Intelligente Glasfacader - et eksperimentelt studium

Relaterede dokumenter
Intelligent Glazed Facades

Lavere U-værdier fører til øget energiforbrug! Intelligente glasfacader et eksperimentelt studium

Hvad skal nye materialer og løsninger kunne i fremtiden?

The effects of occupant behaviour on energy consumption in buildings

Supermarkeder og Smart Grid muligheder for fleksibelt elforbrug

Erfaringer med nye energitillæg g til bygningsreglementet

Bygningers energiforbrug

Hvordan spiller facaden solafskærmningen sammen med installationerne? Kjeld Johnsen, SBi, AAU-København

Prognose og karakterisering af bygningers energiforbrug

Energy-saving potential A case study of the Danish building stock. Kim B. Wittchen Danish Building Research Institute, SBi AALBORG UNIVERSITY

TILFREDSHED: BLIVER BEBOERNE MERE TILFREDSE MED INDEKLIMAET I ENERGIEFFEKTIVE BOLIGER? H E N R I K N. K N U D S EN

USERTEC USER PRACTICES, TECHNOLOGIES AND RESIDENTIAL ENERGY CONSUMPTION

BRUGERADFÆRD EN OVERSET FAKTOR. Per Heiselberg Institut for Byggeri og Anlæg

TEMADAG OM VINDUER, GLAS OG FACADER

Udfordringer med indeklima ved energirenovering

Perspektiver for anvendelse af data i fjernvarmesystemer

Brint og grønne brændstoffers rolle i fremtidens smarte energi systemer

Udgangspunkt, ændring ift. BR10 og væsentlige problematikker

Statistical information form the Danish EPC database - use for the building stock model in Denmark

OVEROPHEDNING, BRUG AF KØLING OG AKTIV SOLAFSKÆRMNING -

Lys og Energi. Bygningsreglementets energibestemmelser. Ulla M Thau, civilingeniør, Ph.D. Søren Jensen Rådgivende Ingeniører

FORSKNINGSMÆSSIGE FOKUSOMÅDER MOD VENTILATION I NÆSTEN ENERGINEUTRALT BYGGERI PER HEISELBERG INSTITUT FOR BYGGERI OG ANLÆG

Funktionsafprøvning og BR18. - Niels Bruus Varming, TBST

VENTILATIONSVINDUER SOM TEKNOLOGI. Christopher Just Johnston ErhvervsPhD-studerende ved NIRAS og DTU

netværk: : Integrerede lavenergiløsninger til nye bygninger

Integreres design af byggeri v. Birthe Møller Andersen

Temperatur stabilisering ved brug af faseskiftende materiale - PCM. Carsten Rode & Amalie Gunner

Buildings & Energy Paradoxes & Paradigms

Mekanisk Ventilation en nødvendig n. Per Heiselberg Institut for Byggeri og Anlæg Aalborg Universitet

PHPP og Be06 forskelle, ligheder og faldgruber

Etablering og drift af rådgivningsvirksomhed

PreHEAT Produkter til styring af boliger. Konference om fremtidens smarte fjernvarme - Bygningernes og forbrugernes rolle i det smarte energisystem

Næste generation solvarme / 4. Generation Fjernvarme

Energieffektiviseringer g i bygninger

Luftskifte Hvad ved vi og hvad kan vi?

Klimastrategi Københavns Lufthavne A/S

Indoor Climate and Energy in Buildings. Claus Topp Team Director, NIRAS Indoor Climate, Energy and Installations in Buildings

BALANCERING AF FJERNVARME FOR ØGET OPTAG AF LAVTEMPERATUR OVERSKUDSVARME

Fremtidens Forsyningsmix - Smart Grids

1. Potentialet for varmebesparelser ved anvendelse af varmlagring i konstruktion

Vurdering af indeklimaet i hidtidigt lavenergibyggeri

En svær fødsel men nu sker det!!

Samproduktion af varme og køling er oplagt til LT fjernvarme. DE Application manager Charles W. Hansen Grundfos

BYGGERI. Retningslinjer for 2020 standard kritiske barrierer for at nå målet.

Energirenovering af boliger og indeklima

Nye energikrav Kim B. Wittchen. Akademisk Arkitektforening og DANSKE ARK seminar 6. maj 2011

Termisk energilagring i metaller

Dansk Deltagelse i IEA HPT projekter. Varmepumpedagen 2016 Eigtveds Pakhus Svend Pedersen, Teknologisk Institut

Brugerdreven innovation

Reduktion af risiko for overtemperatur i etageboliger i forbindelse med facaderenovering. Toke Rammer Nielsen, DTU Byg

ENERGIEFFEKTIVE LØSNINGER: HVORDAN DESIGNER VI FREMTIDENS ENERGIEFFEKTIVE BYGNINGER?

den energineutrale bolig - det selvforsynende hus

RADIANCE WORKSHOP, October ROHIT MANUDHANE CHRISTOPH REINHART Harvard Graduate School of Design

Termisk masse og varmeakkumulering i beton. Termisk masse og varmeakkumulering i beton

Samfundsøkonomien i energibesparelser i bygninger? Mikael Togeby Ea Energianalyse A/S

Energibesparende tiltag i eksisterende bygninger. Kim B. Wittchen Statens Byggeforskningsinstitut, Energi og Miljø Aalborg Universitet

FJERNVARME I FREMTIDENS BYGNINGER OG ENERGISYSTEM

PlanEnergi. Independent consultant Established in 1983 Specialised in:

Dagslys- og udsynskrav i BR18. Helle Foldbjerg Rasmussen MicroShade A/S

Christina Burgos Civilingeniør indenfor energi Afdeling for installationer, IT og Indeklima COWI A/S COWI Byggeri og Drift

FJERNVARME I FREMTIDEN?

Beslutning 5. Træpillekedler - dokumentation for standardværdier. Udskiftning af kedel fra 1978 eller nyere til automatisk fyret træpillekedel

LivingLab by DOVISTA

Agenda. Hvad er Smart City og hvem er aktørerne? Udfordringer. Muligheder

Bygningsreglementet. Energibestemmelser. v/ Ulla M Thau. LTS-møde 25. august 2005

Methods to increase qualifications for energy savings in buildings

Vedvarende energi - rollefordelinger

SOLENERGIDAGEN 2005 Integration of Architectural Values in the Solar Cells of Tomorrow

Husets facade som en del af energiforsyningssystemet Muligheder og perspektiver

Svend Erik Mikkelsen, COWI

Møde Bygherreforeningen 25.juni 2010

DRIFT JERES BYGNINGER SOM VINDEN BLÆSER

PEMS RDE Workshop. AVL M.O.V.E Integrative Mobile Vehicle Evaluation

Transforming DONG Energy to a Low Carbon Future

Energibesparelse og komfort. Servodan A/S, når naturens ressourcer skal udnyttes optimalt

Varmepumpeløsninger i etageejendomme. Netværksdag 11. Juni Teknologisk Institut Svend Pedersen, Senior konsulent

God luft: Hvordan kan krav om høj luftkvalitet og lavt energiforbrug forenes?

PASSIV KLIMATISERING

Diffus ventilation. Jürgen Nickel. Rambøll. Danvak Temadag

Materialevalg i en energimæssig strategi

Energirigtige og sunde skoler - en udfordring for samfundet

Termisk masse og varmeakkumulering i beton

Cleantech Dag Efter COP15 og Finanskrisen. 15. Marts 2010 v/lars Rohold. Cambi Danmark A/S Rådvadsvej 15 DK-2400 København NV

Hvordan kommer Forskningen i spil. Lars Martiny Afdelingschef, Afdelingen for Strålingsforskning Formand for koordineringsgruppen for innovation

- Kort om LivingLab by DOVISTA. - Energibalance. - Eksempelbyggerier: Renovering til Passivhus, Brorsonsvej, Aktivhus, Bolig for livet

Fjerde Generation Fjernvarme

Energi i fremtiden i et dansk perspektiv

Fremtidens brugerinstallationer for fjernvarmen. Jan Eric Thorsen, Director DHS Application Centre and HEX research, Danfoss Heating

Software til Energi-optimering. -Hvad vi fandt derude...

How much energy does this operation use?

Supplier development så langt kan man nå i samarbejdet mellem kunde og leverandør. Søren Jepsen 13. Juni 2013

Konklusioner fra Solar Mapping og resultater af dagslysanalyser

Ryesgade 30 Byfornyelsesprojekt

Overvejelser ved valg af energitekniske installationer

Energikrav i 2020: Nulenergihuse. Svend Svendsen Professor i Bygningsenergi DTU BYG ss@byg.dtu.dk

Valg af Automationsplatform

Buildings Energy Climate Change

Jesper Bjerregaard, BASF Casper Villumsen, Teknologisk Institut. 23. Marts 2011

Hvem er EnergiTjenesten?

Røde Vejmølle Parken. Be10 beregning Dato Udført Cenergia/Vickie Aagesen

Transkript:

Intelligente Glasfacader - et eksperimentelt studium Frederik V. Winther PhD Stipendiat fvw@civil.aau.dk Aalborg Universitet Institut for Byggeri og Anlæg 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 1

Intelligente Glasfacader - et eksperimentelt studium Dagsorden Fremtidens energikrav Lav energi byggeri Definitioner Hvordan imødekommes kravene? Den statiske løsning Den dynamiske løsning Fokus på teknologierne Potentiale og fokus Styring og faldgrupper Den intelligente glasfacade har produktet en fremtid? 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 2

Fremtiden maksimale energibehov i det danske bygningsreglement 100 kwh/m² 80 kwh/m² 60 kwh/m² 40 kwh/m² 20 kwh/m² 0 kwh/m² BR08 2010 2015 2020 ZEB 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 3

Zero Energy Buildings ZEB A ZEB is non grid connected building fully matching its annual energy needs/consumption by on-site generation fully based on renewables. Net ZEB A Net ZEB is a grid connected, energy efficient building that balances its total annual operating energy needs /consumption and associated carbon emissions by onsite feed-in credits. Focus of the on-site generation is matching the on-site load. Net ZE Cluster A Net ZE cluster is a network of buildings fulfilling the Net ZE definition not on the level of each building, but a cluster of buildings using the identical energy infrastructure. The clusters uses benefits from the economy of scale and levelling out the load and generation profiles of each building. Source: Per Heiselberg, Aalborg Universitet 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 4

Reduktion af energi behov - Typisk energi fordeling (2009) En typisk energifordeling for moderne kontorbyggeri I 2009 U-værdi: 1,5 W/m²K G-værdi: 0,6 30 % vinduesareal i forhold til gulvareal Energibehov: 96 kwh/m² pr år Cooling Lighting Misc. Ventilati on Misc. Lighting Heating Ventilation Cooling Heating 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 5

Energy demand in office buildings Varmetilførsel People Irradiance; 58% Equipment Lighting Ventilation Varmetab Infiltration Wall Ceiling Window; 36% 12-12-2012 www.zeb.aau.dk

Intelligente Glasfacader - Statiske facade løsninger Teknologier Flerlags glassystemer Ædlere gas i hulrummet Ramme materialer med lavere varmeledningsevne Solafskærmende belægning med høj selektivitet 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 7

Intelligente Glasfacader - Statiske facade løsninger 100 kwh/m² 80 kwh/m² 60 kwh/m² 40 kwh/m² 20 kwh/m² Misc. Ventilation Plant Lighting Heating Cooling BR08 2010 2015 2020 0 kwh/m² Basis Be06 U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 Lt-kontrol: M +lowu U-værdi: 0,7 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 Lt-kontrol: M +lowg U-værdi: 0,7 G-værdi: 0,25 Lt-værdi: 0,3 Lt-kontrol: M +IntLight U-værdi: 0,7 G-værdi: 0,25 Lt-værdi: 0,3 Lt-kontrol: K 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 8 Published: Winther, FV, Heiselberg, P, Jensen, RL, 2010, Intelligent Glazed Facades for fulfillment of future energy regulations 3 rd Nordic Passive House Conference

What we have done and what we should do?? Source: Marco Perino, Politecnico di Torino

Intelligente glasfacader - Dynamiske Facadeløsninger Den intelligent glasfacade skal kunne kontrollere: Varmetransporten Solindfaldet Energilagring Masse transport Lysniveau Indeklimaet og energibehovet for zonen nær facaden 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 10

Intelligente glasfacader - Dynamiske Facadeløsninger 100 kwh/m² 80 kwh/m² 60 kwh/m² 40 kwh/m² 20 kwh/m² Misc. Ventilation Plant Lighting Heating Cooling BR08 BR10 BR15 BR20 0 kwh/m² Basis U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +dynu-val U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +dyng-val U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +DCVent U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 0,5 Lt-kontrol: M Termisk: Let +LightCtrl +E-Storage +airtightness U-værdi: 1,5 U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 Lt-værdi: 0,7 SEL: 0,5 SEL: 0,5 Lt-kontrol: K Lt-kontrol: K Termisk: Let Termisk: Tung 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 11 Published: Winther, FV, Heiselberg, P, Jensen, RL, 2010, Intelligent Glazed Facades for fulfillment of future energy regulations 3 rd Nordic Passive House Conference

-Dynamisk U-værdi INTELLIGENTE GLASFACADER 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 12

Heat Transfer Control - dynamic solution 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 13

Intelligente glasfacader - Dynamiske Facadeløsninger 100 kwh/m² 80 kwh/m² 60 kwh/m² 40 kwh/m² 20 kwh/m² Misc. Ventilation Plant Lighting Heating Cooling BR08 BR10 BR15 BR20 0 kwh/m² Basis U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +dynu-val U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +dyng-val U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +DCVent U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 0,5 Lt-kontrol: M Termisk: Let +LightCtrl +E-Storage +airtightness U-værdi: 1,5 U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 Lt-værdi: 0,7 SEL: 0,5 SEL: 0,5 Lt-kontrol: K Lt-kontrol: K Termisk: Let Termisk: Tung 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 14 Published: Winther, FV, Heiselberg, P, Jensen, RL, 2010, Intelligent Glazed Facades for fulfillment of future energy regulations 3 rd Nordic Passive House Conference

Total U-value Dynamisk U-værdi - Variation af samlet U-værdi 2,7 W/m²K 2,4 W/m²K 2,1 W/m²K R(l=0.018W/mK,e=0.02m)=1.11 m²k/w R(l=0.039W/mK,e=0.05m)=1.28 m²k/w R(l=0.039W/mK,e=0.10m)=2.56 m²k/w 1,8 W/m²K 1,5 W/m²K 1,2 W/m²K 0,9 W/m²K 0.8 W/m²K 1.5 W/m²K 2.1 W/m²K 2.7 W/m²K 0,6 W/m²K 0,3 W/m²K 0,0 W/m²K 0,00 m²k/w 0,30 m²k/w 0,60 m²k/w 0,90 m²k/w 1,20 m²k/w 1,50 m²k/w Heat resistance 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 15

Model udvikling - 2 lags glas & polystyren Glass Cavity Shutter t sky t room (4) t surf (1) t cavity (2) t tech* (3) t tech t amb Inde U * win a conv,cav e surf a conv,cav e tech* 2 A A 4 P B Q Ude 2A z A 12 dyn 3 L d 1.5 n B 2 2 2 d L R tech P g H a conv,amb t 1 e tech H 2 amb T t cavity cavity U Source: Air flow through cracks, P.H. Baker, S. Sharples, win I.C. Ward, Building and Environment SBi Anvisning 202 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 16

Isolans Dynamisk U-værdi - Krav til teknologi 1,50 m²k/w 1,20 m²k/w 0,90 m²k/w 0,60 m²k/w Større end 50% besparelse Mindre end 50% besparelse l=0,039w/mk 0.010 m 0.020 m 0.050 m 0.075 m 0.100 m 0,30 m²k/w Mindre end 25% besparelse 0,00 m²k/w 0,00 l/s pr m² 0,50 l/s pr m² 1,00 l/s pr m² 1,50 l/s pr m² 2,00 l/s pr m² 2,50 l/s pr m² Lækage 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 17

Dynamisk U-værdi - Potentiale af teknologi 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 18

- Solafskærmning INTELLIGENTE GLASFACADER 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 19

Intelligente glasfacader - Dynamiske Facadeløsninger 100 kwh/m² 80 kwh/m² 60 kwh/m² 40 kwh/m² 20 kwh/m² Misc. Ventilation Plant Lighting Heating Cooling BR08 BR10 BR15 BR20 0 kwh/m² Basis U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +dynu-val U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +dyng-val U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 2,1 Lt-kontrol: M Termisk: Let +DCVent U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 SEL: 0,5 Lt-kontrol: M Termisk: Let +LightCtrl +E-Storage +airtightness U-værdi: 1,5 U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 Lt-værdi: 0,7 SEL: 0,5 SEL: 0,5 Lt-kontrol: K Lt-kontrol: K Termisk: Let Termisk: Tung 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 20 Published: Winther, FV, Heiselberg, P, Jensen, RL, 2010, Intelligent Glazed Facades for fulfillment of future energy regulations 3 rd Nordic Passive House Conference

Model udvikling - Dynamisk g-værdi BSim IES-VE Fs(as,hs)=Fs(0,0) Fs(40,10)=Fs(10,40) 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 21

-170 60-130 -90-50 -10 30 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 70 110 150 Fs Model udvikling - Dynamisk g-værdi 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,90-1,00 0,80-0,90 0,70-0,80 0,60-0,70 0,50-0,60 0,40-0,50 0,30-0,40 0,20-0,30 0,10-0,20 0,00-0,10 h s -g f a s -a f 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 22

Solar shading coefficient [-] Model udvikling - Dynamisk g-værdi Sun x y Sun Y b l a* a b 2 x' 1 Fs_b Fs_d Fs Poly. (Fs_b) Poly. (Fs_d) Poly. (Fs) Sun 0,8 Y 2 0,6 0,4 Y 1 0,2 0 0 10 20 30 40 50 Slat angle [ ] 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 23

DESIGN OPTIMIZATION OF A CONTEMPORARY HIGH PERFORMANCE SHADING SCREEN- INTEGRATION OF FORM AND SIMULATION TOOLS Azadeh Omidfar, Proceedings of Building Simulation 2011: 12th Conference of International Building Performance Simulation Association, Sydney, 14-16 November 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 24

-Forøgelse af den termiske masse INTELLIGENTE GLASFACADER 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 25

Experimental setup - PCM in glazing 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 26

Energibalance for glas - Potentiale in glas systemer Brug af PCM med høj faseskiftende temperatur kan reducere det maksimale kølebehov reduceret udsyn når materialet er translucent Brug af PCM med lav faseskiftende temperatur kan reducere varmebehovet Risiko for at materialet ikke skifter fase i dagtimerne 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 27

Energibalance for glas - Styring i forhold til Energy-mode Comfort-mode 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 28

Energibalance - Potentiale af styringsstrategi 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 29

Intelligente Glasfacader - Konklusion Fokus skal ikke kun være på U-værdi g-værdi men på hvordan facaden kan ændre karakteristika fx. Høj U-værdi til lav U-værdi Høj g-værdi til lav g-værdi 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 30

Intelligente Glasfacader - Diskussion: Design proces 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 31

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 Fremtiden for den dynamiske facade Kommerciel Prognose fremtid Lighting Equipment T_i T_ude Den dynamiske facade trodser grænser da den ikke kun tilpasser sig lovgivningen men klimaet og brugerne 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 5,0 Teknologierne tilknyttet 0,0 facadeelementet, kan opgraderes enkeltvis via netopdatering eller fysisk udskiftning 10,0-5,0 Heating Cooling Irradiance People load Kopiering af dette produkt vil være svært da der ligger rigtig meget viden gemt i styringen af facaden 3000 W 2500 W 2000 W 1500 W 1000 W 500 W 0 W -500 W -1000 W -1500 W -2000 W Bruger opfattelser Det handler Den dynamiske ligeså meget facades om fordele er at den tilpasser sig hvad der er inde i som om hvordan Omgivelserne Brugerens det ser behov ud Adaptiv styring bliver mulig Feedback fra brugeren kan bruges til at forbedre facaden Det giver lige pludselig mening hvorfor facaden skifter karakteristika 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 32

Intelligent Glazed Facades - an experimental study Frederik V. Winther PhD Fellow fvw@civil.aau.dk Aalborg University Department of Civil Engineering 12-12-2012 www.zeb.aau.dk 33