Kombinierte lichttechnische und thermische Bewertung von Fassadensystemen

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1 Kombinierte lichttechnische und thermische Bewertung von Fassadensystemen David Geisler-Moroder Project Manager Bartenbach Research Foto: Hufton and Crow gegründet 1976 (Prof. Dr. h.c. Ing. Christian Bartenbach) Herstellerunabhängiges Lichtplanungsbüro 90 Mitarbeiter, davon ca. 40 in der Planung Standort: Aldrans, Österreich über 10 Planungsprojekte weltweit

2 DIVISIONS LIGHTING DESIGN LIGHTING SOLUTIONS RESEARCH & DEVELOPMENT ACADE MY Flexible Planungs- und Beratungsteams für beste Lösungen. Tageslicht- & Kunstlichtplanung Wettbewerbsberatung Modellbau & Simulation Material- und Farbberatung Gesamtlichtlösungen von der Konzeption bis zur Realisierung der Beleuchtungsanlage kommt alles aus einer Hand Hohe Lösungsqualität, unkompliziert und kostenschonend auch für kleinere Projekte Neutral und nicht industriegestützt Lichtsteuerung und Service Lichtwirkungsforschung Produktentwicklung für Tages- & Kunstlicht Anwendungsstudien Energieanalyse n Optisches Design Lichttechnische Messungen und Gutachten Universitäre Symposien Seminare und Workshops für Kunden Lichtwelt Der Mensch ist ein Lichtwesen. Licht prägt den Lebensrhythmus des Menschen, es beeinflusst seine Stimmung und seine Leis- tungsfähigkeit. Die Wirkung des Lichts auf den Menschen ist auch das Kernthema unserer Arbeit.

3 Tageslicht Anforderungen relevante und konkurrierende Kriterien Visuell Tageslicht - Menge: Tageslicht in das Gebäude leiten Tageslicht - Verteilung: gute Verteilung im Raum Blendschutz: visuellen Komfort bieten Blick nach außen: guten Ausblick erlauben Energetisch Überhitzung während der Kühlperiode Solargewinne in der Heizperiode nutzen Nicht-visuell Wahrnehmung und Stimmung: Aufmerksamkeit, Gedächtnis Circadianer Rhythmus: Hormone, Herzfrequenz, Körpertemperatur Motivation

4 Motivation? Vision

5 Online Tool Day- and Artificial Light with Energy Calculation Konzept Außenbeleuchtungsstärke Standort Klima Tageslichteintrag im Innenraum Blendung Fassadenzustand Schalt-/ Dimmzustand Nutzer/ Steuerung Strahlung (Fassade) Sonnenschutz Strahlung & Außentemperatur Kunstlichtmodul Kunstlichtzuschaltung Thermisches Modul Energiebedarf: Heizen + Kühlen + Kunstlicht

6 Konzept Außenbeleuchtungsstärke Standort Klima Tageslichteintrag im Innenraum Blendung Fassadenzustand Schalt-/ Dimmzustand Nutzer/ Steuerung Strahlung (Fassade) Sonnenschutz Strahlung & Außentemperatur Kunstlichtmodul Kunstlichtzuschaltung Thermisches Modul Energiebedarf: Heizen + Kühlen + Kunstlicht Standort & Klima Berechnungen basierend auf IWEC2 TMY3 und CWEC Klimadaten für > 3100 Standorte weltweit

7 Konzept Außenbeleuchtungsstärke Standort Klima Tageslichteintrag im Innenraum Blendung Fassadenzustand Schalt-/ Dimmzustand Nutzer/ Steuerung Strahlung (Fassade) Sonnenschutz Strahlung & Außentemperatur Kunstlichtmodul Kunstlichtzuschaltung Thermisches Modul Energiebedarf: Heizen + Kühlen + Kunstlicht Tageslichtberechnung: 3 Phasen Methode Aufteilung des Lichttransports in 3 Schritte Zeitaufwändige Simulationen in der Vorberechnung ausgelagert Faktoren in Datenbank hinterlegt Schnelle Berechnung im Tool Himmel Fassade Fassadensystem Fassade Raum = * * *

8 Illuminance [lx] Illuminance [lx] Validierung Measurement :00 06:00 12:00 18:00 00:00 Time Bewölkter Himmel Validierung Measurement :00 06:00 12:00 18:00 00:00 Time Klarer Himmel

9 Dimmlevel Leuchtengruppen Beleuchtungsstärke Tageslicht [lx] Konzept Außenbeleuchtungsstärke Standort Klima Tageslichteintrag im Innenraum Blendung Fassadenzustand Schalt-/ Dimmzustand Nutzer/ Steuerung Strahlung (Fassade) Sonnenschutz Strahlung & Außentemperatur Kunstlichtmodul Kunstlichtzuschaltung Thermisches Modul Energiebedarf: Heizen + Kühlen + Kunstlicht Kunstlichtmodul Kunstlichtberechnung Kombination aus Wirkungsgradverfahren und vorberechneten Faktoren Tageslichtabhängige Steuerungen: 100%, On/Off, gedimmt Bild: Zumtobel

10 Konzept Außenbeleuchtungsstärke Standort Klima Tageslichteintrag im Innenraum Blendung Fassadenzustand Schalt-/ Dimmzustand Nutzer/ Steuerung Strahlung (Fassade) Sonnenschutz Strahlung & Außentemperatur Kunstlichtmodul Kunstlichtzuschaltung Thermisches Modul Energiebedarf: Heizen + Kühlen + Kunstlicht Thermisches Modul Dynamisches Gebäudemodell EN ISO Default-Werte Kapazität Input Wetterdatensätze Kunstlichtzuschaltung als interne Last Solaren Einträge über die Fassade Ausgabe Heiz- bzw. Kühlbedarf Innenraumtemperatur, Überhitzungshäufigkeit Lüftungsverluste Klimaanlage Interne Lasten (Kunstlicht, PC, etc.) Transmissionsverluste Solare Einträge

11 Konzept Außenbeleuchtungsstärke Standort Klima Tageslichteintrag im Innenraum Blendung Fassadenzustand Schalt-/ Dimmzustand Nutzer/ Steuerung Strahlung (Fassade) Sonnenschutz Strahlung & Außentemperatur Kunstlichtmodul Kunstlichtzuschaltung Thermisches Modul Energiebedarf: Heizen + Kühlen + Kunstlicht Nutzer- / Steuerungsmodul Thermische Steuerung Strahlungsbegrenzung an der Fassade Innentemperatur Nutzerzentrierte Steuerung Leuchtdichteüberschreitung an der Fassade (innen) Innentemperatur

12 Online Tool Day- and Artificial Light with Energy Calculation Referenzgebäude IEA SHC Task 56: Building Integrated Solar Envelope Systems for HVAC and Lighting Definition eines Referenz Bürogebäudes Vergleich unterschiedlicher Simulationstools

13 Energy demand [kwh/(m 2 yr)] Vergleich von und David Geisler-Moroder Matteo D Antoni vs Stuttgart Heating Cooling Lighting David Bartenbach Matteo d EURAC

14 Energy demand [kwh/(m 2 yr)] Energy demand [kwh/(m 2 yr)] vs Stuttgart Heating Cooling Lighting Stuttgart - Heating Stuttgart - Lighting Stuttgart - Cooling David Bartenbach Matteo d EURAC vs Stockholm Heating Cooling Lighting Stockholm - Heating Stockholm - Lighting Stockholm - Cooling David Bartenbach Matteo d EURAC

15 Energy demand [kwh/(m 2 yr)] vs Rome Heating Cooling Lighting Rome - Heating Rome - Lighting Rome - Cooling David Bartenbach Matteo d EURAC IEA SHC Task 56 Building Integrated Solar Envelope Systems for HVAC and Lighting ROME Vergleich mit weiteren Simulationstools Anwendung für Vergleich von Lösungen für gebäudeintegrierte, solare Fassaden Qheat Qcool Qinf Qvent Qtrans Qgint Qsol EP TRN SIM_UIBK SIM_UNIBO DAL MOD

16 Danksagung Die österreichische Beteiligung am IEA SHC Task 56 Gebäudeintegrierte Solare Fassaden für Lüftung, Heizung, Kühlung, Klimatisierung und Beleuchtung läuft im Rahmen der IEA Forschungskooperation und wird vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie finanziert. Das Projekt BODYBUILD Boosting Daylight Utilization in Buildings wird vom Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort durch das Programm Beyond Europe und die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützt. Vielen Dank! Fragen? David Geisler-Moroder Project Manager Bartenbach Research Foto: Hufton and Crow

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