Frisk luft Nødvendighet eller livskvalitet Ulike prinsipper for ventilasjon, reel luftmengder, TEK og energibruk Arne Førland-Larsen Docent Sivilingeniør Asplan Viak Presentasjon NAL 12.02.14
Agenda Hvorfor ventilere Prinsipper for naturlig- og hybrid ventilasjon Utfordringer med naturlig og hybrid ventilasjon Energibruk og krav i TEK 10 Forslag TEK 15 hva er mulig Case Romsdal VGS Hybrid ventilasjon
Hvorfor ventilere? For å fjerne: For høy temperatur kjøling Emisjoner fra materialer Emisjoner fra personer For å holde relativ fuktighet på fornuftig nivå, 30 60%, mest sentralt for boliger Løses i dag hovedsakelig med balansert ventilasjon, men kunne isteden løses naturlige eller hybride løsninger Luftmengder er styrende for output fra energiberegninger Det kan gi utfordringer i relasjon til krav til energibruk
Temperaturen - menneskets varmebalance
Operativ temperatur ~ middelværdi af overflade temperaturer og lufttemperatur Overflade 26 oc Overflade 22 oc Oplevet 24 oc Oplevet 24 oc Lufttemperatur 22 oc Lufttemperatur 26 oc 5
Lufthastighet Kilde NS EN 15251
Free running buildings NS EN 15251 Kilde NS EN 15251
Den menneskelige opfattelse af luftkvalitet Kombinationen af olf sansen og kjemisk sans om vi opplever luften som frisk
Luftmengder materialer NB Nasjonalt tillegg på høring Kilde NS EN 15251
Drivkræfter naturlig ventilation Vind Termik /Boliger og naturlig ventilation/ 10
Varmetilskud og tab Varmetab Nødvendig friskluftmengde for person er 26 m3/h Det krever ca. 9 W for 1 grads oppvarming En stillesittende person ca. 100 W Mekanisk optimal Naturlig optimal Intern varme - personer utstyr Bygg uten varmegjenvinning Varmetilskud 0-10 o C 20 o C Videncenter for Integreret Energi Design - www.iha.dk 11
Energibrug hvad er optimalt Naturlig optimal ved overskudsvarme Mekanisk optimal ved varmebehov Den samlede optimale løsninger kombinerer de to principper... Hybrid ventilation 12
Formmæssige overvejelser Luftafkast Luftindtag Luft gennem bygning 13
Prinsipp fasade
Prinsipp plassering av vindu
Forsøg med alternative vinduesudformninger Sidehængt vindue Bundhængt vindue /Kilde AUC/ Ingeniørhøjskolen i Århus Oktober. 2008 16
Prinsipp naturlig ventilasjon oppdrift - kryss /Illustration fra DS 447:2013/
Arkitema arkitekter Aarhus - Danmark Friskluftindtag via: højtsiddende vinduer manuelt/automatisk træskodder - manuelt 18
Naturlig oppdriftventilasjon Åbningsareal facader ~3 % af gulvareal Åbningsareal tag ~3 % af gulvareal Manuelle åbninger 2/3 pr.workshop samlet areal ~5 % af gulvareal 19
Hybrid ventilasjon /Illustration fra DS 447:2013/
Solstad Barnehage PUSHAK
Hybrid ventilasjon + Vindueslufting ved kjølebehov + Mekanisk ved oppvarmingsbehov = Hybrid ventilasjon
Bolig for livet Aktiv hus AART Architects
TEK - energibruk - beregningsmodeller
TEK 10 - Kontorbygg Energibruk kontorer - oversikt Alt 1. Alt 2. Alt 3. Mekanisk Hybrid Naturlig (ref. NS 3031) (NS3031 data) (NS3031 data) Netto Netto Netto Energipost kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år 1a Romoppvarming 8,2 8,2 127,9 1b Ventilasjonsvarme (varmebatterier) 5,7 6,5 0 2 Varmtvann (tappevann) 5 5 5 3a Vifter 12,7 6,6 1,8 3b Pumper 0,6 0,3 2 4 Belysning 25,1 25,1 25,1 5 Teknisk utstyr 34,4 34,4 34,4 6a Romkjøling 0 0 0 6b Ventilasjonskjøling (kjølebatterier) 8,3 0 0 Totalt netto energibehov, sum 1-6 100 86 196,2 TEK 10 TEK 2010 netto energi krav 150 150 150
TEK 10 Bolig Energibruk enebolig - oversikt Alt 1. Alt 2. Mekanisk Naturlig (ref NS 3031 data) (NS3031 data) Netto Netto Energipost kwh/m 2 år kwh/m 2 år 1a Romoppvarming 26,1 61,6 1b Ventilasjonsvarme (varmebatterier) 8 0 2 Varmtvann (tappevann) 29,8 29,8 3a Vifter 4,4 0 3b Pumper 0,9 1,5 4 Belysning 11,4 11,4 5 Teknisk utstyr 17,5 17,5 6a Romkjøling 0 0 6b Ventilasjonskjøling (kjølebatterier) 0 0 Totalt netto energibehov, sum 1-6 98 121,7 TEK 10 130 130
Øvrige beregningsforutsetninger NB Ingen kjenner fremtidig regelverk Der er tatt utgangspunkt DIBK rapport
Luftmengder kontorer Kontorer - Luftmengder i brukstid - hybrid og naturlig ventilasjon Alt 1. Alt 2. Alt 3. Alt 4. Alt 5. Alt 6. Energi beregning Mekanisk Hybrid Naturlig Hybrid Naturlig Naturlig opt. (referanse) (NS3701 data) (NS3701 data) (Lavemt. mat.) (Lavemt. mat.) (Svært lavemt. mat.) Min mekanisk luftmengde brukstid m 3 /h/m 2 6 6 0 4,5 0 0 Max mekanisk luftmengde brukstid m 3 /h/m 2 10 6 0 4,5 0 0 Min naturlig luftmengde brukstid m 3 /h/m 2 0 0 6 0 4,5 3,0 Max naturlig luftmengde brukstid m 3 /h/m 2 0 12 12 12 12 12 Mekanisk lutftmengde utenfor driftstid m 3 /h/m 2 1 1 0 1 0 0 Naturlig luftmengde utenfor driftstid m 3 /h/m 2 0 0 1 0 0 0 Inneklimaberegning Persontetthet i sone pers./m 2 10 10 10 10 10 10 Interne belasninger: Varmetilskud personer W/m 2 10 10 10 10 10 10 Teknisk utstyr W/m 2 6 6 6 6 6 6 Belysning W/m 2 4 4 4 4 4 4 Samtidighet 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
TEK 15 Kontorbygg - beregnings punkt netto energi Energibruk kontorer - oversikt Alt 1. Alt 2. Alt 3. Alt 4. Alt 5. Alt 6. Mekanisk Hybrid Naturlig Hybrid Naturlig Naturlig opt. (referanse) (NS3701 data) (NS3701 data) (Lavemt. mat.) (Lavemt. mat.) (Svært lavemt. mat. Netto Netto Netto Netto Netto Netto Energipost kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år 1a Romoppvarming 15,8 15,7 110,2 14,3 60,3 36,8 1b Ventilasjonsvarme (varmebatterier) 4,9 5,4 0 4,6 0 0 2 Varmtvann (tappevann) 5 5 5 5 5 5 3a Vifter 8,1 5,2 1,1 4,2 0,9 0,8 3b Pumper 0,7 0,3 1,2 0,3 1,2 1 4 Belysning 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 5 Teknisk utstyr 18,8 18,8 18,8 18,8 18,8 18,8 6a Romkjøling 0 0 0 0 0 0 6b Ventilasjonskjøling (kjølebatterier) 6,1 0 0 0 0 0 Totalt netto energibehov, sum 1-6 71,9 63 148,8 59,7 98,7 75 Alternativ A - Beregningspunkt netto energi TEK 2015 Krav - Kost optimal 87 87 87 87 87 87 TEK 2015 Krav - Passivhus nivå 75 75 75 75 75 75 Krever endring beregnings forutsetninger Nei Nei Nei Ja Ja Ja
TEK 15 Kontorbygg - beregnings punkt levert energi Energibruk kontorer - oversikt Alt 1. Alt 2. Alt 3. Alt 4. Alt 5. Alt 6. Mekanisk Hybrid Naturlig Hybrid Naturlig Naturlig opt. (referanse) (NS3701 data) (NS3701 data) (Lavemt. mat.) (Lavemt. mat.) (Svært lavemt. ma Levert Levert Levert Levert Levert Levert Energivare med vekningsfaktor kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år Direkte el. - termisk dekning 20% 48,4 42,7 59,1 41,1 47,9 42,4 El. Varmepumpe - COP 4.0, dekning 80% 5,1 5,2 23,1 4,8 13,1 8,4 El. solenergi 0 0 0 0 0 0 Olje 0 0 0 0 0 0 Gass 0 0 0 0 0 0 Fjernvarme 0 0 0 0 0 0,0 Biobrensel 0 0 0 0 0 0 Annen energikilde 0 0 0 0 0 0 Totalt levert energi 53,5 47,9 82,2 45,9 61,0 50,8 Alternativ B - Beregningspunkt levert energi TEK 2015 Krav - Kost optimal 75 75 75 75 75 75 TEK 2015 Krav - Passivhus nivå 65 65 65 65 65 65 Krever endring beregnings forutsetninger Nei Nei Nei Ja Ja Ja
Luftmengder boliger Enebolig - Luftmengder i brukstid - hybrid og naturlig ventilasjon Alt 1. Alt 2. Alt 3. Alt 4. Energi beregning Generelle Mekanisk Naturlig Naturlig - sone Naturli opt. forusetninger (referanse) (NS3031 data) (NS3031 data) (Fukt akk. mat.) Mekanisk balansert luftmengde brukstid (24 timer) m 3 /h/m 2 1,2 Mekanisk avtrekk/naturlig luftmengde brukstid (24 timer) m 3 /h/m 2 1,2 1,2 0,85
Soning
TEK 15 Enebolig - beregnings punkt netto energi Energibruk enebolig - oversikt Alt 1. Alt 2. Alt 3. Alt 4. Mekanisk Naturlig Naturlig - sone Naturli opt. (referanse) (NS3031 data) (NS3031 data) (Fukt akk. mat.) Netto Netto Netto Netto Energipost kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år 1a Romoppvarming 26,1 61,6 57 34,1 1b Ventilasjonsvarme 8 0 0 0 2 Varmtvann (tappevann) 29,8 29,8 29,8 29,8 3a Vifter 4,4 0 0 0 3b Pumper 0,9 1,5 1,3 1 4 Belysning 11,4 11,4 11,4 11,4 5 Teknisk utstyr 17,5 17,5 17,5 17,5 6a Romkjøling 0 0 0 0 6b Ventilasjonskjøling (kjølebatterier) 0 0 0 0 Totalt netto energibehov, sum 1-6 98 121,7 117 93,9 Alternativ A - Netto energi TEK 2015 Krav - Kost optimal 105 105 105 105 TEK 2015 Krav - Passivhus nivå 95 95 95 95
TEK 15 Enebolig - beregnings punkt levert energi Energibruk enebolig - oversikt Alt 1. Alt 2. Alt 3. Alt 4. Mekanisk Naturlig Naturlig - sone Naturli opt. (referanse) (NS3031 data) (NS3031 data) (Fukt akk. mat.) Levert Levert Levert Levert Energivare med vekningsfaktor kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år kwh/m 2 år Direkte el. - termisk dekning 20% 48,4 50,7 49,5 44,1 El. Varmepumpe - COP 2,4, dekning 80% 21,3 30,4 28,9 21,3 El. solenergi 0 0 0 0 Olje 0 0 0 0 Gass 0 0 0 0 Fjernvarme 0 0 0 0 Biobrensel 0 0 0 0 Annen energikilde 0 0 0 0 Totalt levert energi 69,7 81,1 78,4 65,4 Alternativ B - Beregningspunkt levert energi TEK 2015 Krav - Kost optimal 90 90 90 90 TEK 2015 Krav - Passivhus nivå 80 80 80 80
Romsdal VGS Molde Hybrid ventilasjon HUS arkitekter AS Illustrasjon HUS arkitekter
Illustrasjon HUS arkitekter
Illustrasjon HUS arkitekter
Illustrasjon HUS arkitekter
Illustrasjon HUS arkitekter
Hybrid ven+lasjon hovedgrep forutsetninger temperatur termiske soner Verksteder temp. 17 oc Grupperom mm 20-26 oc / lager stø7e rom som verksted Gate / kan;ne temp. 21oC Grupperom/ klasserom temp. 20-26 oc Grupperom / klasserom temp. 20-26 oc
Hybrid ven+lasjon hovedgrep sonedeling Verksteder hybrid ven+lasjon + prosess +llu</avtrekk Naturlig ven+lasjon i kombinasjon med mekanisk + prosess i avhengighet av funksjon. Skal bearbeides. Hver funksjon er egen sone Gate og +lstøtende rom - hybrid ven+lasjon Hybridven+lasjon i kombinasjon med mekanisk ven+lasjon. Gate brukes som avtrekk fra rom i mot nord, overstrømning gjennom luke / ven+l. Glassgård er egen sone øvrige rom egne soner. Klasserom, fellesarealer, kontorer - hybrid ven+lasjon Hybridven+lasjon i kombinasjon med mekanisk ven+lasjon. Overstrømning fra klasserom/ møterom/ kontorer +l felles arealer/glassgård (sommer) Auditorier har balansert mekanisk ven+lasjon, med pulsven+lasjon i pauser.
Hybrid ven+lasjon hovedgrep lu<strømninger Verksteder hybrid ven+lasjon + prosess +llu</avtrekk Naturlig ven+lasjon i kombinasjon med mekanisk + prosess i avhengighet av funksjon. Skal bearbeides. Hver funksjon er egen sone Gate og ;lstøtende rom - hybrid ven;lasjon Hybridven+lasjon i kombinasjon med mekanisk ven+lasjon. Gate brukes som avtrekk fra rom i mot nord, overstrømning gjennom luke / ven+l. Glassgård er egen sone øvrige rom egne soner. Hybridven+lasjon i kombinasjon med mekanisk ven+lasjon. Overstrømning fra klasserom/ møterom/ kontorer +l felles arealer/glassgård (sommer) Auditorier har balansert mekanisk ven+lasjon, med pulsven+lasjon i pauser.
Mekanisk vent. ;llue / avtrekk del av hybrid ven;lasjon. Desentrale aggregater Samlet 9 desentrale aggregater Naturlig vent. ;llue del av hybrid ven;lasjon Naturlig vent. avtrekk del av hybrid ven;lasjon
Inneliggende grupperom, garderober har +llu< fra mekanisk ven+lasjon, overstrømning og avtrekk i glassgård. Hybrid ven+lasjon overstrømning +l atrium i sommer ven+lasjon Auditorier og inneliggende møterom Har balansert mekanisk ven+lasjon Overstrømning +l gang gjennom lydfeller. Hybrid ven+lasjon Desentrale aggregater 1 pr. plan Inntak/avkast over tak-. Hybrid ven+lasjon Naturlig ven+lasjon gjennom fasade Automa+sk styrt vindu i fasade
P 6 P 4 P 2 P 1 P 3 P 5
Motorstyrt vindu. (2-4 stk.) Automatisk styrt tilluft - VAV Solavskjerming på solutsatt fasade. Manuelt styrt vindu (2-4 stk.) Motorstyrt vindu (0-2 stk.) Kontakt for bruker på / av styring: - vindu - solskjerming - belysning Romtemperatur styring Avtrekk - overstrømning til sentralt avtrekk / glassgård gjennom luker/ ventil i vegg Motorstyrt radiator Prinsipp 1: Hybrid ventilasjon i store soner klasserom, kontorlandskap, store møterom mm
Troldtekt plader nedhængt loe Lavimpulsindblæs-ning fra loft via aktiv plader Akustisk dæmpning/afskærmning for luft med passiv-pladen Nedhængt loft anvendes til luftfordeling / klimaregulering Frisklutindtag Udsugning ved loft/ atrium Ingeniørhøjskolen i Århus Oktober. 2008 47
Prosjekt mål og status skisse prosjekt Mekanisk ven;lasjon 30 40 % (uten prosess ven;lasjon) Samlede luemengder 20-25 % Effek;v na7ekjøling Forsering særlig varme dage Effek;v behovsstyring Arealer sjakter teknisk rom 30 35 % Kostnad ven;lasjon 10 20 % Inneklima, ingen avvik Brukerkontroll Større antall bevegelige dele Reelt budsje7 energibruk på passivhus nivå
TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN