De Exergetische Gebouwschil

Transcriptie

1 De Exergetische Gebouwschil Promotieonderzoek Michiel Ritzen NWO presentatie Michiel Ritzen - afgestudeerd aan de TU Delft, architectuur, specialisatie Technologie in Duurzame Ontwikkeling - docent Zuyd Hogeschool - onderzoeker Research institute Built Environment of Tomorrow - promovendus aan de TU/e

2 Probleemstelling De gebouwschil verzorgt de overgang tussen binnen en buiten. Optimaal zou dit zijn met minimaal energieverlies (of zelfs winst) en minimaal materiaalgebruik. Huidige gebouwschillen presteren vaak suboptimaal vanwege de concentratie op 1 functie. Towards 0-impact building envelopes Michiel Ritzen Presentation May 2011

3 Probleemstelling Plaatje van romeinse villa huidig huis huis met energielevering op dak meer vastgelegde energie minder operationele energie energie levering Probleemstelling meer vastgelegde energie minder operationele energie nog geen energie levering

4 Probleemstelling In de huidige gebouwschil is er een trade off tussen operationele energie en vastgelegde energie (in materialen). Materialen worden toegevoegd om het energieverbruik te verlagen of om energie mee te leveren. vastgelegde energie operationele energie Probleemstelling Exergie maakt zichtbaar hoe de verhouding tussen operationele energie en vastgelegde energie verbeterd kan worden door middel van het kwalitatief hoogwaardiger inzetten van grondstoffen. exergetische verbetering vastgelegde energie operationele energie

5 Achtergrond Bron: IAE 2011 World Key Energy Statistics Bron: US department of energy, wereldwijd stijgt het energieverbruik - 40% in de gebouwde omgeving Achtergrond primair energieverbruik in kwh/m2/jaar verhouding operationele / vastgelegde energie wereldwijd verbruik van materialen Bron: Rob Marsh, SBi Bron: I. Sartori et al Bron: Krausmann et al 2009 operationele energie daalt vastgelegde energie stijg materiaalverbruik stijgt Energieprobleem opgelost, materiaalprobleem gecreëerd?

6 Bron: Rovers Probleemstelling Materiaal en energie moeten gecombineerd behandeld worden om een afweging te kunnen maken in het aanwenden van deze grondstoffen. Voor het creëren van de benodigde grondstoffen is tijd en ruimte nodig. Op dit moment ontbreekt een model waarin consequenties van keuzes op het gebied van energie en materialen inzichtelijk gemaakt worden tot op het niveau van tijd en ruimte en met elkaar vergeleken kunnen worden.

7 Rol gebouwschil - In de gebouwschil komen materialen, systemen en architectuur samen. - De gebouwschil heeft invloed op het exergetische gedrag van het gebouw. Doel onderzoek: Het ontwikkelen van een interactief model dat inzicht geeft in de exergetische eigenschappen van functies in de gebouwschil en hun interactie. De exergetische eigenschappen worden berekend tot benodigde tijdruimte. Het model zal worden getoetst in 4 demonstrators. Het model kan bijdragen aan de verlaging van het energieverbruik en materiaalverbruik in de gebouwde omgeving.

8 Huidige modellen concentreren zich voornamelijk op: - energieverbruik in de gebruiksfase - energiegeneratie in de gebruiksfase - vastgelegde energie zonder interactie Een interactief model ontbreekt waarin deze modellen samen komen waarmee het exergetisch functioneren van de gebouwschil als geheel kan worden bepaald. huidige modellen energie verbruik gebouwschil resultaat A energie generatie resultaat B vastgelegde energie resultaat C

9 modellen interactie energie verbruik energie generatie Te ontwikkelen exergetisch gebouwschil model. vastelegde energie Bepaling schil met beste exergetische prestatie. ontwerptool Verwerking validatie in model. Validatie van werking tool in 4 demonstrators. Onderzoeksvragen: - Wat zijn huidige en toekomstige functies van de gebouwschil? - Welke technologieën zijn te gebruiken om deze functies te vervullen? - Wat zijn de exergetische consequenties van deze technologieën? - Wat is de invloed van verschillende karakteristieken op de exergetische eigenschappen, zoals materialen, oriëntatie, helling? - Hoe kunnen de functies gecombineerd worden met het hoogste exergetische rendement? - Welke mechanismen beïnvloeden de functies en hun functioneren?

10 Onderzoeksfase 1: Komende half jaar - Inventarisatie functies in de gebouwschil - Inventarisatie berekeningstool gebouwschil - Evaluatie / start monitoring dak gebouw 1 in De Wijk van Morgen De Wijk van Morgen 4 gebouwen locatie integraal ontworpen hoog niveau van duurzaamheid multidisciplinair energiegebruik, distributie en opwekking materiaalgebruik en groei van materialen watergebruik, opvang en recycling Innovatieve leeromgeving: Studenten zijn betrokken vanaf initiatief tot en met realisatie; professionals adviseren en sturen aan.

11 De Wijk van Morgen De Wijk van Morgen Gebouw 2 Gebouw 4 De Wijk van Morgen Gebouw 3 Gebouw 1 Elektrische auto Half open bestrating Waterzuivering, opslag en hergebruik Michiel Ritzen Plaatsing 2 urban Presentatie 20 september 2011 windturbines

12 De Wijk van Morgen gebouw 1 Plaatsing PV frames De Wijk van Morgen Bedankt voor uw aandacht! Michiel Ritzen Presentatie 20 september 2011