Regarding several new criteria for the energy-efficient envelope’s potential assessment

Abstract

У статті запроваджено набір нових критеріїв оцінювання потенціалу енергоефективності багатошарових огороджувальних конструкцій будівель, зосереджених на фізично вимірюваних аспектах динамічних теплотехнічних характеристик і параметрах LCA. На основі EN ISO 13786:2023 у дослідженні розглянуто коефіцієнт теплопередачі (U-значення), внутрішню поверхневу теплоємність (k1) і коефіцієнт згасання (f) як теплотехнічні параметри, а також масу конструкції (m) і втілену енергію (EE) як додаткові об’єктивні показники LCA. Методами числового моделювання та порівняльного аналізу оцінено п’ять стінових конструкцій, поширених на українському ринку: конопляний бетон (hempcrete), газобетон (AAC) + Rockwool, цегляна кладка Porotherm + Rockwool, цементно-стружкові блоки (Woodcrete) і системи ICF. Щоб усунути суб’єктивність у ваговій оцінці критеріїв, запропоновано три нові взаємопов’язані критерії: ефективність динамічних теплотехнічних характеристик на одиницю маси (DTPEm), на одиницю втіленої енергії (DTPEEE) і на обидві (DTPEm&EE). Результати свідчать, що AAC + Rockwool (стіна B) постійно посідає перше місце як найефективніша конструкція за критерієм DTPEm&EE. Водночас стіна E (ICF) відповідає рекомендованим діапазонам теплової інерції, але має найбільшу втілену енергію, що зумовлює найнижчий DTPEm&EE. У дослідженні наголошено на складності багатокритеріального аналізу прийняття рішень (MCDA) під час проєктування огороджувальних конструкцій і запропоновано фізично обґрунтовані критерії, які можуть підтримати об’єктивніше ухвалення рішень на стадії передпроєктних робіт.This paper introduces a set of new criteria for assessing the energy-efficiency potential of multilayered building envelopes, focusing on physically measurable aspects of dynamic thermal performance and LCA parameters. Based on EN ISO 13786:2023, the study considers thermal transmittance (U-value), internal areal heat capacity (k1), and decrement factor (f) as thermal performance parameters, along with assembly mass (m) and embodied energy (EE) as additional LCA objective indicators. Five wall assemblies common in the Ukrainian market - hempcrete, AAC + Rockwool, Porotherm brickwork + Rockwool, wood-chip cement-bonded blocks (Woodcrete) and ICF systems were evaluated through numerical modelling and comparative analysis. To eliminate subjectivity in criteria weighting, three new interconnected criteria were proposed: Dynamic Thermal Performance Efficiency per mass (DTPEm), per embodied energy (DTPEEE), and per both (DTPEm&EE). Results indicate that AAC + Rockwool (Wall B) consistently ranks as the most efficient assembly according to the DTPEm&EE criteria. At the same time, Wall E (ICF) aligns with the recommended thermal inertia ranges but exhibits the highest embodied energy, resulting in the lowest DTPEm&EE. The study highlights the complexity of MCDA in envelope design and provides physically grounded criteria that can support more objective predesign decision-making.