Leonardo Montali (TA)
| Name | Leonardo Montali (TA) |
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Betrachtung von Wasserspeichern mit innenliegenden Wärmeübertragern
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Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Betrachtung von Wasserspeichern mit innenliegenden Wärmeübertragern
- Autor/in
- Datierung
- 09.06.2023
- Beschreibung
- An die Warmwasserversorgung werden zunehmend hohe Anforderungen gestellt. Einerseits
benötigen moderne Heizungssysteme tiefe Rücklauftemperaturen, andererseits verschärften sich die
Temperaturanforderungen zur Sicherstellung der Warmwasserhygiene. Zur Erzeugung und
Speicherung haben sich in der Praxis Warmwasserpseicher mit innenliegendem Heizregister etabliert.
Bisher übliche Fabrikate weisen nur kleine Heizregister auf, welche keine ausreichende Abkühlung
des Rücklaufs ermöglichen. Die Fernwärmebranche gibt Empfehlungen zur Auswahl geeigneter
Warmwasserpseicher mit innenliegenden Heizregistern ab, mit denen tiefe Rücklauftemperaturen
möglich sein sollen. Über die Wirksamkeit der Empfehlungen liegen keine allgemein bekannte
Informationen vor, welche das Ladeverhalten dokumentieren und die Einhaltung der Normen
belegen. Die Fragestellungen der vorliegende Arbeit betrachten die Vereinbarkeit der Anforderungen,
dass einerseits bei Ladungsende das gesamte Bereitschaftsvolumen auf über 55°C erwärmt ist und
andererseits der Heizungsrücklauf bis dahin nicht auf über 45°C ansteigt. Zur Beantwortung der
Fragestellungen wird ein vereinfachtes Speichermodell verwendet, welches in vier
Berechnungsvarianten den Ladeverlauf simuliert. Zur numerischen Berechnung der Wärmeübergänge
in Python werden Nusselt-Zahlen oder Näherungsgleichungen verwendet, der resultierende
Wärmedurchgang wird fortlaufend iterativ angenähert. Die Modellabstraktion repräsentiert einen
handelsüblichen Speicher. Dieser Referenzspeicher entspricht den Optimierungsempfehlungen der
Fernwärmebranche. Die vier Modellvarianten weisen sehr ähnliche Resultate auf, die darauf
hinweisen, dass die gegensätzlichen Temperaturanforderungen mit dem Referenzspeicher nicht
gleichzeitig erfüllt werden können. Die Rücklauftemperatur erreicht nach rund 45 Minuten den
Grenzwert von 45°C mit einem Ladegrad des Bereitschaftsvolumen von 45%. Das Ladeende, bei dem
das gesamte Warmwasservolumen die geforderten 55°C aufweist, wird nach 75 Minuten erreicht, die
Rücklauftemperatur liegt zu diesem Zeitpunkt bei rund 59°C. Die getroffenen Modellannahmen und
die Auswertung der Simulation lassen darauf schliessen, dass die Ergebnisse einen ausgeprägten und
rein theoretischen Optimalfall abbilden, der dennoch plausibel und zur grundsätzlichen Beurteilung
der Fragestellung geeignet erscheint. Das Simulationsmodell bedarf in einem nächsten Schritt einer
Gegenüberstellung mit Messdaten oder einer CFD Simulation, um die Abweichung der Ergebnisse zur
Optimierung des Algorithmus nutzen und die vorliegenden Erkenntnisse bestätigen zu können.
Hot water systems are subject to increasing requirements. Modern heating systems demand
increasingly low return flow temperatures while temperature requirements to ensure hot water
hygiene have become more stringent. Hot water tanks with an internal heating coil are an
established solution for hot water production and storage. Such models commonly feature small
heating coils, which achieve insufficient cooling of the return flow temperature. The district heating
industry describes approaches to optimize these storage systems, which should enable low return
temperatures. There is no publicly available information on the effectiveness of the approaches,
which demonstrate the charging behaviour and prove compliance with the standards. The research
question of the present study examines the compatibility of the requirements to achieve 55°C in the
entire standby volume at the end of a charging cycle while the heating return flow remains below
45°C until then. To answer the research question a simplified storage model is used, which simulates
the charging process in four calculation variants. For the numerical calculation of the heat transfer
coefficients in Python Nusselt numbers or approximate equations are employed, an iterative
procedure is used to solve the total heat transfer. The model abstraction represents a commercially
available storage tank, this reference storage tank corresponds to the optimisation recommendations
of the district heating industry. The four model variants show very similar results, indicating that the
contrary temperature requirements cannot be achieved together with the reference storage tank.
The return flow temperature reaches the limit value of 45°C after approximately 45 minutes with a
standby volume charging level of 45%. The end of charge is reached after 75 minutes, at which the
entire standby volume meets the required 55°C, while the return temperature reached 59°C. The
model assumptions made together with the evaluation of the simulation suggest that the results
represent a distinct and purely theoretical best case, which nevertheless appears plausible and
suitable for a fundamental assessment of the issue. The conclusions that have been drawn to answer
the research question can be evaluated after the model results have been verified.
- An die Warmwasserversorgung werden zunehmend hohe Anforderungen gestellt. Einerseits
- Urheberrechtshinweis
- Truninger Oliver, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 13.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Betrachtung von Wasserspeichern mit innenliegenden Wärmeübertragern
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- Titel
- Betrachtung von Wasserspeichern mit innenliegenden Wärmeübertragern
- Autor/in
- Datierung
- 09.06.2023
- Beschreibung
- An die Warmwasserversorgung werden zunehmend hohe Anforderungen gestellt. Einerseits
benötigen moderne Heizungssysteme tiefe Rücklauftemperaturen, andererseits verschärften sich die
Temperaturanforderungen zur Sicherstellung der Warmwasserhygiene. Zur Erzeugung und
Speicherung haben sich in der Praxis Warmwasserpseicher mit innenliegendem Heizregister etabliert.
Bisher übliche Fabrikate weisen nur kleine Heizregister auf, welche keine ausreichende Abkühlung
des Rücklaufs ermöglichen. Die Fernwärmebranche gibt Empfehlungen zur Auswahl geeigneter
Warmwasserpseicher mit innenliegenden Heizregistern ab, mit denen tiefe Rücklauftemperaturen
möglich sein sollen. Über die Wirksamkeit der Empfehlungen liegen keine allgemein bekannte
Informationen vor, welche das Ladeverhalten dokumentieren und die Einhaltung der Normen
belegen. Die Fragestellungen der vorliegende Arbeit betrachten die Vereinbarkeit der Anforderungen,
dass einerseits bei Ladungsende das gesamte Bereitschaftsvolumen auf über 55°C erwärmt ist und
andererseits der Heizungsrücklauf bis dahin nicht auf über 45°C ansteigt. Zur Beantwortung der
Fragestellungen wird ein vereinfachtes Speichermodell verwendet, welches in vier
Berechnungsvarianten den Ladeverlauf simuliert. Zur numerischen Berechnung der Wärmeübergänge
in Python werden Nusselt-Zahlen oder Näherungsgleichungen verwendet, der resultierende
Wärmedurchgang wird fortlaufend iterativ angenähert. Die Modellabstraktion repräsentiert einen
handelsüblichen Speicher. Dieser Referenzspeicher entspricht den Optimierungsempfehlungen der
Fernwärmebranche. Die vier Modellvarianten weisen sehr ähnliche Resultate auf, die darauf
hinweisen, dass die gegensätzlichen Temperaturanforderungen mit dem Referenzspeicher nicht
gleichzeitig erfüllt werden können. Die Rücklauftemperatur erreicht nach rund 45 Minuten den
Grenzwert von 45°C mit einem Ladegrad des Bereitschaftsvolumen von 45%. Das Ladeende, bei dem
das gesamte Warmwasservolumen die geforderten 55°C aufweist, wird nach 75 Minuten erreicht, die
Rücklauftemperatur liegt zu diesem Zeitpunkt bei rund 59°C. Die getroffenen Modellannahmen und
die Auswertung der Simulation lassen darauf schliessen, dass die Ergebnisse einen ausgeprägten und
rein theoretischen Optimalfall abbilden, der dennoch plausibel und zur grundsätzlichen Beurteilung
der Fragestellung geeignet erscheint. Das Simulationsmodell bedarf in einem nächsten Schritt einer
Gegenüberstellung mit Messdaten oder einer CFD Simulation, um die Abweichung der Ergebnisse zur
Optimierung des Algorithmus nutzen und die vorliegenden Erkenntnisse bestätigen zu können.
Hot water systems are subject to increasing requirements. Modern heating systems demand
increasingly low return flow temperatures while temperature requirements to ensure hot water
hygiene have become more stringent. Hot water tanks with an internal heating coil are an
established solution for hot water production and storage. Such models commonly feature small
heating coils, which achieve insufficient cooling of the return flow temperature. The district heating
industry describes approaches to optimize these storage systems, which should enable low return
temperatures. There is no publicly available information on the effectiveness of the approaches,
which demonstrate the charging behaviour and prove compliance with the standards. The research
question of the present study examines the compatibility of the requirements to achieve 55°C in the
entire standby volume at the end of a charging cycle while the heating return flow remains below
45°C until then. To answer the research question a simplified storage model is used, which simulates
the charging process in four calculation variants. For the numerical calculation of the heat transfer
coefficients in Python Nusselt numbers or approximate equations are employed, an iterative
procedure is used to solve the total heat transfer. The model abstraction represents a commercially
available storage tank, this reference storage tank corresponds to the optimisation recommendations
of the district heating industry. The four model variants show very similar results, indicating that the
contrary temperature requirements cannot be achieved together with the reference storage tank.
The return flow temperature reaches the limit value of 45°C after approximately 45 minutes with a
standby volume charging level of 45%. The end of charge is reached after 75 minutes, at which the
entire standby volume meets the required 55°C, while the return temperature reached 59°C. The
model assumptions made together with the evaluation of the simulation suggest that the results
represent a distinct and purely theoretical best case, which nevertheless appears plausible and
suitable for a fundamental assessment of the issue. The conclusions that have been drawn to answer
the research question can be evaluated after the model results have been verified.
- An die Warmwasserversorgung werden zunehmend hohe Anforderungen gestellt. Einerseits
- Urheberrechtshinweis
- Truninger Oliver, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 13.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Einfluss des steigenden Homeoffice Trends auf HLK-Anlagen in neuen wie bestehenden Bürogebäuden anhand einer Analyse sowie einer energetischen Betriebsoptimierung am Referenzgebäude
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Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Einfluss des steigenden Homeoffice Trends auf HLK-Anlagen in neuen wie bestehenden Bürogebäuden anhand einer Analyse sowie einer energetischen Betriebsoptimierung am Referenzgebäude
- Autor/in
- Datierung
- 08.06.2023
- Beschreibung
- In den letzten Jahren hat sich der Homeoffice-Trend infolge der Corona-Pandemie rasch in allen Bereichen der modernen Arbeitswelt ausgebreitet. Die Gähler und Partner AG (GPAG) führte nach der Corona-Pandemie für die Mitarbeiter die Möglichkeit zum Homeoffice ein und verdichtete als Folge die Arbeitsplatzbelegung. Das Bürogebäude der GPAG dient für diese Bachelorthesis als Referenzgebäude. Hauptziel ist es, den Einfluss des Homeoffice-Trends und des daraus resultierenden Nutzerprofils auf die Behaglichkeit in Büroräumen zu untersuchen. Des Weiteren wird untersucht, mit welchen Massnahmen die HLK-Anlage an die neuen Bedürfnisse angepasst werden kann. Damit verbunden wird angestrebt, die Auswirkungen der Massnahmen auf den Endenergieverbrauch zu eruieren. Um die Fragestellungen zu beantworten, war zuerst eine Literaturrecherche zu den relevanten Themen notwendig. Die nachfolgende GPAG-interne Umfrage diente dazu, die Informationen zum Wohlbefinden und Nutzverhalten der Mitarbeiter einzuholen. Mit anschliessenden Messungen im Referenzgebäude wurden die aktuellen Raumlufteigenschaften und Volumenströme eruiert. Diese dienten als Grundlage der danach durchgeführten Simulationen. Mit diesen konnte der Einfluss der Homeoffice-Trends ermittelt werden. Basierend auf den Ergebnissen wurde abschliessend eine energetische Betriebsoptierung durchgeführt und hinterher die Energieersparnis berechnet. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt, dass der Einfluss des Homeoffice-Trends auf die Behaglichkeit von verschiedenen Faktoren abhängt, die je nach Bürotyp unterschiedlich ausfallen. Die Abwesenheiten aller Art, ein grosser Luftvolumenstrom und ein grosses Raumvolumen wirken sich positiv auf die Luftqualität aus. So hat sich die Luftqualität in Einzelbüros verbessert und in Grossraumbüros, Gruppenbüros sowie Zweierbüros verschlechtert. Die CO2-Konzentration liegt aktuell in Grossraumbüros, Gruppenbüros und Einzelbüros unter dem Zielwert und in Zweierbüros über dem Zielwert. In der energetischen Betriebsoptimierung wurden Massnahmen ausgearbeitet, die anstreben, die Volumenströme der Lüftungsanlage auf den neuen Nutzerbedarf anzugleichen. Dabei sieht die erste Variante vor, die momentane Personenverteilung beizubehalten und in der zweiten Variante wurde eine hybride Desksharing-Lösung geplant. Der Energieverbrauch kann mit der ersten Variante um bis zu 44 % und mit der zweiten Variante um 57 % reduziert werden.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine Berücksichtigung des Reduktionsfaktors aufgrund des Homeoffice-
Trends in SIA MB 2024:2021 sinnvoll wäre. Weiteren Forschungsbedarf gibt es bei den Auswirkungen des Homeoffice-Trends auf andere Raumlufteigenschaften nebst der Luftqualität.
In recent years, as a result of the Corona pandemic, the home office trend has spread rapidly across all areas of the modern workplace. After the Corona pandemic, Gähler und Partner AG (GPAG) introduced the possibility for employees to work from home and, as a consequence, condensed the workplace occupancy. The office building of GPAG serves as a reference building for this bachelor thesis. The main objective is to investigate the influence of the home office trend and the resulting user profile on the comfort in office spaces. Furthermore, it is investigated with which measures the HVAC system can be adapted to the new requirements. In connection with this, the aim is to determine the effects of the measures on the final energy consumption. In order to answer the questions, a literature research on the relevant topics was necessary first. The subsequent internal GPAG survey served to obtain information on the well-being and usage behavior of the employees. With subsequent measurements in the reference building, the current indoor air properties and volume flows were determined. These served as the basis for the simulations carried out afterwards. With these, the influence of home office trends could be determined. Based on the results, an energetic operational optimization was finally carried out and the energy savings were calculated afterwards. The result of the study shows that the influence of the home office trend on the comfort depends on various factors, which vary depending on the type of office. Absences of all types, a large air flow rate and a large room volume have a positive effect on air quality. Thus, air quality has improved in single offices and deteriorated in open-plan offices, group offices, and two-person offices. The CO2-
concentration is currently below the target value in open-plan offices, group offices and individual offices and above the target value in two-person offices. In the energy optimization of operations, measures were developed that aim to adjust the volume flows of the ventilation system to the new user requirements. In the first variant, the current distribution of people is maintained, and in the second variant, a hybrid desk-sharing solution is planned. Energy consumption can be reduced by up to 44% with the first variant and by 57% with the second variant. The results show that it would be useful to consider the reduction factor due to the home office trend in SIA MB 2024:2021. There is a need for further research on the effects of the home office trend on other indoor air properties besides air quality.
- In den letzten Jahren hat sich der Homeoffice-Trend infolge der Corona-Pandemie rasch in allen Bereichen der modernen Arbeitswelt ausgebreitet. Die Gähler und Partner AG (GPAG) führte nach der Corona-Pandemie für die Mitarbeiter die Möglichkeit zum Homeoffice ein und verdichtete als Folge die Arbeitsplatzbelegung. Das Bürogebäude der GPAG dient für diese Bachelorthesis als Referenzgebäude. Hauptziel ist es, den Einfluss des Homeoffice-Trends und des daraus resultierenden Nutzerprofils auf die Behaglichkeit in Büroräumen zu untersuchen. Des Weiteren wird untersucht, mit welchen Massnahmen die HLK-Anlage an die neuen Bedürfnisse angepasst werden kann. Damit verbunden wird angestrebt, die Auswirkungen der Massnahmen auf den Endenergieverbrauch zu eruieren. Um die Fragestellungen zu beantworten, war zuerst eine Literaturrecherche zu den relevanten Themen notwendig. Die nachfolgende GPAG-interne Umfrage diente dazu, die Informationen zum Wohlbefinden und Nutzverhalten der Mitarbeiter einzuholen. Mit anschliessenden Messungen im Referenzgebäude wurden die aktuellen Raumlufteigenschaften und Volumenströme eruiert. Diese dienten als Grundlage der danach durchgeführten Simulationen. Mit diesen konnte der Einfluss der Homeoffice-Trends ermittelt werden. Basierend auf den Ergebnissen wurde abschliessend eine energetische Betriebsoptierung durchgeführt und hinterher die Energieersparnis berechnet. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt, dass der Einfluss des Homeoffice-Trends auf die Behaglichkeit von verschiedenen Faktoren abhängt, die je nach Bürotyp unterschiedlich ausfallen. Die Abwesenheiten aller Art, ein grosser Luftvolumenstrom und ein grosses Raumvolumen wirken sich positiv auf die Luftqualität aus. So hat sich die Luftqualität in Einzelbüros verbessert und in Grossraumbüros, Gruppenbüros sowie Zweierbüros verschlechtert. Die CO2-Konzentration liegt aktuell in Grossraumbüros, Gruppenbüros und Einzelbüros unter dem Zielwert und in Zweierbüros über dem Zielwert. In der energetischen Betriebsoptimierung wurden Massnahmen ausgearbeitet, die anstreben, die Volumenströme der Lüftungsanlage auf den neuen Nutzerbedarf anzugleichen. Dabei sieht die erste Variante vor, die momentane Personenverteilung beizubehalten und in der zweiten Variante wurde eine hybride Desksharing-Lösung geplant. Der Energieverbrauch kann mit der ersten Variante um bis zu 44 % und mit der zweiten Variante um 57 % reduziert werden.
- Urheberrechtshinweis
- Merdanovic Ermin, Mostefai Malik, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 20.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Einfluss des steigenden Homeoffice Trends auf HLK-Anlagen in neuen wie bestehenden Bürogebäuden anhand einer Analyse sowie einer energetischen Betriebsoptimierung am Referenzgebäude
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Einfluss des steigenden Homeoffice Trends auf HLK-Anlagen in neuen wie bestehenden Bürogebäuden anhand einer Analyse sowie einer energetischen Betriebsoptimierung am Referenzgebäude
- Autor/in
- Datierung
- 08.06.2023
- Beschreibung
- In den letzten Jahren hat sich der Homeoffice-Trend infolge der Corona-Pandemie rasch in allen Bereichen der modernen Arbeitswelt ausgebreitet. Die Gähler und Partner AG (GPAG) führte nach der Corona-Pandemie für die Mitarbeiter die Möglichkeit zum Homeoffice ein und verdichtete als Folge die Arbeitsplatzbelegung. Das Bürogebäude der GPAG dient für diese Bachelorthesis als Referenzgebäude. Hauptziel ist es, den Einfluss des Homeoffice-Trends und des daraus resultierenden Nutzerprofils auf die Behaglichkeit in Büroräumen zu untersuchen. Des Weiteren wird untersucht, mit welchen Massnahmen die HLK-Anlage an die neuen Bedürfnisse angepasst werden kann. Damit verbunden wird angestrebt, die Auswirkungen der Massnahmen auf den Endenergieverbrauch zu eruieren. Um die Fragestellungen zu beantworten, war zuerst eine Literaturrecherche zu den relevanten Themen notwendig. Die nachfolgende GPAG-interne Umfrage diente dazu, die Informationen zum Wohlbefinden und Nutzverhalten der Mitarbeiter einzuholen. Mit anschliessenden Messungen im Referenzgebäude wurden die aktuellen Raumlufteigenschaften und Volumenströme eruiert. Diese dienten als Grundlage der danach durchgeführten Simulationen. Mit diesen konnte der Einfluss der Homeoffice-Trends ermittelt werden. Basierend auf den Ergebnissen wurde abschliessend eine energetische Betriebsoptierung durchgeführt und hinterher die Energieersparnis berechnet. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt, dass der Einfluss des Homeoffice-Trends auf die Behaglichkeit von verschiedenen Faktoren abhängt, die je nach Bürotyp unterschiedlich ausfallen. Die Abwesenheiten aller Art, ein grosser Luftvolumenstrom und ein grosses Raumvolumen wirken sich positiv auf die Luftqualität aus. So hat sich die Luftqualität in Einzelbüros verbessert und in Grossraumbüros, Gruppenbüros sowie Zweierbüros verschlechtert. Die CO2-Konzentration liegt aktuell in Grossraumbüros, Gruppenbüros und Einzelbüros unter dem Zielwert und in Zweierbüros über dem Zielwert. In der energetischen Betriebsoptimierung wurden Massnahmen ausgearbeitet, die anstreben, die Volumenströme der Lüftungsanlage auf den neuen Nutzerbedarf anzugleichen. Dabei sieht die erste Variante vor, die momentane Personenverteilung beizubehalten und in der zweiten Variante wurde eine hybride Desksharing-Lösung geplant. Der Energieverbrauch kann mit der ersten Variante um bis zu 44 % und mit der zweiten Variante um 57 % reduziert werden.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine Berücksichtigung des Reduktionsfaktors aufgrund des Homeoffice-
Trends in SIA MB 2024:2021 sinnvoll wäre. Weiteren Forschungsbedarf gibt es bei den Auswirkungen des Homeoffice-Trends auf andere Raumlufteigenschaften nebst der Luftqualität.
In recent years, as a result of the Corona pandemic, the home office trend has spread rapidly across all areas of the modern workplace. After the Corona pandemic, Gähler und Partner AG (GPAG) introduced the possibility for employees to work from home and, as a consequence, condensed the workplace occupancy. The office building of GPAG serves as a reference building for this bachelor thesis. The main objective is to investigate the influence of the home office trend and the resulting user profile on the comfort in office spaces. Furthermore, it is investigated with which measures the HVAC system can be adapted to the new requirements. In connection with this, the aim is to determine the effects of the measures on the final energy consumption. In order to answer the questions, a literature research on the relevant topics was necessary first. The subsequent internal GPAG survey served to obtain information on the well-being and usage behavior of the employees. With subsequent measurements in the reference building, the current indoor air properties and volume flows were determined. These served as the basis for the simulations carried out afterwards. With these, the influence of home office trends could be determined. Based on the results, an energetic operational optimization was finally carried out and the energy savings were calculated afterwards. The result of the study shows that the influence of the home office trend on the comfort depends on various factors, which vary depending on the type of office. Absences of all types, a large air flow rate and a large room volume have a positive effect on air quality. Thus, air quality has improved in single offices and deteriorated in open-plan offices, group offices, and two-person offices. The CO2-
concentration is currently below the target value in open-plan offices, group offices and individual offices and above the target value in two-person offices. In the energy optimization of operations, measures were developed that aim to adjust the volume flows of the ventilation system to the new user requirements. In the first variant, the current distribution of people is maintained, and in the second variant, a hybrid desk-sharing solution is planned. Energy consumption can be reduced by up to 44% with the first variant and by 57% with the second variant. The results show that it would be useful to consider the reduction factor due to the home office trend in SIA MB 2024:2021. There is a need for further research on the effects of the home office trend on other indoor air properties besides air quality.
- In den letzten Jahren hat sich der Homeoffice-Trend infolge der Corona-Pandemie rasch in allen Bereichen der modernen Arbeitswelt ausgebreitet. Die Gähler und Partner AG (GPAG) führte nach der Corona-Pandemie für die Mitarbeiter die Möglichkeit zum Homeoffice ein und verdichtete als Folge die Arbeitsplatzbelegung. Das Bürogebäude der GPAG dient für diese Bachelorthesis als Referenzgebäude. Hauptziel ist es, den Einfluss des Homeoffice-Trends und des daraus resultierenden Nutzerprofils auf die Behaglichkeit in Büroräumen zu untersuchen. Des Weiteren wird untersucht, mit welchen Massnahmen die HLK-Anlage an die neuen Bedürfnisse angepasst werden kann. Damit verbunden wird angestrebt, die Auswirkungen der Massnahmen auf den Endenergieverbrauch zu eruieren. Um die Fragestellungen zu beantworten, war zuerst eine Literaturrecherche zu den relevanten Themen notwendig. Die nachfolgende GPAG-interne Umfrage diente dazu, die Informationen zum Wohlbefinden und Nutzverhalten der Mitarbeiter einzuholen. Mit anschliessenden Messungen im Referenzgebäude wurden die aktuellen Raumlufteigenschaften und Volumenströme eruiert. Diese dienten als Grundlage der danach durchgeführten Simulationen. Mit diesen konnte der Einfluss der Homeoffice-Trends ermittelt werden. Basierend auf den Ergebnissen wurde abschliessend eine energetische Betriebsoptierung durchgeführt und hinterher die Energieersparnis berechnet. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt, dass der Einfluss des Homeoffice-Trends auf die Behaglichkeit von verschiedenen Faktoren abhängt, die je nach Bürotyp unterschiedlich ausfallen. Die Abwesenheiten aller Art, ein grosser Luftvolumenstrom und ein grosses Raumvolumen wirken sich positiv auf die Luftqualität aus. So hat sich die Luftqualität in Einzelbüros verbessert und in Grossraumbüros, Gruppenbüros sowie Zweierbüros verschlechtert. Die CO2-Konzentration liegt aktuell in Grossraumbüros, Gruppenbüros und Einzelbüros unter dem Zielwert und in Zweierbüros über dem Zielwert. In der energetischen Betriebsoptimierung wurden Massnahmen ausgearbeitet, die anstreben, die Volumenströme der Lüftungsanlage auf den neuen Nutzerbedarf anzugleichen. Dabei sieht die erste Variante vor, die momentane Personenverteilung beizubehalten und in der zweiten Variante wurde eine hybride Desksharing-Lösung geplant. Der Energieverbrauch kann mit der ersten Variante um bis zu 44 % und mit der zweiten Variante um 57 % reduziert werden.
- Urheberrechtshinweis
- Merdanovic Ermin, Mostefai Malik, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 20.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Optimierung des Vereisungsschutzes bei Platten-Enthalpieübertragern zur Reduktion von elektrischen Leistungsspitzen
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Optimierung des Vereisungsschutzes bei Platten-Enthalpieübertragern zur Reduktion von elektrischen Leistungsspitzen
- Autor/in
- Datierung
- 09.06.2023
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit behandelt zwei Schwerpunkte. Zum einen wird der Start der Vereisung sowie das Vereisungsverhalten von einem Platten- Enthalpierückgewinner systematisch im Labor untersucht. Zum anderen werden mit den erarbeiteten Erkenntnissen verschiedene Vereisungsschutzstrategien optimiert und beurteilt. Auf Grundlage eines ersten Laborversuches geben die Messdaten im h,x-Diagramm Aufschluss über die Luftkonditionen welche zu einem Start der Vereisung führen. Mittels eines weiteren Laborversuches wurde die Art und Verteilung der Vereisung visuell untersucht und eine Vereisungsschutzstrategie gemessen. Mit den Erkenntnissen aus dem Labor wurden die Vereisungsschutzstrategien auf ihre Leistungsspitze und ihren Einfluss auf die Behaglichkeitskriterien untersucht. Die Ergebnisse zeigen das die optimale Vereisungsschutzstrategie massgeblich von der Anwendung abhängt. Liegen die Aussenlufttemperaturen am Standort ganzjährig oberhalb von -9°C muss bei einem Platten-Enthalpierückgewinner im Wohnungsbau mit typischen Abluftfeuchten von durchschnittlich 30% r.F. im Winter keine Vereisungsschutzstrategie berücksichtigt werden. Liegen die minimalen Aussenlufttemperaturen tiefer und eine Luftvolumenstromreduzierung zulässig ist, führt eine balancierte Reduktion des Luftvolumenstroms zu einer deutlichen Verzögerung der Vereisung und es resultiert keine Leistungsspitze. Kann der Luftvolumenstrom nicht reduziert werden führt ein Bypass als Vereisungsschutzstrategie zu der geringsten Leistungsspitze. Jedoch kann dabei nicht die volle Feuchterückgewinnung ausgenutzt werden. Ist die Feuchterückgewinnung für die Anwendung unersetzlich, sollte eine Vorwärmung als Vereisungsschutzstrategie eingesetzt werden.
The present work deals with two focal points. On the one hand, the start of icing and the icing behaviour of a plate enthalpy recuperator are systematically investigated in the laboratory. On the other hand, various icing protection strategies are optimised and evaluated with the knowledge gained.
Based on a first laboratory test, the measurement data in the h,x-diagram provide information about the air conditions that lead to the start of icing. By means of another laboratory test, the type and distribution of icing was visually examined and an anti-icing strategy was measured. With the findings from the laboratory, the anti-icing strategies were examined for their peak performance and their influence on the comfort criteria.
The results show that the optimal anti-icing strategy depends significantly on the application. If the outdoor air temperatures at the location are above -9°C all year round, no anti-icing strategy needs to be considered for a plate-type enthalpy recuperator in residential buildings with typical extract air humidities of 30% RH on average in winter.
If the minimum outside air temperatures are lower and an air volume flow reduction is permissible, a balanced reduction of the air volume flow leads to a significant delay in icing and no performance peak results. If the air volume flow cannot be reduced, a bypass as an icing protection strategy leads to the lowest performance peak. However, the full moisture recovery cannot be utilised. If moisture recovery is irreplaceable for the application, preheating should be used as an anti-icing strategy.
- Die vorliegende Arbeit behandelt zwei Schwerpunkte. Zum einen wird der Start der Vereisung sowie das Vereisungsverhalten von einem Platten- Enthalpierückgewinner systematisch im Labor untersucht. Zum anderen werden mit den erarbeiteten Erkenntnissen verschiedene Vereisungsschutzstrategien optimiert und beurteilt. Auf Grundlage eines ersten Laborversuches geben die Messdaten im h,x-Diagramm Aufschluss über die Luftkonditionen welche zu einem Start der Vereisung führen. Mittels eines weiteren Laborversuches wurde die Art und Verteilung der Vereisung visuell untersucht und eine Vereisungsschutzstrategie gemessen. Mit den Erkenntnissen aus dem Labor wurden die Vereisungsschutzstrategien auf ihre Leistungsspitze und ihren Einfluss auf die Behaglichkeitskriterien untersucht. Die Ergebnisse zeigen das die optimale Vereisungsschutzstrategie massgeblich von der Anwendung abhängt. Liegen die Aussenlufttemperaturen am Standort ganzjährig oberhalb von -9°C muss bei einem Platten-Enthalpierückgewinner im Wohnungsbau mit typischen Abluftfeuchten von durchschnittlich 30% r.F. im Winter keine Vereisungsschutzstrategie berücksichtigt werden. Liegen die minimalen Aussenlufttemperaturen tiefer und eine Luftvolumenstromreduzierung zulässig ist, führt eine balancierte Reduktion des Luftvolumenstroms zu einer deutlichen Verzögerung der Vereisung und es resultiert keine Leistungsspitze. Kann der Luftvolumenstrom nicht reduziert werden führt ein Bypass als Vereisungsschutzstrategie zu der geringsten Leistungsspitze. Jedoch kann dabei nicht die volle Feuchterückgewinnung ausgenutzt werden. Ist die Feuchterückgewinnung für die Anwendung unersetzlich, sollte eine Vorwärmung als Vereisungsschutzstrategie eingesetzt werden.
- Urheberrechtshinweis
- Ferber Julius, Hirschi Timo Janic, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 10.01.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Optimierung des Vereisungsschutzes bei Platten-Enthalpieübertragern zur Reduktion von elektrischen Leistungsspitzen
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- Titel
- Optimierung des Vereisungsschutzes bei Platten-Enthalpieübertragern zur Reduktion von elektrischen Leistungsspitzen
- Autor/in
- Datierung
- 09.06.2023
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit behandelt zwei Schwerpunkte. Zum einen wird der Start der Vereisung sowie das Vereisungsverhalten von einem Platten- Enthalpierückgewinner systematisch im Labor untersucht. Zum anderen werden mit den erarbeiteten Erkenntnissen verschiedene Vereisungsschutzstrategien optimiert und beurteilt. Auf Grundlage eines ersten Laborversuches geben die Messdaten im h,x-Diagramm Aufschluss über die Luftkonditionen welche zu einem Start der Vereisung führen. Mittels eines weiteren Laborversuches wurde die Art und Verteilung der Vereisung visuell untersucht und eine Vereisungsschutzstrategie gemessen. Mit den Erkenntnissen aus dem Labor wurden die Vereisungsschutzstrategien auf ihre Leistungsspitze und ihren Einfluss auf die Behaglichkeitskriterien untersucht. Die Ergebnisse zeigen das die optimale Vereisungsschutzstrategie massgeblich von der Anwendung abhängt. Liegen die Aussenlufttemperaturen am Standort ganzjährig oberhalb von -9°C muss bei einem Platten-Enthalpierückgewinner im Wohnungsbau mit typischen Abluftfeuchten von durchschnittlich 30% r.F. im Winter keine Vereisungsschutzstrategie berücksichtigt werden. Liegen die minimalen Aussenlufttemperaturen tiefer und eine Luftvolumenstromreduzierung zulässig ist, führt eine balancierte Reduktion des Luftvolumenstroms zu einer deutlichen Verzögerung der Vereisung und es resultiert keine Leistungsspitze. Kann der Luftvolumenstrom nicht reduziert werden führt ein Bypass als Vereisungsschutzstrategie zu der geringsten Leistungsspitze. Jedoch kann dabei nicht die volle Feuchterückgewinnung ausgenutzt werden. Ist die Feuchterückgewinnung für die Anwendung unersetzlich, sollte eine Vorwärmung als Vereisungsschutzstrategie eingesetzt werden.
The present work deals with two focal points. On the one hand, the start of icing and the icing behaviour of a plate enthalpy recuperator are systematically investigated in the laboratory. On the other hand, various icing protection strategies are optimised and evaluated with the knowledge gained.
Based on a first laboratory test, the measurement data in the h,x-diagram provide information about the air conditions that lead to the start of icing. By means of another laboratory test, the type and distribution of icing was visually examined and an anti-icing strategy was measured. With the findings from the laboratory, the anti-icing strategies were examined for their peak performance and their influence on the comfort criteria.
The results show that the optimal anti-icing strategy depends significantly on the application. If the outdoor air temperatures at the location are above -9°C all year round, no anti-icing strategy needs to be considered for a plate-type enthalpy recuperator in residential buildings with typical extract air humidities of 30% RH on average in winter.
If the minimum outside air temperatures are lower and an air volume flow reduction is permissible, a balanced reduction of the air volume flow leads to a significant delay in icing and no performance peak results. If the air volume flow cannot be reduced, a bypass as an icing protection strategy leads to the lowest performance peak. However, the full moisture recovery cannot be utilised. If moisture recovery is irreplaceable for the application, preheating should be used as an anti-icing strategy.
- Die vorliegende Arbeit behandelt zwei Schwerpunkte. Zum einen wird der Start der Vereisung sowie das Vereisungsverhalten von einem Platten- Enthalpierückgewinner systematisch im Labor untersucht. Zum anderen werden mit den erarbeiteten Erkenntnissen verschiedene Vereisungsschutzstrategien optimiert und beurteilt. Auf Grundlage eines ersten Laborversuches geben die Messdaten im h,x-Diagramm Aufschluss über die Luftkonditionen welche zu einem Start der Vereisung führen. Mittels eines weiteren Laborversuches wurde die Art und Verteilung der Vereisung visuell untersucht und eine Vereisungsschutzstrategie gemessen. Mit den Erkenntnissen aus dem Labor wurden die Vereisungsschutzstrategien auf ihre Leistungsspitze und ihren Einfluss auf die Behaglichkeitskriterien untersucht. Die Ergebnisse zeigen das die optimale Vereisungsschutzstrategie massgeblich von der Anwendung abhängt. Liegen die Aussenlufttemperaturen am Standort ganzjährig oberhalb von -9°C muss bei einem Platten-Enthalpierückgewinner im Wohnungsbau mit typischen Abluftfeuchten von durchschnittlich 30% r.F. im Winter keine Vereisungsschutzstrategie berücksichtigt werden. Liegen die minimalen Aussenlufttemperaturen tiefer und eine Luftvolumenstromreduzierung zulässig ist, führt eine balancierte Reduktion des Luftvolumenstroms zu einer deutlichen Verzögerung der Vereisung und es resultiert keine Leistungsspitze. Kann der Luftvolumenstrom nicht reduziert werden führt ein Bypass als Vereisungsschutzstrategie zu der geringsten Leistungsspitze. Jedoch kann dabei nicht die volle Feuchterückgewinnung ausgenutzt werden. Ist die Feuchterückgewinnung für die Anwendung unersetzlich, sollte eine Vorwärmung als Vereisungsschutzstrategie eingesetzt werden.
- Urheberrechtshinweis
- Ferber Julius, Hirschi Timo Janic, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 10.01.2024
- Übergeordnete Sets
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