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 Introducing the pedestrian accessibility tool. Walkability analysis for a geographic information system(SAGE, 2017) Erath, Alexander; van Eggermond, Michael; Ordóñez, Sergio A.; Axhausen, Kay W.The indexes for walkability proposed so far refer generally to the closest amenities and public transport stops and the existing network structure. The weights of the attributes do not reflect the independently measured preferences of the users and residents. Design attributes such as the location and type of crossings and walkway design features are usually surveyed in walkability audits. However, such attributes are usually not considered when pedestrian walksheds or other accessibility-based walkability indexes are calculated. Nevertheless, these design attributes are very relevant for actual planning decisions. The proposed walkability index can be behaviorally calibrated, has been implemented as a geographic information system tool, and is published as open source software. The pedestrian accessibility tool allows the evaluation of existing and future urban plans with regards to walkability. The tool calculates Hansen-based accessibility indicators with the use of a customizable specification of the generalized walking costs, and it incorporates user-defined weights of destination attractiveness. The basic user workflow of the tool is summarized. Three case studies show real-world applications of the tool to support the planning of pedestrian infrastructure in an urban context. With indications of potential areas of improvement that have been reported by pilot users working in an urban planning department, hints are also given for future research.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation EFKOS – Effizienz kombinierter Systeme mit Wärmepumpe(Bundesamt für Energie BFE, 31.07.2013) Genkinger, Andreas; Afjei, Thomas05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation 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 Continuously-fed gravity currents propagating over a finite porous substrate(American Institute of Physics, 31.12.2019) Venuleo, Sara; Pokrajac, Dubravka; Schleiss, Anton J.; Franca, Mário J.We present the results of laboratory investigations of continuously-fed density currents that propagate first over a smooth horizontal bed and then over a porous substrate of limited length. Inflow discharge, initial excess density, and substrate porosities are varied. Density measurements, acquired through an image analysis technique, are performed above the porous layer simultaneously with quasi-instantaneous vertical velocity profiles. After a first phase in which the current sinks into the substrate, freshwater entrainment from the bed begins and, gradually, a mixing layer forms at the interface between the surface flow and the porous bed. Shear-driven and Rayleigh-Taylor instabilities rule the dynamics of this mixing layer. The porous boundary effects are observed in the vertical distributions of both density and velocity, especially in the near-bed region. Here, larger flow velocities are recorded over porous substrates. We argue that these are due to the presence of a longitudinal pressure gradient, which in turn is a consequence of the current mass loss. Its presence over the porous substrate is proved by the current interface longitudinal slope. However, other effects of the presence of the porous substrate, such as the relaxation of the no-slip boundary condition and the bed-normal momentum exchange, also affect the velocity field. The turbulent structure changes significantly over the porous substrate: while streamwise turbulence decreases, shear and bed-normal Reynolds stresses increase in large part of the current depth. Buoyancy instabilities further enhance the bed-normal momentum flux and, in the near-bed region, contribute to turbulent kinetic energy generation together with shear.01A - Beitrag in wissenschaftlicher ZeitschriftPublikation Applying bias correction for merging rain gauge and radar data(Elsevier, 13.01.2015) Rabiei, Ehsan; Haberlandt, UweWeather radar provides areal rainfall information with very high temporal and spatial resolution. Radar data has been implemented in several hydrological applications despite the fact that the data suffers from varying sources of error. Several studies have attempted to propose methods for solving these problems. Additionally, weather radar usually underestimates or overestimates the rainfall amount. In this study, a new method is proposed for correcting radar data by implementing the quantile mapping bias correction method. Then, the radar data is merged with observed rainfall by conditional merging and kriging with external drift interpolation techniques. The merging product is analysed regarding the sensitivity of the two investigated methods to the radar data quality. After implementing bias correction, not only did the quality of the radar data improve, but also the performance of the interpolation techniques using radar data as additional information. In general, conditional merging showed greater sensitivity to radar data quality, but performed better than all the other interpolation techniques when using bias corrected radar data. Furthermore, a seasonal variation of interpolation performances has in general been observed. A practical example of using radar data for disaggregating stations from daily to hourly temporal resolution is also proposed in this study.01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift