In dieser Arbeit wird ein Simulationsprogramm für das Gas-Verhalten in Heizungssystemen entwickelt. Der Gaseintrag durch das Membranausdehnungsgefäß und Dichtungsstellen, die Entstehung und Ansammlung von Gasblasen und die Funktionen der Heizungsanlage werden in einem Programm dynamisch simuliert. Mit diesem Programm wird eine Parameter-Studie durchgeführt. Die Einflüsse verschiedener Faktoren auf das Vorhandensein des Gases und die Leistung der Heizungsanlage werden ausgewertet, wie zum Beispiel der Druck und Temperatur im Heizungssystem, die Gasgehalten im Füllwasser, die Auswirkung eines atmosphärischen Entgasungsgeräts. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einfluss der Gaspermeation auf das Auftreten von Gasblasen im Heizungssystem im Vergleich zum Anfangsgasgehalt im Füllwasser sehr gering ist. Bei höherer Temperatur dringt viel mehr Sauerstoff in das System ein. Die meisten Gasblasen sammeln sich in dem Heizkörper in der höchsten Etage mit dem kürzesten Kreislauf an. Das atmosphärische Entgasungsgerät wirkt besser als das MAG bei der Druckhaltung. Jedoch wird mehr Rost in der Heizungsanlage durch den von dem Behälter des Entgasungsgeräts eingetragenen Sauerstoff erzeugt. / The purpose of this paper is to find out how and how much gas get into the heating system through permeation, when and where the gas bubbles get accumulated in the heating system and how well an atmospheric degassing device works. For this propose a dynamic timestep simulation was made with C# program to simulate heating system and the gas behaviors in the system. Sensibility tests were made for different factors such as sealing material, temperature and gas concentration in water. In addition, the speed of the gas permeation in the dynamic simulation gets compared with the values of static calculation in the literature. The results showed, that different sealing material and different temperature could make a big difference for the amount of gas that permeate in to the system. But compare to the initial gas concentration in the filling water is gas permeation alone is not a decisive factor for the presence of gas bubbles in the heating system and does not have a major impact on the performance of the heating system. More oxygen enters the system and get consumed by corrosion at higher operation temperatures. The results also showed, that the atmospheric degassing device works better than MAG at the pressure maintenance and getting rid of gas bubbles. However, oxygen gets constantly introduced in to the heating system through the container of the atmospheric degassing device. More rust is therefore generated.

Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag zur ganzheitlichen Betrachtung eines erdgasbetriebenen Brennstoffzellen-Heizgerätes mit PEMFC und Autothermer Reformierung zur Kraft-Wärme-Kopplung im Einfamilienhaus geleistet werden. Wesentliches Ziel besteht in der Entwicklung und Anwendung eines BZH-Modells im Leistungsbereich bis 10 kWel das die thermischen und elektrischen Betriebsverhältnisse bei dynamischer Arbeitsweise insbesondere in Kopplung mit einem Spitzenlastkessel mit hinreichender Genauigkeit beschreibt. Auf Basis der gekoppelten Simulation von Gebäude und Anlagentechnik unter Berücksichtigung von Nutzereinflüssen werden umfassende Untersuchungen zum Betriebsverhalten und zur optimalen Dimensionierung von BZHs durchgeführt und nach energetischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet. Die Untersuchung ergab folgende wesentliche Resultate: Gegenüber modernen Energieumwandlungstechnologien mit Brennwertgeräten zur hocheffzienten Wärmeversorgung und GuD-Grundlastkraftwerken zur Bereitstellung elektrischen Stromes erzielt die KWK-Nutzung mit Brennstoffzellen primärenergetische Einsparpotenziale bis zu 21%. Bereits bei niedriger BZH-Auslegung (auf den mittleren elektrischen Haushaltsbedarf)wird deren Energiebedarf um ca. 3% unterschritten. Günstige BZH-Dimensionierungen für den Einsatz im Einfamilienhaus liegen zwischen Pel=1,0 ... 2,0 kW (QBZH=2,5 ... 4,6 kW) in Verbindung mit einem BW-Spitzenlastkessel. Mit der BZH-Bemessung auf die maximale Heizlast (Gebäudewärmebedarf und TWE) sind die niedrigsten primärenergetischen Aufwendungen zu erreichen. Oberhalb dieser Dimensionierung sind keine weiteren Einsparungen zu erwarten. Während separat betrachtet die elektrischen und thermischen Effizienzen von BZ-KWK-Anlagen vergleichsweise niedrig sind, spielt die gekoppelte Erzeugung verbunden mit hohen Gesamtnutzungsgraden die entscheidende Rolle. Mit dem generierten elektrischen BZ-Strom wird der mit höheren Abwärmeverlusten erzeugte Kraftwerksstrom ersetzt. Dieser Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen im Wohngebäude kommt nur bei der Nutzung von elektrischer und thermischer Energie zum Tragen. Bei nichtintermittierendem Betrieb fällt Überschusswärme an, die an die Umgebung abzuführen ist. Außerhalb der Heizperiode stellen sich somit energetische Mehraufwendungen im Vergleich zum wärmegeführten Betrieb ein. In der Kombination von BZ-Technik und Spitzenlastkessel sind lange BZH-Betriebszeiten zu garantieren. Diesbezüglich ist die Regelung zur Trinkwasser-Erwärmung - insbesondere in den Sommermonaten - zum optimalen Betrieb ausschlaggebend. Die teilweise Deckung des Haushaltsstrombedarfs und der Verkauf elektrischer Arbeit senken gegenüber dem konventionellen Energiebezug maßgeblich die Betriebskosten. Durch geltende BZ-Fördermaßnahmen werden per se jährliche Energiekosten gespart. Diese Einsparungen können zur mittelfristigen Refinanzierung der vergleichsweise teureren Anlagenkosten beitragen. Auf Basis der Betriebskosten-Einsparung gegenüber konventioneller Technik sind die Grenzkosten der BZH-Investition für den wärmegeführten, intermittierenden Betrieb abschätzbar. Unter Annahme einer BZ-Stack-Lebensdauer von einem Jahr beträgt die maximale Investition bei einer elektrischen BZH-Nettoleistung von beispielsweise Pel=1,0 kW rund I0,BZH=1066 EUR.

Planung und Ausführung in der Heizungstechnik gehen von einem idealisierten Nutzer aus, dessen Verhalten und Vorlieben bezüglich dieser Technik in der Regel aber nicht bekannt sind. Heizen 2020 untersucht „den“ Nutzer vor diesem Hintergrund statistisch mittels einer groß angelegten Befragung. Es stellt sich heraus, dass eine Unterteilung der Nutzer in drei Cluster, die sich in ihren Vorlieben deutlich unterscheiden, sinnvoll ist. Aus den Clustern wird ein Auslegungs- und Regelungskonzept entwickelt, das abweichend von der bisherigen Vorgehensweise gezielt Reserven aufbaut, diese aber regeltechnisch auf die tatsächliche Nutzeranforderung reduziert. Darauf basierend werden Hinweise für die Anpassung der Anlagentechnik an den Nutzer gegeben. / Planning and installation in heating technology are based on an idealized user whose behavior and preferences regarding this technology usually are unknown. "Heizen 2020" ("heating technology in the year 2020") examined "the" user against this background statistically by means of a large-scale survey. It turns out that a subdivision of the users into three clusters, which differ significantly in their preferences, is useful. From the clusters a design and control concept is developed that uses - different to the useal planning process - reserves . These reserves are reduced by control technology to the actual user request. Based on the clusters indications for the choice and adaptation of the heating technology are developed. / Planification et l'exécution de la technologie de chauffage sont basées sur un utilisateur idéalisé dont le comportement et les préférences en ce qui concerne cette technologie ne sont généralement pas connus. "Heizen 2020" (technology de chauffage en 2020) a enquêté sur les utilisateurs contre ce contexte statistiquement au moyen d'une enquête à grande échelle. Il se trouve qu'une subdivision des utilisateurs en trois groupes, qui sont diffèrent sensiblement dans leurs préférences, est logique. Basé sur ces groupe un concept de conception et de contrôle est développée. Indépendamment de la procédure précédente ce concept fonctionne avec des réserves dans le processus de planification et l'adaptation à la suite de la demande de l'utilisateur réel en utilisant la technologie de contrôle. Il y a des instructions développées pour sélectionner et ajuster le chauffage à l'utilisateur, sur la base des groupes développés.

Planung und Ausführung in der Heizungstechnik gehen von einem idealisierten Nutzer aus, dessen Verhalten und Vorlieben bezüglich dieser Technik in der Regel aber nicht bekannt sind. Heizen 2020 untersucht „den“ Nutzer vor diesem Hintergrund statistisch mittels einer groß angelegten Befragung. Es stellt sich heraus, dass eine Unterteilung der Nutzer in drei Cluster, die sich in ihren Vorlieben deutlich unterscheiden, sinnvoll ist. Aus den Clustern wird ein Auslegungs- und Regelungskonzept entwickelt, das abweichend von der bisherigen Vorgehensweise gezielt Reserven aufbaut, diese aber regeltechnisch auf die tatsächliche Nutzeranforderung reduziert. Darauf basierend werden Hinweise für die Anpassung der Anlagentechnik an den Nutzer gegeben.:1. Einleitung 1.1. Ein Wort zur historischen Entwicklung 1.2. Herleitung der Problemstellung 1.3. Erläuterung der Problemstellung 1.4. Beschreibung der Methodik und des daraus resultierenden Aufbaus 2. Literaturrecherche 2.1. Studien mit vorwiegend technischem Hintergrund 2.1.1. Felduntersuchungen zur Begrenzung des natürlichen und erzwungenen Transmissions- und Lüftungswärmeverbrauchs durch Nutzerinformation sowie durch heiz- und regelungstechnische Maßnahmen 2.1.2. Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch in Niedrigenergie- und Passivhäusern 2.1.3. Offenlegungsschrift DE 196 13 021 A1 – Patentanmeldung Vaillant aus dem Jahr 1996 22 2.1.4. Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit – Investitions- und Nutzungskosten in Wohngebäuden gemeinnütziger Bauvereinigungen unter Berücksichtigung energetischer Aspekte 2.2. Studien mit vorwiegend sozialwissenschaftlichem Hintergrund 2.2.1. (Ältere) Studien aus dem Bereich Passivhaus 2.2.2. Wohnkomfort und Heizwärmeverbrauch im Passivhaus und Niedrigenergiehaus 2.2.3. Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption 2.2.4. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen 2.2.5. Wohnkonzepte als Hilfsmittel für die dauerhafte Bewirtschaftung von Liegenschaften 2.2.6. Wohnen im ökologischen „Haus der Zukunft“ 2.3. Auswertungen auf Datenbasis der Heizkostenabrechnungen 2.3.1. Reale Raumtemperaturen in Mehrfamilienhäusern und Implikationen für die Einschätzung des Heizenergiebedarfs 2.3.2. Auswirkungen der verbrauchsabhängigen Abrechnung in Abhängigkeit von der energetischen Gebäudequalität 2.4. Auswertungen aus dem Bereich Marketing/Kommunikation 2.4.1. Vaillant Wärmebarometer 2012 2.5. Stand der Normung 2.5.1. DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung 2.5.2. DIN EN 15251: Eingangsparameter für das Raumklima 2.5.3 Vornormenreihe DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden 2.5.4. Normenreihe DIN EN 12831 – Verfahren zur Berechnung der Normheizlast 2.5.5. DIN 1946-6: Lüftung von Wohnungen 2.5.6. Überarbeitung der DIN 4708 – Dimensionierung von Trinkwarmwasseranlagen 2.5.7. VDI 6030 Blatt 1 – Auslegung von Raumheizflächen – Grundlagen – Auslegung von Raumheizflächen 2.5.8. Schallschutz in der Normung: Normenreihe DIN 4109 (Entwurf), VDI 2081 und VDI 4100 62 2.5.9. VDI 6003 Trinkwassererwärmungsanlagen 2.6. Zusammenfassung Literaturrecherche 3. Nutzerbefragung allgemein 4. Auswertung – Ableitung von neuen Erkenntnissen 4.1. Erste Beschreibung des Datensatzes 4.1.1. Repräsentativität der Umfrage, Eigentum 4.1.2. Altersverteilung, Wohnkonzepte 4.1.3. Onlinebefragung 4.1.4. Präsenzbefragung 4.1.5. Einstufung Wohnkonzepte 4.2. Allgemeine Auswertungen 4.2.1. Raumtemperatur und Behaglichkeit 4.2.2. Warmwasserkomfort 4.2.3. Luftwechsel und Lüftungsverhalten, CO2 und Luftfeuchte 4.2.4. Regelstrategien des Nutzers zur Raumtemperatur 4.2.5. Beeinflussung des Nutzerverhaltens - allgemein 4.2.6. Nutzerbeeinflussung durch Information 4.2.7. Technische Wünsche 4.2.8. Kühlwunsch 4.2.9. Umwelt, Komfort, Kosten- Treibende Elemente für den Nutzer 4.2.10. Fossile und erneuerbare Energieträger 4.2.11. Paaranalyse, insbesondere Temperatur 4.2.12. Heizkörpergröße und –temperatur (Auslegung) 4.2.13. Wartung der Lüftungstechnischen Anlage 4.2.14. Zu beachtende Randbedingungen für neue Regelungskonzepte vor dem Hintergrund der Einsparung von Heizwärme 4.3. Überprüfung der eingangs aufgestellten Problemstellung 4.4. Clusterbildung 4.4.1. Überprüfung auf offensichtliche Cluster 4.4.2. Finale Clusterbildung 5. Ableitung einer nutzerorientierten Planungsmethodik 5.1. Referenzanlage 5.1.1. Wärmeerzeugung 5.1.2. Wärmeverteilung 5.1.3. Wärmeübergabe 5.1.4. Lüftung 5.1.5. Trinkwassererwärmung 5.1.6. Schulung/Information der Nutzer – Wartung der Anlage 5.2. Aufwertung der Anlagenkonfiguration 5.3. Auslegungskonzept 5.3.1. Auslegung Wärmeerzeuger 5.3.2. Auslegung der Heizflächen 5.3.3. Auslegung hydraulische Komponenten 5.3.4. Auslegung Lüftung 5.4. Regelungskonzept 5.4.1. Nutzerschnittstelle 5.4.2. Vorgaben an die Regelung 5.4.3. Eingaben Fachhandwerkerebene (Erstinstallation) 5.4.4. Folgen der Wahl der jeweiligen Regelstufe durch den Nutzer 5.4.5. Leistungsregelung und Nebenanforderungen 5.5. Anpassung Mehrfamilienhaus 5.6. Anpassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts an den Bestand 6. Überprüfung und Fortschreibung der Ergebnisse 6.1. Folgen Energieausweis und Energieberatung/DIN V 18599 6.2. Abschätzung manuelle Heizkurvenverschiebung 6.3. Nutzerwunsch „Duschpanel“ und zukünftiger Verbrauch 6.4. Folgenabschätzung Investition 6.5. Weiterer Forschungsbedarf 6.5.1. Umsetzung in die Praxis 6.5.2. Warmwasserbedarf 6.5.3. Verschattung 6.5.4. Kühlungswunsch 6.5.5. Einfluss von Außenluftdurchlässen auf den Komfort in der Praxis 6.5.6. Dauer der Nachtabsenkung 6.5.7. Art der Tätigkeit und Bekleidung im häuslichen Bereich 6.5.8. Automationskonzept 7. Zusammenfassung und Erarbeitung zielgruppengerechter Empfehlungen 7.1. Allgemeine Zusammenfassung 7.2. Zusammenfassung aus bestimmten Blickwinkeln 7.2.1. Blickwinkel Handwerk 7.2.2. Blickwinkel Normung 7.2.3. Blickwinkel Politik 7.2.4. Blickwinkel Hersteller 7.3. Persönlicher Ausblick 8. Verzeichnisse 8.1. Abbildungsverzeichnis 8.2. Tabellenverzeichnis 8.3. Literaturverzeichnis 9. Anhang 9.1. Dokumentation Vorgehensweise 9.1.1. Beteiligte Personen und Institutionen 9.1.2. Entwicklung Fragebogen 9.1.3. Präsenzumfrage im Detail 9.1.4. Überarbeitung und Korrektur Datensatz Präsenzinterviews vor Auswertung 9.1.5. Dokumentation Datensatz Online 9.1.6. Auslegungsfragen Präsenzumfrage 9.1.7. Verwendete Messgeräte 9.2. Eigene Definitionen und Begrifflichkeiten 9.3. Verwendete statistische Definitionen in der Kurzfassung 9.4. Tabellarische Zusammenfassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts bzw. der Referenzanlage 9.4.1. Referenzanlage 9.4.2. Auslegung Wärmeerzeugung und –übergabe 9.4.3. Auslegung Lüftungsanlage 9.4.4. Auslegung Kühlung 9.4.5. Visualisierung Nutzerschnittstelle (Bedienoberfläche Regelung) 9.4.6. Eingaben Fachhandwerkerebene 9.4.7. Vorgaben bei Nutzerwahl „Öko“-Regelstufe 9.4.8. Vorgaben bei Nutzerwahl „Eco“-Regelstufe 9.4.9. Vorgaben bei Nutzerwahl „Komfort“-Regelstufe 9.4.10. Leistungsregelung 9.4.11. Regelungsvorgaben Lüftung 9.4.12. Anpassung Mehrfamilienhaus 9.4.13. Einschränkungen im Bestand 9.5. Belegexemplare 9.5.1. Belegexemplar Fragebogen Präsenzumfrage Liegenschaft 9.5.2. Belegexemplare Fragebogen Präsenzumfrage Bewohner 9.5.3. Belegexemplare Fragebogen Onlineumfrage 9.5.4. Vergleich Online- und Präsenzfragenbogen / Planning and installation in heating technology are based on an idealized user whose behavior and preferences regarding this technology usually are unknown. "Heizen 2020" ("heating technology in the year 2020") examined "the" user against this background statistically by means of a large-scale survey. It turns out that a subdivision of the users into three clusters, which differ significantly in their preferences, is useful. From the clusters a design and control concept is developed that uses - different to the useal planning process - reserves . These reserves are reduced by control technology to the actual user request. Based on the clusters indications for the choice and adaptation of the heating technology are developed.:1. Einleitung 1.1. Ein Wort zur historischen Entwicklung 1.2. Herleitung der Problemstellung 1.3. Erläuterung der Problemstellung 1.4. Beschreibung der Methodik und des daraus resultierenden Aufbaus 2. Literaturrecherche 2.1. Studien mit vorwiegend technischem Hintergrund 2.1.1. Felduntersuchungen zur Begrenzung des natürlichen und erzwungenen Transmissions- und Lüftungswärmeverbrauchs durch Nutzerinformation sowie durch heiz- und regelungstechnische Maßnahmen 2.1.2. Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch in Niedrigenergie- und Passivhäusern 2.1.3. Offenlegungsschrift DE 196 13 021 A1 – Patentanmeldung Vaillant aus dem Jahr 1996 22 2.1.4. Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit – Investitions- und Nutzungskosten in Wohngebäuden gemeinnütziger Bauvereinigungen unter Berücksichtigung energetischer Aspekte 2.2. Studien mit vorwiegend sozialwissenschaftlichem Hintergrund 2.2.1. (Ältere) Studien aus dem Bereich Passivhaus 2.2.2. Wohnkomfort und Heizwärmeverbrauch im Passivhaus und Niedrigenergiehaus 2.2.3. Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption 2.2.4. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen 2.2.5. Wohnkonzepte als Hilfsmittel für die dauerhafte Bewirtschaftung von Liegenschaften 2.2.6. Wohnen im ökologischen „Haus der Zukunft“ 2.3. Auswertungen auf Datenbasis der Heizkostenabrechnungen 2.3.1. Reale Raumtemperaturen in Mehrfamilienhäusern und Implikationen für die Einschätzung des Heizenergiebedarfs 2.3.2. Auswirkungen der verbrauchsabhängigen Abrechnung in Abhängigkeit von der energetischen Gebäudequalität 2.4. Auswertungen aus dem Bereich Marketing/Kommunikation 2.4.1. Vaillant Wärmebarometer 2012 2.5. Stand der Normung 2.5.1. DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung 2.5.2. DIN EN 15251: Eingangsparameter für das Raumklima 2.5.3 Vornormenreihe DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden 2.5.4. Normenreihe DIN EN 12831 – Verfahren zur Berechnung der Normheizlast 2.5.5. DIN 1946-6: Lüftung von Wohnungen 2.5.6. Überarbeitung der DIN 4708 – Dimensionierung von Trinkwarmwasseranlagen 2.5.7. VDI 6030 Blatt 1 – Auslegung von Raumheizflächen – Grundlagen – Auslegung von Raumheizflächen 2.5.8. Schallschutz in der Normung: Normenreihe DIN 4109 (Entwurf), VDI 2081 und VDI 4100 62 2.5.9. VDI 6003 Trinkwassererwärmungsanlagen 2.6. Zusammenfassung Literaturrecherche 3. Nutzerbefragung allgemein 4. Auswertung – Ableitung von neuen Erkenntnissen 4.1. Erste Beschreibung des Datensatzes 4.1.1. Repräsentativität der Umfrage, Eigentum 4.1.2. Altersverteilung, Wohnkonzepte 4.1.3. Onlinebefragung 4.1.4. Präsenzbefragung 4.1.5. Einstufung Wohnkonzepte 4.2. Allgemeine Auswertungen 4.2.1. Raumtemperatur und Behaglichkeit 4.2.2. Warmwasserkomfort 4.2.3. Luftwechsel und Lüftungsverhalten, CO2 und Luftfeuchte 4.2.4. Regelstrategien des Nutzers zur Raumtemperatur 4.2.5. Beeinflussung des Nutzerverhaltens - allgemein 4.2.6. Nutzerbeeinflussung durch Information 4.2.7. Technische Wünsche 4.2.8. Kühlwunsch 4.2.9. Umwelt, Komfort, Kosten- Treibende Elemente für den Nutzer 4.2.10. Fossile und erneuerbare Energieträger 4.2.11. Paaranalyse, insbesondere Temperatur 4.2.12. Heizkörpergröße und –temperatur (Auslegung) 4.2.13. Wartung der Lüftungstechnischen Anlage 4.2.14. Zu beachtende Randbedingungen für neue Regelungskonzepte vor dem Hintergrund der Einsparung von Heizwärme 4.3. Überprüfung der eingangs aufgestellten Problemstellung 4.4. Clusterbildung 4.4.1. Überprüfung auf offensichtliche Cluster 4.4.2. Finale Clusterbildung 5. Ableitung einer nutzerorientierten Planungsmethodik 5.1. Referenzanlage 5.1.1. Wärmeerzeugung 5.1.2. Wärmeverteilung 5.1.3. Wärmeübergabe 5.1.4. Lüftung 5.1.5. Trinkwassererwärmung 5.1.6. Schulung/Information der Nutzer – Wartung der Anlage 5.2. Aufwertung der Anlagenkonfiguration 5.3. Auslegungskonzept 5.3.1. Auslegung Wärmeerzeuger 5.3.2. Auslegung der Heizflächen 5.3.3. Auslegung hydraulische Komponenten 5.3.4. Auslegung Lüftung 5.4. Regelungskonzept 5.4.1. Nutzerschnittstelle 5.4.2. Vorgaben an die Regelung 5.4.3. Eingaben Fachhandwerkerebene (Erstinstallation) 5.4.4. Folgen der Wahl der jeweiligen Regelstufe durch den Nutzer 5.4.5. Leistungsregelung und Nebenanforderungen 5.5. Anpassung Mehrfamilienhaus 5.6. Anpassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts an den Bestand 6. Überprüfung und Fortschreibung der Ergebnisse 6.1. Folgen Energieausweis und Energieberatung/DIN V 18599 6.2. Abschätzung manuelle Heizkurvenverschiebung 6.3. Nutzerwunsch „Duschpanel“ und zukünftiger Verbrauch 6.4. Folgenabschätzung Investition 6.5. Weiterer Forschungsbedarf 6.5.1. Umsetzung in die Praxis 6.5.2. Warmwasserbedarf 6.5.3. Verschattung 6.5.4. Kühlungswunsch 6.5.5. Einfluss von Außenluftdurchlässen auf den Komfort in der Praxis 6.5.6. Dauer der Nachtabsenkung 6.5.7. Art der Tätigkeit und Bekleidung im häuslichen Bereich 6.5.8. Automationskonzept 7. Zusammenfassung und Erarbeitung zielgruppengerechter Empfehlungen 7.1. Allgemeine Zusammenfassung 7.2. Zusammenfassung aus bestimmten Blickwinkeln 7.2.1. Blickwinkel Handwerk 7.2.2. Blickwinkel Normung 7.2.3. Blickwinkel Politik 7.2.4. Blickwinkel Hersteller 7.3. Persönlicher Ausblick 8. Verzeichnisse 8.1. Abbildungsverzeichnis 8.2. Tabellenverzeichnis 8.3. Literaturverzeichnis 9. Anhang 9.1. Dokumentation Vorgehensweise 9.1.1. Beteiligte Personen und Institutionen 9.1.2. Entwicklung Fragebogen 9.1.3. Präsenzumfrage im Detail 9.1.4. Überarbeitung und Korrektur Datensatz Präsenzinterviews vor Auswertung 9.1.5. Dokumentation Datensatz Online 9.1.6. Auslegungsfragen Präsenzumfrage 9.1.7. Verwendete Messgeräte 9.2. Eigene Definitionen und Begrifflichkeiten 9.3. Verwendete statistische Definitionen in der Kurzfassung 9.4. Tabellarische Zusammenfassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts bzw. der Referenzanlage 9.4.1. Referenzanlage 9.4.2. Auslegung Wärmeerzeugung und –übergabe 9.4.3. Auslegung Lüftungsanlage 9.4.4. Auslegung Kühlung 9.4.5. Visualisierung Nutzerschnittstelle (Bedienoberfläche Regelung) 9.4.6. Eingaben Fachhandwerkerebene 9.4.7. Vorgaben bei Nutzerwahl „Öko“-Regelstufe 9.4.8. Vorgaben bei Nutzerwahl „Eco“-Regelstufe 9.4.9. Vorgaben bei Nutzerwahl „Komfort“-Regelstufe 9.4.10. Leistungsregelung 9.4.11. Regelungsvorgaben Lüftung 9.4.12. Anpassung Mehrfamilienhaus 9.4.13. Einschränkungen im Bestand 9.5. Belegexemplare 9.5.1. Belegexemplar Fragebogen Präsenzumfrage Liegenschaft 9.5.2. Belegexemplare Fragebogen Präsenzumfrage Bewohner 9.5.3. Belegexemplare Fragebogen Onlineumfrage 9.5.4. Vergleich Online- und Präsenzfragenbogen / Planification et l'exécution de la technologie de chauffage sont basées sur un utilisateur idéalisé dont le comportement et les préférences en ce qui concerne cette technologie ne sont généralement pas connus. "Heizen 2020" (technology de chauffage en 2020) a enquêté sur les utilisateurs contre ce contexte statistiquement au moyen d'une enquête à grande échelle. Il se trouve qu'une subdivision des utilisateurs en trois groupes, qui sont diffèrent sensiblement dans leurs préférences, est logique. Basé sur ces groupe un concept de conception et de contrôle est développée. Indépendamment de la procédure précédente ce concept fonctionne avec des réserves dans le processus de planification et l'adaptation à la suite de la demande de l'utilisateur réel en utilisant la technologie de contrôle. Il y a des instructions développées pour sélectionner et ajuster le chauffage à l'utilisateur, sur la base des groupes développés.:1. Einleitung 1.1. Ein Wort zur historischen Entwicklung 1.2. Herleitung der Problemstellung 1.3. Erläuterung der Problemstellung 1.4. Beschreibung der Methodik und des daraus resultierenden Aufbaus 2. Literaturrecherche 2.1. Studien mit vorwiegend technischem Hintergrund 2.1.1. Felduntersuchungen zur Begrenzung des natürlichen und erzwungenen Transmissions- und Lüftungswärmeverbrauchs durch Nutzerinformation sowie durch heiz- und regelungstechnische Maßnahmen 2.1.2. Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch in Niedrigenergie- und Passivhäusern 2.1.3. Offenlegungsschrift DE 196 13 021 A1 – Patentanmeldung Vaillant aus dem Jahr 1996 22 2.1.4. Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit – Investitions- und Nutzungskosten in Wohngebäuden gemeinnütziger Bauvereinigungen unter Berücksichtigung energetischer Aspekte 2.2. Studien mit vorwiegend sozialwissenschaftlichem Hintergrund 2.2.1. (Ältere) Studien aus dem Bereich Passivhaus 2.2.2. Wohnkomfort und Heizwärmeverbrauch im Passivhaus und Niedrigenergiehaus 2.2.3. Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption 2.2.4. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen 2.2.5. Wohnkonzepte als Hilfsmittel für die dauerhafte Bewirtschaftung von Liegenschaften 2.2.6. Wohnen im ökologischen „Haus der Zukunft“ 2.3. Auswertungen auf Datenbasis der Heizkostenabrechnungen 2.3.1. Reale Raumtemperaturen in Mehrfamilienhäusern und Implikationen für die Einschätzung des Heizenergiebedarfs 2.3.2. Auswirkungen der verbrauchsabhängigen Abrechnung in Abhängigkeit von der energetischen Gebäudequalität 2.4. Auswertungen aus dem Bereich Marketing/Kommunikation 2.4.1. Vaillant Wärmebarometer 2012 2.5. Stand der Normung 2.5.1. DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung 2.5.2. DIN EN 15251: Eingangsparameter für das Raumklima 2.5.3 Vornormenreihe DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden 2.5.4. Normenreihe DIN EN 12831 – Verfahren zur Berechnung der Normheizlast 2.5.5. DIN 1946-6: Lüftung von Wohnungen 2.5.6. Überarbeitung der DIN 4708 – Dimensionierung von Trinkwarmwasseranlagen 2.5.7. VDI 6030 Blatt 1 – Auslegung von Raumheizflächen – Grundlagen – Auslegung von Raumheizflächen 2.5.8. Schallschutz in der Normung: Normenreihe DIN 4109 (Entwurf), VDI 2081 und VDI 4100 62 2.5.9. VDI 6003 Trinkwassererwärmungsanlagen 2.6. Zusammenfassung Literaturrecherche 3. Nutzerbefragung allgemein 4. Auswertung – Ableitung von neuen Erkenntnissen 4.1. Erste Beschreibung des Datensatzes 4.1.1. Repräsentativität der Umfrage, Eigentum 4.1.2. Altersverteilung, Wohnkonzepte 4.1.3. Onlinebefragung 4.1.4. Präsenzbefragung 4.1.5. Einstufung Wohnkonzepte 4.2. Allgemeine Auswertungen 4.2.1. Raumtemperatur und Behaglichkeit 4.2.2. Warmwasserkomfort 4.2.3. Luftwechsel und Lüftungsverhalten, CO2 und Luftfeuchte 4.2.4. Regelstrategien des Nutzers zur Raumtemperatur 4.2.5. Beeinflussung des Nutzerverhaltens - allgemein 4.2.6. Nutzerbeeinflussung durch Information 4.2.7. Technische Wünsche 4.2.8. Kühlwunsch 4.2.9. Umwelt, Komfort, Kosten- Treibende Elemente für den Nutzer 4.2.10. Fossile und erneuerbare Energieträger 4.2.11. Paaranalyse, insbesondere Temperatur 4.2.12. Heizkörpergröße und –temperatur (Auslegung) 4.2.13. Wartung der Lüftungstechnischen Anlage 4.2.14. Zu beachtende Randbedingungen für neue Regelungskonzepte vor dem Hintergrund der Einsparung von Heizwärme 4.3. Überprüfung der eingangs aufgestellten Problemstellung 4.4. Clusterbildung 4.4.1. Überprüfung auf offensichtliche Cluster 4.4.2. Finale Clusterbildung 5. Ableitung einer nutzerorientierten Planungsmethodik 5.1. Referenzanlage 5.1.1. Wärmeerzeugung 5.1.2. Wärmeverteilung 5.1.3. Wärmeübergabe 5.1.4. Lüftung 5.1.5. Trinkwassererwärmung 5.1.6. Schulung/Information der Nutzer – Wartung der Anlage 5.2. Aufwertung der Anlagenkonfiguration 5.3. Auslegungskonzept 5.3.1. Auslegung Wärmeerzeuger 5.3.2. Auslegung der Heizflächen 5.3.3. Auslegung hydraulische Komponenten 5.3.4. Auslegung Lüftung 5.4. Regelungskonzept 5.4.1. Nutzerschnittstelle 5.4.2. Vorgaben an die Regelung 5.4.3. Eingaben Fachhandwerkerebene (Erstinstallation) 5.4.4. Folgen der Wahl der jeweiligen Regelstufe durch den Nutzer 5.4.5. Leistungsregelung und Nebenanforderungen 5.5. Anpassung Mehrfamilienhaus 5.6. Anpassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts an den Bestand 6. Überprüfung und Fortschreibung der Ergebnisse 6.1. Folgen Energieausweis und Energieberatung/DIN V 18599 6.2. Abschätzung manuelle Heizkurvenverschiebung 6.3. Nutzerwunsch „Duschpanel“ und zukünftiger Verbrauch 6.4. Folgenabschätzung Investition 6.5. Weiterer Forschungsbedarf 6.5.1. Umsetzung in die Praxis 6.5.2. Warmwasserbedarf 6.5.3. Verschattung 6.5.4. Kühlungswunsch 6.5.5. Einfluss von Außenluftdurchlässen auf den Komfort in der Praxis 6.5.6. Dauer der Nachtabsenkung 6.5.7. Art der Tätigkeit und Bekleidung im häuslichen Bereich 6.5.8. Automationskonzept 7. Zusammenfassung und Erarbeitung zielgruppengerechter Empfehlungen 7.1. Allgemeine Zusammenfassung 7.2. Zusammenfassung aus bestimmten Blickwinkeln 7.2.1. Blickwinkel Handwerk 7.2.2. Blickwinkel Normung 7.2.3. Blickwinkel Politik 7.2.4. Blickwinkel Hersteller 7.3. Persönlicher Ausblick 8. Verzeichnisse 8.1. Abbildungsverzeichnis 8.2. Tabellenverzeichnis 8.3. Literaturverzeichnis 9. Anhang 9.1. Dokumentation Vorgehensweise 9.1.1. Beteiligte Personen und Institutionen 9.1.2. Entwicklung Fragebogen 9.1.3. Präsenzumfrage im Detail 9.1.4. Überarbeitung und Korrektur Datensatz Präsenzinterviews vor Auswertung 9.1.5. Dokumentation Datensatz Online 9.1.6. Auslegungsfragen Präsenzumfrage 9.1.7. Verwendete Messgeräte 9.2. Eigene Definitionen und Begrifflichkeiten 9.3. Verwendete statistische Definitionen in der Kurzfassung 9.4. Tabellarische Zusammenfassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts bzw. der Referenzanlage 9.4.1. Referenzanlage 9.4.2. Auslegung Wärmeerzeugung und –übergabe 9.4.3. Auslegung Lüftungsanlage 9.4.4. Auslegung Kühlung 9.4.5. Visualisierung Nutzerschnittstelle (Bedienoberfläche Regelung) 9.4.6. Eingaben Fachhandwerkerebene 9.4.7. Vorgaben bei Nutzerwahl „Öko“-Regelstufe 9.4.8. Vorgaben bei Nutzerwahl „Eco“-Regelstufe 9.4.9. Vorgaben bei Nutzerwahl „Komfort“-Regelstufe 9.4.10. Leistungsregelung 9.4.11. Regelungsvorgaben Lüftung 9.4.12. Anpassung Mehrfamilienhaus 9.4.13. Einschränkungen im Bestand 9.5. Belegexemplare 9.5.1. Belegexemplar Fragebogen Präsenzumfrage Liegenschaft 9.5.2. Belegexemplare Fragebogen Präsenzumfrage Bewohner 9.5.3. Belegexemplare Fragebogen Onlineumfrage 9.5.4. Vergleich Online- und Präsenzfragenbogen

Room models, currently used for controller tests, assume the room air to be perfectly mixed. A new room model is developed, assuming non-homogeneous room conditions and distinguishing between different sensor positions. From measurement in real test rooms and detailed CFD simulations, a list of convective phenomena is obtained that has to be considered in the development of a model for a room equipped with different HVAC systems. The zonal modelling approach that divides the room air into several sub-volumes is chosen, since it is able to represent the important convective phenomena imposed on the HVAC system. The convective room model is divided into two parts: a zonal model, representing the air at the occupant zone and a second model, providing the conditions at typical sensor positions. Using this approach, the comfort conditions at the occupant zone can be evaluated as well as the impact of different sensor positions. The model is validated for a test room equipped with different HVAC systems. Sensitivity analysis is carried out on the main parameters of the model. Performance assessment and energy consumption are then compared for different sensor positions in a room equipped with different HVAC systems. The results are also compared with those obtained when a well-mixed model is used. A main conclusion of these tests is, that the differences obtained, when changing the position of the controller's sensor, is a function of the HVAC system and controller type. The differences are generally small in terms of thermal comfort but significant in terms of overall energy consumption. For different HVAC systems the cases are listed, in which the use of a simplified model is not recommended. This PhD has been submitted in accordance to the conditions for attaining both the French and the German degree of a PhD, on a co-national basis, in the frame of a statement of the French government from January 18th, 1994. The research has been carried out in the Automation and Energy Management Group (AGE), Department of Sustainable Development (DDD), at the "Centre Scientifique et Technique du Bâtiment" (CSTB) in Marne la Vallée, France, in collaboration with the "Centre Energétique" (CENERG) at the "Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris" (ENSMP), Paris, France and the Technical University of Dresden (TUD), Germany.

Bei einem thermischen Energieversorgungssystem, insbesondere einer Warmwasserheizungsanlage, spielen die in Wärmeträgermedium (Wasser) gelösten Gase (Sauerstoff und Stickstoff) für einen einwandfreien Betreib eine große Rolle, weil einerseits der im Wasser gelöste Sauerstoff zu einer Korrosionsreaktion an metallischen Anlagenbauteilen führt, was wiederum eine Reihe von negativen Konsequenzen, wie Verschleiß der Bauteile, Verstopfung der Rohrleitungen oder Durchrostung, hat. Andererseits kann der im Wasser gelöste Stickstoff aufgrund seiner reaktionsträgen Eigenschaft zu einer Gasblasenbildung führen, die wiederum eine Zirkulationsstörung im Wasserkreislauf bzw. eine Beeinträchtigung der Wärmeversorgung der Heizkörper bewirkt. Die Folgen dieser Systemstörungen sind hohe Wartungs- und Reparaturkosten sowie Reklamationen bei Planern, Anlagenherstellern und Kunden. Erkennt man die Ursachen für das Vorhandensein der Gase in der Heizungsanlage, so können Gegenmaßnahmen rechtzeitig ergriffen werden. Dadurch kann das Problem zum Teil behoben oder zumindest das Schadensausmaß begrenzt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, das Gasproblem aufgrund der Gaspermeation in Heizungsanlagen quantitativ zu beurteilen und anschließend anhand der daraus gewonnenen Erkenntnisse mögliche Lösungsansätze zur Reduzierung bzw. Beseitigung des Gasproblems vorzuschlagen.

Inhalt: Nachhaltiger Stadtumbau und Erneuerbare Energien - Ansatz und Konzepte einer ökologischen Stadtentwicklung Wohnprojekt Dresden Pillnitz - Innovatives Energiekonzept für zwei Mehrfamilienhäuser in Passivhausbauweise Tiefbautechnik in der Praxis - Die spektakuläre Gablenzbach-Sanierung Mauern für die Ewigkeit - Rekonstruktion, Sanierung und Neubau von Mauerwerksbauten Wärmebrückenbeheizung - Ein Widerspruch? Solares Heizen mit Großanlagen - Chancen und Perspektiven Bauphysikalische Wertung von belüfteten und nicht belüfteten Dächern Kritische Aspekte zum sommerlichen Wärmeschutz – Vorbemessung

Bei einem thermischen Energieversorgungssystem, insbesondere einer Warmwasserheizungsanlage, spielen die in Wärmeträgermedium (Wasser) gelösten Gase (Sauerstoff und Stickstoff) für einen einwandfreien Betreib eine große Rolle, weil einerseits der im Wasser gelöste Sauerstoff zu einer Korrosionsreaktion an metallischen Anlagenbauteilen führt, was wiederum eine Reihe von negativen Konsequenzen, wie Verschleiß der Bauteile, Verstopfung der Rohrleitungen oder Durchrostung, hat. Andererseits kann der im Wasser gelöste Stickstoff aufgrund seiner reaktionsträgen Eigenschaft zu einer Gasblasenbildung führen, die wiederum eine Zirkulationsstörung im Wasserkreislauf bzw. eine Beeinträchtigung der Wärmeversorgung der Heizkörper bewirkt. Die Folgen dieser Systemstörungen sind hohe Wartungs- und Reparaturkosten sowie Reklamationen bei Planern, Anlagenherstellern und Kunden. Erkennt man die Ursachen für das Vorhandensein der Gase in der Heizungsanlage, so können Gegenmaßnahmen rechtzeitig ergriffen werden. Dadurch kann das Problem zum Teil behoben oder zumindest das Schadensausmaß begrenzt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, das Gasproblem aufgrund der Gaspermeation in Heizungsanlagen quantitativ zu beurteilen und anschließend anhand der daraus gewonnenen Erkenntnisse mögliche Lösungsansätze zur Reduzierung bzw. Beseitigung des Gasproblems vorzuschlagen.

Room models, currently used for controller tests, assume the room air to be perfectly mixed. A new room model is developed, assuming non-homogeneous room conditions and distinguishing between different sensor positions. From measurement in real test rooms and detailed CFD simulations, a list of convective phenomena is obtained that has to be considered in the development of a model for a room equipped with different HVAC systems. The zonal modelling approach that divides the room air into several sub-volumes is chosen, since it is able to represent the important convective phenomena imposed on the HVAC system. The convective room model is divided into two parts: a zonal model, representing the air at the occupant zone and a second model, providing the conditions at typical sensor positions. Using this approach, the comfort conditions at the occupant zone can be evaluated as well as the impact of different sensor positions. The model is validated for a test room equipped with different HVAC systems. Sensitivity analysis is carried out on the main parameters of the model. Performance assessment and energy consumption are then compared for different sensor positions in a room equipped with different HVAC systems. The results are also compared with those obtained when a well-mixed model is used. A main conclusion of these tests is, that the differences obtained, when changing the position of the controller's sensor, is a function of the HVAC system and controller type. The differences are generally small in terms of thermal comfort but significant in terms of overall energy consumption. For different HVAC systems the cases are listed, in which the use of a simplified model is not recommended. This PhD has been submitted in accordance to the conditions for attaining both the French and the German degree of a PhD, on a co-national basis, in the frame of a statement of the French government from January 18th, 1994. The research has been carried out in the Automation and Energy Management Group (AGE), Department of Sustainable Development (DDD), at the "Centre Scientifique et Technique du Bâtiment" (CSTB) in Marne la Vallée, France, in collaboration with the "Centre Energétique" (CENERG) at the "Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris" (ENSMP), Paris, France and the Technical University of Dresden (TUD), Germany.