Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW
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Publikation Comparing Q347 development and regionalization using recent data in two Swiss cantons(09.11.2024) Dups, Yanick; Lebrenz, HenningIn Switzerland, low flows are characterized by the discharge level corresponding to a 95% exceedance probability on a ten-year average flow duration curve, referred to as Q347. This threshold not only has significant implications for planning but also requires authorities to adjust the operation of relevant infrastructure to mitigate ecological impacts on watercourses. The value of Q347 can be determined from a flow duration curve if a discharge time series of at least ten years is available. However, for smaller catchments such time series are typically unavailable, necessitating the regionalization of Q347 values. In Switzerland, multiple linear regression has been established to estimate the area-specific discharge q347 for ungauged basins. The primary objective of this study was to regionalize Q347 values for small, ungauged catchments (383 in the Canton of Solothurn and 9'034 in the Canton of Zürich) each with an area of less than 100 km². Daily discharge, precipitation, and temperature time series were collected for a 30-year study period from 1990 to 2020 from 56 gauged catchments in Solothurn, and similarly for a ten-year study period from 2013 to 2023 in Zürich, focusing on catchments smaller than 500 km² surrounding the target areas. A total of 30 “static” parameters delineating geometry, topography, geology, land use, and drainage along with nine “climatic” parameters describing temperatures, precipitation distributions, and potential evapotranspiration were defined and computed to characterize both gauged and ungauged catchments. The temporal variability of low flow events was then analysed for observed catchments in the two study areas. Over the past 30 years, the frequency of low flow events below the threshold has systematically increased, while the ten-year Q347 values for these catchments have decreased during the same period. Three multiple linear regression methods were developed and implemented to be coupled with two adjustment techniques supplementing truncated discharge time series. Validation of the proposed models showed reduced errors and increased linear correlations between estimated and observed values compared to standard models. Notably, a spatially more homogeneous yet catchment-specific distribution of estimated values is observable. The proposed models yielded promising results, particularly when time series remain unadjusted, or adjustment is done using the Antecedent Precipitation Index (API) combined with the flow duration curve of a donor basin (Ridolfi et al., 2020). Using recent data for parameter selection and model fitting, especially in the Zürich study area (2013-2022), often resulted in lower Q347 values compared to standard models, reflecting an adaptation to current climatic trends.06 - PräsentationPublikation Spatial distribution of radon in an experimental room(Elsevier, 16.11.2024) Grapentin, Raphael; Geiser, Antoine; Blaser Zürcher, RogerThe 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 ZeitschriftPublikation A commissioning-oriented fault detection framework for building heating systems using SARIMAX models(29.10.2024) Sawant, Parantapa; Eismann, RalphA 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 KonferenzschriftPublikation 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 FlexiCluster – Energetische Flexibilität von Arealen(Bundesamt für Energie BFE, 06.09.2024) Hall, Monika; Geissler, AchimZiel 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 ArbeitsberichtPublikation 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 Building and characterisation of a radon emanation source using a historical watch painted with radioluminescent paint containing radium(Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau, Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 27.09.2024) Grapentin, RaphaelConducting experiments with 222Rn not always requires a radon emanation source traceable to primary standards, often it is sufficient to use a well characterised radium source. In this work we present the building and characterisation of a radon emanation source using a watch with radioluminescent paint containing 226Ra. The source with 179±9 kBq 226Ra was characterised for different air flow rates between 0.05 L/min and 2 L/min. The mean radon emanation coefficient was 0.54 ± 0.19 while a dependence of radon emanation on relative air humidity was discovered.05 - Forschungs- oder ArbeitsberichtPublikation How popular will ride hailing and ride pooling be with autonomous vehicles?(18.09.2024) van Eggermond, Michael; Erath, Alexander; Tanner, Reto06 - PräsentationPublikation Veloerreichbarkeit Sisslerfeld für verschiedene Nutzendengruppen(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 17.09.2024) Minder, Nils; Erath, Alexander; Mühlich, Nicolas11 - Studentische Arbeit