Dobbeltfasader i nybygg og ved rehabilitering Matthias Haase 1. amanuensis, NTNU, Institutt for byggekunst, historie og teknologi Seniorforsker SINTEF Byggforsk, Energi og Arkitektur Innhold Introduksjon Dobbeltfasader systemer (DFS) Klassifikasjon Styrings strategi Hvorfor DFS? Kartlegging av eksisterende DFS Fasade design Design hensynene Eksempler Konklusjoner
Introduksjon Energy in buildings in Norway 3 Introduksjon Smart fasade design
Introduksjon Double-skin façades Active Façade (usually when the air cavity ventilation is mechanical) Passive Façade (usually when the air cavity ventilation is natural) Double Façade Double Envelope (Façade) Dual-Layered Glass Façade Dynamic Façade Wall-Filter Façade Environmental Second Skin System Energy Saving Façade Ventilated Façade Double-Leaf Façade Energy Saving Façade Environmental Façade Multiple-Skin Façades Intelligent Glass Façade Second Skin Façade/System Airflow Window Supply Air Window Exhaust Window/Façade Double Skin Curtain Wall Twin Skin Facade Dobbeltfasader Klassifikasjon av dobbelt fasader systemer (DFS) Hovedtypen Box window Corridor Shaft-box window Multi-storey t facade facade facade facade Inner facade layer Outer facade layer
Dobbeltfasader Classification of double-skin façades (DSF) Hovedtypen Hulrom ventilasjon Box window Corridor Shaft-box window Multi-storey t facade facade facade facade naturlig hybrid mechanisk luftsirkulasjon konsept Tilluft Avtrekks luft Statisk luft buffer Eksternt Internt luftstrøm luftstrøm Dobbeltfasader Prinsipier av luftstrøm i hulrom åpen stengt eks. int. eks. int. int. eks. int. int. Tilluft Avtrekks luft Statisk luft buffer Eksternt Internt luftstrøm luftstrøm
Dobbeltfasader Qout Styring strategier Kontroll av solstråling Styring av avtrakksluft Styring ventilasjonsanlegg Second glass layer Reflexion primary facade Traditionelle performance kriteria U-verdi verdi, g-faktor faktor, meningsløs Absorption N 1 N 2 Conduction and Convection Komplekse fysikkaliske prosesser i DSF Qin Dobbeltfasader Temperaturer (typisk vinter uke) dfs (2) single glass U-value = 5.46 W/m 2 K TAMB cavity Temperatures in DSF double glass unit with air filling U-value = 2.6 W/m 2 K
Dobbeltfasader Temperatures (typisk vinter uke) dfs (1) double glass unit with gas filling U-value = 1.1 W/m2 K TAMB cavity Temperatures in DSF double glass unit with air filling U-value = 2.6 W/m 2 K Temperaturforskjell Tair Ts 12
Survey (2006) Kartlegging av eksisterende DFS A-Austria Aus-Australia CAN-Canada CH-Switzerland Chi-China D-Germany Dk-Denmark E-Spain F-France I-Italy J-Japan L-Luxemburg N-Norway NL-Netherlands P-Portugal S-Sweden SF-FinnlandFi 15 26 7 49 AIF BUILDINGS 16 8 28 TOTAL 215 4 3 2 1 1 1 1 0 A Aus B CAN CH Chi D Dk E F I J L N NL P S SF UK USA 6 12 16 12 7 Im mage credit: Sta ate-of-the-art-rep port, Annex44, http://www.civil.a aau.dk/annex44 4/ Survey (2006) CONFIGURATION VENTILATION TYPE FLOW PATH 111 CW - Climate wall BW - Box window SB - Shaft box C - Corridor MS - Multi-storey OVF - Opaque ventilated Façade SW - Swindow NA - Non available NV - Natural Ventilation MV - Mechanical Ventilation HV - Hybrid Ventilation EA - Exhaust air SA - Supply air RAF - Reversible air flow OAC - Outdoor air curtain IAC - Indoor air curtain 20 30 30 13 101 15 62 27 27 5 1 0 0 0 0 CW BW SB C MS OVF SW N/disp NV MV HV Bf EA SA RAF OAC IAC 18 21 10 85 30 of-the-art-report, Annex44, http://w www.civil.aau.dk/a Annex44/ age credit: State-o Ima
Survey (2006) Aldersfordelingen 1 0 8 8 1 0 0 2 2 5 60's 70's 80's 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 11 13 10 17 8 15 18 7 4 /Annex44/, Annex44, http://w www.civil.aau.dk/ Im mage credit: State e-of-the-art-report, DFS prosjekter i Norge Nybygg Hamar rådhus Telenor Kokstad Østfold Meieri Oslo Atrium FAV Gruppen, Bergen Hydro Vækerø i Oslo Eksisterende bygg Elektrobygg B, Trondheim FN bygg, Arendal Nova Kino, Folketshus, Trondeheim Bruk i boliger Klosterenga Bjørvika
Fasade design Integrasjon Fasade design Hensynene Rehab Uttrykk Dagslys Bygnings volum Totalt energibruk Solavskjerming DFS teknologi Kontakt med utenfor Naturlig ventilasjon Kostnader Termisk ytelse Oppvarming / kjøling behov
Hvorfor dobbeltfasader? Naturlig ventilasjon med et godt utviklet overordnet ventilasjon konseptet t DFS med avtrekk-funksjonen kan forbedre kryss-ventilasjon ved å utnytte oppdrift effekten som den drivende kraft BRE, Gaston, U.K. Architect: Feilden Clegg Bradley Hvorfor dobbeltfasader? Naturlig ventilasjon med et godt utviklet overordnet ventilasjon konseptet t DFS med avtrekksfunksjonen kan forbedre kryss-ventilasjon ved å utnytte oppdrift effekten som den drivende kraft hvis vinduer brukes til naturlig ventilasjon, er forvarmet luft i hulrommet gode i vinter, men dårlig i sommer BRE, Gaston, U.K. Architect: t Feilden Clegg Bradley Image credits: http://gaia.lbl.gov
Hvorfor dobbeltfasader? Naturlig ventilasjon med et godt utviklet overordnet ventilasjon konseptet t DFS med avtrekksfunksjonen kan forbedre kryssventilasjon ved å utnytte oppdrift effekten som den drivende kraft hvis vinduer brukes til naturlig ventilasjon, er forvarmet luft i hulrommet gode i vinter, men dårlig i sommer for natt-ventilasjon DSF gir en konstruktiv k ly og trygghet som tillater større åpninger med høyere luftmengder og dermed en mer effektiv kjøling KfW Westakade, Frankfurt, Germany Architect: t Saurbruch Hutton Hvorfor dobbeltfasader? Uttrykk større frihet i fasade design på grunn av andre lag Klosterenga, Oslo, Norway Architect: gaza
Hvorfor dobbeltfasader? Uttrykk større frihet i fasade design på grunn av andre lag design og segmentering av fasade kan gjøres uten statiske betraktninger Nykredit - Krystallen, København, Denmark Architect: schmidt hammer lassen Hvorfor dobbeltfasader? Uttrykk større frihet i fasade design på grunn av andre lag design og segmentering av fasade kan gjøres uten statiske betraktninger hulrommet gir muligheter for nye vær-sensitive materialer FN bygg, Arendal, Norway Architect: A7 arkitekter
Hvorfor dobbeltfasader? Bygnings volum totale volumet øker, men det kan redusere plassen som trengs for HVAC kanaler og teknisk rom Telenor, Kokstad, Norway Architect: Bjerk og Bjørge AS Hvorfor dobbeltfasader? Kontakt med utenfor bare enkelt "huden" fasade muliggjør direkte kontakt kt med utenfor Vinduer kan åpnes også i høyhus Hydro Vækerø, Oslo Architect: Eliassen Lambertz - Nilssen
Hvorfor dobbeltfasader? Oppvarmingsbehov energibehovet til oppvarming er den samme for DSF og enkelt fasade med samme varmetap Rådhus, Hamar, Norway Architect: snøhetta Kilde: Byggekunst 2001, 8 Hvorfor dobbeltfasader? Oppvarmingsbehov energibehovet til oppvarming er den samme for DSF og enkelt fasade med samme varmetap hvis vinduer brukes til naturlig ventilasjon, den DSF kan i kalde / tempererte klima gjøre bruk av forvarmet luft i hulrommet og dermed redusere oppvarmingsbehovet Rådhus, Hamar, Norway Architect: snøhetta Kilde: Byggekunst 2001, 8
Hvorfor dobbeltfasader? Solavskjerming Kjølebehov på DSF beskytter solavskjermings enheten i luftspalten mot høye vindlaster og forurensning og tillater bruk i områder med høy vindbelastning og spisslast dette reduserer kjølebehovet og bedrer termisk og optisk komfort for brukeren Meieri, Østfold, Norway Architect: Gaza Hvorfor dobbeltfasader? Dagslys enkelt fasadene kan ha en bedre dagslys faktor og dermed d redusere energibehov til belysning Atrium, Oslo, Norway Architect: Niels Torp as
Hvorfor dobbeltfasader? Dagslys enkelt fasadene kan ha en bedre dagslys faktor og dermed d redusere energibehov til belysning hele bygningsdesign skal ytterligere øke bruken av dagslys kontroll strategier t bør brukes Atrium, Oslo, Norway Architect: Niels Torp as Hvorfor dobbeltfasader? Akustisk forhold avhengig ggdesigne en DSF kan forbedre akustisk ytelse Rådhus, Hamar, Norway Architect: snøhetta
Hvorfor dobbeltfasader? Akustisk forhold DFS kan forbedre akustisk ytelse avhengig av design ingen segmenter kan håndheve inntrenging fra nabolandet rom mens inndelingen i segmenter kan dempe dette "telefon" effekt Image credit: Osterle, Lieb, Lutz, Heusler, Double-Skin Facades, 2001, Prestel Verlag, Munich London New York Hvorfor dobbeltfasader? Miljøvurdering DFS har en høyere material innsats på byggetrinn, men en lengre livssyklus pga beskyttede elementer kan forbedre øko-balansen og redusere avfall miljøkonsekvenser k vil avhenge av materialvalg Post tower, Bonn, Germany Architect: Helmut Jahn
Hvorfor dobbeltfasader? Totalt energibruk optimal fasade utforming avhenger av beliggenhet og klimaforhold Post tower, Bonn, Germany Architect: Helmut Jahn Hvorfor dobbeltfasader? Kostnader DFS kan bli mer kostnadseffektivt når man tar forbedringer av komfort på arbeidsplass og en reduksjon i vedlikehold i betraktning integrasjon av flere hensynene kan vise potensjal for kostnadsoptimering Folketshus, Trondheim, Norway Architect: link signatur
Hvorfor dobbeltfasader? Rehabilitering bruk av DSF gir en rekke fordeler ved å oppgradere en bygning I tillegg kan det begrense oppussing til bare fasaden som gir fordeler i driftskostnader Folketshus, Trondheim, Norway Architect: link signatur Konklusjoner Bærekraft En DFS kan bidra til bærekraftig utvikling ved Utnyttelse av solenergi redusere oppvarmingsbehovet en kontrollert solavskjerming og dermed reduksjon av kjølebehov forbedret akustisk k beskyttelse effektiv natt kjøling lengre livssyklus beskyttede elementer integrasjon av andre funksjoner forbedring av brukerens komfort på grunn av naturlig ventilasjon termisk og visuell komfort BP-Solar, Trondheim, Norway Architect: A.G. Lien
Konklusjoner Avansert simulering! basecase dfs (A) dfs (B) dfs (C) dfs (D) 70 60 50 PPD [% %] 40 30 20 10 0 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 31 jul Advansert simulering Airflow network and thermal analysis IBPSA-nordic International Building Performance Simulation Association IBPSA-Nordic is a regional affiliate of IBPSA, the International Building Performance Simulation Association (www.ibpsa.org), for four countries: Denmark Finland Norway Sweden IBPSA-Nordic is linked to IBPSA-nordic IBPSA-World association but acts as an independent organisation.
IBPSA-nordic International Building Performance Simulation Association IBPSA -Nordic will strive to achieve its objectives on the level of each country and on the regional level through various activities IBPSA -Nordic will have a web site and an e-mail list. The website will act as the main gateway to the affiliate organisation. IBPSA-Nordic is a non-profit organisation http://www.ibpsa-nordic.org org Veileder www.sintefbok.no 42