2018-09-11, Hoffmann, Caroline, Hall, Monika, Geissler, Achim

In diesem Beitrag geht es um die thermische Flexibilität von Mehrfamilienhäusern und Bürogebäuden. Speziell wird untersucht, wie es sich bei beiden Gebäudetypen auf den thermischen Komfort auswirkt, wenn das Gebäude nur tagsüber und in möglichst kurzen Zeitabschnitten beheizt und gekühlt wird.

2016-10-10, Hoffmann, Caroline, Geissler, Achim, Huber, Heinrich

A thorough building refurbishment generally includes window replacement and thermal insulation of the opaque building envelope. However, quite often only a window replacement is done and the building envelope is left uninsulated. This could lead to mould problems, because of the reduced air change. A possible solution can be the integration of passive window ventilation openings (PWVO). This paper deals with two questions: Firstly, can PWVO guarantee the necessary ventilation rate to avoid moisture damage? Secondly, how do PWVO compare to a ventilation system with heat recovery in terms of heating demand?

2016, Menn, Claudio, Steinke, Gregor, Dorusch, Falk, Geissler, Achim

Das ehemalige Kohlesilo im Gundeldinger Feld in Basel wurde umgebaut und bietet nun Platz für Büros, Praxisräume, Konferenzzimmer und eine Zirkusschule. An den Fassaden und auf dem Dach wurde eine PV-Anlage mit farbigen Modulen installiert. Um den Eigenverbrauch der vor Ort erzeugten Elektrizität zu erhöhen und das öffentliche Stromnetz zu entlasten, werden gebrauchte Lithium-Ionen-Akkus aus Mobilitätsanwendungen als Second-Life Batteriespeicher eingesetzt. Die PV-Anlage und der Batteriespeicher werden in einem Messprojekt detailliert untersucht. As a visible sign of the shift from fossil fuels to renewable energies, the former coal silo and heating plant of the machine factory Sulzer Burckhardt AG in the „Gundeldinger Feld“ in Basel is covered with colored PV modules. As part of the remodeling of the silo into office spaces, a building integrated PV system is installed on two facades and on the roof. In order to increase the self-consumption of the electricity that is generated on-site and to relieve the public grid, previously used lithium-ion batteries from electric vehicles are used as Second Life battery energy storage. The PV system and battery storage are investigated in detail in a monitoring project.

2017-10-03, Hall, Monika, Geissler, Achim

To date, the building energy balance is typically based on annual values. If the annual PV-yield equals the overall annual energy demand, the building is called a Net Zero Energy Building (NZEB). Of course, this balancing approach does not take into account that PV-yield and electricity energy demand do not necessarily occur at the same time. However, Swiss standards and the building label Minergie have begun to address this issue. The Swiss standard SIA 380:2015, and the Minergie recast 2017 include self-consumption/grid-interaction in the energy balance. Currently, for the energy balance PV-yield and electricity demand are usually weighted with the same primary energy factor. Minergie 2017 retains this, but SIA 380:2015 features different (asymmetrical) primary energy factors for import from and export to the grid. This necessarily has a large impact on the resulting energy balance. The primary energy factor for import from the grid depends on the chosen type of the power mix in the grid. If this factor is higher than the primary energy factor of the PV-system, a larger PV system than when using symmetrical factors is required in order to fulfil the NZEB balance. The impact of balancing method of SIA 380:2015 and Minergie-A on a Net Zero Energy Building are discussed. It is found that the newly introduced definitions for the building energy balance have a large impact on the grid interaction.

2016-09-08, Hoffmann, Caroline, Geissler, Achim, Carisch, Lara

Bei der Energieanalyse von unsanierten Bestandsgebäuden wird typischerweise der Systemnachweis gemäss SIA 380/1 zur energetischen Einordnung des Gebäudes und als Prognoseinstrument für den Heizwärmebedarf (Nutzenergie) und die Bewertung möglicher Sanierungsmassnahmen eingesetzt. Oftmals gibt es Abweichungen zwischen Heizwärmeverbrauch und tatsächlichem Bedarf. Das vorliegende Paper zeigt auf, dass diese Abweichungen nicht einem einzigen systematischen Fehler zuzuordnen sind. Vielmehr ist es eine Vielzahl von Gründen, die zu den Abweichungen führt. Die Analyse wird anhand von 33 realen Gebäuden durchgeführt und durch eine Literaturrecherche ergänzt.

2015-11, Hall, Monika, Geissler, Achim

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. 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. Bei schweren Gebäuden kann die Dauer und der Zeitpunkt des Energieeinsatzes für die Wärmebereitstellung ohne Komforteinbusse an verschiedene Bedingungen angepasst werden, wie z.B. an Zeiten mit Solarangebot oder Zeiten mit günstigen Stromtarifen. Schwere Gebäude weisen eine höhere Flexibilität als Leichtbauten auf. Eine lange tägliche Sperrzeit führt gegenüber einem kontinuierlichen Betrieb zu grösseren Schwankungen der operativen Temperatur. 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.

2016-10-11, Menn, Claudio, Geissler, Achim

A techno-economic and environmental analysis of proposed energetic refurbishment measures combined with energy supply variants for a historic district in Switzerland (303 entities; 64’546 m2 energy reference area (AE)) is given. The economic evaluation is based on the Net Present Value (NPV) method and the environmental impact is quantified in “eco-points” (German: “Umweltbelastungspunkte” (UBP)) and equivalent CO2 emissions. Data for the analysis is provided by the Swiss building certification (German: “Gebäudeenergieausweis der Kantone” (GEAK)) and secondary literature. A total of three variants, V I through V III is analysed. The results show how current limit values for heating demand can be met with energetic refurbishment measures (including aerogel-super-insulation materials) which conform to requirements of the regional monument protection. It is found that a local heat distribution system based on a Brine/Water Heat Pump (B/W HP) (V I) can reduce the environmental impact for heating, hot water, ventilation, auxiliary energy (HWVA) from currently 1.8 tons CO2 eq per capita and annum (p.c.a.) (1.5 Million UBP’s p.c.a.) for the fossil fuel based system to 118 kg CO2 eq p.c.a. (325 thousand UBP’s p.c.a.). The environmental impact of a central wood chip plant (Combined heat and power (CHP)) in V II or a district heating based system in V III is slightly higher than in V I. Negative NPV (for a 30 years’ time frame) is found for all three mentioned energy supply systems in combination with energetic refurbishment measures (V I: -147.- CHF/m2 AE, V II: -125.- CHF/m2 AE, V III: -98.- CHF/m2 AE). However, it can be shown that reducing the energetic refurbishment costs by one third leads to a positive NPV for all three variants mentioned. Furthermore, the NPV-results do not differ significantly between the variants and should therefore not be the sole basis for decision-making. A sensitivity analysis shows a great impact of materials’ lifetime on the NPV. Therefore, reliable estimates for e.g. aerogel-super-insulation materials are important data for a NPV evaluation. Furthermore, the environmental impact was calculated for HWVA, only. This system boundary should be extended to domestic electricity consumption, embodied energy in insulation materials and PV in further research. Keywords: aerogel-super-insulation, historic district, energetic refurbishment, energy supply variants, sustainability assessment

2016-09, Hall, Monika, Geissler, Achim, Gaegauf, Christian

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.