Udvikling af værktøjer til at fremme energieffektiv anvendelse af solafskærminger

Denne rapport omhandler metoder til karakterisering af solafskærmningers egenskaber og deres effekt på energiforbrug og indeklima og dagslys i bygninger. I bygninger med store vinduespartier eller glasfacader vil der ofte opstå problemer med overtemperaturer pga. et betydeligt solindfald som opvarmer bygningen.

For at leve op til bygningsreglementets krav til lavt energiforbrug kan overtemperaturproblemet sjældent løses med køling og/eller ventilation alene. Derfor er der brug for mere energirigtige løsninger og her er anvendelse af effektiv solafskærmning ofte den bedste løsning på overtemperaturproblemet.

Det er vigtigt at tænke solafskærmningen ind i den tidlige designfase, da solafskærmning er en del af bygningens udtryk, og den har stor indflydelse på energiforbrug og indeklima. Derfor er det også nødvendigt at kunne karakterisere solafskærmningers egenskaber og inddrage dem i bygningssimuleringsværktøjer på en retvisende måde for at bestemme den reelle effekt på bygningens energiforbrug og indeklima.

Målet med projektet har været at udvikle to beregningsværktøjer som skal udgøre et solidt projekteringsgrundlag for arkitekter og ingeniører til energirigtigt valg af solafskærmninger i forbindelse med design og projektering af bygninger. I forbindelse med projektet er der udarbejdet en metode til at bestemme, dokumentere og viderebehandle de optiske og energimæssige egenskaber for solafskærmninger.

Karakteriseringen af solafskærmninger baseres på data fra målinger eller oplyst fra producenten, hvoraf de vigtigste er solenergi- og lystransmittans samt reflektans. Disse data indlæses i programmet WIS, som kan beregne optiske og termiske egenskaber for et system bestående af en kombination af den aktuelle rude og solafskærmning.

Resultaterne fra WIS bruges som input i to nye beregningsværktøjer udviklet i forbindelse med projektet, som bruges til vurdering af solafskærmningers effekt på bygningers energiforbrug og indeklima. En omfattende undersøgelse af markedet har vist, at solafskærmningsproducenterne kun kan levere produktdata i begrænset form.

Det er således normalt ikke muligt at få oplyst data spektralt fordelt dvs. transmittans og reflektans fordelt på forskellige bølgelænger, som ellers er optimalt for at gennemføre detaljerede beregninger i WIS af deres egenskaber. For at validere de oplyste værdier, er der foretaget detaljerede målinger af de karakteristiske egenskaber af et mindre antal typiske solafskærmninger i DTU’s goniospektrofotometer.

Sammenligning af de oplyste værdier og målte værdier viste, at der er god overensstemmelse for de fleste, mens nogle få afviger noget. På baggrund af vurdering af målemetoden, som solafskærmningsproducenterne normalt anvender, er det dog vurderet, at de produktdata, som producenterne leverer, er gode nok og kan bruges i beregningerne.

Der er udviklet et nyt beregningsprogram ”LightCalc” som kan simulere dagslysforhold i bygninger. Programmet er lavet som en integreret del af bygningssimuleringsprogrammet ”BuildingCalc” (BYG.DTU, 2004). BuildingCalc/LightCalc er velegnet til på en simpel måde et regne på energiforbrug, indeklima og dagslysforhold i bygninger med solafskærmning i facaden, idet der tages hensyn til solafskærmningens dynamiske egenskaber, som varierer time for time over året.

På den måde kan programmet bruges i den indledende fase til at vælge den mest optimale solafskærmning med henblik på energibesparelser herunder elbesparelser til ventilation og kunstig belysning. Bygningssimuleringsprogrammet BSim,( SBi, 2007) som i udstrakt grad anvendes i bygningsprojekteringen i dag er blevet udbygget, så det kan håndtere solafskærmninger mere realistisk.

Der er udviklet nye styrerutiner for solafskærmninger, som gør beregninger med solafskærmninger mere retvisende, idet det nu er muligt at regulere solafskærmninger dynamisk efter forskellige principper. I tidligere versioner af BSim programpakken var beskrivelsen af en solafskærmning begrænset til angivelse af en fast afskærmningsfaktor.

I den nye version kan afskærmningsfaktoren varieres, både efter afskærmningens indstilling (fx lamelhældning på en persienne) og efter tiden på dagen og året. For hver time i året, som simuleres med BSim beregnes hvordan afskærmningsfaktoren eller g-værdien (den totale solvarmetransmittans) for det samlede system varierer henover dagen og året.

De udviklede beregningsværktøjer giver bygningsprojekterende bedre muligheder for at optimere solafskærmningers integrering i facaden, hvilket kan føre til besparelser til opvarmning, ventilation, køling og belysning. Til sammen udgør de to værktøjer et solidt projekteringsgrundlag, som vil fremme energieffektiv anvendelse af solafskærmninger.