Henrik Sørensen Torben Esbensen

Transkript

1 Henrik Sørensen Torben Esbensen København Carl Jacobsens Vej 25 D, DK-2500 Valby Tel.: , Fax

2 Forord - hvem er vi? Rådgivende ingeniørfirma stiftet i 1947 medlem af Foreningen af Rådgivende Ingeniører F.R.I. fusioneret med Morelli Rådg. El-ingeniører, 2004 kontorer i København og Sønderborg Udfører rådgivning, projektering og udviklingsopgaver indenfor: Energi- og miljøvenligt byggeri Dagslys, naturlig ventilation og solenergi Indeklimaforhold og glasfacader VVS- og ventilationsanlæg Elektriske installationer og belysningsanlæg Økologisk byggeri og energiforsyning

3 Dagens program

4 Indeklima? Indeklimaet er bestemt af: bygningens egenskaber vejr & vind installationer påklædning psykologiske faktorer etc.

5 Godt indeklima? Termisk komfort Temperatur Belysning & beklædning Adgang til oplukkeligt vindue Udsyn (fornemmer udeklima) Luftkvalitet Ingen lugtgener, partikler eller afgasning af materialer Indflydelse Beklædning & aktivitet Operativ temperatur Lufthastighed & lufttemperatur Passende akustik At akustisk miljø passer til funktionen

6 Energiforbrug - EU Mangel på ressourcer Stigende tendens af import Stigende energiforbrug 50% import 25 år 10 år Energiforbrug i EU Gas Olie Ressourcekapacitet i EU

7 Energiforbrug - bygninger Bygninger Samlet energiforbrug i EU Bygninger bruger over 40% af EU s samlede energiforbrug

8 Konsekvenser? Skift i energiforsyning Større usikkerhed (priser, teknik, strukturer) Mindre attraktivt med bygninger med stort energibehov Mindre afhængighed af energiforsyning mindre risiko

9 Bygherrens ønsker? Hvilken beslutningsproces er bygherren underlagt? Bygningens funktion Finansielle Tidsmæssige Korrekt vurdering af anlægs- og driftsforhol Har bygherren særlige erfaringer med energiinstallationer, solafskærmning etc.? bygherrens ønsker leder til opstilling af krav til indeklima

10 Krav til indeklima Behov for energitjenester: Termisk Komfort Varme, kulde Visuel komfort Belysning, udsyn Luftkvalitet Ilt, luft, fugt Bygninger har intet energibehov vi har behov for energitjenester!

11 Krav til indeklima De behov som bygningen ikke selv dækker gennem passive egenskaber skal dækkes med tekniske installationer som udløser energiforbrug (varme, el)

12 Passive egenskaber? Alle bygningsmæssige egenskaber som giver forudsætninger for de tekniske installationer

13 Passive egenskaber Termiske masse Højde/Bredde/ Dybde Lysningsarealer Glastyper Facadeorientering Indretningskrav Funktionskrav i forskellige dele af bygningen Intern varmelast Særlige funktioner Overflader Bygningskrop Indretning

14 Eksternt miljø Passive egenskaber påvirkes af det eksterne miljø Udeklima Solindfald på tag og facader Vindforhold Nedbør Luftkvalitet af udeluft Støjforhold (trafik) Infrastruktur Energiforsyning (central/decentral) Vandforsyning Affald og kloak

15 Bygning installationer Bygningens passive egenskaber bestemmer behovet for energitjenester og dermed energiforbruget Installationer skiftes 3-4 gange i bygningens levetid det gør bygningskroppens passive egenskaber ikke!

16 Bygning installationer!!! Fokus på de passive egenskaber i bygningen er derfor langt vigtigere end installationerne set over bygningens samlede levetid

17 ? Arbejdsmetode som sikrer: Udnyttelse alle bygningens passive muligheder før der fokuseres på installationer Hensyn til bygningens dynamiske egenskaber Sikrer sammenhæng mellem installationer og passive egenskaber

18 ? Traditionelt design design fokus på dimensionering til opfyldelse af ekstremer fokus på de daglige dynamiske forhold i bygningen Kræver tættere samarbejde i design teams!

19 Temaer?

20 Øvelse Tal med din sidemand i 5 minutter og diskuter hvilken rækkefølge nedenstående design-spørgsmål bør behandles i: Termisk indeklima Dagslys Køling? Mekanisk ventilation Naturlig ventilation Brandforhold

21 Dagslys Brandforhold Termisk indeklima Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Køling

22 Dagslys Brandforhold Termisk indeklima Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Køling

23 Dagslys 60% af arbejdstiden er overskyet i DK

24 Dagslys Dagslys er diffust Sollys er rettet - derfor er det meget svært at flytte dagslys

25 Dagslys 45 o > 75% af dagslyset kommer i vinklen fra lodret til 45 den højtsiddende del betyder mest for fordelingen

26 Dagslys Mest energieffektive lyskilde ift. varmebidrag: Dagslys lumen/watt Metalhalogen lumen/watt (dårlig farvegeng.) Kompaktlysstofrør lumen/watt Halogenglødelamper Lumen/Watt Dagslys gengiver farver bedre end kunstlyskilder!

27 Dagslysfaktor? Dagslysfaktoren er den procentdel af lyset som ville ramme en flade i samme plan under åben himmel i overskyet vejr.

28 Dagslysfaktor? En dagslysfaktor på ca. 2% vil normalt sikre gode dagslysforhold på en arbejdsplads.

29 Værktøjer - dagslys Enkle beregningsprogrammer baseret på luminans model (f.eks. Relux 3.5) Avancerede beregningsprogrammer baseret på ray tracing model (f.eks. Radiance, Adeline)

30 Værktøjer - dagslys Enkle programmer bruges hovedsagelig til: Dagslysfaktor Luxniveau på udvalgt arbejdsplan Index for ensartethed af belysning Avancerede programmer bruges hovedsagelig til: Luminansfordeling (mulighed for blændingsindeks) Lux-niveauer Fotorealistiske visualiseringer af belysningsforhold

31 Visualisering - dagslys Relux 3.5 Radiance

32 Hvilket program hvornår? I de fleste tilfælde bruges de enkle programmer Avancerede programmer bruges: ved bygninger domineret af spejlende flader hvis lysfordelingen er kritisk komplekse geometrier som påvirker lysfordeling hvis flere scenarier skal afprøves hvis blændingsforhold er kritiske

33 Hvilket program hvornår? Ulemper med avancerede programmer: Tidskrævende modelopbygning Lang simuleringstid

34 Flytning af dagslys Uden Anidolics Med Anidolics

35 Dagslys Brandforhold Termisk indeklima Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Køling

36 Brandforhold Nye muligheder gennem funktionsbrandkrav Rømningstiden og røgventilation har første prioritet Detaljeret beregning af røgspredning mulig ved CFD (Computational Fluid Dynamics)

37 Brandforhold Stor betydning for potentialet for naturlig ventilation Åbninger kan fungere som både brand og komfortventilation Større sammenhængende rum - bedre luftfordeling

38 Brandforhold Sprinkling giver mange arkitektoniske bindinger Sjældent at rådgivende ingeniører detailprojekterer alle dele - hvilket giver mindre kontrol med endelig løsning! Bedre mulighed for ABA systemer fx. liniemeldere med få omkostninger pr. m 2

39 Dagslys Brandforhold Termisk indeklima Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Køling

40 Termisk indeklima Generelle forhold som komplicerer overblik:? Ingen tydelig markering af normkrav, ønsker og ingeniørens forudsætning/løsning? Uklare forudsætninger om samtidighed (stor betydning for dimensionering)

41 Termisk indeklima på forudsætninger fra byggeprogrammer: På ikke udsatte solfacader monteres rullegardin

42 Termisk indeklima på forudsætninger fra byggeprogrammer: 75% reduktion må forudsættes (glas i facader)

43 Termisk indeklima på forudsætninger fra byggeprogrammer: Solafskærmning på soludsatte facader (ingen specifikation)

44 Termisk indeklima Luftskifte = antal gange luften skiftes pr. time Men -Siger ikke noget entydigt om luftkvaliteten! -et højt rum ved fortrængningsventilation kan have bedre luftkvalitet i opholdszonen end mekanisk opblanding i et lille rum selvom de har samme luftskifte

45 Termisk indeklima Luftskifte = antal gange luften skiftes pr. time Men - Opholdszonen er sjældent veldefineret i ingeniørforudsætninger for installationer!

46 Termisk indeklima Luftskifte = antal gange luften skiftes pr. time Men - Siger meget lidt om muligheden og effektiviteten for at kunne bortventilere overskudsvarme!

47 Værktøjer termisk indeklima Statiske beregningsprogrammer (SolDia) Beregner solinfaldsvinkler Dynamiske beregningsprogrammer (BSim2000, tsbi) Simulering time for time ift. vejrdata i design-referenceår Tager hensyn til varmeakkumulering og samtidigheder Styrings- og reguleringsstrategier kan simuleres

48 Værktøjer termisk indeklima Dynamiske beregningsprogrammer bruges hovedsagelig til bestemmelse af : Betydning af glasvalg Strategi for regulering af kunstlys Kølebehov Nødvendig solafskærmnings-grad Effekt af nat-ventilation / udluftning Ventilationsbehov

49 Værktøjer termisk indeklima Afgørende faktorer for bygningens performance: Hyppighed / niveau af operativ temperatur Energiforbrug (opvarmning, køling og belysning) Samtidighedsfaktorer i forskellige bygningsafsnit Dimensionerende krav til ventilation, opvarmning og køling Risiko for kondens på overflader (kræver efterbehandling af data)

50 Visualisering termisk indeklima Soldia

51 Visualisering termisk indeklima Solindfaldsvinkler (Nykredit)

52 Visualisering termisk indeklima BSim2000

53 Dagslys Brandforhold Termisk indeklima Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Køling

54 Naturlig ventilation Naturlig ventilation Luft flyttes p.g.a. naturlige drivtryk: temperaturforskelle trykforskelle (vind)

55 Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Luft flyttes p.g.a. mekanisk drivtryk (ventilator, kræver el)

56 Naturlig ventilation + Hybrid ventilation Naturlig ventilation med mekanisk støtte i særlige perioder (vindstille, høje temperaturer osv.)

57 Værktøjer naturlig ventilation Multizoneprogrammer Simpelt multizoneprogram med blackbox-fænomen (kan se hvad der går ind/ud men ikke hvad der sker inde i selve rummet/bygningen Computational Fluid Dynamics (CFD) Avanceret multizoneprogram der åbner blackbox og visualiserer luftfordelingen i selve rummet/bygningen

58 Værktøjer naturlig ventilation Multizoneprogrammer bruges hovedsagelig til: Dimensionering af åbningsstørrelse ved naturlig/hybrid ventilation CFD bruges hovedsagelig til: Visualisering af lufttemperatur, -retning og -hastighed

59 Visualisering naturlig ventilation CFD (Fluent) CFD (Airpak)

60 Dagslys Brandforhold Termisk indeklima Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Køling

61 Sammenfatning som metodik Udnyt passive egenskaber Samarbejd mere i design team Opstil rigtige forudsætninger/krav fra starten Check bagud i kæden Vigtigt at hele design team et forstår: behovet for at holde sekvens i analyserne begrænsninger/muligheder i de enkelte analyser og værktøjer

62 Manglende gensidig procesforståelse: Ingeniører vil ikke skitsere parallelt med arkitekten Ingeniører afventer at arkitektprojektet er næsten færdigt før installationer detaljeres Arkitekten overholder ikke CAD-spilleregler og angiver ikke den relative usikkerhed projektet har på et givet stadie

63 Samarbejde Forhandling Ingeniøreren reserverer alt for meget plads for at gøre det nemmere for sig selv Arkitekten bliver stejl på æstetiske krav i frygt for at ingeniøreren pludselig kører kanaler over det hele Ansvarsfraskrivelse fra Dag 1

64 Viljen til samarbejde - Hvornår har du sidst startet et projekteringsforløb med en åben diskussion med ingeniøren om hvilke æstetiske krav der er vigtige for dig? og har spurgt til hvilke forhold der kunne hjælpe ingeniøren til et effektivt projekt?

65 Viljen til samarbejde $$$$ Erkendelsen af at ændringer er en del af alle projekteringsforløb men det koster for en eller flere af partnerne hvis der er utakt i projekteringsforløbet

66 Forhold til bygherren Diskuter de reelle komfortkrav til bygningen og ikke afledte tekniske størrelser (luftskifte, kølekapacitet, osv.) Synliggør den risiko bygherren løber ved at undlade et integreret

67 Forhold til bygherren Vigtige skridt: Honorar bør være en funktion af bygningens performance og ikke baseres på anlægssum Rådgiverhonorar for at mindske bygherrens risiko Rådgiverhonorar for reduktion af totalomkostninger ift. standard-projekt Commissioning som fagområde i Danmark

68 Albertslund bibliotek designforløb med større tegnestue (Henning Larsen) Gode dagslysforhold, ingen sprinkling, hybrid ventilation

69 Albertslund bibliotek Gode dagslysforhold ved hjælp af ovenlys

70 Albertslund bibliotek Solafskærmning via lameller i ovenlys

71 Albertslund bibliotek Hybrid ventilation via elefantriste i underkant af facade Konvektorinstallation under siddepladser ved vinduer Røgventilation via ovenlys (ingen sprinkling)

72 EC 2000 Internationalt samarbejde 7 kommercielle bygninger Publikationer: Brandsikkerhed i atrier Naturlig ventilation Reguleringsstrategier Systematik for vinduesdesign Simuleringseksempler Esbensen Teknisk Koordinator

73 International energiagentur Forening af olieimporterende lande Internationalt samarbejde Publikationer om energiforhold i bygninger solenergi energi design strategi Validering af værktøjer Designværktøjer til arkitekter

74 Kvarterhuset i Kolding Eksempel på design Naturlig ventilation Dagslys Bygningsintegrerede solceller Alternativ isolering Jordkanaler til passiv køling

75 Esbensen Alle ydelser, fagområder og software Infoblade

76 Det enkle er ikke altid det bedste, men det bedste er altid enkelt (Heinrich Tessenau, tysk arkitekt 1900)