Vanhoutteghem, Lies

Der er behov for at reducere energiforbruget i bygninger, samt generelt at forbedre energieffektiviteten i byggesektoren i Danmark, som i resten af EU. Energibesparelser bør dog gå hånd i hånd med at sikre et sundt og behageligt indeklima. Formålet med denne afhandling er at bidrage til udviklingen af danske lavenergihuse med et godt indeklima. For at nå målet med en fossilfri energiforsyning i Danmark i 2050, skal der tages hensyn til både nybyggeri og renovering af eksisterende bygninger for at imødekomme fremtidens energibehov.For at tilskynde udviklingen af passende design af nye lavenergibygninger og facaderenovering af eksisterende bygninger, er der behov for mere viden om vinduesdesign. I forhold til vinduesdesignet i et typisk dansk enfamiliehus konstrueret i overensstemmelse med de nuværende og fremtidige energikrav, blev indflydelsen af vinduesstørrelse, -type og orientering af vinduerne undersøgt i forhold til rumvarmebehov og termisk indeklima i EnergyPlus ved at sammenligne et vinduesdesign med en jævn fordeling (samme rude-til-gulv-areal i hvert værelse), med et traditionelt vinduesdesign med store sydvendte vinduer. Betydningen af at inddele bygningen i termiske zoner på resultatet af rumvarmebehov og termisk indeklima, og dermed valget af vinduesdesign, blev også undersøgt. Når der skelnes mellem termiske zoner med direkte og indirekte solinskud, viste resultaterne, at valget af vinduets størrelse og retning ikke længere udgører en stor del af varmebehovet, så længe en lav U-værdi anvendes. Hvis en jævn vinduesfordeling anvendes i kombination med en passende udluftning og solafskærmning i de kritiske sydvendte rum, kan vinduerne i velisolerede bygninger placeres med stor arkitektonisk frihed. Derudover blev dagslyset undersøgt. Forholdet mellem forskellige vinduesparametre (rudeareal, orientering, U-værdi, g-værdi og lystransmittans) og hvordan disse påvirker energiforbruget, dagslys og termisk indeklima blev ved hjælp af DAYSIM og EnergyPlus undersøgt i rum med forskellige geometrier. Med hensyn til dagslys blev en klimaafhængige dagslysfaktor, der tager hensyn til bygnings placering anvendt og sammenlignet ved brug af en klimabaseret dagslys modellering. Diagrammer, som illustrerer et rum af løsninger for rumvarmebehov defineret af mål for dagslys og termisk indeklima blev brugt til at diskutere effekten af forskellige vinduesparametre. Potentielle konflikter i relation til vinduesdesign blev heraf identificeret til at være i dybe eller smalle sydvendte værelser i velisolerede boliger. Derefter blev der givet anbefalinger om vinduesløsninger baseret på resultater, der viser, at de kan vælges på værelsesbasis, mens valg af rude-til-gulv-forholdet er baseret på krav til dagslys. For at opnå et godt termisk indeklima og minimalt rumvarmebehov, er en høj g-værdi anbefalet i nordvendte værelser, mens ruder med solafskærmende belægning kan bruges som et alternativ til dynamisk styret solafskærmning i sydvendte værelser.Mens disse anbefalinger blev givet som et udgangspunkt for at vælge et godt vinduesdesign i de tidlige designfaser, er energimæssige ydeevne og termisk indeklima også bestemt af en bygnings energisystem og bør overvejes for hver enkelt bygning. Arkitekter, ingeniører og bygherrer er ofte ikke i besiddelse af de nødvendige forenklede værktøjer til de tidlige faser af designprocessen, hvor de vigtigste beslutninger bliver truffet. Denne forskning indfører derfor et forenklet værktøj, kaldet WinDesign, som kan anvendes i de tidlige projekteringsfaser for valg af vinduesdesign, men også mere generelt til forudsigelse af opbygningens ydeevne. Udvikling og validering af værktøjet, som bruger en 4 - trins metode, viste, hvordan vinduerne kan vælges med hensyn til energiforbrug, termisk indeklima, omkostninger og til en vis grad dagslys (baseret på elforbrug til kunstig belysning). Fordi værktøjet er baseret på simple metoder som beskrevet i EN ISO 13790 og kræver begrænsede input-data, kan analysen udføres relativt hurtigt i forhold til mere avancerede værktøjer. En af begrænsningerne for værktøjet er, at det ikke omfatter dagslysanalyse. Andre brugervenlige og enkle værktøjer skal bruges til dette. Et eksempel på en sådan anvendelse er givet i denne afhandling.For at renovere de eksisterende enfamiliehuse til lavenergi-standarder og for at fremskynde denne renovering, er der behov for en integreret tilgang baseret på anvendelsen af den fulde vifte af tekniske renoveringsløsninger. Boligejere har brug for hjælp med design og beslutningstagning, så denne afhandling introducerer en metode til renovering baseret på et ideelt one-stop-shop koncept. Gennem kontakt med en enkelt aktør, er husets ejer forsynet med en fuld servicepakke, der inkluderer alle de nødvendige skridt til renoveringen: rådgivning, tilbud på arbejdet, finansiering, forvaltning af entreprisen og opfølgning. Ved hjælp af sådan en fuld servicepakke kan kvaliteten og effektiviteten af en renovering forbedres, hvilket kan reducere investeringsomkostningerne og gøre hele renoveringsprocessen lettere og mere attraktivt for bygherrer. Men for en vellykket gennemførelse af den metode, er der behov for mere forskning i strategier for markedsføring og former for tilskyndelse. Som en del af metoden, er renoveringspakker rettet mod forskellige typer af enfamiliehuse også foreslået. Hovedfokus er på segmentet af enfamiliehuse der er bygget i perioden mellem 1960 og 1980, og huse bygget før 1930. Resultaterne viser, at begge typer af enfamiliehuse kunne blive renoveret til et niveau af energiforbrug, der er sammenlignelig med kravene til nye huse i dag, men kun hvis en omfattende efterisolering er kombineret med energieffektive installationer. Hvis fremtidens energikrav skal opfyldes, vil der dog være behov for yderligere forskning i andre energibesparende foranstaltninger og nye materialer.There is a need to reduce energy consumption in buildings and in general improve energy efficiency in the building sector in Denmark, as in the rest of the EU. Energy savings, however, should go hand in hand with providing a healthy and comfortable indoor environment. So, the aim of this thesis is to contribute to the development of Danish low-energy residential buildings with good indoor environment. To reach the target of a fossil-free energy supply in Denmark by 2050, both new building design and renovation of existing buildings to meet future energy requirements need to be taken into account.To encourage the development of appropriate designs for new low-energy buildings and façade renovation of existing buildings, improved knowledge is needed on window design. The research consisted of two parts. First in relation to window design in a typical Danish single-family house constructed in accordance with current and future energy requirements, the influence of window size, type and orientation on space heating demand and thermal indoor environment were investigated in EnergyPlus by comparing a window design with an even distribution (same glazingto-floor-area in each room) with a traditional window design with large south-oriented windows. The influence of the thermal zone configuration on the prediction of space heating demand and thermal indoor environment, and therefore on the choice of window design, was also investigated. When distinguishing between thermal zones with direct and non-direct solar gains, results showed that the choice of window size and orientation is no longer a big issue from the perspective of heating demand as long as low glazing U-values are used. If an even window distribution is used in combination with an appropriate venting rate and solar control in critical southoriented rooms, windows can be positioned in the façade of well-insulated residential buildings with considerable architectural freedom. Second, daylight was considered and the relationship between various window parameters (glazing area, orientation, Uvalue, g-value and light transmittance) and how these affect energy performance, daylight and thermal indoor environment was investigated using DAYSIM and EnergyPlus for rooms with various geometries. With regard to daylight performance, a climate-dependent daylight factor taking into account building location was used and compared with the use of climate-based modelling. Charts illustrating a space of solutions for space heating demand defined by targets for daylight and thermal indoor environment were used to discuss the effect of different window parameters and potential conflicts related to window design were identified in deep or narrow southoriented side-lit rooms in well-insulated dwellings. Thereafter, recommendations on window solutions were given based on results showing that they can be chosen on a room-by-room basis with the choice of glazing-to-floor ratio based on daylight requirements. To achieve a good thermal indoor environment and minimum space heating demand, for example, a high g-value is recommended in north-oriented rooms, and glazing with solar-control coating can be used as an alternative to dynamically controlled solar shading in south-oriented rooms.<br/

Online Research Database In Technology

Method for design of low-energy type houses based on simulations of indoor environment and energy use

http://orbit.dtu.dk/ws/files/102282052/Lies_Vanhoutteghem_Thesis.pdf

Method for design of low-energy type houses based on simulations of indoor environment and energy use

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology