Bewertung und Optimierung von dynamischen Dämmsystemen unter Berücksichtigung des Wiener Klimas

In den letzten Jahren fanden immer wieder Anstrengungen statt um den CO₂‐Haushalt der Erdatmosphäre zu senken. Begriffe wie “sparsamer”, “effizienter” oder “effektiver” werden häufig in diesem Zusammenhang verwendet. Auch das Fachgebiet Bauphysik kann einen wesentlichen Beitrag zur Energieeffizienz leisten. Das ist eine berechtigte Forderung, da Gebäudeheizung und Gebäudekühlung einen bedeutenden Anteil am Ausstoß schädlicher Treibhausgase besitzen. Grenzwerte für die U‐Werte werden immer niedriger angesetzt, was dickere und teurere Dämmsysteme zur Folge hat. Neben diesen trivialen Lösungen werden auch komplexere Systeme entwickelt und erprobt. In dieser Untersuchung werden zwei davon genauer betrachtet und bezugnehmend auf den Heiz wärmebedarf sowie den Kühlbedarf gegenüberstellt. Dabei handelt es sich um sogenannte schaltbare Dämmungen, und um ein neues System mit der Bezeichnung “Thermocollect”. Ein Vergleich beider Systeme ist mit Software‐Standardlösungen nicht möglich, da diese mit nichtvariablen Wärmeleitwerten arbeiten, weshalb ein eigenes Simulationsmodell entwickelt werden musste. Zunächst werden im Rahmen einer Einführung beide Systeme vorgestellt. Ein Abschnitt beinhaltet eine Ausführung zum Simulationsmodell und Erläuterungen zu seinen Eigenheiten. Abschließend folgen Ergebnisse von Parameterstudien, eine Interpretation der Ergebnisse sowie Schlussfolgerungen und die Optimierung der neuartigen Dämmsysteme. Evaluation and optimization of switchable insulation using the climatic conditions of Vienna. There have been numerous efforts to reduce CO₂ emissions in recent years. Terms such as ”more economical”, ”more efficient”, and ”more effective” are often used in discussion of this theme. The field of building physics can make a significant contribution to energy efficiency since building heating and cooling produces a significant portion of overall hazardous greenhouse gases. In response, heat transfer coefficient limits are being set lower and lower resulting in thicker and more expensive insulation systems. Very creative systems are being developed and tested parallel to conventional solutions. This study examines and contrasts two of the systems focusing upon the heating and cooling requirements: the so called ”switchable insulation” and a new system called ”Thermocollect”. The systems cannot be compared using standard software programs as the calculations are based on steady‐state thermal conductivities. Therefore, an in‐house simulation model was developed. Both systems are described in the introduction. A presentation of the basic thermodynamic concepts applied in the simulation fol lows. One section contains an explanation of the simulation model and its distinctive properties. The study is concluded by the results of the parametric studies, an interpretation of the results and implications, and engineering optimizations for the new insulation systems.     

Energy efficiency of double skin façades: an approach to Brazilian climates

The heat gains and daylight transmitted through windows directly influence the building's energy demand. High performance façades, when correctly specified, produce a great potential of energy savings by using daylight efficiently and controlling heat gains and/or losses. In Brazil, the lack of natural ventilation associated with large glass areas in office buildings exhibits substandard results concerning energy efficiency. This article demonstrates an approach to highly ventilated double skin façades in Brazil, investigating the potential of natural ventilation in accordance with the local climate. Applying the Light Design and Ideal Window Area methodologies, window areas as a function of different types of high performance glass are thermally simulated in the program EnergyPlus. The simulations are run for 10 cities in Brazil, in one of those cities, Curitiba (–25° 25′ 40′′), the annual results of hourly simulations demonstrate the building energy demand as a function of window area, glass type, room ratio and size. The results concerning the energy efficiency perspective only illustrated that double skin façades could be applied for southern regions in Brazil and under certain criteria. Energieeffizienz von doppelschaligen Fassaden: eine Annäherung an brasilianische Klimabedingungen. Die ansteigende Temperatur und das Tageslicht, das ungehindert durch die Fenster tritt, beeinflussen den Energiehaushalt eines Gebäudes. Moderne Hochleistungsfassaden bieten bei korrekter Auslegung ein großes Potential zur Energieeinsparung, indem sie Tageslichtnutzung zulassen und solare Gewinne kontrollieren. Das Fehlen von natürlichen Belüftungsmöglichkeiten und der hohe Anteil großflächiger Glasfassaden in Bürogebäuden führen in Brasilien zu unterdurchschnittlicher Energieeffizienz. Der Beitrag beschäftigt sich mit belüfteten doppelschaligen Fassaden in Brasilien, indem das Potential von natürlicher Belüftung unter den lokalen Klimabedingungen geprüft wird. In Anlehnung an Regeln der Kunstlichtplanung und zur Ermittlung der idealen Fensterfläche werden unterschiedliche Fensterflächenanteile unter Variation der Glasqualitäten in dem Programm EnergyPlus thermisch simuliert. Die Simulationen wurden für 10 brasilianische Städte durchgeführt. Die Jahresergebnisse der stündlichen Simulationen für Curitiba (–25° 25′ 40′′) zeigen, dass der Energiebedarf des Gebäudes von der Größe der Fensterflächen, der Art der Glasscheiben sowie der Raumproportion und ‐größe abhängt. Die Ergebnisse bezüglich der Einschätzung der Energieeffizienz weisen ferner darauf hin, dass doppelschalige Fassaden in südlichen Regionen von Brasilien und vergleichbaren Klimaten unter bestimmten Bedingungen angewendet werden können.