Geissler, Achim

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Geissler
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Achim
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Geissler, Achim

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Enddatum: 2019 × Institut: Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau × Typ: 04B - Beitrag Konferenzschrift ×

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    Publikation
    Passive window ventilation openings in every-day use
    (Advanced Building Skins, 10/2019) Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim; Huber, Heinrich; Hauri, Claudia [in: 14th Conference on Advanced Building Skins]
    In Switzerland, 70 % of building refurbishments are realised in stages. When only a window replacement is done, the new airtight windows can lead to a reduced infiltration air exchange and subsequently there may be moisture issues, e.g. mould. The integration of passive window ventilation openings (PWVO) with additional exhaust fans in the kitchen and bathroom(s) can ensure a user-independent basic air change rate. PWVO can be defined as small air inlets integrated in or near the window frame. These inlets enable a basic air exchange due to the pressure difference between inside and outside. This project is focused on how well buildings with PWVO work in real life.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Publikation
    Fensterlüfter in Wohngebäuden (Sanierung und Neubau) - Die Sichtweise der Nutzer
    (Brenet, 07.09.2018) Hoffmann, Caroline; Primas, Alexander; Geissler, Achim; Huber, Heinrich [in: 20. Status-Seminar "Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt"]
    In diesem Paper geht es um passive Fensterlüfter (ohne Ventilator) im Zusammenhang mit einer Abluftanalge in bereits errichteten Gebäuden. Die Veröffentlichung konzentriert sich auf die Auswertung von Gebäudebegehungen und Nutzerbefragungen (280 Nutzer in 28 Gebäuden).
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Energetische Flexibilität durch Nutzung der thermischen Gebäudemasse
    (06.09.2018) Hall, Monika; Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim [in: Proceedings of 20. Status-Seminar "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.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Entwicklung eines Planungsinstruments zur Bestimmung der Netzinteraktion von Gebäuden
    (Brenet, 09/2016) Hall, Monika; Burger, Bastian; Geissler, Achim; Gaegauf, Christian [in: Tagungsband. 19. Status-Seminar, Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt]
    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.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Publikation
    Visual design of PV-modules. A crucial factor for façade application acceptance
    (2016) Geissler, Achim; Fornaro, Peter; Bianco, Andrea; Topic, Marko; Taylor, Nigel; Helm, Peter [in: 32nd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC 2016)]
    The project described in this paper addresses the topic 'acceptance of façade-integrated PV' by bringing together a known technology - sandblasting of glazing surfaces – and standard, off the shelf PV-modules. The final goal of the project is to provide architects with a catalogue of possible glass-surface visual design elements. The design elements are differently sandblasted and coloured glass surfaces with various grades of opacity.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Sind Hochhäuser als Nullenergiegebäude machbar?
    (Passivhaus Institut, 2016) Hall, Monika; Geissler, Achim; Feist, Wolfgang [in: 20. Internationale Passivhaustagung]
    Für Einfamilienhäuser und kleine Mehrfamiliengebäude reicht in der Regel der Platz für eine entsprechend grosse Photovoltaikanlage auf dem Dach aus, um in der Jahresbilanz den Gesamtenergiebedarf durch den Photovoltaikertrag zu decken. Es stellt sich die Frage, ob grosse Gebäude, d.h. Gebäude 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 den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes (GEB-Nullbilanz "Nullenergiegebäude") im Jahr erreicht werden kann.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Gebäudeintegration von gebrauchten Batterien als Second-Life Stromspeichersysteme. Eine techno-ökonomische und ökologische Bewertung
    (2016) Menn, Claudio; Geissler, Achim; Kim, David Pascal [in: 19. Status-Seminar «Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt»]
    In vorliegendem Beitrag wird die Untersuchung der Nachnutzung von gebrauchten Batterien aus der Elektromobilität als Second-Life Stromspeicher (engl.: “Battery Energy Storage“ (BES)) in Gebäuden hinsichtlich technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien beschrieben. Basierend auf energiepolitischen Szenarien der Schweiz (Energieperspektiven 2050) werden eine Nettokapitalwert (engl.: „Net Present Value“ (NPV))- Analyse und eine Ökobilanzierung durchgeführt. Die Ergebnisse zu einem typischen Einfamilienhaus mit variierenden PV und Second-Life BES Systemgrössen (1-30 kWp und kWh) zeigen keinen positiven NPV25 (Investitionszeitraum 25 Jahre) gegeben Rahmenbedingen aus dem Jahre 2015 und einer betrachteten Anzahl CL (engl.: „Cycle Life“) von 800-6400. Für ein Second-Life BES mit mindestens 4800 CL resultiert eine optimale nutzbare Speicherkapazität von 2 kWh (≈ 10.7 Wh/m2 Energiebezugsfläche (AE)). Die optimale Systemgrösse der PV-Anlage beträgt dabei 3 kWp (≈ 16 Wp/m2 AE). Demgegenüber zeigt die Gesamtsystem-Betrachtung (PV inkl. Second-Life BES) eines typischen Mehrfamilienhauses ein NPV25 von durchschnittlich 1300-1500 CHF, gegeben eine Anzahl CL von 4800-6400. Die optimalen Systemgrössen betragen hierzu im Durchschnitt der betrachteten Szenarien 14 kWp (≈ 13 Wp/m2 AE) und 5 kWh (≈ 4.7 Wh/m2 AE) Speicher-kapazität. Der Vergleich von Second-Life BES zu herkömmlichen Stromspeichern (engl.: „conventional“ (C)) zeigt beim MFH nahezu bei allen untersuchten Systemgrössen einen Kostenvorteil für Second-Life BES. Die Stromgestehungskosten des Second-Life BES betragen 57 Rp./ kWh bei 4800 resp. 49 Rp./ kWh bei 6400 CL (gemittelt zwischen den untersuchten Szenarien). Der Kostenvorteil gegenüber C-BES beträgt dabei 110 % resp. 80 %. In einer Sensitivitätsanalyse werden die Basiskosten (Gehäuse, Verkabelung, Wechselrichter und Installation) und der Strompreis als Parameter mit grösstem Effekt auf die Profitabilität von BES identifiziert. Basierend auf energiepolitischen Szenarien der Schweiz kann mit einer Substitution von C-BES durch Second-Life BES von 0.34 – 0.60 % im Jahre 2035 und 1.3 – 2.0 % im Jahre 2050 zum jährlichen Reduktionsziel der CO2-Emissionen beigetragen werden. Voraussetzung dafür ist die Nutzung des verfügbaren Materials aus der Elektromobilität. Zudem liegt dieser Rechnung eine Substitutionsrate der Nennkapazität von C-BES Systemen mit Second-Life BES von 14 % zugrunde. Ein Anschlusspunkt für nachfolgende Forschungsarbeiten liegt in der Gestaltung von Ta-rifsystemen, die einen höheren Anreiz zur Stromspeicherung geben. Dabei ist in der Betrach-tung des Umweltnutzens von Second-Life BES die rasante Entwicklung von alternativen Bat-terietechnologien stärker zu berücksichtigen.
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    Net zero enrgy balance for high-rise buildings
    (Advanced Building Skins, 2016) Hall, Monika; Geissler, Achim [in: Advanced Building Skins]
    Multifamily dwellings and office buildings with a square and a stretched footprint with up to 40 floors are considered for a net zero energy balance. A wide range of parameters is investigated in regard to their impact on the zero energy balance. The main results gained by the simulation based research described above can be summarized as follows: Only the HVAC zero balance can be achieved for up to 40 floors for all variants studied but one. The five main parameters in regard to achieving a HVAC or TE zero energy balance are, efficient electric devices and lighting, low heat demand, the type of heating system, the actually available area for PV and the overall efficiency of the PV-System. The results show that a net zero energy balance for HVAC only or for total energy can be achieved for large multifamily dwellings and office buildings of up to 40 floors. To this end, however, apart from a well-insulated building envelope, electronic devices, lighting and PV systems with a very high efficiency are necessary. With further improvements in the efficiency of devices, lighting and PV-systems, reaching the "zero" will become easier.
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    Electrical vehicle batteries in energy storage systems: an economic analysis for Swiss residentials
    (09/2015) Menn, Claudio; Geissler, Achim [in: CISBAT 2015 – September 9-11, 2015 – Lausanne, Switzerland]
    Battery energy storage (BES) systems for residential buildings can contribute to power grid stability. The demand for decentralized storage capacity in Switzerland is expected to rise due to political decisions that facilitate renewable energies with power fluctuations such as photovoltaics (PV). Using lithium based BES to meet this demand could have a significant environmental impact as a result of energy intensive production-processes. Furthermore, currently available conventional BES (C-BES) systems are not eco-nomically viable. Within this context, a second use of electric vehicle batteries for 2nd-life-BES (2nd-BES) can be an environmentally sound alternative that facilitates grid integration of residential PV-systems. A model describing the economic viability of 2nd-BES based on the Net Present Value (NPV) method is presented. On the basis of one example building each, results are given for single-family-houses (SFH) and multi-family-houses (MFH), focusing particularly on the market situation found in Switzerland. Results show a cost advantage for 2nd-BES in MFH compared to C-BES systems if a Cycle Life (CL) of 800 and more is available. In SFH, a 2nd-BES shows only a slightly better economic performance than a C-BES system if a CL of 4800 and more can be guaranteed. Notwithstanding the relatively low Levelized Cost of Electricity (LCOE), the NPV for both 2nd-BES and C-BES in both SFH and MFH is negative. Reasons for this are high initial system costs and an electricity tariff scheme with low incentives for con-sumers to store electricity. In this paper, only the current tariff structure in Switzerland is considered. However, alternative tariff schemes, e.g. real time pricing for residential consumers, have become reality in some countries. The impact of such tariff schemes on the economic performance of 2nd-BES is left to future research.
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    Optimization of concurrency of PV-generation and energy demand for a heat pump comparison of a monitored building and simulation data
    (2015) Hall, Monika; Geissler, Achim [in: CISBAT 2015. Future buildings & districts sustainability from nano to urban scale. Proceedings]
    Monitoring data of a small, well-insulated residential building shows that the electricity consumption of the heat pump amounts to approx. 30% of the total electricity consumption of the building. Shifting duty cycles of the heat pump into the daytime would therefore be a possible means to greatly increase the concurrency of electricity production and consumption and reduce the grid interaction without an expensiv e technical effort. Experimentally, the duty cycle of the heat pump is limited to daytime from 10 am through 7 pm. The monitored data shows this is sufficient to heat the building and the domestic hot water. Interesting questions that arise are e.g. if such run-time limitations can also be used with a heavy (concrete) and a lightweight (wood) construction and if further reduction of the run-time is possible. Reducing run-time even more would further increase self-consumption and reduce grid interaction. The impact of the thermal mass of the construction and the limiting of the run-time are investigated by transient thermal building simulation. The simulation model with constructions “as built” is calibrated based on measurement values from temperature sensors in the living rooms and the measured heating demand of all three apartments. Simulation results are evaluated based on thermal comfort criteria in the living rooms of each apartment. The results obtained show that for the construction types “as built” and “heavyweight” no differences in resulting thermal comfort are to be expected. Construction types “ as built” and “heavyweight” show good robustness in regard to the limitation of the run-time of the heat pump. The construction type “lightweight” cannot be used with limited run-times of the heat pump without a significant drop in thermal comfort as defined by the metrics used. The paper gives detailed results for the mentioned construction types and 4 different run-time scenarios.
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