[Back]

A. Azarnejad:
"Impact of Building Facades' Color on Building and Urban Design";
Supervisor, Reviewer: A. Mahdavi, R. Stiles, A. Kolbitsch, C. Kühn; Institut für Architekturwissenschaften, Abteilung Bauphysik und Bauökologie, 2017; oral examination: 2017-11-16.

The surface properties of building façades have implications for thermal performance of buildings and might also influence outdoor thermal comfort conditions for pedestrians. A surface property, which is frequently used by building engineers and specially
architects, is the visual reflectance. In this dissertation, effects of façade visual reflectance on thermal aspects of building performance as well as outdoor thermal comfort have been
investigated in four parts. In the first part, the result of a field study, which explores the relationship between the visual reflectance of actual building façades and the corresponding
surfaces´ temperatures, is presented. A number of buildings with diverse façade colors were selected. Surface temperatures via infrared thermography and façade visual reflectance via
simultaneous monitoring of the illuminance on the façades and the luminance values of the façade as well as incident solar radiation, ambient air temperature and relative humidity
were measured. The results of the field study display non-random relationships between the building façades´ visual reflectance and their surface temperatures. The second part of the
research is dedicated to calibration of a computer-aided simulation tool via the empirical information. For this purpose, a number of the buildings on which measurements had been
conducted were modeled. Using climatic data almost same to environmental conditions in which the corresponding empirical information had been collected, outer surface temperatures
of the modeled façades were simulated for same dates and hours. As the results of simulations matched the empirical data well, in third part of the research, by applying different values of
visual reflectance to the façade of a simplified building model, indoor thermal performance of residential buildings was investigated. The results show that while amount of visual
reflectance of the façades´ surface has little impact on indoor temperature and energy demand of buildings with polystyrene insulation, its effect on cooling load of non-insulated buildings is relatively considerable. Finally, in fourth part of the research impact of different façade colors on thermal comfort in pedestrian area was explored. An urban canyon based on
simplified geometry of a typical street in the city of Vienna was modeled. Impact of visual reflectance of south-facing building façades on instantaneous mean radiant temperature and
thermal comfort of area close to the façade was investigated. The results indicate that dark façades with insulation beneath might considerably affect mean radiant temperature in pedestrian
area.

Eine vor allem von Architekten und Bauingenieuren betrachtete
Oberflächeneigenschaft von Gebäudefassaden, die sich sowohl auf das Wärmeverhalten von Bauten auswirkt als auch Auswirkungen auf die thermale Behaglichkeit von Passanten im Außentemperaturbereich haben könnten, ist die visuelle Reflexion. Diese Auswirkungen wurden im Zuge der folgenden Dissertation in vier Abschnitten erforscht. Im ersten Abschnitt werden Ergebnisse einer Feldstudie über die Beziehung zwischen visueller Reflexion von realen
Gebäudefassaden und deren Oberflächentemperaturen präsentiert. Hierfür wurden Gebäude mit jeweils verschiedenen Fassadenfarben erfasst. Die Oberflächentemperaturen von Gebäuden
wurden mittels Infrarot-Thermographie und die visuelle Reflexion von Fassaden durch simultane Aufzeichnung der Beleuchtungsstärke und der Leuchtdichte von Fassaden sowie die damit
verbundene Sonneneinstrahlung, Umgebungstemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit gemessen. Die Ergebnisse der Feldstudie zeigen auf, dass visuelle Reflexion von Gebäudefassaden und deren Oberflächentemperaturen in Relation stehen. Der zweite Abschnitt
beschreibt die Auswertung einer computerunterstützen Modellsimulation von den Gebäuden an denen Messungen vorgenommen wurden. Hierbei wurden klimatische Bedingungen, die während
der Feldstudie herrschten simuliert und dabei Oberflächentemperaturen von den Modellfassaden
erfasst. Da die Resultate der Simulation mit den empirischen Daten übereinstimmten wurde im nächsten Abschnitt das Innenverhalten von Wohngebäuden mittels Eingabe verschiedener Werte visueller Reflexion an ein simplifiziertes Modell untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigten, dass visuelle Reflexion von Fassadenoberflächen bei Gebäuden mit Wärmedämmung geringe Auswirkungen auf die Innentemperatur und den Energieverbrauch
zeigen; bei nicht- gedämmt Bauten ist der Effekt auf die Kühllast jedoch beträchtlich. Abschließend wurden durch Erstellung eines Modells einer typischen Straße in Wien Auswirkungen von verschiedenen Fassadenfarben auf die thermale Behaglichkeit in
Fußgängerzonen untersucht. Hierbei wurden die Einflüsse visueller Reflexion von südlich ausgerichteten Gebäudefassaden auf die unmittelbare mittlere Strahlungstemperatur und die
thermale Behaglichkeit in der Nähe von diesen Fassaden erfasst. Die Resultate lassen darauf schließen, dass dunkle und zugleich isolierte Fassaden einen beträchtlichen Einfluss auf die
mittlere Strahlungstemperatur in Fußgängerzonen haben.