Mit der Annahme der Energiestrategie 2050 entschied sich die Schweizer Bevölkerung bewusst für eine
erneuerbare Energieproduktion. Infolge der sinkenden Photovoltaikanlagenpreise nehmen die
Neuinstallationen kontinuierlich zu. Muss ein Grossteil des produzierten Stroms am Tag verkauft und in der
Nacht wieder eingekauft werden, macht sich beim Anlagenbetreiber häufig Ernüchterung breit. Mithilfe
,,Zero Emission Batteries’’ ist es möglich, die am Tag gewonnene Energie zu speichern und bei Bedarf
wieder zu nutzen, ohne auf kritische Materialien wie Lithium und Kobalt zurückzugreifen. Im Rahmen dieser
Bachelor-Thesis wird der in der Migros Schlieren - Rietbach eingebaute Salz-Nickel-Speicher auf seine
Wirtschaftlichkeit und auf mögliche Optimierungen geprüft.
Im Simulationsprogramm Polysun wird durch eine virtuelle Nachbildung der Batterie ein realitätsnaher
Betrieb simuliert. Als Grundlage für die Simulationen dienen eine strukturierte Literaturrecherche und die
Erzeuger- und Verbrauchslastprofile aus dem Jahr 2020. Basierend auf den Simulationsergebnissen werden
im Anschluss die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen der verschiedenen Regelstrategien
analysiert und bewertet.
Mit der in die Steuerung miteinbezogene Wettervorhersage ist der Batteriespeicher am wirtschaftlichsten. Die
reine Lastspitzenreduzierung schneidet annähernd so gut ab. Die hohen Anschaffungskosten der ZEBRABatterie
können aber mit den bestehenden Energietarifen nicht amortisiert werden. Durch die Grösse des
Batteriespeichers sind auch deren Verluste entsprechend hoch. Daher können kleiner dimensionierte Speicher
effektiver genutzt werden.
Die Auswahl der Regelstrategie und die Wirtschaftlichkeit der Batterie sind stark vom Netzbetreiber
abhängig. Aus diesem Grund muss für jeden Standort eine separate Analyse erstellt werden. Da keine
prädiktive Steuerung ins bestehende Batteriemanagementsystem der Migros integriert werden kann, wird in
diesem Fall die Spitzenlastoptimierung empfohlen.
With the ecceptance of the “Energiestrategie 2050”, the Swiss electorate made a conscious decision in favour
of renewable energy production. As a result of falling prices for photovoltaic systems, the number of new
installations are increasing continuously. However, as a large part of the electricity produced has to be sold
during the day and purchased again at night, the prosumer’s expectations are often not met. With "Zero
Emission Batteries" it is possible to store an excess of energy generated during the day and use it again when
in demand. This is possible without resorting to critical materials such as lithium and cobalt. In the context of
this bachelor thesis, the economic efficiency of the salt-nickel storage system installed in the Migros
Schlieren - Rietbach is tested. Further, feasible optimizations are examined.
By using a virtual replica of a battery in the simulation programme Polysun, realistic operational situations
were simulated. A structured literature research and the generation and consumption load profiles from the
year 2020 serve as the basis for the simulations. Based on the simulation results, the technical and economic
effects of the different control strategies are analysed and evaluated.
With the weather forecast incorporated in the controller, the battery storage is the most economic. Peakshaving
optimisation performs nearly as well. However, with the existing energy tariffs, the high investment
costs of the ZEBRA battery cannot be amortised within a reasonable time horizon. In addition to that
electrical losses are relatively high due to the size of the battery storage. Therefore, smaller storage units can
be used more effectively.
The selection of the control strategy and the economic efficiency of the battery are strongly dependent on the
grid operator. For this reason, a separate analysis has to be made for each location. Since a predictive
controller cannot be integrated into Migros' existing battery management system, peak-shaving optimisation
is recommended instead.
Mit der Annahme der Energiestrategie 2050 entschied sich die Schweizer Bevölkerung bewusst für eine
erneuerbare Energieproduktion. Infolge der sinkenden Photovoltaikanlagenpreise nehmen die
Neuinstallationen kontinuierlich zu. Muss ein Grossteil des produzierten Stroms am Tag verkauft und in der
Nacht wieder eingekauft werden, macht sich beim Anlagenbetreiber häufig Ernüchterung breit. Mithilfe
,,Zero Emission Batteries’’ ist es möglich, die am Tag gewonnene Energie zu speichern und bei Bedarf
wieder zu nutzen, ohne auf kritische Materialien wie Lithium und Kobalt zurückzugreifen. Im Rahmen dieser
Bachelor-Thesis wird der in der Migros Schlieren - Rietbach eingebaute Salz-Nickel-Speicher auf seine
Wirtschaftlichkeit und auf mögliche Optimierungen geprüft.
Im Simulationsprogramm Polysun wird durch eine virtuelle Nachbildung der Batterie ein realitätsnaher
Betrieb simuliert. Als Grundlage für die Simulationen dienen eine strukturierte Literaturrecherche und die
Erzeuger- und Verbrauchslastprofile aus dem Jahr 2020. Basierend auf den Simulationsergebnissen werden
im Anschluss die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen der verschiedenen Regelstrategien
analysiert und bewertet.
Mit der in die Steuerung miteinbezogene Wettervorhersage ist der Batteriespeicher am wirtschaftlichsten. Die
reine Lastspitzenreduzierung schneidet annähernd so gut ab. Die hohen Anschaffungskosten der ZEBRABatterie
können aber mit den bestehenden Energietarifen nicht amortisiert werden. Durch die Grösse des
Batteriespeichers sind auch deren Verluste entsprechend hoch. Daher können kleiner dimensionierte Speicher
effektiver genutzt werden.
Die Auswahl der Regelstrategie und die Wirtschaftlichkeit der Batterie sind stark vom Netzbetreiber
abhängig. Aus diesem Grund muss für jeden Standort eine separate Analyse erstellt werden. Da keine
prädiktive Steuerung ins bestehende Batteriemanagementsystem der Migros integriert werden kann, wird in
diesem Fall die Spitzenlastoptimierung empfohlen.
With the ecceptance of the “Energiestrategie 2050”, the Swiss electorate made a conscious decision in favour
of renewable energy production. As a result of falling prices for photovoltaic systems, the number of new
installations are increasing continuously. However, as a large part of the electricity produced has to be sold
during the day and purchased again at night, the prosumer’s expectations are often not met. With "Zero
Emission Batteries" it is possible to store an excess of energy generated during the day and use it again when
in demand. This is possible without resorting to critical materials such as lithium and cobalt. In the context of
this bachelor thesis, the economic efficiency of the salt-nickel storage system installed in the Migros
Schlieren - Rietbach is tested. Further, feasible optimizations are examined.
By using a virtual replica of a battery in the simulation programme Polysun, realistic operational situations
were simulated. A structured literature research and the generation and consumption load profiles from the
year 2020 serve as the basis for the simulations. Based on the simulation results, the technical and economic
effects of the different control strategies are analysed and evaluated.
With the weather forecast incorporated in the controller, the battery storage is the most economic. Peakshaving
optimisation performs nearly as well. However, with the existing energy tariffs, the high investment
costs of the ZEBRA battery cannot be amortised within a reasonable time horizon. In addition to that
electrical losses are relatively high due to the size of the battery storage. Therefore, smaller storage units can
be used more effectively.
The selection of the control strategy and the economic efficiency of the battery are strongly dependent on the
grid operator. For this reason, a separate analysis has to be made for each location. Since a predictive
controller cannot be integrated into Migros' existing battery management system, peak-shaving optimisation
is recommended instead.
Die Fallstudie befindet sich in Thessaloniki (Griechenland) mit einer Fläche von ca. 20.000 m2, auf dem die Errichtung einer Alters- und Pflegeeinrichtung geplant ist. Die folgenden Forschungsfragen wurden definiert: Ist es angesichts der baulichen, technischen und klimatischen Bedingungen möglich, die pflegebedingten Komfortansprüche mit einem Minimum an Technik zu erfüllen? Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf den Lebenszyklus solcher Gebäude und welche Massnahmen müssen ergriffen werden?
Um die oben genannten Fragen zu beantworten, sind die Hauptziele, die Untersuchung, der Bedürfnisse sowie der technischen Anforderungen; der klimatischen Bedingungen und Potentiale, der Vergleich mehrerer standortgerechter und klimafreundlicher Szenarien und die Auswahl der am besten geeigneten Lösung.
Die Ermittlung der Energie- und Investitionskosten sowie der Nachhaltigkeitsstandards sind die Hauptaspekte für den Entscheidungsprozess auf Seiten des Investors.
Als Forschungsmethode wurde eine Umfrage mit 350 schweizerischen Alters- und Pflegeheimen durchgeführt. Nach einer sorgfältigen Untersuchung, wie diese Erkenntnisse aus der Schweiz in Griechenland angewendet werden könnten, diente die Umfrage dazu, passive Massnahmen zu identifizieren.
Es ergaben sich fünf Hauptszenarien mit unterschiedlichen Strategien für Heizung, Kühlung und Lüftung.
Die Auswertungen zeigen, dass das Szenario Luft/Wasser Wärmepumpe, Fussbodenheizung und Fensterlüftung in Verbindung mit dem griechischen Baustil, ökologisch sowie ökonomisch am besten abschneidet.
Im Detail ist zu beobachten, dass eine Fensterlüftung nicht den gleichen Innenraumkomfort wie eine Komfortlüftung bieten kann. Allerdings müssen die allgemeinen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der Fensterlüftung berücksichtigt und etwaige Komforteinbussen ausgeglichen werden.
Zur Kompensation ist ein zusätzliches Umluftsystem denkbar, das mit einem Minimum an Technik, aber einem Maximum an Flexibilität auskommt.
The case study site is located in Thessaloniki (Greece) with approx. 20,000 m2, on which the construction of a retirement and nursing-care facility is planned. The following research questions were defined:
Is it possible to accommodate the care-related comfort requirements, given the structural, technical and climatic conditions in Thessaloniki, within a minimum of technology? What effects does climate change have on the life cycle of such buildings and what measures must be taken?
To answer the above research questions, the main objectives are, to investigate the needs as well as the technical requirements; the climatic conditions and potentials; the comparison of multiple site-appropriate and climate-friendly scenarios; and the selection of the most appropriate solution. The performance of energy- and investment costs as well as sustainability standards are the main aspects for the decision-making process from the side of the investor.
As research method, a survey with 350 participating old-age and nursing homes in Switzerland was conducted. After a careful study of how these findings from Switzerland could be applied in Greece,
the survey served to identify passive measures. Five main scenarios resulted with varying strategies for heating, cooling and ventilation. The evaluations show that the air/water heat pump, underfloor heating and window ventilation scenario, in conjunction with the Greek architectural style, scores best in ecological and economic performance.
More specifically can be observed that a ‘window ventilation’ cannot offer the same interior comfort and quality as a ‘comfort ventilation’. However, the overall economic and ecological advantages of ‘window ventilation’ must be taken into account and any losses in comfort must be compensated.
To achieve such compensation, an additional air circulation system is feasible, which offers a minimum of technology but a maximum of flexibility and adaptiveness to the needs of the users/inhabitants.
Ort, Datum
Die Fallstudie befindet sich in Thessaloniki (Griechenland) mit einer Fläche von ca. 20.000 m2, auf dem die Errichtung einer Alters- und Pflegeeinrichtung geplant ist. Die folgenden Forschungsfragen wurden definiert: Ist es angesichts der baulichen, technischen und klimatischen Bedingungen möglich, die pflegebedingten Komfortansprüche mit einem Minimum an Technik zu erfüllen? Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf den Lebenszyklus solcher Gebäude und welche Massnahmen müssen ergriffen werden?
Um die oben genannten Fragen zu beantworten, sind die Hauptziele, die Untersuchung, der Bedürfnisse sowie der technischen Anforderungen; der klimatischen Bedingungen und Potentiale, der Vergleich mehrerer standortgerechter und klimafreundlicher Szenarien und die Auswahl der am besten geeigneten Lösung.
Die Ermittlung der Energie- und Investitionskosten sowie der Nachhaltigkeitsstandards sind die Hauptaspekte für den Entscheidungsprozess auf Seiten des Investors.
Als Forschungsmethode wurde eine Umfrage mit 350 schweizerischen Alters- und Pflegeheimen durchgeführt. Nach einer sorgfältigen Untersuchung, wie diese Erkenntnisse aus der Schweiz in Griechenland angewendet werden könnten, diente die Umfrage dazu, passive Massnahmen zu identifizieren.
Es ergaben sich fünf Hauptszenarien mit unterschiedlichen Strategien für Heizung, Kühlung und Lüftung.
Die Auswertungen zeigen, dass das Szenario Luft/Wasser Wärmepumpe, Fussbodenheizung und Fensterlüftung in Verbindung mit dem griechischen Baustil, ökologisch sowie ökonomisch am besten abschneidet.
Im Detail ist zu beobachten, dass eine Fensterlüftung nicht den gleichen Innenraumkomfort wie eine Komfortlüftung bieten kann. Allerdings müssen die allgemeinen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der Fensterlüftung berücksichtigt und etwaige Komforteinbussen ausgeglichen werden.
Zur Kompensation ist ein zusätzliches Umluftsystem denkbar, das mit einem Minimum an Technik, aber einem Maximum an Flexibilität auskommt.
The case study site is located in Thessaloniki (Greece) with approx. 20,000 m2, on which the construction of a retirement and nursing-care facility is planned. The following research questions were defined:
Is it possible to accommodate the care-related comfort requirements, given the structural, technical and climatic conditions in Thessaloniki, within a minimum of technology? What effects does climate change have on the life cycle of such buildings and what measures must be taken?
To answer the above research questions, the main objectives are, to investigate the needs as well as the technical requirements; the climatic conditions and potentials; the comparison of multiple site-appropriate and climate-friendly scenarios; and the selection of the most appropriate solution. The performance of energy- and investment costs as well as sustainability standards are the main aspects for the decision-making process from the side of the investor.
As research method, a survey with 350 participating old-age and nursing homes in Switzerland was conducted. After a careful study of how these findings from Switzerland could be applied in Greece,
the survey served to identify passive measures. Five main scenarios resulted with varying strategies for heating, cooling and ventilation. The evaluations show that the air/water heat pump, underfloor heating and window ventilation scenario, in conjunction with the Greek architectural style, scores best in ecological and economic performance.
More specifically can be observed that a ‘window ventilation’ cannot offer the same interior comfort and quality as a ‘comfort ventilation’. However, the overall economic and ecological advantages of ‘window ventilation’ must be taken into account and any losses in comfort must be compensated.
To achieve such compensation, an additional air circulation system is feasible, which offers a minimum of technology but a maximum of flexibility and adaptiveness to the needs of the users/inhabitants.
Ort, Datum
Bestimmung der Lüftungseffektivität mit Tracermethoden in Räumen unterschiedlicher Nutzung unter Berücksichtigung der Lufterneuerung (Hygiene) und des Schadstoffabtransports (Sars-CoV-2)
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
Titel
Bestimmung der Lüftungseffektivität mit Tracermethoden in Räumen unterschiedlicher Nutzung unter Berücksichtigung der Lufterneuerung (Hygiene) und des Schadstoffabtransports (Sars-CoV-2)
Bei der Revision der SIA 382/1 ist ein informativer Anhang geplant, welcher sich unteranderem mit dem
Thema der Lüftungseffektivität auseinandersetzten soll. Die Bedeutung der Lüftungseffektivität hat durch die
COVID-19 Pandemie an Bedeutung zugenommen. Der langjährig verfolgte Aspekt der Energieeffizienz ist
etwas in den Hintergrund gerückt und es wurde hinterfragt, ob der Weg der richtige ist und die Lüftungsanlagen
überhaupt noch einen guten Schutz gegen Krankheitsübertragungen bieten. Das Lüftungssystem
kann durch den Luftaustauschwirkungsgrad (Hygiene) und die Lüftungswirksamkeit (Schadstoff)
charakterisiert werden. Im amerikanischen und europäischen Raum sind diverse Literaturen vorhanden,
welche sich diesem Thema annehmen. Das Normenkomitee stellte sich die Frage, inwiefern diese Werte für
die in der Schweiz üblichen Lüftungssysteme übernommen werden können.
In der Arbeit zu Lüftungseffektivität in Räumen unterschiedlichen Nutzung wurden mehrere experimentelle
Untersuchungen durchgeführt, um die Messresultate mit den vorhandenen Literaturwerten zu vergleichen.
Als Ausgangslage standen verschiedene Literaturquellen zu Messmethoden und Kennzahlen zur Verfügung
sowie als Vorarbeit zum eingesetzten Tracergas die Bachelor-Thesis, BAT_G_21_07, zur Erprobung des
Tracergases HFO-R1234yf. Die experimentellen Untersuchungen basieren auf den in der Schweiz
meistverwendeten Luftführungsarten, Mischlüftung und Quelllüftung, und behandeln den Kühlbetrieb. Um
die Kennwerte zu der Lüftungswirksamkeit und zum Luftaustauschwirkungsgrad zu berechnen, werden
verschiedenen Messprinzipien mit Tracergas angewendet. Es wurden 3 Versuchsreihen durchgeführt, welche
sich durch unterschiedliche Messmethoden unterscheiden und an 2 Prüforten durchgeführt wurden. Als
Prüforte kam die Klimakammer im Labor der Hochschule Luzern in Horw und das Sitzungszimmer bei der
Firma Durrer Technik AG in Adligenswil zur Anwendung. Die Messmethode für Lüftungswirksamkeit und
Luftaustauschwirkungsgrad beruht auf der Step-Down-Methode, bei dieser dient das Abklingen der
Gaskonzentration für die Berechnung der Kennzahlen. Die lokale Lüftungswirksamkeit beruht auf der
Pulsmethode wobei nur für kurze Zeit eine definierte Gasmenge injiziert und über die Messeinrichtungen die
Gaskonzentration aufgezeichnet wird. Daraus lassen sich Aussagen zum Schadstoffabtransport des
Lüftungssystems machen. Als Messgeräte wurden zwei Gasanalysatoren mit unterschiedlichen Messprinzipien
eingesetzt und zur Beurteilung von möglichen Komfortproblemen hinsichtlich von Zugluft,
wurden Strömungsmesssonden verwendet. Aus den Auswertungen geht hervor, dass sich die Kennzahlen für
die Quelllüftung im Bereich einer homogenen Mischlüftung befanden und leicht unter den Literaturwerten
lagen. Die hohen Lüfungswirksamkeiten aus der Literatur konnten durch die in der Schweiz üblichen kleinen
Luftwechselzahlen nicht erreicht werden. Zusätzlich spielt die Raumform eine grosse Rolle bei der
Lüftungseffektivität. Die Kennzahlen der Messungen der Mischlüftung lagen im Bereich der Literaturwerte
und können so übernommen werden.
Das Thema Lüftungseffektivität konnte mit dieser Bachelor-Thesis nicht abschliessend behandelt werden. Es
ist klar eine Tendenz ersichtlich, in welchen Bereichen sich die Kennwerte befinden könnten. Um spezifische
Werte für den informativen Anhang der SIA 382/1 zu definieren, sind weiterführende Untersuchungen
unerlässlich.
In the revision of SIA standard 382/1, an informative appendix is planned, which should deal with the topic
of ventilation effectiveness. The importance of ventilation effectiveness has increased due to the COVID-19
pandemic. The aspect of energy efficiency, which has been pursued for many years, has receded somewhat
into the background and it was questioned whether the path is the right one and whether the ventilation
systems still offer good protection against disease transmission. The ventilation system can be characterized
by the air change efficiency (hygiene) and the contaminant removal effectiveness (pollutant). In the
American and European area, there are various literatures that deal with this topic. The standards committee
asked itself how these values can be adopted for the ventilation systems which are common in Switzerland.
In this work on ventilation efficiency, several experimental studies were carried out in different rooms. The
aim is to compare the measurement results with the existing literature values. As a basis, various sources of
literature on measurement methods and indicators were available. There was also a bachelor thesis available,
which dealt with the use of the tracergas HFO-R1234yf for measurement purposes. The experimental
investigations are based on the types of ventilation most common in Switzerland. These are mixing and
displacement ventilation in cooling operation. To calculate the different values for contaminant removal
effectiveness and air change efficiency, various measuring principles with tracer gas are used. 3 series of
experiments were carried out, which differ due to different measurement methods and were carried out at 2
test locations. The climate chamber in the laboratory of the Lucerne University of Applied Sciences and Arts
in Horw and the meeting room at the company Durrer Technik AG in Adligenswil were used as test
locations. The measurement method for contaminant removal and air change is based on the step-down
method, in which the decay of the gas concentration is used to calculate the indicators. The local contaminant
removal is based on the pulse method. In which a defined quantity of gas is only injected for a short time and
the gas concentration is recorded by the measuring devices. This allows statements about the effectiveness of
the pollutant transport of the ventilation system. Two gas analyzers with different measuring principles were
used as measuring devices for the gas concentration and flow measurements were used to evaluate possible
comfort problems related by drafts.
The evaluations show that the indicators for the displacement ventilation were in the range of a homogeneous
mixing ventilation and were slightly below the literature values. The high ventilation effectiveness from the
literature could not be reached due to the low air exchange rates that are common in Switzerland. In addition,
the shape of the room plays an important role in ventilation effectiveness. The indicators of the mixing
The topic of ventilation effectiveness could not be treated conclusively with this bachelor thesis. A trend can
be seen in which areas the indicators could be. To define specific values for the informative appendix of SIA
standard 382/1, further investigations are essential. measurements were in the range of the literature values and can be taken over for Switzerland.
Bestimmung der Lüftungseffektivität mit Tracermethoden in Räumen unterschiedlicher Nutzung unter Berücksichtigung der Lufterneuerung (Hygiene) und des Schadstoffabtransports (Sars-CoV-2)
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
Titel
Bestimmung der Lüftungseffektivität mit Tracermethoden in Räumen unterschiedlicher Nutzung unter Berücksichtigung der Lufterneuerung (Hygiene) und des Schadstoffabtransports (Sars-CoV-2)
Bei der Revision der SIA 382/1 ist ein informativer Anhang geplant, welcher sich unteranderem mit dem
Thema der Lüftungseffektivität auseinandersetzten soll. Die Bedeutung der Lüftungseffektivität hat durch die
COVID-19 Pandemie an Bedeutung zugenommen. Der langjährig verfolgte Aspekt der Energieeffizienz ist
etwas in den Hintergrund gerückt und es wurde hinterfragt, ob der Weg der richtige ist und die Lüftungsanlagen
überhaupt noch einen guten Schutz gegen Krankheitsübertragungen bieten. Das Lüftungssystem
kann durch den Luftaustauschwirkungsgrad (Hygiene) und die Lüftungswirksamkeit (Schadstoff)
charakterisiert werden. Im amerikanischen und europäischen Raum sind diverse Literaturen vorhanden,
welche sich diesem Thema annehmen. Das Normenkomitee stellte sich die Frage, inwiefern diese Werte für
die in der Schweiz üblichen Lüftungssysteme übernommen werden können.
In der Arbeit zu Lüftungseffektivität in Räumen unterschiedlichen Nutzung wurden mehrere experimentelle
Untersuchungen durchgeführt, um die Messresultate mit den vorhandenen Literaturwerten zu vergleichen.
Als Ausgangslage standen verschiedene Literaturquellen zu Messmethoden und Kennzahlen zur Verfügung
sowie als Vorarbeit zum eingesetzten Tracergas die Bachelor-Thesis, BAT_G_21_07, zur Erprobung des
Tracergases HFO-R1234yf. Die experimentellen Untersuchungen basieren auf den in der Schweiz
meistverwendeten Luftführungsarten, Mischlüftung und Quelllüftung, und behandeln den Kühlbetrieb. Um
die Kennwerte zu der Lüftungswirksamkeit und zum Luftaustauschwirkungsgrad zu berechnen, werden
verschiedenen Messprinzipien mit Tracergas angewendet. Es wurden 3 Versuchsreihen durchgeführt, welche
sich durch unterschiedliche Messmethoden unterscheiden und an 2 Prüforten durchgeführt wurden. Als
Prüforte kam die Klimakammer im Labor der Hochschule Luzern in Horw und das Sitzungszimmer bei der
Firma Durrer Technik AG in Adligenswil zur Anwendung. Die Messmethode für Lüftungswirksamkeit und
Luftaustauschwirkungsgrad beruht auf der Step-Down-Methode, bei dieser dient das Abklingen der
Gaskonzentration für die Berechnung der Kennzahlen. Die lokale Lüftungswirksamkeit beruht auf der
Pulsmethode wobei nur für kurze Zeit eine definierte Gasmenge injiziert und über die Messeinrichtungen die
Gaskonzentration aufgezeichnet wird. Daraus lassen sich Aussagen zum Schadstoffabtransport des
Lüftungssystems machen. Als Messgeräte wurden zwei Gasanalysatoren mit unterschiedlichen Messprinzipien
eingesetzt und zur Beurteilung von möglichen Komfortproblemen hinsichtlich von Zugluft,
wurden Strömungsmesssonden verwendet. Aus den Auswertungen geht hervor, dass sich die Kennzahlen für
die Quelllüftung im Bereich einer homogenen Mischlüftung befanden und leicht unter den Literaturwerten
lagen. Die hohen Lüfungswirksamkeiten aus der Literatur konnten durch die in der Schweiz üblichen kleinen
Luftwechselzahlen nicht erreicht werden. Zusätzlich spielt die Raumform eine grosse Rolle bei der
Lüftungseffektivität. Die Kennzahlen der Messungen der Mischlüftung lagen im Bereich der Literaturwerte
und können so übernommen werden.
Das Thema Lüftungseffektivität konnte mit dieser Bachelor-Thesis nicht abschliessend behandelt werden. Es
ist klar eine Tendenz ersichtlich, in welchen Bereichen sich die Kennwerte befinden könnten. Um spezifische
Werte für den informativen Anhang der SIA 382/1 zu definieren, sind weiterführende Untersuchungen
unerlässlich.
In the revision of SIA standard 382/1, an informative appendix is planned, which should deal with the topic
of ventilation effectiveness. The importance of ventilation effectiveness has increased due to the COVID-19
pandemic. The aspect of energy efficiency, which has been pursued for many years, has receded somewhat
into the background and it was questioned whether the path is the right one and whether the ventilation
systems still offer good protection against disease transmission. The ventilation system can be characterized
by the air change efficiency (hygiene) and the contaminant removal effectiveness (pollutant). In the
American and European area, there are various literatures that deal with this topic. The standards committee
asked itself how these values can be adopted for the ventilation systems which are common in Switzerland.
In this work on ventilation efficiency, several experimental studies were carried out in different rooms. The
aim is to compare the measurement results with the existing literature values. As a basis, various sources of
literature on measurement methods and indicators were available. There was also a bachelor thesis available,
which dealt with the use of the tracergas HFO-R1234yf for measurement purposes. The experimental
investigations are based on the types of ventilation most common in Switzerland. These are mixing and
displacement ventilation in cooling operation. To calculate the different values for contaminant removal
effectiveness and air change efficiency, various measuring principles with tracer gas are used. 3 series of
experiments were carried out, which differ due to different measurement methods and were carried out at 2
test locations. The climate chamber in the laboratory of the Lucerne University of Applied Sciences and Arts
in Horw and the meeting room at the company Durrer Technik AG in Adligenswil were used as test
locations. The measurement method for contaminant removal and air change is based on the step-down
method, in which the decay of the gas concentration is used to calculate the indicators. The local contaminant
removal is based on the pulse method. In which a defined quantity of gas is only injected for a short time and
the gas concentration is recorded by the measuring devices. This allows statements about the effectiveness of
the pollutant transport of the ventilation system. Two gas analyzers with different measuring principles were
used as measuring devices for the gas concentration and flow measurements were used to evaluate possible
comfort problems related by drafts.
The evaluations show that the indicators for the displacement ventilation were in the range of a homogeneous
mixing ventilation and were slightly below the literature values. The high ventilation effectiveness from the
literature could not be reached due to the low air exchange rates that are common in Switzerland. In addition,
the shape of the room plays an important role in ventilation effectiveness. The indicators of the mixing
The topic of ventilation effectiveness could not be treated conclusively with this bachelor thesis. A trend can
be seen in which areas the indicators could be. To define specific values for the informative appendix of SIA
standard 382/1, further investigations are essential. measurements were in the range of the literature values and can be taken over for Switzerland.
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
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.
In dieser Arbeit wird die Warmwasserzirkulation in Bezug auf das Strömungsverhalten und der Temperatur
während dem Wasserbezug an der Entnahmestelle analysiert. Zweck dieser Arbeit ist es Erkenntnisse in
Bezug auf dieses Verhalten aufzuzeigen und eine mögliche Variante für den Hydraulischen Abgleich in
bestehenden Gebäuden zu erarbeiten.
Zurzeit ist wenig über das Verhalten in der Zirkulation bekannt. In einer Diplomarbeit der Berufsschule
Zürich wurde erkannt, dass es möglich ist, dass die Zirkulation während dem Bezug von Wasser eventuell
nicht aufrechterhalten werden kann. Diese Feststellung wird in dieser Arbeit überprüft und die Auswirkungen
auf die Funktionalität und Hygiene in den Zirkulationsleitungen verfolgt und ausgearbeitet. Ebenfalls ist im
Moment ein Hydraulischer Abgleich in bestehenden Bauten auf Grund von fehlenden Plänen und
Berechnungen sehr schwierig. Deshalb stellt sich die Frage wie ein solcher Hydraulischer Abgleich in
bestehenden Gebäuden stattfinden kann.
Um zu Erkenntnissen zu gelangen wurde ein Versuchsaufbau im Labor geplant und umgesetzt. Dieser basiert
auf einem repräsentativen Gebäude mit zwei Warmwassersträngen für welches die Zirkulation ausgelegt
wurde. An diesem Aufbau wurden einige Versuchsreihen durchgeführt um das Strömungsverhalten in der
Zirkulation messen zu können. Um einen vergleich dieser Messwerte zu haben und die Situation in einem
realen Objekt zu überprüfen, wurde eine Feldmessung durchgeführt. Bei dieser wurden die Temperaturen
sowie die Volumenströme mit Hilfe eines Datenloggers über einen Zeitraum von einer Woche erfasst. In den
Laborversuchen wurde herausgefunden, dass fünf Betriebsfälle auftreten können. Diese sind Abhängig vom
Ausflussvolumenstrom und den Druckverhältnissen im System. Bei geringem Vordruck und bei einem gut
aufgeteilten Ausflussvolumenstrom auf die Warmwasserstränge treten die Rückströmungen erst bei einem
höheren Ausflussvolumenstrom auf. In der Feldmessung wurden ebenfalls Rückströmungen festgestellt.
Allerdings nur über einen Strang, da die Ausflussvolumenströme nur sehr gering ausfielen. Die
Ausflussvolumenströme wurden mit der Auslegung verglichen und entsprachen lediglich 30% des
berechneten Wertes. Während des Stresstests wurden die Bewohner aufgefordert möglichst viel Warmwasser
gleichzeitig zu verbrauchen. Während dieses Tests Stellte sich über eine kurze Zeit eine Rückströmung der
gesamten Zirkulation ein. Der Hydraulische Abgleich wurde über die gemessenen Temperaturen ausgeführt.
Ein Zirkulationsstrang hatte eine niedrigere Temperatur. Dieser erhielt zu wenig Wasser, da er einen
grösseren Druckverlust erfährt. Das Abgleichventil am anderen Zirkulationsstrang wurde etwas geschlossen
um den Druckverlust zu erhöhen und die Stränge Abzugleichen.
Aufgrund der Messungen ist davon auszugehen, dass die Rückströmungen in der Realität nur selten über
einen kurzen Zeitraum eintreten. Da dabei Wasser mit einer höheren Temperatur in die Zirkulation fliesst, ist
davon auszugehen, dass es zu keinen Hygienisch kritischen Situationen kommt. Da selbst beim Stresstest
lediglich 75% des Berechneten Spitzenvolumenstroms erreicht wurden, wird empfohlen diese Berechnung zu
überprüfen. Für den Hydraulischen Abgleich wird vorgeschlagen diesen mithilfe von Temperaturmessungen
im Bestand durchzuführen und diese einzuregulieren.
In this work, the hot water circulation is analyzed about the flow behavior and the temperature during the
water withdrawal at the tapping point. The purpose of this work is to provide insights into this behavior and
to develop a possible variant for hydraulic balancing in existing buildings.
At present, little is known about the behavior in circulation. In a diploma thesis of the vocational school in
Zurich, it was recognized that it is possible, that the circulation may not be maintained during the drawing of
water. This finding is being examined in this thesis and the effects on functionality and hygiene in the
circulation lines are being monitored and worked out. Also, hydraulic balancing in existing buildings is
currently very difficult due to the lack of plans and calculations. Therefore, the question arises as to how such
a hydraulic balancing can take place in existing buildings.
To gain insights, a test setup was planned and implemented in the laboratory. This was based on a
representative building with two hot water lines for which the circulation was designed. Several test series
were carried out on this set-up to be able to measure the flow behavior in the circulation. In order to have a
comparison of these measured values and to check the situation in a real object, a field measurement was
carried out. In this case, the temperatures and the volume flows were recorded with the help of a data logger
over a period of one week. In the laboratory tests it was found that five operating cases can occur. These
depend on the outflow volume flow and the pressure conditions in the system. At low upstream pressure and
with a well-distributed outflow volume flow to the hot water lines, the backflows only occur at a higher
outflow volume flow. Backflows were also detected in the field measurement. However, only via one line, as
the outflow volume flows were only very low. The outflow volume flows were compared with the design and
corresponded to only 30% of the calculated value. During the stress test, the residents were asked to consume
as much hot water as possible at the same time. During this test, a backflow of the entire circulation occurred
for a short time. The hydraulic balancing was carried out using the measured temperatures. One circulation
line had a lower temperature. This received too little water because it experienced a greater pressure loss. The
balancing valve on the other circulation line was closed slightly to increase the pressure loss and balance the
lines.
Based on the measurements, it can be assumed that the backflows rarely occur in reality and only over a short
period of time. Since water with a higher temperature flow into the circulation, it can be assumed that no
hygienically critical situations occur. As only 75% of the calculated peak volume flow was achieved even
during the stress test, it is recommended to check this calculation. For the hydraulic balancing, it is suggested
that this be carried out with the help of temperature measurements in the existing building and that these be
adjusted.
In dieser Arbeit wird die Warmwasserzirkulation in Bezug auf das Strömungsverhalten und der Temperatur
während dem Wasserbezug an der Entnahmestelle analysiert. Zweck dieser Arbeit ist es Erkenntnisse in
Bezug auf dieses Verhalten aufzuzeigen und eine mögliche Variante für den Hydraulischen Abgleich in
bestehenden Gebäuden zu erarbeiten.
Zurzeit ist wenig über das Verhalten in der Zirkulation bekannt. In einer Diplomarbeit der Berufsschule
Zürich wurde erkannt, dass es möglich ist, dass die Zirkulation während dem Bezug von Wasser eventuell
nicht aufrechterhalten werden kann. Diese Feststellung wird in dieser Arbeit überprüft und die Auswirkungen
auf die Funktionalität und Hygiene in den Zirkulationsleitungen verfolgt und ausgearbeitet. Ebenfalls ist im
Moment ein Hydraulischer Abgleich in bestehenden Bauten auf Grund von fehlenden Plänen und
Berechnungen sehr schwierig. Deshalb stellt sich die Frage wie ein solcher Hydraulischer Abgleich in
bestehenden Gebäuden stattfinden kann.
Um zu Erkenntnissen zu gelangen wurde ein Versuchsaufbau im Labor geplant und umgesetzt. Dieser basiert
auf einem repräsentativen Gebäude mit zwei Warmwassersträngen für welches die Zirkulation ausgelegt
wurde. An diesem Aufbau wurden einige Versuchsreihen durchgeführt um das Strömungsverhalten in der
Zirkulation messen zu können. Um einen vergleich dieser Messwerte zu haben und die Situation in einem
realen Objekt zu überprüfen, wurde eine Feldmessung durchgeführt. Bei dieser wurden die Temperaturen
sowie die Volumenströme mit Hilfe eines Datenloggers über einen Zeitraum von einer Woche erfasst. In den
Laborversuchen wurde herausgefunden, dass fünf Betriebsfälle auftreten können. Diese sind Abhängig vom
Ausflussvolumenstrom und den Druckverhältnissen im System. Bei geringem Vordruck und bei einem gut
aufgeteilten Ausflussvolumenstrom auf die Warmwasserstränge treten die Rückströmungen erst bei einem
höheren Ausflussvolumenstrom auf. In der Feldmessung wurden ebenfalls Rückströmungen festgestellt.
Allerdings nur über einen Strang, da die Ausflussvolumenströme nur sehr gering ausfielen. Die
Ausflussvolumenströme wurden mit der Auslegung verglichen und entsprachen lediglich 30% des
berechneten Wertes. Während des Stresstests wurden die Bewohner aufgefordert möglichst viel Warmwasser
gleichzeitig zu verbrauchen. Während dieses Tests Stellte sich über eine kurze Zeit eine Rückströmung der
gesamten Zirkulation ein. Der Hydraulische Abgleich wurde über die gemessenen Temperaturen ausgeführt.
Ein Zirkulationsstrang hatte eine niedrigere Temperatur. Dieser erhielt zu wenig Wasser, da er einen
grösseren Druckverlust erfährt. Das Abgleichventil am anderen Zirkulationsstrang wurde etwas geschlossen
um den Druckverlust zu erhöhen und die Stränge Abzugleichen.
Aufgrund der Messungen ist davon auszugehen, dass die Rückströmungen in der Realität nur selten über
einen kurzen Zeitraum eintreten. Da dabei Wasser mit einer höheren Temperatur in die Zirkulation fliesst, ist
davon auszugehen, dass es zu keinen Hygienisch kritischen Situationen kommt. Da selbst beim Stresstest
lediglich 75% des Berechneten Spitzenvolumenstroms erreicht wurden, wird empfohlen diese Berechnung zu
überprüfen. Für den Hydraulischen Abgleich wird vorgeschlagen diesen mithilfe von Temperaturmessungen
im Bestand durchzuführen und diese einzuregulieren.
In this work, the hot water circulation is analyzed about the flow behavior and the temperature during the
water withdrawal at the tapping point. The purpose of this work is to provide insights into this behavior and
to develop a possible variant for hydraulic balancing in existing buildings.
At present, little is known about the behavior in circulation. In a diploma thesis of the vocational school in
Zurich, it was recognized that it is possible, that the circulation may not be maintained during the drawing of
water. This finding is being examined in this thesis and the effects on functionality and hygiene in the
circulation lines are being monitored and worked out. Also, hydraulic balancing in existing buildings is
currently very difficult due to the lack of plans and calculations. Therefore, the question arises as to how such
a hydraulic balancing can take place in existing buildings.
To gain insights, a test setup was planned and implemented in the laboratory. This was based on a
representative building with two hot water lines for which the circulation was designed. Several test series
were carried out on this set-up to be able to measure the flow behavior in the circulation. In order to have a
comparison of these measured values and to check the situation in a real object, a field measurement was
carried out. In this case, the temperatures and the volume flows were recorded with the help of a data logger
over a period of one week. In the laboratory tests it was found that five operating cases can occur. These
depend on the outflow volume flow and the pressure conditions in the system. At low upstream pressure and
with a well-distributed outflow volume flow to the hot water lines, the backflows only occur at a higher
outflow volume flow. Backflows were also detected in the field measurement. However, only via one line, as
the outflow volume flows were only very low. The outflow volume flows were compared with the design and
corresponded to only 30% of the calculated value. During the stress test, the residents were asked to consume
as much hot water as possible at the same time. During this test, a backflow of the entire circulation occurred
for a short time. The hydraulic balancing was carried out using the measured temperatures. One circulation
line had a lower temperature. This received too little water because it experienced a greater pressure loss. The
balancing valve on the other circulation line was closed slightly to increase the pressure loss and balance the
lines.
Based on the measurements, it can be assumed that the backflows rarely occur in reality and only over a short
period of time. Since water with a higher temperature flow into the circulation, it can be assumed that no
hygienically critical situations occur. As only 75% of the calculated peak volume flow was achieved even
during the stress test, it is recommended to check this calculation. For the hydraulic balancing, it is suggested
that this be carried out with the help of temperature measurements in the existing building and that these be
adjusted.
Mit der Annahme des Energiegesetzes im Kanton Basel-Stadt entschied sich die Bevölkerung einen Weg in eine
energiebewusste Zukunft einzuschlagen. In der Verordnung zum Energiegesetz ist eine Vorgabe zum Einsatz von
50% erneuerbarer Energie bei der Warmwasserproduktion enthalten. Diese Vorgabe muss eingehalten werden,
wenn ein Ersatz einer fossilen Heizungsanlage in Wohnbauten erfolgt. Sie wird automatisch als erfüllt erachtet,
wenn eine Warmwasser-Wärmepumpe zum Einsatz kommt.
Diese automatische Annahme soll mit dieser Bachelorarbeit überprüft werden, da sie von verschiedenen Seiten
angezweifelt wird. Das Ziel ist es, den erneuerbaren Anteil der Warmwasserproduktion bei verschiedenen
Einsatzfällen auf eine einfache Art nachweisen zu können.
Um diesen Nachweis zu erbringen, mussten die verschiedenen Energieflüsse, die einen Einfluss auf den
Aufstellungsraum haben, erkannt und in erneuerbare und fossile Anrechenbarkeit eingeteilt werden. Es folgte eine
Programmierung eines Tools, welches einen Jahresverlauf der Warmwasserproduktion auf Tagesbasis simuliert.
Zur Bestätigung des Berechnungsverfahrens erfolgten zusätzlich Vergleichsmessungen an Realobjekten.
Die Auswertung der Beispielobjekte hat ergeben, dass ein erneuerbarer Anteil von 50% erreicht werden kann. Den
grössten Einfluss hat die Dämmstärke des Aufstellungsraumes gegen einen beheizten Nebenraum. Je nach
Verbindungsfläche zwischen Aufstellungsraum und einem beheizten Nachbarraum kann sich die Grösse dieser
Fläche negativ auf den erneuerbaren Anteil auswirken, obwohl sich der Wirkungsgrad durch den
Temperaturanstieg verbessert.
Der erneuerbare Anteil ist stark von der Einbausituation abhängig und muss deshalb immer überprüft werden. Bei
definierten Situationen kann dies mittels des entwickelten Leitfadens geschehen. Ansonsten soll das
Berechnungstool verwendet werden.
With the adoption of the Energy Act in the canton of Basel-Stadt, the citizens decided to take a path towards an
energy-conscious future. The implementation of the Energy Act contains a requirement to use 50% renewable
energy for hot water production. This requirement must be met if a fossil-fuel heating system is replaced in
residential buildings. It is automatically considered to be met if a hot water heat pump is used.
This automatic assumption is to be verified with this bachelor thesis, as it is questioned from various sides. The
aim of the thesis is to be able to prove the renewable share of hot water production for different situations in a
simple way.
In order to provide this proof, the different energy flows influencing the room of installation had to be identified
and divided into renewable and fossil energy. Next, a tool was programmed that simulates an annual course of hot
water production on a daily basis. To confirm the calculation method, additional comparative measurements were
carried out on real objects.
The evaluation of the sample buildings showed that a renewable share of 50% can be achieved. The greatest
influence is exerted by the insulation thickness of the installation room against a heated adjacent room. Depending
on the connecting area between the installation room and a heated neighbouring room, the surface can have a
negative effect on the renewable share, although the efficiency improves due to the temperature increase.
The renewable share is strongly dependent on the situation on-site and must therefore always be checked. In
defined situations, this can be done using the developed guide. Otherwise, the calculation tool should be used.
Mit der Annahme des Energiegesetzes im Kanton Basel-Stadt entschied sich die Bevölkerung einen Weg in eine
energiebewusste Zukunft einzuschlagen. In der Verordnung zum Energiegesetz ist eine Vorgabe zum Einsatz von
50% erneuerbarer Energie bei der Warmwasserproduktion enthalten. Diese Vorgabe muss eingehalten werden,
wenn ein Ersatz einer fossilen Heizungsanlage in Wohnbauten erfolgt. Sie wird automatisch als erfüllt erachtet,
wenn eine Warmwasser-Wärmepumpe zum Einsatz kommt.
Diese automatische Annahme soll mit dieser Bachelorarbeit überprüft werden, da sie von verschiedenen Seiten
angezweifelt wird. Das Ziel ist es, den erneuerbaren Anteil der Warmwasserproduktion bei verschiedenen
Einsatzfällen auf eine einfache Art nachweisen zu können.
Um diesen Nachweis zu erbringen, mussten die verschiedenen Energieflüsse, die einen Einfluss auf den
Aufstellungsraum haben, erkannt und in erneuerbare und fossile Anrechenbarkeit eingeteilt werden. Es folgte eine
Programmierung eines Tools, welches einen Jahresverlauf der Warmwasserproduktion auf Tagesbasis simuliert.
Zur Bestätigung des Berechnungsverfahrens erfolgten zusätzlich Vergleichsmessungen an Realobjekten.
Die Auswertung der Beispielobjekte hat ergeben, dass ein erneuerbarer Anteil von 50% erreicht werden kann. Den
grössten Einfluss hat die Dämmstärke des Aufstellungsraumes gegen einen beheizten Nebenraum. Je nach
Verbindungsfläche zwischen Aufstellungsraum und einem beheizten Nachbarraum kann sich die Grösse dieser
Fläche negativ auf den erneuerbaren Anteil auswirken, obwohl sich der Wirkungsgrad durch den
Temperaturanstieg verbessert.
Der erneuerbare Anteil ist stark von der Einbausituation abhängig und muss deshalb immer überprüft werden. Bei
definierten Situationen kann dies mittels des entwickelten Leitfadens geschehen. Ansonsten soll das
Berechnungstool verwendet werden.
With the adoption of the Energy Act in the canton of Basel-Stadt, the citizens decided to take a path towards an
energy-conscious future. The implementation of the Energy Act contains a requirement to use 50% renewable
energy for hot water production. This requirement must be met if a fossil-fuel heating system is replaced in
residential buildings. It is automatically considered to be met if a hot water heat pump is used.
This automatic assumption is to be verified with this bachelor thesis, as it is questioned from various sides. The
aim of the thesis is to be able to prove the renewable share of hot water production for different situations in a
simple way.
In order to provide this proof, the different energy flows influencing the room of installation had to be identified
and divided into renewable and fossil energy. Next, a tool was programmed that simulates an annual course of hot
water production on a daily basis. To confirm the calculation method, additional comparative measurements were
carried out on real objects.
The evaluation of the sample buildings showed that a renewable share of 50% can be achieved. The greatest
influence is exerted by the insulation thickness of the installation room against a heated adjacent room. Depending
on the connecting area between the installation room and a heated neighbouring room, the surface can have a
negative effect on the renewable share, although the efficiency improves due to the temperature increase.
The renewable share is strongly dependent on the situation on-site and must therefore always be checked. In
defined situations, this can be done using the developed guide. Otherwise, the calculation tool should be used.