Bereitstellungssysteme für das Plusenergiehaus. Karl Ponweiser Institut für Energietechnik und Thermodynamik
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- Friederike Gerber
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1 Bereitstellungssysteme für das Plusenergiehaus Karl Ponweiser Institut für Energietechnik und Thermodynamik
2 Plusenergiehäuser der Zukunft Übersicht Niedrigenergiehaus Passivhaus Plusenergiehaus Energiebedarf - Energiedargebot Bedarf an thermischer Energie Bedarf an elektrischer Energie Woher kommt das +? Auslegung und Betrieb Zusammenfassung und Projektbeispiel 2
3 Plusenergiehaus? ÖNORM H 5055 Energieausweis für Gebäude: Kategorie A++ bis G, Heizwärmebedarf (HWB) von Gebäuden Plusenergiehaus: erwirtschaftet einen Überschuss an nutzbarer Energie 3
4 Plusenergiehäuser der Zukunft Übersicht Niedrigenergiehaus Passivhaus Plusenergiehaus Energiebedarf - Energiedargebot Bedarf an thermischer Energie Bedarf an elektrischer Energie Woher kommt das +? Auslegung und Betrieb Zusammenfassung und Projektbeispiel 4
5 Energiebedarf Energiedargebot Energiebedarf Elektrische Energie für Computer etc. für Licht zum Lüften für Kaffeeautomaten, etc. Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen zum Kühlen Energiedargebot Elektrische Energie aus dem Netz Photovoltaik Windenergie Chemische Energie Gas, Öl Biomasse Thermische Energie Fernwärme Solarthermie Geothermie innere Lasten (Computer, Personen, etc.) 5
6 Energiebedarf Energiedargebot Energieumwandlun g Solar-Wetter.com Energiespeicherung 6
7 Einsparung bis zum + Energiebedarf Elektrische Energie für Computer etc. für Licht zum Lüften für Kaffeeautomaten, etc. Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen zum Kühlen Energiedargebot Elektrische Energie aus dem Netz Windenergie Photovoltaik Chemische Energie Gas, Öl Biomasse Thermische Energie Fernwärme Solarthermie Geothermie innere Lasten nur als Speicher nur für Spitzen nur für Spitzen (Computer, Personen, etc.) 7
8 Plusenergiehäuser der Zukunft Übersicht Niedrigenergiehaus Passivhaus Plusenergiehaus Energiebedarf - Energiedargebot Bedarf an thermischer Energie Bedarf an elektrischer Energie Woher kommt das +? Auslegung und Betrieb Zusammenfassung und Projektbeispiel 8
9 Thermische Energie - bedarfsseitig Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen für Lüftung zum Kühlen Der Heizbedarf für Warmwasser ist diskontinuierlich über den Tag nahezu konstant über das Jahr Deckung: z.b.: Solarthermie Speicher zum Ausgleich von Schwankungen Quelle: Fa. Solvis 9
10 Thermische Energie - bedarfsseitig Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen für Lüftung zum Kühlen Der Heizwärmebedarf ist im Wesentlichen von der Gebäudehülle bestimmt. 10
11 Anforderungen an Gebäudehülle Gebäudehülle Opake Bauteile Antizyklischer Wärmespeicher Phase Change Materials Mehrschichtaufbauten Transparente Bauteile Schutz vor versus Durchlässigkeit von Sonnenstrahlung Abschattungselemente (aktiv oder besser passiv) 11
12 Thermische Energie - bedarfsseitig Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen für Lüftung zum Kühlen Der Heizwärmebedarf ist im Wesentlichen von der Gebäudehülle bestimmt. Der Heizwärmebedarf ist von saisonalen Schwankungen geprägt. 12
13 Saisonale Wärmespeicher Saisonale Wärmespeicher können den Netto- Heizwärmebedarf reduzieren Erdwärmesonden Langzeit-Wärmespeicher Laden mit Überschüssen aus Solarthermie im Sommer Entladen mit Wärmepumpen im Winter 13
14 Thermische Energie - bedarfsseitig Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen für Lüftung zum Kühlen Deckung des Heizwärmebedarfs innere Lasten Solarthermie Geothermie
15 Thermische Energie - bedarfsseitig Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen für Lüftung zum Kühlen Auswirkungen der Lüftung Behaglichkeit und Hygiene Bedarf an elektrische Energie Hoher Bedarf an thermischer Energie Maßnahmen zur Reduktion des Energieverbrauchs Definierte Raumluftqualität statt festen Luftwechselraten 15
16 Thermische Energie - bedarfsseitig Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen für Lüftung zum Kühlen Aktives Kühlen extrem hohen Exergieeinsatz Wenn möglich passive Kühlung Wärmetauscher für geringe Temperaturdifferenzen erforderlich Drehzahlgeregelte Pumpen und Ventilatoren Entsprechende (prediktive) Regelung 16
17 Plusenergiehäuser der Zukunft Übersicht Niedrigenergiehaus Passivhaus Plusenergiehaus Energiebedarf - Energiedargebot Bedarf an thermischer Energie Bedarf an elektrischer Energie Woher kommt das +? Auslegung und Betrieb Zusammenfassung und Projektbeispiel 17
18 Elektrische Energie - bedarfsseitig Elektrische Energie für Computer etc. für Licht zum Lüften für Kaffeeautomaten, etc. Einsparungsmaßnahmen Standby-Verbrauch reduzieren Verlust -Wärme für Heizsystem nützen (Temperaturniveau) Gezielter Einsatz von Licht und Lüftung 18
19 Plusenergiehäuser der Zukunft Übersicht Niedrigenergiehaus Passivhaus Plusenergiehaus Energiebedarf - Energiedargebot Bedarf an thermischer Energie Bedarf an elektrischer Energie Woher kommt das +? Auslegung und Betrieb Zusammenfassung und Projektbeispiel 19
20 Woher soll das + kommen? Energiebedarf Elektrische Energie für Computer etc. für Licht zum Lüften für Kaffeeautomaten, etc. Thermische Energie für Warmwasser zum Heizen zum Kühlen Energiedargebot Elektrische Energie aus dem Netz Windenergie Photovoltaik Chemische Energie Gas, Öl Biomasse Thermische Energie Fernwärme Solarthermie Geothermie innere Lasten (Computer, Personen, etc.) 20
21 Energiedargebot elektr. Energie Elektrische Energie Windenergie Photovoltaik Kleinwindkraftanlagen Windaufkommen schwierig einzuschätzen Tatsächliche Wirkungsgrade schwer zu ermitteln Geräuschproblematik Diskoeffekt 21
22 Energiedargebot elektr. Energie Elektrische Energie Windenergie Photovoltaik Photovoltaik-Anlagen Laborwirkungsgrade von Multi- Junction-Zellen über 40% Wirkungsgrade vermarkteter PV noch immer relativ gering Positive Preisentwicklung solar-individuell.de/photogrundprinzip.html 22
23 Plusenergiehäuser der Zukunft Übersicht Niedrigenergiehaus Passivhaus Plusenergiehaus Energiebedarf - Energiedargebot Bedarf an thermischer Energie Bedarf an elektrischer Energie Woher kommt das +? Auslegung und Betrieb Zusammenfassung und Projektbeispiel 23
24 Auslegung und Betrieb Auslegung Nur mit Hilfe von sorgfältiger Simulation möglich Betrieb Ausgefeilte Steuer- und Regelungstechnik notwendig Womöglich prediktive Regelung unter Einbeziehung der Wettervorhersage
25 Plusenergiehäuser der Zukunft Übersicht Niedrigenergiehaus Passivhaus Plusenergiehaus Energiebedarf - Energiedargebot Bedarf und Angebot an thermischer Energie Bedarf und Angebot an elektrischer Energie Woher kommt das +? Auslegung und Betrieb Zusammenfassung und Projektbeispiel 25
26 Zusammenfassung Plusenergiehäuser der Zukunft Bedarfsseitige Einsparungen legen den Grundstein Ausnutzung von tageszeitlichen und jahreszeitlichen Schwankungen Effiziente Speicher für thermische Energie Effiziente Wärmetauscher (geringe Temperaturdifferenzen, Regelungsstrategien) Das + an Energie sollte elektrische Energie sein. Simulationsunterstützte Auslegung Intelligente Gebäudeautomation 26
27 Projekt - INFO Interdisziplinäre Forschung zur Energieoptimierung in Fertigungsbetrieben Prozess Maschine Produktions system Gebäude gekoppelte Modellierung gekoppelte Modellierung Beitrag des IET: Energetische Beschreibung des Gesamtsystems Zuordnung der Energieströme zu Maschinen und Prozessen Koordination Auswirkungen Identifikation auf verwertbarer den energetischen Energiedargebote Zustand des Gebäudes Erhebung der Endenergieverbraucher Auslegung von Speichersystemen Thermodynamische Simulation von Energieströmen und gebäudetechnischen Anlagen Industriepartner: 27
28 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Ao.Univ.Prof. Dr. Karl Ponweiser Technische Universität Wien Institut für Energietechnik und Thermodynamik Getreidemarkt 9/E Wien 01/58801/30210
Inhaltsverzeichnis. Vorwort Prolog Energie ist der Schlüssel zum Wohlstand Erdöl Sonnenenergie und Wind 25
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