«Fasader i glass som holder hva vi lover» Energiligaen 11.april 2013 Line Røseth Karlsen Stipendiat Hva er «Fasader i glass som holder hva vi lover»? • FoU prosjekt 2008-2013 ledet av Ida Bryn v/Erichsen & Horgen AS – Finansiert av Forskningsrådet Hensikt å fremskaffe dokumentasjonsmetoder som bidrar til at man oppnår riktig bruk av glass og redusert energibruk i bygg. • Referansegruppemedlemmer: – – – – – – – – – – Erichsen & Horgen AS Glass og fasade foreningen Bøckmann Saint-Gobain Solskjermingsgruppen Sapa Omega termografering AS Entra Avantor Høgskolen i Oslo og Akershus Nytt Østfold sykehus Energiligaen 11.april 2013 2 Bakgrunn for prosjektet Tall fra ENOVA i 2005 viste at forholdsvis nye kontorbygg hadde høyere energibruk enn eldre. – Årsak ikke entydig dokumentert. • Energibruk kontorbygg 350 300 250 Mulige bidragsytere til høyt energibruk: – Betydelig mengder glass i nyere arkitektur – Persontetthet og bruk av teknisk utstyr har økt økt kjølebehov – Økt krav til termisk komfort – For enkle beregningsmetoder benyttes i en designfase 200 kWh/m2 • 150 100 50 0 før 1930 1931-54 1955-70 1971-87 1988-97 etter 1997 Bygningsår Figur 1: Temperaturkorrigert energibruk for kontorbygg (Enova, 2006) Energiligaen 11.april 2013 3 Eksempler på dagens kontorbygg Glass bygg Nye lavenergibygg Figur 2: Foto glassbygg: Trond Eggelund (Sprenger, 2007), Illustrasjon lavenergibygg: Dyrvik Arkitekter AS (Bjerkansmo, 2011), Foto lavenergibygg: Einar H. Lundøe (alt. arkittektur, 2010) Energiligaen 11.april 2013 4 Fokusområder for «Fasader i glass som holder hva vi lover?» Aspekter som har behov for bedre dokumentasjonsmetoder: • Kravspesifikasjon for fasader • Kaldras • Dagslys • Termisk komfort i rom • Konsekvenser regulering energibruk Energiligaen 11.april 2013 5 Dagslys og energi • Ved utstrakt bruk av glass i fasaden er det vanlig å hevde at det gir gode dagslysforhold og redusert energi til kunstig belysning ved bruk av dagslysstyring. – Ikke nødvendigvis sant pga. stor forekomst av blending Figur 3: Illustrasjon av sannsynlig situasjon når blending forekommer. (Public Works and Government Services Canada, 2011) www.pwgsc.gc.ca Energiligaen 11.april 2013 6 Blending • Blending er blitt et større problem de senere årene pga. utstrakt bruk av PC. – Stor sannsynlighet for at et vindu er en del av synsfeltet, spesielt i glassbygninger og i åpent landskap. – Unngåelse av blending er vesentlig for visuell komfort Figur 4: Hovedforskjell på synsretning med papirbasert arbeid og PC arbeid (Bülow-Hübe, 2008). Energiligaen 11.april 2013 7 Solskjerming • Hovedfunksjoner (Dubois and Blomsterberg, 2011, Bryn, 2000): • Unngå overtemperaturer • Unngå blending Figur 5: Illustrasjon (Public Works and Government Services Canada, 2011) www.pwgsc.gc.ca Energiligaen 11.april 2013 8 Mangel på helhetlig tenking i en designprosess Dagslys spesialist Antakelse: Dynamisk solskjerming aldri i bruk pga. evaluering under overskyet himmel Termisk komfort spesialist: Antakelse: Dynamisk solskjerming er eksempelvis i bruk 30 % av driftstiden. Bygningsmodell Energiligaen 11.april 2013 9 Behov for integrert design Termisk komfort Glassareal og -karakteristikk VVS-kontroll Solskjerming VVS-systemer Solskjermingkontroll Dagslys Lyskontroll Visuell komfort Kunstig belysning Energibruk Brukeratferd Fysisk system Kontrollsystem Brukerkomfort Passiv teknologi Figur 6: Illustrasjon av aspekter og koblinger som bør inngå i en integrert design. Energiligaen 11.april 2013 10 Steg for å integrere dagslys med termisk komfort og energibruk design • Klima-basert modellering – Flere forslag til klima-baserte dagslysmål er utviklet (Nabil and Mardaljevic, 2005, Rogers and Goldman, 2006, Saxena et al., 2010, Reinhart et al., 2006) • Behov for å sette normgivende grenseverdier og få de implementert i bygningsreglement og forskrifter. • Strømlinje prosessen med å koble dagslyssimuleringer og termisk komfort- og energi simuleringer. – Konsistent design Energiligaen 11.april 2013 11 Termisk komfort • I følge varmebalansemodellen er det seks hovedparametere som påvirker termisk komfort: – – – – – – Lufttemperatur Midlere strålingstemperatur Lufthastighet Luftfuktighet Bekledning Aktivitetsnivå • Forenkling er f.eks. å anta at midlere strålingstemperatur er lik med romlufttemperaturen ved beregning av termisk komfort (Atmaca et al., 2007). • Midlere strålingstemperatur signifikant faktor for termisk komfort for bygninger utsatt for sterk solinnstråling (Atmaca et al., 2007, Tzempelikos et al., 2010a). – Direkte solinnstråling neglisjeres i dagens beregningspraksis Energiligaen 11.april 2013 12 Termisk komfort • Dagens praksis er å beregne en gjennomsnittlig temperatur for et rom. – I realiteten er det variasjoner. • Studie av ensonemodell ved sommerforhold – Simuleringer i IDA ICE 4.2 Innvendig solavskjerming g-vindu 0,36 τ-vindu 0,33 g-system 0,23 Tabell 1: Beregningsforutsetninger for vindu og solavskjerming τ-system 0,05 Figur 7: Modell av studert cellekontor Energiligaen 11.april 2013 13 Termisk komfort Figur 8: Resultater fra studie av temperaturvariasjoner innover i et cellekontor ved sommerforhold. Energiligaen 11.april 2013 14 Termisk komfort Målinger gjennomført 13.14.03.13 kontor Oslo 59N10E Operativ temperatur i sol og skygge 29,00 27,00 Temperatur [˚C] 25,00 23,00 Op_Sol 21,00 Op_Skygge Luft 19,00 17,00 15,00 Tid [dato, time] Figur 9: Modell av teamkontor. Ingen solskjerming er i bruk. Figur 10: Resultater fra målinger i teamkontor. Rød graf= målepunkter i skygge, blå graf= målepunkter utsatt for sol, grønn graf= lufttemperatur Energiligaen 11.april 2013 15 Resultater fra «Fasader i glass som holder hva vi lover?» • Kravspesifikasjon for fasader – • Kaldras – • Forslag til kravspesifikasjon for fasader i forhold til tetthet, u-verdier, kuldebroer og solskjerming. Det er arbeidet med en veileder for dokumentasjon av kaldras og passive metoder for å unngå kaldras. Dagslys – Avdekket behov for forbedret dagslysdesign • • • Termisk komfort i rom – Avdekket behov for forbedret metode for å dokumentere termisk komfort ved fasade • • • Klima-basert dagslys design Bedre integrering med termisk komfort- og energibruk simuleringer Studier av variasjoner av termisk komfort i rommet med ulike solskjerminger Studier av effekt av direkte sol Konsekvenser regulering energibruk – Plassering av sensor får stor betydning for resulterende komfort og energibruk i rom Energiligaen 11.april 2013 16 Referanser ALT. ARKITTEKTUR, A. 2010. FutureBuilt - NSB Kompetansesenter. Available: http://www.arkitektur.no/?nid=214137 [Accessed 28.09.2011]. ALZOUBI, H. H. & AL-ZOUBI, A. H. 2010. Assessment of building facade performance in terms of daylighting and the associated energy consumption in architectural spaces: Vertical and horizontal shading devices for southern exposure facades. Energy Conversion and Management, 51, 1592-1599. ATMACA, I., KAYNAKLI, O. & YIGIT, A. 2007. Effects of radiant temperature on thermal comfort. Building and Environment, 42, 32103220. BJERKANSMO, J. 2011. Hærens ledelsesbygg! Available: http://www.bfo.no/index.php/bfo/sak/haerens_ledelsesbygg [Accessed 28.09.2011]. BRYN, I. 2000. Byggdetaljer 533.163 Solskjerming. Byggforskserien SINTEF Byggforsk Kunnskapssenter. BÜLOW-HÜBE, H. 2008. Daylight in glazed office buildings, A comparative study of daylight availability, luminance and illumince distribution for an office room with three different glass areas. Lund, Sweden: Lund University, Faculty of Engineering, LTH. DUBOIS, M.-C. & BLOMSTERBERG, Å. 2011. Energy saving potential and strategies for electric lighting in future North European, low energy office buildings: A literature review. Energy and Buildings, 43, 2572-2582. ENOVA 2006. Bygningsnettverkets energistatistikk 2005. Bygningsnettverkets energistatistikk. Trondheim. NABIL, A. & MARDALJEVIC, J. 2005. Useful daylight illuminance: a new paradigm for assessing daylight in buildings. Lighting Research and Technology, 37, 41-57. REINHART, C. F., MARDALJEVIC, J. & ROGERS, Z. 2006. Dynamic daylight performance metrics for sustainable building design. Leukos, 3, 7-31. ROGERS, Z. & GOLDMAN, D. 2006. Daylighting metric development using daylight autonomy calculations in the sensor placement optimization tool. In: PORTER, J. (ed.). Boulder, Colorado, USA. SAXENA, M., HESCHONG, L., VAN DEN WYMELENBERG, K., WAYLAND, S. & ANALYTICS, I. P. 61 Flavors of daylight. ACEEE Summer Study 2010 on Energy Efficiency in Buildings, 2010 Asilomar, CA, USA. SPRENGER, M. 2007. Nye bygg er energiverstinger. Available: http://www.tu.no/energi/article67954.ece [Accessed 27.09.2011]. TZEMPELIKOS, A., BESSOUDO, M., ATHIENITIS, A. K. & ZMEUREANU, R. 2010. Indoor thermal environmental conditions near glazed facades with shading devices - Part II: Thermal comfort simulation and impact of glazing and shading properties. Building and Environment, 45, 2517-2525. Energiligaen 11.april 2013 17 Takk for oppmerksomheten. Spørsmål?