GAIA LISTA Naturlig Ventilasjon Gaia Lista

Transkript

1 GAIA LISTA Naturlig Ventilasjon Gaia Lista 1

2 Gaia Lista 2

3 Gaia Arkitekter år med økologisk arkitektur og planlegging Silver Award Winner at the Chartered Institute of Building Literary Awards Gaia Lista

4 Gaia Arkitekter 25 år med alternativ ventilasjon 25 år med naturlig ventilasjon Strategi for inneklima Svømmehall, Sportsanlegg Sykehus Kontor Skoler, barnehager Boliger Landbruksbygg etc McLaren Leisure Centre, Callender, Scotland Gaia Lista 4

5 Villa Gjennomtrekk eller Kontrollert Ventilasjon Bygg - Simuleringsverktøy Naturlig ventilasjon ofte sett som en mindreverdig løsning Lofsrud Skole, Oslo Gaia Lista 5

6 Kontroll? Gaia Lista 6

7 Kontroll? Arbeidstilsynet, København Gaia Lista 7

8 Hvilket spørsmål starter vi med? Department of Energy United States of America Gaia Lista 8

9 Kan NATURLIG VENTILASJON Skape et godt inneklima Innenfor en akseptabel energiramme Forskrifter, normer, standarder Rammebetingelser, uteluftkvalitet Brukeren Naturlig ventilasjon optimalisert. Utfordringer ved mekanisk ventilasjon Gaia Lista 9

10 Mekanisk ventilasjon Mangelfull LCA-analyse Vi vet ikke om det svarer seg å produsere og drifte et mekanisk anlegg basert på høykvalitet energi! Gaia Lista 10

11 Forskrifter, normer, standarder «godt inneklima» gitte luftmengder Krav om varmegjenvinning på avtrekksluft Ikke krav om mekanisk ventilasjon Våre og EU s standarder bygger på ASHRAE en ren bransjeorganisasjon Standarden er kraftig kritisert for å ta mer hensyn til mekaniske ventilasjonsanlegg enn til brukerne Og for å presentere naturlig ventilasjon som mindreverdig i strid med intensjonen i bygningsenergidirektivet. BRI 39, Gaia Lista 11

12 Forskrifter, normer, standarder Forskrifter, normer og standarder Fokuserer på konstante luftmengder Og CO 2 som styrende parameter «Det er god grunn til heller å se på variable luftmengder» Jan Vilhelm Bakke Arbeidstilsynet «In the interest of maximum energy savings, the rate of ventilation with fresh air should not be higher than needed to achieve a comfortable indoor humidity.» Dr. Wolfgang Feist Passivhaus Institut Årstidstilpasset ventilasjon! Gaia Lista 12

13 Lillesund Skole, Haugesund Gaia Lista 13

14 NATURLIG VENTILASJON Lillesund skole, bygd Ventilasjonsanlegg fra 1919 Minst klager på inneklima i kommunen! Foreldrene klaget på høye CO 2 -målinger! Gaia Lista 14

15 Lillesund Skole, idag 120kwh/m 2 Lillesund skole, Haugesund kommune Byggeår 1919 Renoverte fasader Gaia Lista 15

16 Temperatur Temperatur avgjørende for hvordan vi opplever inneklima kvaliteten Gaia Lista 16

17 Temperatur Over-oppheting «Slå av det balanserte ventilasjonsanlegget og gå over til naturlig ventilasjon om sommeren!» Gaia Lista 17

18 Støy fra tekniske installasjoner Gaia Lista 18

19 Mangel på brukerkontroll «Sova för öppna fönster är bra för sömnen, även om det regnar utanför» Christer Janson, Inst. för medicinska vetenskaper, Uppsala Gaia Lista 19

20 Er bruker- styring mulig? Iroko housing i London, med hovedkonsept: low energy buildings which are simple for occupants to understand and inhabit Evaluert i Macintosh & Steemers (2005) Ventilation Strategies for Urban Housing BRI 33/1 «MVHRsystemer lar seg ikke brukerstyre» Gaia Lista 20

21 Betydningen av individuelle rytmer Energibruk til oppvarming i tre leiligheter i samme bygg over to år (Stieldorf 2004) Etter Energi Norge Gaia Lista 21

22 Faktisk energi forbruk i passivhus & lavenergihus Forventet og målt energibruk til oppvarming i boliger og yrkesbygg KONKLUSJON: «..store brukermessige påvirkninger på energibruken» Kompilert fra skandinaviske og sentral-europeiske studier av Energi Norge (2011) NB: Ulike beregningsmetoder er benyttet. Varierende bruk av temperatur- eller graddagskorrigering Gaia Lista 22

23 Disiplinering eller Automatisering Enova 2011: «Stram behovsstyring av oppvarming, ventilasjon, lys og utstyr er helt avgjørende for å få et reelt lavt energibehov» Gaia Lista 23

24 Automatiseringsgrunnlaget Referansetilstand for komfort: Lunken, tørr, stillestående luft PMVskalaen (TEMPERATUR) +3 HET +2 VARM +1 LITT VARM 0 NØYTRAL -1 LETT KJØLIG -2 KJØLIG -3 KALD Prosentvis misfornøyde brukere Gjennomsnittsbrukerens vurdering Gaia Lista 24

25 Kritikk av NS EN Alternative PMV-skalaer (TEMPERATUR) Prosentvis misfornøyde brukere NS EN først og fremst skreddersydd for dimensjonering av mekaniske ventilasjonsløsninger «KOMFORT» som en statisk tilstand Gjennomsnittsbrukerens vurdering Kilde: Hoof J van et al Thermal comfort: Research and Practise Frontiers of Bioscience 15/ Gaia Lista 25

26 Komfort? «Så satt jeg der da, med penn og papir i 35 varmegrader, mange myggstikk og bråk fra bikkjer. Det var ukomfortabelt, men først da klarte jeg å jobbe» Bjarte Breiteig, forfatter Gaia Lista 26

27 Fetere i fullklimatiserte hus? «Den termo-nøytrale sonen (TNZ) beskriver omgivelsestemperaturer der energiforbruk ikke er nødvendig for å ivareta kroppens termiske homeostase. Eksponering for temperaturer over eller under TNZ vil øke energiforbruket. Når alle andre forhold ellers er like, vil dette føre til en reduksjon av kroppens fett-lager» Komfort eller HELSE? Keith SW et al (2006) Putative contributors to the secular increase in obesity International Journal of Obesity Gaia Lista 27

28 Hva tilpasses hva? Behovsstyrt Brukerstyrt HVORDAN? Gaia Lista 28

29 Bruker Behov - Styring Stokastiske systemer: - Regelmessige og tilfeldig varierende rytmer BOLIG 100m 2 2 voksne 2 barn 35% tid - 24% areal 20% tid - 50% areal 45% tid - tom Gaia Lista 29

30 Bruker Behov - Styring Bolig 100m 2 Ventilasjonsbehov (TEK10): Totalt 2512 m 3 /d 1,05 m 3 /m 2 t Materialer 1436 m 3 /d 0,7 m 3 /m 2 t Sov 884 m 3 /d 26 m 3 /pers t Stue 192 m 3 /d 1,2 m 3 /m 2 t + Kjøkkenvifte 900 m 3 /t 3412 m 3 /d m 3 /time m 3 /time Kjølig 35% 8% 57% samlet avtrekk avtrekk kjøkken lekkasje klokkeslett Gaia Lista o C Klokkeslett bad kjk entre stue sov materialer bad fors kjk-vifte bad kjk entre stue sov materialer

31 Klimatilpasning Plassering av bygning Orientering av bygning Utforming av bygning Vegetasjon overflater Infiltrasjon +/-15% Utetemperatur +/- 10 o C Gaia Lista 31

32 Klimatilpasning uteluftkvalitet sol vind kald mild, tørr forurensningstransport Gaia Lista 32

33 Klimatilpasning uteluftkvalitet lokal forurensning forurensningstransport Eriksrud 1991 Gaia Lista 33

34 Klimatilpasning Temperaturdifferensiert romforløp Isolerte innervegger Skill ut rom med spesielle klimakrav Kjølige soverom Varme oppholdsrom Kaldere rom beskytter varmere rom Isoler innvendige konstruksjoner Resultat: Gjennomsnittlig innetemperatur redusert med 3-5 o C Lufttemperatur tilpasses rommets funksjon og bruk, og muligheter for individuelle reguleringsmuligheter bør tilstrebes. Veil.TEK Gaia Lista 34

35 Materialbruk Forurensning fra materialer Heksesot TMPD MIB, C 12 H 24 O 3 Filmdannende stoff finnes i de fleste moderne vannbaserte malingstyper. Heksesot oppstår om vinteren: Tørr luft, lave luftskift Løsning: økt luftskift? 0,3/0,5 ach -> 0,6!! Gaia Lista 35

36 Materialbruk Fjerning av forurensninger ved gassdiffusjon Jo lavere luftskift desto større transport av forurensninger gjennom ytterkonstruksjonen i diffusjonsåpne vegger Nå bygningen ikke er i bruk, kan luftmengden reduseres med 20% fra 0,7m 3 /m 2 t til 0,55m 3 /m 2 t Simonson et al (2004) Heat and Mass Transfer between Indoor Air and a Permeable and Hygroscopic Building Envelope: Part 1 & Gaia Lista 36

37 Materialbruk Forurensningsregulering med materialer og innredning Porøse materialer kan ta opp og mellomlagre forurensninger i inneklimaet...experiments and CFD analysis showed that sorptive building materials are fairly effective at reducing indoor VOC concentrations in rooms,.. (Seo 2010) Gaia Lista 37

38 FUKT Hyppigste årsak til inneklimaproblemer Mugg, midd etc Klager: «Tørr luft» RF inneluft optimalt mellom 40 og 60% Verst for inneklima er hyppige svingninger mellom fuktig og tørr Gaia Lista 38

39 Materialbruk Fuktregulering med materialer HYGROSKOPISK IKKE-HYGROSKOPISK Soverom 12 m 2 volum 32,4 m 3 overflate 60,0 m 2 Fuktbelastning 2 voksne HYGROSKOPISK IKKE-HYGROSKOPISK TIMEVERDIER FOR TEMP OG FUKT I ROM MED OG UTEN HYGROSKOPISKE MATERIALER, OVER ETT ÅR, HELSINKI, FINLAND RELATIV FUKTIGHET I INNELUFTEN OVER ETT ÅR I ROM MED OG UTEN HYGROSKOPISKE MATERIALER,,HELSINKI, FINLAND Simonson Gaia Lista 39

40 Materialbruk Fuktregulering med materialer Variasjon i innendørs temperatur og fuktighet, i rom med og uten fuktkapasitet, time for time gjennom et år i forskjellig klima Simonson CJ Gaia Lista 40

41 Materialbruk Fuktregulering med materialer Soverom 12 m 2 volum 32,4 m 3 overflate 60,0 m 2 Fuktbelastning 2 voksne TEK 10: 52m 3 /t => 1,6 ach Endring i relativ fuktighet Simonson 2004 Simonson CJ 2004 Endring i kalkulert prosent misfornøyde med inneluft kvaliteten Gaia Lista 41

42 Materialbruk Temperatur-regulering med materialer PCM FUKTOPPTAK + VARME FRIGIS FUKTAVGIVELSE VARME TAS OPP Gaia Lista 42

43 TEMPERATUR Temperatur avgjørende for hvordan vi opplever inneklima kvaliteten PhD. Jan Vilhelm Bakke, spesiallege i arbeidstilsynet. Tilførsel av varme Hvis luften kan tilføres kjølig uten at vi fryser eller plages av trekk gir det i seg selv bedre luftkvalitet. I oppvarmingssesongen kan et par graders reduksjon av lufttemperaturen, for eksempel fra 23 til 21 o C, forbedre luftkvaliteten tilsvarende en dobling av ventilasjonen. I en undersøkelse i England bodde åtte av ni 4-16 år gamle barn som utviklet astma i hus som var oppvarmet med varmluft. Det kan tyde på at oppvarming med varmluft ikke bare ødelegger opplevd luftkvalitet, men også kan gi økt risiko for astma og være skadelig for de som har astma Gaia Lista 43

44 Materialbruk Temperatur-regulering med materialer Natte-senkning, Nattekjøling: LAV STRÅLINGSTEMPERATUR.. HØY LUFTTEMPERATUR DÅRLIGERE LUFTKVALITET ØKT VARMETAP Natte-heving, Forvarming: HØY STRÅLINGSTEMPERATUR LAV LUFTTEMPERATUR BEDRE LUFTKVALITET REDUSERT VARMETAP Gaia Lista 44

45 Materialbruk Faseforskyvning Tunge isolasjonsmaterialer forskyver konsekvensen av høy dag-temperatur til kveld og natt Gaia Lista 45

46 BRUKERGRENSESNITT OG STYRING Brukerstyrt Behovsstyrt Brukerstyring: Brukeren kan selv styre inneklima etter sine behov. Behovsstyring: Et antatt behov påtvinges brukeren In buildings, people are the best measuring instruments: they are just harder to calibrate. Gary Raw ADAPTIVE COMFORT THEORY Desto mer kontroll brukeren har desto mer tilfreds er brukeren!..many modern buildings.. take control away from the human occupants and try to place control in automatic systems which then govern the overall indoor environment conditions, and deny occupants means of intervention. Leaman Gaia Lista 46

47 BRUKERGRENSESNITT OG STYRING Effektiv trekkfri og brukerstyrt vinduslufting DESIGN OG RESPONSTID «Det er en nær sammenheng mellom oppfattet kontroll og faktisk utøvd kontroll. Brukere med høy oppfattet kontroll hadde en tendens til å bruke vinduene oftere. Dette innebærer at den positive erkjennelsen av vinduene som et instrument til å kontrollere inneklima resulterte i hyppigere og aktiv bruk av vinduene.» Yun Gaia Lista 47

48 BRUKERGRENSESNITT OG STYRING Fortochka vindu ventilasjonsvindu TREKKFRI FORVARMET TILLUFT KRAFTIG STØYREDUKSJON FILTRERING AV TILLUFT SOLSKJERMING BRUKERSTYRT AUTOMATISERT Sergio Fox Gaia Lista 48

49 BOLIG 100m 2 Scenario for adaptivt lavenergihus Brukeren lufter soverom med vindu etter ønske Rommene er isolert mot resten av boligen Ingen ventilasjon mens rommene står ubrukt Forurensning fra materialer håndteres av infiltrasjon, gassdiffusjon, bufrende materialer og sjokklufting med kjøkkenventilator Forvarming mens boligen står tom Temperering med kjøkkenventilator og vinduer Ventilasjon temperatur - fukt m 3 /m 2 t m 3 /m 2 t klokkeslett Gaia Lista 49 VINDUSLUFTING BUFFER-FUKT VENTILASJON STENGT klokkeslett BUFFER-VOC FORVARMING SJOKKLUFTING VENTILASJON TEMP. BUFFERKAPASITET bad kjk entre stue sov materialer bad fors kjk-vifte bad kjk entre stue sov materialer

50 Naturlig ventilasjon Kulvert Vinduslufting Vind Termisk oppdrift Vanse Skole Farsund Gaia Lista 50

51 Naturlig ventilasjon Kulvert Vinduslufting Lanternin Gaia Lista 51

52 Naturlig ventilasjon -hybrid ventilasjon Kulvert Vinduslufting Lanternin Gaia Lista 52

53 Naturlig ventilasjon Vinduslufting NCC Hovedkontor, København Gaia Lista 53

54 Naturlig ventilasjon Naturlig ventilasjon Vinduslufting Fuktregulerende materialer Temperaturregulerende materialer Vannbåren varme biomasse Klimatilpasset Brukerstyrt ventilasjon Begrenset automatikk Variable luftmengder Natteheving av temperatur Takvarme Full logg av inneklima og energibruk Hannes Lekestue Stavanger Gaia Lista 54

55 Alternativ ventilasjon Luftinntak over en dynamisk himling Gaia Lista 55

56 Alternativ ventilasjon Luftinntak over en dynamisk himling McLaren Community Leisure Centre Callender, Scotland Gaia Lista 56

57 Naturlig ventilasjon Forbehandling av tilluft Navan Credit Union, Navan, Irland Gaia Lista 57 Prisma building, Germany,

58 Gaia Lista 58

59 Gaia Lista 59