Passive coling by night-time ventilation using climate responsive elements

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 101308

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0083;F-Gebäude

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Passive coling by night-time ventilation using climate responsive elements

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Particularly in moderate and cold climates with relatively low night-time temperatures, night-time ventilation seems to be a promising technique to reduce the cooling energy demand of buildings. The basic concept involves cooling the building structure overnight in order to provide a heat sink that is available during occupancy periods. The ventilation with cold air during the night can be driven by thermal buoyancy and wind forces (natural ventilation), or be supported by a mechanical fan (hybrid/mechanical ventilation). As naturally driven systems are highly sensitive to ambient conditions, reliable planning tools are needed to encourage a widespread application of this method.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Artmann,Nikolai

Zugehörige Dokumente

• Passive cooling by night-time ventilation using climate responsive elements - Annual report 2006 [PDF] 626 kB
• Passive cooling by night-time ventilation using climate responsive elements - Annual report 2007 [PDF] 137 kB

Schlussbericht (Deutsch)

In Europa wurde in den letzten Jahren ein deutlicher Anstieg des Energiebedarfs für die Gebäudekühlung beobachtet, obwohl z.B. durch passive Kühlung mit Nachtlüftung der Einsatz aktiver Gebäudekühlung in vielen Fällen vermieden werden könnte. Aufgrund von Unsicherheiten in der Prognose der thermischen Komfortbedingungen, werden passive Kühlkonzepte aber nur mit Zurückhaltung eingesetzt. Da die Effektivität der Nachtkühlung stark von den klimatischen Randbedingungen abhängt, wurde eine Methode zur Quantifizierung des klimatischen Kühlpotenzials entwickelt und der Einfluss des Klimawandels untersucht. Obwohl ein deutlicher Rückgang festgestellt wurde, bleibt voraussichtlich doch ein erhebliches Potenzial erhalten, insbesondere, wenn die Nachtlüftung in Kombination mit anderen Kühlmethoden angewendet wird. Gebäudesimulationen zeigten, dass auch der Wärmeübergang an den Raumoberflächen die Effektivität der Nachtlüftung deutlich beeinflussen kann, wobei die Auskühlung für Wärmeübergangskoeffizienten unter ca. 4 W/m2K stark eingeschränkt ist. Der Wärmeübergang während der Nachtkühlung mit Mischlüftung und Verdrängungslüftung wurde in einem Testraum an der Universität Aalborg untersucht. Dabei wurde die Temperatureffizienz der Lüftung bestimmt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurde eine Methode entwickelt, die eine Abschätzung der möglichen Anwendung von Nachtlüftung schon während einer frühen Planungsphase ermöglicht.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA
Aalborg University

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Artmann,Nikolai
Manz,Heinrich
Heiselberg,Per

Schlussbericht (Englisch)

Due to an overall trend towards an increasing cooling energy demand in buildings in many European countries over the last few decades, passive cooling by night-time ventilation is seen as a promising concept. However, because of uncertainties in thermal comfort predictions, architects and engineers are still hesitant to apply passive cooling techniques. As night-time ventilation is highly dependent on climatic conditions, a method for quantifying the climatic cooling potential was developed and the impact of climate warming was investigated. Although a clear decrease was found, significant potential will remain, especially if night-time ventilation is applied in combination with other cooling methods. Building energy simulations showed that the performance of night-time ventilation is also affected by the heat transfer at internal room surfaces, as the cooling effect is very limited for heat transfer coefficients below about 4 W/m2K. Heat transfer during night-time ventilation in case of mixing and displacement ventilation was investigated in a full scale test room at Aalborg University. In the experiments the temperature efficiency of the ventilation was determined. Based on the previous re-sults a method for estimating the potential for cooling by night-time ventilation during an early stage of design was developed.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA
Aalborg University

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Artmann,Nikolai
Manz,Heinrich
Heiselberg,Per

Zugehörige Dokumente

• Passive Cooling of Buildings by Night-Time Ventilation - Schlussbericht [PDF] 1'257 kB