Monitoring-Ergebnisse eines MINERGIE -A-Standards Gebäudes mit Büronutzung

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1 Workshop Swissbau Fokus 2016 Netto-Nullenergiegebäude Stand und Ausblick national und international Monitoring-Ergebnisse eines MINERGIE -A-Standards Gebäudes mit Büronutzung Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 1

2 Zur Firma hässig sustech gmbh: Ingenieurbüro spezialisiert auf: - MINERGIE-Standards - Planungen Lüftung/Heizung/Solar - Betriebsoptimierungen - Bauphysik/Energieberatung - Messungen/Forschung/Studien - Expertisen/Schulungen Zur Person Werner Hässig: Dr. sc. techn. dipl. Masch. Ing. ETH/SIA, dipl. Energieberater Inhaber und Leiter des Ingenieurbüros hässig sustech gmbh Kontakt: haessig@sustech.ch Tel Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 2

3 hässig sustech gmbh - Unsere Kunden: Architekten Bauherren Private Hausbesitzer Stockwerkeigentümer Liegenschaft Verwaltungen Kommunen und Kantone Bund Unternehmer vorher nachher Energie: 100% Energie: 10% Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 3

4 Gliederung des Referats 1. Ausgangslage: Gebäude im MINERGIE-A-Standard 2. Messkonzept für das Monitoring 3. Ergebnisse nach den ersten 1.5 Betriebsjahren 4. Optimierungen 5. Fazit und Ausblick Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 4

5 Ausgangslage Erstes MINERGIE-A Gebäude mit Büronutzung und Wohnungen 200 m2 Bürofläche und 7 Wohnungen; 1200 m2 EBF PV-Anlage und PVT-Anlage Sole/Wasser WP mit Erdwärmesonden Kühlung via Fussbodenheizung Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 5

6 Unterschiede Minergie-Standards Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 6

7 Wohn- und Bürohaus Neuwiesenstrasse 8, Uster Minergie-A-Standard Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 7

8 Erstmalige Zertifizierung MINERGIE-A Berechnung der grauen Energie Integration einer Photovoltaik (Solarstrom) Luftdichte Gebäudehülle Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 8

9 Hybridkollektoren für Warmwasser und Strom Erkenntnisse zur Leistungsfähigkeit eines Hybrids mit Warmwasservorwärmung Dach-Integration konfliktfrei Untersuchung mit Hochschule Rapperswil (HSR) Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 9

10 Elektromobil im Car-Sharing Ein sinnvolles Auto für Einsätze im Bereich von 5 bis 80 km (Reichweite: max. 200 km) Mehrfachnutzung ausserhalb Bürozeit (Car-Sharing über sharoo.com) Speicher für (überschüssige) Solarenergie Quelle: Energieplanungsbericht Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 10

11 Vorgehen Erfassung der Energiebilanzen Untersuchung der PVT-Kollektoren, inkl. Simulationen Untersuchung der PV-Anlage Untersuchen der Gebäudetechnik Überprüfung der raumklimatischen Daten Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 11

12 Messkonzept Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 12

13 Messkonzept Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 13

14 Messkonzept Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 14

15 Ergebnisse PVT-Anlage 06. Mai und 02. Juni (2014) gleich hohe Einstrahlung, höherer Wirkungsgrad dank Wärmeabführung kann bestätigt werden Einfluss der Wärmeabführung auf den Wirkungsgrad elektrischer Energieertrag in kwh/m % 0.72 kwh 9.85% 0.54 kwh 10.75% 0.63 kwh 06.Mai 02.Juni 10.Mai mit ohne mit Wärmeabführung Wärmeabführung Wärmeabführung 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Wirkungsgrad η STC Wirkungsgrad Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 15

16 Ergebnisse PVT-Anlage Vergleich Simulation mit Messdaten der thermischen Leistung 450 Thermische Leistung Leistung in W/m So :00 So :00 Mo :00 Mo :00 Di :00 Simulation Thermisch Messdaten Thermisch Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 16

17 Ergebnisse PVT-Anlage Vergleich Simulation mit Messdaten der elektrische Leistung à Grund für Abweichung: Simulation verwendet beim Wechselrichter einen zu guten Wirkungsgrad. Leistung in W/m Elektrische Leistung 0 So :00 So :00 Mo :00 Mo :00 Di :00 Simulation Elektrisch Messdaten Elektrisch Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 17

18 Ergebnisse PV-Anlage Jahresertrag PV-Anlage: kwh oder 20 kwh/m2 EBF Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 18

19 Ergebnisse PV-Anlage Peak = Ladung des Elektroautos 15 Eigennutzungsgrad 10 Leistung in kw Fr :00 Fr :00 Fr :00 Fr :00 Fr :00 Fr :00 bezogene Energie vom Netz eingespiesene Energie ins Netz Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 19

20 Ergebnisse PV-Anlage Bilanzgrenze 5min, Mittelwert EVR = 32% und EDR =33% EVR = Eigenverbrauchsrate, EDR = Eigendeckungsrate Produktion und Verbrauch (kwh) EVR und EDR (%) 0 Mai 2014Juni 2014Juli 2014 Aug 2014 Sep 2014Okt 2014 Nov 2014 Dez 2014Jan 2015Feb 2015 März 2015 Apr Produktion Verbrauch EVR EDR Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 20

21 Ergebnisse Kennzahlen Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 21

22 Ergebnisse Kennzahlen Solarer Deckungsgrad: 16 % (von Mai 2014 bis Nov. 2015) Jahresarbeitszahl WP: 3.56 Wärmenutzungsgrad: 4 Systemnutzungsgrad ohne Begleitheizung: 4 Systemnutzungsgrad mit Begleitheizung: 1.3 Systemnutzungsgrad Kühlung: Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 22

23 Ergebnisse MINERGIE MINERGIE-Kennzahl-Wärme: -9.7 kwh/ m2 (E #$ + E &' + E ()* + E +, ) g E '1 + E ' g MINERGIE A Grenzwert 0 B&C D E MINERGIE-Kennzahl -Wärme [kwh/m2] [kwh/m2] Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr MINERGIE-Kennzahl Wärme [kwh/m2] Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 23

24 Ergebnisse Komfort Raumtemperatur Büro Raumtemperatur in C anwesede Personen 12 0 So Mo Di Mi Do Fr Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa So Raumtemperatur Oberer Grenzwert nach Tagesmaximum anwesende Personen Unterer Grenzwert nach Tagesmaximum Tagesmaximum Aussentemperatur Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 24

25 Ergebnisse Komfort relative Luftfeuchtigkeit Büro relative Luftfeuchtigkeit in % anwesende Personen 30 0 So Mo Di Mi Do Fr Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa relative Luftfeuchtigkeit in % oberer Grenzwert unterer Grenzwert anwesende Personen Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 25

26 Ergebnisse Komfort CO 2 -Gehalt Büro CO 2 -Gehalt in ppm anwesende Personen 0 0 So Mo Di Mi Do Fr Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa CO2-Gehalt in ppm 1. Grenzwert 2. Grenzwert anwesende Personen Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 26

27 Ergebnisse Gebäudetechnik Stromverbrauch und Stromertrag über ein Jahr 30'000 25'000 kwh 20'000 15'000 10'000 5'000 Lüftung Rohrbegleitheizung Trinkwasserboiler WP PV/T-Anlage PV-Anlage 0 Verbrauch Ertrag Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 27

28 Problem: Optimierung Begleitheizung Die Begleitheizbänder benötigen 50% des Stromverbrauchs der für den MINERGIE-Nachweis relevanten Haustechnik. Ziel: Stromverbrauch minimieren ohne Komforteinbusen Massnahmen: 1. Einbau einer Steuerung (wurde vergessen einzubauen) und herunter setzten der Haltetemperatur auf 40 C 2. Anhand des Nutzerverhalten, anpassen der Zeitschaltuhr 3. Simulation der Rohrleitungen und weiterer Anpassung der Zeitschaltuhr Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 28

29 Optimierung Begleitheizung Resultat: Der Energieverbrauch konnte um rund 60% gesenkt werden, was einer Einsparung von rund CHF pro Jahr entspricht Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 29

30 Probleme: Optimierung Wärmepumpe Laufzeiten der WP sind zwischen 15 und 20 min, sinnvoll wären Laufzeiten im Bereich von 30 bis 40 min Einschaltzeiten der WP sind nicht optimal Ziel: Erhöhen der Laufzeit und damit Steigerung des COP und JAZ Massnahmen: Diverse Einstellungen anpassen in Zusammenarbeit mit einem Servicetechniker vom WP-Hersteller. Resultat: Wurde noch nicht ausgewertet, von den Benutzern kamen keine Reklamationen Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 30

31 Problem: Optimierung Legionellen Legionellen Schaltung lief 2 mal die Woche an zwei folge Tagen Ziele: Legionellen Schaltung an neuem Programm der WP anpassen Eine Legionellen Schaltung pro Woche Legionellen Schaltung während PV-Strom oder Niedertarif Strom vorhanden ist. Massnahmen: Legionellen Schaltung erfolgt am Samstag 14:00 kurz nach WP. Resultat: Energieverbrauch halbiert Höherer Eigenstromanteil von PV-Anlage Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 31

32 Fazit Eine Betriebsoptimierung sollte bei jedem neuen Gebäude gemacht werden, denn bereits mit kleinen Massnahmen kann viel Energie und Geld gespart werden. Die Begleitheizung hatte das grösste Einsparpotential Die MINERGIE-Kennzahl wird deutlich eingehalten Die Eigendeckungsrate liegt bei diesem Gebäude bei 33 % was ein sehr guter Wert ist. Die PVT-Anlage erzielte dank der Kühlung einen höheren elektrischen Ertrag. Insgesamt schneidet sie aber schlechter ab als ein getrenntes System, weil der Wirkungsgrad der PV-Module schlechter ist als bei herkömmlichen Modulen und das Temperatur Niveau auf der thermischen Seite sehr tief ist Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 32

33 Beteiligte hässig sustech gmbh (Planer und Durchführung Betriebsoptimierung) Hochschule Rapperswil (Prof. Wemhöner mit total 5 Studenten) AWEL (Kanton Zürich) Energie Uster AG ÜMG (Bauherr) Verein MINERGIE diverse Unternehmer Referat W. Hässig, haessig@sustech.ch - Monitoring-Ergebnisse M-A 33

34 Besten Dank für die Aufmerksamkeit. Fragen Referat W. Hässig, - Monitoring-Ergebnisse M-A 34