Technological Requirements in Energy Efficient Buildings

Technological Requirements in Energy Efficient BuildingsThe state of the art and current needs in technologies used in energy efficient buildings was assessed in the GPEE project and published in a booklet. The report aims to provide a current overview of the energy efficiency situation in buildings in the partner countries Poland and Germany. Based on several best practice examples, modern technologies such as highly efficient façade components and energy efficiency increase through building automation systems are evaluated in the report. Future trends in Poland and Germany beyond 2020 are also analyzed, leading to recommendations in line with future market developments. The assessment shows that there is a lack of information about the current energy standard of houses that calls for energy indicators which meet the demand of increasing transparency. A method to promote information is “The Building Turnaround – consulting, supporting, retrofitting” (“Die Hauswende – beraten, fördern, sanieren”), a German campaign which combines local information and consultations with the national subsidy programmes. But besides the need for information, energy efficient technology can only be implemented by qualified planners and skilled workers in this field; so there is a need for constant training of workers to assure a high quality standard during all construction and planning phases. Besides the need for information, the recycling of building components and material has to be considered as well. The aim would be to reduce the embodied energy and to reduce the waste during the construction period and at the demolition of the building.
Another big issue discussed in the report is the implementation of energy monitoring systems. Energy monitoring systems could systematically expose energy saving potentials and increase the general understanding of energy relations and dependencies of buildings. Based on this, an energy efficiency map tool was developed within the GPEE project. House owners who use the tool can document their energy consumption and will therefore be able to regularly monitor their energy usage.

You can download and read the full report here:

A Guidance on Energy Efficiency Evaluations in Commercial Buildings

A Guidance on Energy Efficiency Evaluations in Commercial BuildingsBecause the building sector is third leading in energy consumption after industry and transportation sectors there is an urgent need to increase energy efficiency of buildings. The second GPEE report aims to offer standardized methodologies to evaluate the energy efficiency of a building including whole analysis of its current energy condition, its energy spread and energy consumption, detection of most energy losses and in conclusion the suggestions for efficient energy use with regard to energy saving potential. For the GPEE project the evaluation was developed for a specific type of buildings, namely commercial buildings. Commercial buildings include offices, administrative buildings, warehouses and other non-residential buildings. The evaluation methodologies contain six main parts: Evaluation planning, data acquisition, pre-audit, on-site audit, reporting and suggestions concerning energy efficiency optimizations. All methodologies were developed in accordance with international standard norms DIN EN 16247, ISO 50001 and ISO 50002. The evaluation includes many checklists and energy performance indicators as a ratio between energy consumption and activity data. The reader gets a detailed manual on how to evaluate the energy profile of a building and how to optimize it. At last the report leads to recommendations for zero emission buildings to further reduce CO2 emissions and improve energy efficiency.

Double Criterion Optimisation of Integrated Renewable Energy Systems (RES) and Daylight Utilization / Technology, Technical Solution and Construction of Optimized, External Wall System

Double Criterion Optimisation of Integrated Renewable Energy Systems (RES) and Daylight Utilization / Technology, Technical Solution and Construction of Optimized, External Wall SystemThe basic façade construction considered in the GPEE project is a Ventilated Façade Insulation System (VFIS), optionally equipped with photovoltaic panels. The whole planning and implementation process is presented in the third GPEE report. First the concept and façade topology was assessed with the aim to set up façades for all four cardinal directions. Due to the high energy consumption and CO2 emissions of buildings the whole Life Cycle Assessment of façade panels had to be evaluated to ensure the proposed design is environmentally friendly on each level of production and use of the façade. The evaluation method chosen was MIPS, which stands for Material Intensity per Service Unit and is a concept originally developed at the Wuppertal Institute, Germany. In Lodz two façades located in west and east direction were set up on adaption of existing façades of office rooms in the university. In addition three façades located on the north, east and south of the headquarter building of Sto-Ispo in Warsaw were constructed. The results of all measurements on the two research sites show the photovoltaic façade efficiency depending on the four major orientations. The planning and construction of the PV façade is described in detail in the report including the thermal insulation. The performance of all façades in all seasons was analyzed and compared to each other.

Life Cycle Assessment von emissionsfreien Fassadenkonstruktionen

Magda Barecka, Dariusz Heim, Ireneusz Zbicinski (Technische Universität Lodz)

KurzbeschreibungLife Cycle Assessment of zero- emission façade construction
Bei der Erforschung von emissionsfreien Gebäuden spielen verschiedene Fassadenmöglichkeiten, wie z.B. hinterlüftete Module, Photovoltaikmodule und Wärmespeichermaterialien (Phase Change Material - PCM) eine Rolle um den Energieverbrauch und den Einfluss der Fassade auf die Umwelt zu reduzieren. Betrachtet man jedoch die komplette Lebensdauer einer Fassade, so erkennt man, dass manche Ansätze zwar energieeffizient betrieben werden können, bei der Produktion oder der Entsorgung aber die Umwelt in einem hohen Maße belastet wird. Daher ist die Erstellung einer Ökobilanz (Life Cycle Assessment - LCA) einer Fassade nötig um die Nachhaltigkeit des ausgewählten Designs ermitteln zu können. In dieser Arbeit wurde die Ökobilanz für drei verschiedene Fassadenmöglichkeiten berechnet: undurchsichtiges Isolierungsmodul mit Glasoberfläche, undurchsichtiges Isolierungsmodul mit Photovoltaikoberfläche und ein undurchsichtiges Isolierungsmodul mit Glasoberfläche und PCM in der Isolierschicht. Die verschiedenen Module werden in eine experimentelle Fassade eingegliedert, welche im Rahmen des Projekts GPEE entwickelt wird. Die Energiegewinne der unterschiedlichen Fassaden werden anhand einer ESP-r Software ermittelt (eine Modellsoftware für die Simulation der Energieeffizienz von Gebäuden). Die LCA Berechnungen wurden mit folgenden Softwaremodulen durchgeführt: Materialstärke pro Serviceeinheit (MIPS) und Ecopoints 99 (Verwendung von SimaPro Software). Die LCA Ergebnisse, welche proportional zu der Modulgröße sind, wurden in den Optimierungsprozessen der Fassadenkonfiguration eingebunden, um die nachhaltigste Zusammensetzung zu ermitteln und die Umweltbelastung der drei unterschiedlichen Fassadendesigns herauszustellen. Die erhaltenen LCA Ergebnisse verdeutlichen, dass Photovoltaikmodule im Vergleich zu den Fassadenmodulen mit Glasoberfläche eine um 25 % höhere Umweltbelastung während der Produktion aufweisen, diese jedoch durch die Energiegewinne während des Betriebs ausgeglichen werden können

Life Cycle Assessment of zero- emission façade construction

Simulations-Assistent und Daten Analyse für die Leistungs-Evaluation von Gebäuden

Nils Heinrich¹, Dariusz Heim², Dominika Knera², Anna Machniewicz²
(¹Envidatec GmbH, ²Technische Universität Lodz)

Simulation Assistance and Data Analysis for the Performance Evaluation of BuildingsModerne, energiesparende Bürogebäude bestehen aus unterschiedlichsten fortschrittlichen Überwachungsanlagen und Steuerungssystemen. Die Energieeffizienz interner Elemente, wie z.B. Beleuchtung oder HLK (Heizung, Lüftung, Klimatechnik), ist abhängig vom Betrieb der Gebäude, der durch ein Managementsystem gesteuert wird. Die Kontrolle der diversen Komponenten wird in ein Managementsystem integriert, welches mit verschiedenen Detektoren und Bedienelementen verbunden ist. Zusätzlich spielt das Verhalten der Gebäudenutzer eine große Rolle bei der Ermittlung der Energieeffizienz, was sich auf die optimalen Kontrollalgorithmen auswirkt. Nützliche Informationen für die Kalibrierung des Kontrollsystems können durch Messungen oder auch Simulation der Gebäudeleistung erhalten werden. Das vorliegende wissenschaftliche Paper untersucht die Analyse von Gebäudeleistungen anhand eines ESP-r basierenden Simulationsansatzes. Die Auswertung der Simulationsergebnisse wurde mit einer öffentlich zugänglichen Monitoring-Software durchgeführt, indem die gemessene Leistung mit den Daten der Simulation verglichen wurde. Als Prüfstand diente eines der Bürogebäude der Technischen Universität Lodz. Anhand dieses Fallbeispiels werden die Forschungsergebnisse dargestellt.

Simulation Assistance and Data Analysis for the Performance Evaluation of Buildings (IEECB'14)

Weitere Berichte finden Sie auf der IEECB'14-Website.

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