References of "Scholzen, Frank 50003040"
     in
Bookmark and Share    
Full Text
Peer Reviewed
See detailImpact of the height imperfections of masonry blocks on the load bearing capacity of dry-stack masonry walls
Chewe Ngapeya, Gelen Gael UL; Waldmann, Danièle UL; Scholzen, Frank UL

in Journal of Construction and Building Materials (TOP10 journal) (2018), 165

Dry-stacked masonry walls gives rise to geometric imperfections: the height variation of different masonry blocks ΔH and the roughness of the support area Δh. This paper studies the effect of ΔH on the ... [more ▼]

Dry-stacked masonry walls gives rise to geometric imperfections: the height variation of different masonry blocks ΔH and the roughness of the support area Δh. This paper studies the effect of ΔH on the structural response and the load bearing capacity of masonry walls by highlighting the load percolation. Furthermore, an algorithm was developed to define a stress multiplier coefficient respecting the imperfections ΔH. The algorithm allowed predicting 77% of the amplified stress compared to the FE analysis and showed that the geometric imperfections govern the load percolation in a wall as well as the cracking mode and the bearing capacity. [less ▲]

Detailed reference viewed: 135 (55 UL)
Full Text
See detailEntwicklung einer Regelungsstrategie für eine PVT-basierte CO2-Wärmepumpe
Rullof, Johannes UL; Lambers, Klaus Jürgen; Blieske, Ulf et al

in KI - Kälte Luft Klimatechnik (2018), 01-02

Die Kombination aus thermischen Absorber und Photovoltaik (PV) in einem Hybrid-Modul (PVT-Modul) vereint PV mit der (solarthermischen) Verdampfung des Kältemittels CO2 als Teilprozess einer Wärmepumpe und ... [more ▼]

Die Kombination aus thermischen Absorber und Photovoltaik (PV) in einem Hybrid-Modul (PVT-Modul) vereint PV mit der (solarthermischen) Verdampfung des Kältemittels CO2 als Teilprozess einer Wärmepumpe und kann zukünftig eine Alternative zu Luft-Wärmepumpen sein. Im Rahmen dieses Beitrags wird auf die Entwicklung einer Regelungsstrategie der PVT-basierten Wärmepumpe eingegangen, welche verschiedene Betriebsmodi in Abhängigkeit von dem Solarstrahlungsangebot sowie der Umgebungstemperatur vorsieht. [less ▲]

Detailed reference viewed: 56 (1 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailThermal Model of a Solar Hybrid Module as the Heat Source for a CO2 Heat Pump
Rullof, Johannes UL; Lambers, Klaus Jürgen; Blieske, Ulf et al

in Proceeding of 2017 International Energy and Sustainability Conference (IESC 2016) (2017)

In recent years, the possibility of combining photovoltaics (PV) and solar thermal collectors into one solar hybrid module (PVT-module) has been increasingly investigated. PVT-modules produce thermal and ... [more ▼]

In recent years, the possibility of combining photovoltaics (PV) and solar thermal collectors into one solar hybrid module (PVT-module) has been increasingly investigated. PVT-modules produce thermal and electrical energy at the same time. Since the efficiency of a photovoltaic module decreases with increasing temperature, the temperature of the heat transfer media is often limited to about 30 °C and the PVT-module is combined with a heat pump, which increases the temperature on the “warm side”. A common approach is to integrate the PVT-module directly as an evaporator in a heat pump system (PVT-direct). This paper presents a thermal model of a PVT-direct module as the heat source for a R744/CO2 heat pump. Due to the combined effect of flow channel patterns, solar radia-tion, the ambient conditions and possible condensation and frost formation, heat transfer and thermal distribution conditions of the PVT-direct evaporator are inevitably com-plicated to determine. The proposed thermal model of this hybrid solar module that has CO2 direct evaporation in microchannels will be used to simulate the behavior of the module under different climatic operating conditions. Fur-thermore, it will quantify all energy inputs and/or losses as well as their influence on the total energy supplied by the PVT-module. This will be used to investigate the overall CO2-PVT heat pump system performance in prospective simulations. [less ▲]

Detailed reference viewed: 26 (7 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailMethodology for Optimally Sizing a Green Electric and Thermal Eco-Village
Rafii-Tabrizi, Sasan UL; Hadji-Minaglou, Jean-Régis UL; Scholzen, Frank UL et al

in Rafii-Tabrizi, Sasan; Hadji-Minaglou, Jean-Régis; Scholzen, Frank (Eds.) et al From Science to Society-New Trends in Environmental Informatics (2017)

This paper presents an energy system for a future eco-village, situated in Luxembourg’s city center, whose thermal and electrical energy needs are covered by renewable resources. Specifically, electrical ... [more ▼]

This paper presents an energy system for a future eco-village, situated in Luxembourg’s city center, whose thermal and electrical energy needs are covered by renewable resources. Specifically, electrical energy is provided by a biogas driven combined heat and power plant, and photovoltaic panels. Lithium-ion accumulators are used for storing the surplus of electrical energy production. Thermal energy needs are mainly covered by a dual source heat pump which draws environmental energy from an ice tank or solar air absorbers. A heat buffer stores heat produced by the combined heat and power plant, a power to heat module and the heat pump. This work focuses on optimally sizing, in terms of power rating, capacity or volume, the energy system components. To this end, a combinatorial simulation-based optimization approach has been developed using MATLAB. The optimal set-up is determined by minimizing the overall cost of the energy system with additional constraints to be respected. Annual needs in thermal and electrical energy, photovoltaic electricity production and the corresponding weather data are based on real data. [less ▲]

Detailed reference viewed: 58 (7 UL)
Full Text
See detailEntwicklung eines PVT-basierten CO2- Wärmepumpensystems
Rullof, Johannes UL; Lambers, Klaus Jürgen; Blieske, Ulf et al

in KI - Kälte Luft Klimatechnik (2017), 8-9

Die Kombination aus thermischen Absorber und Photovoltaik (PV) in einem Hybrid-Modul (PVT-Modul) vereint PV mit der (solarthermischen) Verdampfung des Kältemittels CO2 als Teilprozess einer Wärmepumpe und ... [more ▼]

Die Kombination aus thermischen Absorber und Photovoltaik (PV) in einem Hybrid-Modul (PVT-Modul) vereint PV mit der (solarthermischen) Verdampfung des Kältemittels CO2 als Teilprozess einer Wärmepumpe und kann zukünftig eine Alternative zu Luft-Wärmepumpen sein. Im Rahmen dieses Beitrags wird auf die Motivation und die Konstruktion eines funktionsfähigen PVT-Moduls eingegangen. [less ▲]

Detailed reference viewed: 40 (5 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailEntwicklung einer Regelungsstrategie eines PVT-basierten Wärmepumpensystems auf der Basis von CO2 Direktverdampfung
Rullof, Johannes UL; Lambers, Klaus Jürgen; Blieske, Ulf et al

in Proceedings of Deutsche Kälte- und Klimatagung (DKV) (2017)

Bereits Ende der 1970iger Jahre wurden Wärmepumpen in Kombination mit glykolbasierten großflächigen kombinierten Strahlungs-Umweltwärme-Absorber als Verdampfer entwickelt, welche sich im Vergleich zu ... [more ▼]

Bereits Ende der 1970iger Jahre wurden Wärmepumpen in Kombination mit glykolbasierten großflächigen kombinierten Strahlungs-Umweltwärme-Absorber als Verdampfer entwickelt, welche sich im Vergleich zu zwangskonvektions-basierten Luft-Wärmepumpen nicht nur die Umgebungsenergie, sondern auch die Solar-energie als Energiequelle zu Nutze machen. Aufgrund der nach der Ölkrise fallenden Ölpreise, der meist noch nicht wirtschaftlichen Anlagentechnik und der benötigten großen Absorberflächen konnten sich diese Anlagen nicht durchsetzen. Durch die starke Reduzierung des Heizwärmebedarfs eines Neubaus werden heutzutage deutlich kleinere Absorberflächen in Kombination mit einer Wärmepumpe benötigt, was die Systemkombination aus Wärmepumpe und Absorber aktuell wieder interessant werden lässt. Vor allem die Kombination aus thermi-schem Absorber, basierend auf freier Konvektion und Strahlung, und Photovoltaik (PV) in einem Modul (PVT-Modul) kann aufgrund der Reduzierung des Heizwärmebedarfs von Gebäuden und des verstärkten Betriebs von Wärmepumpen während der solarstrombedingten Niedrigstrompreiszeiten am Tage und dem damit verbunde-nen höheren Strahlungsanteil der Umweltwärme zukünftig eine Alternative zu zwangskonvektions-basierten Luft-Wärmepumpen sein. Der Beitrag beschäftigt sich mit einem CO2-Wärmepumpensystem, bestehend aus einem neuartigen PVT-Modul, welches einen mikrokanal-basierten Verdampfer einer CO2-Wärmepumpe mit einem PV-Modul vereint (PVT-direkt). Um die Machbarkeit des neuartigen PVT-direkt-Wärmepumpensystems zu demonstrieren, wird im Rah-men eines Forschungsprojekts ein funktionsfähiges PVT-direkt-Modul konstruiert und schließlich als Teil eines CO2-Wärmepumpensystems getestet und modelliert. Die Leistung eines PVT-basierten Wärmepumpensystems ist stark von klimatischen Randbedingungen abhängig. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Entwicklung einer Regelungsstrategie eines PVT-basierten Wärmepumpensys-tems präsentiert, welche die Solarstrahlung, Umgebungstemperatur, Windgeschwindigkeit, Verdampfungstem-peratur und Verdichterleistung berücksichtigt. Zusätzlich werden die reale Antriebsleistung und der optimale Betriebspunkt des Verdichters einschließlich des optimalen Hochdruckes berücksichtigt. Die entwickelte Rege-lungsstrategie der PVT-basierten Wärmepumpe sieht verschiedene Betriebsmodi in Abhängigkeit von dem So-larstrahlungsangebot sowie der Umgebungstemperatur vor. Der Betrieb der Wärmepumpe erfolgt zwischen Deckung des Heizbedarfs in der Heizperiode und möglichst hoher Effizienz in Zeiten hoher Einstrahlungswerte und hoher Umgebungstemperaturen. [less ▲]

Detailed reference viewed: 61 (6 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailNumerical Analysis for the determination of Stress Percolation in Dry-Stacked Wall Systems
Agaajani, Shahriar; Waldmann, Danièle UL; Scholzen, Frank UL et al

in Masonry International (2016)

This paper comprises a portion of a PhD study concluding on the potential use of a new mortarless and modular masonry system by taking into consideration the outcome of a multidisciplinary study including ... [more ▼]

This paper comprises a portion of a PhD study concluding on the potential use of a new mortarless and modular masonry system by taking into consideration the outcome of a multidisciplinary study including aspects of experimental, numerical and analytical investigations in relation to a practical and economical development of modular load-bearing dry-stacked masonry systems. Different forms of interlocking masonry elements have been modelled and optimised thermo-mechanically. Full-scale masonry walls were assembled and tested experimentally under compressive, flexural, shear, cyclic and long term loads. The overall structural behaviour was compared to conventional masonry systems such as hollow and shuttering blocks. The investigations showed overall relative high structural performances for the developed dry-stacked elements. The effect of dry joint interfaces was extensively investigated experimentally and numerically under FE analysis. Based on the experimental observations, a numeric-analytical failure mechanism of the dry-stacked masonry structure is anticipated under axial and flexural loading. The structural investigations and engineering processes are completed by the development of a package of dry-stacked units consisting of interlocking modular masonries and an accompanying array of various other precast parts. This confirmed the practical issues and solutions towards the exploitation of the developed dry-stacked elements for the construction of ready-to-build, modular and load-bearing walls. The portion of work presented herein proposes a new numerical technique for the determination of stress-percolation in dry stacked load-bearing structures. The model is developed in three steps under a numerical computing environment. First, based on geometrical properties of the dry-stacked elements and with a linear-elastic material behaviour, the load percolation and intensity in dry-stacked masonry walls is determined. In a second step, a phenomenon known as a plastic accommodation which accompanies the redistribution of the stress percolations, is incorporated in the model. This enables the understanding of the evolution of the stress percolations in the post-elastic phase, which is crucial for the determination of the load capacity and stability of the structure in function of an increased external load. This paper also supports the better understanding of early fissuring in dry-stacked masonry structures which has an important influence on the overall stability of the structure. Finally, in a third step, the improvement of dry-stacked structures is pursued by further analysis of the results obtained through the algorithm. This paper represents a new tool for investigating the localized and randomly defined internal stress distribution induced by external compression forces on dry-stacked structures. Furthermore, the algorithm illustrates that experimental investigations on dry-stacked systems may only give real indications on the load capacity of the structure, when the number of joint interfaces and height to length ratio of the block is respected and that results of experimental investigations on reduced prism specimens may not be extrapolated to full sized walls as they may over-evaluate the effective loaded masonry sections and therefore the overall load capacity. [less ▲]

Detailed reference viewed: 126 (25 UL)
See detailNumerical Analysis for the determination of Stress Percolation in Dry-Stacked Wall Systems
Agaajani, Shahriar; Waldmann, Danièle UL; Scholzen, Frank UL et al

in Revue Technique (2016)

This paper comprises a portion of a PhD study concluding on the potential use of a new mortarless and modular masonry system by taking into consideration the outcome of a multidisciplinary study including ... [more ▼]

This paper comprises a portion of a PhD study concluding on the potential use of a new mortarless and modular masonry system by taking into consideration the outcome of a multidisciplinary study including aspects of experimental, numerical and analytical investigations in relation to a practical and economical development of modular load-bearing dry-stacked masonry systems. Different forms of interlocking masonry elements have been modelled and optimised thermo-mechanically. Full-scale masonry walls were assembled and tested experimentally under compressive, flexural, shear, cyclic and long term loads. The overall structural behaviour was compared to conventional masonry systems such as hollow and shuttering blocks. The investigations showed overall relative high structural performances for the developed dry-stacked elements. The effect of dry joint interfaces was extensively investigated experimentally and numerically under FE analysis. Based on the experimental observations, a numeric-analytical failure mechanism of the dry-stacked masonry structure is anticipated under axial and flexural loading. The structural investigations and engineering processes are completed by the development of a package of dry-stacked units consisting of interlocking modular masonries and an accompanying array of various other precast parts. This confirmed the practical issues and solutions towards the exploitation of the developed dry-stacked elements for the construction of ready-to-build, modular and load-bearing walls. The portion of work presented herein proposes a new numerical technique for the determination of stress-percolation in dry stacked load-bearing structures. The model is developed in three steps under a numerical computing environment. First, based on geometrical properties of the dry-stacked elements and with a linear-elastic material behaviour, the load percolation and intensity in dry-stacked masonry walls is determined. In a second step, a phenomenon known as a plastic accommodation which accompanies the redistribution of the stress percolations, is incorporated in the model. This enables the understanding of the evolution of the stress percolations in the post-elastic phase, which is crucial for the determination of the load capacity and stability of the structure in function of an increased external load. This paper also supports the better understanding of early fissuring in dry-stacked masonry structures which has an important influence on the overall stability of the structure. Finally, in a third step, the improvement of dry-stacked structures is pursued by further analysis of the results obtained through the algorithm. This paper represents a new tool for investigating the localized and randomly defined internal stress distribution induced by external compression forces on dry-stacked structures. Furthermore, the algorithm illustrates that experimental investigations on dry-stacked systems may only give real indications on the load capacity of the structure, when the number of joint interfaces and height to length ratio of the block is respected and that results of experimental investigations on reduced prism specimens may not be extrapolated to full sized walls as they may over-evaluate the effective loaded masonry sections and therefore the overall load capacity. [less ▲]

Detailed reference viewed: 111 (16 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailWie bilanzieren die europäischen Staaten in Luxemburg, Deutschland, Belgien, der Schweiz und in Frankreich? Ein Vergleich verschiedener nationaler Berechnungsvorschriften der Gesamtenergieeffizienz anhand von 9 klimatisierten Bürogebäuden und deren Realverbrauch
Render, Wolfgang; Maas, Stefan UL; Scholzen, Frank UL

in cci Zeitung - Führende Fachzeitung für die LüKK (Lüftung- Klima- Kältebranche) (2016)

Die EU-Mitgliedsstaaten sind gemäß den Richtlinien 2002/91/EG und 2010/31/EU verpflichtet, die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden abhängig von ihrer Art der Nutzung zu ermitteln und in einem Energiepass ... [more ▼]

Die EU-Mitgliedsstaaten sind gemäß den Richtlinien 2002/91/EG und 2010/31/EU verpflichtet, die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden abhängig von ihrer Art der Nutzung zu ermitteln und in einem Energiepass zu belegen. Die Ausgestaltung der Details des Berechnungsverfahrens und der Grenzwerte obliegt den Mitgliedsstaaten im Rahmen ihres nationalen Entscheidungsspielraums. Für 9 bestehende mittlere bis große Bürogebäude mit Teil- und Vollklimatisierung wurden die Berechnungen der Gesamtenergieeffizienz nach den jeweiligen Berechnungsmethoden durchgeführt und mit dem gemessenen realen Verbrauch verglichen. Die Abweichungen zwischen der berechneten Endenergie und dem tatsächlichen Verbrauch betragen zwar etliche 100% beim einzelnen Objekt, aber ca. 20 % im Mittel bei der Heizenergie. Bei der berechneten Endenergie des Stroms bestehen auch riesige Differenzen beim Einzelobjekt, aber im nationalen Vergleich im Mittel nur geringe Abweichungen zum Verbrauch, wobei der Stromverbrauch für die Büroausstattung geschätzt wurde. Die Abweichungen bei der Heizenergie und beim Strom im Mittel können als gut bezeichnet werden, wobei vor allem Belgien durch Über- und Unterschätzen beim Strom auffällt. Rund ¾ der verbrauchten Primärenergie ist auf den elektrische Energie zurück zu führen, wobei der Mittelwert von rund 400 kWh/m2 darauf hindeutet, dass die realen Gebäude noch weit vom europäischen Ziel der „Nearly Zero Energy Buildings (NZEB)“ entfernt sind. [less ▲]

Detailed reference viewed: 112 (5 UL)
Full Text
See detailPrédiction de la résistance mécanique d’un bloc de maçonnerie sans joint par calcul numérique
Chewe Ngapeya, Gelen Gael UL; Waldmann, Danièle UL; Scholzen, Frank UL et al

Presentation (2016, July 06)

La nouvelle génération de blocs de maçonnerie montés à sec (sans joint) et muni d’éléments d’engrenages ou d’emboîtement présente des avantages substantiels tant en précision et vitesse de pose, qu’en ... [more ▼]

La nouvelle génération de blocs de maçonnerie montés à sec (sans joint) et muni d’éléments d’engrenages ou d’emboîtement présente des avantages substantiels tant en précision et vitesse de pose, qu’en résistance aux déplacements transversaux, en économie de matériaux et en facilité de démontage. La performance d’un mur en maçonnerie est étroitement liée à sa stabilité générale et à la résistance mécanique des blocs de maçonnerie qui le composent. L’un des objectifs de cette étude était de rechercher un optimum entre cinq paramètres importants dans la conception d’une maçonnerie à savoir le poids, le coût, la facilité de production, mais surtout la résistance mécanique et la résistance thermique. La conception du nouveau bloc a ainsi été entreprise par calculs numériques. [less ▲]

Detailed reference viewed: 75 (21 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailEin Vergleich der nationalen Berechnungsvorschriften zur Gesamtenergieeffizienz und deren Realverbrauch anhand von 14 Bürogebäuden in Luxemburg, Deutschland, Belgien, der Schweiz und in Frankreich
Render, Wolfgang; Maas, Stefan UL; Scholzen, Frank UL

in Bauphysik (2016), 38

Die EU-Mitgliedsstaaten sind gemäß den Richtlinien 2002/91/EG und 2010/31/EU verpflichtet, die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden abhängig von ihrer Art der Nutzung zu ermitteln und in einem Energiepass ... [more ▼]

Die EU-Mitgliedsstaaten sind gemäß den Richtlinien 2002/91/EG und 2010/31/EU verpflichtet, die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden abhängig von ihrer Art der Nutzung zu ermitteln und in einem Energiepass zu belegen. Die Ausgestaltung der Details des Berechnungsverfahrens und der Grenzwerte obliegt den Mitgliedsstaaten, denen man damit einen nationalen Entscheidungsspielraum zugesteht. Für 14 bestehende einfache kleinere Bürogebäude ohne Lüftung und Klimatisierung wurden die Berechnungen der Gesamtenergieeffizienz nach den jeweiligen Berechnungsmethoden durchgeführt und mit dem gemessenen realen Verbrauch verglichen. Die Abweichungen zwischen der berechneten Endenergie und dem tatsächlichen Verbrauch betragen zwar bis über 100% beim einzelnen Objekt, aber nur ca. + 28 % im Mittel bei der Heizenergie und nur wenige Prozent beim Strom, allerdings unter Annahme eines geschätzten Stromverbrauchs für die Büroausstattung. Die Abweichungen bei der Heizenergie und beim Strom können als gut bezeichnet werden. [less ▲]

Detailed reference viewed: 88 (18 UL)
Full Text
See detailEntwicklung eines PVT-basierten Wärmepumpensystems auf der Basis von CO2 Direktverdampfung
Rullof, Johannes UL; Lambers, Klaus Jürgen; Hadji-Minaglou, Jean-Régis UL et al

in Proceedings of Deutsche Kälte- und Klimatagung (DKV) (2016)

Bereits Ende der 1970’iger Jahren wurden Wärmepumpen in Kombination mit glykolbasierten großflächigen Absorbern entwickelt, welche sich die Umgebungsenergie und Solarenergie als Energiequelle zu Nutze ... [more ▼]

Bereits Ende der 1970’iger Jahren wurden Wärmepumpen in Kombination mit glykolbasierten großflächigen Absorbern entwickelt, welche sich die Umgebungsenergie und Solarenergie als Energiequelle zu Nutze machen. Aufgrund der nach der Ölkrise fallenden Ölpreise, der meist noch nicht wirtschaftlichen Anlagentechnik und den benötigten großen Absorberflächen, konnten sich diese Anlagen nicht durchsetzen. Durch die starke Reduzierung des Heizwärmebedarfs eines heutigen Neubaus werden heutzutage deutlich kleinere Absorberflächen in Kombination mit einer Wärmepumpe benötigt, was die Systemkombination aus Wärmepumpe und Absorber aktuell wieder interessant werden lässt. Vor allem die Kombination aus thermischen Absorber, basierend auf freier Konvektion und Strahlung, und Photovoltaik (PV) in einem Modul (PVT-Modul) kann aufgrund der Reduzierung des Heizwärmebedarfs von Gebäuden und des verstärkten Betriebs von Wärmepumpen während der Niedrigstrompreiszeiten am Tage und dem damit verbundenen höheren Strahlungsanteil der Umweltwärme zukünftig eine Alternative zu zwangskonvektions-basierten Luft-Wärmepumpen sein. Im Rahmen dieser Arbeit wird auf die Konstruktion eines funktionsfähigen PVT-direkt Moduls eingegangen, welches einen mikrokanalbasierten Verdampfer einer transkritischen CO2-Wärmepumpe mit einem PV-Modul kombiniert. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein thermisches Modell des PVT-direkt Moduls hergeleitet, welches in zukünftigen Untersuchungen Anwendung findet, um eine Aussage über die PV-seitige Wirkungsgradsteigerung durch niedrigere Modultemperaturen aufgrund der Kältemittelverdampfung an der Modulrückseite treffen zu können. Der zweite Teil dieser Arbeit präsentiert die Auslegung zweier Verdampfer-Designvarianten (Mäander und Harfendesign) und eine Temperaturverteilungsanalyse. Bei beiden Konzepten fällt die Temperaturverteilung annähernd homogen aus. [less ▲]

Detailed reference viewed: 69 (5 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailEnergy consumption of non-retrofitted institutional building stock inLuxembourg and the potential for a cost-efficient retrofit
Hoos, Thorsten UL; Merzkirch, Alexander UL; Maas, Stefan UL et al

in Energy and Buildings (2016), 123(2016), 162-168

The public building stock of a country, consisting of schools, offices, accommodation facilities, single-and multi-family homes, accounts for a high consumption of electrical and heat energy. Therefore ... [more ▼]

The public building stock of a country, consisting of schools, offices, accommodation facilities, single-and multi-family homes, accounts for a high consumption of electrical and heat energy. Therefore, thisstock is often subject to actions with the goal of lowering this energy usage by increasing the efficiencyof those buildings. This is usually done by applying measures to the building envelope like insulationand/or new windows and by using a more efficient HVAC technology. But often, in the initial state, thecurrent energy consumption of such a stock is unknown or only known for single buildings. In this case,the calculation of energy and cost savings is either impossible or not exact. This paper shows a way toquantify and categorize the end-energy for heat use of the public building stock in Luxembourg, whichconsists of a gross area of 1.744 million m2. This analysis was carried out in cooperation with the nationaladministration of public buildings.A certain amount of sample buildings was analyzed and then separated into three groups of low,normal and high end-energy use. The boundaries of these groups were chosen according to literaturevalues, derived from European retrofit projects, which also served as the source for possible renovationcosts. This data was extrapolated to the whole stock. This information serves as a basis for future decisionsconcerning the retrofit of those buildings and makes a calculation of costs possible.As a result, the type of buildings with the highest potential for retrofit measures was identified. Schools,offices and accommodation facilities with a “high” consumption of more than 190 kWh/(m2a) show thehighest economic potential with retrofit costs of 0.04–0.08 D /kWh if their energy consumption is loweredto values of around 90–100 kWh. Other groups of buildings show higher costs of around 0.07–0.19 D /kWh. [less ▲]

Detailed reference viewed: 176 (17 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailField tests of centralized and decentralized ventilation units inresidential buildings – Specific fan power, heat recovery efficiency,shortcuts and volume flow unbalances
Merzkirch, Alexander UL; Maas, Stefan UL; Scholzen, Frank UL et al

in Energy and Buildings (2016), 116(2016), 376-383

tThe energy efficient operation of mechanical ventilation systems depends on various parameters. InLuxembourg, field tests with 20 centralized and 60 decentralized mechanical ventilation systems insingle ... [more ▼]

tThe energy efficient operation of mechanical ventilation systems depends on various parameters. InLuxembourg, field tests with 20 centralized and 60 decentralized mechanical ventilation systems insingle- and multi-family homes were conducted in order to measure the actual performance of thosesystems in occupied buildings. The considered parameters were: Main air flows, internal and externalrecirculation, sensitivity to differential pressure, specific fan power and heat recovery efficiency. In manycases, the performance of the ventilation units was lower than expected. The systems showed deviationsbetween supply and exhaust flows of up to 60%. In particular, the air flow in decentralized units wasstrongly influenced by pressure differences between the inside and outside due to wind or stack effectswhich leads to a decreased heat recovery efficiency. The total mean recirculation ratio was 6.5%, with astandard deviation of 12.5% for centralized and 13 ± 6.2% for decentralized devices. As a consequence,the delivered flow of fresh air is smaller by the amount of recirculation. The specific fan power, theratio between air flow and power consumption, was measured with 0.475 ± 0.37 Wh/m3for centralizedand 0.22 ± 0.023 Wh/m3for decentralized systems. The lower value for the decentralized systems canbe explained by lower pressure losses due to the lack of ductwork. The heat recovery efficiency was0.65 ± 0.24 for centralized systems and 0.7 ± 0.17 for decentralized systems which is significantly lowerthan nominal values provided by the manufacturers. The results of this study show that the overall energyefficiency of ventilation devices installed in residential buildings under real working conditions are oftenlower than expected. These findings could possibly serve as indicators for future research & developmentat manufacturer and commissioning level. [less ▲]

Detailed reference viewed: 197 (25 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailExperimental studies on the development of a solar hybrid module with an aluminum microchannel evaporator
Rullof, Johannes UL; Lambers, Klaus Jürgen; Dick, Christian et al

in Proceeding of 2016 International Energy and Sustainability Conference (IESC 2016) (2016)

In recent years, the possibility to combine photovoltaics (PV) and solar thermal collectors into one hybrid module (PVT-module) has been increasingly investigated. PVT-modules produce thermal and ... [more ▼]

In recent years, the possibility to combine photovoltaics (PV) and solar thermal collectors into one hybrid module (PVT-module) has been increasingly investigated. PVT-modules produce thermal and electrical energy at the same time. As the efficiency of a photovoltaic module decreases with temperature, the temperature of the heat transfer media is often limited to about 30 °C and the PVT-module is combined with a heat pump, which increases the temperature on the “warm side”. This paper deals with a PVT-module, which combines a microchannel based evaporator of a CO2 (R744) heat pump with a PV panel (PVT-direct). The PVT-direct overall system is reduced to the refrigerant circuit due to the direct refrigerant expansion in the PVT-module. A conventional PVT heat pump system has an additional glycol-water circuit. Since a pump and an additional heat exchanger for the secondary cycle were omitted, the system has increased efficiency. Due to lower module temperatures, the increase of the photovoltaic efficiency is a further advantage of the PVT-direct-module. To prove the feasibility of the PVT-direct heat pump system, the Cologne Institute for Renewable Energy (CIRE) is developing and modeling a test facility for this purpose within the research project “PVT-direkt”. Furthermore, a functional PVT-direct-module with a microchannel based evaporator was designed and built. Much importance has been given to experimental studies under laboratory conditions in order to investigate (1) the adjustment of the functionality and layout of the PVT-direct-module for characterizing the joining of brazed joints in aluminum microchannel evaporators and (2) the influence of the backside aluminum plate of the PVT-direct-module regarding leakage currents and parasitic capacitances. The overall results obtained in these experimental studies are analyzed in this paper. [less ▲]

Detailed reference viewed: 42 (8 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailEarly-Stage Assessment for Office Buildings concerning thermal comfort , energy efficiency amd sustainabilty
Degens, Anja UL; Scholzen, Frank UL; Odenbreit, Christoph UL

in 14th International Building Simulation Conference BS 2015 (2015, December)

The building facade greatly influences energy demand, internal comfort and environmental quality of office buildings. This paper shows the influence of relevant design parameters for highly glazed systems ... [more ▼]

The building facade greatly influences energy demand, internal comfort and environmental quality of office buildings. This paper shows the influence of relevant design parameters for highly glazed systems. In detail constructive and technical measures have been evalutated to optimise light weight composite and solid structures in European climate. The structure type and the glazing share indeed have some influence on the energetic and thermal behaviour of the building but the influence of the ventilation strategy is significantly higher. However, in case of an adequate ventilation strategy, the structure type becomes more decisive if a thermal optimisation, especially a reduction of the over-heating risk, shall be achieved. [less ▲]

Detailed reference viewed: 95 (5 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailMesstechnische Ermittlung der U-Werte von Altbaufassaden im Vergleich mit Typologiewerten für den Gebäudebestand
Hoos, Thorsten UL; Merzkirch, Alexander UL; Maas, Stefan UL et al

in Bauphysik (2015)

Die Wirtschaftlichkeit von Renovierungsvorhaben an Altbauten hängt im Wesentlichen von der erwarteten Wertsteigerung, der Miethöhe und den zu erreichenden Energieeinsparungen ab. Um diese Einsparungen zu ... [more ▼]

Die Wirtschaftlichkeit von Renovierungsvorhaben an Altbauten hängt im Wesentlichen von der erwarteten Wertsteigerung, der Miethöhe und den zu erreichenden Energieeinsparungen ab. Um diese Einsparungen zu berechnen, wird ein rechnerischer Vergleich zwischen dem aktuellen Verbrauch und dem Verbrauch nach der Sanierung angestrebt. Zahlreiche Studien zeigen auf, dass der rechnerische Energiebedarf von Gebäuden häufig von dem tatsächlichen Verbrauch abweicht. Dies gilt vor allem für vor 1970 errichtete Altbauten. Ein wichtiger Eingangsparameter der Berechnungsmethodik sind die U-Werte der Aussenwände, welche typischerweise vom Energieexperten vor Ort aus Typologien des Gesetzgebers für die jeweilige Wandkonstruktion ausgewählt werden. In dieser Veröffentlichung werden Mess- und Simulationsergebnisse von verschiedenen Wandtypen präsentiert. Die ermittelten Werte lagen zwischen 0.9 und 1,2 W/(m2K) und somit deutlich unter den in Luxemburg angenommenen Typologiewerten von 1,4 bis 2,1 W/(m2K). Die beschriebenen Abweichungen zwischen Energiebedarfsberechnung und tatsächlichem Energieverbrauch können somit zum Teil auf fehlerhafte Annahmen des ausstellenden Experten vor Ort zurückgeführt werden, welche sich an Typologiewerten orientieren. [less ▲]

Detailed reference viewed: 109 (13 UL)
Full Text
Peer Reviewed
See detailDevelopment of an early-stage assessment tool for office buildings concerning comfort, energy efficiency and sustainability
Degens, Anja UL; Scholzen, Frank UL; Odenbreit, Christoph UL

in CISBAT 2015 - International Conference on Future Buildings & Districts Sustainability - from Nano to Urban Scale (2015, September)

Detailed reference viewed: 55 (1 UL)