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2021 | OriginalPaper | Chapter

16. Gebäude als thermischer Energiespeicher

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Zusammenfassung

Die Speicherfähigkeit von Gebäuden wurde in der Vergangenheit häufig unter dem Aspekt der Havarie der Wärme- oder Kälteerzeugung betrachtet. Parallel konnte die Bauteilaktivierung insbesondere die Betonkernaktivierung vorangetrieben und an zahlreichen Objekten erprobt werden. Damit bleibt der vorherrschende Mechanismus der Energiespeicherung auf einem exergetisch niedrigem Niveau und ist bis auf Ausnahmen auf den Tag-Nacht-Rhythmus beschränkt. Neuere Entwicklungen dagegen versuchen, die Wärmespeicherung in Betonfundamenten von der Versorgung zu entkoppeln und mit höheren Temperaturniveaus höhere exergetische Ausbeuten zu erzielen [35–42, 50–58]. Als Referenzgebäude für eine Vielzahl von energetischen Betrachtungen ist das VDI-Musterhaus der VDI 6009 Bl.1 (Abb. 16.1) geeignet und wird daher in den folgenden Beispielen zur Fallbetrachtung herangezogen.

Footnotes
1

Strömungssimulation Cousin, R., TH-Köln, TGA-Institut.

 
Literature
  1. Arndt, H., Wärme- und Feuchteschutz in der Praxis, Verlag für das Bauwesen (1996), S. 128
  2. Baehr, H.D., Stephan, K., Wärme- und Stoffübertragung, 7. Auflage, Springer (2010), ISBN 978-3540644583
  3. Bukvić-Schäfer, A.S., Schmidt, J., Lastmanagement – Nutzung der thermischen Kapazität von Gebäuden als nichtelektrischer Speicher, Schriftenreihe Erneuerbare Energien und Energieeffizienz, Institut für solare Energieversorgungstechnik, Bd. 5, Universität Kassel (2007)
  4. Busch, A., Autarkes Heizen und Kühlen eines Bürogebäudes HLH-Springer,68/5, (2017) S. 22–24
  5. Diem, P., Bauphysik im Zusammenhang, Bauverlag 2. Auflage (1996), ISBN 978-3762532613
  6. Eichler, F., Arndt, H., Bautechnischer Wärme- und Feuchtigkeitsschutz, Bauverlag Berlin, (1989)
  7. Felsmann, C., Schmidt, J., Müller, I., Nutzung von Gebäuden als thermischer Speicher, Technische Universität Dresden, FKZ: UM 12 49 164, Bundesministerium Umwelt, Reaktorsicherheit (2014)
  8. Gebäude als intelligenter Baustein im Energiesystem, Technische Universität München, Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt und Raumforschung, (AkZ: SWD-10.08.18.7-15.44), (2017)
  9. Glembin, J., Büttner, C., Steinweg, J., Rockendorf, G., Rudolph, N., Rust, J., Solar active Building with directly heated concrete floor slabs, Energy Procedia, 48 (2014), S. 561–570
  10. Goeke, J., Henne, A., Lambertz, M., Energiebilanzen des VDI-Musterhauses (Solare Gewinne und Elektrowärmegewinne), GI (Ges. Ing.), 140/2 (2019), S. 150–159
  11. Häusler, T., Energetisches Monitoring eines Verwaltungsneubaus Eberswalde – BMWI-FKZ 033 5007 (2011)
  12. Holz, D., Künzel, H., Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit von Bauteilen auf die Raumlufttemperatur im Sommer und Winter auf den Heizenergieverbrauch, GI, 101 (1980) S. 50
  13. Jastrow, R., Optimierung eines Wärmepumpenheizsystems mit Betonabsorbern, VDI Fortschrittsberichte Reihe 19, Nr. 104, (1997), ISBN 3-18-310419-9
  14. Kaufmann, J., Winnefeld, F., Seasonal heat storage in calcium sulfoaluminate based hardened cement pastes – experiences with different prototypes, Journal of Energy Storage 25 (2019) 100850
  15. Keller, B., Rutz, S., PinPoint, Fakten der Bauphysik, Hochschulverlag ETH-Zürich, ISBN 978-3728133892
  16. Klimaneutraler Gebäudebestand 2050, Climate Change 26, FKZ: 3713 49 101/3716 41 110, UBA-FB 002535, Umweltbundesamt (2017)
  17. Konzelmann, M. Wärmeabgabe von Fußbodenheizungen, VDI Fortschrittsberichte Reihe 19, Nr. 23 (1988), ISBN 3-18-142319-X
  18. Loga, T., Diefenbach, N., Born, R., Deutsche Gebäudetypologie, Beispielhafte Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz von typischen Wohngebäuden, Institut Wohnen und Umwelt (IWU), Darmstadt (2011), ISBN 978-3-941140-21-9
  19. Schlitzberger, S., Kempkes, C., Mass, A., Schäfers, M., Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit auf Heizwärmebedarf und thermischen Komfort, Bauphysik, 29 (2017), S. 57
    1. Arivazhagan, R., Geetha, N.B., Sivasamy, P., Kumaran, P., Gnanamithra, M.K., Sankar, S., Loganathan, G.B., Arivarasan, A., Review on performance assessment of phase change materials in buildings for thermal management through passive approach, Materials Today: Proceedings 22 (2020) 419–431
    2. Baetens, R. et al.; Phase change materials for building applications; A state-of-the-art review, Energy and Building; 42 (2010)
    3. Da Cunha, S., R., L., de Aguiar, J., L., B., Phase change materials and energy efficiency of buildings: A review of knowledge, Journal of Energy Storage, 27, (2020)
    4. Faraj, K., Khaled, M., Faraj, J., Hachem, F., Castelain, C., Phase change material thermal energy storage systems for cooling applications in buildings (A review), Renewable and Sustainable Energy Reviews, 119 (2020), A. 109579
    5. Fisch, M., Kühl, L., Use of microencapsulated Phase Change Materials in Office Blocks, TU, Braunschweig, BINE FIZ Karlsruhe (2002)
    6. Fröhlich, H., Krause, M., Kempkes, C., Einsatz von Phasenwechselmaterialien in Holzbauten und Holzbauteilen zur Verbesserung des thermischen Komforts im Dachgeschoss, Abschlussbericht des Verbundprojekts FKZ: 03 273 70Q (2009), ISBN 978-3-938210-22-2
    7. Hausmann, T., Schossig, P., Baustoffe mit Phasenwechselmaterial als Kältespeicher für energieeffiziente Gebäude, ISE Freiburg, LWSnet-Würzburg Thermische Energiespeicherung, Teil 3
    8. Khan, R.J., Bhuiyan, Z.H., Ahmed, G.H., Investigation of heat transfer of a building wall in the presence of phase change material (PCM), Energy and Built Environment, 1/2 (2020), S. 199–206
    9. Kuznik, F., Lopeza J.P., Baillis, D., Johannes, K., Phase change material wall optimization for heating using metamodeling, Energy and Buildings, 106 (2015), S. 216–224
    10. Latentwärmespeicher in Baustoffen, FKZ 0239 840-A BASF-Maxit, Micronal PCM (BASF)
    11. Leite da Cunha, S.R.T., Barroso de Aguiar, J.L., Phase change materials and energy efficiency of buildings – Review, Journal of Energy Storage, 27 (2020), A. 101083
    12. Mehling, H., Schossig, P., Kalz,D., Latentwärmespeicher in Gebäuden; Wärme und Kälte kompakt und bedarfsgerecht speichern, BINE-Info (2007)
    13. Meinert, J., Ebermann, C., Titze, E., Latente Speicher für die Wärmeversorgung von Gebäuden – Zwischen Simulation und Technikum, GI 5 (2017), S. 384–397
    14. Rathore, P.K.S., Shukla, S.K., An experimental evaluation of thermal behaviour of the building envelope using macroencapsulated PCM for energy savings, Renewable Energy, 149 (2020), S. 1300–1313
    15. Rathore, P.K.S., Shukla, S.K. Gupta, N.K., Potential of microencapsulated PCM for energy savings in buildings – Review, Sustainable Cities and Society, 53 (2020), A. 101884
    16. Rodriguez-Ubiñas, E., Applications of Phase Change Material in highly energy-efficient houses; Energy and Buildings, 50 (2012)
    17. Schmitt, M., Sommerlicher Wärmeschutz mit Latentwärmespeichern – in die Praxis umgesetzt, 4. Anwenderforum Thermische Energiespeicher, Neumarkt i. Opf. (2014)
    18. Schossig, Peter, Mikroverkapselte Phasenwechselmaterialien in Wandverbundsystemen Dissertation, TH Karlsruhe, (2005)
    19. Weinläder, H., et al., PCM-Demoprojekt II: Entwicklung und praxisnaher Test der Performance von Gebäudekomponenten mit PCM in Demonstrationsobjekten ZAE 2.0511-12, BMWI-FKZ: 03SF0307 A-G (2011), ISBN 978-3-00024699-9
    20. Whitman, C. A., Johnson, M. B., White, M. A., Characterization of thermal performance of a solid solid phase change material, di-n-hexylammonium bromide, for potential integration in building materials, Thermochimica Acta, 531 (2012), S. 54–59
    21. Yingying Yang, Y., Wu, W., Fu, S., Zhang, H., Study of a novel ceramsite-based shape-stabilized composite phase change material (PCM) for energy conservation in buildings Construction and Building Materials, 246 (2020), A.118479
    1. Büttner C., Steinweg J., Glembin J., Rudolph N., Oppermann M., Potenzial der temperaturoptimierten Wärmebedarfsdeckung in Sonnenhäusern, 23. Symposium für thermische Solarenergie, (2013)
    2. Chwieduk, D., Recommendation on modelling of solar energy incident on a building envelope, Renewable Energy, 34 (2009) S. 735–741
    3. Eicker U., Solare Technologien für Gebäude – Grundlagen und Praxisbeispiele, 2. Aufl. Vieweg, (2012), ISBN 978-3834812810
    4. Glembin J., Büttner C., Steinweg J., Rockendorf G., Rudolph N., Rust J., Solar active building with directly heated concrete floor slabs, SHC 2013 International Conference on Solar Heating and Cooling for Buildings and Industry, (2013)
    5. Glembin J., Steinweg J., Rockendorf G., Rudolph N., Rust J., Entwicklung eines Konzepts zur temperaturoptimierten Wärmebedarfsdeckung in Solaraktivhäusern, FKZ–0325981A-B, BMWI (2015)
    6. Glembin J., Haselhorst, T., Steinweg J., Rockendorf G., Rudolph N., Rust J., Simulation and evaluation of solar thermal combi systems with direct integration of solar heat into space heating loop, SHC 2015 International Conference on Solar Heating and Cooling for Buildings and Industry, Energy procedia (2015)
    7. Glück, B., Thermische Bauteilaktivierung – Nutzen von Umweltenergie und Kapillarrohren, (1999) ISBN 3-7880-7674-7
    8. Grigull, U., Sandner, H., Wärmeleitung, 2. Aufl. Springer (1990), ISBN 978-3540523154
    9. Halper, C., Jastrab, S., Power to Heat in der Praxis, Hamburger Institut für Wärme- und Öltechnik, Berliner Energietage (2016)
    10. Handler, S., Steigerung der Energieeffizienz von kleinvolumigen Wohnbauten durch solarthermische Aktivierung von Betondecken, Dissertation Uni. Wien, Fak. Bauing., (2014)
    11. Hebgen, H., Heck, F., Außenwandkonstruktionen mit baulichem Wärmeschutz, Vieweg (1977), ISBN 978-3528188429
    12. Humpal, Heiko, Die thermische Bauteilaktivierung: Wirkungsweise, Besonderheiten, thermodynamische Grundlagen, Diplomica Verlag – Hamburg, (2010), ASIN: B018VVMVJM
    13. Koschenz M., Lehmann B., Thermoaktive Bauteilsysteme TABS, SIA Dokumentation: Vol. D 0179, Energie aus dem Untergrund: Erdreichspeicher für moderne Gebäudetechnik, (2003), S. 89–95
    14. Papillon, P., Souyri, B., Achard, G., A new concept for the direct solar floor heating System, Proceedings of ISES Solar World Congress, Budapest (1993), S. 2328–2234
    15. Pfafferott, J., Kalz, D., Koenigsdorff, R., Bauteilaktivierung: Einsatz – Praxiserfahrungen – Anforderungen, Stuttgart: Fraunhofer-IRB, (2015), ISBN 978-3816793571
    16. Steinweg J., Glembin J., Büttner C., Rockendorf G., Sonnenhäuser mit Bauteilaktivierung und kleinem Pufferspeicher – Systemperformance und Behaglichkeit., 11. Internationale Konferenz für solares Heizen und Kühlen, Gleisdorf (2014)
    17. Steinweg, J. Helbig S., Neues Sonnenhauskonzept mit Bauteilaktivierung statt großem Speicher, GI – Gebäudetechnik in Wissenschaft & Praxis, 3 (2018), S. 210–221
    18. Streicher W., Teilsolare Raumheizung – Auslegung und Integration (Habilitation TU Graz), Arbeitsgemeinschaft ERNEUERBARE ENERGIE, (2012), ISBN: 3-90-1425-06-3.
    19. Tödtli J., Gwerder, M., Lehmann B., Renggli F., Dorer V., TABS Control– Steuerung und Regelung von thermoaktiven Bauteilsystemen, Handbuch für Planung, Auslegung und Betrieb, Faktor Verlag-Zürich, (2009), ISBN: 978-3-905711- 05-9.
    20. VDI-Richtlinie 6007-1: Berechnung des instationären thermischen Verhaltens von Räumen und Gebäuden – Raummodell, Düsseldorf: VDI- Verlag. (2012)
    21. Wimmer, Thermoaktive Bauteilsysteme – Ein neuer simulationstechnischer Berechnungsansatz, Dissertation Uni. Kassel (2004)
Metadata
Title
Gebäude als thermischer Energiespeicher
Author
Johannes Goeke
Copyright Year
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-34510-5_16