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Evaluation of tempering as a heat emission system in low-energy residential buildings

Untersuchung von Temperierung als Wärmeabgabesystem in Niederigenergie-Wohnhäuser

  • In the residential construction industry, the focus on energy efficiency and cost effectiveness has been gaining importance. In order to achieve these contradicting objectives, a shift towards a reduced complexity in building practices can be observed. Within the HVAC sector, the Tempering method for space heating has received particular attention as an alternative way to heat museums and buildings worthy of preservation. In spite of the simplified design, this space heating system is claimed to offer significant advantages in its present field of application. This study evaluates the implementation of Tempering in the residential context. So far, there is no scientific research on the implementation of Tempering in energy efficient-dwellings. This master thesis provides initial results on achievable heat flux values, the impact on heat generation efficiency, the inherent installation costs as well as the particular consequences in terms of end energy consumption of the building as a whole. The findings are compared to the individual performances of well-established heat emission approaches. By means of a numerical analysis and a case study on a real-case single-family home, it is found that the heat flux values of Tempering systems suffice for the implementation within buildings, which comply with the low-energy building standard. Comparing radiant walls, radiant floors and radiators, the inherent installation costs are lowest for Tempering and radiant floors. The impact on the end energy consumption depends largely on the utilised heat generation system. With a gas-condensing boiler, Tempering performs equal to the radiant systems. When a ground source heat pump system is installed, however, Tempering performs poorly and accounts for a significantly increased energy consumption. Radiator systems are found to be the most energy-efficient method for space heating in both cases.
  • Im Wohnbausektor der Bauindustrie wird der Fokus immer mehr auf die Energieeffizienz und auf eine kostenreduzierte Bauweise gelegt. Um diese widersprüchlichen Zielsetzungen erreichen zu können, ist der Trend von "Low Tech"-Ausführungen zu erkennen, in dem die Komplexität der baulichen Lösungen reduziert wird. Im Haustechnikbereich der Baubranche, hat das Wärmeabgabesystem der Temperierung auf sich aufmerksam gemacht. Dies bisher im Bereich von Museen und Öffentlichen Gebäuden, die saniert wurden. Die Erfinder des Systems versprechen vielfache Vorteile, trotz des stark vereinfachten Aufbaus des Wärmeabgabestystems. Diese Arbeit untersucht die Anwendbarkeit von Temperierung im Niedrigenergie-Wohnbau. Bisher gibt es zu diesem Anwendungsfall sehr wenig wissenschaftliche Untersuchungen. Das Temperierungssystem wird mit den etablierten Wärmeabgabe-Systemen verglichen, in dem die Wärmeabgabe an den Raum, der Wirkungsgrad der Wärmeerzeuger, die anfallenden Kosten sowie der Endenergie-Verbrauch untersucht und gegenübergestellt wird. Anhand einer numerischen Simulation und eines Fallbeispiels an einem realen Einfamilienhaus wird der Systemvergleich durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Temperierungssystem ausreichend Wärme in die Räume zu bringen vermag. Beim Kostenvergleich stellt sich heraus, dass Temperierung gemeinsam mit der Fußbodenheizung zu den kostengünstigsten Lösungen zählt. Der Endenergieverbrauch ist bei Einsatz eines Gaskondensationskessels mit den Ergebnissen der anderen Flächenheizungssysteme vergleichbar und liegt in etwa gleich. Wenn jedoch eine Wärmepumpe verwendet wird, wirken sich die höheren Vorlauftemperaturen des Temperierungssystems negativ aus. Der Endenergieverbrauch steigt in diesem Fall bedeutend an. In beiden Fällen hat die Studie ergeben, dass die Heizkörperheizung die energetisch effzienteste Raumheizungsmöglichkeit darstellt.

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Metadaten
Author:Rene Nachbaur
DOI:https://doi.org/10.25924/opus-2769
Advisor:Anupam Akolkar
Document Type:Master's Thesis
Language:English
Year of publication:2018
Publishing Institution:FH Vorarlberg
Granting Institution:FH Vorarlberg
Release Date:2019/12/11
Tag:End energy consumption; Heat emission system; Heat flux; Tempering
Number og pages:xiii, 151
DDC classes:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 690 Hausbau, Bauhandwerk / 697 Heizungs-, Lüftungs-, Klimatechnik
Open Access?:ja
Course of Studies:Energietechnik und Energiewirtschaft
Licence (German):License LogoUrhG - The Austrian Copyright Act applies - Es gilt das österr. Urheberrechtsgesetz