Transcript
Page 1: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 1

Energy Efficient Building Envelope Kiev, 13.5.2010

Dr.‐Ing. R. Himmler

energydesign stuttgart –Ingenieurgesellschaft mbHGropiusplatz 10 70563 StuttgartGermany

www.energydesign‐st.comrobert.himmler@energydesign‐st.com

Page 2: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 2

Cooperation

m-g-hingenieure + architekten GmbH

stuttgart

Working Group

Energy Efficient Pilot Project Ukraine ‐ Structure

Consultancy

Consultancy

Contracted forImplementation

Building OwnerArchitect

Structural EngineerHVAC Engineer

Contractor

Building Design Team

Ministry for Construction

Ministry for Environment

Energy Efficient Pilot Project

Design

Page 3: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 3

Development of energy‐efficient buildingconcepts during the planning stage and implementation

Objectives of the „Energy Efficient Pilot Project“

Awarness‐raising within the relevant national and municipal institutions, associations, chambers and the general public

Training and instruction of architects, engineers, municipalities and constructioncompanies

Page 4: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 4

Berlin Kiev Abu Dhabi

Building Envelopes – Nowadays

Page 5: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 5

Hot and Humid Climate

Page 6: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 6

Cold and Dry Climate

Page 7: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 7

Traditional Buildings in Ukraine

sufficientwindow/wall area

passive shading system

thermal insulation

CO2 neutralenergy supply

Page 8: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 8

SQ

Solar

Qi

Internal Gains

T

T

Q

Q

Transmission

VQ

Ventilation

Qh (Heating Demand)=Qh=

( QS Qi )+ηHeat Gains

+ -QT QV

Heat Loss -

Energy Balance of a Building 

Page 9: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 9

30 %

20 %

50 %

50 %

Ventilation

QV

internalQ i

50 %Trans‐mission 

QT

HeatingDemand

Q h

Heating

Energy [k

Wh/m

2 ]

NutzbareGewinne

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Heat Losses ‐ Heat Gains =       Heating Demand (Qh)

passiv‐solarQS

Source: TU Braunschweig, IGS

Heating Demand – Energy Balance

Page 10: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 10

Source: TU Braunschweig, IGS

Compact Building Design ‐ Surface‐to‐Volume Ratio 

A      Area of Building Envelope

V      Volume of Building                  

Page 11: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 11

Source: AAA Architects

A/V = 0,24

Kiev, Sherbakova

Page 12: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 12

Building Orientation

avoid high plants (e.g. trees)

Southwest Southeast

N

Shading Angle 15°

Passive solar gains ‐ shading

Page 13: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 13

• Stepping of Buildings• Roof Forms

Passive solar gains ‐ shading

Page 14: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 14

Urban City Design – Considering Orientation of the Buildings

Heating Demand

Solar Gains

Appartment Area

Page 15: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 15

Solarisation of Urban Planning ‐ Passive House Neighbourhood Ulm

SOUTH

Page 16: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 16

1 Solar Radiation in Summertime2 Solar Radiation in Wintertime3 Terrasse4 Living Room5 Storage Room6 Massiv Walls (Heat Storage)7 Stone Floor (Heat Storage)

Heating

Que

lle: M

. Tre

bers

prun

g, N

eues

Bau

en m

it de

r Son

ne

6

Shading inSummer

Solar Heatingin Winter

Solarhaus des Sokrates (469 ‐ 397 v. Chr.)

Page 17: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 17

Roller Shutter ‐ Examples

Advantages:‐ improves thermal comfort‐ reduces cooling demand‐ blinds‐ burglar protection

Page 18: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 18

Thermal Insulation: Roof, Walls, Floors

Page 19: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 19

monolithic

thermal insulationcomposite system

light‐frameconstruction sandwich

Wall types

Page 20: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 20

U‐Value U‐Value[W/m²K]  [W/m²K] 

Wall 10 cm < 0,45  30 cm < 0,15also monolithic

EnEV‐Standard Passive House

Roof 16 cm < 0,35  40 cm < 0,1

Windows 2‐fach < 1,70  3‐fach < 0,8

Comparison of Insulation Standards

Page 21: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 21

Only Good Quality during the Construction Process Guarantees Good Results!S

ourc

e: S

toC

rete

cS

ourc

e: H

asit

ThermalInsulation

Adhesive

Wall

-15°C 20°C 20°C-15°C

0°C

QT QT

Page 22: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 22

very bad,heat bridges can lead tocondensation and mould

better optimised solution

Heat Bridges

Page 23: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 23

conventionalsolution

improvedsolution

Example: connection wall ‐ floor

Page 24: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 24

Standard Frame covered by insulation

Frame shifted into insulation layer

Ψ= 0,55

 W/(mK)

Reduce Heat Bridges!

Ψ= 0,12

 W/(mK)

Ψ= 0,03

 W/(mK)

Page 25: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 25

Heat bridges lead to condensation and mould

Page 26: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 26

Air Tight Building Envelope

Page 27: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 27

air tight:

• plaster

• concrete

• steam brake / plastic

• wood

• glazing / window frames

not air tight:

• thermal insulation

• foam insulation

• brick wall

Which materials are air tight?

Page 28: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 28

Example for damaged steam brake

Page 29: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 29

concept

comissioning

design

construction

Quality Control during Design, Construction and Commissioning

Page 30: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 30

pressuredifference: 50 Pa

leakage

ventilator

n50 limit defined by German standard DIN 4108

Blower‐Door‐Test

Page 31: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 31

Thermography for Quality Control of the Facade 

Page 32: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 32

Summary

• adapt the building envelope to the climate

• plan compact buildings with low A/V ratio

• increase passive solar heat gains through windows with south orientation

• don‘t forget sun shading and passive cooling strategies, avoid HVAC

• thoroughly plan a thermal insulation and air tightness strategy

• pay attention to construction details (heat bridges, air leakage)

• teach the craftsmen and carry our construction site inspections

• check the building quality with blower door tests or thermography

Page 33: Энергоэффективные ограждающие конструкции

Seite 33

Heat Pump Workshop: 23.6.2010

Thank you for

your attention!


Recommended