Dobbeltfasader i nybygg og ved rehabilitering

Dobbeltfasader
D
bb ltf
d i nybygg
b
og ved
d
rehabilitering
Matthias Haase
1. amanuensis, NTNU, Institutt for byggekunst, historie og teknologi
Seniorforsker SINTEF Byggforsk,
Byggforsk Energi og Arkitektur
Teknologi for et bedre samfunn
Innhold
•
•
Introduksjon
Dobbeltfasader systemer (DFS)
– Klassifikasjon
– Styrings strategi
– Hvorfor DFS?
•
•
Kartlegging av eksisterende DFS
Fasade design
– Design hensynene
– Eksempler
•
Konklusjoner
Teknologi for et bedre samfunn
Introduksjon
•
Energy in buildings in Norway
Teknologi for et bedre samfunn
Introduksjon
•
Smart fasade design
Teknologi for et bedre samfunn
3
Introduksjon
Double skin façades
Double-skin
• 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
E i
t lF
Façade
d
• Environmental
• 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
Teknologi for et bedre samfunn
Dobbeltfasader
•
Klassifikasjon av dobbelt fasader systemer (DFS)
Hovedtypen
Box window
B
i d
facade
Corridor
C
id
facade
Shaft-box
Sh
ft b window
i d
facade
Multi-storey
M
lti t
facade
Inner facade
layer
Outer
facade layer
Teknologi for et bedre samfunn
Dobbeltfasader
•
Classification of double-skin façades (DSF)
Hovedtypen
Box window
B
i d
facade
Corridor
C
id
facade
Shaft-box
Sh
ft b window
i d
facade
Multi-storey
M
lti t
facade
Hulrom
ventilasjon
naturlig
hybrid
mechanisk
luftsirkulasjon
konsept
Tilluft
Avtrekks
luft
Statisk
luft
buffer
Eksternt
luftstrøm
Internt
luftstrøm
Teknologi for et bedre samfunn
Dobbeltfasader
•
Prinsipier av luftstrøm i hulrom
åpen
int.
eks.
Tilluft
eks.
stengt
int.
Avtrekks
luft
int.
Statisk
luft
buffer
eks.
int.
Eksternt
luftstrøm
int.
Internt
luftstrøm
Teknologi for et bedre samfunn
Qout
Dobbeltfasader
•
Styring strategier
Second glass layer
primary facade
– Kontroll av solstråling
– Styring av avtrakksluft
– Styring
y g ventilasjonsanlegg
j
gg
Reflexion
– Traditionelle performance
kriteria U
U-verdi
verdi, g
g-faktor
faktor,
meningsløs
Absorption
N2
N1
Conduction and Convection
Komplekse fysikkaliske prosesser i DSF
Qin
Teknologi for et bedre samfunn
Dobbeltfasader
dfs (2) single glass
•
Temperaturer (typisk vinter uke)
U-value = 5.46 W/m2 K
TAMB
Temperatures in DSF
cavity
double glass unit with
air filling
U-value = 2.6 W/m2 K
Teknologi for et bedre samfunn
Dobbeltfasader
dfs (1) double glass unit with gas filling
•
Temperatures (typisk vinter uke)
U-value = 1.1 W/m2 K
TAMB
cavity
double glass unit with
air filling
Temperatures in DSF
U-value = 2.6 W/m2 K
Teknologi for et bedre samfunn
Temperaturforskjell
∆Tair
∆Ts
Teknologi for et bedre samfunn
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 Fi l d
SF-Finnland
Im
mage credit: Sta
ate-of-the-art-rep
port, Annex44, h
http://www.civil.a
aau.dk/Annex44
4/
AIF BUILDINGS
49
TOTAL 215
28
26
16
15
16
12
8
7
A
2
1
Aus
B
CAN
CH
Chi
7
6
4
1
12
D
Dk
3
1
E
1
F
I
J
L
N
NL
0
S
P
SF
UK
USA
Teknologi for et bedre samfunn
Survey (2006)
CONFIGURATION
VENTILATION
TYPE
FLOW PATH
101
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
E h
air
i
SA - Supply air
RAF - Reversible air flow
OAC - Outdoor air curtain
I d
i curtain
t i
IAC - Indoor
air
85
62
30
30
27
20
13
21
18
15
30
27
10
5
1
CW
BW
SB
C
MS OVF SW N/disp
0
0
0
NV
MV
HV
0
Bf
EA
SA RAF OAC IAC
Teknologi for et bedre samfunn
Ima
age credit: State-o
of-the-art-report, A
Annex44, http://w
www.civil.aau.dk/A
Annex44/
111
Survey (2006)
Aldersfordelingen
18
17
15
13
11
10
8
8
8
7
5
4
1
0
60's
2
2
1993
1994
1
70's
80's
1990
0
0
1991
1992
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Teknologi for et bedre samfunn
DFS prosjekter i Norge
Nybygg
Eksisterende bygg
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hamar rådhus
Telenor Kokstad
Østfold Meieri
O l At
Oslo
Atrium
i
FAV Gruppen, Bergen
Hydro Vækerø i Oslo
Elektrobygg B, Trondheim
FN bygg, Arendal
Nova Kino, Folketshus,
Trondeheim
Bruk i boliger
g
•
•
Klosterenga
Bjørvika
Teknologi for et bedre samfunn
Im
mage credit: State
e-of-the-art-report,, Annex44, http://w
www.civil.aau.dk//Annex44/
•
Fasade design
•
Integrasjon
Teknologi for et bedre samfunn
Fasade design
•
H
Hensynene
Rehab
Uttrykk
Dagslys
Bygnings volum
Totalt energibruk
g
Solavskjerming
DFS
t k l i
teknologi
Kontakt med
utenfor
Termisk
ytelse
Naturlig ventilasjon
K t d
Kostnader
Oppvarming / kjøling
behov
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Naturlig ventilasjon
•
med et godt utviklet overordnet
ventilasjon
til j kkonseptet
t t DFS med
d
avtrekk-funksjonen kan forbedre
kryss-ventilasjon ved å utnytte oppdrift
effekten som den drivende kraft
BRE, Gaston, U.K.
Architect: Feilden Clegg Bradley
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Naturlig ventilasjon
•
•
med et godt utviklet overordnet
ventilasjon
til j kkonseptet
t t DFS med
d
avtrekksfunksjonen kan forbedre
kryss-ventilasjon ved å utnytte oppdrift
effekten som den drivende kraft
hvis vinduer brukes til naturlig
ventilasjon, er forvarmet luft i
h l
hulrommet
t gode
d i vinter,
i t men då
dårlig
li i
sommer
BRE, Gaston, U.K.
A hit t Feilden
Architect:
F ild
Cl
Clegg
Bradley
B dl
Image credits: http://gaia.lbl.gov
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Naturlig ventilasjon
•
•
•
med et godt utviklet overordnet
ventilasjon
til j kkonseptet
t t DFS med
d
avtrekksfunksjonen kan forbedre kryssventilasjon ved å utnytte oppdrift
effekten som den drivende kraft
hvis vinduer brukes til naturlig
ventilasjon, er forvarmet luft i
h l
hulrommet
t gode
d i vinter,
i t men då
dårlig
li i
sommer
for natt-ventilasjon DSF gir en
k
konstruktiv
k i lly og trygghet
h som tillater
ill
større åpninger med høyere
luftmengder og dermed en mer effektiv
kj li
kjøling
KfW Westakade, Frankfurt, Germany
A hit t Saurbruch
Architect:
S
b
h Hutton
H tt
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Uttrykk
•
større frihet i fasade design
g p
på
grunn av andre lag
Klosterenga, Oslo, Norway
Architect: gaza
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Uttrykk
•
•
større frihet i fasade design
g p
på
grunn av andre lag
design og segmentering av
fasade kan gjøres uten statiske
betraktninger
Nykredit - Krystallen, København, Denmark
Architect: schmidt hammer lassen
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Uttrykk
•
•
•
større frihet i fasade design
g p
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
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Bygnings volum
•
totale volumet øker, men det
k redusere
kan
d
plassen
l
som
trengs for HVAC kanaler og
teknisk rom
Telenor, Kokstad, Norway
Architect: Bjerk og Bjørge AS
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Kontakt med utenfor
•
bare enkelt "huden" fasade
muliggjør
li j di
direkte
kt kkontakt
t kt med
d
utenfor
•
Vinduer kan åpnes også i
høyhus
Hydro Vækerø, Oslo
Architect: Eliassen Lambertz - Nilssen
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Oppvarmingsbehov
•
energibehovet
g
til oppvarming
pp
g er
den samme for DSF og enkelt
fasade med samme varmetap
Rådhus, Hamar, Norway
Architect: snøhetta
Kilde: Byggekunst 2001, 8
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Oppvarmingsbehov
•
•
energibehovet
g
til oppvarming
pp
g 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
b k av fforvarmett luft
bruk
l ft i
hulrommet og dermed redusere
oppvarmingsbehovet
Rådhus, Hamar, Norway
Architect: snøhetta
Kilde: Byggekunst 2001, 8
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Solavskjerming– Kjølebehov
Solavskjerming
•
•
p DSF beskytter
på
y
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
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Dagslys
•
enkelt fasadene kan ha en
b d dagslys
bedre
d
l faktor
f kt og d
dermed
d
redusere energibehov til
belysning
Atrium, Oslo, Norway
Architect: Niels Torp as
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Dagslys
•
•
•
enkelt fasadene kan ha en
b d dagslys
bedre
d
l faktor
f kt og d
dermed
d
redusere energibehov til
belysning
hele bygningsdesign skal
ytterligere øke bruken av
dagslys
k t ll strategier
kontroll
t t i b
bør b
brukes
k
Atrium, Oslo, Norway
Architect: Niels Torp as
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Akustisk forhold
•
avhengig
g g designe
g en DSF kan
forbedre akustisk ytelse
Rådhus, Hamar, Norway
Architect: snøhetta
Teknologi for et bedre samfunn
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,
2001 Prestel Verlag,
Verlag Munich London New York
Facades,
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Miljøvurdering
•
•
DFS har en høyere
y
material
innsats på byggetrinn, men en
lengre livssyklus pga
beskyttede elementer kan
forbedre øko-balansen og
redusere avfall
miljøkonsekvenser
ilj k
k
vilil avhenge
h
av materialvalg
Post tower, Bonn, Germany
Architect: Helmut Jahn
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Totalt energibruk
•
optimal
p
fasade utforming
g
avhenger av beliggenhet og
klimaforhold
Post tower, Bonn, Germany
Architect: Helmut Jahn
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Kostnader
•
•
DFS kan bli mer
kostnadseffektivt når man tar
forbedringer av komfort på
arbeidsplass og en reduksjon i
vedlikehold i betraktning
i t
integrasjon
j av fl
flere h
hensynene
kan vise potensjal for
kostnadsoptimering
Folketshus, Trondheim, Norway
Architect: link signatur
Teknologi for et bedre samfunn
Hvorfor dobbeltfasader?
Rehabilitering
•
•
bruk av DSF gir en rekke
fordeler ved å oppgradere en
bygning
I tillegg kan det begrense
pp
g til bare fasaden som
oppussing
gir fordeler i driftskostnader
Folketshus, Trondheim, Norway
Architect: link signatur
Teknologi for et bedre samfunn
Konklusjoner
Bærekraft
•
En DFS kan bidra til bærekraftig
utvikling
t ikli ved
d
– Utnyttelse av solenergi
– redusere oppvarmingsbehovet
– en kontrollert solavskjerming og
dermed reduksjon av
kjølebehov
– forbedret
f b d t akustisk
k ti k beskyttelse
b k tt l
– effektiv natt kjøling
– lengre livssyklus beskyttede
elementer
l
t
– integrasjon av andre funksjoner
– forbedring av brukerens
k f t på
å grunn av naturlig
t li
komfort
ventilasjon
– termisk og visuell komfort
BP-Solar, Trondheim, Norway
A G Lien
Architect: A.G.
Teknologi for et bedre samfunn
Konklusjoner
Avansert simulering!
basecase
dfs (A)
dfs (B)
dfs (C)
dfs (D)
70
60
PPD[%
%]
50
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
Teknologi for et bedre samfunn
IBPSA nordic
IBPSA-nordic
International Building Performance
Simulation Association
•
IBPSA-Nordic is a regional
affiliate of IBPSA, the
International Building
Performance Simulation
Association (www.ibpsa.org),
o four
ou cou
countries:
t es
for
–
–
–
–
•
Denmark
Finland
N
Norway
Sweden
IBPSA-Nordic is linked to
IBPSA-World association but
acts as an independent
organisation.
IBPSA-nordic
Teknologi for et bedre samfunn
IBPSA nordic
IBPSA-nordic
International Building Performance
Simulation Association
•
•
•
•
http://www ibpsa nordic org
http://www.ibpsa-nordic.org
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
h affiliate
ffili
organisation.
IBPSA-Nordic is a non-profit
p
organisation
Teknologi for et bedre samfunn
Veileder
www.sintefbok.no
Teknologi for et bedre samfunn
42