Kurzbeschreibung
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Zugehörige Dokumente
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Projektziele
(Deutsch)
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- Erarbeitung von Grundlagen für energieeffiziente Bahntechnikgebäude und Abstraktion der Erkenntnisse in Form eines Leitfadens für künftige Neubauten und Sanierungen.
- Ermittlung eines sinnvollen Dämmniveaus an der Gebäudehülle, Prüfung der Auswirkungen der gewählten Materialisierung (z.B. Holz), Optimierung der Lüftungs- und Kälteregelung sowie bedarfsgerechte Auslegung, Potenziale für Eigenstromerzeugung am Standort.
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Abstract
(Deutsch)
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Dieser Leitfaden besteht aus Empfehlungen zur Identifizierung und Realisierung von Effizienzpotentialen am Bahntechnikgebäude (BTG). Hauptansatzpunkte sind die Optimierung der Gebäudehülle, eine angemessene Dimensionierung der Lüftungs- und Klimakälteanlagen, deren optimale Regelung und die Eigenversorgung mit Photovoltaikstrom. Die Erkenntnisse lassen sich auch für andere Technikräume ohne ständige Arbeitsplätze nutzen.
Die Analysen wurden mittels zeitlich hochauflösender, thermischer Simulationen an einem standardisierten BTG der SBB durchgeführt. Es wurden verschiedene Massnahmen zur Effizienzverbesserung modelliert und deren Einsparungen untersucht.
Heutige Lüftungs- und Klimakälteanlagen in BTG werden mangels Daten zum effektiven Abwärmeanfall im Betrieb häufig mit grossen Reserven ausgelegt, was zu ineffizientem Taktbetrieb führt. Eine suboptimale Luftmengenregelung führt zusätzlich zu unnötigem Luftwechsel und damit erhöhtem Ventilatorstrombedarf. Einfluss haben auch die Raumsollwerte: Eine Senkung der Raumsolltemperatur von 28 °C auf 22 °C entspricht in etwa einer Verdoppelung des Strombedarfs für Lüftung und Kühlung.
Es wurden Ansatzpunkte für eine verbesserte Auslegung anhand von Lastgangprofilen an der USV realer BTG abgeleitet. Darüber hinaus wurden optimierte Regelalgorithmen für die Lüftungs- und Kälteanlagen entwickelt, welche dem Technikraum genau die zum jeweiligen Zeitpunkt benötigte Kälteleistung in demjenigen Modus zuführt, der bei den herrschenden Bedingungen am effizientesten arbeitet. Die Lösung lässt sich voraussichtlich auch im Bestand umsetzen, da keine zusätzlichen Sensoren oder Aktoren benötigt werden.
Bei der Optimierung der Gebäudehülle zeigte sich, dass standortunabhängig der gleiche Grundsatz gilt: «So wenig Wärmedämmung wie möglich, so viel wie nötig». Eine grosse thermische Speichermasse oder deren aktive Bewirtschaftung mittels Nachtauskühlung sind hingegen nicht zielführend. Die solaren Wärmeeinträge über die fensterlose Hülle sind sehr gering.
BTG sind aufgrund der konstanten Bandlast attraktive Objekte für die Eigenversorgung mit PV-Strom. Dachanlagen sind unter den gegenwärtigen Rahmenbedingungen wirtschaftlich attraktiv, Batterien und Fassadenanlagen nicht. Da aber eine wirtschaftliche Optimierung pro Objekt nicht zur kosteneffizientesten Gesamtlösung führen muss, sollten auch übergeordnete Ziele Berücksichtigung finden.
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Abstract
(Englisch)
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This guideline consists of recommendations for identifying and realising potential efficiency gains in rail engineering buildings (German abbreviation: BTG, for “Bahntechnikgebäude”). The main starting points are the optimisation of the building envelope, appropriate dimensioning of the ventilation and air-conditioning/cooling systems, their optimal control, and self-sufficient provision of photovoltaic power. The findings can also be adopted for other technical equipment spaces not featuring permanent workplaces.
The analyses were carried out using high-time-resolution thermal simulations for a standardised BTG at SBB. Various efficiency-enhancing measures were modelled and their savings examined.
Present-day ventilation and air conditioning/cooling systems in BTGs are often designed with large amounts of reserve capacity due to a lack of data on effective waste-heat generation during operation, thus resulting in inefficient cyclic operation. Suboptimal air-volume control additionally results in unnecessary air exchange and thus increases ventilation-related electricity consumption. The room setpoints also have an influence: a reduction of the target room temperature from 28 °C to 22 °C means approximately doubling the power requirement for ventilation and cooling.
The basis for an improved design was derived from the load profiles for the UPS systems of actual BTGs. In addition, optimised control algorithms for the ventilation and cooling systems were developed which supply the technical equipment room with the precise cooling capacity required at any given time in the mode that works most efficiently under the prevailing conditions. The solution can probably also be implemented in existing buildings, as no additional sensors or actuators are required.
Optimisation of the building envelope showed that the same principle applies regardless of location – namely: "As little heat insulation as possible, and as much as necessary." However, a large thermal storage mass or its active management by means of night cooling does not fit the purpose. Solar heat input through the windowless envelope is very low.
Due to their constant baseload requirement, BTGs are conducive to a self-sufficient PV power supply. Under the current conditions, roof-mounted systems are economically attractive whereas batteries and façade-mounted systems are not. However, since the economic optimisation of each location does not necessarily result in the most cost-effective overall solution, higher-level objectives should also be taken into account.
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Abstract
(Französisch)
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Ce guide contient des recommandations pour l’identification et la réalisation des potentiels d’efficacité des bâtiments ferroviaires. Les principaux points de départ sont l’optimisation de l’enveloppe du bâtiment, un dimensionnement adapté des installations de ventilation et de climatisation, leur régulation optimale et une alimentation autosuffisante en électricité d’origine photovoltaïque. Les résultats peuvent aussi être utilisés pour d’autres locaux techniques dépourvus de postes de travail permanents.
es analyses ont été réalisées au moyen de simulations thermiques à haute résolution temporelle sur un bâtiment ferroviaire normalisé des CFF. Différentes mesures d’amélioration de l’efficacité ont été modélisées et leurs économies ont été analysées.
Les installations actuelles de ventilation et de climatisation dans les bâtiments ferroviaires sont, en raison d’un manque de données sur les rejets de chaleur effectifs pendant l’exploitation, souvent conçues avec des réserves importantes, ce qui aboutit à un fonctionnement cyclique inefficace. Une régulation non optimale du volume d’air entraîne par ailleurs un renouvellement d’air inutile et donc des besoins en électricité accrus pour les ventilateurs. Les valeurs ambiantes de consigne jouent aussi un rôle: un abaissement de la température ambiante de consigne de 28 °C à 22 °C correspond pratiquement à un doublement des besoins en électricité pour la ventilation et le refroidissement.
Les profils de charge de l’ASI de bâtiments ferroviaires réels ont servi de points de départ à une amélioration de la conception. D’autre part, des algorithmes de régulation optimisés ont été développés pour les installations de ventilation et de climatisation, afin de fournir au local technique la puissance frigorifique nécessaire à un instant donné, dans le mode le plus efficace par rapport aux conditions présentes. Une mise en œuvre de la solution dans le parc existant est envisageable, dans la mesure où elle ne requiert aucun capteur ni actionneur supplémentaire.
oncernant l’optimisation de l’enveloppe du bâtiment, l’applicabilité du principe suivant a été montrée, indépendamment du lieu: «une isolation thermique réduite au strict nécessaire». Une masse de stockage thermique importante ou sa gestion active au moyen d’un refroidissement nocturne ne sont, en revanche, pas appropriées. Les apports thermiques d’origine solaire à travers l’enveloppe sans fenêtres sont minimes.
Les bâtiments ferroviaires, du fait de la charge de base constante, se prêtent bien à une alimentation autosuffisante en électricité photovoltaïque. Les installations en toiture, dans les conditions générales actuelles, présentent un intérêt économique, contrairement aux batteries et aux installations en façade. Toutefois, dans la mesure où une optimisation économique de chaque ouvrage n’aboutit pas nécessairement à la solution globale la plus rentable, les objectifs prioritaires doivent aussi être pris en compte.
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Publikationen / Ergebnisse
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