Myth: heavy buildings have lower energy demand (Part 2)

Gebouwen met een grote (thermische) massa worden over het algemeen beschouwd als meer energiezuinig dan gebouwen met een lichte bouwwijze. Dat blijkt lang niet altijd zo te zijn, zo blijkt uit een vergelijking van beide concepten.

Auteurs: Christa de Vaan, Huibert Spoorenberg, Jaap Wiedenhoff

Figure 1 shows the effect of a buffer space on the air temperature. Because the space is heated by the sun the temperature inside it will become higher than the outside temperature. Natural ventilation in the atrium can be used to prevent overheating.

Figure 2 shows the percentage of heating energy savings of a building with a buffer space at different orientations compared to a building without a buffer space. A building with a buffer space on its south façade will use approximately 25% less energy for heating than a building without a buffer space. A north facing buffer reduces the energy demand for heating by about 17% compared to a building without a buffer space.

Compared to the roof, façades are far more effective in providing passive solar energy. Therefore the energy savings for a building also depend on adjacent buildings (shading effect), especially in the case of a buffer space.

Other parameters that affect the energy demand

1. Window orientation

Figure 3 shows the internal solar gain for a window facing east (1), a window facing south (2) and a south facing window with an overhang (3). In winter we wish to have as much solar gain as possible and less in summer. A building with a south facing window follows this principle much better than a building with the window on the east facade. A building with a window on the south façade will therefore use less energy for both heating and cooling than a building with a window on the east façade.

2. Ventilation
In North-European climates most of the time the outdoor air temperature will not be within the
comfort limits to be supplied directly to an indoor space (see figure 4). If a buffer space is designated as a semi-outdoor space, both lower and higher temperatures may still be acceptable.

3. Internal heat gain
Another factor that influences the heating load of a building is the internal heat gain. The internal heat gain is determined by the heat emitted by occupants, lighting, machinery, computers and sunlight through windows. This means the internal heat gain can only partly be influenced by the building design. The graph in figure 5 shows the internal heat gain compared to the heating load of both a lightweight building and a heavyweight building.

This graph shows that a higher internal heat gain has a more positive effect on a heavyweight building than on a lightweight building. This is because this heat can be stored in the building mass. The internal heat gain has a negative effect on the cooling load of buildings in general, but this effect is worse for a lightweight building (see figure 6).

Conclusions
A lightweight building uses less energy than a heavyweight building if the building control system is set up in the right way. This means that the night temperature should be low enough to save as much energy as possible during the hours the building is unoccupied. If a large part of the building is occupied during the night so the temperature set point at night can not be set too low for comfort reasons, a lightweight building would be less energy efficient. A heavyweight building has a lower cooling load, but a higher total energy demand than a lightweight building.

The use of a buffer space reduces the energy demand for heating a lightweight building significantly, but the roof top of the building should preferably not be covered by glass. Compared to the roof, façades are more effective in providing passive solar energy. Therefore the energy savings for a building also depend on adjacent buildings (shading effect), especially in the case of a buffer space.
Our advice would be to use the advantages of a lightweight building and optimise the mechanical installations and control system for this type of building and strategically exploit the advantages of a buffer space. This way the building will remain flexible, comfortable and energy efficient at the same
time.

Figures
Figure 1 - Effects of a buffer space on the air temperature.
Figure 2; Heating energy savings with buffer spaces at different orientations compared to a building without buffer space.
Figure 3; Heating energy savings for a building with buffer space at different orientations compared to a building without buffer space.
Figure 4; frequency plot of the number of hours per outdoor temperature range occurring per year in The Netherlands.
Figure 5; The heating load of a heavyweight building compared to a lightweight building as a function of the internal heat gain (night heating set point is 15°C) .
Figure 6; The cooling load of a heavyweight building compared to a lightweight building as a function of the internal heat gain (night heating setpoint is 15°C).

Gerelateerde artikelen, events & downloads

c21 c54 c245
De gezonde gebouwgebruiker in tijden van COVID-19: deel 2

De gezonde gebouwgebruiker in tijden van COVID-19: ...

29 mei om 15:30 uur
timer 5 min

Marten Valk: De wereld ontwaakt steeds verder uit haar lockdown, hoewel we de COVID19-puzzel nog niet opgelost hebben. Elke ...

Lees verder »

c21 c54 c143 c243 c244
Energieprestatienormering stopt na 25 succesvolle jaren

Energieprestatienormering stopt na 25 succesvolle ...

28 mei om 15:30 uur
timer 5 min

Hans Korbee: Het werd nog knap spannend in 1995; zou het na herhaald uitstel alsnog lukken om inderdaad nog voor het eind van ...

Lees verder »

c21 c54
Ploeterend voorwaarts!

Ploeterend voorwaarts!

18 mei om 15:30 uur
timer 4 min

De ene groteske krantenkop overschaduwt de andere. Na het kruisen van de degens met stikstof, PFAS en trage beslissingen ...

Lees verder »

c21 c54 c245 c263
De gezonde gebouwgebruiker in tijden van COVID-19

De gezonde gebouwgebruiker in tijden van COVID-19

7 mei om 15:30 uur
timer 6 min

Marten Valk: Dankzij COVID-19 komt 'lucht' meer in de schijnwerpers te staan. Slechts weinig mensen weten dat we dagelijks ...

Lees verder »

c21 c54 c127
'Het nieuwe normaal'

'Het nieuwe normaal'

20 apr om 15:30 uur
timer 3 min

Peter van Veen: Duurzaam Gebouwd-expert Peter van Veen schreef eerder deze maand over zijn visie op de gezondheidscrisis en deed ...

Lees verder »

c21 c54
‘Mooi om creativiteit van collega’s te zien’

‘Mooi om creativiteit van collega’s ...

16 apr om 15:30 uur

Duurzaam Gebouwd besteedt aandacht aan hoe partners omgaan met de huidige gezondheidscrisis. Dit keer is Manon ...

Lees verder »

c21 c54
Welke plaag hebben wij nodig om écht te veranderen?

Welke plaag hebben wij nodig om écht ...

15 apr om 16:00 uur
timer 3 min

Henk Willem van Dorp: Het jaar 2020 zag er in januari nog veelbelovend uit. BV Nederland verkeerde in gezonde staat en er zat een stijgende ...

Lees verder »

c21 c54
Duurzaam Gebouwd-expert Fred Sanders over de gezondheidscrisis

Duurzaam Gebouwd-expert Fred Sanders over de ...

9 apr om 15:30 uur
timer 1 min

Fred Sanders: Duurzaam Gebouwd-expert Fred Sanders vertelt je in deze persoonlijke vlog hoe hij omgaat met de nieuwe situatie, ...

Lees verder »

c21 c54 c237
Quantum Leap 

Quantum Leap 

8 apr om 15:30 uur
timer 2 min

Daan Bruggink: In één keer zitten we in een soort quantum leap. Als er niets gebeurd zou zijn, zouden we hier decennia ...

Lees verder »

c21 c54
Hoe Duco omgaat met de huidige gezondheidscrisis

Hoe Duco omgaat met de huidige gezondheidscrisis

7 apr om 15:30 uur
timer 3 min

Richard Geraerts: Hoe gaan Duurzaam Gebouwd-partners de huidige gezondheidscrisis te lijf? We besteden dagelijks aandacht aan partners ...

Lees verder »

c21 c54 c254
Gezondheid boven alles

Gezondheid boven alles

2 apr om 16:15 uur
timer 2 min

Woud Jansen: Tja. De wereld op z’n kop. Wat een turbulente weken. De tijd waarin gezondheid boven alles staat. En terecht. ...

Lees verder »

c21 c54 c127 c254
Strijd tegen Covid-19 door Comelit Nederland

Strijd tegen Covid-19 door Comelit Nederland

1 apr om 16:00 uur
timer 5 min

Duurzaam Gebouwd besteedt aandacht aan hoe zijn partners en experts omgaan met de huidige gezondheidscrisis. Comelit ...

Lees verder »

Reacties

Thermische massa is een hulpmiddel dat in sommige klimaten kan helpen om energie te besparen in een gebouw. In andere klimaten heeft het geen zin, net als dat een ondergronds ventialatielabyrint geen zin heeft in sommige klimaten. Vaak is de beste situatie om zwaar en licht te combineren in één gebouw. Deze soort resultaten zijn eenvoudig in te zien als bij het ontwerp gebruik wordt gemaakt van analysesoftware, wat helaas nog te weinig wordt gedaan.

Reactie plaatsen

keyboard_arrow_up