Evaluering av dagslysforhold i Det Odontologiske Fakultetet i Bergen.

Transkript

1 Evaluering av dagslysforhold i Det Odontologiske Fakultetet i Bergen. Barbara Matusiak, førsteamanuensis ved Fakultet for arkitektur, NTNU. Innledning Evalueringen av dagslysforhold i bygningene til Det Odontologiske Fakultetet i Bergen er basert på arkitekttegningene tegnet av Kristin Jarmund Arkitekter MNAL datert , snitt D1 og D2 sent pr. den og planutsnitt for Oldfrue kontor med snitt A-A datert og tilsendt pr For å foreta en både troverdig og rask evaluering av dagslysforhold i et komplisert arkitektonisk prosjekt står man foran et valg av metoden. Jeg valgte å bruke LESO-DIAL programmet og en manuell dagslysgradskive-metode avhengig av stedet i bygningskomplekset. LESO-DIAL er et dataprogram utviklet av forskere i LESO, Sveits, til simulering av dagslysforhold i bygninger. Programmet muliggjør en rask evaluering men har en del begrensninger. Siden programmet ikke håndterer rom med en ikke-rektangulær planform, skrående flater eller interne vegger er det nødvendig å definere rom for dagslyssimuleringer litt annerledes enn de er tegnet i prosjektet. For eksempel i 1. etg. definerte jeg et rom (ROM 1) liggende mellom aksene 3-4 og E-D som et eksempel på dype arealer vendt mot en intern to-etasjes gård. Disse arealene ligger vis à vis et grupperom trukket ut i gårdsrommet. Grupperommet reduserer ytterligere dagslystilgangen i forhold til andre arealer i 1. etg. som vender mot gården. Rommet representerer et mest kritisk tilfelle. Hvis dagslysnivået i dette rommet er tilfredsstillende, blir det også tilfredsstillende i alle andre arealer med lignende utforming. Siden interne skillevegger ikke er mulig å simulere i programmet, brukte jeg noe lavere refleksjonsfaktor på veggene (0,4 i stedet for 0,5) for å kompensere for dette. Denne reduksjonen blir så liten fordi den lystette hvite brystningen i skilleveggene er bare 110 cm høy. Over denne er det en 70 cm høy glasskive som ikke innvirker på dagslysnivået i rommet i betydelig grad. Lignende forenklinger har jeg gjort i andre rom simulerte med LESO-DIAL. Dagslysgradskivemetoden er utviklet i 60-årene i Storbritania og er godt beskrevet i boken skrevet av Hans Allan Löfberg, Rökna med dagsljus. Metoden brukes for dagslysfaktorberegninger i interessante punkter. I beregningene splittes dagslyset som faller på et utvalgt punkt i rommet i tre komponenter: en himmelkomponent som representerer lyset direkte fra himmelen, en utereflektert komponent som representerer lyset som er blitt reflektert fra flatene liggende på utsiden av rommet og en innereflektert komponent som er avhengig av lyset som er reflektert av flatene i rommet. Dagslysfaktor er summen av de tre komponentene. Himmelkomponenten pleier å være betydelig større enn begge de to andre, spesielt for punkter som ser himmelen. Forutsetninger 1. Utvendig skjerming fra terreng For rom som vender mot interne gårder er den utvendige skjermingen forårsaket av fasadeveggene på andre siden av gården. Skjermingen utgjør 50 i forhold til midthøyden av vindu i 1. etg, 39 i 2. etg. 1

2 For rom som vender mot friarealer forutsetter jeg at den utvendige skjermingen ikke er større enn Glasstype Siden det er satt krav til maksimal solenergitransmisjon TST < 35% i byggeprogrammet og samtidig ønsker man størst mulig lystransmisjon for å slippe mest mulig dagslys i dype lokaler, anbefaler jeg å velge Pilkington Suncool HP Briliant 66 eller tilsvarende. Det er en to-lags glasstype som har den høyeste lystransmisjonen (66%) for alle glasstyper med TST < 35%,. Lystransmisjon: 66% Solfaktor TST: 34% 3. Rom Siden LESO-DIAL programmet ikke håndterer rom med skrå himlinger var det nødvendig å øke romhøyden til overkant av vinduet. Dette gjelder for alle rom hvor himlingen er utformet skrått ned fra fasadeveggen mot rommet, dvs. hvor overkant vindu ligger høyre enn underkant himling i den bakre delen av rommet. En slik forandring fører til marginal reduksjon av dagslysnivået (i størrelsesorden 0,1%) fordi det totale veggarealet økes. Flatene i rommet har følgende refleksjonsfaktorer: Tak: 0,7 (meget lys) Vegger: 0,4 i rom med skillevegger, 0,5 i rom uten skillevegger Gulv: 0,1 (mørk) Tykkelsen av vindusveggen er 35 cm. 2

3 RESULTATER ROM 1 (mellom aksene 3-4 og E-D) i 1. etg. vendt mot gården. Bredde: 7,2 m Dybde: 10,5 m Høyde: 3,41 m Vinduer: vindusbånd med høyde 2,275 og brystning 1,13 m. Figur 1. Utvendig skjerming, ROM 1. Figur 2. Input for simulering av ROM 1. 3

4 Figur 3. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 1. Figur 4. Dagslysfaktorfordeling, langsnitt av ROM 1 tatt midt i vindusveggen. 4

5 Siden romhøyden var økt fra 2,97 til 3,41 må sluttresultatet for gjennomsnittelig dagslysfaktor økes fra 2,6 til 2,7%. De planlagte undervisningsarealene i 1. etg. som vender mot gården og har maksimum dybde av 10,5 m tilfredsstiller nåværende krav til dagslysnivå formulerte i veiledningen til Teknisk forskrift 97, dvs. DFgj >2%, fig. 1, 2 og 3. Derimot er ikke kravet til min. 2% dagslysfaktor midt i undervisningsrom presisert i prosjektbeskrivelsen tilfredsstilt. 2% dagslysfaktor ligger i en avstand av ca. 4.0 m fra vindusveggen, fig. 4. Dette betyr at undervisningslokalet med min. 2% dagslysfaktor midt i undervisningsrommet bør ikke være dypere enn ca. 8.0 m. Jeg har undersøkt om det er i det hele tatt mulig å tilfredsstille dette kravet ved å øke refleksjonsfaktorer på gulvet og på veggene. En økning av gulvets refleksjonsfaktor fra 10% til 50% og veggenes refleksjonsfaktor fra 40% til 60% resulterer i en økning av dagslysfaktor midt i rommet fra 1,4% til akkurat 2,0%. I praksis betyr det at man er nødt til å velge en kritthvitt farge på himlingen og veggene og det lyseste gulvmaterialet som finnes. ROM 2 (mellom aksene 3-4 og E-D) i 2. etg. vendt mot gården. Bredde: 7,2 m Dybde: 10,5 m Høyde: 3,41 m Vinduer: vindusbånd med høyde 2,275 og brystning 1,13 m. I forhold til rom 1 er den utvendige skjermingen redusert til 39, fig. 5. Et byggevolum med teknisk rom utgjør skjermingen. Resten som i rom 1. Figur 5. Utvendig skjerming, ROM 2. 5

6 Figur 6. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 2. Figur 7. Dagslysfaktorfordeling, langsnitt av ROM 2 tatt midt i vindusveggen. 6

7 Diagrammer viser meget tydelig at forskriftskrav til dagslys er tilfredsstilt, DFgj=3,7, justert for økt romhøyden blir det 3,9%, fig. 6 og 7. Det simulerte arealet ble valgt som det verste tilfelle dvs. et areal som skjermes mest av et utvendig byggevolum med teknisk rom. Også overlysene i bakkant av undervisningsarealene i aksene 6,7,10 og 11 ble ikke simulert, dette fordi de har en geometri som vanskelig lar seg simulere i LESO-DIAL programmet. Det er ingen tvil om at de vil øke dagslysnivået i arealene under- og i direkte nærheten til overlysene, mest sannsynelig til et nivå over 2% midt i rommet. For å utdype disse forholdene bør et mer avansert lyssimuleringsprogram brukes, f.eks. Radiance,. Jeg har undersøkt om det er mulig å tilfredsstille dette kravet ved å øke refleksjonsfaktorer på gulvet og på veggene. En økning av gulvets refleksjonsfaktor fra 10% til 50% og veggenes refleksjonsfaktor fra 40% til 60% resulterer i en økning av dagslysfaktor midt i rommet fra 1,6% til 2,5%. Dette betyr at det er fult mulig å tilfredsstille prosjektkravet ved å bruke noe lysere farger/materialer på rommets overflater, selv uten å regne med bidraget fra overlysene. ROM 3 (mellom aksene 4-5 og A-B) 3-dje etg. Teamkontorer for spesialtannlegger. Rommet skjermes ikke av bygninger eller terreng, fig 8. Figur 8. Utvendig skjerming, ROM 3. 7

8 Figur 9. Input for simulering av ROM 3. Figur 10. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 3. 8

9 Figur 11. Dagslysfaktorfordeling, langsnitt av ROM 3 tatt midt i vindusveggen. Forskriftskravet til dagslys er tilfredsstilt her også (DFgj =4,7%), fig. 10. En forholdsvis høy lystransmisjon av glasset (79%) bidrar til gode dagslysforhold i rommet, figur 9. Dagslysfaktor synker ikke under 1% selv i den bakre delen av rommet. Prosjektkravet er også oppfylt; dagslysfaktor midt i rommet er 2,2%, figur 10 og 11. ROM 4 Fellesresepsjon i 1. etg. aksene 11 x B. Siden romgeometrien rundt fellesresepsjonen er for kompleks for å bruke LESO-DIAL programmet, valgte jeg å bruke dagslysgradskivemetoden. Himmelkomponent i resepsjonsdisken: HK(uendelig vindu): 6-2,3 = 3,7%. Korreksjon for at vindu ikke er uendelig: 0,42 + 0,45 = 0,87 HK = 3,7 * 0,87 = 3,2% Siden lystransmisjon av glasset i DOF er lavere enn forutsatt i metoden må det brukes et korreksjonsfaktor: n = 0,66/0,75 = 0,88 HK = 3,2% * 0,88 = 2,8% I tillegg til himmelkomponenten, vil dagslyset som reflekteres fra innvendige og utvendige flater bidra til enda litt større verdi. Konklusjon: dagslysnivået ved resepsjonsdisken er ganske høy, mye høyere enn prosjektkravet. 9

10 ROM 5 Ekspedisjon i underetasje, aksene 2-3 x A. Denne ekspedisjonen får himmellyset gjennom glassveggen og over taket av administrasjonen. Himmelkomponenten: HK(uendelig vindu): 20 14,5 = 5,5%. Korreksjon for at vindu ikke er uendelig: 0,15 + 0,24 = 0,39 HK = 5,5 * 0,39 * 0,88 = 1,9% Himmelkomponenten i denne ekspedisjonen tilfredsstiller nesten prosjektkravet. Det er trygt å forutsette at innereflektert komponent blir minimum 0,1%, slik at himmelkomponent og innereflektert komponent til sammen blir større enn 2%. ROM 6 Skranke ved inngangen til biblioteket i underetasjen, akse 1-2 x A. Vurderingen her er laget med den forutsetningen at det introduseres en utskjæring i dekke over, slik at dagslyset kan penetrere gjennom et stort vindu i den skråstilte veggen i nærheten av akse 2 over taket av administrasjonen. Jeg har valgt to punkter for dagslysfaktorberegninger. Punkt 1 er plassert midt på skranken til venstre. Himmelkomponenten blir: HK(uendelig vindu): 8,0 2,9 = 5,1%. Korreksjon for at vindu ikke er uendelig: 0,2 + 0,33 = 0,53 HK = 5,1 * 0,53 * 0,88 = 2,4% Punkt 2 er plassert på skranken til høyre. Himmelkomponenten blir: HK(uendelig vindu): 22,5 16,9 = 5,6%. Korreksjon for at vindu ikke er uendelig: 0,29 + 0,35 = 0,64 HK = 5,6 * 0,64 * 0,88 = 3,15% Himmelkomponenten alene tilfredsstiller prosjektkravet på begge skrankene ved inngangen til biblioteket. ROM 7 OLDFR. Rommet i underetasjen ved krysning av aksene 8 x B. Rommet har 3m dybde, veggene og taket har meget lyse overflater. En åpning i veggen mellom Oldfrue kontor og vrimlehall føres nesten opp til dekke over kontoret slik at himlingen i dette rommet skrås oppover mot glasset. To lag klart glass brukes i denne åpningen. Dette rommet får direkte lys fra himmelen gjennom en sprekk mellom auditoriene. HK(uendelig vindu): 8,5 1,2 = 7,3%. Korreksjon for at vindu ikke er uendelig: 0,14-0,15 = 0,29 To lag klart glass har en lystransmisjon på ca. 82%. HK = 7,3 * 0,29* 0,88 * 0,82 = 1,53% 10

11 I tillegg til himmelkomponenten vil dagslyset som reflekteres fra innvendige flater øke dagslysfaktoren med ca. 0,5% og dagslyset som reflekteres fra utvendige flater vil øke dagslysfaktoren ytterligere med ca. 0,2%. Til sammen vil dagslysfaktoren være lik 2,2%, dermed er kravet til 2% dagslysfaktor oppfylt. ROM 8 Lesesalen i underetasjen aksene 8-9 x A. LESO-DIAL programmet var brukt igjen, denne gangen for å finne ut det minste glassarealet som et høyt sittende vindusbånd eller et enkelt overlys må ha for å tilfredsstille minstekravet fra byggeforskriftene. Siden både et høytsittende vindusbånd og et overlys vil resultere med høyeste dagslysfaktorer i den midtre sonen av rommet, vil forskriftskravet være strengere enn prosjektkravet. Vindusbånd Figur 12. Utvendig skjerming, ROM 8. Et 1,7 m høyt vindusbånd plassert rett under taket langs hele øst veggen vil bidra til DFgj=2,1%, fig. 12,13,14 og 15. Lysfordelingen vil bli ujevn med en meget mørk stripe liggende inntil øst-veggen. Derimot hvis vindusbåndet fortsetter langs den nordvendte veggen, fig. 16, vil resultatet bli mer variert. Dagslysfaktoren i den mørke stripen vil bli mye høyere, sammenlign fig. 15 og 17, bare i hjørnene vil man oppleve noe lavere dagslysnivåer (1,5-2,0%(, gjennomsnitelig dagslysfaktor blir 3,5%, fig. 17 og

12 Figur 13. Input for simulering av ROM 8 med vindusbånd. Figur 14. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 8, vindusbånd i østveggen. 12

13 Figur 15. Dagslysfaktorfordeling, tverrsnitt av ROM 8 tatt i midt østveggen Figur 16. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 8, vindusbånd i øst- og nordveggen.. 13

14 Figur 17. Dagslysfaktorfordeling, tverrsnitt av ROM 8 tatt midt i østveggen. Figur 18. Dagslysfaktorfordeling, langssnitt av ROM 8 tatt midt i nordveggen. Hvis det er ønskelig å tilfredsstille forskriftskravet med et minimumsglassareal kan høyden av vindusbåndet reduseres til 1,2 m. I en slik løsning vil dagslysfaktoren i hjørnene ikke synke under 1%. 14

15 Overlys Så lenge det dreier seg om ett overlys, må arealet av overlyset være minimum 3,1m * 3,1m = 9,61 m 2 for plassering midt i rommet, fig. 19 og 20. Figur 19. Input for simulering av ROM 8 med overlys. Figur 20. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 8 med ett overlys plassert midt i rommet. 15

16 Hvis overlyset plasseres i en betydelig avstand fra midtpunktet, fig. 21, minskes den gjennomsnittelige dagslysfaktoren til ca. 1,8%. For å kompensere for dette må glassarealet økes til minimum 3,3m * 3,3m = 10,9 m 2, eller ny overlys må supplere det første, so mist i fig. 22. Figur 21. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 8 med ett overlys plassert mot øst-nord hjørnet. 16

17 Figur 22. Dagslysfaktorfordeling, plan av ROM 8 med to overlys. Hvis det finnes flere dagslysåpninger i rommet, vil dagslysfaktor i et punkt i rommet bli summen av dagslysfaktorene i dette punktet regnt for de respektive åpningene. Dette prinsippet kan brukes når en kombinasjon av vindusbånd og overlys vurderes. Konklusjon Dagslysnivåer i de respektive rommene i prosjektet tilfredsstiller krav til dagslys formulerte i veiledningen til byggeforskrifter. Samtidig vil jeg påpeke at forskriftskravene er minimumskravene og det vil være til stor fordel for brukere hvis de får mer dagslys enn det absolutte minimum. Derfor er det meget fornuftig av Statsbygg å sette strengere krav til dagslys i dette prosjektet enn forskriftskravene. Prosjektkravet til min. 2% dagslysfaktor midt i undervisnings- og arbeidsrom er tilfredsstilt i prosjektet av Det Odontologiske Fakultetet i Bergen med unntak av undervisningsarealene i underetasjen, se ROM 1. Det er arkitektonisk vanskelig å øke vindusstørrelsen, introdusere nye vinduer/overlys eller forandre den utvendige skjermingen fra bygninger. Den eneste muligheten er å konsekvent bruke meget lyse farger/materialer på alle flatene i rommet. Ved en slik tiltak kan dagslysfaktoren midt i rommet økes fra 1,4% til 2,0%. Beregninger av dagslys på resepsjonsdisken (ROM 6) forutsetter en utskjæring i dekke som ikke er vist på tegninger. Det er ingen tvil om at uten denne vil dagslysnivået bli for lavt. 17