Using the dynamic window-model in Norwegian climate
Translated title
Bruk av den dynammiske vindusmodellen i norsk klima
Authors
Kildebo Jensen, Espen ; Storvig Jacobsen, Eirik
Term
4. term
Publication year
2011
Submitted on
2011-06-06
Pages
140
Abstract
Dynamiske vinduer lader luft strømme mellem den ydre og indre glasrude, så luften forvarmes af sollys og varme fra den indre rude. Denne afhandling undersøger, hvordan sådanne vinduer kan fungere i Norge, især ved renovering af bygninger uden HVAC-systemer. Et litteraturstudie viser, at lavt varmetab (lav U-værdi) kræver mindst tre lag glas, hvoraf ét bør være et lavenergi-/lavemissions-glas (low-e), og at turbulent luftstrøm i den ventilerede kavitet bør undgås, fordi den øger varmeoverførslen; turbulens opstår typisk ved kavitetdybder på 25–50 mm. På denne baggrund blev fire vinduesmodeller (A–D) designet og testet med det europæiske simuleringsværktøj WIS 3.0.1 i 1.032 kørseler, der repræsenterer typisk vejr: en kold klar vinterdag, en overskyet vinterdag, en varm klar sommerdag og en overskyet sommerdag. Simulationerne sammenlignede U-værdier (varmetab), g-værdier (solvarme, der slipper ind), indre glasoverfladetemperaturer og tilluftstemperaturer, og de blev brugt til at estimere varmegevinster og -tab fra ledning, solstråling og ventilation. Hovedresultater: halvering af luftmængden gennem vinduet halverer U-værdien. De laveste U- og g-værdier opnås, når lavenergi-/low-e-glasset vender ud mod det fri (modeller A og C). Tilluftstemperaturen påvirkes mest af solstråling; modeller B og D har de største daglige udsving og de højeste indre overfladetemperaturer, mens A og C er lidt lavere om sommeren. Model A har de laveste indre overfladetemperaturer om vinteren og leverer stabile, højere tilluftstemperaturer om vinteren samt lavere tilluftstemperaturer om sommeren end de øvrige modeller. Udvendige persienner om sommeren reducerer g-værdier og indre overfladetemperaturer markant og sænker i nogen grad tilluftstemperaturen. Med persienner har ændring af luftmængden fra fuld til halv kun lille betydning for indre overfladetemperatur, men påvirker fortsat tilluftstemperaturen afhængigt af dagen. Konklusion: dynamiske vinduer kan fungere godt i norsk klima. Modellerne A og C fremstår bedst egnede. Luftmængden bør reduceres om vinteren for at forbedre forvarmningen og øges om sommeren, og udvendige persienner er effektive til at begrænse solvarme om sommeren.
Dynamic windows let air flow between the outer and inner glass so the air is preheated by sunlight and by heat from the inner pane. This thesis examines how such windows could perform in Norway, especially in renovations of buildings without HVAC systems. A literature review indicates that low heat loss (low U-values) requires at least three panes, with one low-energy/low-emissivity (low-e) pane, and that turbulent airflow in the ventilated cavity should be avoided because it increases heat transfer; turbulence tends to occur with cavity depths of 25–50 mm. Based on this, four window models (A–D) were designed and tested with the European simulation tool WIS 3.0.1 across 1,032 runs representing typical weather: a cold clear winter day, an overcast winter day, a warm clear summer day, and an overcast summer day. The simulations compared U-values (heat loss), g-values (solar heat admitted), inner glass surface temperatures, and supply air temperatures, and were used to estimate heat gains and losses from conduction, solar radiation, and ventilation. Key results: halving the airflow through the window halves the U-value. The lowest U- and g-values occur when the low-e pane faces outdoors (models A and C). Supply air temperature is driven mainly by solar radiation; models B and D show the largest daytime swings and the highest inner surface temperatures, whereas A and C are slightly lower in summer. Model A has the lowest inner surface temperatures in winter and provides stable, higher supply air temperatures in winter and lower supply air temperatures in summer than the other models. External blinds in summer greatly reduce g-values and inner surface temperatures and somewhat lower supply air temperature. With blinds, changing airflow from full to half has little effect on inner surface temperature but still affects supply air temperature depending on the day. Conclusion: dynamic windows can perform well in Norwegian conditions. Models A and C appear best suited. Airflow should be reduced in winter to improve preheating and increased in summer, and external blinds effectively limit summer solar heat.
[This abstract was generated with the help of AI]