Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Begrünte Gebäudehüllen sind Low-Tech-Massnahmen, die einen positiven Einfluss auf die Energiebilanz von Gebäuden haben. Neben akustischen Verbesserungen und Luftqualitätsanstieg (im Areal) sind Energieeinsparungspotentiale (Gebäude und Areal) nachgewiesen. Ziel dieses Projekts ist es den Einfluss von Begrünungen auf die Energieeffizienz von Gebäuden und Arealen zu quantifizieren und zur Berechnung von Energiebilanzen in Simulationstools zu integrieren. Der Fokus wird hierbei auf die Parameter Oberflächentemperaturen und Umgebungstemperaturen der begrünten Gebäudehüllen gesetzt, da diese Parameter durch die spezifischen Pflanzenoberflächen, Abstrahlungs- und Absorbtionsverhalten, sowie die Verdunstungsleistung der Pflanzen stark beeinflusst werden. Umsetzungshindernisse sollen identifiziert und Begleitmassnahmen zur Umsetzung definiert werden.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Green building envelopes are low-tech measures that have a positive influence on the energy balance of buildings. In addition to acoustic improvements and an increase in air quality (in the area), energy-saving potentials (building and area) have been demonstrated. The aim of this project is to quantify the influence of greening on the energy efficiency of buildings and areas and to integrate it into simulation tools for calculating energy balances. The focus here is on the parameters of surface temperatures and ambient temperatures of the greened building envelopes, since these parameters are strongly influenced by the specific plant surfaces, radiation and absorption behavior, as well as the evaporation capacity of the plants. Implementation obstacles should be identified and accompanying measures for implementation defined.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Les enveloppes de bâtiments végétalisées sont des mesures low-tech qui ont un impact positif sur le bilan énergétique des bâtiments. Outre les améliorations acoustiques et l'augmentation de la qualité de l'air (dans la zone), les potentiels d'économie d'énergie (bâtiments et zone) sont avérés. L'objectif de ce projet est de quantifier l'influence de la végétalisation sur l'efficacité énergétique des bâtiments et des zones et de l'intégrer dans des outils de simulation pour calculer les bilans énergétiques. L'accent est mis sur les paramètres de température de surface et de température ambiante des enveloppes de bâtiments végétalisées, car ces paramètres sont fortement influencés par les surfaces spécifiques des plantes, leur comportement de rayonnement et d'absorption, ainsi que par la capacité d'évaporation des plantes. Les obstacles à la mise en œuvre doivent être identifiés et des mesures d'accompagnement doivent être définies pour la mise en œuvre.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Die Begrünung von Gebäudehüllen wird allgemein als Low-Tech-Massnahme mit positivem Einfluss auf Wohn- und Umgebungskomfort (Akustik, Luftqualität, Ästhetik, uvm.) bewertet. Ziel dieses Projekts ist es den Einfluss von Begrünungen auf die Energieeffizienz von Gebäuden und Arealen zu quantifizieren und zur Berechnung von Energiebilanzen in Simulationstools (bSol und CitySim) zu integrieren. Der Fokus wird hierbei auf die Parameter Oberflächentemperaturen und Umgebungstemperaturen der begrünten Gebäudehüllen gesetzt, da diese Parameter durch die spezifischen Pflanzenoberflächen, Abstrahlungs- und Absorptionsverhalten, sowie die Verdunstungsleistung der Pflanzen stark beeinflusst werden. Im Rahmen des Projektes konnte mittels Simulationen der Einfluss der Fassadenbegrünung auf die Gebäudejahresenergiebilanz für unterschiedliche Gebäudetypen (niedrige, mittlere und hohe thermische Trägheit und hoher, mittlerer und niedriger U-Wert) mittels der Simulationssoftware bSol quantifiziert werden. Es stellte sich heraus, dass der positive Einfluss der Begrünung bei Gebäuden mit geringer thermischer Trägheit und hohem U-Wert am grössten ausfällt. Aufgrund der Verschattungsfunktion der Pflanzen können Überhitzungsstunden stark reduziert werden. Der Einfluss der Verdunstungskühlung der Pflanzen wurde als gering quantifiziert. Im Rahmen des Projekts wurden die Grenzen für die Anwendung der Simulationssoftware verdeutlicht und die pflanzenspezifischen Parameter, die zur Simulation notwendig sind, definiert (Verdunstungsleistung und Blattflächenindex). Für eine Arealsimulation konnten sowohl die für die Gebäudesimulation erzielten Ergebnisse mittels der Simulationssoftware CitySim durch die Erstellung der Energiebilanz eines Mustergebäudes (an dem auch die Messstrecken für die Pflanzenparameter installiert sind) ermittelt und überprüft werden, als auch der Einfluss der Temperaturentwicklung (durch Abstrahlung und Reflektion) im Areal quantifiziert werden. Die Grenzen der Methodik wurden aufgezeigt und es wurde deutlich, dass vorallem der Einfluss der Konvektionsströmungen im Areal in der Simulation nicht berücksichtigt werden kann, was als zukünftige Forschungsfrage betrachtet werden sollte. Die für eine Begründung der Gebäudehülle regional geeigneten Pflanzen wurden bestimmt, wobei die Kriterien des Wasser- und Pflegebedarfs und die Nutzbarkeit als punktuelle (individuelle), lineare oder flächige Begrünung im Mittelpunkt standen. Die für die Quantifizierung der Energiebilanz eines Gebäudes, bzw. Areals entscheidenden Indikatoren (Verdunstungsleistung und Blattflächenindex) wurden mittels Messungen bestimmt und ein Pflanzenkatalog (nach spezifischen Kriterien geordnet) als Anwendungshilfe mit Entscheidungskriterien erstellt. Es wurde deutlich, dass vorallem Pflanzen, welche robust, nicht wintergrün mit Blattverlust und geringem Wasserbedarf für die Anwendung als Gebäudehüllenbegrünung besonders geeignet sind. Hierbei gilt, je höher der Blattflächenindex, desto besser ist die Verschattungsleistung. Im Rahmen des Projektes wurde ebenfalls der Einfluss der Klimaentwicklung und die gesellschaftliche Akzeptanz von Begrünungsmassnahmen eingegangen. Hierbei ist festzuhalten, dass die Klimaentwicklung und die Urbanisierung den Bedarf an Begrünungsmassnahmen erhöhen wird, da in unserem Lebensraum höhere Temperaturen und trockeneres Klima prognostiziert wird, was den Bedarf an Kühlleistung, Verschattung und der Vermeidung von Hitzeinselbildung erhöhen wird. Die zur Quantifizierung der Energiebilanz durch Gebäudehüllenbegrünung erforderlichen Parameter und das Vorgehen am Gebäude und im Areal konnten im Projekt definiert und wo erforderlich bestimmt werden. Derzeit kann eine Ermittlung oder die Simulation der Auswirkungen aber nur von geschultem Fachpersonal durchgeführt werden, eine Integration in die übliche Methodik zur Bestimmung von Energiebilanzen mittel Simulationssoftware ist möglich und sollte in weiteren Projekten entwickelt werden.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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Greening building envelopes is generally considered a low-tech measure that has a positive influence on living and environmental comfort (acoustics, air quality, aesthetics, etc.). The aim of this project is to quantify the influence of greening on the energy efficiency of buildings and sites and to integrate it into the calculation of energy balances in simulation tools (bSol and CitySim). The focus here is on the surface and ambient temperatures of the greened building envelopes, as these parameters are strongly influenced by the specific plant surfaces, radiation and absorption behaviour, and the evaporation capacity of the plants. As part of the project, the influence of facade greening on the annual energy balance of different types of buildings (low, medium and high thermal inertia and high, medium and low U-value) was quantified using the bSol simulation software. It was found that the positive influence of greening is greatest for buildings with low thermal inertia and high U-value. Due to the shading effect of the plants, hours of overheating can be greatly reduced. The influence of the evaporative cooling of the plants was quantified as low. Within the scope of the project, the limits for the application of the simulation software were clarified and the plant-specific parameters necessary for the simulation were defined (evaporation rate and leaf area index). For an area simulation, the results obtained for the building simulation could be determined and verified by means of the simulation software CitySim by creating the energy balance of a model building (in which the measuring sections for the plant parameters are also installed), and the influence of the temperature development (through radiation and reflection) in the area could be quantified. The limits of the methodology were demonstrated and it became clear that, above all, the influence of convection currents in the area cannot be taken into account in the simulation, which should be considered as a future research question. The plants suitable for the building envelope on a regional basis were determined, with the criteria of water and maintenance requirements and the usability as punctual (individual), linear or two-dimensional greening being the main focus. The indicators (evaporation rate and leaf area index) that are crucial for quantifying the energy balance of a building or area were determined by means of measurements, and a plant catalogue (arranged according to specific criteria) was created as an application aid with decision-making criteria. It became clear that plants that are robust, not wintergreen with leaf loss and have low water requirements are particularly suitable for use as green building envelopes. The higher the leaf area index, the better the shading performance. The project also looked at the influence of climate change and the social acceptance of greening measures. It should be noted that climate change and urbanisation will increase the need for greening measures, as higher temperatures and drier climates are predicted in our living environment, which will increase the need for cooling, shading and the avoidance of heat island formation. The parameters required to quantify the energy balance through green building envelopes and the procedure for buildings and sites were defined in the project and determined where necessary. However, at present, the effects can only be determined or simulated by trained specialists. It is possible to integrate this into the usual methodology for determining energy balances using simulation software, and this should be developed in further projects.
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Schlussbericht
(Französisch)
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La végétalisation de l'enveloppe des bâtiments est généralement considérée comme une mesure lowtech ayant une influence positive sur le confort de l'habitat et de l'environnement (acoustique, qualité de l'air, esthétique, etc.). L'objectif de ce projet est de quantifier l'influence de la végétalisation sur l'efficacité énergétique des bâtiments et des sites et de l'intégrer dans des outils de simulation (bSol et CitySim) pour calculer des bilans énergétiques. L'accent est mis sur les paramètres de température de surface et de température ambiante des enveloppes de bâtiments végétalisées, car ces paramètres sont fortement influencés par les surfaces spécifiques des plantes, le comportement de rayonnement et d'absorption, ainsi que la capacité d'évaporation des plantes. Dans le cadre du projet, des simulations ont permis de quantifier l'influence de la végétalisation des façades sur le bilan énergétique annuel des bâtiments pour différents types de bâtiments (inertie thermique faible, moyenne et élevée et valeur U élevée, moyenne et faible) à l'aide du logiciel de simulation bSol. Il s'est avéré que l'influence positive de la végétalisation était la plus importante pour les bâtiments à faible inertie thermique et à valeur U élevée. En raison de la fonction d'ombrage des plantes, les heures de surchauffe peuvent être fortement réduites. L'influence du refroidissement par évaporation des plantes a été quantifiée comme étant faible. Dans le cadre du projet, les limites d'utilisation du logiciel de simulation ont été clarifiées et les paramètres spécifiques aux plantes nécessaires à la simulation ont été définis (capacité d'évaporation et indice de surface foliaire). Pour une simulation de site, il a été possible de déterminer et de vérifier les résultats obtenus pour la simulation de bâtiment à l'aide du logiciel de simulation CitySim en établissant le bilan énergétique d'un bâtiment modèle (sur lequel sont également installés les parcours de mesure des paramètres des plantes), mais aussi de quantifier l'influence de l'évolution de la température (par rayonnement et par réflexion) sur le site. Les limites de la méthode ont été mises en évidence et il est apparu clairement que l'influence des courants de convection dans la zone ne pouvait pas être prise en compte dans la simulation, ce qui devrait être considéré comme une question de recherche future. Les plantes adaptées à la justification de l'enveloppe du bâtiment au niveau régional ont été déterminées, en mettant l'accent sur les critères de besoin en eau et d'entretien et sur l'utilisabilité en tant que végétation ponctuelle (individuelle), linéaire ou surfacique. Les indicateurs décisifs pour la quantification du bilan énergétique d'un bâtiment ou d'une zone (capacité d'évaporation et indice de surface foliaire) ont été déterminés à l'aide de mesures et un catalogue de plantes (classées selon des critères spécifiques) a été établi comme aide à l'application avec des critères de décision. Il est apparu clairement que les plantes robustes, non persistantes en hiver avec une perte de feuilles et un faible besoin en eau sont particulièrement adaptées à l'utilisation comme végétalisation de l'enveloppe du bâtiment. Plus l'indice de surface foliaire est élevé, meilleure est la performance d'ombrage. Dans le cadre du projet, l'influence de l'évolution du climat et l'acceptation sociale des mesures de végétalisation ont également été abordées. Il convient de noter ici que l'évolution du climat et l'urbanisation augmenteront le besoin de mesures de végétalisation, car on prévoit des températures plus élevées et un climat plus sec dans notre espace de vie, ce qui augmentera le besoin de puissance de refroidissement, d'ombrage et de prévention de la formation d'îlots de chaleur. Les paramètres nécessaires à la quantification du bilan énergétique par la végétalisation de l'enveloppe du bâtiment et la procédure à suivre sur le bâtiment et sur le site ont pu être définis dans le cadre du projet et déterminés lorsque cela était nécessaire. Cependant, à l'heure actuelle, la détermination ou la simulation des effets ne peut être effectuée que par un personnel spécialisé et formé ; une intégration dans la méthodologie habituelle de détermination des bilans énergétiques au moyen de logiciels de simulation est possible et devrait être développée dans d'autres projets.
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