Matthias Unterburger (TA)
| Name | Matthias Unterburger (TA) |
2 Inhalte
- Seite 1 von 1
Energy Retrofit of a Housing Estate
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Energy Retrofit of a Housing Estate
- Autor/in
- Datierung
- 15.01.2021
- Beschreibung
- Die Liegenschaft in Edlibach besteht aus 12 Einfamilienhäusern. Alle Häuser sind an einen zentralen Ölheizkessel angeschlossen. Ziel dieses Berichts ist es, eine energetische Sanierungsanalyse durchzuführen, indem verschiedene Heizenergiesysteme in Betracht gezogen werden, die energieeffizient, kosteneffektiv und die geringsten Umweltauswirkungen haben.
Zurzeit besteht die Heizungsanlage aus einem konventionellen Heizkessel, der bald sein Lebensende erreicht. Als erster Schritt wurde ein Brainstorming und eine Marktforschung durchgeführt, um die verschiedenen Energiesysteme zu analysieren. Von dort aus wurden diese Energiesysteme auf fünf Lösungen eingegrenzt, nämlich: Brennwertkessel, Photovoltaikanlagen mit und ohne Batterie, Solarthermieanlagen mit Eisspeicher oder Oberflächenwassertank und Anschluss an das Fernwärmenetz.
Die aktuelle Situation der Wohnsiedlung in Bezug auf die Gebäudehülle, den Energiebedarf und die anfallenden Kosten wurden untersucht. Die Auswahl der endgültigen Energiesysteme erfolgte nach sorgfältiger Prüfung der Energiepolitik und der Vorschriften für Gebäudeenergiesysteme. Anschließend wurden Energiesystemmodelle entwickelt, um die Systemleistungen und Energieflüsse innerhalb des Systems zu verstehen. Danach wurden die Gesamtbetriebskosten berechnet, um die Wirtschaftlichkeit des Systems zu prüfen. Eine der abschließenden Aufgaben war die Berechnung der Umweltemissionen des Systems während seiner Betriebsphase.
Die Ergebnisse zeigen, dass Systeme bestehend aus Photovoltaikmodulen, Wärmepumpe und einem Batteriespeicher aus allen drei betrachteten Perspektiven die attraktivste Lösung ist. Diese Ergebnisse zeigen auch, wie wichtig es ist, ein Energiesystem mit einer Kombination aus Photovoltaik-Modulen und solarthermischen Modulen zu betrachten. Diese Studie kann als Referenz für den Vergleich von Energiesystemen und für die Bewertung ihrer jeweiligen Leistungen verwendet werden.
This Bachelor thesis presents an energy retrofit analysis by considering various heating energy systems with an energy efficient, cost effective and with the least environmental impact. This is performed with a housing estate in Edlibach, which consists of 12 single family houses. All the houses are connected to a central oil-fired boiler.
At present, the heating system consists of a conventional boiler which is soon reaching its end life. As a first step, brainstorming and market research were executed to analyse the different energy systems. From there, these energy systems were narrowed down to five solutions which are: a condensing boiler, photovoltaic systems with and without battery, solar thermal systems with ice storage or a surface water tank and connection to the district heating grid.
The current situation of the housing estate regarding its building envelope, energy demand and cost encountered were studied. The choices of the final energy systems were made after carefully reviewing the energy policies and building energy system regulations. Afterwards, energy system models were developed to understand the system performances and energy flows within the system. Subsequently, the total cost of ownership was calculated to see when the system pays off. One of the final tasks was to calculate the system’s environmental emissions during its operational phase.
The results show that systems consisting of photovoltaic modules, heat pump and a battery storage is the most attractive solution from all the three considered perspectives. These results also indicate the importance of considering energy system with a combination of photovoltaic modules and solar thermal modules. This study can be used as a reference for energy system comparisons and for evaluating their respective performances.
- Die Liegenschaft in Edlibach besteht aus 12 Einfamilienhäusern. Alle Häuser sind an einen zentralen Ölheizkessel angeschlossen. Ziel dieses Berichts ist es, eine energetische Sanierungsanalyse durchzuführen, indem verschiedene Heizenergiesysteme in Betracht gezogen werden, die energieeffizient, kosteneffektiv und die geringsten Umweltauswirkungen haben.
- Urheberrechtshinweis
- Mundakattu Atul, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 27.04.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Thermische Energiespeicher und Tourismus
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Thermische Energiespeicher und Tourismus
- Untertitel
- ein interdisziplinäres Projekt zur nachhaltigen Nutzung von Eisflächen
- Autor/in
- Datierung
- 04.06.2019
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der thermischen Nutzung von Seen als offenen Latent-Wärmespeicher. Dies erfolgt durch eine Machbarkeitsstudie anhand des Bergsees Obersee in Arosa, Kanton Graubünden. Da in der Schweiz Energie verhältnismässig günstig ist, ist es für Betreiber von Energie-Infrastrukturen wie Kraftwerke oder Leitungen schwierig, ihre Anlagen zu amortisieren. Aus diesem Kontext soll ein neuer Weg gegangen und ein Mehrfachnutzen generiert werden. Wird der Obersee im Winter als Eisspeicher genutzt, kann man daraus einerseits Heizwärme gewinnen und andererseits kann die Eisfläche im Winter touristisch genutzt werden. Mangels stabiler Eisdecke kommt es immer wieder vor, dass der Obersee nicht zur Begehung freigegeben werden kann. Die Klimaerwärmung weist auch in Zukunft nicht auf Besserung.
Zu Beginn der Arbeit wird das offene, natürliche System «Obersee» abgegrenzt und die saisonalen Energieflüsse au Grundlage der meteorologischen CH2018-Modelldaten betrachtet. Diese natürlichen Energieflüsse werden mit Matlab simuliert, woraus unter anderem Eis- und Schneeverlauf ersichtlich sind. Auf Grundlage dessen soll das Wärmepotenzial des Obersees heute und in Zukunft abgeschätzt werden. Es werden mehrere Möglichkeiten zur technischen Umsetzung diskutiert. Der Fokus liegt dabei auf geschlossenen Primärkreisläufen, bei welchen die Wärmeübertragung im See über einen Solekreislauf stattfindet. Schlussendlich wird auf den Nutzen und Aufwand des Projekts aus Sicht von allen betroffenen Parteien hingewiesen und eine Empfehlung zur Realisierung abgegeben.
Der Obersee hat ein Wärmepotenzial von ungefähr 3 MW und ist für eine Niedertemperatur-Anwendung geeignet. Mit der thermischen Nutzung kann auch in Zukunft, sicherlich bis Ende des Jahrhunderts, eine begehfähige Eisschicht sichergestellt werden. Eine technische Umsetzung mittels geschlossenem Primärkreislauf ist jedoch unrealistisch. Das Verhältnis von Aufwand zu Nutzen steht in keinem Verhältnis, da sich bereits die Materialkosten für den Primärkreislauf auf mehrere Millionen Franken belaufen. Die nötige Wärmeübertragungsfläche und der Druckverlust der Soleströmung werden sehr hoch. Denkbar ist eine Umsetzung mittels offenem Primärkreislauf, ähnlich der bereits bekannten, thermischen Nutzung von Seen im sensiblen Bereich. Dabei würde das Seewasser direkt zur Wärmepumpe gepumpt und die Wärme dort auf den Verdampfer übertragen. Durch den Wassereinlauf in der obersten Schicht des Sees entsteht eine erzwungene Konvektion, deren Einfluss auf die Eisbildung unklar ist. Dies muss in einem nächsten Schritt abgeklärt werden.
The bachelor thesis deals with the thermal use of lakes as open latent heat storages. This is done by means of
a feasibility study on the mountain lake Obersee in Arosa, canton Graubünden (Switzerland). Since energy is
relatively cheap in Switzerland, it is difficult for operators of energy infrastructures such as power plants or
pipelines to amortize their facilities. From this context, a new path should be taken and multiple benefits
generated. If the Obersee is used as an ice storage in winter, it can be used to generate heat on the one hand
and the ice surface can be used for tourism in winter on the other. Due to the lack of a stable ice cover, it
happens again and again that the Obersee cannot be opened for walking. Global warming will not improve in
the future either.
At the beginning of the work, the open, natural system "Obersee" is delimited and the seasonal energy flows
are considered on the basis of the meteorological CH2018 model data. These natural energy flows are
simulated with Matlab, which shows, among other things, the course of ice and snow. On the basis of this, the
heat potential of the Obersee is to be estimated today and in the future. Several possibilities for technical
implementation will be discussed. The focus here is on closed primary cycles in which the heat transfer in the
lake takes place via a brine cycle. Finally, the benefits and costs of the project from the point of view of all
parties concerned will be pointed out and a recommendation for implementation will be made.
Obersee has a heat potential of approximately 3 MW and is suitable for low-temperature applications.
Thermal utilisation will also ensure a walk-in ice layer in the future, certainly by the end of the century.
However, a technical implementation by means of a closed primary circuit is unrealistic. The cost-benefit
ratio is disproportionate, as the material costs for the primary circuit already amount to several million francs.
The required heat transfer area and the pressure loss of the brine flow become very high. An implementation
by means of an open primary cycle is conceivable, similar to the already known thermal use of lakes in
sensitive areas. The lake water would be pumped directly to the heat pump and the heat would be transferred
to the evaporator. The water inlet in the uppermost layer of the lake causes forced convection, the influence
of which on ice formation is unclear. This must be clarified in a next step.
- Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der thermischen Nutzung von Seen als offenen Latent-Wärmespeicher. Dies erfolgt durch eine Machbarkeitsstudie anhand des Bergsees Obersee in Arosa, Kanton Graubünden. Da in der Schweiz Energie verhältnismässig günstig ist, ist es für Betreiber von Energie-Infrastrukturen wie Kraftwerke oder Leitungen schwierig, ihre Anlagen zu amortisieren. Aus diesem Kontext soll ein neuer Weg gegangen und ein Mehrfachnutzen generiert werden. Wird der Obersee im Winter als Eisspeicher genutzt, kann man daraus einerseits Heizwärme gewinnen und andererseits kann die Eisfläche im Winter touristisch genutzt werden. Mangels stabiler Eisdecke kommt es immer wieder vor, dass der Obersee nicht zur Begehung freigegeben werden kann. Die Klimaerwärmung weist auch in Zukunft nicht auf Besserung.
- Urheberrechtshinweis
- Püntener Patrizia, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 19.05.2020
- Übergeordnete Sets
- 1