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Quantifying and aggregating the flexibility of building energy systems

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[Quelle: http://d-nb.info]

In den vergangenen Jahren ist der Anteil erneuerbarer Energien an der Elektrizitätsversorgung angestiegen. Dieser Trend wird sich in den kommenden Jahren fortsetzen. Durch den steigenden Einsatz von erneuerbaren Energiesystemen, die wetterabhängig elektrische Energie generieren (Photovoltaik und Windenergie), steigt die Fluktuation im elektrischen Energiesystem an. Es müssen sowohl im nationalen Energiesystem als auch in den lokalen elektrischen Netzen Maßnahmen ergriffen werden, mit diesen Fluktuationen umzugehen. Hierzu bieten sich verschiedene Flexibilitätsoptionen an. Der Gebäudesektor hat einen sehr hohen Anteil am Endenergiebedarf. Daher wird diskutiert, ob der Gebäudesektor einen Beitrag zur Flexibilitätsbereitstellung leisten kann. In diesem Zusammenhang bieten vor allem Wärmepumpen sowie Kraft-Wärme-Kopplungs(KWK)-Anlagen in Kombination mit thermischen Speichern eine mögliche Option. In der Arbeit wird eine Methode zur generischen Quantifizierung der Flexibilität von Gebäudenergiesystemen vorgestellt. Dies beinhaltet sowohl Wärmepumpen als auch KWK-Anlagen. Als Indikatoren zur Beschreibung von Flexibilität wurden vor allem Berechnungsvorschriften für leistungs- und energiebezogene Kennzahlen sowie die zugehörigen Verluste der Flexibilitätsbereitstellung entwickelt. Die meisten der vorgestellten Kennzahlen sind zeitabhängig und variieren im Verlaufe eines Jahres in Abhängigkeit der Außenbedingungen. Um die Flexibilität der Gebäudeenergiesysteme zu ermitteln, werden geeignete Simulationsmodelle dieser Gebäudeenergiesysteme verwendet. Einzelne Gebäude haben nur eine begrenzte Flexibilität zur Erzeugung bzw. zum Bezug von elektrischer Energie. Daher ist die beschriebene Methodik darauf ausgelegt, die Flexibilitätsindikatoren der einzelnen Flexibilitätsoptionen zu aggregieren. Dies ermöglicht unter anderem die Kombination und den Vergleich mit anderen Flexibilitätsoptionen wie Batteriesystemen oder konventionellen Kraftwerken. Um die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Flexibilitätsindikatoren zu bestimmen, wird eine umfangreiche Simulationsstudie für Einzelgebäude durchgeführt. Hierbei werden sowohl Systeme mit Wärmepumpen als auch mit KWK-Anlagen analysiert.

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VDI Kommentar
Kommentar zu VDI 6022
3., Aufl.
2020, 502 S., 210 mm, Softcover
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Das Werk ist als Lehr- und Nachschlagehilfe konzipiert. Es richtet sich an alle Architekten, Planer, Hersteller, Anlagenbauer, Gebäudemanager und Gebäudebetreiber, die sich mit raumlufttechnischen Anlagen und Raumlufthygiene befassen. Ausgehend von dem Lebensmittel Luft werden die notwendigen Kenntnisse aus der Medizin und Mikrobiologie für diese Anwender dargestellt. Umfangreiche Übungsaufgaben ergänzen die Wissensvermittlung und erlauben eine Selbstkontrolle. Der Kommentar "Innenraumluftqualität und Hygiene-Anforderungen an die Raumlufttechnik in Gebäuden" erläutert die neue VDI-Lüftungsregel (VDI 6022 Blatt 1:2018-01). In dieser Richtlinie werden Anforderungen an die Planung, Errichtung und den Betrieb von RLT-Anlagen und RLT-Geräten und deren Komponenten formuliert.

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Christoph van Treeck, Thomas Kistemann, Christian Schauer, Sebastian Herkel, Robert Elixmann
Gebäudetechnik als Strukturgeber für Bau- und Betriebsprozesse
Trinkwassergüte - Energieeffizienz - Digitalisierung
2019, iv, 372 S., 10 SW-Abb., 176 Farbabb., 176 Farbtabellen. 297 mm, Hardcover
Springer, Berlin

 

 

Die Gebäudetechnik steht vor einem bedeutenden Paradigmenwechsel. Getrieben durch die integrale Planung und verknüpft mit der Methodik des Building Information Modelings (BIM) sowie den neuen Möglichkeiten der Digitalisierung (Stichwort: Internet of Things; IoT), tritt die ganzheitliche Betrachtung von digital unterstützten Prozessen in den Fokus und erfordert von Fachplanern eine neue Handlungsmaxime. Vor diesem Hintergrund beleuchtet das Fachbuch die konzeptionellen und rechtlichen Rahmenbedingungen, innerhalb derer sich dieser Paradigmenwechsel vollziehen wird. Danach gilt es zukünftig mehr denn je, die teils konkurrierenden Schutzziele wie Energieeffizienz oder Erhalt der Trinkwassergüte mit zeitgemäßen Komfortansprüchen bei zu vertretenden Kosten in Einklang zu bringen. Aufbauend auf den aktuellsten wissenschaftlichen und technischen Erkenntnissen werden dafür planerische und technologische Lösungswege aufgezeigt, wie sie heute schon praxisgerecht bei der Planung und in einem bedarfsgerechten und hocheffizienten Anlagenbetrieb umgesetzt werden können.

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Andreas Braun, Stefan Tuschy
Gas-, Wasser- und Abwasser-Installationsarbeiten innerhalb von Gebäuden
Kommentar zu VOB/C: ATV DIN 18381
2018, 130 S., 210 mm, Softcover
Beuth

 

 

Seit Oktober 2016 gelten die neuen Vereinbarungen aus der VOB. Die ATV DIN 18381 "Gas-, Wasser- und Entwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden" wurde vom DVA fachtechnisch überarbeitet und an den neuesten Stand des Baugeschehens angepasst. Dabei wurde der Abschnitt zur Abrechnung neu strukturiert. Redaktionell wurden unter anderem die Verweisungen auf VOB/A aktualisiert. Das Werk enthält eine umfassende Kommentierung dieser ATV und informiert über ihre Auslegung und Anwendung in der Praxis. SHK-Handwerker, Planer, Hersteller, Fachhoch- und Meisterschulen erhalten damit eine nützliche Orientierungshilfe, die das Arbeiten mit den normativen Festlegungen erheblich erleichtert.

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Dirk Bohne
Technischer Ausbau von Gebäuden
Und nachhaltige Gebäudetechnik
11., Aufl.
2018, X, 627 S., 780 SW-Abb. 279 mm, Hardcover
Springer, Berlin

 

 

Auf dem neuesten "Stand der Technik" präsentiert sich das Buch noch übersichtlicher mit einer neu gegliederten, äußerst benutzerfreundlichen Darbietung des Stoffes. Das Fachwissen wurde dabei konzentriert und komprimiert auf die für Architekten und Bauingenieure relevanten Sachverhalte und Zusammenhänge. Komplett neu gestaltet wurde der umfangreiche Abbildungsteil mit hochwertigen Zeichnungen zur bildhaften Kommentierung des Textes. Um im technischen Ausbau mit der technologischen Entwicklung, den steigenden Komfortansprüchen und den Erfordernissen eines wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Umgangs mit der Energie Schritt zu halten, ist der "Wellpott/Bohne" weiterhin ein unverzichtbares Grundlagenbuch.

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Bert Bielefeld
Basics Gebäudetechnik
2017, 296 S., 350 b/w ill. 220 mm, Softcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Basics Gebäudetechnik befasst sich mit den Gebieten der Wasserver- und -entsorgung, der Elektroinstallation und mit den energierelevanten Themen Heizung, Lüftung und Beleuchtung. Das Kompendium vereint die Einzelbände Raumkonditionierung und Wasserkreislauf im Gebäude und ergänzt diese um die zwei neuen, bislang nicht erschienenen Bände Elektroinstallation und Lichtplanung.

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Forschungsberichte

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Hans Erhorn, Michael Beckert, Antje Bergmann, Michael Eberl, Micha Illner, Johann Reiß, Wolfgang Sedlmair, Herbert Sinnesbichler, Georg Lange
Praxis-Vergleich verschiedener Speicherstrategien für Plusenergiehäuser in exemplarischen Wohnsiedlungen - Living Lab Plusenergiesiedlung Wuppertal
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3130
2019, 301 S., 79 Abb. u. 53 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei Effizienzhaus Plus Gebäuden waren bisher hausweise Batteriespeicher die Antwort auf die geänderten Bedingungen bei der Einspeisevergütung. Die Wirtschaftlichkeit dieser individuellen Konzepte steht jedoch im Siedlungsverbund auf dem Prüfstand. Es sind Lösungen für ein wirtschaftlich optimales Speicherkonzept für Quartiere zu finden, um den Eigenverbrauch von lokal erzeugten, erneuerbaren Energien in Effizienzhaus Plus Gebäuden zu maximieren und die Stromnetze zu entlasten. Die Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt sollen dazu beitragen, die Kosten für die Energiekonzepte von Effizienzhäusern Plus zu senken, die Stromkosten durch einen höheren Anteil eigen erzeugten Stroms zu reduzieren und dadurch die Praxisansätze wirtschaftlicher in den Markt zu bringen sowie die Stromnetze zu entlasten.

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Lutz Weber, Agostino Troll, Sven Öhler
Geräuschübertragung durch technische Installationen im Leichtbau
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3161
2019, 112 S., 80 Abb. u. 5 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die von haustechnischen Anlagen hervorgerufenen Geräusche werden häufig als besonders störend wahrgenommen und unterliegen deshalb strengen Schallschutzanforderungen. Während für den Massivbau umfangreiche Erfahrungen vorliegen, ist über Installationsgeräusche im Holz- und Leichtbau bislang nur wenig bekannt. Deshalb wurde die Geräuschentstehung und -übertragung in Verbindung mit leichten mehrschaligen Bauteilen näher untersucht. Mit dem Forschungsvorhaben konnte der Kenntnisstand zur Entstehung und Übertragung von Installationsgeräuschen im Holz- und Leichtbau beträchtlich erweitert werden. Die an unterschiedlichen gebäudetechnischen Installationen und Deckenkonstruktionen durchgeführten messtechnischen Untersuchungen tragen zum verbesserten Verständnis der akustischen Zusammenhänge und der Wechselwirkung zwischen der Körperschallquelle und der angeregten Struktur bei. Außerdem wurde erstmals die Möglichkeit geschaffen, Installationsgeräusche in Gebäuden in Holz- und Leichtbauweise unter praxisnahen Bedingungen rechnerisch vorherzubestimmen.

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T. Schmid, C. Hepf, T. Wagner, S. Meile, I. Bratoev, G. Schubert
Dezentrale MSR
Konzeptentwicklung zur dezentralen Mess-, Steuer- und Regelungstechnik in Gebäuden im Kontext des Internet of Things
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3160
2019, 114 S., 62 Abb. u. 15 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR) in Gebäuden funktioniert bisher zentral auf Basis von übergeordneten Parametern (Top-Down-Regelung) und ist oft unbefriedigend hinsichtlich Funktionalität und Interaktion mit dem Nutzer. Die Regelung erfolgt meist auch nutzerunspezifisch und basiert auf überwiegend starren Regeln. Diese sind oft kompliziert, unflexibel und nicht in der Lage, die Energieeinsparpotenziale auszuschöpfen. Das Ziel des Projektes besteht darin, auf konzeptioneller Ebene zu untersuchen, wie und inwieweit eine dezentrale Regelung technisch realisierbar ist und welches Verbesserungspotenzial sie mit sich bringen kann. Der Fokus liegt hierbei neben der Untersuchung der raumklimatischen Zusammenhänge in der Entwicklung einer prototypischen Applikation zur Steuerung ausgewählter relevanter klimatischer Einflussgrößen. Im Anschluss erfolgt die Integration der Applikation in einem vordefinierten Demonstratorraum, welcher sich auf dem Campus der Robert Bosch GmbH in Renningen befindet.

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Tim Röder, Paul Mathis, Dirk Müller
EwWalt - Energetische Bewertung der dezentralen kontrollierten Wohnraumlüftung in alternierender Betriebsweise
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3147
2019, 111 S., 79 Abb. u. 24 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Dezentrale alternierende Wohnungslüftungsgeräte finden zunehmend Verbreitung im Markt. Zur Wärmerückgewinnung werden Wärmespeicher verwendet, die zeitlich variant durchströmt werden; zur Luftförderung kommen meist Axialventilatoren zum Einsatz, deren tatsächliche Volumenströme von äußeren Druckdifferenzen abhängen. Beides birgt Unsicherheiten hinsichtlich eines energetischen und lüftungstechnischen Vergleichs mit anderen Lüftungskonzepten. Zur Bewertung dezentraler alternierender Wohnungslüftungsgeräte werden durch die drei Forschungsstellen sowohl Untersuchungen zur lüftungstechnischen Funktion auf Basis von numerischer Strömungssimulation (RWTH Aachen) durchgeführt, als auch experimentelle Verfahren zur energetischen Bewertung (HLK Stuttgart) erarbeitet. Aus den Ergebnissen werden geeignete Kennwerte für die gesamtheitliche Bewertung in der Normung abgeleitet (ITG Dresden).

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M. Norbert Fisch, Thomas Wilken, Franziska Bockelmann, Daniel Houschka
Dezentrale, modulare Stromspeicher zur Eigenstromsteigerung in EffizienzhausPLUS Gebäuden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3162
2019, 127 S., 98 Abb. u. 30 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Im Forschungsprojekt untersuchte zweigeschossige Wohnhaus Berghalde wurde im Oktober 2010 im EffizienzhausPLUS-Standard fertiggestellt. Neben einem bilanziellen Jahresüberschuss wird die Steigerung des Eigenstromanteils durch ein Lastmanagement bzw. die Nutzung der thermischen Masse verfolgt. Im vorliegenden Forschungsprojekt liegt nun der Schwerpunkt auf der Einbindung und Nutzung von Stromspeichern, um den Eigenstromanteil von rund 30 Prozent (im Mittel der ersten Betriebsjahre) weiter zu steigern. Im Kontext der Speichereinbindung werden die Kosten analysiert und die verschiedenen Speichertypologien und deren Anwendung im Ein- und Mehrfamilienhaus mit dem Ziel bewertet, die Übertragbarbarkeit auf zukünftige Bauprojekte, auch Bestandsgebäude mit PV-Anlagen, besser beurteilen zu können. Ein weiterer Themenschwerpunkt im Forschungsprojekt ist die Betrachtung von Bestandsanlagen, deren Verträge zur Einspeisevergütung in den kommenden Jahren auslaufen werden. Der überwiegende Teil dieser Anlagen speist den regenerativ erzeugten Strom in das öffentliche Netz ein. Hier müssen Konzepte zur Eigennutzung des PV-Stroms entwickelt und aufgezeigt werden. Für die Integration von Stromspeichern als wesentlicher Baustein zur Eigenstromnutzung werden dabei große Potentiale gesehen.

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Zeitschriftenartikel

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Netz, Hartmut
Energiesprung fürs Haus. Neues Verfahren macht energiefressende Altbauten zu Nullenergiehäuser
Bild der Wissenschaft, 2020

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Zschernig, Jürgen
Optimierte Lüftungs- und Klimatisierungssysteme für Rechenzentren. Rahmenbedingungen für Planung, Bau und Betrieb von Rechenzentren nach VDI-Richtlinien 2054
IKZ Klima (IKZplus), 2020

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Balow, Jörg
Mensch und Gebäude - vernetzte Intelligenz. Realität und Vision (kostenlos)
DBZ Deutsche Bauzeitschrift, 2020

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Kaiser, Karl-Olaf
Im Brandfall ist man besser richtig verdrahtet. Elektrische Leitungsanlagen mit Funktionserhalt planen
Feuertrutz, 2020

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Eidemüller, Dirk
Neue Energie aus Abwärme. Eine spezielle Photovoltaik-Zelle gewinnt Energie aus industriellen Prozessen zurück
Bild der Wissenschaft, 2020

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