Reduced energy consumption in buildings - impacts on indoor air quality and health

Prosjektet "Reduced energy consumption in buildings - impacts on indoor air quality and health" har produsert ny kunnskap som bidrar til å sikre at energieffektiviseringstiltak i bygninger ikke går ut over inneklima, luftkvalitet og helse. Bygninger står for 40 % av energibruken i fastlands-Norge. Et betydelig forbruk av energi innen denne sektoren er nødvendig både for å ivareta bygninger og ikke minst menneskers helse og produktivitet. Bygninger er klimaskall som skal beskytte brukere og deres aktiviteter. De representerer en form for lukkede atmosfærer hvor luftkvaliteten i stor grad bestemmes av forurensningenes kildestyrke og ventilasjonens effektivitet. Redusert energibruk gjennom tiltak som tetting av bygningskroppen, økt isolasjonstykkelse og lavere ventilasjonsgrad vil ha konsekvenser for luftkvalitet, helse og produktivitet. Bygningers egenskaper og bruk er mangfoldige. Dette prosjektet har siktet seg inn mot to segmenter, boliger og skolebygg med komplekse klima-installasjoner. Fire hovedtema har vært i fokus: Oppvarmingssystemer, nødvendig ventilasjonsbehov, beboernes holdninger og adferd samt robuste indikatorer. I arbeidspakke 1 har systemer for oppvarming og kjøling i fokus. Luft-til-luft varmepumper har fått en svært stor utbredelse i Norske boliger gjennom det siste tiår. Slike varmepumper varmer opp og sirkulerer inneluften direkte, og det er kjent fra tidligere at liknende oppvarmingsprinsipper reduserer opplevd termisk komfort. SINTEF Energi og Enova samarbeidet om å utforme og behandle data fra et elektronisk spørreskjema som ble sendt ut til husholdninger som installerte slike varmepumper syv år tidligere, for å samle inn deres erfaringer. 2361 besvarelser ble mottatt. Alt i alt viste resultatene at flesteparten var godt fornøyd med både energisparingen, innvirkning på inneklimaet og pålitelighet. Den senere tids utvikling med høy-isolerte bygninger (lav-energi, passivhus) kan resultere i bygninger med svært lave oppvarmingsbehov selv vinterstid. Dette medfører som regel at det oppstår et behov for aktiv kjøling ved moderate til høye ute-temperaturer. I prosjektet er ventilativ kjøling undersøkt anvendt på ulike scenarier som et energieffektiv og praktisk anvendbar kjøleløsning for slike bygningstyper. Arbeidspakke 2 omhandler ventilasjonsbehov. Ulike ventilasjonsstrategier for boliger er studert for å avdekke om energibruk til ventilasjon kan reduseres samtidig som man sikrer et godt inneklima. Statistikk av brukeropplevelser, feltmålinger og avanserte simuleringer er benyttet for å konstruere og validere numeriske modeller, og undersøke ventilasjonsløsninger i realistiske scenarier. Naturlig ventilasjon, behovsstyrt ventilasjon (DCV) basert på tilstedeværelse og DCV basert på luftkvalitet i form av ulike forurensninger har blitt analysert. Resultatene viste at DCV basert på kontroll av forurensnings-nivå gir en energibesparelse samt det beste innemiljø av de tre strategiene. Simuleringer av baderom i boliger har blitt gjennomført for et case hvor naturlig og mekaniske avtrekk ble brukt. Målet med denne simuleringen var å bestemme hvor stor betydning plassering av avtrekket har på fuktighetsfordelingen i rommet. Resultatene viser at plassering over dusjkabinett er den mest gunstige siden fuktighetsspredningen til resten av rommet da blir vesentlig mindre. Arbeidspakke 3 tar for seg holdninger og adferd. Brukernes holdninger og atferd må tillegges større betydning enn tidligere antatt når det gjelder bygningers energibruk. Særlig gjelder dette for boliger hvor beboerne på godt og vondt har styringsretten. I denne forbindelsen er det sett på konsekvensene av økende kompleksitet i de tekniske løsninger for oppvarming og ventilasjon. Identiske boenheter har betydelig forskjeller i energibruk ? holdninger og bruk har tilsynelatende stor betydning. Observasjoner som er foretatt i tre skoler i Trondheim viser at den samtidige tilstedeværelsen i klasserom, grupperom og andre typer undervisningsrom generelt, dvs. gjennomsnittsnivåer, er lav. Observasjonene indikerer også at ved de tidspunkter når tilstedeværelsen når opp mot sitt høyeste, hvis en ser bort fra spesielle hendelser som skoleavslutninger osv., så er den på et nivå klart under det skolen er designet for. Ved rehabilitering av gamle skoler fra f.eks. 60- og 70-tallet er en av utfordringene at eksisterende ventilasjonssystem som regel er dimensjonert for luftmengder som er vesentlig lavere enn dagens krav og anbefalinger. De nevnte tilstedeværelsesdata fra skolene i Trondheim har blitt analysert for å se på potensialet for å bruke behovsstyrt ventilasjon ved rehabilitering, hvor en ønsker en oppgradering til luftmengder i hvert rom som tilfredsstiller dagens krav og forventninger. Prosjektresultatene er formidlet gjennom vitenskapelige artikler og bransje-seminarer, samt at resultatene har blitt tatt direkte opp i to fag som undervises ved NTNU. 1 post doc, 16 Master- og 11 prosjektstudenter har vært tilknyttet prosjekte

Buildings represent one of the sectors that significantly can improve energy efficiency if today?s goals on reduced energy consumption and reduced emissions of greenhouse gases are to be met. Experience has shown that energy saving measures may affect bot h building constructions and indoor climate, resulting in impaired health and lower productivity. Impacts on health and productivity span from almost unnoticeable subjective annoyance to complete work disability. Dampness, mould, high temperature, low ve ntilation rates, airborne pollutants etc. may be causes of the problems. A number of studies indicate that dampness in constructions and growth of mould play an important role for indoor air quality. Air-tightness, reduced ventilation rates, thick insulat ion and advanced control systems, certainly reduce energy consumption. However, if not properly operated and maintained they may be risk factors causing problems. New knowledge is needed on the impacts of different heating systems, how to design and use v entilation systems properly, and establish control routines for securing proper operation and a good indoor climate. The overall project objective is to develop knowledge to ensure that measures for reduced energy consumption in both residential and non -residential buildings are not introduced at the expense of impaired indoor air quality and health. Key elements like heating systems, ventilation rates, air tightness, insulation thickness, dampness and occupant behaviour and attitude, may act alone or i nteract, and will be investigated. The objectives will be achieved by analyzing the impacts of separate elements affecting indoor climate in new and renovated energy-efficient buildings. The project will focus on three issues; heating systems, ventilation rates and occupant behaviour and attitude.