleich von Ansätzen aus der Literatur zur Berechnung des Luftwechsels über Kippfenster zeigt, daß diese unter Verwendung gleicher Randbedingungen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Aus diesem Grund wird aus eigenen Messungen ein Modellansatz abgeleitet, der die einseitige, thermisch induzierte Kippfensterlüftung besser beschreibt und gleichzeitig das Vorhandensein einer Laibung und/oder einer Heizung berücksichtigt.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Multiperspective analysis of microscale trigeneration systems and their role in the crowd energy concept(KeAi Publishing, 2015) Sawant, Parantapa; Meftah, Naim; Pfafferott, JensThe energy system of the future will transform from the current centralised fossil based to a decentralised, clean, highly efficient, and intelligent network. This transformation will require innovative technologies and ideas like trigeneration and the crowd energy concept to pave the way ahead. Even though trigeneration systems are extremely energy efficient and can play a vital role in the energy system, turning around their deployment is hindered by various barriers. These barriers are theoretically analysed in a multiperspective approach and the role decentralised trigeneration systems can play in the crowd energy concept is highlighted. It is derived from an initial literature research that a multiperspective (technological, energy-economic, and user) analysis is necessary for realising the potential of trigeneration systems in a decentralised grid. And to experimentally quantify these issues we are setting up a microscale trigeneration lab at our institute and the motivation for this lab is also briefly introduced.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Quasi-first-principle based grey-box modelling of microscale trigeneration systems for application in automatic control(Elsevier, 2018) Sawant, Parantapa; Pfafferott, Jens; Felsmann, ClemensWith the need for automatic control based supervisory controllers for complex energy systems, comes the need for reduced order system models representing not only the non-linear behaviour of the components but also certain unknown process dynamics like their internal control logic. At the Institute of Energy Systems Technology in Offenburg we have built a real-life microscale trigeneration plant and present in this paper a rational modelling procedure that satisfies the necessary characteristics for models to be applied in model predictive control for grid-reactive optimal scheduling of this complex energy system. These models are validated against experimental data and the efficacy of the methodology is discussed. Their application in the future for the optimal scheduling problem is also briefly motivated.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Quantifying Thermal Flexibility of Multy-Family and Office Buildings(11.09.2018) Hoffmann, Caroline; Hall, Monika; Geissler, AchimThe increased feed-in of solar electricity into the grid needs to be counterbalanced by an increase in self-consumption of buildings. This presentation addresses the differences in thermal flexibility between a multi-family house and an office building and the implications to thermal comfort. It looks into the operating time of both heating and cooling and gives simplified design criteria for residential buildings. The findings of the thermal simulations suggest that it seems easier to utilize thermal flexibility in residential buildings than in office buildings. Transferred to the Swiss building stock, it is estimated that roughly 10% of the dwellings could offer some thermal flexibility to the grid.06 - Präsentation