„nachhaltige technologien 3|2018“

„SolBau“ imRahmendesEnergieforschungsprogramms 2015 aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert wird, eine Marktverbreitung von Heizsystemen mit Bauteilaktivierung erreicht werden. Das Auslegungs- verfahren soll auch Einzug in die Normung und in weiterer Folge in den Energieausweis finden. Marktanalyse und Validierung des Algorithmus mit Hilfe von Case Studies In einem ersten Schritt wurde eine Marktanalyse durchgeführt und (in Österreich) bereits realisierte Wohnhäuser mit Bauteilaktivierung recherchiert. Dadurch wurde ein guter Überblick in Hinblick auf unterschiedliche Integrationsansätze der Bauteilak- tivierung in die Gebäudeheizsysteme gewonnen. Im Projekt wurden fünf „Case Studies“ (Referenz- gebäude) ausgewählt, welche für die Validierung des Rechenalgorithmus verwendet wurden. Darüber hinaus wurden diese Gebäude herangezogen, um das optimierte Auslegungsverfahren mit den derzeit üblichen Auslegungsregeln zur Bestimmung der Ge- bäudeheizlast zu vergleichen. Ein Simulationsprogramm wurde entwickelt, das bei einem bereits aus einem Vorgängerprojekt („SolCalc“) entwickelten Multizonen-Simulationsalgorithmus ansetzt und diesen erweitert, wobei die Erweiterung die direkte Beladung der Bauteile durch den Erzeuger (Wärmepumpe oder Solarkollektor), die Berücksich- tigung eines günstigen Energie(über)angebots durch ein Freigabesignal des (netzseitigen) Energieversor- gers sowie ein Temperaturband für die Regelung der Raum- und Speichertemperatur im Fall eines Überan- gebots betrifft. Auslegungsstrategie Die Auslegung der Anlagentechnik erfolgt in zwei Schritten, der Vorbemessung des Wärmeerzeugers durch Simulation einer kurzen Heizperiode sowie der Simulation eines ganzen Jahres mit den gewählten Komponentendimensionen. Durch die Simulation einer verkürzten Heizperiode mit idealisierter Regelung wird ein Heiz- bzw. Last- profil ermittelt. Dieses Lastprofil wird dem Planer/ der Planerin in Form eines gleitenden 24-Stunden- Mittelwerts zur Verfügung gestellt, um eine erste grobe Dimensionierung der benötigten Komponenten vornehmen zu können. Die Grobbemessung wird anschließend anhand von Soll-Temperaturkriterien getestet. Die eingegebene Regelstrategie wird dabei durch die Temperaturen bestimmt, die als Stellwerte für das Ein- und Ausschal- ten des Heizungs- bzw. Solarsystems dienen. In einer Jahressimulation werden die gewählten Gebäudetechnikkomponenten mit einer festgelegten Regelstrategie zur Erzielung eines Kosten- oder Ener- gieminimums, eines maximalen solaren Deckungsgra- des, etc. ausgewertet. Die eigentliche Planung beginnt nun in der Optimie- rung des Systems, d. h. dem Variieren der Dimensionen der Anlagenkomponenten bzw. dem Wiederholen der beiden Auslegungsschritte. Erweiterter Regelungsalgorithmus Die Aktivierung der Baumasse als zusätzlicher Puffer oder als teilweiser Ersatz des Wasserspeichervolu- mens kann durch eine höhere Toleranz der gewünsch- ten Soll-Temperatur erreicht werden. Die folgende Tabelle veranschaulicht am Beispiel ei- nes Zwei-Parteienhauses mit einer Bruttogrundfläche von 240 m², optimierter Gebäudehülle (U_Außenwand = 0.09 W/m²K), mit Fensterlüftung und 40 m² Vaku- umsolarkollektoren die Anwendung des entwickelten erweiterten Regelungsalgorithmus zur Bauteilakti- vierung. Die simulierte Heizperiode beschränkte sich auf den Kernwinter von Jänner bis Februar. Das den Simulationen zugrundeliegende Gebäudetechnik- schema zeigt eine Solarthermieanlage, die entweder in einen Pufferspeicher einspeist, oder die aktivierten Betondecken über einen Bypass direkt belädt. Kubatur, Fensterflächen Bauteileigenschaften Gebäudequalität Solarkollektoren Gebäudetechnik: Heizsystemeingabe, Speicherdämmung, Lage der Heizschlangen, Pufferspeichereigenschaften, Temperaturband, ... Nutzerprofil Standortdaten Absch tzung Zielvorgabe: Optimierungsoption: Kosten, Energieminimalwerte oder max Solarer Deckungsgrad Simulation einer Heizperiode Jahressimulation Eingabe Vorbemessung Simulation Eigentliche Planung: Effizienzsteigerung Ziel: Optimierte Heizleistung ür Raumheizung Daraus folgt: TGA - Grobbemessung Ziel: • Kosten-oder Energiemini- mum (PEB) • SDmax • Minimal- leistung für Raumheizung Schema zur optimalen Auslegung der Gebäudetechnik (Auslegungsstrategie).