title: Radiant cooling, solar energy, and vegetation for office space cooling
Creators: name: Teufl, Helene
Publisher: name: TU Wien
Year: 2020
Subjects: subject: Klimawandel
subject: Kühlbedarf
subject: Strahlungskühlung
subject: Thermischer Komfort
subject: Kondensat
subject: Climate Change
subject: Cooling Demand
subject: Radiant Cooling
subject: Thermal Comfort
subject: Condensation Risk

description: Die Auswirkungen von Klimawandel und städtischen Wärmeinseln haben zu einem erhöhten Kühlenergiebedarf von Gebäude geführt. Herkömmliche Kühlgeräte stellen aufgrund ihres erheblichen Energieverbrauchs keine geeignete Lösung für diese aktuelle Herausforderung dar. Aus diesem Grund werden alternative Strategien benötigt, um Gebäude zu kühlen. Strahlungskühlsysteme stellen eine mögliche Lösung dar. Einer ihrer Vorteile ist die Energieeffizienz. Darüber hinaus können Strahlungskühlungstechnologien den thermischen Komfort von Gebäudenutzern verbessern. Trotz ihrer Vorteile sind klassische Strahlungskühlungselemente möglicherweise nicht überall und unter allen Umständen einsetzbar. Eine Herausforderung im Zusammenhang mit klassischen Lösungen ist, dass die Kühlleistung des Elements möglicherweise aufgrund des Kondensationsrisikos begrenzt werden muss. Ziel dieser Masterarbeit war es, eine Anzahl von zuvor vorgeschlagenen alternativen Strahlungskühlungselementen zu überprüfen. Diese sollen ebenfalls solare Energien nutzen. Drei wichtige Konzepte sind für diese Vorschläge relevant: i) Strahlungskühlpaneele näher an die Nutzer bringen, ii) Senkung der Oberflächentemperaturen des Elements indem Kondensation zugelassen wird, und iii) Verwendung von Vegetation im Design. Das Potenzial dieser Lösungen wurde anhand von zwei Fallstudien untersucht. Beide beschäftigen sich mit dem thermischen Komfort von Gebäudenutzern. Eine der Beiden wurde für die klimatischen Bedingungen in einem Büro in Wien durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass das nutzerzentrierte Strahlungskühlpaneel das Potenzial hat, den thermischen Komfort der Nutzer zu verbessern. Durch die Verwendung eines zweiten Strahlungskühlelements oder einer zusätzlich erhöhten Luftgeschwindigkeit kann der thermische Komfort weiter verbessert werden.
description: The combined effects of climate change and urban heat islands have led to an increased cooling energy demand for buildings. Conventional air conditioning systems do not represent an appropriate solution for this issue. A reason is their significant energy consumption. Consequently, alternative strategies are needed to cool architectural spaces. Radiant cooling can be a possible solution for this challenge. It offers several advantages. One of them is the energy efficient operation. Furthermore, radiant cooling technologies have the potential to improve occupants’ thermal comfort. However, classical radiant cooling solutions may not be feasible under all circumstances. Some challenges related to classical systems involve, for instance, humidity control and that the cooling capacity of the elements may need to be limited due to water vapor condensation risk. An aim of this master thesis was to examine a set of previously proposed alternative radiant cooling solutions. They are expected to deploy solar energy and address the aforementioned challenges. Three main concepts are involved in these proposed solutions: i) bringing radiant cooling elements closer to occupants, ii) lower surface temperatures of the radiant element by allowing condensation to occur, and iii) incorporating vegetation into the designs. The potential of the solutions was explored via a preliminary potential assessment as well as a computational case study. Both of them are pertaining to thermal comfort. The case study was conducted for the climatic conditions in an office area in Vienna, Austria. The results suggest that the user-centric radiant cooling panel has the potential to improve occupants’ thermal comfort. By using a second radiant element, or an additional fan, thermal comfort is further improved.