Hall, Monika
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- PublikationMöglichkeiten und Grenzen von grossen Nullenergiegebäuden (GRENZNULL). Schlussbericht(Bundesamt für Energie BFE, 20.07.2015) Hall, Monika; Geissler, AchimIm Rahmen des Projektes „Möglichkeiten und Grenzen von grossen Nullenergiegebäuden“ (BFE-SI/500950-01, GRENZNULL) wird untersucht, ob grosse Gebäude, d.h. Gebäude mit bis zu 40 Stockwerken, mit langgestrecktem bzw. quadratischem Grundriss genügend Fläche für Photovoltaik zur Verfügung stellen können, so dass eine Nullbilanz für die gesamte Gebäudetechnik (HWLK-Nullbilanz "Nullwärmeenergiegebäude") oder dem gesamten Energiebedarf des Gebäudes (GEB-Nullbilanz "Nullenergiegebäude") im Jahr erreicht werden kann. Mit umfangreichen Untersuchungen an vier Basismodellen, je zwei Mehrfamilienhäuser und Verwaltungsbauten, werden die Auswirkungen verschiedener Parameter auf die Nullbilanz analysiert. Ausgangspunkt ist jeweils eine gute Gebäudehülle, eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und die Klimastation Bern-Liebefeld. Die Hauptergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden: Die HWLK-Nullbilanz kann bis auf eine Ausnahme für alle Varianten bis zu 40 Stockwerken erreicht werden. Um auch bei gut gedämmten Gebäuden eine GEB-Nullbilanz zu erreichen, sind die vier wichtigsten Parameter: die Effizienz von Geräten und Beleuchtung, die Art des Wärmeerzeugers, die tatsächlich verfügbare PV-Fläche sowie der effektive Systemwirkungsgrad der gesamten PV-Installation. Die untersuchten Varianten zeigen, dass schon heute grosse Mehrfamilienhäuser und Verwaltungen nicht nur als ullwärmeenergiegebäude bis zu 40 Stockwerken realisiert werden können, sondern sogar als Nullenergiegebäude. Dabei muss das Augenmerk bei der Planung auf einem geringen Bedarf für Geräte und Beleuchtung und einem hohen PV-Ertrag liegen. Dies gilt insbesondere für Bürobauten.05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht
- PublikationAutomatische Fensterlüftung in Schulbauten -Schlussbericht(Stadt Zürich, Fachstelle Energie- und Gebäudetechnik (FS EGT), 22.04.2015) Dorusch, Falk; Hall, MonikaDurch eine automatische, in Abhängigkeit des Kohlendioxidgehalts (CO2) der Raumluft geregelte Fensterlüftungsanlage kann die Raumluftqualität in Schulgebäuden verbessert werden. Der vorliegende Schlussbericht fasst die Ergebnisse der Untersuchungen zur Effektivität einer automatisierten Fensterlüftung am Schulhauskomplex Ilgen A und B in Zürich-Hottingen zusammen. Es wird gezeigt, welchen Einfluss die automatische Fensterlüftung auf die Raumluftqualität sowie den thermischen Komfort der Klassen- und Gruppenräume in den Schulhäusern A und B hat. Der zeitliche Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf den Zeiträumenzwischen 20.08.2012 und 28.02.2013 sowie zwischen 17.06.2013 und 21.06.2013. Raumluftqualität Anhand der Daten zum CO2-Gehalt und zur Raumlufttemperatur wird die Raumluftqualität, die während der Unterrichtszeiten vorherrscht, für die Sommer-, Herbst- und Wintersaison separat bewertet. Es zeigt sich ein saisonal verschiedenes Bild: • Während der Sommermonate erreicht die Raumluft in beiden Schulgebäuden in fast allen Räumen eine gute bis ausreichende Qualität. • Mit Beginn der Heizperiode tritt eine Verschlechterung ein, die insbesondere in den Wintermonaten zu hohen CO2-Gehalten in den Räumen der oberen Stockwerke beider Schulhäuser führt. • Während der Wintersaison wird folgende Raumluftcharakteristik beobachtet: Schulhaus A: Der Raum mit der besten Raumluftqualität weist in mehr als 75% der Unterrichtszeit CO2-Gehalte unterhalb von 800 ppm auf. Ein Raum fällt durch eine hohe CO2-Belastung auf. In diesem Raum werden in 27% der Lektionen mehr als 1500 ppm CO2 in der Raumluft gemessen. In den sieben weiteren Räumen werden vorwiegend CO2 -Gehalte zwischen 800 und 1500 ppm gemessen. Schulhaus B: Ein Raum erreicht in mehr als 75% der Unterrichtszeit akzeptable CO2 -Gehalte unterhalb von 800 ppm. Vier Räume sind stark belastet und weisen in 57 bis 68% der Lektionen mehr als 1500 ppm CO2 in der Raumluft auf. In den 14 verbleibenden Räumen werden überwiegend CO2 -Gehalte zwischen 800 und 1500 ppm beobachtet. Analyse der Anlagenfunktion Die Analyse der Messwerte der automatischen Fensterlüftungsanlage ergibt keinen Zusammenhang zwischen der Öffnungsweite der Fenster und dem CO2-Gehalt des jeweiligen Raumes. Ebenfalls ist den Messwerten kein Zusammenhang zwischen der Öffnungsdauer mit dem CO2-Gehalt zu entnehmen. Es ist derzeit ungeklärt, ob die Fensteröffnungsweite proportional zum CO2-Gehalt geregelt wird. Optimierungspotential Um die CO2-Gehalte der hoch belasteten Räume während des Unterrichts auf Werte unterhalb der physiologisch bedenklichen Schwelle zu senken sind folgende Massnahmen denkbar: • die Aktivierung des CO2-proportionalen Lüftungsbetriebs, • die Verlängerung der Stosslüftungsdauer am Morgen und in den Pausen, • das Herabsetzen der CO2-Schwellenkonzentration, ab der die Fenster geöffnet werden, • ein genaues Anpassen der Öffnungsweiten an die Druck- und Anströmsituation (Luv/Lee), • der Einbau von Überströmöffnungen in Räumen ohne Querlüftmöglichkeit, • das Umplatzieren von Sonnenschutzstoren. Die Überwachung der Funktionsfähigkeit der Anlage ist derzeit sehr zeitaufwändig. Für einen schnellen Überblick über alle Räume ist es im Moment notwendig, die CO2- und Temperaturverläufe aller Räume einzeln aufzurufen. Zur Vereinfachung der Funktionskontrolle würden sich folgende Instrumente anbieten: • ein in der Steuersoftware programmiertes Übersichtstableau zur schnellen Erfassung der aktuellen Betriebssituation, der Raumluftqualitäten und der Raumlufttemperaturen, • die Etablierung eines qualitativen Bewertungsindikators z.B. in Form einer Raumluftampel für CO2 und Temperatur in den einzelnen Räumen.05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht
- PublikationNullenergiegebäude - die nächste Generation energieeffizienter Bauten (IEA EBC annex 52 /IEA SHC task 40)(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 20.11.2014) Hall, Monika; Binz, Armin; Pfirter, MartinDas Thema „Nullenergiegebäude“ ist durch die Diskussion über die Anforderungen an Niedrigstenergiegebäude im Rahmen der EU-Richtlinie und der Schweizer Energiestrategie 2050 seit einigen Jahren stark im Fokus. Damit die Anforderungen an ein „nearly zero energy building“ definiert werden können, ist zuerst die Frage nach der „Null“ zu klären. Die Bilanzierung von Nullenergiegebäuden scheint auf den ersten Blick einfach, jedoch bei näherer Betrachtung ist die "Null" nicht eindeutig. Eine Definition für Nullenergie wird gegeben. Bislang gibt es keine Obergrenze für den Verbrauch von Nullenergiegebäuden. So kann ein Nullenergiegebäude sehr viel Energie verbrauchen, solange es im Jahresmittel genügend erneuerbare Energie umwandelt. Auch die Höhe der Netzinteraktion (Im-/Export) wird bei einem Nullenergiegebäude nicht bewertet, obwohl durch die grossen PV-Anlagen ein grosser Austausch mit dem Netz stattfindet.05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht
- PublikationNetzbelastung 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 Arbeitsbericht
- PublikationNullenergie-Gebaeude - die naechste Generation energieeffizienter Bauten(Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW, 2010) Hall, Monika; Binz, Armin05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht