Heizen und Kühlen mit Kombination mehrerer Wärmespeicher-Technologien im neuen Forschungs- und Entwicklungsgebäude des ZAE Bayern
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- Nicole Färber
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Transkript
1 Heizen und Kühlen mit Kombination mehrerer Wärmespeicher-Technologien im neuen Forschungs- und Entwicklungsgebäude des ZAE Bayern Harald Mehling Senior Scientist, Thermische Analyse und PCM-Technologie ZAE Bayern, Würzburg Fachverband Gebäude-Klima e. V.
2 ZAE BAYERN ENERGY EFFICIENCY CENTER HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN MONITORINGKONZEPT AUSBLICK
3 ZAE BAYERN Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.v. gegründet 1991 Förderung der Energieforschung Aus-, Fort- und Weiterbildung sowie Beratung, Information und Dokumentation auf allen Gebieten, die für die Energieforschung bedeutsam sind
4 ZAE BAYERN Seit Gründung: 200 Patente, 1300 Publikationen, 10 Ausgründungen Aktuell: ca. 200 Mitarbeiter, 14 Mio. Umsatz Hauptforschungsthemen Querschnittsthemen
5 Forschungsstrategie am Beispiel Latentwärmespeicher / PCM seit 1998 PCM-Ummantelung Enfoverm Deenif PC-Cools PCM-Demo II PCM-Demo I PCM-Metro Elektrotherm RAL Gütegemeinschaft PCM e.v. VDI Richtlinie LWSNet Grundlagen PCM-Leitprojekt Anwendungen im Gebäudebereich Vielzahl von Industrieprojekten Sonstige Anwendungen Qualitätssicherung
6 [ 10-3 W/(mK) ] KLIMA-FORUM Forschungsstrategie am Beispiel Vakuumisolationspaneele Wärmeleitfähigkeit p ext = 1 bar T = 20 C µm µm Glasfasern PU-Schaum PS-Schaum Fällungskieselsäure Pyrogene Kieselsäure 2010 VIP demonstration Gasdruck (N 2 ) p gas [ mbar ] ZAE Bayern fundamental research VIP development
7 ZAE BAYERN Uni-Würzburg Funktionsmaterialien der Energietechnik Würzburg Erlangen Uni-Erlangen Thermosensorik und Photovoltaik Garching TU-München/Garching Technik für Energiesysteme und Erneuerbare Energien
8 ZAE BAYERN ENERGY EFFICIENCY CENTER HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN MONITORINGKONZEPT AUSBLICK
9 Standort Würzburg: Forschungsgebäude im Bestand Forschung, Entwicklung, Test und Demonstration an einem Ort
10 ENERGY EFFICIENCY CENTER - neues Forschungsgebäude DEENIF: Demonstration von Energieeffizienz und des Einsatzes erneuerbarer Energieträger am Neubau eines innovativen Forschungsgebäudes Laufzeit August 2010 März 2013 Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen A Gefördert vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie
11 ENERGY EFFICIENCY CENTER KLIMA-FORUM
12 ENERGY EFFICIENCY CENTER Labore Erdgeschoss Info Center Technik
13 ENERGY EFFICIENCY CENTER Büros Obergeschoss
14 ENERGY EFFICIENCY CENTER - Gesamtziele Demonstration von Energieeffizienz am Beispiel eines innovativen Forschungsgebäudes Konsequenter Einsatz und Demonstration innovativer energieeffizienter Technologien, die in BMWi-geförderten Projekten entwickelt wurden Erweiterbarer Gebäudetypus mit hoher Energieeffizienz und Ästhetik Erstellung eines Referenzobjektes mit Vorbildcharakter und internationaler Ausstrahlung
15 ENERGY EFFICIENCY CENTER Einsatz innovativer Technologien für energieeffiziente Gebäude Innovative Tragkonstruktion: ressourcenschonend Textile Architektur mit innovativer Membranbauweise: mehrlagig, low-e
16 ENERGY EFFICIENCY CENTER Einsatz innovativer Technologien für energieeffiziente Gebäude Innovative Tragkonstruktion Textile Architektur mit innovativer Membranbauweise Einsatz von schlanken hochwärmedämmenden Fassadenkomponenten: Vakuumdämmung Aerogel-Verglasung
17 ENERGY EFFICIENCY CENTER Einsatz innovativer Technologien für energieeffiziente Gebäude Innovative Tragkonstruktion Textile Architektur mit innovativer Membranbauweise Einsatz von schlanken hochwärmedämmenden Fassadenkomponenten thermische Solarkollektoren Zuluftkonditionierung (Entfeuchtung/Kühlung) über offene Absorptionskältetechnik (DEC, L-DCS) Wasserkühlkreislauf mit natürlicher Rückkühlung auf dem Dach Kaltwasserspeicher (Löschwassertanks) Phasenwechselmaterialien (PCM) Intelligentes Zusammenwirken aller Komponenten
18 ZAE BAYERN ENERGY EFFICIENCY CENTER HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Phasenwechselmaterialien (PCM) Passive Infrarote Nachtkühlung (PINK) Zuluftkonditionierung (Entfeuchtung/Kühlung) über offene Absorptionskältetechnik (DEC, L-DCS) Intelligentes Zusammenwirken aller Komponenten MONITORINGKONZEPT AUSBLICK
19 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Passive Infrarote Nachtkühlung (PINK): Funktionsweise (Bestand)
20 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Passive Infrarote Nachtkühlung (PINK): Funktionsweise Die Rückkühlung auf dem Dach ist passiv (regenerativ, natürlich), es wird lediglich Energie (Leistung) für die Pumpe benötigt hohe Leistungszahlen möglich: > 10 elektrisch > 3 primärenergetisch
21 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Passive Infrarote Nachtkühlung (PINK): Integrationskonzept Löschwassertank 100m 3
22 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Phasenwechselmaterialien (PCM) Optimierte Heiz-/Kühldeckenelemente als aktive Technologien mit integriertem makroverkapseltem Salzhydrat (Schmelzpunkt ca. 22 C). Tags: Einspeicherung der Wärme ins PCM; bei nicht ausreichender PCM Kapazität zusätzlich aktiver Betrieb der Kühldecke. Nachts: aktive Regeneration (Entladung) des PCM über Nachtlüftung und Kühldecke; dabei wird Kälte aus den Löschwassertanks genutzt.
23 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Phasenwechselmaterialien (PCM) Baumaterialien mit Paraffinen als passive Technologien: Smartboard (Gipskartonplatte mit mikroverkapseltem PCM), Energain (Kunststoffverbundplatte mit PCM) Installation im Wandbereich Einsatz zur Unterstützung der aktiven Systeme in Teilbereichen des Gebäudes Ziel: Optimierung der Kombination aktiver und passiver Systeme
24 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Kälteanlagen (DEC, L-DCS) Ein System, drei Namen: Desiccant Cooling System DCS Desiccative Evaporative Cooling DEC Sorptiv gestützte Kühlung SGK
25 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Kälteanlagen (DEC, L-DCS) Regenerator Offenes Sorptionskühlsystem BHKW Energiespeicher LiCl-H2O Lösung COP_eff >= C 32% Energiedichte bis 250 kwh/m³ 42% Absorber Kühler Indirekte Verdunstungskühler
26 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Kälteanlagen (DEC, L-DCS) Munters DCS System
27 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Zusammenwirken aller Komponenten District Heating Heizkonzept Solar Thermal Dryer DEC Heating DEC Dryer L-DCS Heating L-DCS Warm Water Storage Lab. Air Office Air Heating Ceilings Floor Radiators Warm Water
28 HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN Intelligentes Zusammenwirken aller Komponenten District Heating Kühlkonzept el. Energy L-DCS DEC Compr. Cooler Evap. Cooler PINC ULK Cold Storage 2 x 100m 3 PINC Storage Office Air Lab. Air Lab. Eq. Compr. Cooling Ceilings Lab. Eq. PINC
29 ZAE BAYERN ENERGY EFFICIENCY CENTER HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN MONITORINGKONZEPT AUSBLICK
30 MONITORINGKONZEPT Nach Fertigstellung beginn einer umfangreichen Monitoringphase Ziele: Umfangreiche Betriebsoptimierung Evaluierung der eingesetzten innovativen Technologien Räume sind mit unterschiedlichen Technologien ausgestattet
31 MONITORINGKONZEPT Büros, Datenerfassung standard Büros / Testräume, Datenerfassung detailliert Obergeschoss
32 MONITORINGKONZEPT Nach Fertigstellung beginn einer umfangreichen Monitoringphase Ziele: Umfangreiche Betriebsoptimierung Evaluierung der eingesetzten innovativen Technologien Räume sind mit unterschiedlichen Technologien ausgestattet Analyse Nutzerverhalten und Nutzerzufriedenheit Präemptive Gebäudesteuerung mit High-Level-Control-Server: abhängig von der Wettervorhersage können Gebäudekomponenten vorausschauend agieren (z.b. Wärme/Kälte einspeichern) Optimierung des Zusammenspiels aller Technologien
33 ZAE BAYERN ENERGY EFFICIENCY CENTER HEIZ-/KÜHLKONZEPT und WÄRMESPEICHER-TECHNOLOGIEN MONITORINGKONZEPT AUSBLICK
34 AUSBLICK Fertigstellung und Einzug Eröffnung Juni 2013 ENOB-Infocenter weitere Infos unter
35 SPONSOREN PARTNER
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