Low Energy Building with Novel Cooling Unit Using PCM

Jaber, Samar GND

Die vorliegende Arbeit dient der Minimierung des Energieverbrauchs von Wohngebäuden, ohne die thermische Behaglichkeit negativ zu beeinflußen und trägt damit zur Verringerung von CO2-Emissionen bei. Es wurden thermische, energetische und wirtschaftliche Gesichtspunkte betrachtet. Der Einsatz von Passivsolarsystemen und Energieeinsparungssysteme wurde für typische Wohnhäuser mit einer Whonfläche vom 154 m2 in Europa und dem Nahen Osten in drei verschiedenen Klimazonen untersucht.Um die Performance der Energiesysteme zu analysieren, wurden Simulations- rechnungen mit den kommerziellen Programmpaketen TRNSYS und INSEL durchgeführt. Darüberhinaus wurde eine Verdampfungs- und Speichereinheit, die ein Phasenwechselesmaterial enthält simuliert. Zu diesem Zweck wurde ein Software Module in Visual Basic entwickelt und eingesetzt. Dieses Software Module heißt IESU software. Eine Gleichung zur Beschreibung der Lebenszykluskosten (LCC) wurde in Abhängigkeit thermischer Parameter und ökonomischer Faktoren der lokalen Märkte aufgestellt und eine Optimierungsrechnung durchgeführt.Das optimale Design von Wohnhäusern und Energiesystemen hat großen Einuss auf den Energieverbrauch. Die Ergebnisse zeigen, dass der Energieverbrauch um 85,62% in Berlin, um 86,33% in Amman und um 74,05% in Aqaba gesenkt werden kann. Darüberhinaus konnte das LCC Criterion in Berlin um 41,85%, in Amman um 19,21% und in Aqaba um 15,22% gesenkt werden.Die makkroökonomische Analyse zeigt, dass eine Anwendung der präsentierten Methoden bei Million typischen Wohngebäuden die jährlich CO2- Einsparungen in Höhe von 5,7 Mio.t in Berlin, 2,98 Mio.t in Amman und 2,96 Mio.t in Aqaba zur Folge hätte. Die Amortisierungszeit beträgt 18 Jahre in Berlin, 11 Jahre in Amman und 8,6 Jahre in Aqaba.

This thesis aims to reduce the energy consumption as well as greenhouse gases to the environment without negatively affecting the thermal comfort. In the present work, thermal, energetic and economic impacts of employing passive solar systems combined with energy conservation systems have been investigated. These energy systems have been integrated with a typical residential building located in three different climate zones in Europe and Middle East regions.Hour-by-hour energy computer simulations have been carried out using TRNSYS and INSEL programs to analyze the performance of integrated energy systems. Furthermore, IESU software module has been developed to simulate a novel cooling unit using Phase Change Material (PCM). This unit is named as Indirect Evaporative and Storage Unit (IESU). Thereafter, complete economic equations for the Life Cycle Cost (LCC) criterion have been formulated. Furthermore this criterion has been optimized for different variables as a function of thermal parameters and economic figures from local markets.An optimum design of both residential buildings and energy systems has great impact on energy consumption. In fact, results showed that the energy consumption is reduced by 85.62%, 86.33% and 74.05% in Berlin, Amman and Aqaba, respectively. Moreover, the LCC criterion is reduced by 41.85% in Berlin, 19.21% in Amman and 15.22% in Aqaba.The macro economic analysis shows that once this research is applied in one million typical residential buildings in the selected climate zones, the annual avoided CO2 emissions are estimated to be about 5.7 million Tons in Berlin. In Aqaba, around 2.96 million Tons CO2 emissions will be saved annually and in Amman about 2.98 million Tons will be reduced. The payback period from the achieved saving is 18 years, 11 years and 8.6 years in Amman, Aqaba and Berlin, respectively.

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Jaber, Samar: Low Energy Building with Novel Cooling Unit Using PCM. 2012.

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