Project

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C16.0032: Solar Energy Balanced Facade - SEBF

English title C16.0032: Solar Energy Balanced Facade - SEBF
Applicant Luible Andreas
Number 174562
Funding scheme COST (European Cooperation in Science and Technology)
Research institution Technik & Architektur Hochschule Luzern
Institution of higher education Lucerne University of Applied Sciences and Arts - HSLU
Main discipline Civil Engineering
Start/End 01.01.2017 - 30.04.2020
Approved amount 75'635.00
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Keywords (7)

COST TU1403; Building envelope; adaptive facade; solar facade; adaptive thermal insulation; energy balance; thermal storage

Lay Summary (German)

Lead
Bei der Reduktion des Energieverbrauches von Gebäuden spielt die Fassade eine wesentliche Rolle. In diesem Projekt liegt der Fokus auf der Reduktion der täglichen Schwankungen von thermischen Verlusten und solaren Gewinnen bei transparenten Doppelhautverglasungen durch mittels Speichermassen.
Lay summary

Hintergrund

Gemäss den Zahlen des BFE (2014) beträgt der Energieverbrauch durch Raumwärme, Beleuchtung und Haustechnik ca. 35% des gesamten inländischen Energieverbrauchs. Dieser Energieverbrauch wird bei Gebäuden massgeblich über die Fassade mitbestimmt.

Eine Fassade muss im Winter möglichst wenig Heizwärme verlieren und versuchen Sonnenenergie zu nutzen, trotzdem muss sie im Sommer vor übermässiger Sonneneinstrahlung und Überhitzung schützen.

Neben der Nutzung von erneuerbaren Energien in der Fassade wird auch intensiv an technischen oder mechanischen Lösungen sowie neuen Materialien geforscht. Vielversprechend hierbei sind die sogenannten “adaptiven Fassaden“, welche in ihrer Funktion auf die klimatischen Bedingungen reagieren kann. Dies bedeutet, dass beispielsweise die Wärmedämmung, Transparenz oder Sonnenschutzvorrichtung so reagiert, dass sowohl die Komfortbedürfnisse der Gebäudenutzer als auch Energieeinsparungen maximiert werden.

Ziel

Ziel ist es, eine Elementfassade zu entwickeln, die mithilfe der solaren Strahlung den Energiehaushalt des Gebäudes  in der Fassadenebene positiv beeinflusst (Solar Energy Balanced Facade). Dabei sollen in erster Linie geschickte Kombinationen von Fassadenelementen und Materialien gesucht werden, die den Einsatz von technischen Hilfsmitteln reduzieren. Mittels dynamischer Betrachtungen können die Schwankungen des Aussenklimas gezielt möglichst ohne Technik reduziert und somit auch der Energiehaushalt des Gebäudes optimiert werden.

Bedeutung

Dieses Projekt will durch Low-Tec Massnahmen in Verbindung mit modernen Berechnungsverfahren und den Einsatz traditioneller Baumaterialien, den technischen Aufwand und somit auch die Komplexität reduzieren. Moderne Berechnungsverfahren unter der Berücksichtigung dynamischer Effekte tragen weiter dazu bei, gängige Materialien optimaler einzusetzen und auszunutzen.

Direct link to Lay Summary Last update: 31.08.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Baubericht - Thermische Prüfbox
Wüest Thomas (2020), Baubericht - Thermische Prüfbox, Hochschule Luzern T&A, Horw.
SEBF - Parameterstudie
WüestThomas (2020), SEBF - Parameterstudie, Hochschule Luzern T&A, Horw.
Outdoor Test Cell Modelling with Modelica
Wüest Thomas, Schuetz Philipp, Luible Andreas (2019), Outdoor Test Cell Modelling with Modelica, in Buildings, 9(10), 209-209.
Trombe Curtain Wall Facade
WüestThomas, LuibleAndreas (2019), Trombe Curtain Wall Facade, in Journal of Facade Design and Engineering, 7(1), 1-12.
Solar Energy balanced Facade
Wüest Thomas, Luible Andreas (2018), Solar Energy balanced Facade, in Luible Andreas, Gosztonyi Susanne (ed.), TU Delft, Delft, 183-194.
Solar Energy Balanced Facade
Wüest Thomas, Luible Andreas (2017), Solar Energy Balanced Facade, in Klein Tillmann, Engelhardt Oliver, Banozic Motej, Molter Philipp Lionel, Mungenast Moritz (ed.), TU Delft, Delft, 26-27.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
RAICO Germany (Europe)
- Industry/business/other use-inspired collaboration
Schenker Storen AG Switzerland (Europe)
- Industry/business/other use-inspired collaboration
sto AG Switzerland (Europe)
- Industry/business/other use-inspired collaboration
Flumroc AG Switzerland (Europe)
- Industry/business/other use-inspired collaboration
Glas Trösch Switzerland (Europe)
- Industry/business/other use-inspired collaboration

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
PowerSkin Conference 2019 Talk given at a conference Trombe Curtain Wall Facade 17.01.2019 München, Germany Wüest Thomas; Luible Andreas;
FACADE2018 - Adaptive! Final conference COST TU1403 Talk given at a conference Solar Ebergy Balanced Facade 27.11.2018 Luzern, Switzerland Wüest Thomas; Luible Andreas;
ne-xt facades Talk given at a conference Solar Energy Balanced Facade 07.11.2017 München, Germany Wüest Thomas; Luible Andreas;


Knowledge transfer events

Active participation

Title Type of contribution Date Place Persons involved
ne-xt facades Poster 07.11.2017 München, Germany Wüest Thomas; Luible Andreas;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Media relations: print media, online media SOLAR ENERGY BALANCED FACADE: Doppelhautfassade mit passivem Wärmespeicher metall German-speaking Switzerland 2018

Abstract

Reducing the building energy consumption and carbon dioxide emissions are two of the most important challenges facing the building industry. The energy consumption of a building is directly related to its façade. Multi-functional and adaptive building envelopes can provide step-change improvements in the energy efficiency of new and refurbished buildings while improving the wellbeing of building occupants.The review of existing façade systems and ongoing research shows that transparent and opaque façades are generally considered separately. This is why a new hybrid façade system, a transparent-opaque solar façade which incorporates seasonal adaptive daily solar-gain management to achieve an improved energy balance - is proposed: the solar-energy balanced façade (SEBF) system. The idea is to improve the thermal performance of the transparent part by utilizing the opaque thermal mass with a minimum amount of technical installation. While the basic structure of the facade meets the current static requirements, the additional adaptive features provide a much better adaptive energy performance. The SEBF supports HVAC systems rather than hindering or restricting their function, which satisfies the basic requirement of system separation.
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