CLIMATE ADAPTIVE BUILDING SHELLS EEN VOORONDERZOEK

Transcriptie

1 CLIMATE ADAPTIVE BUILDING SHELLS EEN VOORONDERZOEK Leo Bakker 1, Bart de Boer 2, Pieter de Wilde 3 Marinus van der Voorden 1 1 TNO Bouw en Ondergrond, Delft, Nederland 2 Energieonderzoek Centrum Nederland, Petten, Nederland 3 University of Plymouth, Plymouth, Verenigd Koninkrijk 1 CABS

2 Topics voor vandaag - glazing type -calculations -CO2 reduction CABS CABS onderzoekslijnen Voorstudie Verkenning 1 Verkenning 2 Conclusies Hoe verder 2 CABS

3 Achtergrond Gevel = bepalend voor interactie tussen binnen en buitenklimaat Gevel = bepalend voor energiegebruik en comfort 3 CABS

4 Achtergrond 2e huid gevel Actieve gevel Interactieve gevel Dynamische gevel Intelligente gevel Smart façade 4 CABS

5 Achtergrond 2e huid gevel Actieve gevel Interactieve gevel Dynamische gevel Intelligente gevel Smart façade 5 CABS

6 Achtergrond 2e huid gevel Actieve gevel Interactieve gevel Dynamische gevel Intelligente gevel Smart façade 6 CABS

7 ?? CABS CABS onderzoekslijnen Voorstudie Verkenning 1 Verkenning 2 Conclusies Hoe verder 7 CABS

8 Huidige aanpak: Verbeteren thermisch gedrag gebouwschil : luchtstromen eigenschappen (isolatie, zontransmissie ) Interactie gebouwschil - installatie Regelingen, WTW, Integratie PV Parameterstudie simulatietools 8 CABS

9 Huidige aanpak. Leidt deze tot optimale gevel? Leidt deze tot echte innovaties? 9 CABS

10 CABS aanpak Climate adaptive building shells Inverse aanpak Uitgangspunt: Niet: (verbeterd) gevelconcept Maar: gewenst thermisch, licht- en ventilatietechnisch gedrag (voor specifieke situatie) Onderzoekvragen: Wat moet onder gewenst thermisch gedrag worden verstaan? Hoe kan gewenst thermisch gedrag met bouwkundige- en installatiecomponenten worden gerealiseerd? Kenmerk Opbouw en samenstelling van de gevel variëren in de tijd (seizoen, etmaal) 10 CABS

11 CABS-onderzoekslijnen - glazing type -calculations -CO2 reduction Onderzoekslijn 1: Thermisch gedrag Onderzoekslijn 2: Licht- en uitzichtopeningen Onderzoekslijn 3: Bouwtechnologisch Ontwerp Onderzoekslijn 4: Gebouwsimulatietools 11 CABS

12 CABS - glazing type -calculations -CO2 reduction Participanten TNO en ECN (Building Future) University of Plymouth 12 CABS

13 Verkenning 1 - glazing type -calculations -CO2 reduction Doel: Is aanpassen U en g waarden aan seizoenen zinvol? Aanpak: Berekening energiegebruik voor verwarmen en koelen Referentiegebouw 4 fictieve gevelvarianten met vaste, extreme U- en g-waarden Tool: NEN NPR (Rekenprogramma E-prestatie utiliteitsbouw) 13 CABS

14 Verkenning 1 Voorbeeldkantoor NPR glazing type -calculations -CO2 reduction 0 Referentie (variant v0) 1 Adiabatisch & dicht (U waarde = 0; g = 0; variant v1) 2 Isolerend & open (U waarde = 0; g = 1; variant v2 3 Geleidend & dicht (U waarde = 5,6; g = 0; variant v3) 4 Geleidend & open (U waarde = 5,6; g = 1; variant v4) 14 CABS

15 Verkenning 1 - glazing type -calculations -CO2 reduction Qbehoefte verwarming [GJ / maand] v0: NPR 2917 v1: U=0; g=0 v2: U=0; g=1 v3: U=5,6; g=0 v4: U=5,6; g= januari maart mei juli september november Maand 15 CABS

16 - glazing type Verkenning 1 -calculations -CO2 reduction Qbehoefte koeling [GJ / maand] v0: NPR 2917 v1: U=0; g=0 v2: U=0; g=1 v3: U=5,6; g=0 v4: U=5,6; g= januari maart mei juli september november maand 16 CABS

17 Verkenning 2 - glazing type -calculations -CO2 reduction Doel: Is aanpassen U en g waarden aan seizoenen zinvol? Nu met variabele U en g waarden (jaar en dag nacht) Aanpak: Kantoorvertrek Gevel met variabele U en g waarden Zonder (case 1) en met (case 2) WTW + ventilatie opties Afzonderlijk en gecombineerd variëren van U en g Trnsys 17 CABS

18 Effect of variable Rc and g values on energy use: Case 1 Energy use [GJ/m2] Ref. EPC 1,5 cooling heating Case 1 Var. Rc Var. g Var. Rc + g Reductie van 2,1 naar 0,3 GJ/jaar = 90% voor koeling en verwarming t.o.v. huidige EPC 18 CABS

19 Effect of variable Rc and g values on energy use: Case 2 Energy use [GJ/m2] 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Ref. EPC 1,5 cooling heating Case 2 Var. Rc Var. g Var. Rc + g Reductie energegebruik ca 4,8 naar 1,4 GJ/jaar (EPC=1,5 geeft 3,5 GJ) 19 CABS

20 Verkenning Etmaalgemiddelde Rc en g-waarde 0,6 0,5 0,4 Rc ,3 0,2 g-waarde Rc g-waarde j f m a m j j a s o n d Maand 0,1 0,0 gewenste klimaat adaptieve daggemiddelde geveleigenschappen > meer isolatie + zontoetreding in winter 20 CABS

21 Conclusies voorstudie -glazing type - calculations - CO2 reduction Forse energiebesparingspotentie verwarmen & koelen (70-85%) Beperkingen bestaande simulatieprogramma s voor ontwerp CABS Nieuwe ontwikkelingen gebouwsimulatie noodzakelijk 21 CABS

22 Vervolg -glazing type - calculations - CO2 reduction Gewenste ontwikkelingen tools: Onderzoekslijn 1 Onderzoekslijn 2, 3 en 4 starten Kader Building Future 22 CABS

23 -glazing type - calculations - CO2 reduction DANK U 23 CABS

24 -glazing type - calculations - CO2 reduction VRAGEN? 24 CABS

25 -glazing type - calculations - CO2 reduction Antwoorden 25 CABS

26 Verkenning 1 Voorbeeldkantoor NPR glazing type -calculations -CO2 reduction Bouwkundig Vier bouwlagen 45% dichte gevel met U=0,32 W/m2.K 55% glas met U= 1,80 W/m2.K en g = 0,6 Gebouwmassa: 400 kg/m2 Installatie Radiatorverwarming + mechanische toe- en afvoer met topkoeling 3 ACH, -25% winter. WTW 70%; Ventilator 5,5 kw afvoer 7,5 kw toevoer HR-100 ketel met hoog temperatuurniveau voor warmteaanvoer en compressiekoeling. HF verlichting 8,5 W/m2, totaal 27,4 kw geïnstalleerd, Geen daglichtafhankelijke regeling, veegpulsschakeling lunchpauze en na werktijd Noord: geen zonwering; oost, zuid, west: automatisch geregelde zonwering. Gebruik 2 personen per vertrek (3,6m * 5,4m). 26 CABS

27 Verkenning 1 - glazing type -calculations -CO2 reduction v0: NPR 2917 v1: U=0; g=0 v2: U=0; g=1 v3: U=5,6; g=0 v4: U=5,6; g= januari februari maart april mei juni juli augustus september oktober november december 27 CABS

28 Verkenning 2 - glazing type -calculations -CO2 reduction Variëren g-waarde zonwering open / gesloten (g = 0,7 of 0,05) 'wel' of 'geen' additionele isolatie (Rc=0,9 of Rc=10 m2k/w) door regeling met isolerende 'luiken' Setpoint binnentemperatuur volgens ISSO 74 CASE 1 simulaties met genoemde zonwering en isolerende luiken CASE 2 simulaties als CASE 1 met balansventilatie (90% warmteterugwinning + bypass mogelijkheid) en zomernacht ventilatie + extra dagventilatie 28 CABS

29 Thermisch comfort ok! -glazing type - calculations - CO2 reduction Tbuiten Tbinnen Tl90 Th CABS

30 Achtergrond 2e huid gevel Actieve gevel Interactieve gevel Dynamische gevel Intelligente gevel Smart façade 30 CABS