Forenklet behovsstyrt klimatisering av kontorbygg

FoU-prosjektet " Forenklet behovsstyrt klimatisering av kontorbygg med svært lavt oppvarmingsbehov" er basert på at fremtidens godt isolerte bygningskropper vil få svært lavt oppvarmingsbehov. Det gjør det mulig å forenkle dagens klimatiseringsløsninger ved at behovet for lokal varme i betydelig grad kan dekkes med ventilasjonsanlegget. Slik forenkling ble forsøkt på 70-tallet. Da var maksimalt oppvarmingsbehov 5-10 ganger større enn det som blir tilfelle med kommende byggeforskrift på passivhusnivå. Oppvarmingsbehovet var for stort til at inneklimaet ble tilfredsstillende. Det er grunn til å tro at dagens forutsetninger og tekniske løsninger gir et vesentlig bedre resultat. Mange byggeiere er interessert i forenklede systemer, men uten god dokumentasjon er det få som tørr å satse fullt. Prosjektet skal utvikle konsepter for ventilasjonsbasert romoppvarming tilpasset lokaler med meget lavt oppvarmingsbehov, og ikke minst utvikle dokumentasjon om funksjon og hvilke forutsetninger som må ligge til grunn. Dokumentasjonen skal basere seg på tekniske målinger og intervensjonsstudier med inneklimaundersøkelser utført i Miljøhuset GK- Norges første passivhus kontorbygg, supplert med CFD-simuleringer. Tidlig i prosjektet ble det utarbeidet en state of-the-art rapport som redegjør for valgte løsninger i fire forbildeprosjekter på energiområdet: Bellona bygget, Papirbredden 2, Miljøhuset GK og Sparebank 1 bygget i Trondheim. Videre utarbeidet vi metoderapport for intervensjonsstudier, feltmåling er og CFD-simuleringer. Innledende CFD-beregninger, feltmålinger og en referanseundersøkelse på innemiljø ble gjennomført. Vinteren 2013/14 var prosjektets første periode med vinterforhold. Ulike strategier og tilluftstemperaturer ble testet på kalde vinterdager. For hver av strategiene ble det gjennomført intervensjonsstudier med nettbasert innemiljøundersøkelse besvart av brukere av GK-huset. Dette omfattet GK-ansatte og andre leietakere i bygget. Nye forsøk ble gjennomført vinteren 2015/15 for å verifisere og forhåpentligvis styrke funn fra forrige vintersesong. En av de viktigste forskjellene var nå å ha kontroll på faktisk tilluftstemperatur og romtemperatur for hver enkelt respondent, ikke bare tilluftstemperatur ut fra aggregat. Temperaturene ble logget via byggets SD-anlegg. Ved hjelp av masterstudenter ble det utover våren også gjennomført undersøkelser i forhold til individuell brukerstyring. Et feltlaboratorium ble etablert i et cellekontor i Miljøhuset GK vinteren 2013/14. Feltmålinger med sporgass-, lufthastighets- og temperaturmålinger ble gjennomført for å teste ventilasjonseffektivitet, komfort for ulike tilluftstemperaturer og luftmengder, samt fare for trekk. Tilsvarende forsøk ble senere gjennomført i laboratoriet under mer kontrollerte forhold. Utetemperaturene ved målingene gjort i de kaldeste periodene vinteren 2014, lå mellom -6 til -11?C. Det er få dager i året med dimensjonerende forhold. For å forstå fysikken bak strømningen bedre og undersøke scenarioer som det er vanskelig å gjøre målinger av, ble det benyttet CFD-simuleringer for forhold ned til -20?C. Måleresultater fra feltlaboratoriet og laboratoriet ble brukt som input til CFD modellen. Resultatene ble grundig analysert av forskningspartnerne. Vi har dokumentert at man i bygg med svært lavt oppvarmingsbehov kan benytte korte perioder (1/2 time) med inntil to grader overtemperatur. Dette er nok også for de kaldeste dagene i Osloklima. Resultatene viser at vi ikke bare har dokumentert at det er fornøyde brukere, men at kvinner faktisk er positive til litt høyere tilluftstemperatur. Objektive målinger og simuleringer har vist at det er god ventilasjonseffektivitet, kravene til komfort er oppfylt og det er liten sannsynlighet for trekkproblemer. Med normale vindushøyder er det ikke fare for kaldras. Det går an å benytte forenklede løsninger for klimatisering i denne type bygg, hvilket kan få stor betydning for bransjen framover. Vi vil påpeke at tilluftsventilens egenskaper er viktig for resultatet, og ventilens egnethet må dokumenteres for den enkelte type ventil. I prosjektrapporten "Hvordan oppnå god termisk komfort uten eget oppvarmingssystem i bygg med svært lavt energibehov?" er hovedresultatene nærmere presentert, samt forslag til nye tekster for kravspesifikasjoner, råd for prosjektering og drift. Foreløpige resultater fra prosjektet ble publisert på de internasjonale konferansene Indoor Air 2014 og 35th AIVC conference, samt i eget fagseminar under Fagprogrammet på VVS dagene i oktober 2014. Hovedresultater ble oppsummert gjennom korte og presise foredrag på prosjektets sluttseminar/webinar i november 2015. Dette er filmet og ligger ute på prosjektets hjemmeside http://www.sintef.no/projectweb/for-klima/. Det er vist stor interesse for resultatene, og det er gjennomført bransjeforedrag fra nord til sør i Norge våren 2016, undervisning for HiOA samt vitenskapelig publisering av hovedresultater.

Fremtidens godt isolerte bygningskropper vil ha svært lavt oppvarmingsbehov. Med tilstrekkelig lavt oppvarmingsbehov er det mulig å forenkle dagens klimatiseringsløsninger og oppnå godt inneklima med lavere investerings- og driftskostnad. De bærende idee ne er: 1. Behovet for lokal varme kan dekkes helt eller i betydelig grad med ventilasjonsanlegget, slik at det lokale varmeanlegget kan fjernes eller forenkles. 2. Direkte brukerstyring av klimatiseringsanleggene gir flere fornøyde brukere og lavere energ ibruk. 3. De som først kan utvikle og dokumentere at slike løsninger fungerer godt i næringsbygg, vil bidra til mer bærekraftige bygg, spare byggeiere for både investerings- og driftskostnader og få et markedsmessig fortrinn både nasjonalt og internasjona lt. Prosjektet er delt i fire arbeidspakker: Arbeidspakke 1 Innhente informasjn om eksisterende løsninger og utarbeide en "state of the art"-rapport Arbeidspakke 2 Basert på erfaringer i arbeidspakke 1 gjennomføres CFD-simuleringer for tilluft med ov ertemperatur og varierende luftmengde for å verifisere feltmålinger og utvikle forutsetningene for god funksjon. Det gjennomføres også LCC studier for løsningene. Arbeispakke 3 omfatter utvikling og testing av tekninske løsninger i felt/lab. Det gjennomf øres intervensjonsstdier med case-control grupper. Studiene følges opp med fysiske målinger og loggedata. Arbeidspakke 4 Heve kompetansenivået i byggenæringen gjennom å formidle dokumentert kunnskap om løsninger, forutsetninger