Kurs i prosjektering og bygging av passivhus. Tema: Ventilasjon

Transkript

1 Kurs i prosjektering og bygging av passivhus Tema: Ventilasjon

2 Kurs i prosjektering og bygging av passivhus Tema: Ventilasjon Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 2

3 Innhold Krav til ventilasjonsanlegget Norske passivhus standarder Varmegjenvinner SFP-faktor Ventilasjon av boliger Varmegjenvinner typer Balansert ventilasjon og kjøkkenventilator Forvarming av inntaksluft Behovsstyring av ventilasjon Sentral eller desentral ventilasjon i leilighetsbygg Litteratur Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 3

4 Krav til ventilasjonsanlegget Ventilasjonsanlegget skal sørge for at nødvendig friskluftmengde tilføres bygget uten at luftkvaliteten reduseres som en følge av at bygningskroppen blir mere lufttett. Kravene til energieffektivitet for passivhus vil lettest tilfredsstilles med balansert ventilasjon. Dette kurset vil hovedsakelig basere seg på problemstillinger knyttet til balansert ventilasjon. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 4

5 Komponenter Passivhus standardene NS 3700 og NS 3701 stiller strengere krav enn Byggteknisk forskrift (TEK10), når det gjelder ventilasjonsanleggets komponenter Dette gjelder både virkningsgrad for varmegjenvinner og viftenes effektivitet (SFP-faktor). Byggforskserien Byggdetaljer Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 5

6 Luftmengde Det stilles ikke strengere krav til luftmengde for passivhus enn for boliger bygget etter dagens regelverk. Kravene til spesifikk luftmengde er de samme i teknisk forskrift (TEK10) som i passivhus etter standardene NS3700 og NS3701. Byggforskserien Balansert ventilasjon i småhus Byggteknisk forskrift, TEK10 angir minste gjennomsnittlige luftmengde til å være 1,2 m 3 /(h m 2 ) når boligen er i bruk, men med muligheter for reduksjon av luftmengdene ned til 0,7 m 3 /(h m 2 ) når boligen eller rommene ikke er i bruk. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 6

7 Norske passivhus standarder: NS 3700:2013 Kriterier for passivhus og lavenergibygning, bolighus Krav: Årsgjennomsnittlig temperaturvirkningsgrad skal være minst 80 %. Denne virkningsgraden skal beregnes etter normativt tillegg H i NS3031. SFP-faktoren under normal drift skal ikke være større enn 1,5 kw/(m 3 /h) Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 7

8 NS3701: 2012 Kriterier for passivhus og lavenergibygninger Yrkesbygninger Kravene til varmegjenvinner virkningsgrad og SFP-faktor gitt i NS3702 er de samme som kravene gitt i NS3701 Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 8

9 Varmegjenvinner : Temperaturvirkningsgraden for varmegjenvinner skal ta hensyn til eventuelt energibehov for frostsikring Dersom temperaturvirkningsgraden måles for hele aggregatet og ikke for varmeveksleren alene, skal en korrigere for tilført varme fra ventilasjonsviftene Effektiv varmegjenvinning fra ventilasjonsluften en viktig forutsetning for å klare de strenge kravene til romoppvarming for passivhus De fleste leverandørene av boligventilasjon oppgir temperaturvirkningsgraden for selve varmeveksleren, i henhold til Norsk Standard NS-EN 308 Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 9

10 SFP - faktor Passivhus, Vessøya ved Grimstad Balansert ventilasjon (P. Child, Sintef) Effekt og energibehov for drift av vifter er også en viktig post på energibudsjettet, spesielt for yrkesbygninger. Lavt energi og effektbehov til vifter kan oppnås blant annet ved riktig utforming av kanalnett og riktig valg av komponenter. Aggregat og kanaler bør dessuten plasseres innenfor klimaskjermen fordi dette reduserer varmetapene og minsker utfordringen med vindtetting. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 10

11 SFP - faktoren SFP faktoren er en funksjon av det totale trykkfallet gjennom aggregat og kanalnett, samt effektiviteten til vifter og viftemotorer. Komponenter som genererer trykktap og derved energitap: ventiler lydfelle/lyddemper varmegjenvinner, varmebatteri og filtre Kanalbend rette kanalstrekk avgreininger Etc Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 11

12 Ventilasjon i boliger Behovsstyring av ventilasjon kan gjøres enkelt også for boliger, Enkle løsninger kan spare mye energi Krav til varmegjenvinning fra ventilasjonsluften betyr i praksis at passivhus må ha en form for mekanisk ventilasjon. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 12

13 Ventilasjon av boliger Kontrollert luftutskiftning ved hjelp av mekanisk ventilasjon er en forutsetning for å sikre godt inneklima. Dette er spesielt viktig for passivhus, siden et PH har minimalt med utilsiktet lufttilførsel gjennom utettheter i klimaskallet. En god fagmessig utførelse er viktig og må også vektlegges. Blant annet et lekkasjefritt kanalnett med riktig termisk isolering Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 13

14 Varmegjenvinner typer Gjenvinning av varme fra avtrekksluften, samt lufttett klimaskall, er de mest kostnadseffektive tiltakene for å redusere oppvarmingsbehovet i bygg. Med mekanisk ventilasjon ligger forholdene godt til rette for effektiv varmegjenvinning. Det finnes flere ulike typer varmegjenvinnere, de mest aktuelle passivhus er: 1. Roterende varmegjenvinner 2. Motstrømsvarmeveksler 3. Kammergjenvinner 4. (Avtrekksvarmepumpe) Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 14

15 Roterende varmegjenvinner Motstrøms varmeveksler Kammer gjenvinner Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 15

16 Roterende varmegjenvinner Arbeidsprinsipp: Rotoren varmes opp og kjøles av vekselvis av henholdsvis avtrekksluften og den kalde inntaksluften (friskluften). På denne måten overføres varme fra den ene luftstrømmen til den andre. Rotasjonshastigheten kan reguleres og derved påvirkes også virkningsgraden. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 16

17 Roterende varmegjenvinner har flere gode egenskaper: Den har høy og stabil temperaturvirkningsgrad, selv i de kaldeste periodene av året Det er ikke behov for avriming eller kondensavløp til sluk Den har høy virkningsgrad som gjør det mulig å sløyfe varmebatteri Tillufttemperatur kan reguleres ved å endre rotasjonshastigheten. Ved sommerdrift stanses varmegjenvinner helt Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 17

18 Roterende varmegjenvinner og fuktegenskaper varmegjenvinner med hygroskopisk rotor, dvs. av materiale som tar opp fuktighet i damp- og væskeform, vanligvis med overflate av porøs aluminiumoksid varmegjenvinner med ikkehygroskopisk rotor. Denne typen kan bare overføre fuktighet og kondenseringsvarme dersom vanndampen i avtrekksluften kondenserer. Hygroskopisk rotor benyttes for å spare befuktning i bygninger der det er fare for tørr luft om vinteren eller der det er viktig å holde høy relativ fuktighet, som i trykkerier, spesiell industri osv. Normalt er det liten fare for gjenfrysing om vinteren. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 18

19 Roterende varmegjenvinner Det er viktig å plassere viftene slik at eventuell lekkasjeluft går fra tilluft til avtrekksluft. Uten renblåsingssone vil minst 2 4 % av avtrekksluften bli overført. Bruk av renblåsingssone kan redusere overføringen til under 1 %. Overføring av lukt og helsefarlige stoffer avhenger av stoffets diffusjonskoeffisient og overflatens absorberingsevne. Renblåsing av rotoren. skjer ved at rotoren utsettes for luftstrømmer i vekselvis to retninger. For ytterligere å hindre at smuss og forurensinger legger seg på rotoren kan varmegjenvinneren utstyres med renblåsingssone (vanlig for større anlegg/) Faren for at rotoren blir tilsmusset ved stillstand medfører at varmegjenvinneren bør være periodisk i drift også sommerstid. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 19

20 Boligventilasjon Roterende varmegjenvinner har også mindre gunstige egenskaper : Ventilasjonsanlegget kan overføre lukt fra avtrekk til tilluft. Nødvendig Luftmengde for renblåsing av rotor kan utgjøre 1 4 % av tilluften, dette reduserer virkningsgraden. De små kanalene i varmevekslerrotoren kan være utsatt for gjengroing og tiltetting dersom ikke luften filtreres godt nok, eller hvis renhold og vedlikehold er for dårlig. Av samme årsak kan en ikke ha kjøkkenavtrekk via varmegjenvinner. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 20

21 Motstrømsvarmeveksler Motstrømsvarmeveksler fører luftstrømmene fra avtrekk og tilluft gjennom parallelle kanaler, fysisk adskilt med metallplater. Derfor er det ingen fare for lekkasje fra avtrekk til tilluft. Temperaturvirkningsgraden (øyeblikksverdien) kan bli opp mot 90 %. Årsvirkningsgraden vil i praksis være betydelig lavere, gjerne ned mot %, fordi varmeveksleren må avrimes i kalde perioder. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 21

22 Ulemper med motstrømsvarmeveksler: I kalde perioder og med stor fuktproduksjon i bygget, kan det dannes rim på varmevekslerflaten. Derfor må denne type varmeveksler utstyres med automatisk avriming. Avriming reduserer virkningsgraden med %. Motstrømsvarmeveksler vil kunne gi uønsket høy tillufttemperatur ved sommerdrift og må derfor utstyres med bypass arrangement, eller lignende. Fordeler med motstrømsvarmeveksler: Den har høy virkningsgrad under normale driftsforhold. Det overføres ikke lukt mellom luftstrømmene. Konstruksjonen er robust og enkel (det er ingen bevegelige komponenter). Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 22

23 Kammergjenvinner Kammervarmegjenvinnere består av to separate kassetter og et spjeldhus (se figur). Hver kassett består av mange små kanaler som luften strømmer gjennom. Kanalveggene vil da vekselvis avgi varme til tilluften og oppta varme fra avtrekksluften. Vekslingen skjer ved hjelp av et spjeld som styres av et koblingsur. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 23

24 Fordeler med kammergjenvinner: høy temperaturvirkningsgrad. trenger ikke å avrimes. høy virkningsgrad gjør at en kan greie seg uten varmebatteri, men ved særlig lave utetemperaturer kan det allikevel bli nødvendig med tiltak (som for roterende varmegjenvinner). noen kammergjenvinnere består av hygroskopisk materiale og kan derfor overføre fuktighet mellom avtrekksluft og tilluft. Ulemper med kammergjenvinner: de kan overføre lukt fra avtrekk til tilluft. det er få leverandører og mangelfull dokumentasjon. Kammergjenvinner er lite brukt i Norge, trolig på grunn av bevegelige deler og slitasje På grunn av veksling av luftretning er rimdannelse i friskluftkanalen vanligvis ikke noe stort problem. Kammervarmegjenvinner kan være egnet til passivhus siden den den kan oppnå temperaturvirkningsgrad opp mot 85 %. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 24

25 Varmepumpegjenvinner Avtrekksvarmepumpe, Nibe Varmepumpegjenvinner skiller seg noe fra de andre typer varmegjenvinnere. Varmepumpen henter varme fra avtrekksluften og overføre denne varmen alternativt til varmebatteri i tilluftkanalen, til romoppvarming eller til oppvarming av varmtvann. I henhold til NS-EN ISO er det kun varmen som tilføres tilluften, som kan betraktes som ventilasjonsvarmegjenvinning. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 25

26 NS3031, tillegg N skiller mellom varmegjenvinning og energiforsyning. Senkes avkasttemperaturen under utetemperaturen, kan denne varmen renes som energiforsyning i følge NS 3700 og TEK Varmepumpegjenvinner og avtrekksventilasjon NS 3700 stiller minstekrav til årsgjennomsnittlig temperaturvirkningsgrad for varmegjenvinner. Rene avtrekksvarmepumper for boligoppvarming overfører ikke varme til tilluften og vil derfor ikke tilfredsstille det formelle minstekravet til temperaturvirkningsgrad i henhold til NS Uten varmegjenvinning kan en oppleve tilluften som kald trekk ved lav utetemperatur. Dette vil igjen bidra til dårligere dårligere termisk komfort. Løsningen med avtrekksventilasjon gjør det også vanskelig å styre friskluftmengden til det ulike rom på en tilfredsstillende måte. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 26

27 Balansert ventilasjon og kjøkkenventilator. Verken NS 3031 eller NS 3700 stiller krav om at energiberegningene skal ta hensyn til kjøkkenventilator og den ekstra luftmengde som trekkes ut over komfyr. Virkningen av komfyravtrekk inngår ikke i det normerte energibehovet. Å tilføre tilstrekkelig tilluft for å balansere luftmengden som trekkes gjennom avtrekkshetta over komfyren, er en stor utfordring for et passivhus Hensikten med avtrekkshetta er å fjerne damp og lukt fra matlaging. Med gunstig utforming vil det kreves minst 250 m 3 /h for å oppnå en tilfredsstillende funksjon (fjerning av matos, lukt, damp, etc.) En dårlig utformet avtrekkshette krever betydelig større luftmengder. For at komfyravtrekk skal fungere i passivhus uten at en må åpne vinduer og dører, må en velge velfungerende kjøkkenventilator som effektivt fanger opp damp fra komfyr og samtidig kunne regulere ventilasjonsanlegget i forhold til kjøkkenventilatoren. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 27

28 Balansert ventilasjon og kjøkkenventilator, forts. Når kjøkkenventilatoren startes, reduseres hastigheten på avtrekkavtrekksviften i ventilasjonsaggregatet automatisk, samtidig som hastigheten på tilluftsviften økes. Ubalanse mellom tilluft og avtrekk i ventilasjonsanlegget vil kunne kompenserer for avtrekket over komfyren. De fleste ventilasjonsleverandørene tilbyr slike løsninger. Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 28

29 Forvarming av inntaksluft Passiv forvarming av friskluften før denne tilføres ventilasjonsanlegget, vil redusere varmebehovet på grunn av ventilasjon Passiv forvarming av friskluft kan for eksempel skje ved at uteluft forvarmes i et atrium eller i en rørkollektor i bakken før luften tilføres bygget. Såkalte «earth tube collectors» varmeveksler friskluften mot grunnen/bakken. Kollektoren plasseres gjerne under eller rundt bygget. Denne løsningen er mye brukt for passivhus i Tyskland og Østerrike. En rørkollektor vil også gi lavere tillufttemperatur ved sommerforhold. og derved være gunstig for inneklima. En utfordring er naturlig nok kondens og mulig muggvekst i kollektor rørene Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 29

30 Earth tube collector Hans Bøck, Eimshorn, Tyskland Foto: M.Våge Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 30

31 Behovsstyring av ventilasjon Behovsstyring av ventilasjonen kan være en effektivt metode for å redusere energibruken, dette gjelder også for boliger. Men det er viktig å være oppmerksom på at rikelig med luft er en forutsetning for godt innemiljø. Ved behovsstyring kan en styre luftmengden der det er behov Aktiv tilluftsventil Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 31

32 Behovsstyring av ventilasjon Teknisk forskrift ( 13 2) angir at en boenhet skal ha ventilasjon som sikrer en gjennomsnittlig tilførsel av frisk luft på minimum 1,2 m³ per m² BRA når rommene eller boenheten er i bruk. Når boenheten ikke er i bruk, er kravet en gjennomsnittlig luftmengde på 0,7 m³ per m² BRA. Dette betyr at vi kan senke luftmengden når rommene eller huset ikke er i bruk. En enkel og kostnadseffektiv løsning for å redusere energibruken kan være en enkel bryter som sette boligen i hvilemodus når huset forlates. Sentral eller desentral ventilasjon i leilighetsbygg I leilighetsbygg har vi som regel valget mellom: sentralt plassert ventilasjonsanlegg med tilluft- og avtrekkskanaler til hver enkel leilighet separat ventilasjonsanlegg for hver leilighet Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 32

33 Passivhusleiligheter, Løvåshagen, Bergen Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 33

34 Sentralt ventilasjonsanlegg Sentralt plassert ventilasjonsanlegg er egnet for bygg der det er vanskelig å arrangere friskluftinntak og avkast via fasaden. Sentralt ventilasjonsaggregat plasseres vanligvis på tak eller i kjeller og kanalene blir føres i vertikal sjakt til de ulike etasjene. Fordeler med sentralt ventilasjonsanlegg Det er kun ett luftinntak, noe som betyr at det er lettere å finne en optimal plassering for ventilasjonsaggregatet. Det er også enklere å legge til rette for vedlikehold og etablere serviceavtaler Kjøkkenavtrekk har alltid separat kanalstrekk Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 34

35 Fordeler med sentralt ventilasjonsanlegg Aggregatet er bedre tilgjengelig for vedlikehold, noe som er spesielt gunstig i bygg med utleieleiligheter. Aggregatet kan vedlikeholdes uten at det må koordineres med beboerne. Denne løsningen gjør det mulig å ventilere fellesareal som trappeoppganger, kjeller og boder fra samme aggregat Ulemper med sentrale anlegg : Behovet for teknisk rom og plass til kanalsjakter. Fare for sjenerende støy selv om anlegget tilfredsstiller aktuelle standarder Fare for overføring av lyd og lukt mellom leilighetene (luktoverføring avhenger av varmeveksler type) Enklere å etablere til fjernovervåkning Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 35

36 Ulemper med sentrale anlegg : Det er behov for samlet innregulering av alle leiligheter som er tilkoblet samme aggregat Både luftmengde og tillufttemperatur styres sentralt (mindre fleksibelt enn en desentral løsning der det er mulighet for individuell justering) En god løsning med felles ventilasjonsanlegg for flere leiligheter vil innebære: Gunstig plassert luftinntak i forhold til solbelastning og luftkvalitet Plass til installasjon av ekstra filter i friskluftinntak Varmeisolasjon for deler av kanalstrekket Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 36

37 En god løsning med felles ventilasjonsanlegg for flere leiligheter vil innebære: Lyddemper ut fra aggregat og lydfelle mellom leilighetene Trykkstyrt regulering av luftmengder Nok kapasitet til å dekke maksimal samtidig forsert luftmengde for flere leiligheter Tilgjengelige reguleringsspjeld for hver leilighet Individuelle anlegg for hver leilighet har disse fordeler: De krever mindre sjaktareal enn sentralt anlegg Det er ikke nødvendig med felles teknisk rom. Luftmengde for hver enkelt leilighet påvirkes ikke av de andre leilighetene. Separat avtrekk fra kjøkkenhette for hver leilighet Spiro kanalsystem med god tetthetsklasse og lite trykktap Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 37

38 Individuelle anlegg for hver leilighet har disse fordeler: Luftmengden kan reguleres individuelt. Ingen overføring av lukt eller lyd mellom leiligheter. Innregulering kan gjøres for hver leilighet separat. Tillufttemperatur kan styres individuelt for hver leilighet Ulemper med desentrale ventilasjonsanlegg: Dersom gode løsninger for luftinntak i fasaden ikke er mulig, krevers det lange føringsveier for avkast- og tilluftkanaler De krever plass til kanalføringer for luftinntak, tilluft og avtrekk til selve aggregatet for hver enkelt leilighet Aggregatet kan medføre støy og vibrasjoner Aggregatet kan være vanskelig tilgjengelig, spesielt om eksterne firma skal utføre service De kan oppstå kondens-problem i luftinntakskanaler Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 38

39 Forenkling av vedlikehold Riktig tilrettelagt for vedlikehold innebærer eksempelvis at beboerne selv kan bytte filter og utføre enklere vedlikehold Både aggregat og kanalføringer må plasseres innenfor klimaskjermen, da dette gir mindre varmetap og forenkler inspeksjon og rengjøring av kanalsystem Planlegging av kanalsystem Godt planlagte kanalsystemer kan ha mindre enn 0,1 meter kanal per kvadratmeter oppvarmet gulvflate (0,1 m/m²), mens konvensjonelle anlegg typisk har 0,3 m/m². For passivhus bør vi etterstrebe å komme under 0,2 m/m², og helst ned mot 0,1 m/m². Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 39

40 Litteratur: SINTEF/Rambøll på oppdrag fra Lavenergiprogrammet (2013). Prosjektering av passivhus. Kompendium Michael Klinski et. Al (2012) Systematisering av erfaringer med passivhus SINTEF Prosjektrapport 90 NS 3700: 2013 Kriterier for passivhus og lavenergihus, Boligbygninger NS 3701: 2012 Kriterier for passivhus og lavenergihus, Yrkesbygninger Kurs i prosjektering og bygging av passivhus 40