Das Projekt "Klimaschonende Klimatisierung (Heizen und Kühlen) in Nichtwohngebäuden mit natürlichen Kältemitteln - Konzepte für den Blauen Engel u.a. für Serverräumen/Rechenzentren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Guidehouse Germany GmbH durchgeführt. In Nichtwohngebäuden ist aufgrund großer innerer Wärmelasten wie z.B. Serverräumen und Rechenzentren aufs Jahr bezogen der Energiebedarf für Kühlung heute schon in etwa so groß wie der Heizenergiebedarf. Dieses Verhältnis wird sich in Zukunft weiter zugunsten der Kühlung verschieben. Die benötigte Kälte muss aufgrund gesetzlicher Bestimmungen (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz, EnEV) zu bestimmten Anteilen erneuerbar erzeugt werden. Hierzu bieten sich z.B. elektrische Wärmepumpen an, welche Wärme der Umweltmedien Wasser, Boden und Luft nutzen und sowohl heizen als auch kühlen und somit ganzjährig verwendet werden können. Wärmepumpen enthalten als Kältemittel jedoch meist fluorierte Treibhausgase (HFKW) mit hohem Treibhauspotential. Das UBA geht davon aus, dass auch die Beheizung von Nichtwohngebäuden mit Wärmepumpen realisiert wird. Aufgrund der Größe der Gebäude und der im Verhältnis zu Wohngebäuden wesentlich höheren Nutzfläche müssen hierfür große Aggregate mit höheren Kältemitteleckageraten eingesetzt werden. Die direkten HFKW-Kältemittelemissionen schmälern damit die Klimaeffizienz von Wärmepumpen. Es sind daher Möglichkeiten eines verstärkten Einsatzes von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln zu untersuchen. Alternativ können Absorptions- oder Adsorptionskältemaschinen (AKM) eingesetzt werden, die entweder Fern- oder Solarwärme als Antriebsenergie nutzen können. AKM können auch für den Heizfall verwendet werden. Beide Systeme, elektrische Wärmepumpen als auch AKM, werden neben dem regenerativen Antrieb auch mit natürlichen Kältemitteln betrieben. Da diese unter Energieeffizienzgesichtspunkten bessere physikalische Eigenschaften besitzen, können durch deren Verwendung neben den indirekten CO2-Emissionen auch direkte HFKW-Emissionen vermieden werden. Die Studie soll insgesamt aufzeigen, wie Nichtwohngebäude im Neubau und im Bestand zukünftig unter Berücksichtigung der gesetzlichen Vorgaben klimafreundlich beheizt und gekühlt werden können.
Das Projekt "Monitoring Neubau Plusenergie-Druckerei Oeding in Braunschweig" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, Institut für Energieoptimierte Systeme durchgeführt. Die Oeding Unternehmensgruppe errichtet in Braunschweig Rautheim einen neuen Firmensitz als Druckerei-Betriebsgebäude mit Angliederung der Verwaltung. Das Gebäude wurde Ende 2013 bezogen und die Produktion in den Neubau verlegt. Das Unternehmen hat sich das ambitionierte Ziel gesetzt, das Gebäude im 'Plusenergiestandard' zu errichten. Schon in der Planungsphase stehen Ausrichtung und Beschaffenheit der Gebäudehülle ebenso im Fokus, wie die optimal auf die Nutzung abgestimmte Anlagen- und Produktionstechnik. Möglichkeiten der Umsetzung einer Wärmerückgewinnung aus dem Betrieb der Produktion wurden noch am alten Standort über Durchführung von entsprechenden Messungen untersucht und in das Energiekonzept für den Neubau integriert. Der Gebäudeentwurf wird durch die Integration regenerativer Energien optimiert (Nutzung passivsolarer Gewinne, Tageslichtnutzung durch Lichtlenkelemente, Anordnung von aktivsolaren Komponenten auf dem Dach). Zudem wird ein ganzheitliches Konzept zur Reduzierung des Primärenergiebedarfs umgesetzt. Hierzu soll der Strombedarf zur Beleuchtung, Belüftung und den Betrieb der EDV (trotz Redundanzen) auf ein Mindestmaß reduziert werden. Als Technik-Konzept für das Büro- und Produktionsgebäude wird ein System aus Blockheizkraftwerk (BHKW), Adsorptions-Kältemaschine (AdKM) und Wärme-/Kältespeicher zzgl. Spitzenlast-Wärme- und Kälteerzeuger in Kombination mit einer Wärmerückgewinnung aus Produktionsprozess und Druckluft sowie Photovoltaik umgesetzt. Die Wärme- und Kälteversorgung innerhalb des Gebäudes erfolgt mit einer Verschiebung thermischer Energie über ein VRF-System ('Variable Refrigerant Flow'- 'variabel geregelter Kältemittelfluss' in einem Wärmepumpensystem). Das Gebäude erreicht damit einen energetischen Standard, der weit über die Anforderungen der EnEV 2009 für Neubauten hinausgeht und weist einen Modellcharakter für zukünftige Projekte des energetisch optimierten Bauens von Nichtwohn- und Produktionsgebäuden auf. Die Projektziele des Forschungsprojektes sind: - Unterstützung der Abstimmung der Maßnahmen und Umsetzung des Energiekonzeptes (Bilanzierung, Durchführung ergänzender Simulationen, Bewertung des resultierenden Nutzerkomforts, ) - Entwicklung, Abstimmung und Umsetzung eines Monitoringkonzepts, Organisation der Messtechnik, der Datenspeicherung etc. - Unterstützung bei der Inbetriebnahme und dem Einfahren der Anlagentechnik, Dokumentation der Umsetzung, ggf. Nachjustieren der Maßnahmen zur Erreichung des Plusenergiestandards - Wissenschaftliche Begleitung des Betriebes im Rahmen eines Monitorings, Analyse / Abstimmung des Betriebes, Betriebsoptimierung - Vorbereitung / Organisation des Langzeitmonitorings auf Basis der installierten Messtechnik und der Auswertesoftware - Abschlussbericht, Dokumentation, Handlungsempfehlungen für vergleichbare Vorhaben.
Das Projekt "CoolSteam - Kombiniertes Heiz-, Kühlaggregat für batterie-elektrische Fahrzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Land- und Seeverkehr, Fachgebiet Kraftfahrzeuge durchgeführt. Die Tagesdurchschnittstemperaturen in Deutschland liegen auch in den Sommermonaten vor allem nachts unter der nach DIN 1946-2 als angenehm empfundenen Temperatur von 22 C; eine Heizung ist also erforderlich. Neben den Komfortanforderungen ist für den sicheren Betrieb von Kraftfahrzeugen eine Heizung zur Vermeidung von Beschlag und Vereisung für eine unbehinderte Sicht durch die Fahrzeugverglasung notwendig. Für die Heizung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren kann die Motorabwärme verwendet werden, die Klimatisierung erfolgt durch einen kurbelwellenangetriebene Klimakompressor. Der Verbrauchseinfluss des Klimakompressor ist aufgrund des differenziellen Wirkungsgrads und durch den Tank als grossen Energiespeicher vglw. wenig bedeutend. Bei einem Elektrofahrzeug steht die Abwärme nicht zur Verfügung und der Betrieb des Klimakompressor hat durch den energetisch kleinen Energiespeicher einen großen Reichweiteneinfluss. Die Traktionsbatterie (Lithium-Ionen-Batterie) eines Elektrofahrzeugs benötigt einen dem Fahrgastraum ähnlichen Temperaturbereich, sodass durch sie weiterer Heiz- und Klimatisierungbedarf entsteht. Im Projekt CoolSteam sollen folgende drei Problemstellungen durch ein Klimatisierungsgerät gelöst werden: - Reichweitenverlust durch elektrisch angetriebene Heizung bis zu 40 Prozent - Reichweitenverlust durch elektrisch angetriebene Klimatisierung bis zu 30 Prozent - Temperierung der Batterien, insbesondere auch im Stand. In Kooperation mit Amovis und Invensor soll eine ORC-Mikrodampfmaschine zur Wärme- und Stromerzeugung mit einer Adsorptions-Kälteanlage gekoppelt und zu einer einzelnen, hoch integrierten Einheit kombiniert werden. Es erfolgt zunächst eine Recherche zur Erstellung eines Lastenhefts für das Heiz- und Klimaggregat. Innovationen die den Heiz- und Klimatisierungsbedarf zukünftiger Fahrzeuge senken können, werden dabei ebenso berücksichtigt wie der Energiebedarf zur Wärmekonditionierung der Traktionsbatterie. Dampfmaschine und Adsorptionskältemaschine werden auf eine für Pkw verwendbare Größe miniaturisiert. Anschließend wird die Anlage in ein Fahrzeug verbaut um Funktion und Package zu verifizieren.
Das Projekt "EnOB: KUEHA - Erprobung und Demonstration einer neuartigen Systemlösung zur sommerlichen Raumkühlung unter besonderer Berücksichtigung von Energieeffizienz und Praxistauglichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung durchgeführt. Die Zielstellung des Forschungsvorhabens besteht in der Entwicklung eines kostengünstigen und energieeffizienten Systems zur sommerlichen Raumkühlung unter Einbeziehung regenerativer Energiequellen. Die aus früheren theoretischen Untersuchungen resultierenden Erkenntnisse sollen dabei einer praktischen Nutzung zugeführt werden. Mit dem verfolgten Ansatz soll die Raumkühlung über eine konventionelle Heizungsanlage erfolgen. Die Kältebereitstellung erfolgt vorzugsweise über ein Gasmotor-BHKW oder eine Brennstoffzelle, deren Abwärme im Sommer mittels Ab- oder Adsorptionskältemaschine oder einer Wärmepumpe zur Kältebereitstellung genutzt wird. Auch Fernwärme aus einem Heizkraftwerk kann auf diese Weise im Sommer genutzt werden. Die passive Kühlung (ohne Kompressor) mithilfe einer Sole-Wasser-Wärmepumpe (Wärmequelle/-senke Erdreich/Grundwasser) stellt eine besonders günstige Möglichkeit dar. Für die Bearbeitung des Forschungsvorhabens werden 5 Pilot- bzw. Feldtestanlagen betrachtet. Die Arbeiten gliedern sich grundsätzlich in eine Vorbereitungs- und in zwei sich abwechselnde Mess- und Bewertungsphasen. - Phase 1: Vorbereitung und Inbetriebnahme Die bestehenden Heizungsanlagen der Untersuchungsobjekte müssen zunächst für den Kühlfall erweitert und mit Messtechnik ausgestattet werden. - Phase 2: Erste Messphase Der Bearbeitungszeitraum umfasst die gesamte Kühlperiode. - Phase 3: Erste Bewertungs- und Optimierungsphase Im Bearbeitungszeitraum erfolgt die detaillierte Bewertung der Messergebnisse, insbesondere unter Berücksichtigung des aus den vorangegangenen theoretischen und praktischen Untersuchungen resultierenden Erkenntnisstandes. - Phase 4: Finale Messphase Die Arbeiten der finalen Messphase orientieren sich an denen der ersten Messphase unter Berücksichtigung der bis dahin vorliegenden Erfahrungen und Erkenntnisse. - Phase 5: Finale Bewertungsphase Innerhalb der finalen Bewertungsphase wird eine zusammenfassende Darstellung zum Forschungsvorhaben entwickelt.
Das Projekt "Solarunterstützte Klimatisierung Technikerschule Butzbach / Wetteraukreis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berufs- und Technikerschule Butzbach durchgeführt. Das ökologische Niedrigenergiehaus an der Technikerschule Butzbach soll mit einem solaren Kühlungssystem auf der Grundlage von Absorptionskältemaschinen (AKM) und Kühldecken nachgerüstet werden. Zum Einsatz kommen 2 einstufige AKM, die mit dem unbedenklichen und klimaneutralen Betriebsstoffen Lithiumbromid (ein Salz) und destilliertem Wasser arbeiten. Die von Vakuumröhrenkollektoren (60 m ) zugeführte Antriebsenergie trennt durch Verdampfen das Kältemittel Wasser von seinem Träger Lithiumbromid. Danach wird das Kältemittel im Kondensator verflüssigt. Im nachfolgenden Entspannungsbereich kühlt sich das Wasser dann stark ab und kann damit Raumwärme aufnehmen und den Raum abkühlen. Die aus dem Raum ausgenommene Wärme wird über 2 Kühltürme an die Umgebung abgeführt.
Das Projekt "WasserMod: Wassersorption in porösen Feststoffen: Experimentelle Untersuchungen und Computersimulationen zum Gleichgewicht und zu den Transportraten bei der adsorptiven Wärmetransformation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. In dem geplanten Verbundprojekt WasserMod wird die Wasseradsorption und -diffusion in porösen Kompositmaterialien experimentell und mit Hilfe von Computersimulationen untersucht. Von den Verbundpartnern Universität Leipzig (LU), National Technical University of Athens (NTUA) und Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg werden hier Materialien untersucht, die für Wärmetransformationsanwendungen in Adsorptionswärmepumpe oder -kältemaschine und Sorptionsspeicher zur effizienten Bereitstellung von Wärme und Kälte von großem Interesse sind. Die Materialien werden durch Aufkristallisationen des mikroporösen Adsorbens auf innovative makroporösen Aluminiumfaserstrukturen erzeugt. Als Adsorbens werden der zeolithartige SAPO-34 und das metallorganische Gerüstmaterial (MOF) MIL-100, das eine sehr hohe Wasseradsorptionskapazität besitzt und dabei zyklenstabil ist, im Projekt näher untersucht. Das Vorhaben ist in 5 Arbeitspakete untergliedert: AP1: Management des Konsortiums AP2: Proben und Erstcharakterisierung AP3: Experimentelle Diffusionsuntersuchungen AP4: Modellierung der Adsorptions- und Diffusionsprozesse AP5: Dissemination Die Arbeitsteilung zwischen den Verbundpartnern ist in der detaillierten Vorhabensbeschreibung dargestellt.
Das Projekt "WasserMod: Wassersorption in porösen Feststoffen: Experimentelle Untersuchungen und Computersimulationen zum Gleichgewicht und zu den Transportraten bei der adsorptiven Wärmetransformation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Abteilung Grenzflächenphysik durchgeführt. In dem geplanten Verbundprojekt WasserMod wird die Wasseradsorption und -diffusion in porösen Kompositmaterialien experimentell und mit Hilfe von Computersimulationen untersucht. Von den Verbundpartnern Universität Leipzig (LU), National Technical University of Athens (NTUA) und Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg werden hier Materialien untersucht, die für Wärmetransformationsanwendungen in Adsorptionswärmepumpe oder -kältemaschine und Sorptionsspeicher zur effizienten Bereitstellung von Wärme und Kälte von großem Interesse sind. Die Materialien werden durch Aufkristallisationen des mikroporösen Adsorbens auf innovative makroporösen Aluminiumfaserstrukturen erzeugt. Als Adsorbens werden der zeolithartige SAPO-34 und das metallorganische Gerüstmaterial (MOF) MIL-100, das eine sehr hohe Wasseradsorptionskapazität besitzt und dabei zyklenstabil ist, im Projekt näher untersucht. Das Vorhaben ist in 5 Arbeitspakete untergliedert: AP1: Management des Konsortiums; AP2: Proben und Erstcharakterisierung; AP3: Experimentelle Diffusionsuntersuchungen; AP4: Modellierung der Adsorptions- und Diffusionsprozesse; AP5: Dissemination. Die Arbeitsteilung zwischen den Verbundpartnern ist in der detaillierten Vorhabensbeschreibung dargestellt.
Das Projekt "SIMOPEK: Simulation und Optimierung des Energiekreislaufs von Rechenzentrums-Klimatisierungsnetzen unter Berücksichtigung von Supercomputer-Betriebsszenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SorTech AG durchgeführt. Hauptziel ist die Optimierung der Energieeffizienz von Höchstleistungsrechenzentren durch die Entwicklung von Methoden und Software zur Modellierung und Simulation der Energiekreisläufe beispielhaft für das BAdW-LRZ unter Einbezug des dynamischen Systemverhaltens sowie neuer technischer Komponenten und Konzepte. In dem Projekt wird erstmalig ein Rechenzentrum ganzheitlich betrachtet, nämlich als Einheit aus seiner Infrastruktur, externen Einflussfaktoren, Rechenzentrumszielen, Betriebsszenarien und Rechnerverhalten. Neben der Optimierung bestehender kann SIMOPEK auch für die Planung neuer Rechenzentren eingesetzt werden, wobei insbesondere variables Lastverhalten, verschiedene Kühltechnologien und innovative Konzepte zur Abwärmenutzung berücksichtigt werden können. Aufgabe ist das Potenzial einer Abwärmenutzung heißwassergekühlter Höchstleistungsrechenzentren zu evaluieren. Dies geschieht durch eine Abbildung in einem physikalischen Modell das für die dynamische Systemsimulationen zur Verfügung gestellt wird. Nach erfolgter Validierung des Modells mit den Messergebnissen wird eine optimierte Betriebsweise der Adsorptionskältemaschine für die verschiedenen Betriebszustände des Rechenzentrums untersucht. Die daraus abgeleiteten Erkenntnisse werden dazu verwendet auf Basis neuer Niedertemperaturzeolithen das Potenzial einer speziell für heißwassergekühlte Rechenzentrenoptimierte Adsorptionskältemaschine zu evaluieren und eine mögliche Machbarkeit zu prüfen.
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