TY - RPRT A1 - Kesti, Jyrki A1 - Mononen, Tarmo A1 - Lautso, Petteri A1 - Döring, Bernd A1 - Reger, Vitali A1 - Holopainen, R. A1 - Jung, N. A1 - Shemeikka, J. A1 - Nieminen, J. A1 - Reda, F. A1 - Lawson, Mark A1 - Botti, Andrea A1 - Hall, R. A1 - Zold, A. A1 - Buday, T. T1 - Zero energy solutions for multifunctional steel intensive commercial buildings (ZEMUSIC) - EUR 27627 N2 - The broad commercial objective of this project was the sustainable value creation in steel building technology by addressing the ways in which significant energy reductions can be made in the operation phase of multi-storey commercial buildings. A review on energy efficient commercial buildings in Europe has been carried out consisting of several case studies from different countries. The project included development of zero-energy concepts for reducing energy demand as well as concepts for heating, cooling and ventilation systems by utilising renewable energy sources in three different climates. Also alternative structural frame solutions were developed and analyzed in respect of structural and MEP (mechanical, electrical and plumbing solutions) features. An innovative long span floor system with integrated MEP routings promises a cost effective alternative for sophisticated ventilation distribution and radiant heating and cooling systems, allowing for high energy efficiency and high quality interior climate. The report includes also review of best architectural practices for integrated renewable energy solutions including different design strategies for building facades of zero energy buildings. Interesting results and design basis are also presented for steel energy pile concept, where structural foundation piles are utilized for ground energy harvesting. Life cycle cost calculations for near zero energy office building based on developed technologies show that a near zero energy construction is also profitable. The results and work methods of the project have been summarized in the form of design guidance that offers designers the knowledge gained in a form that can be easily understood. KW - steel KW - iron and steel industry KW - resistance of materials KW - materials technology KW - metal structure KW - research project KW - building industry KW - building materials KW - renewable energy KW - designs and models KW - research report KW - guide Y1 - 2015 SN - 978-92-79-54071-4 U6 - http://dx.doi.org/10.2777/111520 SN - 1831-9424 N1 - Enthalten: Appendix Design Guide: Deliverable Report WP6.4 Design Guide for steel intensive nearly zero office buildings (83 Seiten) PB - Publications Office of the European Union CY - Luxembourg ER - TY - JOUR A1 - Döring, Bernd A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus A1 - Feldmann, Markus A1 - Kesti, Jyrki A1 - Lawson, Mark A1 - Botti, Andrea T1 - Steel solutions for enabling zero-energy buildings JF - Steel Construction - Design and Research Y1 - 2015 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/stco.201510029 SN - 1867-0539 N1 - The 13th Nordic Steel Construction Conference, Tampere, 2015 (NSCC-2015) VL - 8 IS - 3 SP - 194 EP - 200 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus A1 - Hachul, Helmut A1 - Döring, Bernd A1 - Blanke, Tobias A1 - Göttsche, Joachim T1 - Plusenergiegebäude 2.0 in Stahlleichtbauweise JF - Stahlbau Y1 - 2019 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/stab.201900034 SN - 1437-1049 (E-journal), 0038-9145 (print) VL - 88 IS - 6 SP - 522 EP - 528 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus A1 - Ebbert, Thiemo A1 - Hachul, Helmut A1 - Blanke, Tobias A1 - Döring, Bernd T1 - Nutzung erneuerbarer Energien durch thermische Aktivierung von Komponenten aus Stahl JF - Stahlbau N2 - Die Versorgung von Neubauten soll möglichst weitgehend unabhängig von fossilen Energieträgern erfolgen. Erneuerbare Energien spielen dafür eine gewichtige Rolle. Eine gute Möglichkeit, erneuerbare Energien ohne viel zusätzlichen Aufwand nutzbar zu machen, ist, bereits vorhandenen Komponenten im Gebäude zusätzliche Funktionen zu geben. Hier kann bspw. die Fassade oder das Dach solarthermisch aktiviert oder durch Fotovoltaikmodule ergänzt werden. Auch Tiefgründungen können neben der statischen Funktion noch eine geothermische Funktion zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme erhalten. Neben der Erzeugung bietet sich auch für die Verteilung der Wärme oder Kälte im Gebäude die Integration in Bauteile an. Hier kann bspw. der Boden durch eine Fußbodenheizung oder die Decke durch Deckenstrahlplatten aktiviert werden. Im Rahmen der Veröffentlichung wird auf die thermische Aktivierung von Stahlkomponenten eingegangen. Es wird eine Lösung vorgestellt, die vorgehängte hinterlüftete Stahlfassade (VHF) solarthermisch zu aktivieren. Außerdem werden zwei Möglichkeiten zur geothermischen Aktivierung von Tiefgründungen mittels Stahlpfählen gezeigt. Zuletzt wird ein System zur thermischen Aktivierung von Stahltrapezprofilen an der Decke erläutert, welches Wärme zuführen oder bei Bedarf abführen kann. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/stab.202000031 SN - 1437-1049 VL - 2020 IS - Volume 89, Issue 6512-519 SP - 512 EP - 519 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Net-exergetic, hydraulic and thermal optimization of coaxial heat exchangers using fixed flow conditions instead of fixed flow rates JF - Geothermal Energy N2 - Previous studies optimized the dimensions of coaxial heat exchangers using constant mass fow rates as a boundary condition. They show a thermal optimal circular ring width of nearly zero. Hydraulically optimal is an inner to outer pipe radius ratio of 0.65 for turbulent and 0.68 for laminar fow types. In contrast, in this study, fow conditions in the circular ring are kept constant (a set of fxed Reynolds numbers) during optimization. This approach ensures fxed fow conditions and prevents inappropriately high or low mass fow rates. The optimization is carried out for three objectives: Maximum energy gain, minimum hydraulic efort and eventually optimum net-exergy balance. The optimization changes the inner pipe radius and mass fow rate but not the Reynolds number of the circular ring. The thermal calculations base on Hellström’s borehole resistance and the hydraulic optimization on individually calculated linear loss of head coefcients. Increasing the inner pipe radius results in decreased hydraulic losses in the inner pipe but increased losses in the circular ring. The net-exergy diference is a key performance indicator and combines thermal and hydraulic calculations. It is the difference between thermal exergy fux and hydraulic efort. The Reynolds number in the circular ring is instead of the mass fow rate constant during all optimizations. The result from a thermal perspective is an optimal width of the circular ring of nearly zero. The hydraulically optimal inner pipe radius is 54% of the outer pipe radius for laminar fow and 60% for turbulent fow scenarios. Net-exergetic optimization shows a predominant infuence of hydraulic losses, especially for small temperature gains. The exact result depends on the earth’s thermal properties and the fow type. Conclusively, coaxial geothermal probes’ design should focus on the hydraulic optimum and take the thermal optimum as a secondary criterion due to the dominating hydraulics. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1186/s40517-021-00201-3 SN - 2195-9706 N1 - Corresponding author: Tobias Blanke VL - 9 IS - Article number: 19 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Reger, Vitali A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Koaxiale Stahlenergiepfähle JF - Stahlbau N2 - Ein entscheidender Teil der Energiewende ist die Wärmewende im Gebäudesektor. Ein Schlüsselelement sind hier Wärmepumpen. Diese benötigen eine Wärmequelle, der sie Energie entziehen können, um sie auf ein höheres Temperaturniveau zu transformieren. Diese Wärmequelle kann bspw. das Erdreich sein, dessen Wärme durch Erdsonden erschlossen werden kann. In diesem Beitrag werden in Stahlpfähle integrierte Koaxialsonden mit dem Stand der Technik von Erdsonden gleichen Durchmessers bezüglich ihrer thermischen Leistungsmerkmale verglichen. Die Stahlenergiepfähle bieten neben der Wärmegewinnung weitere Vorteile, da sie auch eine statische Funktion übernehmen und rückstandsfrei zurückgebaut werden können. Es werden analytische und numerische Berechnungen vorgestellt, um die thermischen Potenziale beider Systeme zu vergleichen. Außerdem wird ein Testaufbau gezeigt, bei dem Stahlenergiepfähle in zwei verschiedenen Längen mit vorhandenen gängigen Erdsonden verglichen werden können. Die Berechnungen zeigen einen deutlichen thermischen Mehrertrag zwischen 26 % und 148 % der Stahlenergiepfähle gegenüber dem Stand der Technik abhängig vom Erdreich. Die Messergebnisse zeigen einen thermischen Mehrertrag von über 100 %. Es lässt sich also signifikante Erdsondenlänge einsparen. Dabei ist zu beachten, dass sich damit der thermisch genutzte Bereich des Erdreichs reduziert, wodurch die thermische Regeneration und/oder das Langzeitverhalten des Erdreichs an Bedeutung gewinnt. Y1 - 2021 VL - 90. 2021 IS - 6 SP - 417 EP - 424 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Kuhnhenne, Markus A1 - Reger, Vitali A1 - Pyschny, Dominik A1 - Döring, Bernd T1 - Influence of airtightness of steel sandwich panel joints on heat losses JF - E3S Web of Conferences 12th Nordic Symposium on Building Physics (NSB 2020) N2 - Energy saving ordinances requires that buildings must be designed in such a way that the heat transfer surface including the joints is permanently air impermeable. The prefabricated roof and wall panels in lightweight steel constructions are airtight in the area of the steel covering layers. The sealing of the panel joints contributes to fulfil the comprehensive requirements for an airtight building envelope. To improve the airtightness of steel sandwich panels, additional sealing tapes can be installed in the panel joint. The influence of these sealing tapes was evaluated by measurements carried out by the RWTH Aachen University - Sustainable Metal Building Envelopes. Different installation situations were evaluated by carrying out airtightness tests for different joint distances. In addition, the influence on the heat transfer coefficient was also evaluated using the Finite Element Method (FEM). The combination of obtained air volume flow and transmission losses enables to create an "effective heat transfer coefficient" due to transmission and infiltration. This summarizes both effects in one value and is particularly helpful for approximate calculations on energy efficiency. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/202017205008 VL - 172 IS - Art. 05008 PB - EDP Sciences CY - Les Ulis ER -