ALTERNATIVE VENTILASJONSLØSNINGER I SKOLEBYGG. Sivilingeniør Øystein Bekkevoll, Multiconsult Kristiansand

Transkript

1 ALTERNATIVE VENTILASJONSLØSNINGER I SKOLEBYGG Sivilingeniør Øystein Bekkevoll, Multiconsult Kristiansand 1

2 ALTERNATIVE VENTILASJONSLØSNINGER I SKOLEBYGG Jeg har arbeidet med alternative ventilasjonsløsninger og varmeanlegg og inneklimarelaterte tema siden I begynnelsen hadde vi et tett samarbeid med GAIA Lista as Arkitekter. Første skolebygg prosjektert uten vifter i klasserom på Vanse skole på Lista i 1998 ( ikke spesielt vindutsatt sted) 2

3 Hva er alternative ventilasjonsanlegg? Dette betyr å utnytte bygningens iboende fysiske egenskaper slik at ventilasjonssystemet skaper et best mulig inneklima - og dette bør gjøres på en økonomisk optimal måte. Dette inkluderer bl.a. utnyttelse bygningens utforming og termiske masse for passiv kjøling (med nattventilasjon) om sommeren. Alle ventilasjonssystemer kan være bygningsintegrert til en viss grad - uansett om det er ren naturlig, hybrid, eller mekanisk ventilasjon. 3

4 Systemer med hybrid ventilasjon er ofte i høy grad integrert i bygningen. De fleste nye norske bygninger som er kjent fordi de har "hybrid ventilasjon" har faktisk en god del synergetiske arkitektoniske og tekniske løsninger som like godt kan utnyttes i bygninger med andre ventilasjonssystemer, f.eks. behovsstyring med CO 2 sensorer, fortrengningsventilasjon, store takhøyder, bruk av tunge lavemitterende materialer, og god dagslysdesign. Hybrid ventilasjon er derfor bare en liten brikke i et større helhetsdesign. 4

5 Et hybrid ventilasjonssystem har to driftsmoduser: Naturlig ventilasjon som utnytter skorsteinseffekten og/eller vindkrefter. Ventilasjon forsert med tradisjonell viftedrift. Intelligent styring gjør at de to driftsmoder kan kombineres, enten med en glidende overgang eller ved en ren veksling. Ventilasjonssystemet kan dermed styres optimalt for å oppnå tilfredsstillende innendørs luftkvalitet og termisk komfort til enhver tid, ved bruk av minimal energi til viftedrift osv. 5

6 VANSE BARNESKOLE 1998

7 7 Vanse skole Prinsippskisse av løsning

8 8

9 9

10 10 Vanse skole Fasade som viser flyvingen

11 11 Vanse skole Avkast fra klasserom

12 Sammenlikning mellom mekanisk og hybrid samt vind og oppdriftsbaserte anlegg forts. Nat/Hybrid Gratis kjøling med kulvertdrift Anlegget hoveddeler har levetid som bygget for øvrig Små servicekostnader. Ettersyn av automatikk Ingen gjenvinning. Kald periode så ventileres det med små mengder slik at gjenvinningsgevinst er svært liten ( gjenvinne 50 % av 20-25% luft gir liten gevinst) Skoler har alltid varmeoverskudd under bruk! ( W pr. elev/lærer.) Mekanisk anlegg Igjen kjøling uten ekstra kjølemaskin Levetid på år Filterskift og service nødvendig for mange komponenter Gjenvinning går stort sett hele året ( også av overtemperatur som oppstår når elever kommer inn i klasserom kw) 13

13 Sammenlikning mellom mekanisk og hybrid samt vind og oppdriftsbaserte anlegg forts. Nat/Hybrid Mekanisk anlegg Regulerer hurtig for overtemperatur ved hjelp av luft og varmeanlegg for hvert rom Individuell regulering av det enkelte rom Flytende CO 2 Dvs kan overstige 1000ppm ved lave luftmengder i kortere perioder. ( ingen helseskadelig effekt før ppm) Temperatur C Romvolum blir normalt større pga at man ikke trenger himling til kanalføringer. Økt romvolum gir bedre inneklima og innemiljø Vil normalt ikke regulere luftmengde ved overtemperatur. Fast tilluftstemperatur er mest vanlig Kan holde 1000ppm ved full luftmengde Tregere temperaturregulering Himlinger som samler støv for kanalfremføringer 14

14 Sammenlikning mellom mekanisk og hybrid samt vind og oppdriftsbaserte anlegg forts. Ulemper med nytenkning og ikke standardiserte løsninger Brukere og byggherre må bli involvert i overordnede når systemer og hovedløsninger velges for å bli klar over fordeler og ulemper med systemvalget Tidlig kontakt med AMU utvalg og myndigheter er viktig med utradisjonelle løsninger. Fordeler med kjent teknologi og standardiserte løsninger Fordelen er at ingen spør når man har konstante luftmengder hele året. Anlegg planlegges og bygges meget enkelt og billig samtidig som man oppfyller minimumskrav i PBL. Ikke nødvendigvis driftsøkonomisk gunstig! 15

15 Sammenlikning mellom mekanisk og hybrid samt vind og oppdriftsbaserte anlegg forts. Nat/Hybrid Mekanisk anlegg Gode tilbakemeldinger fra brukere på de fleste skoler hvor oppfølging og iangkjøringer har vært utført på en tilfredsstillende måte. Ventilasjon og Varme skal samkjøres! Dette er ofte en vanskelig koordinering Mange klager i bygg med konvensjonelt mekanisk anlegg etter en tid. 16

16 HVA TAR VI HENSYN TIL NÅR VI SKAL PROSJKETERE INNEMILJØ Innklimaets syv søstre Atmosfærisk miljø (luftkvalitet, luftforurensning) Stikkord: Partikler, fiber, emisjoner, gasser, lukter, allergener, toksiner. Termisk inneklima termisk komfort ( varmebalanse) Stikkord: Operativ temperatur ( gjennomsnitt av Middelstrålings- og lufttemperatur), bekledning ( clo) Aktivitet (met), lufthastighet ( m/s), luftfuktighet ( % relativ fuktighet RF). Lokal termisk komfort- Stikkord: luftbevegelser og temperatur ( trekk ), varmestrålingsasymetri ( trekk, varmt hode ) 17

17 INNEKLIMAETS SYV SØSTRE forts Aktinisk miljø ( lys, stråling, elektromagnestisk miljø). Stikkord: Radon, radondøtre, belysning, lysstyrke og refleksjon, kontrastblending, flimmerfrekvens, fargespekter ( dagslys, lysfarge) Akustisk miljø ( støynivå, frekvens, type) Stikkord: Støykilder, isolasjon, etterklang Ergonomisk miljø (fysisk miljø) Psykososialt miljø Stikkord: Organisatoriske og interpersonelle forhold Estetisk miljø. ( inne-og uteforhold 18

18 19 Mykje skole Karmøy kommune

19 Startprodukter Mykje skole Basis for detaljeringen av prosjektet; Temperaturen i bygget skulle ha en nøyaktig styring som gir en starttemperatur om morgenen på 19 C. Temperaturen skal i løpet av skoledagen normalt ikke stige til mer enn 22 C i undervisningsrom. Holde temeraturen stabil mellom C for å redusere emisjoner fra materialer og avdunstninger fra menneskekroppen som kan oppfattes som dårlig luft! Temperaturen i et rom har vært påvist å ha en direkte sammenheng med konsentrasjon og læreevne. Relativ fuktighet i bygg har betydning for støv, slimhinneirritasjoner, fuktskader ved ekstremt høye verdier osv. 20

20 Startprodukt for Mykje skole Amerikanske undersøkelser viser et optimalt område mellom % RH. Da vil man ha kontroll på mugg, bakterier, virus, midd. Kjemisk påvirkning m. fl. Astmatiske og allergiske problemer avtar ifølge denne undersøkelsen ved stigende RF /relativ fuktighet) og øker ved RF fra 50% og oppover ( Kilde Arundet et. Al. 1986) Følelsen av tørr luft er en kompleks sak og er i hovedsak sammensatt av støv, fuktighet, avgassing fra materialer, rengjøringssystemer og prosesser av ulike slag. Derfor vil vi her ha materialer som skaper fuktbalanse og samtidig kan absorbere og avgi fukt til rommen etter som behovet endrer seg for å holde oss innefor grenseverdiene. Relativ fuktighet skal derfor tilstrebes for grenseverdier mellom 30-60% for nybygg ved hjelp av fuktbufrende materialer. 21

21 Mykje skole Relativ fuktighet skal derfor tilstrebes for grenseverdier mellom 30-60% for skolen ved hjelp av fuktbufrende materialer. (Gips,hydraulisk puss,treull,ubehandlet og oljet tre) Det skal ikke monteres inn ekstra befuktningsapparater. 22

22 Mykje skole Starprodukt Materialer og avgassing Materialbruken i prosjekteene som skal baseres på alternative løsninger SKAL være lavemitterende og miljøvennlige slik at luftbehovet for borttransport av helseskadelige (les giftige) gasser skal unngåes. Fuktbuffrende egenskaper i overflatene i del av arealene er også meget viktig for å stabilisere fuktigheten i inneklimaet. 23

23 Startprodukter Mykje skole CO 2 har i de siste årene vært diskutert og brukt som den parameteren som ene vi skal forholde oss til for å få et akseptabelt innklima. Normkravet det ofte henvises til er at rommene ikke skal overskride 1000ppm. Dette er en veiledende verdi som i samspill med andre parametere for luftkvalitet skaper et godt inneklima/miljø. Måten vi løser ventilasjon som årstilpasset drift så vil normverdien kun være veiledende og i perioder vil denne overskrides i kortere perioder! Periodevis vil CO 2 verdiene overstige 1000 ppm mens temperaturen holdes stabil. Mykje skole kan i perioder i enkelte rom/områderkomme over 1500 ppm, MEN skal søke å opprettholde temperaturkravet om maks 23 C 24

24 Mykje skole Ventilasjonssystemet basert på naturlig/hybrid løsning. Vindkrefter Oppdriftsmessige og termiske krefter Supplere med viftesystem mengde. Kulverten trykksettes ved trykkøkningsvifter når vi i perioder har manglende naturlige drivkrefter. Vinduene i rommene som motorstyres samspiller med bidraget fra kulverten. 25

25 Mykje skole Kulvert Kulvertløsningen vil også gi den sekundæreffekten at vår og sommerhalvåret vil denne brukes som kjøling. Temperaturutjevnede effekt utover i løpet av skoledagen. Romvolumene er med på å dempe temperatur og fuktvariasjoner vi får i rommene. Volum og takhøyde bidrar på en positiv måte på inneklimaet. Volumet blir en buffersone for forurensninger, fukt og temperaturvariasjoner. 26

26 Mykje skole Ventilasjonsprinsipper Garderober, toaletter, bøttekott etc har mekanisk avtrekk og passiv tilluft Auditorier og møterom med stor personbelastning/tetthet har blitt utstyrt med friskluftsanlegg med ventiler med konstant kastelengde uavhengig av tilluftsmengde. Tilluftsmengden fra kulvert styres som funksjon av temperatur i rommene. Overstrømning/overtrykket føres inn i felles korridor som er forbundet med taklanternin. 27

27 28 Mykje skole- Avluftstårn med værstasjon

28 29 Mykje skole- Sett fra Vest

29 30 MYKJE SKOLE PRINSIPPSKISSE

30 31 PRINSIPPSKISSE FOR GYMNASTIKKSAL

31 Mykje skole- Oversiktstegning 1. et Varme 32

32 33 Mykje skole 2-etasje

33 34 Mykje skole Oversikt Kulvert

34 35 Mykje Kulvert med inntaksdel

35 36 Mykje Skole Luftinntak til kulvert

36 37 Mykje skole Luftinntak

37 38 Mykje skole- Fellesrom

38 39 Mykje skole Spesialrom-kulvertventilasjon(grunnvent) Vindusluftesystem er primærventilasjon-

39 40 Spesielle rom har fått Friskluftsytem

40 41 Mykje skole 2. etasje over fellesrom Teknisk føringsvei for el. Vann,varme og sprinkler

41 42 Integrert vindusmotor (uten deksel)

42 43 Mykje skole Tilluft- og omluftsrister

43 44 Moltemyr Barnehage Arendal

44 45 Borhaug Barneskole Renovering med alternativ ventilasjon og lavstrøms varmeanlegg

45 46 Oddemarka skole Kr. Sand Vind- og termiskdrivkraft (Hjelepvifte i kulvert)

46 Referanseskoler: *Vanse Barneskole Tilbygg med SFO *Borhaug skole ombygging/rehabilitering Borhaug barnehage *Barne- og Ungdompsykiatrisk klinikk ved Flekkefjord Sykehus *Oddemarka skole, Kristiansand Karuss skole ( Bygningsintegrert aggregat i kulvert ) Kristiansand Holte Skole Kristiansand *Oserød Ungdomskole, Tønsberg (Forprosjekt) * Moltemyr barnehage, Arendal * Hestehagen barnehage, Vigeland ( Byggherre valgte til slutt mekanisk ventilasjon i totalprosjekt) * Mykje skole, Karmøy Foynland Skole Nøtterøy Borgheim Skole, Nøtterøy Sem Skole, Tønsberg Klokkeråsen Skole, Tønsberg Presterød Skole Tønsberg *Masfjordnes skole, Masfjordnes kommune Kvernhuset, Fredrikstad Grong, Grong i Nord Trøndelag Gjerde skole, Samnmanger ved Bergen Jaer skole, Nesodden kommune Kjeldås Skole, Sande i Vestfold *) Har deltatt i ulike faser for prosjektet 47

47 48

48 49 Ventilasjonsomsetningenes betydning for konsentrasjonen av forurensning (mg/m3 inneluft)