Energy efficient glazed office building envelope solutions for different European climates

Abstract

The aim of this study is to show the critical aspects of a completely glazed high rise office building from an energy efficiency point of view in different European climates. The achievable consumptions and the most influential parameters such as glazing U-value, VT/SHGC and shading and their optimal values were investigated. The study has been carried out for a theoretical office building in Italy and Lithuania, representatively of a southern and northern EU climate. The building chosen is representative of all the glazed-simple shape buildings and the analysis of the entirety of the building enables a clear and im-mediate outcome of global consumptions. Number of DesignBuilder simulations were performed and the annual consumptions are summed with the primary energy criteria. Results show the critical aspects of 100% WWR buildings: in the coldest climate the main problem is the huge surface of relatively high glass U-value compared with standard walls, while in the warmer one the main efforts need to be done to avoid the summer overheating caused by incoming solar radiation. Finally, it is shown that it is difficult to lower the overall primary energy consumptions below 130 and 140 kWh/m2a for North-Italy and Lithuania locations respectively. The analysis is focused only in the envelope parameter, thus it is not included renewable energy systems, which can generate higher energy efficiencies.

Article in English.

Energiškai efektyvaus administracinio pastato su dideliais įstiklinimo plotais fasado sprendiniai esant skirtingam klimatui

Santrauka

Straipsnyje pateikiamo tyrimo tikslas – parodyti kritinius daugiaaukščių administracinių pastatų su dideliais įstiklinimo plotais atitvarų charakteristikų aspektus energinio efektyvumo požiūriu esant skirtingam klimatui. Buvo tiriami labiausiai įtaką energiniam efektyvumui darantys parametrai – šilumos perdavimo koeficientai U, šviesos ir visuminio saulės energijos praleisties koeficientų santykis VT/SHGC bei apsaugos nuo saulės priemonės ir optimalūs jų dydžiai. Buvo atliekama teorinio administracinio pastato Italijoje ir Lietuvoje analizė. Šios vietovės buvo parinktos Europos pietiniam ir šiauriniam klimatui reprezentuoti. Parinktas pastatas yra tipinės nesudėtingos formos, su visiškai įstiklintais fasadais. Pastato charakteristikų įtaka vertinama kompleksiškai modeliuojant pastato metinius energijos poreikius taikant DesignBuilder programą, vertinimo kriterijus – metiniai pirminės energijos poreikiai. Rezultatai parodė, kad pastatui su 100 % fasado įstiklinimo plotu nustatyti kritiniai aspektai yra: esant šaltam klimatui pagrindinė problema yra dideli atitvarų plotai, kuriems būdingas sąlygiškai didelis šilumos perdavimo koeficientas, lyginant su neskaidriomis atitvaromis, o esant šiltam klimatui reikia dėti pastangas, kad būtų sumažinti milžiniški šilumos pritėkiai, atsirandantys dėl saulės. Straipsnyje parodyta, kad vien optimizuojant atitvarų charakteristikas sudėtinga pasiekti metinius pirminės energijos poreikius, mažesnius nei 130 ir 140 kWh/m2, esant Italijos ir Lietuvos klimatui atitinkamai. Tyrime nevertinamas atsinaujinančios energijos išteklių panaudojimas, kuris gali itin padidinti pastato energinį naudingumą.

Reikšminiai žodžiai: administracinis pastatas; klimatas; energinis efektyvumas; atitvaros; stiklinis fasadas; apsauga nuo saulės.

Keyword : office building, different climates, energy efficiency, envelope, glazed facade, shading