Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 12/2018 - 03/2022 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: | Fraunhofer-Gesellschaft |
| Kooperationspartner: | Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL – Energy Technologies Area |
| Projektfokus: |       |
ICON LBNL-Fraunhofer ISE – Modelle und Methoden zur optischen und thermischen Charakterisierung von Gebäudehüllen
Bidirectional transmittance distribution function (BTDF) of a solar-shading fabric sample in measured high resolution for ϴin = 40°, ϕin = 90°. The direct-hemispherical transmittance for this input angle is 0.03.
Bidirectional transmittance distribution function (BTDF) of a solar-shading fabric sample in Klems format for ϴin = 40°, ϕin = 90° and direct-hemispherical transmittance for this input angle.
pgII-Goniophotometer mit dem neuen phirot2-Probenhalter, mit Halterungen für zwei verschiedene Proben und einer Blende für den Referenzstrahl. Dieses Goniophotometer wird zur Messung der bidirektionalen Streuverteilungsfunktionen (BSDF) vieler Materialien verwendet, die in Bauteilen von Gebäudehüllen eingesetzt werden.
Die Gruppe Solare Gebäudehüllen am Fraunhofer ISE und die “Windows and Envelope Materials Group” am LBNL arbeiten im ICON-Verbundforschungsprojekt zusammen, um die internationale Bauindustrie durch Erfüllung folgender Ziele zu unterstützen:
- Entwicklung einer neuen cloudbasierten, BIM-kompatiblen, international anerkannten Datenbank für Architekturverglasung, Tageslicht-, Sonnenschutz- und aktive solare Komponenten (d.h. bauwerkintegrierte PV und Solarthermie) (WP2)
- Entwicklung validierter Mess- und Datenverarbeitungsmethoden, um wichtige und praxisrelevante optische und thermische Eigenschaften innovativer Produkte für die Gebäudehülle zu ermitteln (WP4)
- Erarbeitung und Umsetzung gemeinsamer Strategien zur Belegung der neuen Datenbank mit Herstellerdatensätzen, die durch unabhängige Prüflabore (z.B. vom Fraunhofer ISE) zertifiziert sind (WP3). Dazu gehört die Etablierung des Fraunhofer ISE als Datenverantwortlichen für europäische Hersteller (RDA), sowohl für die neue DB als auch für bestehende LBNL-Datenbanken.
- Entwicklung von Methoden und Programmen zur Tageslicht- und Gebäudeenergiesimulation zur Produktkennzeichnung, Produktoptimierung und Bauplanung, die in der Lage sind, die optischen und thermischen Eigenschaften innovativer Bauteile der Gebäudehülle wiederzugeben und die über Methoden des semantischen Webs mit der neuen Bauteildatenbank kommunizieren können (WP1)
- Entwicklung einfacher aber ausreichend genauer Rechenmethoden für die Entwurfs- und Baugenehmigungsphase, um die optischen, thermischen und energetischen Eigenschaften von Architekturverglasungen, Sonnenschutz- und aktive solare Bauteilen wiederzugeben (WP5). Auch diese Methoden können über das semantische Web mit der neuen Bauteildatenbank kommunizieren.
Im Rahmen des WP3 ist das Fraunhofer ISE seit Juli 2020 der europäische Regional Data Aggregator (RDA) für das National Fenestration Rating Council NFRC. Europäische Verglasungshersteller, die mit ihren Produkten den nordamerikanischen Markt adressieren möchten, müssen Datensätze dazu vom europäischen RDA begutachten und in Zusammenarbeit mit dem Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL in eine Datenbank eintragen lassen. Die erforderlichen Datensätze sollen europäische Hersteller per Email unter IGDB@ise.fraunhofer.de einreichen. Die dafür erforderlichen Formulare finden sich auf den Seiten des LBNL. Das Fraunhofer ISE berät und unterstützt europäische Hersteller gerne beim Einreichungsprozess.
Schematische Darstellung des Netzes der Produktdatenbanken. Die Planer verwenden Softwareanwendungen, die direkt auf die Produktdatenbanken zugreifen, die in der oberen Reihe durch Wolken dargestellt sind. Eine gemeinsame Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) erleichtert diesen Austausch und wird durch ein Zahnrad dargestellt. Eine Metadatenbank verwaltet die Identifikatoren von Komponenten und Einrichtungen und kann zur gleichzeitigen Abfrage aller Datenbanken verwendet werden.
Point-in-Time-Rendering-Bild eines Büros, das mit einem Sonnenschutz aus demselben Gewebe ausgestattet ist, aber durch hochauflösende BTDFs mit Peak-Extraktion gekennzeichnet ist. Das Gewebe bedeckt das gesamte Fenster. Der Blick durch das Gewebe zeigt einen dunklen Vordergrund und den Himmel, einschließlich der Sonne.
Falschfarben-Leuchtdichtebild, das aus den Point-in-Time-Rendering-Daten erzeugt wurde. Das direkt durchgelassene und vom Gewebe gestreute Sonnenlicht ist oben links zu sehen.
Aus den Point-in-Time-Rendering-Daten durch Anwendung der Radiance-Routine evalglare berechnetes Glare-Quellbild.
Publications
Final Report
WP2
- Maurer, C., Wacker, S., Bueno, B., Jonsson, J.C., Lamy, H., Bush, D., Shi, M., Sprenger, W., Mitchell, R., Wilson, H.R., Curcija, D.C., Kuhn, T.E. “Optical and Calorimetric Product Data in Building Information Modelling”. Proceedings of Building Simulation 2021, International Building Performance Simulation Association, Bruges, September 1-3, 2021
- Maurer, C.; Wacker, S.; Bueno, B.; Jonsson, J.C.; Lamy, H.; Bush, D.; Shi, M.; Sprenger, W.; Mitchell, R.; Wilson, H.R.; Curcija, D.C.; Kuhn, T.E. 2024. "A product data network to enable faster, easier, and better planning of building envelopes". Journal of Building Engineering.
WP1
- Bueno B., Sepúlveda A., Maurer C., Wacker S., Wang T., Kuhn T.E., Wilson H.R.. “Easy-to-Implement Simulation Strategies for Annual Glare Risk Assessments based on the European Daylighting Standard EN 17037”. Proceedings of Building Simulation 2021, International Building Performance Simulation Association, Bruges, September 1-3, 2021
- Sepúlveda, A., Bueno B., Wang T., Wilson H.R.. Benchmark of methods for annual glare risk assessment. Building and environment 2021 (2021), ISSN: 0360-1323. DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.108006.
- Ward G.J., Bueno B., Geisler-Moroder D., Grobe L.O., Jonsson J.C., Lee E.S., Wang T., Wilson H.R. Daylight Simulation Workflows Incorporating Measured Bidirectional Scattering Distribution Functions. Energy and Buildings 2022 259 (2022) 111890.
- Geisler-Moroder, D. (Ed.), Lee, E.S., Ward, G., Bueno, B., Grobe, L.O., Wang, T., Deroisy, B., Wilson, H.R. (2021). “BSDF generation procedures for daylighting systems”. White paper. T61.C.2.1 - A Technical Report of Subtask C, IEA SHC Task 61 / EBC Annex 77. DOI: 10.18777/ieashc-task61-2021-0001.
- Geisler-Moroder, D. (Ed.), Apian-Bennewitz, P., de Boer, J., Bueno, B., Deroisy, B., Fang, Y., Grobe, L.O., Jonsson, J.C., Lee, E.S., Tian, Z., Wang, T., Ward, G.J., Wilson, H.R., Wu, Y. „Analysis and evaluation of BSDF characterization of daylighting systems.“ T61.C.2.2 – A Technical Report of Subtask C, IEA SHC Task 61 / EBC Annex 77.
- Tan, Y., Peng, J., Curcija, D.C., Gao, J., Hart, R., Jonsson, J.C.. 2020. Parametric Study of Venetian Blinds for Energy Performance Evaluation in Residential Buildings. Energy Journal May 2020.
- Hart, R., Selkowitz, S., Curcija, D.C. 2018. Thermal Performance and Potential Annual Energy Impact of Retrofit Thin-glass Triple-Pane Glazing in US Residential Buildings. Build. Simul. (2019) 12: 79.
- Tan, Y.; Curcija, D.C.; Hart, R.; Jonsson, J.; Selkowitz, S.E. 2020. “Parametric study of the impact of window attachments on air conditioning energy consumption.” Solar Energy. 202. 136-143.
- Tan, Y.; Peng, J.; Luo, Y.; Gao, J.; Luo, Z.; Wang, M.; Curcija, D.C.; 2022. “Parametric study of venetian blinds for Energy Performance Evaluation and Classification in Residential Buildings.” Energy. Volume 239, Part D, 15 January 2022.
- Peng, J; Curcija, D.C.; and Hart, R.G. 2021. Energy Performance Indices EPC and EPH Calculation Methodology and Implementation in Software tool. LBNL Technical Report. Berkeley, CA. September 2021.
WP4
- Jonsson, J.C., Wilson H.R., Bilokur, M. (2021) “Preliminary report on LBNL 2019 inter-laboratory comparison for laboratories submitting scattering glazing data to the CGDB”, LBNL web site: https://windows.lbl.gov/2019-complex-glazing-ilc.
- Geisler-Moroder, D. (Ed.), Lee, E.S., Ward, G., Bueno, B., Grobe, L.O., Wang, T., Deroisy, B., Wilson, H.R. (2021). “BSDF generation procedures for daylighting systems”. White paper. T61.C.2.1 - A Technical Report of Subtask C, IEA SHC Task 61 / EBC Annex 77. DOI: 10.18777/ieashc-task61-2021-0001.
- Geisler-Moroder, D. (Ed.), Apian-Bennewitz, P., de Boer, J., Bueno, B., Deroisy, B., Fang, Y., Grobe, L.O., Jonsson, J.C., Lee, E.S., Tian, Z., Wang, T., Ward, G.J., Wilson, H.R., Wu, Y. „Analysis and evaluation of BSDF characterization of daylighting systems.“ T61.C.2.2 – A Technical Report of Subtask C, IEA SHC Task 61 / EBC Annex 77. DOI: 10.18777/ieashc-task61-2021-0012.
- Geisler-Moroder, D. (Ed.); Lee, E.S., Apian-Bennewitz, P.; de Boer, J., Bueno, B.; Deroisy, B., Fang; Y., Grobe, L.O.; Hauera, M.; Hoffmann, S.; Jonsson, J.C.; Maurer, C.; Plorer, D., Subramaniam, S., Tiank, Z.; Wang, T.; Ward, G.; Grobe, L.O.; Wang, T.; Weitlanerm, R.; and Wilson, H.R. 2024. "BSDF Data generation for daylight applications: A call for international standardization". Lighting Res. Technol. 2024; XX: 1–25.