Glasfacader i kontorbyggeri

Transkript

1 Glasfacader i kontorbyggeri udarbejdet af Christoffer Stampe Specialkursus ved IBE, DTU Forårssemesteret 21 side

2 Nærværende rapport er skrevet under et specialkursus, oprettet i forårssemesteret 22 ved Instituttet for Bygning og Energi, Danmarks Tekniske Universitet, med Svend Svendsen som vejleder. Christoffer Stampe, c side 1

3 INDLEDNING FORUDSÆTNINGER FUNKTIONSKRAV KOMFORTKRAV ENERGIKRAV DET FLEKSIBLE KONTOR ENERGIMÆSSIGE DEFINITIONER VARMELEDNING SOLSTRÅLING SOLSTRÅLING GENNEM GLASRUDE KONVEKTION GLASRUDER LYSFORDELING DAGSLYSFAKTOREN OG SOLLYSFAKTORERNE BLÆNDING MODELLER BEREGNINGER ENERGITILFØRSEL DØGNMIDDELVÆRDIER SIMULERING # side 2

4 4.1. ENMANDSKONTOR SYSTEM SIMULERING - ÅRSPROFILER SIMULERING MÅNEDSPROFILER SIMULERING - DAGPROFILER SAMMENFATNING FOR ENMANDSKONTOR STORRUMSKONTOR SYSTEM SIMULERING - ÅRSPROFILER SIMULERING MÅNEDSPROFILER SIMULERING - DAGPROFILER SAMMENFATNING FOR STORRUMSKONTOR SIMULERING # MODELLER ENMANDSKONTOR SYSTEM SIMULERING ÅRSPROFILER SIMULERING MÅNEDSPROFILER SIMULERING DAGSPROFILER SAMMENFATNING FOR ENMANDSKONTOR STORRUMSKONTOR SYSTEM SIMULERING ÅRSPROFILER SIMULERING MÅNEDSPROFILER SIMULERING DAGSPROFILER SAMMENFATNING FOR STORRUMSKONTOR KONKLUSION SAMMENFATNING OG PERSPEKTIVER KONKLUSION LITTERATURLISTE side 3

5 Indledning Indenfor byggeriet gennemgår brugen af glas en rivende udvikling. Glasset egenskaber, såvel styrke som isolans bliver stadig forbedret, og i meget kontorbyggeri er glas i dag ofte det dominerende facadeelement, der dækker hele facaden, da glassets isoleringsmæssige egenskaber er forbedret betragteligt, så der ikke længere forekommer så kraftige varmetab og kuldenedfald gennem disse. Når glasset dækker så store arealer, bliver solstrålingen, der transmitteres igennem, nu en enddog meget vigtig faktor, der skal regnes med, og som man i næsten alle tilfælde skal begrænse, ved solafskærmning eller solafskærmende glas. Tillige er energitilskuddet fra solens varmestråler til bygningen, blevet en faktor man kan regne med til at bidrage til opvarmningen af bygningen. Fra i 198 erne, hvor vinduet var henvist til kun at måtte udgøre omkring 2% af etagearealet, og være det område i bygningen med størst varmetab, kan glasset i dag dække en langt større del af facaden, og i nogle tilfælde bidrage til en positiv energibalance. I modsætning til traditionelle byggematerialer som tegl og beton lader glas stråling passere ind i en bygning, samtidig med at den lader beskytter mod de klimatisk påvirkninger så som vind, regn og kold luft. I meget kontorbyggeri i dag er hele facaden af glas. Motivationen for dette er ofte arkitektonisk, for at udnytte glassets transparente egenskaber, men kan også være udfra ønsket om at udnytte glassets transparens til at bidrage til bygningens varmebalance. I Tyskland laves mange eksperimenter med glas, og der opføres mange bygninger, hvor disse implementeres, f.eks i form af dobbelte glasfacader, eller specielle udformninger af bygningerne for at udnytte solenergien bedst muligt. En af de væsentligste konsekvenser for en bygning med store glasarealer er, at bygninger om sommeren modtager forholdsmæssigt mere varmestråling fra solen, end der er brug for, så bygningen kan risikere overophedning, og der derfor må gøre brug af køleanlæg, eller solafskærmning. Solafskærmningen må ofte bygges til udenpå bygningen, som et ekstra element, der kan være uønsket. Der bruges derfor i nogen udstrækning to lag ruder, omkring afskærmningen, dels for at bevare en glat facade til bygningen, og dels for at beskytte denne. Denne massive brug af glas relativ ny, og inde i en udviklingsfase, hvilket betyder at den viden man har om brugen af glas endnu er forholdsvis beskeden. Energiforbrug Samtidig med dette, har S-R regeringen med deres energihandlingsplan Energi 21 1, forpligtet sig til, at nybyggeriets varmebehov reduceres til 5% af niveauet i 1994, i år 25. Bygningsreglementet, der kom i 1995, medførte en reduktion på 25%. Målsætningen er da i 25 at nedbringe energibehovet yderligere med 33% (af de nu nedbragte 75%), med skærpede krav til bygningers energibehov, så det når et niveau, der svarer til 5%-målsætningen i Energi 2. I dag er Danmark selvforsynende med olie og naturgas, men om 1-15 år vil disse ressourcer ikke længere være let tilgængelige, eller være tilstrækkelige til at kunne forsyne Danmark med energi. Og generelt vil de let tilgængelige fossile brændsler i verden være opbrugt indenfor nogle årtier. 1 S-R Regeringens handlingsplan, Energi 21, (1999). side 4

6 Der udbygges meget med vedvarende energiformer, men alt andet lige er disse endnu dyrere end de konventionelle brændsler, og det er også et spørgsmål, om de vil kunne dække behovet for energi. I løbet af de næste årtier vil man derfor kunne forvente væsentlige prisstigninger på energi, hvilket for nogle bygninger kan medføre, at der ikke er råd til, eller mulighed for, at opvarme dem tilstrækkeligt, og at man derfor er tvunget til at efterisolere, sænke temperaturen i bygningen, eller i værste fald helt undlade at bruge den, når det er for koldt. Det er altså fornuftigt allerede nu at arbejde mod bygninger, der i så stor grad som muligt, kan forsyne sig selv med energi og varme. Tillige vil disse skærpede krav umiddelbart føre til vægtykkelser på ½ meter, hvilket er voldsomt, og inddrager forholdsvis meget af brugsarealet. I lyset af dette, er det væsentligt at undersøge glassets egenskaber, og hvilken betydning store glasfacader har for en bygning evne til både at holde på energien og slippe af med den. Formål Formålet med denne opgave er at undersøge og analysere glasfacader i kontorbyggeri, specielt med henblik på konsekvenserne for varmebalancen og energiforbruget, for derefter at kunne opstille retningslinier for brugen af glas i bygningsfacader. Da det i dag primært er kontorbygninger der gør brug af store glasfacader, er det denne type bygninger, der undersøges. Undersøgelsen vil blive foretaget med beregninger af døgnmiddeltemperaturen, og derefter med simuleringer i Bsim2. Der kigges i denne sammenhæng kun på glasrudens transmissionsegenskaber. Glasrudens specifikke opbygning, og lysets fordeling i rummet og eventuelle blænding, undersøges ikke nærmere i denne rapport.. Opbygning af rapporten Rapporten er opdelt i 6 kapitler: 1. kapitel Forudsætninger. Angiver forudsætninger, komfortkrav og funktionskrav, samt forskellige definitioner og afgrænsninger. 2. kapitel Modeller. Her angives de modeller, der arbejdes med i rapporten. 3. kapitel Beregninger. Her gives et beregningsmæssigt overslag over varmebalancen, og døgnmiddeltemperatur for de to kontortyper, enmandskontoret og storrumskontoret. 4. kapitel Simuleringsrække #1. Her beskrives og analyseres første række simuleringer i Bsim2, der skal fortælle hvilke facadeopbygninger, orienteringer og systemer der er optimale. 5. kapitel Simuleringsrække #2. Her undersøges og analyseres nærmere de formodede optimale kombinationer for en glasfacade. Denne simuleringsrække er mindre end den første. 6. kapitel Konklusion. Her laves sammenfatning og konklusion for resultaterne fra beregningerne og simuleringerne. side 5

7 1.Forudsætninger 1.1. Funktionskrav En af bygningens vigtigste opgaver er at agere skærm mod vejrliget udenfor, for dermed at opretholde et tilfredsstillende klima indenfor. I løbet af de sidste 1 år er kravene til komforten steget markant, så man i dag opretholder en temperatur på over 2 C, året rundt. Derudover er der også krav til tæthed, luftskifte, lys, m.m. For at overholde disse komfortkrav, kræves energi. Af økonomiske og miljømæssige årsager er der dog sat loft over, hvor meget energi en bygning må forbruge. Man har altså disse to krav stående over for hinanden. En bygning skal overordnet overholde nedenstående fem komfortmæssige funktionskrav, samt kravet til energiforbrug. Komfortkrav 1. Temperaturen skal være 2-23 C om vinteren, og 2-26 C om sommeren. Temperaturen må ikke stige mere end 4 C i løbet af dagen. 2. Lysniveauet skal være 2 lux generelt. 3. Konstruktionen skal være tæt, så der ikke opstår træk. Ligeledes må der ikke være for stort kuldenedfald fra vinduerne. 4. Der skal være et luftskifte på mindst 2-3 gange i timen for kontorbyggeri. 5. Luftfugtigheden har i de fleste tilfælde ikke så stor betydning, hvis ovenstående er overholdt. Energikrav 6. Energiforbruget skal som minimum overholde energirammen, givet i bygningsreglementet. 7. Energiforbruget til køling må ikke være for stort, dette er dog ikke specificeret i den nuværende energiramme.. Glasruder har især betydning for pkt. 1, 2, 3 og 6 og 7 I det følgende specificeres kravene lidt mere udførligt Komfortkrav Udover at opretholde en temperatur på over 2 C er der en række andre faktorer der spiller ind, for at opretholde den termiske komfort. Disse er udover lufttemperaturen også lufthastigheden, luftfugtigheden, middelstrålingstemperaturen, samt hvordan deres fordeling er i rummet. side 6

8 Hvis der er mange personer til stede i en bygning, er det i praksis umuligt at have et termisk indeklima, der tilfredsstiller alle, dels fordi mennesker er forskellige, og dels fordi de aktiviteter de udfører, eller deres beklædning, også kan være forskellige. Man kan regne med, at det er acceptabelt, hvis over 8% er tilfredse Lokal termisk diskomfort 2 Lokal termisk diskomfort er næsten altid forårsaget af uønskede luftbevægelser, træk, eller udstråling fra kolde flader, f.eks. fra store vinduer. Hvis temperaturen er meget uens fordelt i rummet, eller ændrer sig i løbet af dagen, kan dette også medføre diskomfort. Acceptgrænsen for asymmetrisk fordelt varmestråling afhænger af hvor den kommer fra. Forsøg har vist, at mennesker kan acceptere store skævheder i form af kuldestråling fra oven og varmestråling fra siden, men er mindre tolerante overfor kuldestråling fra siden, eller varmestråling fra loftet. Temperatur Dansk Standard 474 opererer med, at rumtemperaturen om vinteren skal ligge mellem 2 24 C, afhængig af aktivitetsniveauet, og om sommeren på mellem 2 og 26 C. Temperaturen bør ikke stige mere end 4 C i løbet af dagen. I et rum til brug for hovedsagelig stillesiddende personer skal følgende krav desuden være opfyldt: Den vertikale temperaturforskel mellem,1 og 1,1 meter over gulvet bør være mindre end 3 C. Middeltemperaturen af enhver 1*1 meter gulvflade bør være: større end 19 C i alle normale rum, mindre end 26 C over særligt varme rum, og mindre end 29 C ved gulvvarmeanlæg. Strålingsasymmetrien fra vinduer og andre kolde overflader bør være mindre end 1 C, i forhold til en lille lodret plan flade,6 meter over gulvet og parallel med vinduerne. Strålingsasymmetrien fra et varmt loft bør være mindre end 5 C, i forhold til en lille vandret plan flade,6 meter over gulv. Når der ikke er noget HVAC udstyr i gang vil temperaturen i rummet afhænge af udendørs temperaturen, varmetab, varmetilskud, og termisk masse. Denne temperatur kaldes free-runtemperature. For at holde energiforbruget nede, bør bygninger designes, så deres free-runtemperature holder sig indenfor komfortgrænsen så meget af tiden som muligt. Når denne ikke kan holdes indenfor komfortgrænsen, må HVAC udstyret tages i brug til enten opvarmning eller afkøling. Man skelner mellem lufttemperatur, og middelstrålingstemperatur, som er temperaturen af væg-, loft- og gulvfladerne i rummet. Man afgiver den ene halvdel af sin varme til luften, den anden halvdel udstråles til rummets begrænsningsflader. Det er derfor vigtigt, at disse flader er passende varme. Hvis fladerne er kolde, øges behovet for en højere lufttemperatur, og evt. også energiforbruget til ventilation. Store vinduesflader forårsager kold middelstrålingstemperatur, og kræver derfor tilsvarende højere lufttemperatur.. Fejl! Ukendt argument for parameter. Luftfugtighed Når der ikke er for varmt i et rum, har luftfugtigheden kun lille indflydelse på vores temperaturfornemmelse. Ligeledes, hvis temperaturen er C, har det ikke stor betydning, om luftfugtigheden er 25% eller 4% RF. Generelt rekommandere det, at RF < 4-45% (i hvert fald nogle måneder om året) for at undgå fremkomsten af støvmider, og over 4% for at undgå ubehagelig statisk elektricitet. Træk Middellufthastigheden bør være mindre end,15 m/s om vinteren, og mindre,25 m/s om sommeren, for at man ikke oplever træk. Lufthastigheden afhænger bl.a. af placeringen af indblæsningen fra ventilationen, utætheder i bygningen, og træk fra vinduer med stor varmeledningsevne. 2 Noter fra kursus 644, Det termiske indeklima (1998), TLM side 7

9 Lys Et tilfredsstillende indendørs lys kræver tilstrækkelig oplysning af objekter og flader, lav risiko for blænding, og tilstrækkelig kontrast. For kontorer kræves typisk 5 lux lokalt med skrivebordslamper, og 2 lux som generel belysning. Ved design af bygninger bør man så vidt muligt lade dagslys erstatte elektrisk belysning, hvor det er muligt. Den bedste lyskvalitet opnås som regel med en funktionsopdelt belysning, tilpasset og differentieret i henhold til de krav, der stilles i de forskellige områder af rummet. Belysningsanlæg bør planlægges ud fra rummets funktion, aktiviteterne i rummet, dagslysadgangen og rumoplevelsen, baseret på inddeling af rummet i områder med forskellig funktion, dagslysadgang og krav til belysningskvalitet, -styrke og -driftstid 3. Ventilation Der skal være et luftskifte på mindst 2-3 gange rummets volumen i timen Energikrav I lyset af de sidste års miljødebat, og det at de fossile brændsler i løbet af nogle årtier vil være reduceret væsentligt, og at man derfor kan forvente mangel på energi til opvarmning af bygninger, er det derfor vigtigt, at det indvendige klima etableres og opretholdes ved mindst mulige negative konsekvenser for omgivelserne, og med det lavest mulige energiforbrug. I ethvert byggeprojekt bør man derfor kræve optimalt design, i form af den højest mulige kvalitet for den lavest mulige pris, med lavest mulig negativ indflydelse på det omgivende miljø. 4 Et lavere energiforbrug kan opnås ved at: reducere varmetab fra transmission og ventilation udnytte varmen fra solstrålingen om vinteren, og beskytte mod den om sommeren bruge effektivt og letindstilleligt HVAC og andet udstyr udnytte dagslyset Ved design af bygninger, kan man opdele faktorerne til at kontrollere det indendørs klima i tre katagorier: Bygningens form og konstruktion, specielt vinduer og solafskærmning. Opvarmnings-, ventilations-, og køleudstyr. Bygningens brug. Energiforbruget skal overholde energirammen, givet i bygningsreglementet Det fleksible kontor Måden at arbejde på har ændret sig meget gennem de sidste årti. Med indførelsen af den personlige computer, internettet, og mobiltelefonen ændres arbejdsformen fra det mere rutineprægede til funktioner til stadig ændrede opgavetyper, med skiftende arbejdssteder. Mange steder er gruppearbejde blevet indført i stadig større grad. Desuden inddrages det som et vigtigt aspekt at have steder der fremmer social interaktion, tekøkkener, gangarealer, fællesområder, kantine, foyeren, m.m., da mange ideer kan opstå ved kaffeautomaten, eller ting afklares i frokostpausen. 3 SBI Anvisning 184, Bygningers energibehov (1995) 4 Noter fra kursus Lavenergibygninger (2), SS side 8

10 Traditionelt haves to kontortyper: enmandskontoret og storrumskontoret. Enmandskontoret giver et beskyttet miljø omkring den enkelte, med ro til fordybelse, men mangler til gengæld ofte plads til gruppearbejde. Desuden er etageplanen ofte trist og kedelig, centreret omkring en lang korridor, med kaffeautomaten som det eneste uformelle mødested. I storrumskontoret gør man næsten det omvendte. Man dropper korridoren, og samler folk i store rum. Her er muligheden for social interaktion større, da folk er i samme rum, men det kan til gengæld være sværere at koncentrere sig. Der stilles derfor små stillerum til rådighed, som kan bruges, når der er behov for fordybelse. Storrumskontoret og enkeltmandskontoret har det til fælles, at de er faste størrelser, med faste pladser. Hvis der skal laves gruppearbejde, er det nødvendigt med ekstra grupperum eller mødelokaler. Velfungerende kontormiljøer skal have en kombination af disse ting, med en opbygning afhængig af arbejdets og organisationens art. Der vil være behov både for enkeltmandskontorer til fordybende arbejde, grupperum, møderum og eventuelt storrum til almindeligt arbejde. Der skal desuden være mindre, uformelle mødesteder rundt omkring i bygningen. I mange nyere byggerier er kontorarealerne lagt omkring et centralt rum eller atrium, som eventuelt indeholder kantinen eller foyeren, for på den måde at skabe et fælles samlingssted for alle i bygningen. Nestles domicil på Langeliniekaj er et eksempel på dette, med en blanding af storrumskontorer og enkeltmandskontorer, omkring et centralt auditorium, med foyer. I tilgift er der i dette byggeri også lavet små uformelle mødesteder forskellige steder på gangene omkring auditoriet. I andet domicil, for konsulentfirmaet Accenture ved Kalkbrænderihavnen, bruges en kombination af individuelle arbejdsrum, gruppearbejdsrum, åbne arbejdsområder, samt sociale områder koncentreret om bygningens midte. Kun meget få af de ansatte vil have Figur Fejl! Ukendt argument for parameter. faste arbejdspladser. Da de fleste i perioder arbejder ude Nestles domicil. 4. etages plan. Fra Living af huset er der rent faktisk ikke plads til, at mere end halvdelen vil kunne arbejde i bygningen samtidig. 5 I fremtiden vil behovet for fleksibilitet formentlig være som ovennævnte. Det skal være muligt at danne grupper, at opløse grupper, og at kunne fordybe sig alene med arbejdet. Arbejdstiden vil også i højere grad strække sig over en større del af dagen, med mere fleksible mødetider for de enkelte medarbejdere. Bygningskrav I takt med at kontorene er åbnet op, er også regler og krav åbnet op. Hvor der før var meget strikse og entydige krav til f.eks. brandsektionering, med ret entydigt definerede størrelser for brandceller og Figur Fejl! Ukendt argument for parameter. brandsektioner, hvilket i høj grad har begrænset Etageplan over domicil for Accenture ved mulighederne for åbne planer, kan man nu funktionsbaserede brandkrav og simuleringsprogrammer inddrage endog meget store arealer i samme brandsektion, som f.eks. i Nykredits nye hovedsæde ved Langebro, hvor hele det 24. m 2 store bygning er én stor 5 Børsen UNGstart, onsdag 28. februar 21, s side 9

11 brandsektion. Med computersimuleringer er det nu også muligt at styre akustikken, og derved have stor kontrol med lyden. Disse tiltag åbner op for endnu mere fleksible og åbne kontorplaner, som også kan være åbne vertikalt, eller på andre måder. TV2 Øst er et eksempel herpå, med åbne planer i to etager, og en fritsvævende kantine ovenover. Åbne kontorplaner vil stille endog meget store krav til styringen af indeklimaet, især med henblik på ventilation, solindfald, og regulering af temperaturen. Der er i dag større bevidsthed om at bygningen skal være energiøkonomisk, og der vil blive stillet større krav til styringen af energiforbruget i bygningen, bedre udnyttelse af dagslyset, og lavere energiforbrug om natten Energimæssige definitioner. Der skelnes normalt mellem solstråling, som er det synlige lys, og lyset ved små bølgelængder, og varmestråling, som er den langbølgede stråling. Ud over at der kan overføres varme ind fra solstråling, kan der også forekomme varmestråling fra rummet indefra og ud. Desuden kan der også foregå varmetransport ved to andre faktorer: varmeledning og konvektion. Ved beregning af varmeoverførslen skal alle disse faktorer tages i betragtning Varmeledning Varmeledning er overførsel af energi ved tilfældige stød mellem atomare partikler, uden der sker stoftransport. Ved varmeledning gennem et materiale, skal der tages hensyn til materialets varmeledningsevne, tykkelsen, arealet, den indvendige og udvendige temperatur, varmeovergangstal, samt materialets opbygning, geometri og sammensætning Solstråling Den elektromagnetisk stråling, indbefattende varmestrålingen og solstrålingen, afhænger af tre faktorer: Absoptansen, som er legemets evne til at forvandle strålingsenergi til varmeenergi. Reflektansen, som er den del af den indstrålede energi, der tilbagekastes fra legemets overflade. Transmittans, som er den del af den indstrålede energi, der transmitteres gennem legemet. Disse materialeegenskaber afhænger tillige af strålingens indfaldsvinkel og bølgelængde. Strålingen fra solen kan deles op i tre dele 6 : direkte stråling, som kommer direkte fra solen (2 9 W/m 2 ), diffus stråling eller himmelstråling, som er en del af 3 solstrålingen spredt i atmosfæren (25 1 W/m 2 i klart vejr), og 25 reflekteret stråling fra 2 jordoverfladen. For at finde effekten af strålingen der rammer 15 en given flade, er det nødvendigt at 1 medregne alle tre bidrag, samt 5 inddrage vinkelforholdet mellem fladen og strålingen. Effekten for solindstrålingen i Danmark er i gennemsnit 115 W/m 2 over hele året, mens spidseffekten er på 8 1 W/m 2, når fuld sollys rammer en MJ /m2*måned Sep. Okt. Nov. Dec. Jan. Feb. Mar. Apr. Maj Solindfald nord Solindfald øst / vest Solindfald syd Figur Solindfald gennem lodret referencerude, efter tabel fra SBI Anvisning Noter fra kursus 644, Solstråling (1997), SS side 1

12 vinkelret flade 7. Solstrålingen er ulige fordelt over året, med størst effekt om sommeren, hvor behovet for opvarmning er mindst. Effekten varierer desuden med orienteringen, jf. ovenstående figur. Langt den største del af solstrålingen kommer fra syd, fra den direkte stråling, hvorimod solstrålingen fra nord kun består af den indirekte stråling. En sydvendt facade har det største solindfald i forårs- og efterårsperioden, mens det på øst- og vestvendte facader er størst om sommeren, jf. ovenstående figur. I bygningssammenhæng er det praktisk at opdele solstrålingen i tre grupper, afhængige af deres bølgelængde, som vist i (9)hvoraf synlig stråling udgør 47% af energien, infrarød stråling 46%, og ultraviolet stråling 7% 8. Figur Solindfald gennem 1m2 almindelig dobbeltrude, for hhv. sydvendt og vestvendt vindue. hhv. 1. april og 14. juni. Fra SBI 192. bølgelængde λ Solstråling ultraviolet stråling - 38 nm synlig stråling nm infrarød stråling 78-2 nm Varmestråling infrarød stråling 2 28 Figur Solstrålingens spektralfordeling Solstråling gennem glasrude. Bortset fra den ultrakort stråling og den meget langbølgede stråling, tillader almindeligt glas kun direkte transmission af stråling i området 3 til 3 nm; andre bølgelængder reflekteres eller absorberes i glasset. Den absorberede stråling opvarmer glasset, og afgives derefter fra den indvendige og udvendige overflade. Varmen afgives dels i form af stråling til omgivelserne, dels ved ledning og konvektion til luften. Når solstrålerne rammer en rude, foregår der dels refleksion, transmission, og absorbtion. Den indstrålede effekt I er summen af reflektansen R, transmittansen T og absorptansen A, som hver især betegner hvor stor sluteffekten til rummet er. Disse størrelser afhænger af glastype, glastykkelse, samt strålingens indfaldsvinkel og bølgelængde. Figur Etlagsrude og tolagsrude af almindeligt klart glas. Fordelingen af solstrålingen på transmission, refleksion og absorption, samt varmeafgivelse fra indvendige og udvendige overflade. Afhængig af glasrudens udformning, er det muligt at bestemme hvor meget af solstrålingen med en given bølgelængde, der transmitteres indenfor. Det er i denne sammenhæng nyttigt at skelne mellem synlig stråling, betegnet sollys, og hele solspektrets effekt, betegnet solstråling, da kravene til hvor meget af den ene eller den anden slags, der skal slippe ind gennem ruden, varierer 9. 7 Energi og Ressourcer (1994) N.I. Meyer m.fl. 8 Glass Construction Manual, afsnit af Mattias Schuler, s SBI Anvisning 192, Glas i byggeriet (1999) side 11

13 Jernoxid (Fe 2 O 3 ) er en af elementerne i glas, der er afgørende for kvaliteten af det synlige lys. Jo mindre indholdet af dette stof er, jo større del af hele spektret vil kunne transmittere igennem, som vist på, hvilket bevirker en bedre spektralfordeling, og mindre forvrængning af det synlige lys Konvektion Konvektion er overførsel af varme, hvor energien overføres gennem bevægelsen af væske eller gas mellem et koldt eller et varmt legeme. I sammenhæng med glasruder er der tale om konvektion over en plan flade. Man skelner mellem tvungen konvektion og naturlig eller fri konvektion, og derudover mellem laminar strømning og turbulent strømning. Konvektionen afhænger af fladens areal, temperaturforskellen, fluiddets egenskaber, m.m. Hvis temperaturen er omkring frysepunktet, kan konvektionen fra en ydermur f.eks være omkring 2 W/m 2 (1). Da konvektionen primært afhænger af vindhastighed, udendørs temperatur, m.m., kan man ikke for konvektion nedsætte bygningens varmetab. Den eneste eventuelle parameter er fladens areal, og det er formentligt muligt at nedsætte konvektionen en ukendt faktor ved at lave en aerodynamisk bygningform, hvilket dog kun har interesse ved meget store flader. Denne del er ikke undersøgt grundigt i Danmark. Vinden vil desuden kunne bryde den udvendige overgangsisolans ved bygningen, normalt sat til,4 m 2 K/W udendørs. Men da dette tal svinger mellem,2 m 2 K/W og,8 m 2 K/W, som er af lavere størrelsesorden end det for materialers isolans, og kun højst halvdenen af den indvendige overgangsisolans, har dette ingen betydning Glasruder. En almindelig gammeldags termorude, uden belægning, vil have en U-værdi på omkring 2,8 W/m 2 K, hvilket er meget højt i forhold til de øvrige bygningsdele, der ligger på omkring,2-,4 W/m 2 K. Dette forhold var i 8 erne medvirkende til, at vinduesarealerne skulle være under 2% af gulvarealet. Ved at putte en speciel belægning på glasset, kan man reflektere størstedelen af den infrarøde stråling fra rummet ud gennem ruden, og derved reducere varmetabet fra rummet. Belægningen reflekterer ikke det udefrakommende lys ind i rummet, da dette har en anden bølgelængde. Dette giver typisk en U-værdi på 1,8 W/m 2 K. Derudover kan man, ved at have visse gasarter inde i ruden, nedsætte varmeledningen gennem glasset, og derved mindske varmetabet yderligere. Disse lavenergiruder kan have U-værdier på omkring 1,5 W/m 2 K, eller lavere. En termorude er bygget op af to lag tynde glas, med en adskillelsesliste, der er tæt, da udsivende luft kan give kondens. En vinduesrude består udover glasset af en karm, og evt. en ramme, hvis vinduet skal kunne åbnes. Forholdet mellem rammens og glassets areal er vigtigt, da ramme-karmen kan udfylde op til 3% af vinduesarealet, hvilket betyder, at meget mindre lys kan komme ind. Der findes mange opbygninger af glasvinduer. Ét lag glas, en tolags termorude, en trelags termorude, evt. med visse gasarter, med lavemissionsbelægning eller som kombination af flere af disse Lysfordeling Som udgangspunkt undersøges modellerne omkring lysfordelingen i rummet, og varmebalancen. Der skal der være en dagslysfaktor på mindst 2% på alle flader i rummet i en højde af,85 meter. Dette udgangspunkt tages i DS 7, hvori der angives en generel tommelfingerregel om, at 1 Noter fra kursus 644, Konvektion (1998), CR side 12

14 dagslysfaktoren ikke må være mindre end 2% på den enkelte arbejdsplads 11. Dette kan sammenholdes med, at lyset på en vandret flade det fri i Danmark vil være større end 1. lux 6% af tiden indenfor , og dette er inklusiv de tidspunkter på året, hvor der stadig er mørkt om morgenen og om eftermiddagen. Med en dagslysfaktor på 2% vil belysningstyrken i det pågældende punkt være 2% af 1. lux, dvs. 2 lux. Samtidig må der ikke forekomme blænding. Der beskrives i næste afsnit de faktorer der skal vurderes for at undgå blænding Dagslysfaktoren og sollysfaktorerne Dagslysfaktoren og sollysfaktorerne er beskrevet i SBI Rapport 277. Dagslysfaktoren bruges til at vurdere forhold med minimum af lys, svarende til en overskyet himmel, med en jævn luminansfordeling. Der medregnes derfor ikke sollys, og orienteringen får ingen betydning. Dagslysfaktoren og angives som forholdet mellem den indvendige belysningsstyrke i et givet punkt i en given højde i et rum, i forhold til den udvendige belysning på det lodrette vindue, DF = E indv. /E udv 1%. Sollysfaktoren medregner sollyset, og er ellers defineret på samme måde som dagslysfaktoren, SF = E indv. /E udv 1%. Sollysfaktoren kan ikke beskrives ved en enkelt værdi, men opdeles i af fire forskellige bidrag: sollysfaktoren for direkte sollys, rettet lys (SF1), sollysfaktoren for himmellys, diffust lys fra himmelhvælvingen (SF2), sollysfaktoren fra reflekteret lys fra omgivelserne (SF3) og sollysfaktoren for vinduet, når det er forsynet med en afskærmning (SF4). Den direkte sol, SF1, giver en lysende plet i lokalet, og det reflekterede lys fra fra pletten vil virke som en lyskilde. Plettens placering er afhængig af solens højde og azimut, og SF1 vil derfor variere. Himmellyset SF2 giver normalt det største bidrag til belysningsstyrken i de punkter der kan se himlen. SF2 kan regnes som er summen af bidraget fra en CIE-overskyet 13 himmel og en himmel med jævn luminansfordeling. SF3 er bidraget fra det reflekterede lys fra jordoverfladen. Det reflekterede bidrag er karakteristisk ved, at det først andre flader i lokalet, især loftet, før det rammer punktet. SF4 bruges, når der anvendes diffuserende solafskærmning for vinduet. SF4 erstatter da SF1. SF2 og SF3, vægtet efter hvor meget solafskærmning er trukket for. Det har i denne rapport ikke været muligt at finde de præcise værdier for sollysfaktorerne, da dette kræver programmer som Prolight eller Superlight, eller en BRS skabelonmetode. En tilnærmet værdi er da fundet udfra grafer, under hjælpefunktionen i BSim2. Der er blevet anvendt en værdi for sollysfaktorerne i 1. simuleringsrække, men en ændret, og formentlig mere rigtig værdi i 2. simuleringsrække. I kap. 3.2 var sollyfaktorne ens for alle vinduer, uanset om det var ovenvindue, eller brystningsvindue, hvilket ikke er udtryk for de rigtige forhold, da lyset gennem det øverste vindue vil komme længere ind i rummet. I kap. 3.2 var sollysfaktorerne ens for alle vinduer, og i virkeligheden også sat for højt. I denne simuleringsrække er sollysfaktorerne modificeret, så størrelsen er rigtigere, og de øverste vinduer har en generel bedre sollysfaktorfordeling, end brystningsvinduet. Værdierne er dog stadig tilnærmede. Sollysfaktorerne har i simuleringerne betydning for, hvornår lyset er tændt. Ved for høje sollysfaktorer, vil den indvendige lysmængde derfor generelt være for høj, og lyset dermed måske blive slukket for tidligt, hvilket igen betyder lavere varmetilskud til rummet. Ved sammenligning med referanceruden i simuleringsrække #1 og #2 ses dog, at forskellen ikke er så udpræget for belysningsniveauet, med en lille stigning, men giver ændringer i varme- og køleforbruget. 11 DS 7, Kunstig Belysning i Arbejdslokaler (1997) Henvisning fra SBI Rapport 277 (1999) s SBI Rapport 277 (1999) s SBI Rapport 277 (1999) kap.2.3 side 13

15 Blænding Et væsentligt kriterium for opnåelse af visuel kvalitet er, at blænding kan undgås. Blænding forårsages kan forårsages af meget høje luminanser og store luminansforskelle inden for synsfeltet eller kraftige lyskilder tæt på øjets synsretning. Lyset fra himlen (både i skyet og klart vejr) eller fra en flade, der rammes af direkte sol, kan have så høj luminans, at det medfører blændingsproblemer. 14 Blænding afhænger derfor både af høje luminanser, men også af store kontraster af lyset indenfor et felt. Et lille vindue, hvorigennem man ser himlen, kan give blænding, da det som felt er meget lyst i forhold til den omgivende, og mørkere væg. Vinduets størrelse, form og placering har således stor betydning for, om der forekommer blænding. Fladerne i rummet, eller sprosserne i vinduet, kan medføre blænding hvis der er for store forskelle i reflektansen, da der derved kan forekomme meget lyse og meget mørke områder indenfor synsfeltet. Synsretningen i forhold til vinduet og afstanden til vinduet er også vigtige faktorer for blænding. I denne rapport undersøges blændingen ikke nærmere. Kun i Simuleringsrække #1 for enmandskontoret, ses sporadisk på lysmængden i referancepunktet. Som vejledende for blænding angives en belysningstyrke over 7 lux her til at betyde mulighed for blænding. Dette giver kun en indikation, og behandles ikke nærmere i rapporten. 14 SBI Rapport 277 (1999) kap. 6 side 14

16 2.Modeller Der arbejdes med to modeller: Enmandskontor på 12m 2 med en dybde på 4,2m, og én facadeside mod det fri. Storrumskontor med en dybde på 2 meter, med to facadesider mod det fri. Enmandskontoret bygges op som en firkantet celle i en lang, fleretages kontorbygning. Alle celler forudsættes at vende ind mod en gang, og have rum til begge sider. Rummene forudsættes alle at have den samme temperatur. Dette betyder at alle flader i cellen der vender ud mod andre rum hverken afgiver eller modtager varme. I programmet gøres denne forudsætning ved at regne tilstødende rum som fiktive zoner med præcis samme temperatur som fladen. Der ses bort fra varmetab ved gavlene i bygningen, samt bort fra foyer, atrium m.m. Der ses desuden bort fra at kontoret kan have en åben dør, gennem hvilken varmeudveksling kan foregå. Dette betyder, at al udveksling med omgivelserne kun foregår gennem facadedelen af rummet. Modellen for storrumskontoret er bygget op på samme måde som modellen for enmandskontoret, bortset fra, at der her er to facadesider. Storrumskontoret forudsættes at ligge i en fleretages bygning, og ligge mellem to tilsvarende storrum. Begge gavlsider forudsættes at vende mod en gang med samme temperatur som storrumskontoret, og regnes derfor som fiktive zoner med sammen temperatur som storrumskontoret. Vender de eventuelt mod det fri forudsættes de at være så godt isolerede, at man kan se bort fra varmeudveksling. Ligeledes for storrumskontoret vil al varmeudveksling derfor kun foregå gennem facadedelene. Orientering Enmandskontoret orienteres mod hhv. Syd, Nord, Vest og Øst. Storrumskontoret orienteres i hhv. Syd-Nord retning, og Vest-Øst retning. Simulering med andre orienteringer må give resultater, der ligger mellem disse, og medtages derfor ikke. Indvendige flader Alle indvendige flader regnes i halv tykkelse, da disse deles med det tilstødende rum. Der regnes derfor med 2 mm betondæk i i loft og gulv og 2 lag 13mm gipsplader og 45 mm mineraluld til sidevæggene og bagvæggen. Gulvet er linoleumsbelagt, de øvrige flader er hvidmalede. Facadendelen omkring vinduerne er beklædt med aluminium, og velisoleret, så den har en U-værdi på,15 W/m2K. Vinduer Vinduerne er delt op i tre felter, efter normal inddeling med en brystningshøjde på.9m og en overkant af det midterste vindue på 2.1m. Højde (m) Brystning.9 Midtervindue 1.2 Ovenvindue.9 side 15

17 Rudetyper Der simuleres med tre forskellige rudetyper, der igen kan bestå af flere varianter: lavenergiglas, solafskærmende glas, og en translucent rude bestående af hvid mineraluld mellem to lag glas, der giver diffust lys. betegnelse Lavenergirude E U.9 lystransm./ varmetransm. U-værdi Kr-LwE4 7/59 CtrU=.9 trelags glas E 15 77/66 CtrU= 1.6 tolags glas Solafskærmende glas S 45/47 CtrU=1.4 tolags glas Mineraluldsrude M 4/4 CtrU * =.7 to lag glas Aluminiumsfacade Vinduesarealet reduceret. A * glasrude U = 1.4 W/mK mineraluld λ =.7 W/mK, s =.5 m glasrude U = 2.8 W/mK R = 1/ /.7 + 1/2.8 = 1.43 m2k/w CtrU = 1/R =.7 W/m2K I nogle tilfælde er vinduesstørrelsen reduceret, så der i stedet for et brystningsvindue eller ovenvindue er aluminiumsfacade. Dette angives med et A. Blænding I denne rapport gås ikke ind på en nærmere undersøgelse af, hvornår blænding vil forekomme, da selve vinduets opbygning og lysets præcise fordeling i rummet, ikke undersøges nærmere. I timeprofilerne for de enkelte døgn er angivet lysmængden, i lux, i referencepunktet, 4-5 meter inde i rummet. Tidspunkterne for hvornår lysmængden overstiger 7 lux, og størrelsen af lysmængden, er angivet, for at give en første vurdering af, om der kan være problemer med blænding. Der er dog kun tale om et første skøn. 15 Bruges kun i modellen for storrumskontoret. side 16

18 3.Beregninger I det følgende undersøges to forskellige modeller af et kontor, der er sidebelyst. Den ene med én facadeside, hvor de øvrige flader tænkes at vende mod rum med samme temperatur. Den anden model har med to facadesider, vendt mod f.eks. nord og syd, dvs. med stor forskel på indstrålingen i de forskellige sider. Lysfordeling Som beskrevet i kap. 1.5 skal der være en dagslysfaktor på mindst 2% på alle flader i rummet i en højde af,85 meter. Jo dybere rummet er, jo større, og eventuelt højere placeret, skal vinduesarealet være, og afskærmningen være så minimal som muligt, for at imødekomme dette krav. Varmebalance I et velisoleret kontorlokale vil varmeafgivelsen fra personer, PC ere og belysning en stor del af tiden være tilstrækkeligt til at kompensere for varmetabet fra transmission gennem facaden, og ventilation. I mange tilfælde vil solindfaldet derfor medføre behov for køling. En del af den ekstra varme kan ledes bort ved ventilation, men for store glasfacader vil der yderligere være behov for solafskærmning, for at begrænse solinfaldet. Der er altså tale om to modsatrettede behov. Det ene er behovet for at lade sollys komme ind, for at udnytte dagslyset. Det andet er behovet for at skærme af for solen, så varmen fra den infrarøde og synlige stråling ikke medfører overophedning af kontoret Energitilførsel I det følgende ses på energitilførslen og energiudtaget i et enmandskontor. Solstråling, varme fra personer og elektrisk udstyr og belysning, og konvektorer tilfører rummet energi. Varmetransmission ud gennem facaden, infiltration, ventilation, udluftning gennem åbne vinduer, og afkøling fjerner energi fra rummet. Tillige vil rummet i nogle tilfælde kunne akkumulere overskydende varme i løbet af dagen, som det kan afgive igen om natten. Den energi der tilføres rummet, og den energi der tages fra rummet skal balancere, således at rummets temperatur kan holdes på 2 24 C. Nedenstående tabel er lavet for et rum på omkring 3*4*3 meter (B L H), med et areal på omkring 12 m 2, og viser størrelsen af henholdsvis tilførsel og udtag fra rummet. side 17

19 Varmetilførsel og afgivelse fra enmandskontor. Personlast + Tilførsel Belysning Eludstyr Mennesker afgiver en effekt på 7 2 W, afhængig af aktivitetsniveau. I gennemsnit kan denne effekt sættes til 1W. Der er dels behov for en generel belysning på 2 lux i rummet, og en lokal arbejdsbelysning på 5 lux, der begge er tændt eller slukket efter behov. I gennemsnit kan man regne med en samlet arbejdsbelysning og almenbelysning på 2-8 W/m 2. Med almindelig belysningsudstyr regnes med 8W for hele kontoret, med lavenergibelysning 4W for hele kontoret. Eludstyret er primært en PC og skærm, der afgiver en effekt på 1 2 W. Med fladskærme afgives dog kun 3 W. 1 W /person 2-8 W/m2 8W eller 4W 15W eller 3W Solindfald Afhængig af tidspunktet på dagen, årstiden, og om der er overskyet og orienteringen, vil solindfaldet på en lodret flade variere mellem 2 9 W/m W pr. m2 rude Afhængig af skyggeforhold fra andre bygninger eller træer, vinduets placering i facaden, rudetype, og eventuelle afskærmninger vil man kunne regne med et solindfald fra og op til 4 7 W/m2. Kontor: 41W Tilførsel i alt: Konvektor Ventilation Tilførsel indre kilder: Energiforbr. udst. (% konvektor) Tilførsel indre kilder: Lavenergiudst. (% konvektor) Tilførsel solindfald: Hvis hele facaden er af almindeligt klart floatglas, der ikke er solafskærmende, med en g-værdi på,74, og arealet for vinduesrammerne tages fra, da fås et vinduesareal på op til 8 m 2. Dette vil give et solindfald på op til maksimalt,74*8m 2 * 7 W/m 2 = 41 W. Konvektor reguleres til at give ekstra varmetilskud, når der er behov for det. Der kræves en effekt til at drive ventilationen, og til at opvarme indblæsningsluften fra udetemperatur til i dette tilfælde 18C. Denne effekt har ikke indflydelse på temperaturen i rummet, men skal regnes med i det samlede energiregnskab. Effekten af blæseren kan eksempelvis være 6W. Er udetemperaturen C, og luftskiftet 2 h -1 vil det betyde at der skal bruges en effekt på opvarmningen af luften på 3W/K*18K =54W. Personlast + Belysning + Eludstyr Personlast + Belysning + Eludstyr Solindfald Variabel effekt W 17 W -41 W side 18

20 - Udtag Transmissions tab gennem facade Hele facaden på 9m 2 er dækket af energiglas. U-værdien for glasset ligger mellem 1,1 1,5 W/m 2 K. Vinduesrammerne forudsættes at have samme U-værdi. Transmissionstab bliver da mellem 1 og 15 W/K. Afhængig af udetemperaturen bliver transmissionstabet fra til 3 W ( C). 1,1-1,5 W/m2K 1 15W/K Infiltration Der regnes med et luftskifte på,1 h -1 fra infiltration. Dette giver et varmetab på HI = 121 J/Km 3 *,1*,75 m 3 /s= 1 W/K 1 W/K Er udetemperaturen C vil det betyde et tab ved infiltration på 2 W. Ventilation Varmekapaciteten for tør luft ved 2 C er 1,*1 3 J/KgK 16 og densiteten er 1,21 kg/m3. Et luftskifte på 2h -1 er på,25 m 3 /s. Udluftning Samlet fjernes en effekt på,25 m 3 /s* 1,21kg/m 3 *1,E3 J/KgK= 3W/K Er indblæsningstemperaturen 18 C vil det ved en rumtemperatur på 26 C betyde et tab ved ventilationen på 3W/K*8K =24W. Er luftskiftet 3h -1 er tabet 36W. Ved at åbne vinduerne vil der komme et ekstra luftskifte på 2-3 h-1, der vil kunne fjerne en meget større effekt, da varmetabet nu afhænger af forskellen mellem rumtemperaturen og udetemperaturen. Denne model kan formentlig kun bruges til etrumskontorer, da kold luft og træk kan give gener hvis der er flere personer. 121 J/m3K Kontor: 3 W/K Køling Varmeakkum ulering Med et luftskifte på 2h-1, og en udetemperatur på 1C og en indetemperatur på 25C, er varmetabet 3W/K*15K=45W. Med et kølesystem kan der fjernes den varmemængde der er behov for, for at komme ned på den ønskede rumtemperatur. Består kontorlokalet af tunge materialer der ikke er tildækkede, vil der til en vis grad kunne akkumuleres varme i disse i løbet af dagen, for så at blive afgivet igen i løbet af natten. Hvis udetemperaturen er meget høj flere dage i træk vil der dog efterhånden indstille sig en ligevægt, hvor der ikke kan akkumuleres mere varme i konstruktionen. Fra tabel 9.4 i Indeklimahåndbogen er givet overslagsmæssige værdier på varmeakkumuleringsevne i W/K pr. m2 gulvareal, under forudsætning af maksimalt 12 timers belastning pr. døgn. For lettere konstruktioner ligger denne værdi på 5-6 W/Km2, for tunge konstruktioner W/Km2. Variabel effekt 5-15 W/m2K Kontor: Maksimalt 14 W, (lettere konstrukt.) Udtag i alt: Kontorlokalet på 12 m2 vil med lette materialer have en akkumuleringsevne på ca. 6*12 = 72 W/K. For at overholde komfortkravene må en temperaturstigning i materialerne ikke være mere end højst 2K, hvilket vil give en varmeakkumuleringsevne på ca. 14W. Udtag Varmetransmission + Infiltration + Ventilation 68 W Varmeakkumulering 14 W 16 Tabel , Termodynamik, E. Both m.fl. (1995), Den Private Ingeniørfond side 19

21 3.2. Døgnmiddelværdier For at få et bedre billede af de faktiske forhold regnes døgnmiddelværdier. Metoden til at udregne disse er givet i SBI Rapport 277, s. 5ff. Udover at regne en døgnmiddeltemperatur, udregnes tillige den varme- eller kølemængde Q x der skal til i et døgn i en given måned, for at opnå en temperatur på 22C. Denne værdi udregnes af formlen: 22C = H T Qi + Qs + Qx θ e + HV θv + 24 H + H T V Q X = ( 22 ( H T + HV ) ( H T θ e + HV θv )) 24 Qi QS I rapporten er en tabel med døgnsummen af solindfald på en klar dag, for vinduer med forskellige orienteringer. For at få et brugbart tal for hele måneden, skal også bruges døgnsummen for solindfald en overskyet dag. Denne værdi sættes til 1/5 af døgnsummen for solindfald en klar dag. Tillige antages det, at 8% af dagene er overskyede, og 2% af dagene er med klar himmel. Da temperaturen i weekenderne skal være 18C, sættes antal af dage i en måned til 28 dage. Varme- og kølemængder regnes absolut. Varme+køleforbruget den pågældende måned bliver da: [ 8% ( døgnsum skyet dag) + 2% ( døgnsum klar dag) ] 28 / 1 Døgnmiddeltemperaturen kan da plottes i en graf sammen med månedsværdien. Desuden angives det årlige varme+køleforbrug som summen af månedsværdierne for hele året. Der laves en graf for solindfald på hhv. 1%, 6%, 4%, 25% og 15% af solindfaldet igennem en tre-lags rude. Døgnmiddeltemperaturen må her ikke overstige 26C. Samtidig skal solindfaldet være af en sådan størrelse, at det årlige varme+køleforbrug er mindst muligt. I det følgende ses på graferne for hhv. enmandskontoret med orientering Syd, Øst/Vest og Nord, og storrumskontoret med orientering Syd-Nord og Øst-Vest. For storrumskontoret ved orienteringen Syd-Nord er angivet døgnmiddeltemperaturen for en et storrumskontor, hvor hele facaden tænkes at vende mod syd, da det er på denne del af kontoret, at temperaturstigningen er mest kritisk. Det årlige varme+køleforbrug angives som middelværdien af varme+køleforbruget for et storrumskontor, hvor hele facaden er hhv. syd- og nordorienteret. Graferne for de facadeopbygninger og orienteringer, hvor døgnmiddeltemperaturen er på højst 26C, er markeret med cyan.. Døgnmiddeltemperaturen er angivet med rød, med temperatur angivet på venstre side, mens det månedlige varme+køleforbrug er angivet med blå i kwh på venstre side. Under hver graf er angivet det årlige varme+køleforbrug. side 2

22 1% 6% 4% 25% 15% S Ø/V N Figur Fejl! Ukendt argument for parameter.enmandskontor. Graferne for de facadeopbygninger og orienteringer, hvor døgnmiddeltemperaturen er på højst 26C, er markeret med cyan. Døgnmiddeltemperaturen er angivet med rød, med temperatur angivet på venstre side, mens det månedlige varme+køleforbrug er angivet med blå i kwh på venstre side. Under hver graf er angivet det årlige varme+køleforbrug. side 21

23 1% 6% 4% 25% 15% S-N Ø-V Figur Storrumskontor. Graferne for de facadeopbygninger og orienteringer, hvor døgnmiddeltemperaturen er på højst 26C, er markeret med cyan. Døgnmiddeltemperaturen er angivet med rød, med temperatur angivet på venstre side, mens det månedlige varme+køleforbrug er angivet med blå i kwh på venstre side. Under hver graf er angivet det årlige varme+køleforbrug. Graferne indikerer, at de bedste resultater opnås ved at omkring 4% solindfald. Her forekommer ikke overophedning, og det årlige varme+køleforbrug er mindst muligt. Det ses, at for 1% og 6% lysindtrængen, i forhold til 3-lagsruden, vil temperaturerne blive over 3C om sommeren som gennemsnit. På daglig basis kan disse temperaturer være endnu højere. side 22

24 side 23

25 4.Simulering #1 Til simuleringen bruges programmet BSim2 vers. 2,, 5, 29 fra SBI. Der laves simuleringer for enmandskontoret og storrumskontoret Enmandskontor Modellen for enmandskontorer måler som udgangspunkt 4,2m * 3,2m * 3,4m (L/B/H) regnet som bruttomål System Rummet er tilknyttet en termisk zone. Denne er i Bsim 2 defineret til at indeholde et system, med alle de påvirkninger rummet vil blive udsat for. Der gives en kort beskrivelse af den enkelte systemer. Mere udførlige data findes i nedenstående tabel. Kort beskrivelse Varme- og kølesystemerne er sat til kun at fungere i kontortiden mellem 7-18 på hverdage. Opvarmningen har en Setpunktstemperatur på 22 C, og kølingen har en Setpunktstemperatur på 23 C. Ventilationen kører også kun i kontorriden, med et luftskifte på omkring 3 gange i timen. Ventilationen bruger udeluft der opvarmes til minimum 18 C. For at undgå overophedning den følgende dag kan ventilationen køre om natten, og dermed sænke kontorets temperatur. Belysningen er både arbejdsbelysning og almenbelysning ses under ét., Pga. kontorets ringe dybde regnes almenbelysningen og arbejdsbelysningen under ét, og kun tændt, når sollyset ikke er tilstrækkeligt. For almenbelysningen er den samlede effekt 85 W, for lavenergibelysningen 4 W. Udstyret er kører på maksimal effekt i kontortiden, og 25% af effekten udenfor kontortiden. Effekten for det almindelige udstyr er 15 W, og for lavenergiudstyret 3 W. Der er én person i kontoret. Infiltrationen er sat til.1 gang timen. For at undgå overophedning i weekenden, hvor kølingsanlægget og ventilationsanlægget ikke kører, åbnes vinduerne, hvis temperaturen er for høj. Dette er alene indført for at kunne bruge en parameter i simuleringen, der angiver hvor mange timer temperaturen over et vist niveau. I kontortiden er det ikke muligt at åbne vinduerne. side 24

26 System Definition Opvarmning Opvarmning Max = 1 Fixed = kw PartToAir =.6 Varmekontrol1 Factor = 1 Set Point = 22 C DesignTemp = -12 C Te Min = 17 C Min Power = kw Sensor = none Vamrekontrol ukt Factor = 1 Set Point = 19 C Køling Coolings Køling Max = -2 kw PartToAir =.6 Kølekontrol1 Factor = 1 Set Point = 23 C DesignTemp = 25 C Te Min = -1 C Min Power = kw Sensor = none Ventilation Ventilations Ventilation MaxHeat =.1 kw MaxHum =.8 k/h MaxCool = kw SurfTemp = 5 C AirSource = Outdoor InputFan Supply =.29 m³/s PressureRise = 9 Pa Efficiency =.7 PartToAir =.5 OutputFan Supply =.29 m³/s PressureRise = 6 Pa Efficiency =.75 PartToAir =.5 RecoveryUnit MaxHeat =.9 MinHeat = MaxCool =.9 MaxEffectiv =.6 ZoneTempCtrls ZoneTempCtrl 1 PartOfNomFlow = 1 MinAir = 18 C MaxAir = 3 C HeatSetPoint = 2 C CoolSetPoint = 21 C InletAirHum =.7 kg/kg NightCoolCtrls NightCoolCtrl Vinter PartOfNomFlow = 1 TopSetPoint = 2 C TopTeDif = 2 C TopSetpDif = 3 C MinInletAir = 14 C InletAirHum =.7 kg/kg Sensor = Termiske zone Components = 9 NatKlKt Sommer PartOfNomFlow = 1 TopSetPoint = 18 C TopTeDif = 2 C TopSetpDif = 3 C MinInletAir = 12 C InletAirHum =.7 kg/kg Sensor = Termiske zone Components = 9 Udstyr Alm. udstyr Equipments Udstyr HeatLoad =.15 kw PartToAir.5 Belysning Lavenergiudstyr Lavenergiudstyr HeatLoad =.3 kw PartToAir.5 Alm. belysning Lightings Lys Task = kw General =.85 kw GeneralLuxLevel = 2 lux Type = Fluorescent SolarLimit =.15 kw DaylightCtrls Dagslyskontrol DesiredLightLevel = 2 lux ControlForm = Step4 Lavenergibelysning Lys Task = kw General =.4 kw Personer Personlast PeopleType Person233 No 1 Heat =.1 kw Moist =.6 kg/h Persons Person233 Heat =.1 kw Moist =.6 kg/h Infiltration BasicAirChange =.1 /h Udluftning For at undgå overophedning i weekenden, åbnes vinduerne, når temperaturen bliver for høj. VentingCtrls Udluftning ktr SetPoint = 23 C Factor Simulering - Årsprofiler I det følgende analyseres resultaterne af simuleringerne for enmandskontoret på årsbasis, listet efter forsøgsrække 1-5, hvor hver forsøgsrække er med samme facadeopbygning, men med forskellige orienteringer. ØMEM, i forsøgsrække 2, angiver at facaden er orienteret mod øst, og at der brugt mineraluldsglas i brystningen og i ovenvinduet, og lavenergiglas i midterruden. side 25