An energy simulation study of wall systems for Canadian Arctic Homes

• Main Authors: Cornick, S. M., Rousseau, M. Z., Parekh, A.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: 2009
• Subjects: arctic; wood-frame housing; climate; energy simulation; sustainability; Walls; Murs; Energy efficiency; Éclairage éconergétique; Arctic; Canada; Soi; Arctique*
• Online Access: https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/accepted/?id=b33c9093-4bc4-40aa-aeaa-6770778974cb; https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=b33c9093-4bc4-40aa-aeaa-6770778974cb; https://nrc-publications.canada.ca/fra/voir/objet/?id=b33c9093-4bc4-40aa-aeaa-6770778974cb

This paper describes a parametric assessment of energy usage budgets for selected building envelope assemblies. The simulation study was conducted as part of a project to develop building envelope assemblies that are energy efficient and durable under extreme cold outdoor climates and indoor conditions typically found in these climes. Energy costs in northern Canada are high especially in the Arctic where communities are accessible only by air or boat or ice roads. Energy efficiency is therefore a primary objective here however this objective must be balanced with transportation and construction costs, which are also high. The objective of the simulation study was to compare the energy performance of proposed high performance wall assemblies with typical baseline wall assemblies. Four high performance walls were compared with two baseline walls, one a wall typical of low latitude regions, and the second a typical arctic wall assembly. Seven locations were selected for analysis, 2 representing western, 2 representing central, and 3 representing eastern arctic conditions. Three buildings were simulated, a fully detached home, a middle unit of a multiunit residence, and an end unit of a multiunit residence. A model for estimating the change in energy consumption with changes in wall thermal conductance was developed. Obviously the most highly insulated wall system exhibits the best performance with respect to space heating consumption. Recommending a wall type was outside the scope of this study but within the scope of the larger project. The objective of this work was to provide a method to easily determine change in space heating consumption due to a change in wall construction, which can then be used as the basis for a total life cycle assessment of the proposed walls. Ce document décrit une évaluation paramétrique des budgets de consommation d'énergie pour certains types d'enveloppes de bâtiment. L'étude de simulation a été dirigée dans le cadre d'un projet visant à mettre au point des enveloppes de bâtiment à la fois éconergétiques et durables sous les climats très froids et exposées aux conditions intérieures types qu'on y rencontre. Les coûts énergétiques dans les régions nordiques du Canada sont élevés, plus particulièrement dans l'Arctique, où les agglomérations ne sont accessibles que par avion ou par bateau, ou en empruntant des chemins sur la glace. C'est pourquoi en ces régions l'efficacité énergétique est un objectif de premier plan. Or, cet objectif doit être équilibré par rapport aux coûts liés au transport et à la construction, lesquels sont également élevés. Cette étude de simulation avait pour but de comparer le rendement éconergétique des murs haute performance proposés à celui de murs de base types. Quatre (4) murs haute performance ont été comparés avec deux (2) murs de base, soit un mur de base type des régions de basse latitude, et un autre, des régions arctiques. Sept (7) emplacements ont été sélectionnés pour fin d'analyse, deux (2) représentant les conditions de la région ouest de l'Arctique, deux (2), de la région centrale et trois (3), de la région de l'Est. Trois (3) bâtiments ont été simulés, soit une maison individuelle, une unité d'habitation en rangée avec unité adjacente de part et d'autre, et une unité d'extrémité de ce type d'habitation. Un modèle d'estimation du changement dans la consommation d'énergie par rapport à des changements réalisés dans la conductance thermique des murs a été développé. Il va de soi que le système de mur le mieux isolé a affiché la meilleure performance quant à la consommation d'énergie par le chauffage central. La recommandation d'un type de mur en particulier sortait du cadre de cette étude, mais demeurait à l'intérieur de celui du projet à plus vaste échelle. Ces travaux avaient pour objectif de fournir une méthode permettant de déterminer facilement les changements dans la consommation d'énergie pour le chauffage central conséquents de changements apportés à la construction des murs, méthode pouvant dès lors servir de base à une évaluation globale du cycle de vie des types de murs proposés. Peer reviewed: Yes NRC publication: Yes