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Erweiterung des Energiemoduls von RAINS durch Koppelung mit dem EFOM-Modell

Das Projekt "Erweiterung des Energiemoduls von RAINS durch Koppelung mit dem EFOM-Modell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion durchgeführt. Das Umweltproblem 'Acidification durch Luftschadstoffe' wird mit dem IIASA-RAINS-Modell wissenschaftlich abgebildet durch Darstellung der Zusammenhaenge von Energieeinsatz, Emissionen, Immissionen und verschiedene Immissionseinwirkungsbereiche. Mit dem RAINS-Modell koennen Luftreinhaltungsstrategien ECE-weit analysiert werden - oekologisch und oekonomisch. Da die enegiemodellmaessige Fundierung nicht detailiert genug ist, wird durch eine Kopplung von RAINS mit dem Energiemodell EFOM eine notwendige Verbesserung erzielt.

Teilvorhaben: Nutzer - Technik - Hülle: Einflussfaktoren auf das Betriebsverhalten von Gebäuden mit Beteiligung am IEA-EBC-Annex 71

Das Projekt "Teilvorhaben: Nutzer - Technik - Hülle: Einflussfaktoren auf das Betriebsverhalten von Gebäuden mit Beteiligung am IEA-EBC-Annex 71" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Passivhaus-Institut Feist durchgeführt. Ziel ist die Untersuchung der Separierbarkeit der Haupteinflussfaktoren (Gebäudehülle, Haustechnik und Nutzer) auf den Energieverbrauch von Gebäuden. Durch die Verallgemeinerung der Vorgehensweise soll so die Voraussetzung für eine gezielte Betriebsüberwachung sowie Betriebsoptimierung geschaffen werden. Dazu sollen detaillierte Monitoringuntersuchungen an realen Gebäuden vorgenommen und mit dynamischen Gebäudesimulationen verglichen werden. Für die Auswertung der im bewohnten Zustand gemessen Monitoringdaten ist eine detaillierte Analyse der Nutzereinflüsse notwendig, die unter anderem die internen Wärmequellen (IWQ) maßgeblich bestimmen. IWQs haben mit zunehmender Gebäudeeffizienz einen wachsenden Einfluss. Daher sollen hier auch die Ansatzwerte für IWQs speziell im Bereich hochenergieeffizienter Gebäude für Energiebilanzberechnungen überprüft werden.

Abschätzung der Produktionspotenziale für den Anbau von Energiepflanzen zur Reduktion der CO2-Emissionen in Baden-Württemberg und deren ökologische und ökonomische Bewertung

Das Projekt "Abschätzung der Produktionspotenziale für den Anbau von Energiepflanzen zur Reduktion der CO2-Emissionen in Baden-Württemberg und deren ökologische und ökonomische Bewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden räumlich differenziert Flächenpotenziale und Umweltrisiken beim Anbau von Energiepflanzen ermittelt, da über die Wirkungen auf die Gewässer- und Bodengüte z.B. hinsichtlich CO2-Bindung, Bodenerosion oder Nitratauswaschung Wissensdefizite bestehen. Dies geschieht in fünf Arbeitspaketen: (1) Überblick über die Verwertungslinien und Kennzahlen von Energiepflanzen, (2) Abschätzung der Flächenpotenziale für Energiepflanzen in Baden-Württemberg, (3) Ökonomische Modellierung (mit EFEM) sowie Definition von Markt- und Förderszenarien, (4) Ökologische Analyse (mit EPIC im SLISYS-BW und Feldmessungen) der ökonomischen Modellierungsergebnisse, (5) Gesamtbewertung der Anbauszenarien und Veröffentlichung der Ergebnisse. Das Arbeitspaket 1 wurde bereits im ersten Projektjahr erfolgreich abgeschlossen. Im Arbeitspaket 2 wurde die Integration der neuen Daten in das Datenbanksystem abgeschlossen. Außerdem wurde die räumliche Verteilung der Energiepflanzen unter Berücksichtigung der ökologischen und ökonomischen Standorteignung vorgenommen sowie die LUSAC-Standorteinheiten für die ökologische Simulation generiert. Im Arbeitspaket 3 wurden Produktionsdaten im ökonomischen Modell EFEM aktualisiert und mehrjährige Energiepflanzen (Pappel, Weide. Miscanthus) integriert. Außerdem wurden die Modellszenarien definiert: (a) Optimierte Referenz für 2003, (b) Business as Usual für 2013, (c) Biomasseproduktion, (d) ökologische Biomasseproduktion. Im Arbeitspaket 4 haben 2008 die Klimagasmessungen auf den Referenzstandorten begonnen. Außerdem wurden die Standortdaten aus der SLY-SIS-BW Datenbank an das agraökologische EPIC-Modell übergeben, so dass für die landwirtschaftlichen Vergleichsgebiete erste Simulationen durchgeführt werden konnten. Im Rahmen von Arbeitspaket 5 wurde ein Expertenworkshop zur Definition der Modellszenarien veranstaltet und die Kooperation mit dem BWPLUS-Projekt NaWeNat (BWB 27003+27006) in mehreren Treffen gewährleistet. In den kommenden Arbeitsschritten werden die Modellszenarien ökonomisch berechnet und bewertet (AP 3), die Klimagasmessungen fortgeführt und als Prüfgrößen in die EPIC-Simulationen integriert sowie die Emissionen und Umweltwirkungen für die Modellszenarien berechnet und bewertet (AP 4) und der Wissenstransfer fortgeführt (AP 5).

Teilvorhaben: Funkbasiertes Sensor/ Monitoringsystem für Gebäude mit Integration in Standard-Gebäudeleitsysteme nach ISO 16484

Das Projekt "Teilvorhaben: Funkbasiertes Sensor/ Monitoringsystem für Gebäude mit Integration in Standard-Gebäudeleitsysteme nach ISO 16484" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thermokon-Sensortechnik GmbH durchgeführt. Entwicklung und Validierung von Methoden zur Bestimmung des Energiebedarfs bewohnter Gebäude aus kurzzeitigen minimal-invasiven Messungen. Hierbei werden von den einzelnen Forschungspartnern unterschiedliche Methoden betrachtet. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in regelmäßigen Projekttreffen untereinander ausgetauscht. Als Grundlage der folgenden Validierung der Methoden dienen die Daten eines Monitoring-Vorhabens das sowohl von den Forschungspartnern gemeinsam zur Validierung als auch von dem Annex 71-Konsortium genutzt werden wird. Zusammen mit den Industriepartnern wird ein angepasstes funkbasiertes Messsystem entwickelt. Die 3 beteiligten Forschungspartner werden weitere Beiträge zum IEA EBC Annex 71 leisten. Im Fall des IBP wird dies vor allem die Erstellung eines qualitativ hochwertigen Messdatensatzes zur Validierung von Gebäudesimulationsprogrammen sein.

Reduzierung der Reifen-Fahrbahn-Geraeusche und des Rollwiderstandes von Luftreifen

Das Projekt "Reduzierung der Reifen-Fahrbahn-Geraeusche und des Rollwiderstandes von Luftreifen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Mechanik und Statik durchgeführt. Ziele des Forschungsvorhabens sind: Reduzierung der Reifen-Fahrbahn-Geraeusche, Reduzierung des Rollwiderstandes, Reduzierung von Entwicklungszeiten durch Nutzen numerischer Methoden. Hierbei geht es darum, die Daempfungseigenschaften der beteiligten Materialien lokal wirklichkeitsnah zu beschreiben und das Antwortverhalten (Schwingungsverhalten) richtig zu simulieren. Es wird davon ausgegangen, dass das Material viskoelastische und/oder viskoplastische Eigenschaften hat. Teilweise wird von der Materialhomogenisierung faserverstaerkter Komposite Gebrauch gemacht. Die Formulierungen erfolgen im Rahmen des FEM und der FDM, wobei spezielle Elemente (Q 2/P1, EAS etc.) zur Anwendung kommen. Erste Versuche koennen mit den numerischen Methoden sehr gut simuliert werden.

Teilvorhaben: Entwicklung von energieautarken Luftgüte- und Präsenzsensoren zur Bestimmung der Energieeffizienz von Gebäuden

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von energieautarken Luftgüte- und Präsenzsensoren zur Bestimmung der Energieeffizienz von Gebäuden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnOcean GmbH durchgeführt. Entwicklung und Validierung von Methoden zur Bestimmung des Energiebedarfs bewohnter Gebäude aus kurzzeitigen minimal-invasiven Messungen. Hierbei werden von den einzelnen Forschungspartnern Sensoren entwickelt und unterschiedliche Methoden betrachtet. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in regelmäßigen Projekttreffen untereinander ausgetauscht. Zur Validierung der Methoden dienen die Daten aus Monitoring-Vorhaben die sowohl von den Forschungspartnern gemeinsam als auch von dem Annex 71-Konsortium genutzt werden. Zusammen mit den Industriepartnern wird ein angepasstes funkbasiertes Messsystem entwickelt. Die 3 beteiligten Forschungspartner werden weitere Beiträge zum IEA EBC Annex 71 leisten. Im Fall des IBP wird dies vor allem die Erstellung eines qualitativ hochwertigen Messdatensatzes zur Validierung von Gebäudesimulationsprogrammen sein. AP 1: Auswahl der Gebäude und Aufbau des Monitorings (IBP, PHI, HSRo, SGA, ThK, EnO); AP 2: Umsetzung, Konzeption und Erstellung Prototyp des funkbasierten Messsystems und Sensorentwicklung (IBP, ThK, EnO, SGA); AP 3: Datenauswertung durch Abgleich mit dynamischen Simulationen (PHI); AP 4: Auswertung der Messdaten bezüglich Inbetriebnahme und Betriebsüberwachung (PHI); AP 5: Weiterentwicklung und Validierung der EfSM (IBP, SG); AP 6: EfSM-Toolentwicklung (IBP, SG); AP 7: Entwicklung optimierter Monitoringkonzepte (HsRo); AP 8: Durchführung einer Messkampagne zur Erzeugung eines Datensatzes zur detaillierten Validierung von Gebäudesimulationsprogrammen (BES-Model Validation) (IBP); AP 9: Austausch der Ergebnisse im Rahmen des geplanten IEA EBC Annex 71 'BUILDING ENERGY PERFORMANCE ASSESSMENT BASED ON OPTIMIZED IN-SITU MEASUREMENTS' (IBP, PHI, HsRo); AP 10: Projektkoordination (IBP, PHI, HsRo).

Untersuchung von Erschuetterungsauswirkungen durch Ramm- und Ruettelgeraete auf erdverlegte Rohrleitungen

Das Projekt "Untersuchung von Erschuetterungsauswirkungen durch Ramm- und Ruettelgeraete auf erdverlegte Rohrleitungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Bodenmechanik und Grundbau durchgeführt. Im Tiefbaubereich werden Ramm- und Verdichtungs- (Ruettel-) Arbeiten durchgefuehrt, deren Schwingungsbelastungen sich im Untergrund fortpflanzen und Auswirkungen auf Bauwerke haben. erschuetterungserzeugende Geraete sind vor allem Bodenverdichter sowie Rammen oder Meissel zum Einbringen von Bauteilen oder z.B. zum Brechen von Fahrbahndecken. Fuer erschuetterungsempfindliche Bauwerke wie z.B. fuer erdverlegte Versorgungsleitungen, Gebaeude oder auch Gebaeudeeinrichtungen (z.B. Rechenzentrum) muessen entweder die Emissionen reduziert oder es muss ein ausreichender Immissionsschutz hergestellt werden. Einen gleichen Stellenwert wie der bauliche Erschuetterungsschutz haben Erschuetterungseinwirkungen auf Menschen in Gebaeuden. Die Erschuetterungsausbreitung im Untergrund ist in hohem Masse von den Untergrundverhaeltnissen, den eingesetzten Geraetschaften sowie von der Gelaendegeometrie abhaengig. Speziell fuer erdverlegte Versorgungsleitungen ist der Einfluss der Bettung von Bedeutung. Das Randwertproblem ist in der Fachliteratur bislang nur unter Beruecksichtigung idealisierter Annahmen behandelt. Als Einwirkungen auf den Untergrund wird ein breites Spektrum der Frequenzen sowie wirkenden Energien betrachtet. Die Stoffgesetze fuer die anstehenden Boeden enthalten sowohl die Parameter Saettigungsgrad als auch die hysteretische Daempfung. In Parameterstudien ist ausser einer Variation des Abstandes zwischen Erregerquelle und dem zu beurteilenden Punkt auch eine Variation geometrischer Groessen des Bauwerkes vorgesehen. Zentraler Punkt sind Untersuchungen zum Einfluss der Einbettungs- und Ueberschuettungsbedingungen. Im Hinblick auf Sackungen unterhalb der Rohrleitung sind vor allem auch die Auswirkungen einer Ueberhoehung der Schwingungsamplitude zu untersuchen. Als numerisches Verfahren ist die FEM herangezogen. Die Abbildung des Halbraumes erfolgt mit Hilfe infiniter Elemente. Zur Ueberpruefung der Guete der numerischen Ergebnisse sind fuer einfache, genau definierte Faelle Feldmessungen vorgesehen.

Teilvorhaben: Entwicklung eines kostengünstigen Basis-Monitoring-Ansatzes mit Beteiligung am IEA-EBC-Annex 71

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines kostengünstigen Basis-Monitoring-Ansatzes mit Beteiligung am IEA-EBC-Annex 71" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Rosenheim, Zentrum für Forschung, Entwicklung und Transfer durchgeführt. Entwicklung und Validierung von Methoden zur Bestimmung des Energiebedarfs bewohnter Gebäude aus kurzzeitigen minimal-invasiven Messungen. Hierbei werden von den einzelnen Forschungspartnern unterschiedliche Methoden betrachtet. Das Forschungsziel der Hochschule Rosenheim ist: Monitoring durch kostengünstige und einfache Monitoringsysteme möglichst schnell, einfach und wirtschaftlich zu gestalten. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in regelmäßigen Projekttreffen mit den Forschungspartnern ausgetauscht. Zur Validierung der Methoden dienen die Daten aus Monitoring-Vorhaben die sowohl von den Forschungspartnern gemeinsam zur Validierung als auch von dem Annex 71-Konsortium genutzt werden. Zusammen mit den Industriepartnern wird ein angepasstes funkbasiertes Messsystem entwickelt. Die 3 beteiligten Forschungspartner werden weitere Beiträge zum IEA EBC Annex 71 leisten.AP 1: Auswahl der Gebäude und Aufbau des Monitorings AP 2: Umsetzung, Konzeption und Erstellung Prototyp des funkbasierten Messsystems und Sensorentwicklung AP 3: Datenauswertung durch Abgleich mit dynamischen Simulationen AP 4: Auswertung der Messdaten bezüglich Inbetriebnahme und Betriebsüberwachung AP 5: Weiterentwicklung und Validierung der EfSM AP 6: EfSM-Toolentwicklung AP 7: Entwicklung optimierter Monitoringkonzepte AP 8: Durchführung einer Messkampagne zur Erzeugung eines Datensatzes zur detaillierten Validierung von Gebäudesimulationsprogrammen AP 9: Austausch der Ergebnisse im Rahmen des geplanten IEA EBC Annex 71 'BUILDING ENERGY PERFORMANCE ASSESSMENT BASED ON OPTIMIZED IN-SITU MEASUREMENTS' AP 10: Projektkoordination.

Teilvorhaben: Entwicklung einer Effizienz-Signatur-Methode mit Beteiligung am IEA-EBC-Annex 71

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer Effizienz-Signatur-Methode mit Beteiligung am IEA-EBC-Annex 71" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Institutsteil Holzkirchen durchgeführt. Entwicklung und Validierung von Methoden zur Bestimmung des Energiebedarfs bewohnter Gebäude aus kurzzeitigen minimal-invasiven Messungen. Hierbei werden von den einzelnen Forschungspartnern unterschiedliche Methoden betrachtet. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in regelmäßigen Projekttreffen untereinander ausgetauscht. Als Grundlage der folgenden Validierung der Methoden dienen die Daten eines Monitoring-Vorhabens das sowohl von den Forschungspartnern gemeinsam zur Validierung als auch von dem Annex 71-Konsortium genutzt werden wird. Zusammen mit den Industriepartnern wird ein angepasstes funkbasiertes Messsystem entwickelt. Die 3 beteiligten Forschungspartner werden weitere Beiträge zum IEA EBC Annex 71 leisten. Im Fall des IBP wird dies vor allem die Erstellung eines qualitativ hochwertigen Messdatensatzes zur Validierung von Gebäudesimulationsprogrammen sein. AP 1: Auswahl der Gebäude und Aufbau des Monitorings; AP 2: Umsetzung, Konzeption und Erstellung Prototyp des funkbasierten Messsystems und Sensorentwicklung; AP 3: Datenauswertung durch Abgleich mit dynamischen Simulationen; AP 4: Auswertung der Messdaten bezüglich Inbetriebnahme und Betriebsüberwachung; AP 5: Weiterentwicklung und Validierung der EfSM; AP 6: EfSM-Toolentwicklung ; AP 7: Entwicklung optimierter Monitoringkonzepte; AP 8: Durchführung einer Messkampagne zur Erzeugung eines Datensatzes zur detaillierten Validierung von Gebäudesimulationsprogrammen (BES-Model Validation); AP 9: Austausch der Ergebnisse im Rahmen des geplanten IEA EBC Annex 71 'BUILDING ENERGY PERFORMANCE ASSESSMENT BASED ON OPTIMIZED IN-SITU MEASUREMENTS'; AP 10: Projektkoordination.

Nr. 4.3.6 Thermisches und mechanisches Verhalten von Turbinengehäusen

Das Projekt "Nr. 4.3.6 Thermisches und mechanisches Verhalten von Turbinengehäusen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für thermische Energiemaschinen und -anlagen durchgeführt. Auf Grund ihrer modularen Bauweise weisen Industriedampfturbinen zwischen ihren Leitgitterträgern und dem Außengehäuse dampfgefüllte Seitenräume auf. Das Fluid in diesen Umfangskavitäten mit T- oder L-förmigen Querschnitt wird durch die äußere Hauptströmung (Ringspaltströmung) angetrieben. Die sich ausbildenden mehrdimensionalen Wirbelstrukturen, die durch mögliche Dampfanzapfungen, -entnahmen oder -einkopplungen noch zusätzlich beeinflusst werden können, bestimmen das Wärmeübergangsverhalten zwischen Fluid und Außenwand. Mischkonvektion führt in diesen Bereichen zur ungleichmäßigen Aufheizung des Außengehäuses. Vor allem im instationären sowie im Teillastbetrieb haben die damit verbunden thermischen Gehäuseverformungen starken Einfluss auf die Teilfugendichtheit sowie auf die Radialspiele zwischen Rotor und Stator. Um das thermomechanische Verhalten des Gehäuses bereits im Auslegungsprozess für verschiedene Lastfälle zuverlässig und effektiv mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) vorherzusagen und entsprechend zu optimieren, reicht der Wissensstand zum Wärmeübergang in den Seitenräumen nicht aus. Aus diesem Grund wird in Zusammenarbeit mit der Siemens AG ein druckluftbetriebener, skalierter Versuchsstand entwickelt und am Zentrum für Energietechnik der TU Dresden errichtet. Mit der modularen, größenverstellbaren Versuchsanordnung sind systematische Untersuchungen zum Wärmeübergang in repräsentativen Seitenräumen in Abhängigkeit von deren Geometrie und von den Strömungsverhältnissen (Reynolds-Zahl, Drall) in der Hauptströmung möglich. Für die Messung der lokalen Wärmeübergangskoeffizienten entlang der Innenoberfläche der Seitenraumaußenwand kommen gleichzeitig zwei verschiedene, rückwirkungsarme Messverfahren mit nur sehr geringem Wärmeeintrag in das System zur Anwendung: die stationäre inverse Methode sowie die lokale Übertemperaturmethode. Parallel erfolgt die Nachrechnung ausgewählter Fälle mittels numerischer Strömungssimulation (CFD), mit der die experimentellen Ergebnisse verglichen werden. Neben der weiteren Qualifikation der verwendeten Messmethoden zur Bestimmung von Wärmeübergangkoeffizienten für ähnliche Aufgabenstellungen sowie für industrierelevante Anwendungen besteht das Ziel der Untersuchungen in der Entwicklung allgemein gültiger Ansätze (Aufstellen von NUSSELT-Korrelationen) und damit in der Erweiterung des Wissensstandes für den Wärmeübergang in Seitenräumen von Dampfturbinengehäusen sowie in Kavitäten allgemein. Durch Einpflegen der Ergebnisse als thermische Randbedingungen in die FEM-Berechnung werden die Vorhersagequalität des thermomechanischen Verhaltens im instationären Betrieb und damit die Lastflexibilität von Industriedampfturbinen verbessert und Optimierungspotentiale bei der Gehäusegestaltung aufgezeigt.

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