Hall, Monika
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- PublikationEnergetische 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 Arbeitsbericht
- PublikationEnergetische Flexibilität durch Nutzung der thermischen Gebäudemasse(06.09.2018) Hall, Monika; Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim [in: 20. Status-Semianr "Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt"]Aufgrund der Preisentwicklung von Strom wird es immer attraktiver, den Stromertrag der lokalen Photovoltaikanlage direkt vor Ort zu nutzen. Hierzu eignen sich grosse Strombezüger, die während der Tagesstunden Strom beziehen können, wie z.B. Wärmepumpen. Ziel ist es, die Laufzeit der Wärmepumpe auf den Tag zu beschränken. Je geringer die notwendige Laufzeit ist, desto grösser wird die Flexibilität hinsichtlich der Wahl der Laufzeitfenster. Es werden ein Mehrfamilienhaus (Fussbodenheizung) und ein Bürogebäude (Betonkernaktivierung in der Decke) untersucht. Beide untersuchten Gebäudetypen zeigen, dass die thermische Gebäudemasse ein wichtiger Bestandteil im Rahmen der energetischen Flexibilität ist. Es lässt sich aus den durchgeführten Untersuchungen ableiten, dass diese Flexibilität im Wohnbereich besser als im Bürobau zu nutzen ist, da im Bürobau die internen Lasten eine sehr grosse Rolle spielen. Im Winter wirken sich hohe interne Lasten positiv auf die Flexibilität aus, es sind kürzere Laufzeiten der Wärmepumpe (Heizmodus) möglich. Im Sommer verlängern hohe interne Lasten die Laufzeiten der Wärmepumpe (Kühlmodus), da mehr bzw. länger gekühlt werden muss.04 - Beitrag Sammelband oder Konferenzschrift
- PublikationEnergiebilanz und Eigenverbrauch(02.05.2018) Hall, MonikaVerschiedene Normen, Verordnungen und Labels haben unterschiedliche Anforderungen an die Energiebilanz von Gebäuden. Ob nur die Heizung, Warmwasser und Lüftung/Klima oder der Gesamtbedarf in die Bilanz eingeht und ob und wie der PV-Ertrag angerechnet wird ist sehr verschieden. Die Gewichtungsfaktoren haben einen grossen Einfluss nicht nur auf die Energiebilanz, sondern auch auf die Grösse der PV-Anlage. Ist der Faktor für exportierten Strom kleiner als für bezogenen Strom, muss die PV-Anlage grösser ausgelegt werden, als bei gleich grossen Gewichtungsfaktoren für Im- und Export und andersherum. Die Ermittlung von Eigenverbrauch sollte mit max. 1 Stundenschritten berechnet werden, hierzu steht z.B. das Tool "PVopti" zur Verfügung. Grosse PV-Anlagen erhöhen den Autarkiegrad und senken den Eigenverbrauch. Bei kleinen Anlagen ist dies genau umgekehrt. Batteriespeicher und "tagaktive" Lastprofile erhöhen den Autarkiegrad und den Eigenverbrauch.06 - Präsentation
- PublikationPVopti - stundenbasiertes Designtool zur Bestimmuzng des Eigenverbrauchs(Passivhaus Institut, 10.03.2018) Hall, Monika; Burger, Bastian; Feist, Wolfgang [in: Internationale Passivhaustagung]Für die Energiebilanz eines Gebäudes wird üblicher Weise die Jahressumme von Bedarf und Photovoltaikertrag bestimmt und gegenübergestellt. Die Zeitgleichheit von Bedarf und Ertrag wird nicht berücksichtigt. Immer stärker rückt jedoch der Eigenverbrauch in den Vordergrund. Zu dessen Bestimmung ist für die Designphase ein Tool notwendig. Ein einfaches Planungsinstrument "PVopti" für verschieden Gebäudetypen wurde auf Basis Schweizer Normen entwickelt, um den Eigenverbrauch auf Stundenbasis zu berechnen. Dies unterstützt den Planer schon früh bei der Bewertung und Optimierung. Um die Tag-/Nachtproblematik abbilden zu können, basiert das Tool auf Stundenwerten. Für eine gute Abschätzung reichen Stundenwerte aus.04B - Beitrag Konferenzschrift
- PublikationEntwicklung eines Planungsinstruments zur Bestimmung der Netzinteraktion von Gebäuden(Brenet, 09/2016) Hall, Monika; Burger, Bastian; Geissler, Achim; Gaegauf, Christian [in: Brentet Status Seminar]Es wird ein Planungsinstrument entwickelt, welches auf Stundenbasis den Eigenverbrauch, die Eigendeckung sowie den Netzbezug und die Netzeinspeisung bestimmt. Zum grössten Teil bilden SIA-Normen und Merkblätter die Grundlage für Bedarfswerte und Lastprofile. Mit dem Instrument wird der Einfluss verschiedener Parameter auf die Eigenverbrauchs- und Netzbezugsrate untersucht. Bislang können Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie Verwaltungen und Schulen damit abgebildet werden.04 - Beitrag Sammelband oder Konferenzschrift
- PublikationHochhäuser als Nullenergiegebäude - ist das möglich?(Brenet, 09/2016) Hall, Monika; Geissler, Achim; Gaegauf, Christian [in: Brentet Status Seminar]Dieser Beitrag befasst sich mit der Frage, ob Gebäude mit bis zu 40 Stockwerken eine Nullbilanz für die gesamte Gebäudetechnik (HWLK-Nullbilanz "Nullwärmeenergiegebäude") oder dem gesamten Energiebedarf des Gebäudes (GEB-Nullbilanz "Nullenergiegebäude") im Jahr erreichen können. Mit umfangreichen, simulationsbasierten Untersuchungen an je zwei Mehrfamilienhäusern und Verwaltungsbauten werden die Auswirkungen verschiedener Parameter auf die Nullbilanz analysiert.04 - Beitrag Sammelband oder Konferenzschrift
- PublikationEinfluss der Wärmespeicherfähigkeit auf die energetische Flexibilität von Gebäuden(Ernst & Sohn, 04/2015) Hall, Monika; Geissler, Achim [in: Bauphysik]Üblicherweise 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.01B - Beitrag in Magazin oder Zeitung
- PublikationNetto Null- und Plusenergiegebäude - Hintergründe und Erfahrungen aus internationalen Projekten(15.03.2015) Hall, MonikaWas heisst "Null"? Es wird ein Überblick zu Rahmenbedingungen von Null- und Plusenergiegebäude gegeben. Hierzu werden verschiedene Indikatoren vorgestellt: Umfang der Null, Bilanzgrenze, Gewichtung der Energieträger, Bilanzzeitraum und -schritte, Eigendeckung und -verbrauch. Eine Querschnittsanalyse von internationalen Nullenergiegebäuden wird vorgestellt.06 - Präsentation
- 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
- PublikationGleichzeitigkeit 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 - Präsentation