Thermal performance analysis of vernacular houses in the Danube delta region

Abstract

Das Donaudelta, ein ländliches Gebiet in Osteuropa, sieht sich mit einer kontinuierlichen Veränderung der Baupraxis konfrontiert, in welcher moderne Baumethoden und Materialien vermehrt eingesetzt werden. Vernakuläre Bauelemente wie Schilfdächer und lehmhaltige Wände weichen neuen Technologien und Methoden, so dass sich Ziegel, Beton und synthetische Materialien schnell ausbreiten. Im Spiegel des Donaudeltas als weitgehend naturbelassener Ort sollten die Auswirkungen dieser Entwicklung hinsichtlich thermischen Komforts und gebäudebezogenen Energieverbrauchs besser verstanden werden, um angemessene Empfehlungen für die Zukunft zu entwickeln. Um die Unterschiede zwischen zwei analysierten Gebäudetypen, jeweils zeitgenössisch und traditionell gebaut, zu beleuchten, wird der thermische Komfort und die Umweltbelastung anhand von Nutzerinterviews (24 Familien, die in unterschiedlichen Bauten leben) vergliche. Zwei nahe beieinander liegende Häuser werden darüber hinaus einer vertieften Monitoring- und Simulations-basierten Untersuchung unterzogen. Das eine Bauwerk kann als "traditionell" gebaut betrachtet werden, während das andere als "zeitgenössisch" gebaut bezeichnet werden kann. Zum besseren Verständnis der Charakteristiken der Wohnhäuser, die bis Anfang des 19. Jahrhunderts für die städtebauliche Entwicklung des Donaudeltas charakteristisch waren, sowie der Veränderungen, die durch zeitgenössische Bautechnologien gebracht wurden, wurde eine Reihe von Aspekten beobachtet und berücksichtigt, beginnend mit grundlegenden Betrachtungen der Auswirkungen auf die Umwelt durch die Verwendung bestimmter Materialien, gefolgt von der Verwendung von Computerprogrammen wie EnergyPlus für Analysezwecke der thermischen Aspekte parallel zu sensorgestützter Erfassung von Innenparametern, sowie eine Reihe von Umfragen unter den Bewohnern der beiden Arten von Wohnungen.

The Danube Delta, a rural area situated in East Europe, faces a continuous shift towards the adoption of new construction methods and materials. Vernacular building elements like reed roofs and clay-based walls are giving way to new technologies and methods so bricks, concrete and plastic materials are spreading fast as can be seen through the adoption by the locals. Also, this movement was stated by the Union of Architects from Romania in the Architectural guide for introducing in the local specifics of the rural area the Danube Delta area (Duvagi et al. 2016). This natural environment requires proper management; thus, it is only necessary to understand the implications of the transition on thermal comfort and energy consumption. To highlight the differences between two analyzed building typologies, 24 families were interviewed whose opinions on thermal comfort and environmental impact were then compared. Moreover, a comparative, monitoring and simulation-based study was conducted between two houses located in close proximity; one made out of traditional materials and the other of contemporary elements. The second quarter of the 20th century witnessed an accelerated transition from traditional to contemporary construction methods in the Danube Delta area. To better understand the factors of these changes and to examine whether arguments are justified from an engineering point of view, different aspects were observed. After a theoretical comparison of the materials used in the two building types, sensors were installed in each house to record temperature and humidity. The results were then extracted and compared to see the actual day-night humidity and thermal variations. A 3D model of the compared buildings was then generated according to the onsite reality, taking into account the materials used, the orientation, and the sun exposure of the buildings. State-of-the-art thermal building performance simulation software was used to analyze the thermal performance of the buildings. As subjectivity plays a vital role in comfort perception, this aspect was considered via a series of interviews with the occupants of both the vernacular and contemporary houses, in order to obtain insight on their comfort perception.