Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Valgfri Projektopgave. Diplom Bygningsdesign - 6.semester

Transkript

1 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Valgfri Projektopgave Diplom Bygningsdesign - 6.semester Danmarks Tekniske Universitet Juni 2010 Mads Holten Rasmussen René Bukholt Malte Bülow Agerskov

2 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Archline ZERO - Optimizing of standard dwelling for low energy class 0 Rapport af: Mads Holten Rasmussen Rene Bukholt Malte Bülow Agerskov Vedleder: Professor Svend Svendsen, Byg DTU Aleveringsdato: 14.juni 2010 Udgave: Bemærkninger: Copyright 1.udgave Rapporten forsvares den 24.juni, og gælder 15 ECTS point Mads Holten Rasmussen, René Bukholt og Malte Bülow Agerskov Side 2

3 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Forord Denne rapport er udarbejdet i kurset Valgfri Projektopgave, et kursus på Danmarks Tekniske Universitet ved studieretningen Diplom Bygningsdesigns 6. semester. Projektet er et studie i hvordan et almindeligt dansk typehus kan optimeres til at overholde den på længere sigt gældende energiklasse, lavenergiklasse 0. Samtidig med lavt energiforbrug til opvarmning, skal huset have gode indeklimatiske forhold uden for meget overtemperatur og gode dagslysforhold. Til simluleringer er primært brugt computerprogrammerne WinDesign og FABA Light. Gennem hele rapporten er referencer markeret som slutnoter. En slutnote er markeret ved *1. Til rapporten medfølger bilag på CD-rom. Taksigelser Tak til vejleder og professor Svend Aage Svendsen for kompetent og konstruktiv vejledning. Tak til Jeppe Egelund Szemaitat, videnskabelig Assistent og Lies Vanhoutteghem, videnskabelig assistent for assistance med diverse computerprogrammer. Tak til bygningskonstruktør Jens Rune Karlsen fra typehusfirmaet Bülow & Nielsen for tegninger og tekniske informationer omhandlende referencetypehuset. Kgs. Lyngby den 14.juni 2010 Mads Holten Rasmussen s Tlf s072521@student.dtu.dk René Bukholt s Tlf s072530@student.dtu.dk Malte Bülow Agerskov s Tlf s072533@student.dtu.dk Side 3

4 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Resumé I rapporten arbejdes der med metoder til hvordan typehusproducenter optimerer deres produkter, så de lever op til den endnu fiktive lavenergiklasse 0, som forventes at træde i kraft i år Rapporten stiller sig kritisk over for den opståede tese om at sydvendte vinduer er en løsning for at få et lavenergi hus. Gennem simuleringer i programmet WinDesign påvises det at store vinduesarealer mod syd resulterer i overophedning, og derfor skaber diskomfort i boligen. I rapporten er der taget udgangspunkt i et ganske almindeligt dansk typehus, fra typehusproducenten Bülow & Nielsens sortiment. Forskellige designforslag er blevet designet og simuleret for at eftervise virkningen. I optimeringsprocessen er der taget højde for energiforbrug og indeklimaforhold. Energiforbruget og overophedningsmængde er primært fundet i programmet WinDesign. Dagslyset er simuleret i FABA Light. Rapporten er generelt bundet op på en kombination af simuleringer, udregninger og iagttagelser af forskellige karakter. Optimeringsprocessen er sket i flere faser. Vejen fra Scenarie 1 til Scenarie 2 er sket gennem tre designværktøjer. Denne optimeringsproces redegører for at et typehus kan fremtidssikres og komme i lavenergiklasse 0, ved simple ændringer. Det har været rapportens mål i videst muligt omfang at bibeholde husets oprindelige udtryk, og dermed kun lave nogle få, men effektive ændringer. Det konkluderes at Be06 ikke kan give et realistisk bud på komforten i en given bolig, hvorfor det bør overvejes om et alternativ program som WinDesign bør benyttes. Side 4

5 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Abstract The new Danish energy class 0 will become effective from the year In the report, methods of how manufacturers of standard houses can optimize their products to meet these new demands, will be discussed. The report doubts the newly occurred thesis that large south faced windows are a good solution to get a low energy house. Throughout simulations in the program WinDesign, it is proven that large south faced windows results in overheating, and therefore creates discomfort in the dwelling. A typical danish standard house from the standard house manufacturer Bülow & Nielsen is used as a reference. Multiple designcases has been designed and simulations have been made to prove the effect. In the process, use of energy and indoor climate is taken into consideration. Use of energy and amount of overheating is primarily found by using the program WinDesign. Simulations of daylight are made in FABA Light. The report generally takes base in a combination of simulations, calculations and different kinds of observations. The designproces has taken place in several steps. The progress from Scenario 1 to Scenario 2 is a result of methods from the three designcases. This optimizationprocess accounts for the fact that a standard house can be future proof and be certified for the Danish energy class 0 by simple changes. It has been a goal to try to keep the house existing appearance and only make a few, but though effective changes. It is concluded that the Danish energy certification program Be06 does not give a realistic picture of the thermal comfort in a dwelling, why it should be considered to use a different program such as Windesign. Side 5

6 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Indholdsfortegnelse 1 Projektbeskrivelse 1.1 Indledning 1.2 Formål 1.3 Projektets omfang 1.4 Metode 1.5 Baggrund 2 Litteraturstudie 3 Grundlæggende Viden 3.1 Regler og definitioner Energidesign 3.2 Regler og definitioner Dagslys 3.3 Bygningskomponenter 3.4 Brugsmønster 4 Referencehus Archline 180m 2 fra Bülow & Nielsen 4.1 Egenskaber for referencehus 5 Scenarie 1 Forbedring af byggekomponenter 5.1 Optimering Vinduer Linjetab Infiltration Ventilation 5.2 Simulering og resultater Energibehov Overophedning Solafskærmning Simulering i Be Dagslys 5.3 Delkonklusion 6 Designforslag 6.1 Designforslag A Brystning og vinduessammenlægning Klimaskærmen Energibehov Overophedning Dagslys Delkonklusion 6.2 Designforslag B Orientering og rumplacering Energibehov Overophedning Dagslys Delkonklusion 6.3 Designforslag C Skrå false Klimaskærm Energibehov Overophedning Kondens Side Side 6

7 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Dagslys Arkitektonisk kvalitet Delkonklusion 7 Scenarie 2 Archline ZERO 7.1 Optimering 7.2 Simulering 7.3 Klimaskærm 7.4 Energibehov 7.5 Overophedning 7.6 Solafskærmning 7.7 Dagslys 7.8 Delkonklusion 8. Scenarie 3 - Elementer i højstyrkebeton 8.1 Optimering 8.2 Simuleringer 8.3 Delkonklusion 9. Diskussion 10. Konklussion 11. Litteraturliste Side 7

8 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 1 Projektbeskrivelse Der tages udgangspunkt i en projektbeskrivelse, udleveret af Svend Aage Svendsen, professor ved Byg DTU. Projektet, som skal ende ud i et endeligt forslag til et typehus, skal opfylde følgende parametre. Lavt energibehov til rumopvarming Godt indeklima uden overtemperaturer Gode dagslysforhold God holdbarhed Begrænsede meromkostninger i forhold til standardbyggeri. Af ovenstående emner er der lagt størst vægt på energi og indeklima, men dog ikke uden hensynstagen til de to øvrige parametre. Der er ikke lavet priskalkulationer, men der har været opmærksomhed omkring økonomi ved valg af produkter og løsninger. 1.1 Indledning Vores samfund er mere end nogensinde blevet opmærksomme på den store udledning af CO 2 fra fossile brændsler og dets påvirkning af klimaet. Forbruget af energi er steget gennem en lang årrække, og konsekvenserne er ifølge mange forskere begyndt at vise sig. Byggebranchen står for omkring 40 % *2 af det samlede energiforbrug og er dermed den mest forbrugende enkeltstående branche. Det er landets politikere og byggeriansvarlige opmærksomme på, og derfor bliver bygningsreglementet for tiden skærpet hvert femte år. Det er regeringens ambition på længere sigt, at energiforbruget i 2020 skal falde med mindst 75% i forhold til niveauet i fra BR08 *3. De danske typehusproducenter skal være i stand til at efterkomme disse krav, og det er derfor nødvendigt med forslag til hvad der skaber et energirigtigt design, samt hvilke værktøjer og processer som kan benyttes til dette. 1.2 Formål Formålet med rapporten er at udvikle værktøjer til energioptimering af et typisk enfamiliehus, hvor der udover et lavt energiforbrug til opvarmning, også er tænkt over det generelle indeklima. Rapporten skal ende ud i et endeligt forslag til hvordan et typehus i lavenergiklasse 0 kan udformes og samtidig overholde førnævnte forhold. 1.3 Projektets omfang Alle dele af rapporten grunder i analyse af simuleringer, med vurdering af energiforbrug, overtemperaturer og dagslysforhold. Visse steder ligger der også arkitektoniske vurderinger og koncepter bag, og yderligere problematikker som eksempelvis kondensdannelse bliver også medtaget hvor det er relevant. Projektet vil ikke komme rundt om alle elementer af et typehusdesign, men primært koncentrere sig om det energiorienterede. Blandt andet vil emner som funktionalitet og økonomi ikke blive undersøgt konkret. Side 8

9 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Metode Gennem relevant faglitteratur, tages udgangspunkt i rapporter og artikler, som kan belyse de problemstillinger som nærværende rapport skal tage stilling til. Dette er beskrevet i afsnittet Litteraturstudie. Udgangspunktet for energioptimeringen er et dansk designet typehus. Huset skal være en moderne og fremtidssikret model, der lever op til nutidens krav til famliebolig. Til energiberegninger bruges primært programmet WinDesign, som er et program udviklet på DTU. Beregningerne er efterfølgende dokumenteret i Be06. Til simulering og optimering af dagslysforhold i huset benyttes programmet FABA Light. De to forslag Der opstilles i rapporten 3 scenarier. Derudover opstilles 3 designforslag som danner grundlag for udviklingen mellem de to første scenarier, som er hovedscenarierne. Det første scenarie, kaldet Forbedring af byggekomponenter, består af simuleringer af det eksisterende typehus. Her er lavet en simpel og umiddelbar energioptimering, og der er ikke lavet yderligere tiltag end øgede isoleringstykkelser og en bedre ventilationsløsning. Der er ikke foretaget nogen umiddelbare arkitektoniske forandringer i dette scenarie. Imellem de to første scenarier, fremstilles tre designforslag; Brystning og vinduessammenlægning, Orientering og rumplacering samt Falsdesign. Disse dele indeholder simuleringer i forskellige programmer, og tankerne bag koncepterne beskrives. I andet scenarie, Archline ZERO, samles de tre designforslag, og det egentlige forslag til et typehus i lavenergiklasse 0 designes. Denne løsning skal ses som vores endelige bud på hvordan et typehus kan optimeres, så det er fremtidssikret i minimum 10 år. Det sidste scenarie Elementer i højstyrkebeton er ikke et endeligt gennemanalyseret forslag som de øvrige to scenarier. Det er nærmere et oplæg til inspiration af hvordan man med moderne højstyrkebeton kan nedbringe væktykkelsen, uden at gå på kompromis med husets energiperformance. Beregningsprogrammer De programmer som i rapporten er brugt til udregninger og simuleringer, er meget simple og brugervenlige programmer, som giver gode resultater til simple bygniner, såsom et typehus. Side 9

10 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 FABA Light vers. 4.5 FABA Light er et gratis, uafhængigt program til belysningsberegning. Programmet kan bruges til analysering af indendørs lysforhold, fra kunstig belysning og dagslys. Det er opdelt i 2 dele; En belysningsdel og energidel. Hermed kan energiforbruget til kunstig belysning analyseres. I denne rapport vil FABA Light dog kun blive brugt til dagslysberegning. Dette skyldes at det ikke vil være realistisk at foretage betragtninger med kunstig belysning i et typehus, hvor hver enkelt bruger har et individuelt lysbehov. Be06 Ifølge [SBi Anv 213] skal programmet Be06 benyttes til at dokumentere at en bygnings energiramme er opfyldt. Programmet er udviklet af Statens Byggeforskningsinstitut. Figur 1.1 FABA Light logo Be06 er et ganske simpelt program,som regner hele bygningen som ét samlet volumen. Dette gør det ved stationære energiberegninger ud fra månedsmiddelværdier, hvilket selvfølgelig er en forsimpling i forhold til virkeligheden, hvor temperatursvingningerne er dynamiske. Dog giver programmet en tilnærmet værdi, som er brugbar i et estimat af energiforbruget. Grunden til at Be06 regner bygningen så simpelt er, at resultaterne skal kunne vurderes ved en myndighedsbehandling. Større programmer har ofte mange inddata som er svære at gennemskue for den person som skal vurdere resultaterne, og derfor bliver det for komplekst til en myndighedsgodkendelse. En forsimplet model er udmærket, men på visse punkter er Be06 for simpelt opbygget. Derfor er der på DTU blevet udviklet et lige så brugervenligt program, WinDesign, som regner mere nøjagtigt. Figur 1.2 Be06 logo WinDesign WinDesign opfylder grundlæggende set samme behov som Be06. Her er det dog kun selve klimaskærmen som beregnes. Det kan altså ikke bruges til at regne energitab i kedler og tager ikke hensyn til energikilder osv. WinDesign regner på dynamiske forhold baseret på klumpanalyse (lumped analysis) på timebasis, hvilket i sagens natur giver mere realistiske værdier end Be06. Det sted hvor WinDesign dog virkelig adskiller sig, er ved at bygningen betragtes som flere volumener. På denne måde kan vinduesløsninger designes så de giver den energi der er behov for i det enkelte rum, og overtemperaturer kan let identificeres og begrænses. Fra udviklernes side er der blevet gjort opmærksom på, at programmet stadig er i status af beta-version, så det kan give unøjagtige resultater. Da det er et Microsoft Excel baseret program er beregningstiden desuden lang. HEAT2 og THERM HEAT2 og THERM er begge finite element programmer til beregning af en todimensionel varmestrøm altså linjetabene. Begge programmer har fordele og ulemper, men beregningsmetoden er den samme. HEAT2 kan ikke regne elementer som ligger diagonalt i tværsnittet, og dette giver begrænsninger omkring vinduer, samt i taget. THERM er mindre brugervenligt, i og med det er lavet til at regne varmestrømme i vinduer, men det kan til gengæld regne på de diagonale elementer. THERM er gratis hvor HEAT2 koster penge. Figur 1.3 WinDesign logo Side 10

11 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Andre Programmer Udover det nævnte software, bruges der andre programmer til at simulere og udregne specifikke ønsker. Radiance er en applikation i programmet Virtual Environment, IES<VE>. Det udregner dagslys gennem det såkaldte Raytracing, hvor programmet udregner dagslyset ved hjælp at vektorerregning. Radiance kan modsat FABA Light regne på mere kompleks geometri, så som karmløsninger. Kondens204 er et simpelt kondensprogram udviklet på Danmarks Tekniske Universitet, og er baseret på Microsoft Excel. Animationsprogrammet Autodesk 3D studio Max 2010 Design samt tegneprogrammet Autodesk AutoCAD er blevet brugt til modellering og rendering af løsninger. 1.5 Baggrund Om de danske energikrav Der er i øjeblikket et nyt bygningsreglement i høring (BR10) *4, og det vil træde i kraft senest i december I det følgende henvises der til det kommende bygningsreglement, som vil erstatte energikravene i BR08. Derfor vil de såkaldte lavenergiklasser 1 og 2 blive erstattet af klasserne Boliger og Lavenergibygning klasse Førstnævnte vil træde i kraft med BR10, og sidstnævnte forventes som navnet antyder at blive indført som krav i Forventede energirammebestemmelser i henhold til BR10 er som følger, hvor er A det opvarmede etageareal: Energikrav i BR10 Boliger Lavenergibygning klasse , /Areal [kwh/m 2 pr. år] 30, /Areal [kwh/m 2 pr. år] Tabel 1.4 Energikrav ifølge Bygningsregelementet BR10 I denne rapport vil der blive optimeret for overholdelse af den endnu fiktive lavenergiklasse 0, som er hvad der forventes at blive kravet i år *5 Forventede krav 2020 Lavenergiklasse 0 17, /A [kwh/m 2 pr. år] Tabel 1.5 Energiramme for lavenergiklasse 0 Side 11

12 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Passivhaus Alternativt til den kommende danske Lavenergiklasse 0, kunne huset optimeres i henhold til det tyske Passivhaus, som stiller følgende krav til certificering *6 : Opvarmningsbehov max 15 kwh/m 2 Primært energibehov max 120 kwh/m 2 Infiltration max 0,6 h-1 ved trykprøvning på 50 Pa *7 Ved primært energibehov forstås energibehov til varmt brugsvand, opvarmning/køling, ventilation, køling, pumper, belysning, husholdningsapparater m.v. Opvarmningsbehovet må ikke opnås med hjælp af varme fra fx et solvarmeanlæg, og det primære energibehov må ikke nås med hjælp fra solceller Den typiske energioptimeringsproces i dansk byggeri Hvis der skal laves et energirigtigt byggeri, kan man hurtigt blive vildledt af producenter mm. Disse benytter sig ofte af en misforstået metode til at efterkomme bygningsreglementets krav til et lavenergibyggeri. Det drejer sig hovedsageligt om holdningen til hvordan vinduer skal placeres. Et eksempel herpå kan findes på vinduesproducenten Velfacs hjemmeside, hvor firmaet udstikker Tommelfingerregler til den energirigtige vinduesløsning *8 : Sydvendte vinduer. Vender facaden mod det solrige syd, er det en fordel at vælge store vinduespartier med god g-værdi. Det vil sige et vindue, med størst mulig glasareal i forhold til vinduesarealet, der lader solens varme slippe ind i boligen, men ikke lader den slippe ud igen. Vinduer, der vender mod syd, sydøst eller sydvest giver et stort plus på energikontoen pga. den store mængde gratis solvarme. Og de kan derfor godt have en højere U-værdi end dem, der ligger i skygge uden at det går ud over energiforbruget Ligeledes har Rockwool udarbejdet en lignende tommelfingerregel *9 : Baseret på traditionelle passivhusvinduer med en u-værdi på ca. 0,8 W/m 2 K er der følgende tommelfingerregler: Sydvendte vinduer giver et stort plus i varmeregnskabet, dvs. solvarmetilskuddet er noget større end varmetabet. Man bør stile efter at have mindst 40 procent af sit vinduesareal mod syd. Øst- og vest orienterede vinduer giver normalt et mindre minus, dvs. andelen skal holdes på et moderat niveau. Endvidere kan øst/vest orienterede vinduer give særlige problemer med overtemperaturer ved lavt solindfald. Nordvendte vinduer giver et stort minus, dvs. arealet af disse vinduer skal reduceres mest muligt. Dette er eksempler på at bl.a. overophedning og dagslys ikke tages i betragt- Side 12

13 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 ning. For at be- eller afkræfte rigtigheden af disse tommerfingerregler blive vurderet i simuleringer af referencehuset. Programmet WinDesign er godt til formålet da dette regner på rumbasis. Dermed vil der komme et ganske realistisk billede af konsekvensen ved at have store sydvendte vinduer Her ses et eksempel (figur 1.6) på et hus hvor Tommelfingerreglerne der hersker i byggebranchen tydeligvis er blevet benyttet. Mads Holten Rasmussen fra gruppen har personligt ved et åbent-hus arrangement på en sommerdag, oplevet ubehageligt høje temperaturer i netop dette hus. Figur 1.6 Fremtidens Parcelhuse i Herfølge med store sydvendte vinduer Side 13

14 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Flere parametre i energioptimering Et godt hus er ikke blot et hus med et minimalt energiforbrug til opvarmning og køling. Der er mange parametre som spiller ind, hvilket vanskeliggør optimeringsprocessen, eftersom mange af dem modvirker hinanden. Eksempelvis er højt til loftet en god ting når der tænkes naturlig ventilation, og det giver samtidig mulighed for højtplacerede vinduer, som kaster dagslys langt ind i rummet. Med hensyn til opvarmning er et rum med stor lofthøjde dog ikke optimalt, da den termiske opdrift bevirker at varmen stiger til vejrs i rummet. Derudover vil et højere rum give en merudgift til materialer og øge transmissionsvarmetabet ud igennem ydervægge, da disse arealer vil blive større. Det hele kan betragtes som en stor mikserpult, hvor knapperne skal indstilles optimalt. Side 14

15 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Litteraturstudie I litteraturstudiet tages fat i forskelligartet relevant litteratur, som omhandler emner der kan give baggrund for design af et typehus i lavenergiklasse nul. Litteraturen er fundet på diverse biblioteker og artikeldatabaser. Design af Vinduers Størrelser og Orienteringer i Lavenergihuse I afgangsprojektet Design af Vinduers Størrelser og Orienteringer i Lavenergihuse skrevet af Shanie Jensen og Karen Andersen fra Danmarks Tekniske Universtet, er lavet undersøgelser om hvorvidt de gængse designregler om store sydvendte vinduer er positivt for energiforbrug og indeklima. Rapporten tager udgangspunkt i nogle kilder som beskriver gængse designregler for vinduesstørrelser og orienteringer. Igennem simuleringer i WinDesign og dagslysprogrammet DiaLux, gør rapporten op med at sydvendte vinduesarealer i enfamilieshuse skal være oppe i nærheden af 40 %. Dette kommer af at vinduets store varmebidrag giver andre komfortmæssige problemer i form af overophedning. Igennem simuleringer og udregninger af i alt 25 rum, konkluderes det i rapporten, at en vinduesprocent af sydvendte vinduer på cirka 20% er fornuftig, hvis man både ser på opvarmningsbehov, overtemperaturmængde og dagslys. Figur 2.1 Vinduesfordelingens effekt på overtemperatur og energibrug til varme. Modificeret figur fra Rapporten. Side 15

16 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Som vist i Figur 2.1 har fordelingen af vinduer en stor betydning for husets indeklima. Det kan ses, at en jævn vinduesfordeling på alle facader, giver væsentligt lavere overophedning, mens energiforbruget til opvarmning stiger. Rapporten beskriver også hvordan forskellige vinduesløsninger giver dagslys til rummet. Der er lavet simuleringer i programmet DiaLux, hvor dagslysfaktoren findes for forskellige scenarier. I rapporten konkluderes det, at vinduer som hovedregel skal placeres med brystning for at få mest ud af dagslyset i forhold til vinduesareal. I simuleringerne er beregningsfladen for dagslystilgangen sat i en højde på 0,85 meter, og der er ikke taget højde for karmtykkelse, således at dagslysfaktoren er større end i virkeligheden. Tabel 2.2 Udregnet dagslysfaktor for forskellige scenarier. Av/Ac betyder i tabellen for Vinduesarealet i forhold til gulvarealet. Fra Rapporten. Influence of window size on the energy balance of low energy houses Rapporten Influence of window size on the energy balance of low energy houses er udarbejdet af Mari-Louise Persson og Arne Roos fra Uppsala Universitet og Maria Wall fra Lund Universitet. Rapporten tager udgangspunkt i et rækkehusbyggeri lidt uden for Gøteborg i Sverige, hvor der gennem en længere periode er lavet målinger af temperaturer og energiforbrug til opvarmning og nedkøling. Side 16

17 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 2.3 Foto af rækkehusene, beliggende i Lindås ved Gøteborg Rækkehusene har en stor glasfacade mod syd og mindre glasfacade mod nord. Det undersøges blandt andet hvordan energibehovet ville ændres, hvis husets facade mod haven blev vendt mod de andre verdenshjørner, som er vist i figur 2.4. Figur 2.4 Energiforbrug til opvarmning og nedkøling i forhold til orientering. Fra Rapporten. Side 17

18 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Det konkluderes i rapporten, at det ikke har den store betydning for husenes samlede energiforbrug, om man drejer det eksempelvis 180 grader, så de store vinduer vender mod nord. Energiforbruget til nedkøling falder med ca. 561 kwh/år mens opvarmningsbehovet stiger med 418 kwh/år. Dette er en forskel på 143 kwh/år, men eftersom energiforbrug til opvarmning og nedkøling i Danmark koster forskelligt, er denne forskel svær at konkludere noget over. Den optimale vinduesstørrelse kan aldrig findes til at være fast for alle typer huse, da der er så mange parametre i spil. Ud over energiforbrug, skal der også tages højde for naturlig ventilation, eventuelle overtemperaturer, brugen af rummet, omgivelserne og geografien; Der er stor forskel på U-værdikravene for et hus beliggende i Sverige kontra Californien. *10 Ecological modernizaiton of sustainable buildings: a Danish perspective Skriftet Ecological modernizaiton of sustainable buildings: a Danish perspective omhandler primært det politiske aspekt af energirigtigt husbyggeri på tre niveauer: Regeringsstyring, standardisering og synlighed. Dette kaldes i rapporten for den økologiske modernisering. Det er forfattet af Jesper Ole Jensen og Kirsten Gram-Hanssen fra Statens Byggeforskningsinstitut. De to første afsnit er ikke relevante for denne rapport, da de i høj grad beskriver hvad der fra politisk side skal til for at optimere bygninger, og deriblandt boligers miljøvenlighed. I afsnittet synlighed beskrives det hvordan denne økologiske modernisering skal slå igennem helt nede i øjnehøjde. Dette bl.a. ved energimærkning. En vigtig pointe i rapporten er også, at den økologiske bolig gennem de seneste årtier har haft et tydeligt prædikat af netop at være et lavenergiklassehus. For at denne økologiske modernisering og normalisering af bæredygtige huses arkitektur, skal slå igennem, er det derfor vigtigt at lavenergihuset kommer til at ligne et helt almindeligt hus og koste i nærheden af det samme. Derigennem vil lavenergihuset blive attraktivt og tilgængeligt for den almindelige køber. Gennem de seneste 30 år har danske boliger forbedret deres energiforbrug pr. kvadratmeter boligareal med 25 %, men eftersom boligens størrelse på den anden side er vokset med 5 kvadratmeter pr. beboer fra 50 til 55 kvadratmeter, er gevinsten af det faldende energiforbrug blevet mindre. Den er i perioden fra 1980 til 2004 kun faldet med ca %. Dette kan ses afbildet på figur 2.5. Side 18

19 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 2.5 Graf over energiforbrug og boligareal Energistyrelsen. Valg af isoleringstykkelse Artiklen Valg af isoleringstykkelse er skrevet af to Ph.d.-studerende fra Danmarks Tekniske Universitet; Steffen Petersen og Christian Anker Hviid. Den blev bragt i tidsskriftet Arkitekten, i februar Artiklen beskriver hvordan de nye energirammebestemmelser giver husbygningsdesignerne større kreativ frihed, da der i stedet for faste krav til U- værdier for bygningskomponenter, som det var tilfældet i tidligere bygningsreglementer, nu er krav til bygningens samlede energiramme. *11 Med denne designfrihed er det dog vigtigt at vide, hvilke energibesparende tiltag, som vil have den største effekt på det samlede energiforbrug. Artiklen omtaler den såkaldte energisparepris, som groft sagt fortæller noget om hvor mange penge det koster at spare 1 kwh. Figur 2.6 Graf over Energispareprisen for øget isoleringstykkelser for væg, gulv og loft. Fra artiklen. Side 19

20 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 På grafen i figur 2.6 ses det, hvor stor isoleringstykkelse man kan lave, før det ikke længere er rentabelt, rent energisparemæssigt. Effekten af vægisolering stopper ved ca. 330 mm, mens der i taget med fordel kan lægges helt op til 500 mm isolering. Figur 2.7 Graf over Energispareprisen for forskellige energibesparende tiltag. Fra artiklen. Ifølge rapporten er isolering af vægge, tage og gulve det sted hvor man kan hente den største besparelse. Derefter kommer bedre vinduer, mekanisk ventilation, solfanger og solceller med en energisparepris, som ligger over isoleringens. Se figur 2.7. Alle disse designparadigmer er dog naturligvis afhængige af det enkelte byggeri, men de giver en grundlæggende idé, om hvad man skal gøre for at nedbringe energiforbruget på rentabel vis. Side 20

21 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Grundlæggende Viden Der vil i det følgende blive lavet en gennemgang af, de vigtige aspekter, parametre og byggekomponenter mm., der kræves for at opnå et tilfredsstillende byggeri der kan leve op til de fremtidige krav. 3.1 Regler og definitioner Energidesign Det termiske indeklima I et optimalt hus er der ikke kun tænkt på energiforbrug. Her tages også hensyn til oplevelsen og komforten, som om brugeren kan føle sig godt tilpas. Termisk komfort er defineret som den tilstand hvor brugerne af boligen udtrykker tilfredshed med de termiske omgivelser i rummene *12. Der er meget der spiller ind på, hvordan mennesker oplever de termiske omgivelser. Enten kan det være for koldt eller varmt for kroppen som helhed, eller også kan enkelte kropsdele som hoved, nakke eller fødder være påvirket af lokal nedkøling eller opvarmning som følge af eksempelvis træk. Graden af termisk komfort afhænger af følgende parametre: For rummet Lufthastighed Lufttemperatur Lufthastighed Luftfugtighed Middelstrålingstemperatur Aktivitetsniveau Påklædning Tabel 3.1 Parametre for komforten i boligen Det er svært at stille alle tilfredse, og der er lavet mange studier, som giver en god målestok for hvilke temperaturer der bør sigtes efter at opretholde. Professor Povl Ole Fanger opstillede i 70 erne PPD-indekset, som angiver hvor stor en procentdel af en gruppe med et givent aktivitetsniveau og en given beklædning, der kan forventes at være utilfredse med det termiske indeklima. Figur 3.2 illustrerer hvor stor en procentdel af en gruppe der vil være utilfredse med rumtemperaturen i en sommer- hhv. vintersituation. Side 21

22 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 % Siddende aktivitet (1,2 met) Lav middellufthastighed (v < 0,1 m/s) Procent utilfredse Vinterbeklædning (1,0 clo) RF = 40% RF = 60% Termisk zone Sommerbeklædning (0,5 clo) Rumtemperatur Figur 3.2 PPD indekset for termisk komfortzone. Kilde: Thermal Comfort, B.W. Olesen, Ph.D diagrammet er efterbehandlet. Ud fra PPD-indekset for folk i en sommer- og vintersituation, kan det siges at det vil være fornuftigt at holde rumtemperaturen på mellem 20 o C og 26 o C for at holde et tilfredsstillende termisk indeklima. Dette område er i diagrammet illustreret som den termiske zone. Ved vurdering af de kommende simuleringer, vil der maksimalt blive accepteret 100 timer med temperaturer på over 26 o C, og opvarmningen aktiveres ved 20 o C. Ventilation For i en bolig at holde temperaturen nede på det der defineres som den termiske komfortzone, er det i varme perioder nødvendigt at ventilere. Da det er et hus til beboelse, er det meget vigtigt at styringen af temperaturen kan ske manuelt, så hvis beboerne føler temperaturen er for høj, er det en naturlig ting at åbne vinduerne for at bringe den ned. I et hus med store vinduesarealer, kan der nemt opnås et luftskifte på 3 h -1. Det skal haves in mente at beboerne i huset ikke er hjemme hele tiden, og i henhold til tyverisikring, er det ifølge en juridisk afgørelse ikke muligt at have vinduer åbne i perioder hvor huset står tomt *13. Dette bevirker, at der ikke kan opnås en højere ventilation end hvad en mekanisk løsning samt eventuelle friskluftventiler er dimensioneret til. Ifølge [SBi Anv 213], kan der kun regnes med et luftskifte som følge af naturlig ventilation i 75% af brugstiden, og med et luftskifte på 3 h -1 svarer dette til 2,25 h -1 i gennemsnit. I de kommende simuleringer, er det valgt maksimalt at tillade et luftskifte på 2 h -1. Side 22

23 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Det atmosfæriske indeklima Det atmosfæriske indeklima handler om kvaliteten af luften i bygningen. I en bolig foregår der mange aktiviteter, som bevirker at kvaliteten af luften forringes. I store koncentrationer kan den menneskeskabte kuldioxid virke sløvende og give ubehag, og menneskeskabte lugte kan give lugtgener. Også lugtgener fra madlavning, toiletbesøg og tobaksrøg er lugtgener som er uønskede i boligen. Nogle gasser og dampe er direkte farlige for os mennesker, og disse forringer naturligvis også det atmosfæriske indeklima. Den radioaktive gasart radon er et eksempel herpå. Ifølge et undervisningsnotat fra DTU *14, bør der minimum opretholdes et luftskifte i bygninger på 0,5 h -1 for at opretholde et godt atmosfærisk indeklima. Opvarmningsbehov Opvarmningsbehovet bestemmes ud fra kendte vejrdata, samt oplysninger om de termiske forhold i bygningen. I tabel 3.3 er de forskellige parametre oplistet. Varmetilskud og tab Varmetilskud Apparatur Personer Apparatur Passiv solvarme Transmissionstab gennem klimaskærm Tab som følger af ventilation på 0,5h -1 Tab som følger af infiltration Tabel 3.3 eksterne varmetilskud og varmetab. Opvarmningsbehovet er den energi som skal leveres til bygningen for at opretholde den ønskede temperatur på min 20 o C, som er beskrevet i foregående afsnit om termisk komfort. Det interne varmetilskud antages ifølge [SBi Anv 213] at være som vist i tabel 3.4. Varmebelastning Personer 1,5 W/m 2 Apparater inklusive belysning 3,5 W/m 2 Tabel 3.4 Varmetilskud Side 23

24 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Regler og definitioner Dagslys Et vigtigt element for at opnå et lavt energiforbrug og et godt indeklima er placeringen af vinduerne, som tillader dagslyset at trænge ind i huset. Ved at lave optimale dagslysforhold, vil brugen af kunstig belysning kunne minimeres, og desuden har dagslyset kvaliteter som kunstig belysning ikke kan erstatte. Bl.a. har det indflydelse på menneskers trivsel og velvære. Dagslysbehov Bygningsreglementet stiller ikke nogle konkrete krav til hvor stor en dagslystilgang der skal opretholdes i en bolig. Til gengæld formuleres følgende: Dagslys stk. 1 Arbejdsrum, opholdsrum i institutioner, undervisningslokaler, spiserum samt beboelsesrum skal have en sådan tilgang af dagslys, at rummene er vel belyste. Vinduer skal udføres, placeres og eventuelt afskærmes, så solindfald gennem dem ikke medfører overophedning i rummene, og så gener ved direkte solstråling kan undgås Dagslys vejledning stk. 1 Dagslyset kan ligeledes anses for at være tilstrækkeligt, når det ved beregning eller måling kan eftervises, at der er en dagslysfaktor på 2 pct. ved arbejdspladserne. Ved bestemmelse af dagslysfaktoren tages der hensyn til de faktiske forhold, herunder vinduesudformning, rudens lystransmittans samt rummets og omgivelsernes karakter Som figur 3.5 viser, har forskellige rum vidt forskellige behov for dagslys. Som udgangspunkt placeres beregningshøjden under beregning af dagslys, i hvad der svarer til skrivebordshøjde 0,85 meter over gulvplan. Figur 3.5 Anbefalet lysniveau i udvalgte rumtyper og situationer. www. velux.dk Alt afhængig af hvilket rum, der er tale om ændres kravene til lysstyrken. Illustrationen fra Velux viser den anbefalede lysstyrke. Dagslysfaktor Når dagslyset i et rum beregnes, gøres det som udgangspunkt ud fra en overskyet himmel. Denne vil typisk være defineret som en CIE (Commission Internationale de l Eclairage) overskyet himmel med en belysningsstyrke på lux, som har den største lux-værdi lodret og mindre i horisonten. I bygningsreglementets vejledning til stk. 1, beskrives det at den tilstrækkelige mængde dagslys skal eftervises ud fra en dagslysfaktor. Dagslysfaktoren for et givent punkt, er grundlæggende set, et tal der siger hvor mange procent af de lux der rammer punktet. Dette sker ved direkte belysning, refleksioner udvendige komponenter og refleksioner fra indvendige komponenter. Med andre ord kan dagslysfaktoren bestemmes som ses i figur 3.6. Side 24

25 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 3.6 Dagslysberegning. Den totale mængde dagslys som rammer en vandret flade i rummet ved dens komponenter: Himmelkomponenten SC, den udvendigt reflekterede komponent ERC og den indvendige reflekterede komponent IRC 3.3 Bygningskomponenter Vægge/tag/gulv Gennem alle konstruktionsdele sker der et energitab. For at nedbringe dette energitab, må der vælges nogle bestanddele, som er dårlige varmeledere. Moderne isolering har en rigtig lav varmeledningsevne, men for at komme ned på de U-værdier som kræves for et lavenergiklasse 0 hus, kommer man ikke uden om at bruge en del isoleringsmateriale. Samlinger I samlingerne mellem konstruktionsdelene sker der et ekstra stort energitab. Dette ekstra energitab kaldes i daglig tale en kuldebro, og betegnes også som et linjetab. Mange steder kan kuldebroer ikke undgås, men hvis løsningerne tænkes godt igennem, kan linjetabet nedbringes væsentligt. Virkningen af en god løsning skal dokumenteres i et finite element program til todimensionelle varmestrømme. Vinduer Vinduer er en i energimæssig henseende en interessant komponent, idet de både tilfører og fjerner energi fra bygningen. Vinduets U-værdi fortæller hvor stort varmetabet er, og g-værdien beskriver hvor meget solvarme der tillades gennem glasset. Vinduet er også den komponent som tillader adgang til dagslys, og glassets lystransmittans eller LT-værdi, fortæller noget om hvor meget lys der tillades gennem ruden. Vinduers U-værdi kan optimeres ved at vælge en karm i et godt karmmateriale, og nedbringe arealet af denne, da ruden ofte isolerer bedre end karmen. For selve ruden kan en god U-værdi opnås ved at benytte en flerlagsrude, hvor glassenes mellemrum er fyldt med en gasart med lav varmeledningsevne. Side 25

26 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Varmekapacitet Varmekapaciteten af bygningens indre materialer har stor indflydelse på det termiske indeklima i rummene. Bygningsmaterialer med en høj varmekapacitet kan lagre en masse energi, og dette bevirker at døgntemperatursvingningerne mindskes. Den høje varmekapacitet bevirker at konstruktionen opvarmes i stedet for at al varmen afgives til luften, og når solen ikke står på, bliver denne energi igen afgivet til luften. Varmekapaciteten afhænger af materialernes massefylde, specifikke varmekapacitet, og tykkelse. Infiltration Infiltrationen er den ufrivillige ventilation i boligen, som følge af utætheder. Materialemæssigt er der ikke så meget at gøre for at minimere infiltrationen, da denne i høj grad afhænger af den håndværksmæssige udførelse af bygningen. Det er vigtigt at arbejdsbeskrivelserne og projekteringsmaterialet som helhed er i top så der ikke forekommer misforståelser. Ventilation Naturlig ventilation i boliger er meget benyttet, men når boligen begynder at blive så tæt som det er foreskrevet ovenfor, er ventilationen en direkte nødvendighed for at få tilført den nødvendige mængde ilt, og derfor kan ventilationen ikke være afhængig af at brugerne manuelt åbner et vindue. I stedet kan et mekanisk ventilationsanlæg benyttes til at holde et konstant luftskifte på den halve gang i timen, som er beskrevet under det atmosfæriske indeklima i afsnit Et mekanisk anlæg lyder som en energikrævende affære, men med den nyeste teknik, kan der faktisk være energi at hente. Nye anlæg kan monteres med en varmeveksler, som mikser den varme udsugningsluft med den kolde indblæsningsluft. Dette gøres uden at der er direkte kontakt mellem luften, og derfor overføres lugt mm. ikke til den friske luft. Fordelen ved varmeveksleren er at et højt luftskifte om vinteren kan opretholdes uden at miste for meget varme til det fri. Om sommeren ønskes det ikke at indtræksluften opvarmes, og derfor kan der med fordel monteres en varmeveksler med en såkaldt bypass funktion. Derved kører luften uden om varmeveksleren, og den friske luft kan indblæses med den temperatur den nu en gang har. Natkøling Ved at ventilere sådan at temperaturen i løbet af natten tillades at komme ned på 20 o C, kan temperaturen holdes nede et godt stykke hen af dagen. Beboerne i et typehus er typisk på arbejde i løbet af dagen Når de om eftermiddagen kommer hjem, er temperaturen ikke er alt for høj, og derfor kan den med naturlig ventilation igen bringes ned på et behageligt niveau. Side 26

27 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 3.7 Ventilationsprincipper. Fra GENVEX Solafskærmning En af de primære grunde til at solafskærmning benyttes, er for at nedbringe overtemperaturproblemerne. Herudover er det også en effektiv løsning til at mindske gener fra blænding. Blænding er dog ikke noget, som nødvendigvis følger med i den egentlige designproces, da man ved opsætning af gardiner, kan undgå størstedelen. Overophedning er et andet og om muligt større problem. Her er det ikke altid optimalt at løse det i sidste øjeblik, med et gardin. At indtænke overophedning i designprocessen kan godt betale sig, da der dermed kan laves løsninger som er en del af det arkitektoniske udtryk. Det sker dog ofte at et hus skal have monteret solafskæmning, som en komponent der er sat på huset efter det er bygget. Side 27

28 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Til det findes der en del løsninger på markedet. Disse løsninger kan alt afhængig af produktet placeres indvendigt, udvendigt eller komme som en integreret del af et vindue. Disse kan også vælges efter hvilket ønske der haves til udtryk, effektivitet og brugsmønster. Til et typehus vil brugeren ofte selv kunne styre afskærmningen manuelt, hvilket f.eks. ikke er tilfældet for en arbejdsplads, hvor det typisk styres automatisk. Det vil derfor være en fordel at have en let tilgængelig afskærmning, som f.eks. en markise, solgardin eller lignende. Som alternativ til faste/fleksible solafskærmninger, er der mulighed for at implementere solafskærmning i selve glasset, som er en belægning, der nedsætter solvarmetransmittansen for ruden. Da denne løsning er ufleksibel, og dermed også udelukker varmen når den ønskes, er dette ikke brugbar løsning for et almindeligt dansk familiehus. 3.4 Brugsmønster Den moderne danske familie har gennem de seneste årtier udviklet brugsmønstret for boligen; visse rum har fået en større betydning for dagligdagen, imens andre rum er blevet mindre betydende eller er forsvundet helt. Dette enten på grund af samfundsudviklingen eller blot på baggrund af skiftende moder og trends. Primære og sekundære rum Opdelingen vil i grove træk kunne skrives op i primære og sekundære rum. De mest benyttede rum såsom stuen og køkkenet har altid været primære rum, som hele familien opholder sig i store dele af dagen. Andre rum som bryggers og badeværelser er mere sekundære rum, hvor man kun befinder sig i korte tidsintervaller. Den fremtidige udvikling kan dog sagtens ændre på denne fordeling, og omdanne eksempelvis badeværelset til et mere primært rum, hvor man opholder sig i længere tid ad gangen. Orientering Da de forskellige rum i boligen har forskellige brugsformål, er der naturligvis også andre krav til indeklimamæssige aspekter såsom temperatur, solindfald, lysindfald og udluftning. Dette afhænger i høj grad af husets orientering og omgivelser. Rumgennemgang Stuen: Stuen er husets mest benyttede opholdsrum, og skal optimalt set placeres så centralt i huset som muligt, så det fungerer som samlingssted for alle husets funktioner. Derudover er kontakten til udearealerne, såsom have eller terrasse, ligeledes vigtig. Solindfald i stuen kan accepteres til en vis grænse, blot der er gode muligheder for afskærmning, så man har mulighed for at udelukke solindfald. Sove- og børneværelser: Det ønskes ikke, at der kommer overtemperaturer i værelser hvor man sover, så orientering mod syd er ikke optimalt. Orientering mod nord vil være fornuftigt for at undgå høje temperaturer. For soveværelset vil orientering mod øst være ønskeligt for mange mennesker, da man får glæde af morgensolen. For børneværelser er det i højere grad vigtigt at have en god kontakt til haven, hvor megen aktivitet foregår. Side 28

29 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Køkken: Den moderne boligindretning foreskriver store køkkenalrum, som fungerer som samlingspunkt i huset i stil med stuen. Da dette er et af husets samlingssteder, er godt dagslys vigtigt. Badeværelser: På badeværelse er der ikke noget ønske om at holde temperaturen nede på samme niveau som i de øvrige rum i huset. Dog er det at holde fugtigheden nede for at undgå fugtskader og svamp, så gode udluftningsmuligheder er nødvendige. Da overtemperaturer som sagt ikke er et lige så stort problem som i de øvrige rum i huset, vil orientering med sydvendte vinduer, på badeværelset være en fordel. Bryggers: Der er for et bryggers ikke de store indeklimamæssige behov, da rummet ikke er et benyttet opholdsrum. Overtemperaturer eller undertemperaturer er derfor ikke det store tema. Kontor: Det er vigtigt for kontoret, at rummet holdes med et konstant behageligt indeklima, uden overtemperaturer, så rummet kan bruges over hele dagen til at arbejde i. Det er derudover vigtigt, at man i indretningen indtænker hvordan arbejdspladsen i kontoret kan placeres så blænding og direkte solindfald i eksempelvis computerskærme undgås. Side 29

30 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 4 Referencehus Archline 180m 2 fra Bülow & Nielsen Bülow & Nielsen har med deres typehus af serien Archline, designet et hus som giver de gængse arkitekturtraditioner inden for husbyggeri ny energi. Den typiske høje brystning på vinduerne er droppet, og ligeså er det markante tagudhæng. Husets forskudte form gør at det skaber arealer omkring huset, der kan give læ og sol på forskellige tider af døgnet. Figur 4.1 Foto af Archline-hus ved Ringsted Firmaet kalder selv huset for Fremtidens parcelhus til nutidens familier *15, da huset i højere grad end mange andre typehuse er mere moderne og renliniet. Fremtidens parcelhus skal kunne klare de krav der stilles i det fremtidige bygningsreglement, og dette gælder ikke kun BR10, men også de forventede krav frem til Derfor må huset forbedres på det energimæssige plan. Et fremtidens parcelhus appelerer til et hus der er bedre end det gængse parcelhus i dag, og derfor skal brugeroplevelsen også være i top. For at opnå dette, er det også vigtigt at have fokus på et indeklima, som skaber god termisk komfort. Energirammen ligger for det eksisterende hus på 86 kwh/m 2 pr. år, og dette er ikke godt nok til at klare kravet i BR10, som i henhold til afsnit vil hedde godt 62 kwh/m 2 pr. år for det 180m 2 store hus. Side 30

31 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 4.2 Grundplanen for referencehuset 4.1 Egenskaber for referencehus Referencehuset har noget forskellige termiske og byggekomponentmæssige egenskaber. Disse vil blive brugt eller forandret på den ene eller anden måde i det følgende af rapporten. Ydervægskonstruktion Teglsten Murbatts Porebeton Loftskontruktion Isolering Dampspærre Gips Terrændæk Betongulv Trykfast iso Kapillargrus 108 mm 150 mm 100 mm 360 mm 0,22 mm 2x13 mm 120 mm 275 mm 100 mm Klimaskærmen Referencehusets har fået foretaget målinger i Be06 som myndighedsgodkendelsen kræver. Varmekapacitet For de videre udregninger, er det vigtigt at kigge på bygningens varmekapacitet. Ifølge [DS/EN ISO 13790], kan varmekapaciteten udregnes ud fra følgende: Heraf er den indre varmekapacitet pr. areal, κ j givet ved cp C = Σk A m j j ρ δ δ udtrykker indtrængningsdybden, og for det enkelte materiale foreskriver [DS/EN 13790] at denne nås ved: - midten af en indervæg - et isoleringslag - en tykkelse på 100mm af det pågældende materiale Tabel 4.3 Konstruktionsdele for Archline typehus. Side 31

32 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Materialeegenskaber Materialeegenskaber Densitet (ρ) [kg/m 3 ] Specifik varmekapacitet (cp) [J/kgK] Højstyrkebeton Porebeton Gips Tabel 4.4 Matrialeegenskaber Den samlede varmekapacitet for bygningen er vist i tabel 4.5. Konstruktionsdel Overfladeareal i forhold til opvarmet etageareal [-] Penetrations-dybde (δ) [m] Aktiv varmekapacitet pr. overfladeareal [Wh/m 2 K] Aktiv varmekapacitet pr. opvarmet etageareal [Wh/m 2 K] Loft, gips 1,00 0,026 7,2 7,2 Ydervægge, porebeton 1,11 0,1 17,4 19,3 Indervægge, porebeton 0,56 0,05 8,7 4,9 Sum 2,67 31,4 Windesign [J/(m 2 K)] Tabel 4.5 Varmekapacitet for referencehua I beregningen er gulvet ikke taget med, idet der benyttes gulvvarme. I sommerperioder hvor gulvvarmen er slukket kan gulvet dog sagtens akkumulere varme, og derfor er det en lidt grov antagelse at det slet ikke medregnes. Ved at medregne et trægulv på 80% af gulvet, og et klinkegulv på de resterende 20%, kan følgende varmekapacitet opnås: Til simuleringerne må et vægtet gennemsnit benyttes. Side 32

33 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Konstruktionsdel Overfladeareal i forhold til opvarmet etageareal [-] Penetrations-dybde (δ) [m] Aktiv varmekapacitet pr. overfladeareal [Wh/m 2 K] Aktiv varmekapacitet pr. opvarmet etageareal [Wh/m 2 K] Loft, gips 1,00 0,026 7,2 7,2 Ydervægge, porebeton 1,11 0,1 17,4 19,3 Gulv, træ 0,8 0,022 6,1 4,9 Gulv, klinker 0,2 0,1 63,9 31,4 Indervægge, porebeton 0,56 0,05 8, Sum 2,67 49 Windesign [J/(m 2 K)] Tabel 4.6 Varmekapacitet for referencehus med gulve Dagslys Der er for referencehuset lavet dagslysberegninger. I FABA Light analyseres huset rumvist, og der beregnes dagslysfaktorer. Kontoret, opholdstuen og køkkenet er i planen sammenhængende, men vil nu og senere i FABA Light simuleringerne blive betragtet som 3 individuelle rum. I virkeligheden vil disse tre rum have en stor mængde dagslysudveksling, som ikke vil blive taget med i resultaterne. Den virkelige dagslysfaktor for disse tre rum, vil i virkelighedens verden være større. Figur 4.7 viser simuleringerne for hvert enkelt rum. Figur 4.7 Dagslysfaktor for huset. Side 33

34 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Reduktionsfaktor er forholdet mellem rudeareal og hulmål. (se bilag 1.4) Matrialeegenskaber Karme Lyst trægulv (reflektans) 52 % Vægge cremehvid (reflektans) 77 % Pudset gipsloft (reflektans) 78 % Lystransmittans 0,72 Vedligeholdsfaktor 0,94 Beregningsfladehøjde Tabel 4.8 Inddata til FABA Light 0,85 meter Daglysfaktor middel Rum Referencehus 1 1,2 2 0,7 3 1,3 4 1,8 5 5,0 6 1,2 7 1,2 8 1,1 9 1,2 10 0,5 Middelværdi 2,0 Tabel 4.9 Dagslysfaktor for referencehus Huset har generelt ganske gode dagslysforhold i alle rum. Kun badeværelse (rum 2) og gangen (rum 10) har dagslysfaktor under 1, men disse rum har ikke behov for mere. Side 34

35 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Scenarie 1 Forbedring af byggekomponenter Figur 5.1 Grundplan for scenarie Optimering I det følgende, vil der blive fortaget en optimering af husets byggekomponenter i klimaskærmen og for ventilationsanlægget. Herunder undersøges det hvor langt huset kan komme ned i energiforbrug, uden at tilsidesætte kravene til komforten. Der vil med andre ord ikke laves nogen ændringer på husets arkitektur. U-værdier I forhold til det eksisterende hus, er der blevet optimeret på transmissionskoefficienterne, således at følgende reduceringer er opnået. Bygningsdel Før [W/mK] Efter [W/mK] Ændring Ydervæg 0,22 0,09-59,% Terrændæk 0,12 0,07-42% Loft 0,10 0,06-40% Tabel 5.2 U-værdier for scenarie 1 De optimerede U-værdier er opnået ved at installere mere og bedre isolering i de enkelte bygningskomponenter. I det følgende afsnit er optimeringen gennemgået. Beregningerne findes endvidere under bilag 1.1. Ydervægge Ydervæggene opbygges af 100mm porebeton, 340mm Klasse-34 isolering (150mm+190mm) og 108mm teglsten. Dette giver en samlet U-værdi på 0,09W/m 2 K. Figur 5.3 Vægkonstruktion. Fra Rockwool energy Side 35

36 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Terrændæk Terrændækket opbygges af et kapilarbrydende afretningslag udført i stabilgrus på 100mm, og herefter 400mm klasse-34 trykfast isolering i polystyren. (150mm+150mm+100mm). Overisoleringen er 120mm armeret beton med ilagt gulvvarme, og til slut et pudslag. Gulvbelægningen vil være træ eller klinker. Da der er gulvvarme, tages kun det, der ligger under betonlaget med i beregning. Dette giver en samlet U-værdi for terrændækket på 0,07W/m 2 K. Figur 5.4 Terrændækskonstruktion. Fra Rockwool energy Loft Loftkonstruktionen består af gipsplader (2x13mm) monteret på spredt forskalling. Denne forskalling sidder på spærene, hvorimellem der ligger 150mm klasse-34 isolering. Over dette lag ligger der yderligere 450mm klasse-34 isolering. Dette giver loftet en samlet U-værdi på 0,06W/m 2 K Vinduer Glas Den optimale løsning ville være at optimere det enkelte vindue efter orientering i forhold til verdenshjørnerne. For sydvendte vinduer kan det betale sig at gå på kompromis med U-værdien, hvis dette kan betyde at vinduet får en højere g-værdi, som kan give os et større energitilskud fra passiv solvarme. Det skal dog gøres med forbehold for at der ikke kommer for mange timer med overtemperaturer. Figur 5.5 Loftsisolering. Fra Rockwool energy Lystransmittansen og g-værdien er to værdier der følges ad. Da den visuelle oplevelse gennem vinduer med varierende lystransmittans er forskellig, og da det ikke ønskes at gå på kompromis med rumoplevelsen, er samme glastype benyttet i alle rum. Facaderuder Undersøgelser i WinDesign har afsløret at det bedste valg vil være at vælge en glastype med lav U-værdi. Dette opnås bedst ved en 3-lags rude, som ikke har en lige så høj g-værdi som en 2-lags. Det endelige glasvalg er faldet på en Pilkington Optitherm S3 med 3 lag 4mm glas og 2 mellemrum på 18mm med Argon (se bilag 4.1). Med gassen Krypton, kunne der have været opnået en bedre rude, men dette er for dyrt i forhold til hvad der opnås af effekt. Ovenlysruder For ovenlysvinduerne er der benyttet en Velux (--65) lavenergirude. Dette er Velux såkaldte super lavenergirude, som er den der tilbyder den laveste U-værdi (se bilag 4.5). Facaderuder Ug [W/(m^2 K)] 0,50 g-værdi [-] 0,52 LT-værdi [-] 0,72 Tabel 5.6 Værdier for facaderuder Ovenlysruder Ug [W/(m^2 K)] 0,50 g-værdi [-] 0,72 LT-værdi [-] 0,68 Tabel 5.7 Værdier for ovenlysruder Side 36

37 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Karme Karmen, som har en bredde på 57mm, består af GRP-kampositmateriale. Denne karm er et produkt, som kan leveres af Protec vinduer (bilag 4.3). Ψfg-værdien er et udtryk for linjetabet mellem karm og glas. Det har været svært at finde karmoplysninger på Velux produkter. Det bedste karmmateriale de leverer, er den på det såkaldte GPU-vindue, som produceres i polyuretan. En ting, der også er vigtig at bemærke er, at karmen på et ovenlysvindue sidder uden på taget, hvilket gør at den ikke er så ømt et punkt som for et facadevindue, hvor den sidder i murhullet. Det er derfor antaget at karmen har samme egenskaber som den, der benyttes til facadevinduerne. Karme Uf [W/(m^2 K)] 0,50 Ψf-g-værdi [W/mK] 0,04 Bredde [m] 0,057 Tabel 5.8 Værdier for ramme/ karm Figur 5.9 Karm fra Protec. www. protecwindows.dk Samlede vinduer U-værdien for det samlede vindue regnes automatisk i WinDesign, men i Be06 skal denne beregnes manuelt. U-værdierne for vinduerne, bestemmes ud fra beskrivelsen i [DS418]. Beregningerne ligger under bilag 1.1, og i tabel 5.10 er resultaterne oplistet Vindue Hulmål[m 2 ] Af [m 2 ] Ag [m 2 ] Ff [-] Ug [W/m 2 K] Uf [W/m 2 K] U [W/m 2 K] A dør (0,95x2,11m) 2,00 0,34 1,67 0,83 0,50 1,42 0,77 B vindue (0,71x1,79m) 1,27 0,27 1,00 0,79 0,50 1,42 0,84 C dobbelt (1,91x2,11m) D ovenlys (0,78x1,40m) 4,03 0,62 3,41 0,85 0,50 1,42 0,76 1,09 0,24 0,86 0,78 0,50 1,42 0,84 Tabel 5.10 U-værdierfor døre og vinduer. Side 37

38 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Samlet Det samlede endimensionelle transmissionstab (eksklusiv kuldebroer) for bygningen er: Rum UA [W/K] UA vinduer [W/K] [W/K] 1 0,68 3,20 3,88 2 0,56 1,07 1,63 3 0,26 2,13 2,39 4 0,21 8,26 8,47 5 7,10 9,48 16,58 6 0,00 2,13 2,13 7 0,00 2,13 2,13 8 0,00 1,54 1,54 9 0,00 1,07 1, ,00 1,54 1,54 Samlet 8,82 32,55 41,37 Tabel UA-værdier ex kuldebroer Linjetab Når der benyttes byggematerialer, som er så godt isolerede, kommer linjetabene til at stå for en ret stor del af det samlede varmetab. Derfor er en optimering af linjetabene en nødvendighed, og dette sker ved udvikling af bedre samlingsdetaljer. Grundet de øgede isoleringstykkelser, skal der alligevel udvikles nye samlingsdetaljer, så det er meget nærliggende at gøre dette på en energieffektiv måde. Samling Ψ [W/mK] L [m] Ψ [W/K] Væg-fundament 0,17 69,85 11,87 Dør/vindue-væg 0,03 104,12 3,12 Dør-fundament 0,20 8,58 1,72 Tabel 5.12 Linietabsværdier for konstruktionen i scenarie 1 16,71 Huset som det står i dag, har et samlet linjetab på 16,71W/K. Den samlede UA-værdi uden linjetab er efter foregående optimeringsproces fundet til 41,37W/K. Med linjetabene fra det oprindelige hus, giver dette et samlet varmetab på 58,08W/K. Linjetabene udgør altså hele 29% af det samlede transmissionstab, og derfor vil der kunne vindes en del på at finde nogle bed- Side 38

39 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 re løsninger til samlingerne. Denne procentdel er endda hvor linjetab for tag og hjørner medregnes under væggenes og loftets endimensionelle linjetab, så den reelle andel er faktisk større. Mere om dette i de følgende afsnit. Summa summarum er at linjetabene står for en stor del af bygningens transmissionstab, og derfor er det vigtigt at udvikle nogle gode samlingsløsninger for at nedbringe dem. Efter en optimeringsproces, har det været muligt at reducere linjetabene til følgende: Samling Før [W/mK] Efter [W/mK] Ændring Væg-fundament 0,17 0,056-67% Dør/vindue-væg 0,03 0,014-53% Dør-fundament 0,20 0,1-50% Tabel 5.13 Reduktion af Linietabsværdier for konstruktionen i scenarie 1 Resultaterne er i henhold til afsnit opnået ved at designe samlingerne, og efterfølgende simulere på dem i Finite element programmer. En detaljeret beskrivelse af resultaterne findes under bilag 1.1, og samtlige samlingsdetaljer er at finde under bilag 2.2. Ydervæg/fundament På det eksisterende hus er linjetabet mellem fundamenter og ydervægge angivet til 0,17 W/mK. Med en samlet ydervægslængde på 70 m, bliver transmissionstabet på hele 11,9 W/K. Ved at optimere på samlingsdetaljen omkring fundamentet, var det muligt at komme ned på et linjetab på Ψ=0,03 W/mK, hvilket reducerer transmissionstabet til 2,1 W/K. Vinduer For vinduerne, er der kørt en simulering på sidefalsene. Det antages at top og bundfals kan laves med en lignende løsning. Der er fortaget en simplificering ved at vælge det samme linjetab for både over under og sidefalse, da disse ikke afviger så meget indbyrdes. (Se bilag 1.1) Figur 5.14 Varmetabssimulering af fundament i HEAT2 På det eksisterende hus er linjetabet mellem vinduer og ydervægge angivet til 0,03 W/mK. Med en samlet samlingslængde for vinduer på 104,12 m, bliver transmissionstabet på 3,12 W/K. Simuleringen giver et resultat på Ψ=0,01 W/mK, og med en samlet samlingslængde for vinduerne på 104,12 m, bliver transmissionstabet reduceret til 1,04 W/K. Figur 5.15 Varmetabssimulering gennem lige fals i THERM Side 39

40 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Dør-fundament Samlingen mellem dør og fundament har i det eksisterende hus et linjetab på 0,20 W/mK. Da den samlede samlingslængde er på beskedne 8,58 m er der ikke så meget at hente her. Derfor vurderes det at en simulering er for tidskrævende. Da det er lykkedes at reducere de øvrige linjetab med 53 % og 67 %, vurderes det at linjetabet ved fundamentet kan reduceres med 50 % - altså til Ψ=0,1 W/mK. Dermed reduceres transmissionstabet fra 1,72 W/K til 0,86 W/K. Figur 5.16 Koncept over lijetabsreduktion Yderligere linjetab som med fordel kan tages i regning Ifølge [DS418] regnes transmissionsarealerne fra ydervægge og til over isoleringslaget i loftet altså uden på selve konstruktionen. Egentlig foregår varmestrømmen fra de indre overflader, men denne beregningsmetode benyttes for på en lidt grov måde at medregne det øgede transmissionstab som foregår i samlinger i hjørner, samt mellem ydervægge og loft. Efterhånden som isoleringstykkelserne øges, bliver væggene og isoleringslaget i loftet tykkere, og derfor bliver man straffet hårdt for denne forsimpling. Hvis linjetabet for loft/ydervæg og ydervæg/ydervæg i hjørner udregnes og medtages, er det tilladt at regne vægarealer + loftareal som nettoarealer. Derfor er det en fordel, at lave en mere nøjagtig beregning, for at lave en energiramme for et lavenergiklasse 0 hus. Ved at lave nogle gode løsninger, kan der vindes på det, og i det følgende afsnit, vil der blive foretaget en undersøgelse af hvad, der kan vindes for netop dette hus. Tag-ydervæg Som tagløsningen er i dag, er der ikke plads til ret meget isolering helt ude ved tagfoden. Dette giver en stor kuldebro, og derfor et unødigt stort transmissionstab. Ved at benytte et trempelspær, er det muligt at hæve hele tagkonstruktionen, for derved at lade isoleringen fortsætte nærmest uden afbrydelse. Side 40

41 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 5.17 Gitterspær i referencehus og Trempelspær i scenarie 1 En simulering af den nye tagkonstruktion giver et linjetab på Ψ=0,035 W/ mk. For gavlen vil den være en smule bedre, da isoleringen her kan fortsætte helt uden afbrydelse. For en sikkerheds skyld benyttes også her et linjetab på 0,035 W/mK. Også i køkken/alrummet med den øgede loftshøjde, er dette linjetab benyttet. Figur 5.19 Snittegning af loft der går til kip i køkken/alrum Figur 5.18 Varmetabssimulering af Væg/tag-samling i THERM Ved at tage linjetabet i regning, er det tilladt at benytte nettoarealer, og dette har både indflydelse på transmissionstabet for væggene samt loftet. Gevinsten er udregnet i næste afsnit om hjørnernes linjetab, som også har en indflydelse på størrelsen af transmissionstabet gennem væggene. Side 41

42 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Hjørner Linjetabet i hjørnet afhænger af hvilken side der er varmest. I figur 5.20 er resultaterne illustreret: Linjetab: Ψ=0,031 W/mK - 6 stk Linjetab: Ψ=0,032 W/mK - 2 stk Figur 5.20 Varmetab gennem hjørner i scenarie 1. Udregnet i HEAT2 Figur 5.21 Placering af de 8 hjørner, der er blevet lavet linjetab over. Vurdering af gevinsten ved at medregne disse linjetab, skal ses i to etaper. Først etape udregnes for væggene, hvor væghøjden regnes fra underside af betondæk til underside af færdigt loft. Normalt ville man regne fra underside af betondæk til overkant af loftisolering. Med hjørnelinjetabene kan der desuden regnes med indvendige væglængder. Side 42

43 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Brutto vs. nettoarealer Højde Længde Brutto 3,16 69,85 Netto 2,51 65,47 Tabel 5.22 Brutto og nettoarealer for linjetab Scenarie 1 Ydervægsareal U Ψ Linjetab UA Samlet tab [m 2 ] U [W/m 2 K] Ψ [W/mK] Linjetab [W/K] UA [W/K] Med linjetab 164,00 0,09 0,032 0,63 14,76 15,39 Uden linjetab 220,45 0, ,84 19,84 Tabel 5.23 Linjetab Gevinst: 4,45W/K - 22,43% For loftet kan en lignende sammenligning laves. Scenarie 1 Loftareal U Ψ Linjetab UA Samlet tab [m 2 ] U [W/m 2 K] Ψ [W/mK] Linjetab [W/K] UA [W/K] Med linjetab 156,40 0,06 0,035 2,29 9,38 11,68 Uden linjetab 193,40 0, ,60 11,60 Tabel 5.24 Linjetab Tab: 0,08 W/K - 0,61 % Den samlede gevinst kan udregnes, ved at sammenholde ydervægsareal og loftareal med linjetab sammen med de to uden linjetab. En samlet gevinst på 13,9 % er ganske udmærket, selv hvis man tager beregningernes omfang i betragtning. Desuden er resultatet langt tættere på den virkelige situation. Den forbedrede tagløsning ville slet ikke blive belønnet efter den simple beregningsmetode som [DS418] foreskriver, og det er egentlig forkert. Derfor er den ekstra beregning en nødvendighed for at dokumentere virkningen af den bedre tagløsning. Side 43

44 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Samlet UA Den samlede UA-værdi for de enkelte rum, samt for hele bygningen, er nødvendig information for simulering i WinDesign. For de enkelte rum regnes transmissionsarealerne for de konstruktionsdele og samlinger, der vender mod uderummet. Ved skillevægge regnes der til midten af væggen. Hele beregningen ses under bilag 1.2. Samlet UA for bygningen (ex. Vinduer) Rum Ψ [W/K] UA [W/K] UA [W/K] 1 1,15 4,54 5,68 2 0,70 2,51 3,21 3 0,42 1,95 2,37 4 1,91 7,07 8,99 5 1,90 5,83 7,73 6 0,43 2,14 2,57 7 0,88 3,08 3,96 8 0,68 2,06 2,74 9 0,34 1,18 1, ,22 1,40 1,62 Samlet 7,10 31,76 40,40 Tabel 5.25 UA-værdier for scenarie Infiltration Der ønskes så lav en infiltration som muligt, men samtidig er det nødt til at være en værdi, som rent faktisk er mulig at opnå i praksis. For at nedbringe infiltrationen, er det vigtigt at huset udføres så tæt som muligt. Det er derfor vigtigt at håndværkerne instrueres i at håndtere dampspærren på en måde så den ikke brydes unødigt. Som reference bruges et passivhus opført i Allerød. Dette hus er ved en Blowdoor trykprøvning ved 50 Pa testet til tæthed på q_50=0,36 l/(m 2 s). For at omregne resultatet til normale brugsforhold, benyttes en omregningsformel fra [SBi Anv 213]: l l q = 0,04 + 0,06 qso q = 0,04 0,06 0,36 0, m s m s Side 44

45 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Denne infiltration er opgivet i l/(m 2 s), men i WinDesign skal den bruges i h -1. For at omregne dette, behøves rumhøjden h, hvorved der kan konverteres fra l/s til m 3 /h: Inf 3 l m / h 0,062 3,6 q 3,6 2 = = m s l / s = 0,093h h 2,39m Ventilation For at holde et konstant luftskifte på en halv gang i timen, benyttes et mekanisk ventilationsanlæg. Der vælges et anlæg fra Genvex GES Energy Et mekanisk balanceret ventilationsanlæg med varmegenvinding benyttes. Der køres bypass om sommeren så indtræksluften ikke varmes unødigt op. (beskrevet under baggrundsviden). Med en modstrømsveksler kan der i opvarmningsperioden opnås en varmegenvinding på % Energiforbruget til mekanisk ventilation er beregnet til en halv gang i timen, med et kontant luftskifte. Denne ventilation er aktiv døgnet rundt Symbol Værdier Værdi Q Energiforbrug Td/T Faktor for brugstid 1 q Den beregningsmæssige ventilation 0,33 l/s/m 2 SEL Det specifikke elforbrug 1200 W/m 3 /s M Antal dage i måneden 30,4 Tabel Symboloversigt Td 6 kwh kwh / m Q = Areal q SEL 24timer 10 = 539 = 2, 79 T år år Simulering og resultater Simuleringen af bygningens energibehov og overophedningstimer, er udført i WinDesign og Be06. WinDesign er opdelt i 3 steps, hvoraf de 3 første skal bruges til en energisimulering. Disse 3 steps er her beskrevet. Step 1 Det første, der er gjort, er at definere de enkelte vinduer. Materialeegenskaberne er som beskrevet i foregående afsnit omkring vinduer, og dimensionerne er som vist i tabel Bogstaverne angiver vinduets størrelse, og tallet refererer til data omkring glas og karm som er defineret under WindowComponents. Side 45

46 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 WinDesign ID Type Beskrivelse Dimensioner (bxh) [m] A18 Dør PRO TEC 7 med Pilkington Optitherm S3 0,95 x 2,11 B18 Vindue PRO TEC 7 med Pilkington Optitherm S3 0,71 x 1,79 C18 Dobbeltdør PRO TEC 7 med Pilkington Optitherm S3 1,91 x 2,11 D17 Ovenlysvindue Velux GPU M ,78 x 1,40 Tabel 5.27 Bygningskomponenter i scenarie 1. Døre og vinduer. Step 2 Under Dwelling Information skal der defineres en række oplysninger om boligen. Det opvarmede etageareal gives som nettoareal i dette tilfælde 156 m 2. Lofthøjden benyttes til at beregne rumvolumener. Denne er fra overkant af færdigt gulv til underside af loftet 2,36 m. UA-værdien kan udregnes direkte i WinDesign, men det er lige så let at gøre det manuelt. Denne er fra foregående afsnit omkring klimaskærmen fundet til 38,67 W/K. Bygningens varmekapacitet er i det foregående beregnet til ca J/ m 2 K uden gulvkonstruktion og J/m 2 K med gulvkonstruktion. Dette svarer bedst til den konstruktionsbeskrivelse som i WinDesign hedder Medium. Det ville have været at foretrække hvis denne kunne angives manuelt, da springene er meget store, og værdien har stor indflydelse på antallet af overophedningstimer. Det interne varmetilskud sættes ud fra parametrene defineret i det termiske indeklima til 5 W/m 2. Infiltrationen blev tidligere beregnet til 0,093 h -1. Ventilationsanlægget er det valgte med varmegenvinding på 88 % og bypass om sommeren. Dette sættes til fast at køre så der opretholdes et luftskifte på 0,5 h -1. Figur 5.28 Inddata i WinDesign Side 46

47 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 I de enkelte rum placeres vinduer ud fra plantegningen, og for disse defineres skyggefaktorer osv. For bryggerset indsættes en 90 o horisontal afskærmning, da det antages at der placeres en carport netop her. Figur 5.29 Inddata i WinDesign. Vinduesdefinering Step 3 I Step 3 defineres de termiske zoner. Her skal de enkelte rums gulvarealer og UA-værdier indtastes. Disse er alle beregnet i foregående afsnit om klimaskærmen. Der benyttes ikke køling, men opvarmningen får setpunkt ved 20 o C. Det defineres endvidere at der benyttes et ventilationsanlæg med varmegenvindingsenhed. Venting sættes til maksimalt at måtte køre med 2 h -1, og dette sættes til at kunne benyttes når temperaturen overstiger 22 o C. Normalt benyttes en setpunktstemperatur på 23 o C, men for at tvinge WinDesign til at køre med natkøling, benyttes en lavere temperatur. En for lav temperatur resulterer i et væsentligt øget energibehov til opvarmning, så det skal man passe på med. Man kunne dog ønske sig en funktion, der medtager natkøling med setpunkt på 20 o C. Ved vurdering af det termiske indeklima, defineres det, at der skal analyseres på antal timer med temperaturer over 26 o C. Side 47

48 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Energibehov Ud fra en simulering i WinDesign fås resultaterne, som er illustreret i skemaet. Samlet set ønskes det at holde energiforbruget til opvarmning på under 15 kwh/m 2 pr. år. Dette svarer til kravet i det tyske Passivhaus, og det skaber et frirum på ca. 10 kwh/m 2 pr. år til ventilation, samt opvarmning af varmt brugsvand. Generelt er det de nordvendte rum, som kræver meget energi til opvarmning, og heraf er rummene med stort vægareal mod udeluften de værst ramte. De to badeværelser (rum 2 og 9) har et særligt højt opvarmningsbehov, og det spiller egentlig ikke så godt sammen med at netop disse rum ønskes holdt på en relativt høj temperatur. Figur 5.30 Inddata i WinDesign Opvarmningsbehov [kwh/m 2 pr. år] Rum Scenarie 1 1 8,2 2 18,9 3 13,9 4 12,0 5 14,7 6 6,4 7 11,0 8 21,0 9 22,3 10 8,3 Total 12,5 Tabel 5.31 Opvarmningsbehov for scenarie 1 Side 48

49 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Bryggerset har også et stort opvarmningsbehov, men da der i dette rum vil være placeret teknik som afgiver varme, er det ikke det største problem. Resultatet i WinDesign er angivet som kwh/m 2 nettoareal pr. år, men kravet som stilles i henhold til bygningsreglementet er angivet i kwh/m 2 bruttoareal pr. år. Nettoarealet er 156 m 2 og bruttoarealet er 192 m 2, så omregningsfaktoren mellem disse to bliver 156 m 2 /192 m 2 = 0,81. Dette betyder at bygningens samlede energibehov er 10,2 kwh/m 2 bruttoareal pr. år. Rammen for klasse 0 er i henhold til afsnit 1.5.1: 550 kwh 17,5 + = 20,36. 2 pr år 192 m Hvis det antages at energibehovet til varmt brugsvand og køling kan holdes på ca. 10 kwh/m 2 pr. år, overholdes denne energiramme Overophedning Resultatet fra WinDesign er illustreret i figur Som det kan ses, forekommer der urimeligt mange timer med temperaturer på over 26 o C. Det er tydeligt at se der er en tendens til at de rum som har sydvendte vinduer bliver meget varme (Rum 1, 4, 5, 6 og 7). Især i køkken/alrummet er der store problemer, og dette skyldes selvfølgelig de tre ovenlysvinduer. Figur 5.32 Antal overophedsningstimer pr rum i scenarie 1. Side 49

50 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Simuleringen er som beskrevet, udført med et maksimalt tilladeligt luftskifte på 2 h -1. Ved at skabe krydsventilation i huset, vil der kunne opnås et langt højere luftskifte, og denne mulighed vil kunne benyttes når beboerne er hjemme. Det er dog ikke optimalt, så når antallet af overophedningstimer er så højt, vil det være nødvendigt at montere solafskærmning Solafskærmning Reduktion af timer med overophedning til under 100, er muligt ved at installere flytbar solafskærmning. Da antallet af overophedningstimer er meget højt, er behovet for solafskærmning tilsvarende meget højt. Sunflex har udviklet et solgardin som placeres indvendigt, men på trods af det er i stand til at reflektere solvarmen ud gennem vinduet igen. Tabelen, viser 4 forskellige solgardiners egenskaber. Det ses at BB rullegardinet har en lysgennemgang på 14 % og er derfor bedst hvad angår dagslys og udsyn, men er til gengæld også ringest til at reflektere varmen. I det følgende vil det undersøges hvilke gardiner, der kan bruges til at nedsænke overophedningen til at gå under 100 overophedningstimer. Til ovenlysvinduerne benyttes manuelt betjente rulleskodder fra velux, der Figur 5.33 Billede og tabel fra Sunflex. *16 kan nedsætte solvarmeindfaldet med 95 %. Overophedning er for rum 1, 6 og 7 på henholdsvis 43 timer, 46 timer og 44 timer, det er derfor muligt at benytte BB solgardinerne, det tillader mest lysgennemgang. Figur Billede fra Velux *17 Side 50

51 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Rum 1, 6 og 7 Orientering Type Afskærmning Nord - - Syd Vindue 60% Øst - - Vest - - Tabel 5.35 solsfskærmning i soveværelse og børneværelser Overophedning er på 103 timer og ligger dermed lige på kanten af det tilladelige. Der er igen her benyttet det gardin der tillader det bedste udsyn, BB solgardin. Rum 4 Orientering Type Afskærmning Nord Dobbeltdør + Vindue 60% Syd Dobbeltdør 60% Øst Vindue 60% Vest - - Tabel 5.36 Solafskærmning i opholdsstue Det viser sig at hvis der indsættes afskærmning der kun tillader 10% af solvarmens indtrængning på de tre ovenlysvinduer kan overophedningstimerne nedsænkes fra 831timer til 212timer. Ovenlysvinduerne udgør altså en betydelig del af bidraget til overtemperaturen i rum 5. Ved indsættelse af det resterende afskærmning er timerne kommet ned på 101 timer Køkkenalrum Orientering Type Afskærmning Nord Vindue 60% Syd Glasparti 70% Øst - - Vest Vindue 70% Tag syd Ovenlys 90% Tabel 5.37 Solafskærmning i køkken/alrum Af solgardiner kan der altså her benyttes BG6 solgardin, da dette er et gardin som kan reflekterer op til 78 % vil timetalet derfor være lavere end de 101, der er beregnet. Side 51

52 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Samlet set er det ganske meget solafskærmning der skal bruges, så derfor bør der i den videre proces arbejdes være fokus på at nedbringe antallet af overophedningstimer. Det samlede overophedningsresultat for hele huset bliver hermed som vist i tabel Overophedning (>26oC) [timer] (Med solafskærmning) Scenarie 1 1* * 103 5* 101 6* 46 7* Total 73 *Monteret med solafskærmning Tabel 5.38 Antal timer med overophedning. Med solafskærmning Simulering i Be06 Da Be06 er det gældende program til energirammebestemmelser i Danmark, er bygningens energibehov blevet eftervist i dette. Defineringen af klimaskærmen sker meget på samme måde som i WinDesign, og også her benyttes nettoarealer og linjetab for tag og hjørner. Ved angivelse af ventilationen, skal der ske nogle omregninger da Be06 regner med l/m 2 s. Der regnes med samme luftskifte som i WinDesign: Mekanisk 0,5 h -1 : Naturlig 2 h -1 : Infiltration: q q m n ni 1 Inf h 0,5h 2,39m l 0, ,6 3,6 m s = = = 1 Inf h 2, 0h 2,39m l 1, ,6 3,6 m s = = = l q = 0,062 2 m s Det er ikke umiddelbart muligt at angive at den mekaniske ventilation kører med bypass på varmeveksleren i sommerperioden. Dette betyder at indblæsningsluften fra den mekaniske ventilation vil blive regnet som værende varmere end det egentlig er tilfældet. Be06-beregningen er som WinDesign udført med nettoarealer. Dette er gjort for at have et direkte sammenligningsgrundlag. Side 52

53 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Energibehov Be06-beregningen er vedlagt under Bilag 1.6. Resultaterne er vist i tabel Forbruget er som tidligere omregnet til energibehov pr bruttoareal ved en omregningsfaktor på 0,81. Varmt brugsvand er beregnet ud fra et årligt forbrug på 250 l/m 2 pr. år. Der er ikke medregnet tab i kedler eller lignende. Som det ses, opnås der et samlet energibehov på 18,1 kwh/m 2 pr. år. Dette er nok til at overholde kravene i lavenergiklasse, som i afsnit blev fundet til 20,36 kwh/m 2 pr. år. Det kunne dog være interessant at tage et kig på hvordan dette resultat ser ud i forhold til resultatet fra WinDesign. Da WinDesign regner rumbaseret laves der også en beregning i Be06 for hvert rum for at kunne lave sammenligningen af de to programmer. I tabel 5.39 er opvarmnings- og kølingsbehovet pr. nettoareal sammenlignet. Energibehov ifølge Be06 Type Afskærmning Netto [kwh/m 2 pr. år] Brutto [kwh/m 2 pr. år] Opvarmning 9,9 8,0 Varmt brugsvand 2,9 2,4 Ventilation* 9,5 7,7 Samlet 22,3 18,1 *Ventilation sker ved brug af el, så det reelle forbrug er ganget med en faktor 2,5 Tabel 5.39 Energibehov ifølge Be06 Figur 5.40 Opvarmingsbehow for Be06 mod WinDesign Side 53

54 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Figur 5.41 Kølingsbehov for Be06 mod WinDesign (kølingen for WinDesign er ganget med el-faktoren 2,5) Figur 5.40 og 5.41 viser at WinDesign og Be06 følges ganske pænt. Der dog en ret stor afvigelse for rum 8 (bryggerset) ved sammenligningen af opvarmningsbehovet. Det er usikkert hvad denne afvigelse skyldes. Sammenholdes Be06 beregningen for alle rum med Be06 beregningen af huset som ét volumen ses der en tydelig forskel (tabel 5.42). Det ses altså at Be06 og WinDesign kan få vidt forskellige resultater, afhængig af hvordan man vælger at regne Be06. Overophedning Be06 Ét vomlumen [kwh/m 2 pr. år] Be06 Rumbaseret [kwh/m 2 pr. år] WinDesign [kwh/m 2 pr. år] Opvarmning 9,9 13.7* 12.5 Køling * 7.25** *Arealvægtet gennemsnit **(2.9 kwh/m 2 pr. år 2,5) Tabel 5.42 Kølingsbehow for Be06 mod WinDesign *Arealvægtet gennemsnit **(2.9 kwh/m 2 pr. år 2,5) Side 54

55 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Dagslys Figur 5.43 Dagslysmængde i scenarie 1 I FABA Light er der på rumbasis udført simuleringer af bygningen, hvoraf resultaterne i figur 5.43 er samlet på grundplanen. Den øgede isoleringstykkelse bevirker at den samlede vægtykkelse øges betydeligt. Dette har ikke blot en arkitektonisk visuel effekt, men begrænser også tilgangen af dagslys. Daglysfaktor middel Rum Oprindeligt Scenarie 1 Ændring % % % % % % % % % % Middelværdi % Tabel 5.44 Dagslysfaktor for rummene i scenarie 1. Side 55

56 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Resultaterne viser tydeligt hvordan forøgelsen af vægtykkelsen mindsker dagslystilgangen i forhold til det oprindelige hus. 5.3 Delkonklusion Det var muligt at nå ned i lavenergiklasse 0, men ikke uden følgeproblemer med hensyn til indeklimaet. Det største problem i dette Scenarie er antallet af timer som overstiger 26 o C. Det maksimalt tilladelige antal timer, er under termisk indeklima blevet defineret til 100. Derfor har det været nødvendigt at montere meget solafskærmning med sænket komfort og omkostninger som følge. Alternativt kan bygningens, og ikke mindst vinduernes, udformning ændres, og dette vil der blive kigget på i det følgende. I forhold til dagslys, kan det tydeligt ses, hvordan dagslysforholdene i rummene bliver dårlige. Side 56

57 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Designforslag I det følgende vil vi undersøge 3 metoder hvorpå huset kan optimeres. Der vil for hver metode først blive redegjort for hvorfor denne vælges og hvilke tanker der ligger bag. Herefter vil der blive lavet konkrete undersøgelser/ beregninger som kan klarlægge fordele og ulemper. Hvert Designforslag vil blive behandlet individuelt og sammenlignet med de resultater der er fundet for Scenarie Designforslag A Brystning og vinduessammenlægning En væg med en tykkelse på 548 mm, vil naturligvis give visse problemer med hensyn til dagslyset i rummet bag vinduet. Som huset er i dag, er alle vinduer på 710mm i bredden. Derfor vil der dannes en skakt, der er 548 mm dyb og blot 710 mm bred. Dermed er det klart, at der ikke kommer særlig meget lys ind i rummet. Mange af værelserne i huset har flere smalle høje vinduer, som giver et udsyn til haven, helt fra græsplænen til det øverste af himlen. Det er konstateret, at effekten for dagslysfaktoren i rummet, ikke bliver forandret væsentligt ved vinduer med brystning i en højde af ca. 0,8 meter. *18 Figur 6.1 Nye vinduesløsninger for designforslag A Soveværelset og de to værelser har alle tre dobbeltvinduer som med fordel vil kunne lægges sammen for at mindske karmarealet. Dette har den ekstra fordel at linjetabet mellem vindue og ydervæg kan mindskes, hvilket vil nedbringe transmissionstabet yderligere. Som beskrevet ovenfor er det også en fordel at forholdet mellem vægtykkelse og vinduesbredde ændres, da dette tillader en større tilgang af dagslys. Figuren viser hvordan de 2 høje og aflange vinduer ændres til et samlet. Alle vinduer får samtidig en brystning på 0,8m for at begrænse solindfaldet. Dette vil kun have en beskeden indflydelse lysindfaldet, som alligevel ikke kan udnyttes i den lave højde (se litteraturstudie 2.1). Side 57

58 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Klimaskærmen Klimaskærmen er stort set som i Scenarie 1. Alle U-værdier er de samme, på nær for vinduerne som har ændret størrelser. Vindue Hulmål[m 2 ] Af [m 2 ] Ag [m 2 ] Ff [-] Ug [W/m 2 K] Uf [W/m 2 K] U [W/m 2 K] A dør (0,95x2,11m) 2,00 0,34 1,67 0,83 0,50 1,42 0,77 B vindue (0,71x1,31m) 0,93 0,22 0,71 0,77 0,50 1,42 0,87 C dobbelt (1,91x2,11m) D ovenlys (0,78x1,40m) E vindue 2 (0,95x1,31m) F vindue 3 (1,42x1,31m) 4,03 0,62 3,41 0,85 0,50 1,42 0,76 1,09 0,24 0,86 0,78 0,50 1,42 0,84 1,24 0,24 1,00 0,80 0,50 1,42 0,81 1,86 0,30 1,56 0,84 0,50 1,42 0,76 De ændrede vinduesstørrelser har naturligvis også indflydelse på husets UAværdier, da vægarealet øges. Desuden mindskes længden af linjetabene omkring vinduerne som følger af vinduessammenlægningen. Resultatet af UAværdierne bliver i henhold til beregningerne i bilag 1.2. Tabel 6.2 U-værdier for vinduer og døre i designforslag A Samlet UA for bygningen (ex. Vinduer) Rum Ψ [W/K] UA [W/K] UA [W/K] 1 1,07 4,63 5,70 2 0,70 2,54 3,24 3 0,35 2,07 2,41 4 1,73 7,41 9,15 5 1,76 6,07 7,83 6 0,37 2,20 2,57 7 0,81 3,14 3,96 8 0,70 2,06 2,76 9 0,33 1,21 1, ,24 1,40 1,64 Samlet 8,06 32,73 40,79 Tabel 6.3 UA-værdier for designforslag A Side 58

59 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Energibehov Som beskrevet ovenfor, forbedres klimaskærmen ved at øge brystningshøjden og sammenlægge vinduer. Ved at køre en simulering i WinDesign, kan resultatet af den højere brystning samt sammenlægningen af de beskrevne vinduer analyseres, og det kan konkluderes om der er en gevinst eller ej. Opvarmningsbehov [kwh/m 2 pr. år] Rum Scenarie 1 A Ændring 1 8,2 6,7-18% 2 18,9 17,9-5% 3 13,9 8,7-37% 4 12,0 10,6-12% 5 14,7 12,1-18% 6 6,4 4,2-34% 7 11,0 8,7-21% 8 21,0 21,2 +1% 9 22,3 20,0-10% 10 8,3 8,5 +2% Total 12,5 10,6-15% Tabel 6.4 Opvarmingsbehov for designforslag A ifølge WinDesign Stort set alle rum har gevinst af de højere brystninger på vinduerne. I rum 8 og 10 (Bryggers og entré) er der ingen ændring, så her er energibehovet stort set uændret. På bundlinjen kan det ses at der opnås en gevinst på 15 %. Dette samlede energibehov er ud fra tidligere benyttede omregningsfaktor 8,6 kwh/m 2 bruttoareal pr. år. Hvis det antages at energibehovet til varmt brugsvand og køling kan holdes på ca. 10 kwh/m 2 pr. år, overholdes klasse 0 (20,36kWh/m 2 pr. år) altså også for designforslag A. Side 59

60 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Overophedning Resultatet fra WinDesign i figur 6.5 illustreret sammen med resultaterne fra Scenarie 1. Figur 6.5 Timer med overophedning for designforslag A, simuleret i WinDesign. I og med, at vinduesarealet mindskes, tillades der mindre tilførsel af passiv solvarme. Derfor mindskes antallet af timer naturligt nok som følge heraf. Især i sommersituationen er solens varmetilskud et problem. Da den varme sommersol står højt på himmelen, er den forholdsvis nem at skærme af for. Med det beskedne tagudhæng, er det dog kun toppen af vinduet som skærmes af, og derfor er det en fordel at det er det nederste af vinduet der fjernes. Det er åbenlyst at det er på overophedningstimerne den største gevinst ved brystningen hentes. Samlet set mindskes overophedningstimerne fra et rumgennemsnit på 212 timer til 131 timer, hvilket svarer til hele 26%. Det ene badeværelse, bryggerset og entréen bliver ikke berørt. For entréen og bryggerset (rum 8 og 10) skyldes det at de kun indeholder en dør som ikke bliver berørt af ændringerne. For badeværelset (rum 2) skyldes det formodentlig at antallet af overophedningstimer i forvejen er meget lavt. Selv om antallet af overophedningstimer reduceres betydeligt, ligger det for mange rum stadig over hvad der kan tillades, og derfor er designforslag A som enkeltstående værktøj ikke nok Dagslys Det er klart at når vinduesarealet mindskes vil det have en negativ indvirkning på dagslysniveauet. I og med beregningsfladen for dagslyset sættes i en højde af 0,85 m, vil vinduesarealet under dette dog have en begrænset indvirkning på dagslysniveauet i denne højde. Side 60

61 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Der fortages en simulering i FABA Light, med samme inddata som i Scenarie 1. Da vinduesarealet ændres har det indflydelse på reduktionsfaktoren som tilpasses de nye vinduer. Figur 6.6 Dagslysforhold for designforslag A Det mest kritiske rum er kontoret der falder med 40 %. Dog er der i en simulering af det nære område nær vinduet er i FABA Light fundet en dagslysfaktor på 2.0 for hvad der svarer til et skrivebord på 1,0 x 2,25 meter ved vinduet. Hvad angår de andre rum, badeværelserne 2 og 9 kan det godt forsvares, da disse ikke i lige så høj grad kræver et højt dagslysniveau. Daglysfaktor middel Rum Scenarie 1 Designforslag A Ændring 1 1,0 1,0 0% 2 0,5 0,4-20% 3 1,0 0,6-40% 4 1,5 1,3-13% 5 4,7 4,2-11% 6 1,0 1,1 +10% 7 1,0 1,1 +10% 8 0,9 0,9 0% Tabel 6.7 Dagslysfaktor for designforslag A i forhold til scenarie ,9 0,8-11% 10 0,4 0,4 0% Total 1,8 1,6-9% Side 61

62 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Delkonklusion Det kan samlet konkluderes at et mindre vinduesareal, som følger af brystningerne medfører et mindre varmetab og i høj grad et lavere antal overophedningstimer. Derimod giver det sammenlagt en ringere dagslysfaktor. Alt i alt kan det siges at dette designforslag er ganske effektivt mod overophedning. Side 62

63 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Designforslag B Orientering og rumplacering For at forbedre det oprindelige hus, som blev optimeret i forslag 1, skal det også forbedres mht indretning. Lige fra den generelle orientering, placeringer af de enkelte rum og hvordan dagslysforholdene og energiforbruget optimeres. Figur Huset fra scenarie 1 Rumplacering og rummenes komfortniveau Hvert rum i huset har sin funktion og udnyttelse, som bør indtænkes i det samlede design. For at funktionaliteten af huset er i top og for at man energimæssigt udnytter de forskellige rums termiske komfortniveau, skal man være klar over hvorfor de enkelte rum placeres som de gør. På grund af dette, vil et rums komfortniveau i høj grad afhænge af brugerens behov. Selvom et bestemt rum har sin helt egen optimale placering, er der i dette projekt valgt at prioritere de energimæssige aspekter af rumplacering, i overensstemmelse med funktionaliteten af rummene. Det lille badeværelse mod nord, selvom vi tidligere beskriver, hvordan badeværelser med fordel kan placeres mod syd, da overtemperaturer på badeværelse ikke er noget stort problem. Men for at beholde husets nordlige side, som indgangsside mod vejen, er adgangen til huset lagt mod nord. Husets terrasse og dens orientering er et utrolig vigtigt element i huset, Side 63

64 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Figur Plan efter ændringer af rumplacering og orientering og den skal kunne udnyttes fuldt ud i et hus som dette, der er forskudt ved midten. Huset danner to naturlige terrasser, og hvis huset skal kunne udnytte solens rytme, skal terrassen der henvender sig til husets primære fællesarealer i køkkenalrummet og stuen, kunne drage nytte af solen fra sen formiddag og frem mod skumring. Derfor er en terrasse der både er syd- og vestvendt optimalt. Samtidig skaber husets nye spejlede form, læ mod øst på den sydlige terrasse, og læ mod vest på den nordlige, hvilket gør at der ofte vil være læ at finde på én af terrasserne. Skyggediagrammer (figur 6.10) giver en idé om, hvordan udearealerne omkring huset vil reagere på den nye orientering af huset. Figur 6.10 Skyggediagrammer for huset i designforslag B. Det ses at der er eftermiddagssol på den sydlige terrasse. Side 64

65 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Soveværelset, badeværelset og kontoret er blevet spejlvendt over længderetningen, så soveværelsets vinduer bliver nordvendt, hvilket vil resultere i færre overophedningstimer Energibehov Resultater for opvarmningsbehov ud fra WinDesign simulering: Opvarmningsbehov [kwh/m 2 pr. år] Rum Scenarie 1 B Ændring 1 8,2 15,8 +93% 2 18,9 10,9-42% 3 13,9 6,9-50% 4 12,0 10,7-11% 5 14,7 14,5-1% 6 6,4 6,4 0% 7 11,0 11,1 +1% 8 21,0 21,0 0% 9 22,3 22,3 0% 10 8,3 8,3 0% Total 12,5 12,2-2% Tabel 6.11 Opvarmingsbehov for designforslag B udregnet med WinDesign. For husets energibalance ses det, at opvarmningsbehovet sænkes med cirka 2%, hvilket ikke er meget, men da der heller ikke tages deciderede energibesparende tiltag for huset, er det okay. Energibehovet i soveværelset bliver næsten fordoblet, mens de andre rum i den del af huset, rum 2-4, forbedrer deres energiforbrug ved deres nye sydvendte orientering. For rummene i den anden del af bygningen, rum 5-10, ændres energibehovet naturligvis ikke det store, da nord-syd orienteringerne beholdes. Dette samlede energibehov er ud fra tidligere benyttede omregningsfaktor 9,9 kwh/m 2 bruttoareal pr. år. Hvis det antages at energibehovet til varmt brugsvand og køling kan holdes på ca. 10kWh/m 2 pr. år, overholdes klasse 0 (20,36kWh/m 2 pr. år) altså også for designforslag B. Side 65

66 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Overophedning Resultatet fra WinDesign er i figur 6.12 illustreret sammen med resultaterne fra Scenarie 1. Figur 6.12 Timer med overophedsning udregnet med WinDesign for designforslag B Det ses på diagrammet hvordan overophedningstimerne og opvarmningsbehovet hænger sammen, så rum med formindsket opvarmningsbehov, får væsentligt flere timer med overtemperaturer. Samlet set stiger antallet af overophedningstimer fra et rumgennemsnit på 212 til 248 timer. Stigningen er hovedsageligt sket på det ene badeværelse (rum 2) og kontoret (rum 3). Til gengæld er antallet af overophedningstimer i soveværelset (rum 1) faldet markant. I badeværelset er der ikke de store komfortkrav, så stigningen her ses ikke som noget reelt problem. I kontoret vil overophedning være et problem, så her skal der findes en anden løsning på problemet Dagslys At ændre på orienteringen, giver ikke en anderledes tilgang til dagslys fra en overskyet himmel. Derfor er dagslysfaktorerne her de samme som Scenarie 1. I det følgende vil det blive simuleret hvilken forskel det gør, i hvilken højde beregningsfladen ligger, såsom rapporten er kommet ind på tidligere. Side 66

67 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 6.13 Beregningshøjde på hhv. 0,0 meter og 0,85 meter Dagslysfaktor for Beregningsflade Rum 0.85 meter 0.0 meter Ændring 1 1,2 1,4 +17% 2 0,7 0,8 +14% 3 1,3 1,4 +8% 4 1,8 2,5 +39% 5 5,0 5,4 +8% 6 1,2 1,4 +17% 7 1,2 1,4 +17% 8 1,1 1,5 +36% 9 1,2 1,2 0% 10 0,5 0,6 +20% Total 2,0 2,3 +17% Tabel 6.14 Dagslysfaktor for designforslag B, udregnet med FABA Light Delkonklusion Det ses at orienteringen af huset og replacering af rum efter de førnævnte principper og tanker ikke har den helt store indflydelse på huset rent energimæssigt. Det kan siges at den 2% besparelser der er i opvarmningsbehovet, elimineres af overophedningsstigningen på 17%. I denne optimering er det primært den optimerede udnyttelse af udearealerne omkring huset og rumplaceringen som giver et kvalitativt løft. Side 67

68 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Designforslag C Skrå false Designforslag C indebærer et større arkitektonisk indgreb. I de tidligere designforslag har fokusområdet været energioptimering, hvor der i dette forslag arbejdes med at øge tilgangen af dagslys. Vinduernes sidefalse vinkles, og udover at åbne for dagslys, bliver vinduet på denne måde også trukket længere ind i murhullet, hvilket giver et naturligt udhæng. Udhænget har de fordele, at det dels skærmer for den uønskede højtstående sommermiddagssol, dels begrænser tilsmudsningen af vinduer fra slagregn, og dels mindsker kondensdannelse. Energimæssigt er der ikke meget at hente ved dette designforslag. Løsningen vil have indvirkning på linjetabene ved sidefalsene, og i hvor stor grad vil blive undersøgt. Lignende løsninger kan findes helt tilbage til middelalderen. Konstruktivt var man nødt til at have tykke vægge, og ved at skære vinduesåbningerne i væggen skrå, tillod man at mere lys fik lov til at komme ind i rummet gennem de ganske små vinduer. Dette kendes også fra mange ældre lejlighedsbyggerier i de større danske byer, hvor ydervægge i de nederste etager havde langt større tykkelse, end længere oppe i ejendommen. I vores forslag, skærer vi derfor også vinduesåbningen skrå, så indfaldsvinklen af dagslyset bliver så stor som muligt. Figur 6.15 Fotos fra danske landsbykirker Side 68

69 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 6.16 Renderinger af falsløsninger. Både i tegn og med trærammeløsning. Som beskrevet i afsnit 4, beholdes vindueskonturerne fra referencehuset ved hjælp af zinksålbænke, som fortsættes helt ned til fundamentet. På den måde holdes en arkitektonisk stil, stammende fra Bülow & Nielsens oprindelige designkoncept. Figur 6.17 Visualisering af falsløsning Side 69

70 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Klimaskærm Klimaskærmen er stort set som i Scenarie 1. Alle U-værdier er de samme, men ændringen af løsningen omkring vinduesfalsene bevirker, at linjetabene ændres. I det følgende ses på hvad vinklede false har af indvirkning på transmissionstabet. Udregninger for false kan ses i bilag 1.1 og 2.2 Figur 6.18 Varmestrøm for side-, over- og underfals i THERM Som beskrevet under Scenarie 1 er den lige fals opbygget på samme måde for både side- over- og underfals, hvorfor den kun er vist en gang. Det kan dog diskuteres om sammenligningsgrundlaget mellem de to løsninger (lige og vinklet) er god da der ville kunne laves en bedre løsning for den lige fals Resultaterne for simuleringerne er som vist i tabel Samling Lige fals [W/mK] Vinklet [W/mK] Ændring [%] Sidefals 0,319 0, % Overfals 0,335 0,322-4% Underfals 0,310 0,286-7% Tabel 6.19 Ændring i linjetab for ny falsløsning Side 70

71 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Det ses at der som forventet vil være et tab ved at lave den vinklede sidefals. Derimod viser det sig at der er en gevinst ved den vinklede over- og underfals. For underfalsen skyldes det den ekstra isolering der er ved zinkpladen i stedet for den fuldmuret teglstensydervæg. Afvigelserne mellem lige fals og vinklet er dog så lille at det ikke vil have nogen nævneværdig indvirkning i det samlede energiforbrug. Det kan altså konkluderes at der ikke vil være nogen betydelige transmissionmæssige ændringer ved at lave en vinklet fals frem for en lige. For at tage højde for den ekstra isolering der er i brystningen, er der beregnet et linjetab for underfalsen på 0,002 W/mK, der korriger for dette. Dermed kan vægarealer regnes samlet minus hulmål, som det også i de tidligere beregninger er gjort. De ændrede linjetab får indflydelse på bygningens samlede UA-værdi, som i henhold til beregningen i bilag 1.2 er:6.3.2 Samlet UA for bygningen (ex. Vinduer) Rum Ψ [W/K] UA [W/K] [W/K] 1 1,26 4,54 5,80 2 0,76 2,51 3,27 3 0,50 1,95 2,45 4 2,10 7,07 9,17 5 1,99 5,83 7,82 6 0,51 2,14 2,65 7 0,95 3,08 4,04 8 0,75 2,06 2,81 9 0,38 1,18 1, ,30 1,40 1,69 Samlet 9,49 31,76 41,25 Tabel 6.20 UA-værdier for designforslag C Side 71

72 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Energibehov At flytte vinduerne ind i væggen giver som sagt et indbygget udhæng for vinduet, som begrænser tilgangen af sollys. De skrå false øger dog tilsvarende tilgangen af sollys, og derfor burde de to gå meget godt op. WinDesign tager dog ikke højde for karmdybden, og derfor vil resultatet ikke figurere af simuleringen. I forgående afsnit fremgår det at falsløsningen bevirker et øget varmetab, men det er ikke så stort at det vil få betydelige konsekvenser. For at undersøge hvor meget det betyder, er der foretaget en simulering i WinDesign. Opvarmningsbehov [kwh/m 2 pr. år] Rum Scenarie 1 C Ændring 1 8,2 8,7 +6% 2 18,9 19,5 +3% 3 13,9 14,7 +6% ,5 +4% 5 14,7 14,9 +1% 6 6,4 6,8 +6% ,5 +5% ,1 +5% 9 22,3 23,3 +4% 10 8,3 9 +8% Total 12,5 13,1 +5% Tabel 6.21 Opvarmingsbehov for designforslag C udregnet med WinDesign. Side 72

73 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Den dybe overfals og de vinklede false gør altså, at opvarmningsbehovet stiger med 0,6 kwh/m 2 pr. år eller hvad der svarer til 5%. Det er ganske lidt, og bør opvejes i forhold til hvor meget antallet af overophedningstimer kan nedbringes, samt den bedre tilgang til dagslys. Dette samlede energibehov er ud fra tidligere benyttede omregningsfaktor 10,6 kwh/m 2 bruttoareal pr. år. Hvis det antages at energibehovet til varmt brugsvand og køling kan holdes på ca. 10 kwh/m 2 pr. år, overholdes klasse 0 (20,36 kwh/m 2 pr. år) altså lige netop ikke for designforslag C. Dette designforslag kan altså ikke stå alene, og bør kombineres med andre af de præsenterede værktøjer Overophedning Resultatet fra WinDesign er i figur 6.22 illustreret sammen med resultaterne fra Scenarie 1. Figur 6.22 Timer med overophedning. Udregnet i WinDesign for designforslag C Den dybe overfals giver en bedre afskærmning for vinduet som nedbringer antallet af overophedningstimer. Resultatet skal tages med et gran salt, da WinDesign som sagt ikke regner med karmdybde. Reduktionen sker meget jævnt for alle rum, da vinduesafskærmningen påvirker alle vinduer. Samlet set falder antallet af overophedningstimer med 13, hvilket svarer til 6% Kondens Ved hjælp af DTU-programmet Kondens204, er kondensdannelsen på ruden beregnet for den oprindelige vinduesplacering, samt for løsningen med de skrå sidefalse. Sidstnævnte er både simuleret med og uden vinklet overfals. Timeantallet afhænger hovedsageligt af vinkelstrålingsforholdet, som er et udtryk for hvor stor en del af rudens synsfelt der dækker himmelrummet. For et lodret placeret vindue, som ingen afskærmning har, er vinkelstrålingsforholdet 0,5 fordi jorden dækker 50% af synsfeltet. Side 73

74 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 I beregningen er der ikke taget hensyn til omkringliggende genstande som huse, beplantning mm., og derfor er antallet af timer med kondensdannelse reelt ikke så slem som det her udregnes, men til en sammenligning af de tre scenarier kan det sagtens bruges. Løsningen med tilbagetrukket vindue og lige overfals er naturligvis bedst, Kondensdannelse Indmurings-dybde Vinkelstrålingsforhold Nord Syd [timer] [timer] 90mm 0, mm lige overfals 0, % % 260mm skrå overfals 0, % % Tabel 6.23 Kondensdannelse for designforslag C men her skal det haves i baghovedet at den skrå overfals har fordele med hensyn til tilgang af dagslys, samt udsigtsmæssigt. Værst er løsningen fra det oprindelige hus, hvor vinduet sidder langt fremme i facaden Dagslys Det er ikke muligt at lave så kompleks geometri i FABA, så derfor har det været nødvendigt at foretage simuleringen af de skrå sidefalse i IES<VE>Radiance, som indeholder langt flere muligheder. For at sammenligne løsningerne, er to af rummene blevet modelleret og simuleret. Følgende 3 scenarier er blevet simuleret: 1 Standardløsning med lige false hele vejen rundt 2 Skrå sidefalse 3 Skrå sidefalse, samt overfals Tabel 6.24 Falsinformationer til Radiance Side 74

75 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Alle resultater er præsenteret i bilag 1.3. Der er benyttet de samme transmittanser og reflektanser som i de øvrige dagslysanalyser, og den udvendige fals som her får betydning, antages at have en reflektans på 75%. Rum 7 På det ene værelse (rum 7), er der foretaget en simulering af det sammenlagte vindue, som er beskrevet i Designforslag B. På illustrationen er det vist hvor langt ind i rummet der ved en standard CIE overcast sky kan opretholdes en dagslysfaktor på minimum 2%. De røde linjer viser bredde og dybde på løsning 3, som er den mest optimale løsning. v Figur 6.25 Radiance simulering for falsløsninger i værelse, rum 7 i designforslag C Rum 9 Den klart største effekt af de vinklede false opnås som sagt hvor vinduerne er smalle. Derfor er der foretaget en simulering af det ene badeværelse (rum 9), hvor effekten af de vinklede false fremstår meget klart. Figur 6.26 Radiance simulering for falsløsninger i badeværelse, rum 9 i designforslag C Side 75

76 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 Analysen af rum 9 er især interessant fordi det viser hvor galt det står til med de oprindelige vinduer, når vægtykkelsen forøges grundet isoleringsudvidelsen. Her er effekten af de vinklede false ret markant Arkitektonisk kvalitet De vinklede false har ikke kun indflydelse på tilgangen af dagslys, men også på udsigten fra rummene. Som vist er effekten størst ved et lille vindue, men som figur 6.27 viser, er der også en stor effekt ved de brede vinduespartier. De zinksålbænke som er placeret under vinduet, er med til at sikre en lavere vedligeholdelse på huset, da regnvand bliver ledt hele vejen væk fra vinduet. På en hvidfilset væg ville der ellers have kunnet opstå misfarvninger. Figur 6.27 Visualiseringer af falsløsninger set indefra. Henholdsvis med lige false som i scenarie 1 og skrå false som i designforslag C Delkonklusion Det tab som huset har i opvarmningsbehov for ved ændring af sidefalsene opvejes af det formindskede antal overophedningstimer. Derudover ligger der en stor gevinst i at undgå kondens på ruderne. Dagslysmæssigt er det tydeligt, at dagslysforholdende i de to simulerede rum bliver væsentligt forbedret ved hjælp af de skrå false. Resultaterne fra Radiance, kan ikke sammenlignes direkte med de resultater som tidligere er fundet i FABA Light, da Radiance ikke giver den samme middelværdi. Side 76

77 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Scenarie 2 Archline ZERO Archline ZERO er denne rapports svar på et typehus i lavenergiklasse 0, ud fra de designforslag og ideer som er blevet gennemgået i rapporten. Archline ZERO læner sig grundlæggende op ad referencehuset Archline, med adskiller sig ved at indeholde integrerede løsninger til lavt energiforbrug og behageligt indeklima. De tre foregående designforslag, vil blive implementeret i denne, endelige udgave af typehuset. Figur 7.1 Visualisering af Archline ZERO 7.1 Optimering Et almindeligt famliehus skal for at kunne tiltale en dansk familie, fungere optimalt i mange henseender. Huset skal fremstå som et helt almindeligt hus, som kan være tiltalende for størstedelen af befolkningen, så markedet for et sådan hus, kan være så bredt som muligt. For at være en god familiebolig for en gennemsnitlig dansk familie, behøver huset ikke at fungere revolutionerende i alle forbindelser, men blot være hyggeligt, funktionelt og økonomisk rentabelt. Men for at blive det perfekte lavenergihus, må der tænkes nye veje. Således at de krav som samfundet og bygningsreglementet stiller til boligen bliver opfyldt, og de ulemper som den moderne tids byggetekniske regler giver, bliver til fordele for boligens samlede kvalitet. Eksempelvis vil de tykke vægge som blev præsenteret i Scenarie 1, blevet til en fordel for husets kvalitet. Dette bliver eftervist senere i scenariet. Side 77

78 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 De penge som en investering i en energioptimering koster, skal over en overskuelig periode være rentabel for at have nogen interesse. Modsat indretningskvalitetsmæssige tiltag, er energirenovering ikke synlig på samme måde, hvilket også gør det mindre attraktivt. *19 Da en moderne bolig for en børnefamilie har mange forskellige funktioner i de forskellige rum, er det vigtigt at vurdere det enkelte rums funktion og behov for dagslys. Når man ser på kontorbyggerier, betragter man en fast beregningsflade på 0,85 meter over gulvhøjde, da det er i denne højde man normalt arbejder. Men i en bolig kan denne beregningsflade variere fra rum til rum, og endda også internt i det enkelte rum. Dette er blevet beskrevet og bevist tidligere i rapporten. Derfor kan behovet for vinduer uden brystning også sagtens være tilstede, hvilket især er tilfældet for stuen, hvor der i en almindelig børnefamilie også sker aktiviteter helt nede i gulvhøjde. Derudover er kontakten til omgivelserne og haven også vigtig i stuen og køkkenalrummet. I andre rum, såsom soveværelset er der ingen aktiviteter i gulvhøjde, hvorfor vinduer uden brystning ikke har samme naturlighed. I husets køkken, er der i det oprindelige forslag lagt ovenlysvinduer i spisestuens sydlige del, for at give en godt dagslys længere inde i huset. Problemet ved sydvendte ovenlysvinduer, er dog at det bidrager i høj grad til overophedning om sommeren. Derfor har vi valgt fjerne et af vinduerne, så det i mindre grad vil bidrage til overophedning, men fortsat vil give et godt dagslys i huset. 7.2 Simulering I det følgende laves simuleringer for energiforbrug til opvarmning, overophedning og dagslys. 7.3 Klimaskærm Klimaskærmen er ændret på følgende punkter i forhold til Scenarie 1: Der er indsat 800mm brystning på samtlige vinduer Nogle vinduer er sammenlagt Der fjernes et ovenlysvindue Der benyttes vinklede false v Alle disse ændringer har indflydelse på UA-værdierne, som ifølge udregningerne i bilag 1.2 bliver som vist i tabel 7.2. Side 78

79 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Samlet UA for bygningen (ex. Vinduer) Rum Ψ [W/K] UA [W/K] [W/K] 1 1,11 4,63 5,74 2 0,73 2,54 3,27 3 0,37 2,07 2,43 4 1,83 7,41 9,24 5 1,81 6,14 7,95 6 0,38 2,20 2,59 7 0,83 3,14 3,97 8 0,75 2,06 2,81 9 0,36 1,21 1, ,30 1,40 1,69 8,47 32,79 41,26 Tabel 7.2 Samlet UA-værdier for bygningen eksklusiv vinduer 7.4 Energibehov Resultat fra WinDesign ses i tabel 7.3. Opvarmningsbehov [kwh/m 2 pr. år] Rum Scenarie 1 Scenarie 2 Ændring 1 8,2 13,4 +63% 2 18,9 11,5-39% 3 13,9 4,1-71% ,7-3% 5 14,7 11,6-21% 6 6,4 4,4-31% % ,2 +6% 9 22,3 20,9-6% 10 8,3 9 +8% Total 12,5 11,2-10% Tabel 7.3 opvarmningsbehov for Archline ZERO, udregnet i WinDesign Side 79

80 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 I soveværelset ender energibehovet med at stige til knapt det dobbelte. Dette sker som en følge af at rummet ændres fra at være nordvendt til at være sydvendt. I bryggers og entré ses en mindre forøgelse af energibehovet, som må skyldes tabet gennem de skrå false, samt udhænget som begrænser solindfaldet. Soveværelset bytter plads med kontoret og badeværelset, og dette gør at disse to rum forbedres væsentligt, og løsningen med større brystning giver også klare resultater. På bundlinjen skæres der 1,3 kwh/m 2 pr. år af energiforbruget i forhold til Scenarie 1, og dette gøres helt uden meromkostninger. Dette samlede energibehov er ud fra tidligere benyttede omregningsfaktor 9,1 kwh/m 2 bruttoareal pr. år. Hvis det antages at energibehovet til varmt brugsvand og køling kan holdes på ca. 10 kwh/m 2 pr. år, overholdes klasse 0 (20,36 kwh/m 2 pr. år) selvfølgelig også for Scenarie 2. Be06 Som for Scenarie 1, er der også udført en Be06-beregning for Scenarie 2. Denne beregning er ligeledes vedlagt under bilag 1.6. Resultatet er som vist i tabel 7.4. Energibehov ifølge Be06 Netto [kwh/m 2 pr. år] Brutto [kwh/m 2 pr. år] Opvarmning 8,3 6,7 Varmt brugsvand 2,9 2,4 Ventilation* 9,5 7,7 Samlet 20,7 16,8 *Ventilation sker ved brug af el, så det reelle forbrug er ganget med en faktor 2,5 Tabel 7.4 Energibehov ifølge Be06-beregninger for Archline ZERO Side 80

81 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Overophedning Resultatet fra WinDesign er i figur 7.6 illustreret sammen med resultaterne fra Scenarie 1. Figur 7.6 Timer med overophedning i Archline ZERO Som figur 7.6 antyder, er antallet af overophedningstimer blevet reduceret drastisk i forhold til Scenarie 1. Reduktionen er sket som følger af en generel reduktion af vinduesarealer, samt den mere tilbagetrukne vinduesplacering i væggen, som resulterer i en forøgelse af vinduesudhænget. I køkken/alrummet (rum 5) er der fjernet et af de tre ovenlysvinduer, men det ses stadig at det gennemgående problem med overophedningstimer i netop dette rum endnu ikke er nede på et tilladeligt niveau. Værelserne (rum 6 og 7) ligger også stadig lige over grænsen på de 100 timer. For disse rum er det ikke så slemt, men det vil stadig opleves som en diskomfort. Side 81

82 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse Solafskærmning Det er stort set kun køkken/alrummet der er plaget af overophedning. Ved at montere en solafskærmning som udelukker 90% af solvarmen fra ovenlysvinduerne, kan antallet af overophedningstimerne i dette rum nedbringes fra 399 timer til blot 104 timer. Dette vidner om at ovenlysvinduerne er en stor synder hvad angår overophedning. Også i værelserne forekommer der som sagt en smule flere timer med overtemperaturer, end hvad der kan tillades. Her er det dog ikke nær så slemt med 115 hhv 117 timer. Ved at åbne et vindue, og derved øge luftskiftet til 2,5 h -1, hvad uden problemer kan opnås uden trækgener, kan dette dog nedbringes væsentligt. Selvfølgelig er det kun muligt når folk er hjemme til at betjene vinduerne, men til gengæld er det også kun på dette tidspunkt der stilles komfortkrav. Forskellen er vist i tabel 7.7. Overophedning (>26oC) [timer] Rum Luftskifte 2h -1 Luftskifte 2,5h -1 Ændring % % % % *80-80% % % % % % Total % *Monteret med 90% solafskærmning Tabel 7.7 Overophedning med forskelligt luftskifte for Archline ZERO Side 82

83 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni Dagslys FABA light kan som tidligere nævnt, ikke bruges til at simulere dagslyset med skrå false, såsom i løsningen i Scenarie 2. I designforslag C blev der udført simuleringer, som dokumenterer effekten af de vinklede false, men for at kunne sammenligne med Scenarie 1, vil det være ønskeligt med nogle tal som kan sammenlignes. Figur 7.8 viser hvordan de vinklede sidefalse ved en lidt grov antagelse, svarer til at reducere vægtykkelsen. Som det også tydeligt blev illustreret i designforslag C, er effekten variabel i forhold til vinduets bredde. Der er for alle vinduesbredder lavet tegninger der viser de skrå sidefalses tilsvarende vægtykkelse for en ligefalset løsning. Disse er alle at finde under bilag 2.3, men de er også oplistet i tabel 7.9. Figur 7.8 Falseregulering til udregning af dagslys i FABA Light Vinduesbredde [mm] Vægtykkelse for lige fals [mm] Tabel 7.9 Regulerede karmtykkelser for Archline I FABA Light fås følgende resultater for dagslysfaktorer: Daglysfaktor middel Rum Scenarie 1 Scenarie 2 Ændring 1 1,0 1,2 +20% 2 0,5 0,6 +20% 3 1,0 0,8-20% 4 1,5 1,6 +7% 5 4,7 3,4-28% 6 1,0 1,3 +30% 7 1,0 1,3 +30% 8 0,9 1,1 +22% 9 0,9 1,1 +22% 10 0,4 0,5 +25% Middelværdi 1,8 1,6-8% Tabel 7.10 Dagslysfaktor for Archline ZERO i forhold til referencehus og scenarie 1 Som det kan ses, er der klare forbedringer i forhold til Scenarie 1. Kun i kontoret og opholdsstuen falder dagslysfaktoren, og begge steder sker dette som følger af reduktion af vinduesbredden. Samlet set er resultatet for de to næsten ens, men reduktionen af vinduesarealerne har klare fordele hvad angår overtemperaturer og energi, og så længe dagslysfaktoren i køkken/alrummet stadig er så høj, anses det ikke som et problem. I kontoret er der tilstrækkeligt med dagslys hvor skrivebordet forudsættes placeret. Side 83

84 Archline ZERO - Optimering af typehus til lavenergiklasse 0 FABA Light er i Scenarie 2 brugt til at eftervise effekten af at fjerne et af de tre ovenlysvinduer. I tabel 7.12 kan det ses, at dagslysfaktoren falder med 24%, men den holder som sagt stadig på et ganske udmærket niveau. Figur 7.11 Diagram over dagslysudvikling fra referencehus til scenarie 1 til scenarie 2 Dagslysfaktor Rum 3 ovenlysvinduer 2 ovenlysvinduer Ændring Køkken/alrum % Tabel 7.12 Dagslysfaktor for hhv 3 ovenlysvinduer og 2 ovenlysvinduer Figur 7.13 Dagslysfaktor for hhv 3 ovenlysvinduer og 2 ovenlysvinduer Side 84

85 Rapport Valgfri projektopgave Danmark Tekniske Universitet Juni 2010 Figur 7.14 Oversigt over referencehus, scenarie 1 og scenarie 2 mht energibehov, overtemperaturer, dagslysfaktor og vinduesprocent. 7.8 Delkonklusion Den samlede gevinst ved optimeringerne kan illustreres ved figur Energibehovet nedbringes betragteligt i begge scenarier, men med den konsekvens at der i scenarie 1 forekommer mange timer med overtemperaturer. Selvom vinduesprocenten mindskes med 7,5 procentpoint, holdes dagslysfaktoren på stort set samme niveau. Dette sker som følger af at det er den nedre del af vinduet der skæres fra, samt på grund af vinduessammenlægninger og vinklede false. Dagslyssimuleringerne viser tydeligt hvordan dagslyset bliver dårligere i scenarie 2, hvilket i høj grad skylder, at der bliver fjernet et af de tre ovenlysvinduer. Men en middeldagslysfaktor for hele huset på 1,6, hvilket dog stadig er rigeligt Side 85