Show simple item record

dc.contributor.advisorKvande, Tore
dc.contributor.advisorStagrum, Anna Eknes
dc.contributor.authorJohansen, Katalin Sandor
dc.date.accessioned2020-03-08T15:00:29Z
dc.date.available2020-03-08T15:00:29Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2645885
dc.description.abstractZEB Laboratoriet skal bli et kontor og utdanningsbygg, samtidig som det vil benyttes til forskning og utvikling av løsninger for nullutslipps bygninger. Bygningen planlagt og vil bli bygget med fokus på redusert materialbruk, samt å generere fornybar energi gjennom et stort sørvendt 30 graders skråtak bestående av 525 m2 med fullstendig integrerte solceller (BIPV). En slik konstruksjon vil gi et relativt stor, glatt, bratt og ugjennomtrengelig takflate. Under kraftige regnskyll vil et tak med en slik utførelse medføre at store mengder regnvann vil strømmer nedover taket med stor hastighet. Formålet med denne oppgaven er å dimensjonere en innvendig takrennen til ZEB-laboratoriet for å kunne sikre kontrollert avrenning ved ekstreme regnskyll, samtidig som det skal sikres optimal bruk av sørvendt område for energiproduksjon. Da bygningen forventes å ha en levetid på 60 år, må designet være spesielt tilpasset fremtidig høy intensitet av nedbør i form av regn på grunn av antatte klimaendringer. Forsøket besto av et fysisk eksperiment som testet et stort tak i et regn- og vindkammer (RAWI-boks) ved 30 grader med forskjellige dimensjoner av takrenneåpninger; 120mm, 240mm og 480mm. Vannmengdene som representerer regnbelastninger knyttet til ZEBs lokasjon, Trondheim, ble modifisert for å gjenskape forventede fremtidige dimensjonerende belastninger og deretter påført testtaket. Gitterdeksler ble også testet i hvert enkelt tilfelle for å se om dekslene hadde en effekt på kapasiteten på avløpet. Da testingen av slike vannmengdene med et slikt oppsett var langt utover RAWI-boksens kapasitet, ble kapasiteten justert med spesialtilpassninger, noe som til slutt førte til feil i testapparatet. Kvalitativ evaluering av videoresultatene ble brukt til å identifisere ytelsen til rennestørrelsene. Resultatene indikerte at mindre renneåpninger vil gi større sannsynlighet for at avrenningen ifra taket ikke blir fanget av rennen og i hyppigere og kraftigere spruting fra strålen av som treffer kanten på innsiden takrennen. Ved å benytte en rist over takrennen vil man kunne redusere sannsynligheten for at dette oppstår for alle åpningsstørrelser. Basert på observasjonene fra forsøket, er den anbefalte takrenneåpningen 240 mm. Med et modifisert takrennedesign og bruk av rist, kan åpningsstørrelsen settes til en rekkevidde på 200-300 mm, alt avhengig av hvilken risiko byggherre er villige til å akseptere. Generelle observasjoner fra dette eksperimentet kan være nyttige i fremtidig konstruksjon av takrenner for bygninger med store integrerte BIPV tak.
dc.description.abstractThe ZEB Laboratory is designed to be an office and educational building, while also providing an arena for testing Zero Emission Building (ZEB) solutions. The building aims to reduce material use and generate renewable energy through a large 30-degree, mono-pitched, south-facing roof composed of 525m2 of fully-integrated continuous building-integrated photovoltaics (BIPVs). This produces a relatively large, slick, steep, and impervious surface, which, during downpours, can cause large amounts of rainwater to stream down the roof with high velocity. The purpose of this thesis is to dimension the internal roof gutter for the ZEB Laboratory to ensure runoff capture during high-intensity rainfall events, while also ensuring optimal use of the south-facing area for energy production. As the building is expected to maintain a lifetime of 60 years, the design needs to be adapted to future high-intensity rain loads as a result of climate change. The experiment tested a large-scale sample roof in a Rain and Wind Box (RAWI-box) at 30 degrees with different dimensions of gutter opening; 120mm, 240mm, and 480mm. Water volumes representing rain loads pertaining to ZEB’s location in Trondheim were modified to reflect expected future design loads and then tested on the sample roof. Grating covers were also tested in each case to see if the covers had an effect on gutter interception capabilities. As these water quantities and its application exceeded the capabilities of the RAWI-box, a special set-up was constructed which ultimately caused failures in the apparatus. A qualitative evaluation of the video results evaluated the performance of the various gutter sizes. The results indicate that smaller gutter openings increase the chance of roof runoff projection overshooting the gutter and increases the intensity of frequency of back-splash (water splashing up and over the edge of the gutter). Grating covers reduce the probability of these phenomena for all gutter opening sizes. Based on experimental observation, the recommended gutter size opening for ZEB Laboratory is 240 mm. With a modified gutter design and with the use of grating covers, the opening size can be set to a range of 200-300 mm, depending on the level of risk building owners are willing to accept. Observations from this experiment can be useful in future gutter design for buildings with large mono-pitched BIPV roofs.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleInternal Rain Gutter for BIPV Dimensioning the Internal Rain Gutter for ZEB Laboratory's BIPV Roof
dc.typeMaster thesis


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record