TY - CHAP A1 - Blanke, Tobias A1 - Schmidt, Katharina S. A1 - Göttsche, Joachim A1 - Döring, Bernd A1 - Frisch, Jérôme A1 - van Treeck, Christoph ED - Weidlich, Anke ED - Neumann, Dirk ED - Gust, Gunther ED - Staudt, Philipp ED - Schäfer, Mirko T1 - Time series aggregation for energy system design: review and extension of modelling seasonal storages T2 - Energy Informatics N2 - Using optimization to design a renewable energy system has become a computationally demanding task as the high temporal fluctuations of demand and supply arise within the considered time series. The aggregation of typical operation periods has become a popular method to reduce effort. These operation periods are modelled independently and cannot interact in most cases. Consequently, seasonal storage is not reproducible. This inability can lead to a significant error, especially for energy systems with a high share of fluctuating renewable energy. The previous paper, “Time series aggregation for energy system design: Modeling seasonal storage”, has developed a seasonal storage model to address this issue. Simultaneously, the paper “Optimal design of multi-energy systems with seasonal storage” has developed a different approach. This paper aims to review these models and extend the first model. The extension is a mathematical reformulation to decrease the number of variables and constraints. Furthermore, it aims to reduce the calculation time while achieving the same results. KW - Energy system KW - Renewable energy KW - Mixed integer linear programming (MILP) KW - Typical periods KW - Time-series aggregation Y1 - 2022 U6 - http://dx.doi.org/10.1186/s42162-022-00208-5 SN - 2520-8942 N1 - Proceedings of the 11th DACH+ Conference on Energy Informatics, 15-16 September 2022, Freiburg, Germany. VL - 5 IS - 1, Article number: 17 SP - 1 EP - 14 PB - Springer Nature 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 - 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 - 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, V. A1 - Döring, Bernd A1 - Kuhnhenne, M. T1 - Passive und aktive Maßnahmen zur Flächenkühlung im Stahl(leicht)bau JF - Bauingenieur N2 - Mit steigenden Dämmstandards und höheren Komfortanforderungen der Nutzer gerät die Problematik der sommerlichen Überhitzung zunehmend in den Fokus. Um die Überhitzung möglichst gering zu halten, sind Maßnahmen und Lösungen zu entwickeln, die den potenziellen Kühlbedarf eines Gebäudes vermeiden sowie reduzieren. Im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes BATIMASS wurden Techniken untersucht, die die sommerliche Raumtemperatur ohne zusätzliche Kühlung (passiv) oder aber mit energieeffizienter wasserbasierter Flächenkühlung (aktiv) reduzieren und die besonders für Gebäude in Stahl(leicht)bauweise geeignet sind. Dafür wurde die Methodik der thermisch äquivalenten Decke weiterentwickelt, um das thermische Verhalten von Profilblechdecken in Gebäuden für beide Lösungsansätze analysieren zu können. Darüber hinaus wurde der Einsatz von Phasenwechselmaterial (PCM) zur Steigerung der Speicherfähigkeit von leichten Decken mit besonders geringer thermischer Masse in Simulationen sowie im Labor untersucht und bewertet. Y1 - 2016 U6 - http://dx.doi.org/10.37544/0005-6650-2016-07-08-63 SN - 0005-6650 N1 - gedruckt in der Bereichsbibliothek Bayernallee unter der Signatur 13 Z 049 VL - 91 IS - Jul/Aug SP - 309 EP - 316 PB - VDI Fachmedien CY - Düsseldorf ER - TY - RPRT A1 - Sansom, M. A1 - Lawson, R.M. A1 - Tucho, R. A1 - Kendrick, C. A1 - Ogden, R. A1 - Resalati, S. A1 - Garay, R. A1 - Döring, Bernd A1 - Reger, V. A1 - Gilbert, J. A1 - Heikkinen, J. A1 - Hemmila, K. T1 - Building in active thermal mass into steel structures (BATIMASS) - EUR 28166EN N2 - The main objective of the BATIMASS project was to address how the energy balance in relatively lightweight steel buildings can be improved by building in ‘active thermal mass’ (ATM) into the building fabric. This was achieved through concept design, dynamic thermal modelling and testing of a number of potentially viable systems and concepts. A significant programme of thermal simulation modelling was undertaken utilising the thermally equivalent slab (TES) concept to model the passive thermal capacity effect of profiled, composite metal floor decks. It is apparent from the modelling results that thermal mass is a highly complex phenomenon which is highly dependent upon building type, occupancy patterns, climate and many other aspects of the building design and servicing strategy. The ATM systems developed, both conceptually and for prototype testing, focussed on water-cooled composite slabs, the Cofradal floor system and the phase change material (PCM) Energain. In addition to laboratory testing of prototypes, whole building monitoring was undertaken at the Kubik building in Spain and the RWTH test building in Germany. Advanced thermal modelling was also undertaken to estimate the likely benefits of the ATM concept designs developed and for comparison with the test results. In addition to thermal testing, structural tests were conducted on composite floor specimens incorporating embedded water pipes. This Final Report presents the results of the activities carried out under this RFCS contract RFSR CT 2012 00033. The work carried out is reported in six major sections corresponding to the technical Work Packages of the project. Only summaries of the work carried out are provided in this report; all work undertaken is fully reported in the formal project deliverables. KW - industrial research KW - iron and steel industry KW - research project KW - materials technology KW - resistance of materials KW - steel KW - metal structure KW - ingot KW - building industry KW - research report Y1 - 2016 SN - 978-92-79-63176-4 U6 - http://dx.doi.org/10.2777/25999 SN - 1831-9424 PB - Publications Office of the European Union CY - Luxembourg ER - TY - CHAP A1 - Feldmann, M. A1 - Döring, Bernd A1 - Pyschny, D. T1 - Floor systems; Sustainabilty analyses and assessments of steel bridges T2 - Sustainable steel buildings : a practical guide for structures and envelopes Y1 - 2016 SN - 978-1-118-74079-8 (PDF) SN - 978-1-118-74111-5 SP - 198 EP - 223 PB - Wiley Blackwell CY - Chichester, West Sussex 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 - 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 -