Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

REsponsive, INtegrated , VENTilated - REINVENT - windows.

Alternativ tittel: REsponsive, INtegrated , VENTilated - REINVENT - windows.

Tildelt: kr 8,4 mill.

Forskningsprosjektet REINVENT har to mål: øke kunnskap om muligheter og utfordringer knyttet til dynamiske bygningsfasader; og utvikle et avansert dynamisk vindu som reduserer energibruk for klimatisering av bygninger og samtidig gir et godt innemiljø. Dette vinduet er basert på et dobbelt vindu som utnytter luftstrømmen optimalt. Sensor- og styringsteknologi er integrert for automatisk styring. Produktet er et ekstremt fleksibelt og intelligent vindu som kan endre egenskaper i henhold til betingelser i omgivelsene, brukernes behov, og kriterier som er satt av det sentrale styringssystemet. Design og utvikling av det innovative vindu-/fasadesystemet er basert på omfattende multiskala modellering og simulering kombinert med eksperimenter på fullskala prototyper. Prosjektet bidrar også til økt kunnskap på følgende områder: fysikk relatert til ventilerte doble vinduer/fasader; integrasjon av dynamiske vinduer/fasader i bygninger; styringslogikk for avanserte dynamiske systemer i et totalenergi- og inneklimaperspektiv; integrasjon av sensorer, styrings- og kommunikasjonsteknologi i fasadesystemer; og systemkontroll gjennom sanntidssimulering. Disse områdene representerer noen av de største barrierene for utvikling og spredning av avanserte og dynamiske vindu-/fasadesystemer. Både numeriske og eksperimentelle metoder er brukt i prosjektet. Eksisterende modeller for simulering og analyse av doble vinduer/fasader har blitt justert og testet. Modellene ble testet under ulike betingelser og med ulike simuleringsverktøy for å måle presisjon og sensitivitet. Resultatene fra simuleringene ble også sammenlignet med allerede eksisterende målinger. På basis av disse eksperimentene ble det utviklet retningslinjer for en ny numerisk modell for simulering av doble vinduer/fasader. To fullskala mockup doble vinduer/fasader ble bygd; den ene for utprøving i klimasimulatoren, den andre for testing i en utendørs testcelle. Eksperimentelle målinger er gjennomført for å vurdere ytelsen til fasaden og for å validere og utvikle den nye numeriske modellen. En av de to fullskala mockupene har et innebygd system som styrer de dynamiske egenskapene til fasaden lokalt. Det innebygde systemet ble utviklet for å teste forskjellige konfigurasjoner og for å registrere informasjon og målinger fra mockupen. Målingene brukes til å utvikle styringslogikken i det lokale styringssystemet. Eksperimentelle aktiviteter i klimasimulatoren har generert data som kan brukes til å validere og/eller kalibrere detaljerte simuleringsmodeller, inkludert modeller for numerisk fluiddynamikk. Påfølgende dataanalyse har bidratt til en bedre forståelse av hvordan egenskapene til en doble vindue/fasade påvirker den termiske ytelsen til disse systemene. Sensitivitetsanalyser ble også utført ved hjelp av skreddersydde simuleringsmodeller. Disse analysene bidro til å identifisere de viktigste faktorene og egenskapene til dobbelfasader og utvikle den fleksible doble vinduet/fasaden. Kombinasjonen av teori og simulering i dette prosjektet har gitt en bedre forståelse av mulighetene og begrensningene til et (fullt) fleksibelt dobbeltvindu. Viktige resultater av REINVENT er: et foreløpig rammeverk for utvikling av robuste algoritmer for sanntidssimulering av fasader; et styringssystem som sikrer optimal regulering av fasader gjennom å styre luftstrømsretning og -rate og varmetilskudd fra sola på en dynamisk måte; en konsept og enkle prototyper produsert i fullskala ved hjelp av 3D-printing til en intelligent luftventil med integrert sensor- og styringsteknologi som ble brukt for å teste funksjonalitet og integrering av det innebygde systemet. En modell av det fullt fleksible vinduet ble utviklet og testet i to dataprogrammer for BPS, og har nå blitt integrert i en BPS som gir lovende resultater. Denne modellen ble brukt i den siste delen av prosjektet i kombinasjon med styringsmetoden som ble utviklet. Styringsmetoden er basert på simulering og retter seg mot flermålsytelse. I prosjektet konkluderes det med at den nye metoden kan forbedre ytelsen til en fleksibel dobbel fasade sammenliknet med mer konvensjonelle styringsmetoder (f.eks. regelbasert styring). Etter avslutningen av prosjektet REINVENT vil vi fortsette å bruke modellene og metodene som er utviklet for å se hvordan ytelsen til den fleksible doble vinduet/fasaden kan optimaliseres under ulike klimatiske forhold. På sikt vil simulering under ulike klimatiske forhold gi oss en bedre forståelse av egenskapene til den fleksible doble vinduet/fasaden slik at vi kan utvikle løsninger som tilfredsstiller ulike krav. Vi vil også fortsette med å utvikle og forbedre styringsmetoder basert på simulering med mål om robust implementering av modellprediktiv styring i sanntid. Ved hjelp av simuleringsstudier vil vi også forsøke å definere enkle styringsregler som kan være lettere å integrere i innebygde styringssystemer.

The project has generated knowledge and know-how in the following areas: • thermophysical behaviour of double skin facades/windows (DSFs/DSWs) in relation to cavity features, shadings, and airflow mechanisms; • optimal operational logic for DSFs/DSWs in a multi-domain perspective; • integration of fully dynamic DSFs/DSWs into the energy concept of buildings; • strategies and challenges for integration of on-board sensing, control and communication technologies in windows and façade systems, as well as use of real-time simulation. Beyond the applications to double skin facade/window systems, the knowledge generated may lead, when suitably applied to more or less advanced dynamic building envelope systems, to improve the design, performance, and control of such technologies. In particular, improved performance can be achieved by employing relatively simple embedded control system and exmploiting simulation-based control approaches as developed in the project.

The research project is aimed at developing a new façade system that reduces energy use in buildings. The system is based on a double-skin façade/window (DSF/DSW) architecture, and integrates innovative ventilation valve, sensing and control technologies. The final product is an extremely flexible and intelligent fenestration component, capable of changing its performance and behaviour according to the boundary conditions of the surrounding environment, as well as to the requirements set by the users/building management system. In comparison to the present-day situation, this system reconfigures the role of the window and demonstrates that advanced windows can greatly improve building performance to become a key component in the building energy concept. It is intended for a large range of applications (new or existing buildings, dwellings or commercial buildings) and control strategies. The advantages that a window system such as this can provide, are so significant that it is possible to enable naturally climatized buildings. The research project is organized into five work packages with sub-tasks. The design and development of the innovative façade component is supported by an extensive multi-scale modelling and simulation task, coupled with experiments in a climate simulator. These activities also contribute to expanding scientific knowledge in the following fields: thermophysics of naturally ventilated DSF/DSW, interaction of dynamic building envelope components within the building as a whole, control logics for advanced dynamic systems from a total energy and indoor environmental perspective, integration of on-board sensing, control and communication technologies into window and façade systems, and system control through real-time simulation. These topics represent the biggest challenges of the research project and are some of today's main barriers to the development and spread of high performance, advanced, and dynamic fenestration systems.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek