Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы

Энергоэффективность фасадов с закрытой полостью

Энергоэффективность фасадов с закрытой полостью

Автор: Немова Дарья Викторовна, Котов Евгений Владимирович, Дауров Заур Сосланович, Ольшевский Вячеслав Янушевич

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 8 (93), 2020 года.

Бесплатный доступ

Количество многоэтажных домов с ограждающими конструкциями из стекла с каждым годом стремительно растет. Высокая прозрачность зданий становится одной из причин большого энергопотребления. Проблема энергосбережения в стеклянных конструкциях становится все более актуальной. Инновационная система стеклянных фасадов с двойными стенками доказала свою энергоэффективность в европейских странах. В будущем такая конструкция позволит значительно снизить энергетическую нагрузку здания. Объект исследования - инновационная система Фасад с закрытой полостью (CCF). Целью данной работы является анализ энергоэффективности инновационной системы Фасад с закрытой полостью. Рассмотрены энергозатраты здания с классическим остеклением (а) и фасадами с закрытой полостью. Метод. В аналитическом исследовании определить неизвестные характеристики. Для фасадных систем с закрытой полостью использовался программный комплекс ANSYS - универсальная система конечно-элементного анализа. Сервисы Autodesk Insight и Autodesk Green Building Studio оценили энергопотребление здания, потребление электроэнергии по месяцам, выбросы углекислого газа, общие затраты энергии на год и за жизненный цикл итд. В аналитическом исследовании представлена ​​классификация двойных фасадов по способу вентиляции и по геометрии межконтурного пространства, выявлены основные преимущества. В результате математического моделирования было определено расчетное сопротивление теплопередаче для фасада с закрытой полостью Rcalc = 1,93 м2 ∙ K / Вт. Результат для фасадной системы с закрытой полостью оказался на 35,7% эффективнее классического остекления. Среднее энергопотребление для здания с классическим остеклением было определено -374 кВт / м2 / год с классическим остеклением, а среднее энергопотребление для здания с фасадом с закрытой полостью - -219 кВт / м2 / год. Разница в энергопотреблении 41,4%.

Еще

Теплогравитационная конвекция, тепломассообмен, конструктивное энергосбережение, энергоэффективность, вентилируемый воздушный зазор, жидкостная механика воздушных потоков, экологичное строительство, ограждающая конструкция здания, двустенный фасад, закрытый фасад

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/143172560

IDR: 143172560   |   УДК: 69   |   DOI: 10.18720/CUBS.93.5

Energy efficiency of closed cavity fasades

The number of high-rise buildings with enclosing structures made of glass is growing rapidly every year. High transparency of buildings is becoming one of the reasons of high-energy consumption. The problem of energy saving in glass structures is becoming more and more urgent. The innovative double-skin glass facade system has proven to be energy efficient in European countries. In the future, this design will significantly reduce the energy load of the building. The object of researchis a innovative systems Сlosed cavity facade (CCF). The purpose of this work is to analyze the energy efficiency of the innovative system Closed cavity facade.The energy consumption of a building with classic glazing (a) and Сlosed cavity facades are considered.Method.In the analytical study, to determine the unknown characteristics of the closed cavity facade systems, the ANSYS software package was used -a universal system of finite element analysis.The services Autodesk Insight and Autodesk Green Building Studio estimated building energy consumption, electricity consumption by month, carbon dioxide emissions, total energy costs for the year and for the life cycle, etc.Results. In the analytical study, the classification of double facades by the ventilation method and by the geometry of the inter-contour space is presented, the main advantages are revealed. As a result of mathematical modeling, the calculated heat transfer resistance was determined for the Facade with a closed cavity Rcalc = 1.93 m2∙K/W. The result for the Closed Cavity Facade system was 35.7% more efficient than classical glazing. The average energy consumption for a building with classic glazing was determined -374 kW / m2 / year with classic glazing and the average energy consumption for a building with a closed cavity facade -219 kW / m2 / year. The difference in power consumption is 41.4%.

Еще

Список литературы Энергоэффективность фасадов с закрытой полостью

  • Catto Lucchino, E., Goia, F., Lobaccaro, G., Chaudhary, G. Modelling of double skin facades in whole-building energy simulation tools: A review of current practices and possibilities for future developments. Building Simulation. 2019. 12(1). Pp. 3-27. DOI: 10.1007/s12273-019-0511-y
  • Pérez-Grande, I., Meseguer, J., Alonso, G. Influence of glass properties on the performance of double-glazed facades. Applied Thermal Engineering. 2005. 25(17-18). Pp. 3163-3175. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2005.04.004
  • Choi, W., Joe, J., Kwak, Y., Huh, J.H. Operation and control strategies for multi-storey double skin facades during the heating season. Energy and Buildings. 2012. 49. Pp. 454-465. DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.02.047
  • Kim, G., Schaefer, L., Kim, J.T. Development of a double-skin façade for sustainable renovation of old residential buildings. Indoor and Built Environment. 2013. 22(1). Pp. 180-190. DOI: 10.1177/1420326X12469533
  • Høseggen, R., Wachenfeldt, B.J., Hanssen, S.O. Building simulation as an assisting tool in decision making. Case study: With or without a double-skin façade? Energy and Buildings. 2008. 40(5). Pp. 821-827. DOI: 10.1016/j.enbuild.2007.05.015
  • Stec, W.J., Paassen, A.H.C.V. Symbiosis of the double skin façade with the HVAC system. Energy and Buildings. 2005. 37(5). Pp. 461-469.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2004.08.007
  • Balocco, C. A simple model to study ventilated facades energy performance. Energy and Buildings. 2002. 34(5). Pp. 469-475.
  • DOI: 10.1016/S0378-7788(01)00130-X
  • Faggembauu, D., Costa, M., Soria, M., Oliva, A. Numerical analysis of the thermal behaviour of glazed ventilated facades in Mediterranean climates. Part II: Applications and analysis of results. Solar Energy. 2003. 75(3). Pp. 229-239.
  • DOI: 10.1016/j.solener.2003.07.014
  • Eicker, U., Fux, V., Bauer, U., Mei, L., Infield, D. Façades and summer performance of buildings. Energy and Buildings. 2008. 40(4). Pp. 600-611.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2007.04.018
  • Hensen, J., Bartak, M., Drkal, F. Modeling and simulation of a double-skin façade system. ASHRAE Transactions. 2002. 108 PART 2. Pp. 1251-1258.
  • Ghadamian, H., Ghadimi, M., Shakouri, M., Moghadasi, M., Moghadasi, M. Analytical solution for energy modeling of double skin façades building. Energy and Buildings. 2012. 50. Pp. 158-165.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.03.034
  • Baldinelli, G. Double skin façades for warm climate regions: Analysis of a solution with an integrated movable shading system. Building and Environment. 2009. 44(6). Pp. 1107-1118.
  • DOI: 10.1016/j.buildenv.2008.08.005
  • Andjelković, A.S., Cvjetković, T.B., Djaković, D.D., Stojanović, I.H. Development of simple calculation model for energy performance of double skin façades. Thermal Science. 2012. 16(SUPPL. 1).
  • DOI: 10.2298/TSCI120201076A
  • Yilmaz, Z., Çetintaş, F. Double skin façade's effects on heat losses of office buildings in Istanbul. Energy and Buildings. 2005. 37(7). Pp. 691-697.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2004.07.010
  • Ballestini, G., De Carli, M., Masiero, N., Tombola, G. Possibilities and limitations of natural ventilation in restored industrial archaeology buildings with a double-skin façade in Mediterranean climates. Building and Environment. 2005. 40(7). Pp. 983-995.
  • DOI: 10.1016/j.buildenv.2004.09.015
  • Kim, Y.M., Lee, J.H., Kim, S.M., Kim, S. Effects of double skin envelopes on natural ventilation and heating loads in office buildings. Energy and Buildings. 2011. 43(9). Pp. 2118-2126.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2011.04.012
  • Zerefos, S. On the performance of double skin facades in different environmental conditions. International Journal of Sustainable Energy. 2007. 26(4). Pp. 221-229.
  • DOI: 10.1080/14786450701803239
  • Papadaki, N., Papantoniou, S., Kolokotsa, D. A parametric study of the energy performance of double-skin façades in climatic conditions of Crete, Greece. International Journal of Low-Carbon Technologies. 2014. 9(4). Pp. 296-304.
  • DOI: 10.1093/ijlct/cts078
  • Chan, A.L.S., Chow, T.T. Calculation of overall thermal transfer value (OTTV) for commercial buildings constructed with naturally ventilated double skin façade in subtropical Hong Kong. Energy and Buildings. 2014. 69. Pp. 14-21.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.09.049
  • Pasut, W., De Carli, M. Evaluation of various CFD modelling strategies in predicting airflow and temperature in a naturally ventilated double skin faade. Applied Thermal Engineering. 2012. 37. Pp. 267-274.
  • DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2011.11.028
  • Lou, W., Huang, M., Zhang, M., Lin, N. Experimental and zonal modeling for wind pressures on double-skin facades of a tall building. Energy and Buildings. 2012. 54. Pp. 179-191.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.06.025
  • Mourshed, M., Shikder, S., Price, A.D.F. Phi-array: A novel method for fitness visualization and decision making in evolutionary design optimization. Advanced Engineering Informatics. 2011. 25(4). Pp. 676-687.
  • DOI: 10.1016/j.aei.2011.07.005
  • Marques da Silva, F., Gomes, M.G., Rodrigues, A.M. Measuring and estimating airflow in naturally ventilated double skin facades. Building and Environment. 2015. 87. Pp. 292-301.
  • DOI: 10.1016/j.buildenv.2015.02.005
  • Mikhaylova, M.K., Dalinchuk, V., Bushmanova, A., Dobrogorskaya, L. Design, construction and operation of high-rise buildings, taking into account the aerodynamic aspects. Construction of Unique Buildings and Structures. 2016. 49(10). Pp. 59-74. 10.18720/CUBS.49.4. URL: https://unistroy.spbstu.ru/article/2016.49.4 (date of application: 10.12.2020).
  • DOI: 10.18720/CUBS.49.4.URL
  • Kuritsyn, A.O., Pavlova, N.Y., Opanasenko, I.A., Bolotovskiy, V.V., Andreeva, D.S. Double skin facade with ventilated buffer zone. AlfaBuild. 2018. 7(5). Pp. 47-58. 10.34910/ALF.7.5. URL: https://alfabuild.spbstu.ru/article/2018.7.5 (date of application: 10.12.2020).
  • DOI: 10.34910/ALF.7.5.URL
  • Nemova, D.V., Vasileva, I.L., Vatin, N.I. Introduction of double-skin facades in the Russian Federation. Construction of Unique Buildings and Structures. 2019. 84(9). Pp. 51-62. 10.18720/CUBS.84.4. URL: https://unistroy.spbstu.ru/article/2019.84.4 (date of application: 10.12.2020).
  • DOI: 10.18720/CUBS.84.4.URL
  • Saroglou, T., Theodosiou, T., Givoni, B., Meir, I.A. Studies on the optimum double-skin curtain wall design for high-rise buildings in the Mediterranean climate. Energy and Buildings. 2020. 208.
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2019.109641
  • Pomponi, F., Piroozfar, P.A.E., Southall, R., Ashton, P., Farr, E.R.P. Energy performance of Double-Skin Façades in temperate climates: A systematic review and meta-analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. 54. Pp. 1525-1536.
  • DOI: 10.1016/j.rser.2015.10.075
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp