Passiv klimatisering

Transkript

1 Passiv klimatisering - Betong med fortrinn som energisparer i bygg - Tor Helge Dokka SINTEF Arkitektur og byggteknikk 1

2 Disposisjon Passiv/naturlig klimatisering, hva og hvorfor Utnyttelse av tung bygningsmasse/betong/termisk masse Eksempel: Kontorbygget Pynten 2

3 Hva er passiv/naturlig klimatisering? Utnyttelse av dagslys Utnyttelse av passiv sol (passiv oppvarming) Utnyttelse av naturlig stratifisering Utnyttelse av naturlig drivkrefter for ventilasjon Utnyttelse av passiv/naturlig kjøling Maksimal utnyttelse av naturlig energi og minimering av kjøpt energi 3

4 Passiv klimatisering, bakgrunn Internasjonale undersøkelser viser at bygg med kompleks klimatisering har økt forekomst av SBS-symptomer Samme undersøkelser viser at eldre bygninger med naturlig ventilasjon har gjennomgående lavest forekomst av symptomer (minst inneklima-problemener) Bygg med komplekse klimatiseringssystemer har ofte høy energibruk og stor miljøbelastning Investeringskostnader, drifts- og vedlikeholdskostnader er ofte høye på slike bygg, og de har ofte kort levetid (før totalrehabilitering) Bygg med stor/større grad av naturlig klimatisering har stort potensiale til å forbedre dette Men, gamle passive teknikker kan ikke ukritisk kopieres, det stilles i dag større krav til komfort og høy produktivitet enn før. 4

5 Passiv klimatisering, energibruk og alder 5

6 Type ventilasjonssystem og SBSsymptomer Førsteforfatter Land Antall personer Antall bygninger Sammenheng mellom forekomst av SBSsymptomer og type ventilasjonsanlegg Naturlig vent Avtrekksv ent. Balansert vent. Luft kondisjonert Sundell et al. Sverige Sweers et al Nederland Fisk et al USA Mendell UK Aizlewood et al UK Sverdrup et al Sverige Kroeling Tyskland Skov et al. Danmark? Jaakkola et al. Finland

7 Effekt av tung bygningskropp - simulering Kontorrom Lett og tung bygningskropp Lett kontormodul: Sydvendt kontor på 10 m² 2.24 m² vindu, med to lags energiglass og innvendige persienner Internlast: 12 W/ m² belysning, 1 PC, 1 person (8 timer pr.dag) Ventilasjon: 10 m³ /h m² med innblåsningstemperatur på 18 C Lette trevegger i skillevegger og fasade Lette etasjeskillere i tre, panel i himling og 22 mm sponplate Tung kontormodul: Sydvendt kontor på 10 m² 2.24 m² vindu, med to lags energiglass og innvendige persienner Internlast: 12 W/ m² belysning, 1 PC, 1 person (8 timer pr.dag) Ventilasjon: 10 m³ /h m² med innblåsningstemperatur på 18 C Lette trevegger i skillevegger og fasade Etasjeskillere i betong med eksponert betong 7

8 Temperaturforløp dim. sommerdag Lett bygningskropp Tung bygningskropp 8

9 Energi- og effektbehov Lett bygg Tungt bygg Reduksjon Effektbehov kjøling 851 W (85 W/ m ²) 551 W (55 W/m ²) 35 % Årlig kjølebehov 67 kwh/m ² 35 kwh/m ² 48 % Årlig oppvarmingsbehov 90 kwh/m ² 63 kwh/m ² 30 % kwh/m²år Lett bygg Tungt bygg 0 Årlig oppvarmingsbehov Årlig kjølebehov 9

10 Sparte kostnader pga. tung bygningskropp for et bygg på m² Besparelse Spart investering lokal kjøling Beløp 3.75 mill.kroner Forutsetning 12.5 kr/w Spart energikostnad kjøling kr/år Kjølefaktor på 2.0, 60 øre/kwh Spart energikostnad oppvarming kr/år 60 øre/kwh Nåverdi av energibesparelsen 3.67 mill.kroner Realrente på 5 % og kalkulasjonstid på 15 år Total nåverdi investering og drift 7.42 mill.kroner (742 kr/m²) 10

11 Kontorbygg med nattkjøling (20 m3/hm2) Lett bygningskropp Tung bygningskropp 11

12 Målinger av lett og tungt bygg, Nairobi, Kenya Maks utetemperatur: 33.5 C Maks innetemperatur lett bygning: 37.2 C Maks innetemperatur tung bygning: 24.5 C 12

13 Kontorbygget Pynten 13

14 Energikonsept på Pynten (passiv klimatisering) Dagslysutnyttelse (og styring) Bygningsintegrert ventilasjon Passiv kjøling (ingen kjølemaskin) Passiv solvarme med sentralt atrium Forvarming og forkjøling av luft i betongkulvert Bruk av innemiljøvennlige materialer Sylindrisk bygg for å minimere transmisjonstap Behovsstyring av ventilasjon, belysning, og oppvarming Total energibruk ca. 1/3 av referanse Bruk av robust teknologi/løsninger med lite vedlikeholdsbehov og lang levetid Energibruk (kwh/m²år) Romoppvarming Varmebatteri Tappevann Vifter&pumper Belysning Utstyr 75 0 Kjøling Total energibruk 14

15 Estimerte kostnader konvensjonell mekanisk klimatisering Post Inkluderer knok kr/m² Bygningsmessige arbeider Vertikal sjakt, akustisk Luftbehandling og luftkjøling Lokal kjøling himling Aggregat, kanaler, ventiler, isvannsmaskin, røropplegg, etc. Baffler, regulering, isvannsmaskin, røropplegg Byggautomatisering Automatikk og SD-anlegg Oppvarmingssystem Olje/el-kjel, røropplegg, pipe, oljetank, lokal elektrisk oppvarming Sum Priser inkludert påslag og mva. Gulvareal: 2750 m²m² 15

16 Estimerte kostnader passiv klimatisering Post Inkluderer knok kr/m * Ekstra bygningsmessige arbeider Luftbehandlingsutstyr Luftfordelingsutstyr Byggautomatisering Oppvarmingssystem Inntakstårn, utv.kulvert, fordelingskulvert, avkasttårn/solskorstein, pusset og malt himling Varme/gjenvinnerbatteri, røropplegg, frekvensstyrte aksialvifter Bypasspjeld/dører, vertikal kanaler, VAV-spjeld, lydfelle, fortr.don, overstrøm.ventiler Bussystem for integrert styring av belysning, ventilasjon, oppvarming og nattkjøling. Belsyning med dimming. Olje/el-kjel, røropplegg, pipe, oljetank, lokal elektrisk oppvarming Sum Priser inkludert påslag og mva. Spart: ca. 1.7 mill.kr, eller 470 kr/m2m² 16

17 Konklusjoner Sats først på robuste passive tiltak som reduserer behovene, bruk deretter energieffektive tekniske installasjoner og avansert styring (behovsstyring). Termisk masse, hvis riktig utnyttet, kan føre til bedre termisk komfort, og betydelig lavere energibruk og energikostnader. Det kan også redusere eller eliminere kjølebehov, og dermed gi betydelig investeringsbesparelser. Utnyttelse av termisk masse forutsetter at den ikke tildekkes, og at klimainstallasjonene prosjekteres, installeres(programmeres) og driftes riktig. Energieffektive (naturlig klimatiserte) bygg er ikke (trenger ikke være) dyrere i investering, og er langt rimeligere i drift, og har lengre levetid. 17