Evaluierung der Energieeffizienz von aktiv durchströmten Wandkühlflächen mit Phasenwechselmaterial in Wohngebäuden in Kombination mit einer Zisternenkühlung und Optimierung des Betriebes durch Entwicklung geeigneter Regelstrategien

Valentin Löwen
Energetische Inspektion von Lüftungs- und Kälteanlagen
Durchführung, Einsparpotenziale, Inspektionsbericht
2016, 152 S., 57 Abb., 27 Tab., 40 Formeln, Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Martin Reifensteiner
Raumkühlung durch Photovoltaik
Photovoltaikanwendungen
2008, 104 S., 220 mm, Softcover
VDM Verlag Dr. Müller

 

 

Mit Photovoltaik als erneuerbarer Energieträger kann umweltfreundlicher Strom für den Betrieb von Klimaanlagen erzeugt werden, wodurch wiederum Großkraftwerke entlastet werden könnten. Für diesen Zweck wurden zahlreiche Anwendungen wie z.B. Büros, Besprechungsräume, Wohnzimmer und Schlafzimmer mit Einflussfaktoren wie z.B. Wärmeabgabe des Menschen und elektronischer Geräte, Innen- und Außentemperatur und Fenstergröße berechnet, um so den Kühlungsbedarf zu ermitteln. Bei Räumen mit zahlreichen elektronischen Geräten ist die innere Kühllast oft doppelt so hoch als die äußere. Aufgrund der ermittelten Kühllasten können passende Kühlungstechnologien wie Klimaanlagen, Ventilatoren, Peltierelemente oder Absorptionskälteanlagen ausgewählt werden. Dadurch kann die Größe der Photovoltaikanlage bestimmt werden, die in der Lage sein muss, die Kühlgeräte selbständig 5 bis 6 Stunden zu versorgen. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung der durchgeführten Varianten zeigt, ob die gewählte Kühlungsvariante in Zusammenhang mit Photovoltaik wirtschaftlich ist oder nicht.

Heiko Schiller, Ronny Mai, Claus Händel
Chancen der Energetischen Inspektion für Gesetzgeber, Anlagenbetreiber und die Branche. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2888
2014, 255 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Umsetzung des Paragr. 12 EnEV zur Energetischen Inspektion von Klimaanlagen erfolgt bisher sehr schleppend. Das Forschungsvorhaben zeigt die ungenutzten Markt-, Investitions- und Energieeinsparpotentiale auf, ermittelt Maßnahmenkataloge zum Inspektionsumfang und wirtschaftliche Sanierungsverpflichtungen. Es werden praxisgerechte Inspektionsmethoden formuliert und für die Übernahme in die nationale und europäische Normung entsprechend aufbereitet. Die Auswertung der Marktanalysen zeigt, dass die verfügbaren Potentiale nicht genutzt werden und nur max. 3 Prozent der inspektionspflichtigen Anlagen bisher energetisch inspiziert wurden. Vorhandene Marktanreize sind teilweise ungeeignet und Kontrollsysteme bisher praktisch nicht vorhanden. Die Freiwilligkeit der Umsetzung behindert das Ausschöpfen der vorhandenen Potentiale. Zur effizienten Umsetzung der Energetischen Inspektion wurden Mindestinhalte und Tätigkeitsmerkmale beschrieben, um den notwendigen Arbeitsumfang als Voraussetzung für die Überprüfbarkeit durch den Gesetzgeber zu definieren. Eine anhand einer Vielzahl von Anlageschaltungen durchgeführte Bewertung der Gesamtwirtschaftlichkeit verschiedener Sanierungslösungen von RLT-Anlagen zeigt, dass keine der Maßnahmen uneingeschränkt wirtschaftlich darstellbar ist und Sanierungsanforderungen im Bestand damit immer an spezielle Bedingungen (z.B. Anlagenbaugröße, Betriebszeit, Effizienz der Bestandsanlage) geknüpft sein müssen. Darüber hinaus wurden vorhandene Berechnungsalgorithmen (Kühllastabschätzung, standortbasierte Effizienzbewertung, Verwendung von Produktkennwerten) auf ihre Eignung zur Energetischen Inspektion untersucht und zur Verwendung im normativen Verfahren an die Bedingungen der Energetischen Inspektion angepasst. Die Inhalte wurden so aufbereitet, dass sie bereits in DIN SPEC 15240 überführt werden konnten und perspektivisch als Grundlage für die europäische Normung (DIN EN 15240) dienen können.

Armin D. Rogall, Manuel Pampuch, Daniel Horn
Untersuchung vorhandener Heizflächen wie Radiatoren, Konvektoren und Plattenheizkörper auf ihre Verwendbarkeit zur sommerlichen Kühlung im Wohnungsbau
Bau- und Wohnforschung, Band F 2558
2011, 123 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In diesem Forschungsvorhaben wurden vorhandene Plattenheizkörper eines Zweirohrsystems mit Kaltwasser beschickt um den sich einstellenden, realen Kühleffekt zu messen. Dabei ging es grundsätzlich um die Frage: "Kann man mit Heizkörpern temporär auch Kühlen?" Vor dem Hintergrund des Jahrhundertsommers 2003 in dem besonders ältere und pflegebedürftige Menschen unter der enormen Hitze litten und in Paris viele Hitzeopfer zu beklagen waren, sollte geklärt werden, ob mit Kälte aktivierten Heizkörpern Überhitzungen von Räumen, wie sie durch den Klimawandel zukünftig zu erwarten sind, vermieden werden können. Im Gebäude der Fachhochschule Dortmund im Ostflügel des Fachbereiches Architektur wurde ein Heizkreislauf über das Fernkältesystem mit Kälte beschickt. In zwei Versuchsräumen und einem Referenzraum ohne Kühlung wurde das Temperatur- und Feuchteverhalten in den Sommerphasen von Juli bis September untersucht. In allen durchgeführten Messreihen stellte sich nach kurzem Betrieb der Kühlkörper (umfunktionierte Plattenheizkörper) eine Temperaturschichtung in den nach DIN EN ISO 7726 gemessenen Höhen ein. Die durchschnittliche Temperaturspreizung zwischen Knöchel- und Kopfhöhe lag bei 5 Kelvin. Dies wurde an warmen Sommertagen von allen Probanden als sehr angenehm empfunden. Besonders im unteren Bereich eines Raumes, in dem in Büros die Arbeitsplätze und in Pflegeeinrichtungen wie Krankenhäuser und Pflegeheime die Betten angeordnet sind, ist diese Temperaturschichtung von großem Nutzen. Auch an heißen Sommertagen lagen die maximalen gemessenen Raumtemperaturen in Kopfhöhe lediglich bei etwa 26 °C und somit noch am Rande des Behaglichkeitsfeldes. Anzumerken ist hierbei, dass der außen liegende Sonnenschutz nicht betätigt wurde, um eine natürliche Wärmebelastung durch die morgendliche Sonneneinstrahlung zu haben. In allen Versuchen stellte sich heraus, dass diese Wärmebelastung durch die Kühlflächen kompensiert wurde. Aus den gemessenen Werten konnte eine Kühlleistung von rund 180 Watt pro Kühlfläche (ca. 0,59 m²) ermittel

Christof Stölzel, Doreen Kalz, Jan Wienold, Martin Fischer
Evaluierung der Energieeffizienz von aktiv durchströmten Wandkühlflächen mit Phasenwechselmaterial in Wohngebäuden in Kombination mit einer Zisternenkühlung und Optimierung des Betriebes durch Entwicklung geeigneter Regelstrategien
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2715
2009, 93 S., 48 Abb., 13 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Seit Januar 2006 werden in dem als Nullheizenergie geplanten Wohnhaus in Voggenthal im Rahmen eines Gebäudemonitorings Temperaturen und Energieflüsse des Gebäudes und der haustechnischen Anlagen messtechnisch erfasst, um das Kühlkonzept über die Regenwasserzisternen und thermoaktiven Bauteilsysteme energetisch bilanzieren und bewerten zu können. Durch ein Langzeitmonitoring des Anlagen- und Gebäudebetriebes im Sommer 2006 und 2007 konnte der Kühlfall energetisch und thermisch bewertet werden. Der Gebäude- und Anlagenbetrieb wurde hinsichtlich der Parameter Raumkomfort, Energiebezug und Energieeffizienz bewertet. Thermischer Raumkomfort: Die Messung der Raumtemperaturen im Gebäude zeigt, dass ganzjährig ein sehr hoher Komfort im Gebäude gegeben ist. Besonders im Bereich der Gebäudekühlung während der Sommermonate ergeben sich bei der Einbindung der Regenwasserzisternen große Vorteile. Der erreichte sommerliche Komfort wurde durch den Einsatz der Kühlzisterne maßgeblich positiv beeinflusst. Energieeffizienz: Der Einsatz einer Regenwasserzisterne als Wärmesenke für die Gebäudekühlung zeichnet sich durch eine hohe Effizienz und einen geringen Einsatz von Primärenergie aus. Die Energieeffizienz des Kühlbetriebs wird als Jahresarbeitszahl (JAZ) ausgedrückt und stellt das Verhältnis von Nutzenergie zu elektrischem Energiebezug (Hilfsenergie) dar. Das Kühlsystem weist für das Betriebsjahr 2007 eine Energieeffizienz (JAZ) von 7,0 kWhtherm/kWhel auf und ist damit um einen Faktor 2,5 besser als konventionelle Kühlsysteme (luftgeführte Systeme in Kombination mit einer Kältemaschine, COP 3 kWhtherm/kWhel). Großes Optimierungspotenzial besteht beim hydraulischen System und den zugehörigen Förderpumpen, da diese den entscheidenden Anteil des Strombezugs der Haustechnik im Kühlfall verursachen. Unerlässlich sind die korrekte hydraulische Dimensionierung des Systems sowie die richtige Auswahl der Systemkomponenten. Durch den Einsatz von hocheffizienten Pumpen kann die Anlageneffizienz entscheidend verbessert werden (für das vorl

Hans-Dieter Krüger, Ehrenfried Heinz, Klaus Bartel, Gisela Renner, Sonja Knop, Jeannette Bluhm, Gerhard Duwe, Klaus Maschewski, Horst Rosenthal, Alfred Kortum, Rolf Kulisch
Meßbedingungen und Kennzahlen zur Überwachung und Bilanzierung des Energieverbrauchs einschließlich der CO2-Emission von raumlufttechnischen Anlagen (RLT-Anlagen) für die Wohnungslüftung. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1996, 110 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Es sollte ein Beitrag zur Erhöhung der Zuverlässigkeit raumlufttechnischer Anlagen geleistet werden. Ziel war es, durch Erfassung des Elektro-Energieverbrauches von unterschiedlichen Abluftanlagen Wege zur Verringerung des Elektro-Energieeinsatzes für die Lüftung aufzuzeigen. Es wurden marktübliche Abluftanlagen für 6-, 8- und 11-geschossige Wohngebäude und deren Bauelemente unter Laborbedingungen untersucht. Insgesamt wurden 9 Zentralentlüftungsanlagen (ZEA) und 4 Einzelentlüftungsanlagen (EEA) aufgebaut und geprüft. Bei der für die Praxis wahrscheinlich üblichen Betriebsweise von mindestens 75% Grundlüftung und maximal 25% Bedarfslüftung weisen die ZEA Leistungskennzahlen von 0,153 bis 0,330 W/(cbm/h), die EEA solche von 0,361 bis 0,703 W/(cbm/h) auf. Die größeren Werte bei den EEA sind hauptsächlich durch die wesentlich schlechteren Wirkungsgrade der verwendeten Einzelventilatoren (ca. 2% bis 10%) gegenüber denen der Zentralventilatoren der untersuchten ZEA (ca. 15% bis 35%) begründet. Zentralentlüftungsanlagen sind deshalb für den Dauerbetrieb besser geeignet. Aber auch bei ihnen sind noch Einsparpotentiale an Elektroenergie vorhanden, die beschrieben werden.

Bernhard Reist, A. Fischer, T. Rehm, M. Gerber, E. Rey
Tiefkühllager mit niedrigem Energieverbrauch. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2324
1990, 24 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Projektes war die statistische Erhebung über Anzahl, Größe, Bauart und Betriebstemperatur von Kühlhäusern über 1000 Kubikmeter Rauminhalt in der Schweiz. Es sollten die relevanten Energie-Verbrauchswerte bestimmt werden und eine Meßapparatur für die Phase 2 inklusive Testmessung bereitgestellt werden. Nach der durchgeführten Fragebogenaktion wurden folgende Ergebnisse dokumentiert: -Überblick über die Energiekennzahlen in kWh/cbm für einen Großteil der in der Schweiz bestehenden Tiefkühllager (Daten von 70% des Bestandes des vorhandenen Tiefkühllagerraum-Bestandes); - der 1. Test der Meßapparatur zeigt die ordnungsgemäße Funktion von Hard- und Software sowie die Möglichkeit der Erkennung von Verbesserungsmaßnahmen auf Grund der Meßresultate. (-y-)