Assessment tool for thermal comfort and energy efficiency in Korean high rise residential building

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Gert Kohl
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1 Assessment tool for thermal comfort and energy efficiency in Korean high rise residential building Dipl. Ing. Sumee Park Fraunhofer Institute for Building Physics

2 1. Promotionsvorhaben (Juni. 2005) Der Einfluss des Mikroklimas auf die sommerliche Wärmebelastung im Innenraum (Beispiele in Seoul) Seite 2

3 1. Promotionsvorhaben (Juni. 2005) Problemstellung 1. Unangenehmes Stadt- und Raumklima im Sommer durch die rapide Urbanisierung in Seoul: Wärmeinseleffekt 2. Steigender Energieverbrauch durch die Kühlung des Wohnungsbaus Seite 3

rapide Urbanisierung in Seoul: Wärmeinseleffekt 2.

4 1. Promotionsvorhaben (Juni. 2005) Forschungsvorhaben Es fehlt noch die Zusammenbetrachtung der Wechselwirkung Zwischen Stadtklima und Raumklima Einfluss der Baukörperstrukturtypen auf das Mikroklima Einfluss des Mikroklimas auf das Raumklima Seite 4

der Wechselwirkung Zwischen Stadtklima und Raumklima Einfluss

5 1. Promotionsvorhaben (Juni. 2005) Untersuchungsmethode 1) Einfluss der Baukörperstrukturtypen auf das Mikroklima - Mikroklimamodell : Erfassung der Windströmung, Temperatur-, und Feuchteverteilung ums Gebäude in der Planungsgebiet 2) Einfluss des Mikroklimas auf das Raumklima - gekoppeltes Luftströmungsmodell mit dem Gebäudesimulationsmodell :Erfassung der gegenseitige Beeinflussung der Thermischen- und Luftströmungsvorgänge vom Gebäude Seite 5

Erfassung der Windströmung, Temperatur-, und Feuchteverteilung ums Gebäude in der Planungsgebiet 2) Einfluss des

6 2. Promotionsvorhaben (Sep. 2005) Natürliche Lüftung in der Hochhaussiedlung (Beispiel in Seoul) Seite 6

7 2. Promotionsvorhaben (Sep. 2005) Type 1 : natürlich gelüftet 120 m Zu niedrige und umgekehrte Winddruck der Fassade in dicht gebauter Siedlung Type 2 : mechanisch gelüftet 200 m Zu hohe Windgeschwind igkeit in der Höhe Seite 7

8 2. Promotionsvorhaben (Sep. 2005) 1. Erforderliche P auf der Fassade 1.1. Ermitteln der P Fenster Größe (A) Min. ACH Max. Luftgeschwindi gkeit im Raum Minimale offenbare Größe A C Maximale offenbare Größe B D 1.2. Feststellung der P Bereich B < P < C Seite 8

9 2. Promotionsvorhaben (Sep. 2005) 2. Ermitteln der Winddruck aus der Beispielsiedlung I II III I Seite 9

10 2. Promotionsvorhaben (Sep. 2005) 3. Feststellung, wo mechanisch gelüftet werden soll. Seite 10

11 Organization chart Seite 11

12 3. Promotionsvorhaben (Januar. 2006) Der Einfluss der Luftgeschwindigkeit auf den thermischen Komfort im Sommer Seite 12

13 Die obere Grenze der Luftgeschwindigkeit für den Komfort Die Luftgeschwindigkeit könnte die r. F. von Haut dadurch nicht thermisch aber Komfort beeinflussen. In feuchten Umgebungen könnte eine höhere Luftgeschwindigkeit akzeptabler sein Instationär Luftbewegung könnte die Evaporationswärmeabgabe fördern und die Beschwerden durch hohe Luftgeschwindigkeit verringern. Seite 13

In feuchten Umgebungen könnte eine höhere Luftgeschwindigkeit akzeptabler sein Instationär

14 3. Promotionsvorhaben (Januar. 2006) PMV = 0.5, 1.0, Clo=0.5, r. F = 50, 70%, Met = 1.0 Höhere T, höhere Luftgeschwindigkeit Niedrigere T, niedrigere Luftgeschwindigkeit PMV= 0.5 Ta V r. F. von Haut Befragung m / S?? m / S?? 3 28 Simulierte N.L?? Seite 14

15 3. Promotionsvorhaben (Januar. 2006) Frage zum ganzheitlichen thermischen Komfort Klimatisiertes Büro, 26 C, 50% r.f, 0.2m / s Hitzeschock Laufen zum Mittagsessen 31, 70 r. F Wohnung mit Fan 28 C, 60% r. F. Ausgeschaltete Akklimatisation oder Klimaunterschied könnte noch größeren thermischen Diskomfort verursachen Seite 15

50% r.f, 0.2m / s Hitzeschock Laufen zum Mittagsessen 31, 70 r.

16 IBP Holzkirchen in 2006 Seite 16

17 Climate Chamber at IBP Air temperature Surface temperature Air velocity and turbulence intensity Seite 17

18 Flight Test Facility Low Pressure Chamber: Length 30 m Diameter 9,6 m Low Pressure 180 hpa (absolute) Cabin Indoor Climate: Air Temperature -20 C to +30 C Relative Humidity 5% bis 65% at 20 C Simulation of Sound & Vibration Conditioning of Fuselage -30 C to +30 C Seite 18

Temperature -20 C to +30 C Relative Humidity 5% bis 65% at 20 C

19 W&B Jens Küsters 2006 Seite 19

20 School Test Facility 9 m 6 m 13,5 m Seite 20

21 Seite 21

22 Methods Experimental approaches Surveys in Buildings Interviews Physical Measurements Statistical Analysis Computer Simulation W&B Jens Küsters 2006 Fraunhofer/ Müller 2006 Fraunhofer/ Müller 2006 Seite 22

23 Improvement of Comfort Survey in Buildings - to find causes of discomfort - to improve working environment - to validate findings from experimental approaches Improvement of comfort performance of - Buildings - Ventilation and heating systems Seite 23

24 Local Overall Comfort Model Physiologische Ergebnisse (tsk, tco, w) Lokales Empfinden Gesamtbehaglichkeit Seite 24

25 Local Overall Comfort Model LTS Model Lufttemperatur lineare Regression Lokales thermischen Empfinden multiple Regression OTS Model Gesamtes thermischen Empfinden Gruppen OTC Model multiple Regression Gesamte thermische Behaglichkeit Seite 25

26 Objectives Maximal Comfort Minimal Energy Damage Free Cost Occupants Company Environment Seite 26

27 Alternative Development 5. Ventilation 4. Thermal Bridge 1. Window 2. Solar control 3. Internal insulation Seite 27

28 Thermal Comfort in Standard: ISO 7730 PPD Model: Predicted Percentage of Dissatisfied Seite 28

29 Thermal Comfort in Standard: ASHRAE 55 (2004) Acceptable rage of operative temperature and humidity 80% Acceptance area Seite 29

30 Thermal Comfort in Standard: DIN EN Buildings without mechanical cooling systems Acceptable indoor operative temperature C Weekly running mean outdoor temperature C Satisfaction Category I 90% Category II 80% Category III 65% Seite 30

31 Assessment Tool for Thermal Comfort in Korea Outdoor temperature ( C) Seite 31 Acceptable Comfortable Acceptable Operative temperature ( C)

32 Indoor Environment: Thermal Comfort (Future) Thermal dissatisfaction: (%) Comfortable Acceptable Unacceptable Dwelling 1 Dwelling 2 Dwelling 3 Seite 32

33 Energy Demand (Future) Primary energy demand Now: X kwh /m² a Primary energy demand Future: Y kwh /m² a Primary energy demand Saving: (Y-X) kwh /m² a Reduction of CO 2 Emission: B Kg /m² a Future Now Primary energy demand ( total energy efficiency ) Seite 33

34 Method W&B Jens Küsters 2006 Seite 34

35 Now Seite 35

36 Future Seite 36

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