Forsøg med klimaskærm i Hyldespjældet. Solarmapping og dagslysanalyser

Transkript

1 Forsøg med klimaskærm i Hyldespjældet Solarmapping og dagslysanalyser

2 Indholdsfortegnelse Danmarks Tekniske Universitet, Lyngby 4. februar 2013 Indhold Introduktion til forsøgsprojekt Vejen til Bygningsklasse 2020 Registrering af Hyldespjældet Solarmapping af Hyldespjældet Dagslysanalyse af udvalgt prøvehus Opsamling af rapport Udvalgte bilag side 3 side 4 side 6 side 10 side 25 side 37 side 38 Nærværende analyser er udarbejdet af studerende fra Bygningsdesign, DTU: Nikolaj Nørregård Rasmussen [MSc-studerende] Simon Uth Christoffersen [MSc-studerende] Thomas Fænø Mondrup [PhD-studerende] Layout og opsætning er udarbejdet af: Thomas Fænø Mondrup [PhD-studerende] Udarbejdet under: Et projekt under: Projektet er støtte af: DEN EUROPÆISKE UNION Den Europæiske Fond for Regionaludvikling Vækstforum Hovedstaden 2

3 Introduktion til forsøgsprojekt Forsøgsprojektet Klimaskærm i Hyldespjældet belyser energirenovering gennem nye tilgange. Forsøgsprojektet implementerer solarmapping og dagslysanalyse med henblik på bæredygtig optimering af klimaskærm i tæt-lavt betonbyggeri i Albertslund Kommune. Forsøgsprojekt I forsøgsprojektet Klimaskærm i Hyldespjældet udføres solarmapping på et sammenfattende boligkompleks samt udvalgte prøvehuse. Ligeledes udarbejdes detaljerede dagslysanalyser af ét prøvehus, dette med henblik på optimering af klimaskærm. Formålet er at vise, at omtalte analyser kan danne grundlag for energibesparelser og generel forbedring af indeklima. Rapportstruktur Rapporten beskriver udvalgte emner, her iblandt: (1) vejen til 2020-krav, (2) registrering af Hyldespjældet, (3) solarmapping af Hyldespjældet, (4) dagslysanalyse af udvalgt prøvehus, (5) opsamling af rapport. Målet er at udvikle relevante scenarier for bæredygtig renovering af Hyldespjældet, her med særligt fokus på optimering af klimaskærm. OPBYGNING AF RAPPORT (1) Vejen til 2020-krav (2) Registrering af Hyldespjældet (3) Solarmapping af Hyldespjældet (4) Dagslysanalyse af udvalgt prøvehus (5) Opsamling af rapport 1 Hyldespjældet i Albertslund 3

4 Vejen til Bygningsklasse 2020 Energirammer og specifikke krav Bestemmelser vedrørende bygningers energiforbrug er beskrevet i Bygningsreglementet 2010 (BR10). Mere præcist under Paragraf 7. Reglementet indeholder beskrivelser af generelle retningslinier samt krav til bygningers energirammer samt mindste varmeisolering. BR10 beskriver energirammer for: Nye bygninger 2010 (Paragraf 7.2) Lavenergibygninger 2015 (Paragraf 7.2.4) Bygningsklasse 2020 (Paragraf 7.2.5) I fuguren herunder illustreres energirammer for ovenstående kategorier. 2 Gældende energirammer (BR10) Opsummeringen er foretaget med henblik på at understrege, at Bygningsklasse 2020 favner bredere end de gældende krav i Bygnignsreglementet. I henhold til nærværende forsøgsprojekt, hvor målet er at opfylde 2020-krav, stilles der således store krav til en bæredygtig og økonomisk levedygtig energirenovering, hvor termisk og visuelt indeklima er i fokus krav for forsøgsprojekt I nærværende forsøgsprojekt arbejdes der med anbefalinger givet i Bygningsreglementet Paragraf Herunder fremhæves udvalgte punkter i henhold til Bygningsklasse 2020: Transmissionstab for 1 etages bygning må ikke overstige 3,7 W pr. m2 klimaskærm Transmissionstab for 2 etages bygning må ikke overstige 4,7 W pr. m2 klimaskærm. Transmissionstab for 2 etages bygning må ikke overstige 5,7 W pr. m2 klimaskærm. Det passive energitilskud gennem vinduer må ikke være mindre end 0 kwh/m2 pr. år. Det passive energitilskud gennem ovenlysvinduer må ikke være mindre end 10 kwh/m2 pr. år. U-værdi for ovenlysvinduer må ikke overstige 1,20 W/m2K. U-værdi for yderdøre må ikke overstige 0,8 W/m2K. Vejen til Bygningsklasse 2020 Hvor Lavenergibygninger 2015 udgør en konkret bygningsklasse og forventes som lovkrav i 2015, udgør Bygningsklasse 2020 en udviklingsklasse, der skal sætte standarten for den fremtidige bygningsmasse. For boliger er 2020-energirammen skærpet til 20 kwh/m2 pr. år til opvarmning, ventilation, køling og varmt brugsvand. Som det fremgår af figuren, er energirammen tilhørende 2020-kravet ikke længere afhængig af det samlede etageareal. Udover fastsatte energirammer fokuserer 2020-kravet specifikt på det dimensionerende transmissionstab for klimaskærmen, energitilskuddet gennem vinduer samt isoleringsevne for yderdøre, lemme og porte. Ydermere sættes der skærpet krav til bygningers tæthed, ligesom den visuelle komfort i såvel boliger som institutioner og kontorbygninger optimeres gennem specifikke krav til rudearealer. Med hensyn til ventilation sættes der krav til virkningsgrad af ventilationsanlæg på minimum 85 % for anlæg benyttet i boliger. Energirammen for boliger udgør 20 kwh/m2 pr. år (opvarmning, køling, ventilation, brugsvand). Luftskifte gennem utætheder i klimaskærmen må ikke overstige 0,5 l/s pr. m2 opvarmet etage areal (ved en trykprøvning med 50 pa). Rudeareal skal som minimum udgøre 15 % af bygningens gulvareal (gulvareal af boligens beboelsesrum). Ventilationsanlæg skal opføres med en varmegenvinding på minimum 75 % (virkningsgrad på minimum 85 %). Specifikt elforbrug til ventilation af boliger må ikke overskride 800 J/m3. Fælles VE-anlæg kan indregnes i rammen, når bygherre bekoster dette. Luftvarme må ikke udgøre den eneste opvarmningskilde i boliger. 4

5 Transmissionstab og estimerede isoleringstykkelser I Figur 3 herunder illustreres anbefalede transmissionstab i henhold til Bygningsreglementets krav. I figuren illustreres for 2010, 2015 og 2020-krav. På baggrund af de anviste transmissionstab udregnes en tilhørende u-værdi. Disse illustreres i figuren med rød, gul og grøn. U-værdierne benyttes videre til at estimere en isoleringstykkelse for klimaskærmen. Disses isoleringstykkelser ses præciseret i Figur 4. Igen illustreres der for henholdvis 2010, 2015 og Der estimeres isoleringstykkelser for to forskellige typer materiale, traditionelt rockwool (lambda = 0,37) samt vacuum-isolering (lambda = 0,007). Som eksempel, Bygningsklasse 2020 kræver en klimaskærm med en samlet u-værdi på 0,15 W/m2K for et byggeri med i alt 2 etager. Dette krav estimeres til en forventet isoleringstykkelse på 200 mm rockwool eller 40 mm vacuum-isolering. 3 Transmissionstab og tilhørende u-værdier 4 U-værdier og tilhørende isoleringstykkelser 5

6 Registrering af Hyldespjældet Hyldespjældets ydre Hyldespjældet er en boligafdeling under Vridsløselille Andelsboligforening og adminstreres af BO-VEST. Hyldespjældet blev opført i Albertslund i perioden som betonelementbyggeri i naturlige farver. Farvesammensætningen er et yndet særpræg ved det arkitektoniske udtryk og ønskes bevaret ved en fremtidig energirenovering. Betonelementerne er udført i indfarvet, rødlig, beton med en rustik overflade med synligt tilslag, der tilfører arkitekturen en taktilitet der er endnu et særkende ved bebyggelsen. Dog medfører denne overligeledes, at overfladerne ikke er ensartet og fremstår i dag ikke af tilstrækkelig kvalitet. Hyldespjældet består af individuelle klyngebyggerier med varierende højde op til 3 etager. Der er lagt vægt på variation i bygningsmassen således at der opnås en differentieres beboersammensætning. En variation der strækker sig over små studielejligheder til store familielejligheder- og huse. Hyldespjældet er bygget op omkring et sammenhængende net af smalle stræder (omkring 6 meters bredde) samt stier mellem husene og på tværs af stræderne. Disse stræder skaber en intimitet i området men giver ligeledes risko for indkig i de enkelte boliger til gene for beboerne. Intimiteten opretholdes af den enkelte beboer ved brug af skodder eller afskærmning af hække og plankeværk. Dette samspil mellem åbenheden i det offentlige rum og privatheden ønskes bevaret ved en kommende renovering. Ved registreringen stod det klart, at der fremstår store værdier i områdets opbygning og planlægning. Der skabes liv mellem husene med rare omgivelser i høj kvalitet. Arkitektonisk bliver denne åbenhed dog nedtonet, som produkt af de meget lukkede facader med få og små vinduer, specielt mod stræderne hvor skodder som oftest er i brug. Generelt kan det konstateres, at klimaskærme er af meget svingende stand og kvalitet, ligesom vinduer står til udskift grundet såvel energimæssig stand som generel beskaffenhed af rammer og karme. Området er præget af både lav beplantning i form af buske og bede samt højere beplantning af varierende tæthed. Begge beplantningsformer skaber ønskelige skyggevirkninger men tager ligeledes dagslys fra boligerne. Ydermere fremstår flere haver med høje plankeværk, hvilke afskærmer mod stræder og mellem haver med skyggedannelse til følge. 5 Røde betonelementer i Hyldespjældet 6

7 6 Grønne stisystemer i Hyldespjældet 7

8 7 Oversigt over Hyldespjældet 8

9 Hyldespjældets bygningsdele Klimaskærmen er udført som sandwichelementer med en samlet tykkelse på 280 mm. Klimaskærmen består af en indfarvet betonskal på 64 mm. Klimaskærmen er udført med 96 mm isolering og 120 mm betonindervæg. Vinduerne er udført i træ med isolerglas med ukendte u-værdier. I 1992 blev der foretaget en omfattende vinduesrenovering, hvor der blev foretaget udskiftning samt reparation af vinduer og døre. Udskiftede vinduer er udført som træ/alu med termoeller klimaplus glas. Ingen yderligere information er tilgængelig. Til bestemmelse af rude/karm forhold er der foretaget en komplet opmåling af alle vinduestyper samt antal. Opmålingen tager udgangspunkt i udvalgt prøvehus. Taget er, tilsvarende facadeelementerne, udført som sandwichelementer og beklædt med tagpap. Tilstanden for bygningsdelene er nærmere undersøgt og beskrevet i tilstandsrapporter udført af COWI. Yderligere beskrivelse af bygningsdelene samt en oversigt af tidligere foretaget renoveringer fremgår ligeledes af tilstandsrapporterne samt tegningsmateriale udleveret af BO-VEST. Analyse af rudeareal i udvalgt prøvehus Som tidligere nævnt indeholder 2020-kravet regler omkring minimumsværdier for glasarealer i bygninger. Således er kravet, at rudearealet udgør minimum 15 % af bygningens gulvareal. Herunder illustreres det aktuelle rudeareal for udvalgt Prøvehus A i Hyldespjældet (Suderlængen 4). Registreringen gøres i henhold til en manuel opmåling af omtalte prøvehus (Figur 8A). Registreringen viser: Eksisterende rudeareal i prøvehus = 8,5 m2 Eksisterende rude/gulv-forhold i prøvehus = 7,9 % Bygningsklasse 2020 rude/gulv-forhold = 15 % Nødvendigt samlet rudeareal i prøvehus = 16,2 m2 Nødvendig forøgelse af rudeareal i prøvehus = 7,7 m2 Procentvis forøgelse af rudeareal i prøvehus = 90 % Hvis prøvehuset skal leve op til fremtidige 2020-krav, kræves det, at det samledes rudeareal forøges med i alt 90 % (sammenlignet med det eksisterende rudeareal). Rudeforøgelsen kan ske på flere måder. Udskiftning til moderne vinduer i eksisterende vinduesåbninger vil give en vis forøgelse grundet tyndere ramme og karme (eksisterende vinduer fremstår med særligt store rammer/karme). Ligeledes vil integrering af glasdøre give en markant forøgelse. Er disse tiltag ikke tilstrækkelige, bør der etableres nye vinduespartier eller ovenlys. Disse forhold undersøges senere i rapporten. 8A Opmåling af udvalgt prøvehus 8B Plantegning af udvalgt prøvehus (spejlvendt) 9

10 Solarmapping af Hyldespjældet Introduktion til solarmapping Viden omkring en bygning eller et områdes solpotentiale kan med fordel benyttes i byggeprojekter med særligt fokus på udnyttelse af solenergi. Her blandt andet i forbindelse med etablering af solceller, ved udvikling af designtiltag målrettet udnyttelse af passiv solvarme eller til mulig differentiering af glastyper ved esempelvis udskiftning af vinduer. I forsøgsprojektet Klimaskærm i Hyldespjældet gøres der brug af solarmapping i den tidlige designfase. Her benyttes solarmappingen som beslutningsgrundlag målrettet udvikling af designkoncepter for bæredygtig energirenovering. Projektet fokuserer som nævnt på Hyldespjældet, et tæt-lav betonelementbyggeri i Albertslund. Definition af solarmapping Solarmapping udgør, som ordet antyder, en kortlægning af solindstrålingen på en bygning eller et områdes overflader. Hvor stor energimæssig gevinst kan vi opnå ved at inddrage solarmapping i designprocessen? Solpotentialet for en bygning vurderes på baggrund af en række faktorer. En vigtig faktor er selve orienteringen, hvorledes bygningen er orienteret i forhold til solens bane. Ydermere spiller den såkaldte azimutvinkel en afgørende faktor. Denne varierer fra land til land. Endeligt har skyggevirkninger fra landskabet samt omkringliggende bygninger stor betydning. Solarmapping i projektet I projektet Klimaskærm i Hyldespjældet implementeres solarmapping på to niveauer: (1) Indledningsvist udarbejdes en overordnet solarmapping af Hyldespjældet i sin helhed. Disse analyser tilfører viden omkring solindstrålingen på bebyggelsens flader og giver et overordnet billede af potentialet for udnyttelse af solenergi i Hyldespjældet (som eksempel, hvor i bebyggelsesplanen er det attraktivt at opsætte solceller, hvor er det ikke?). Målet er, at lave en kategorisering af bebyggelsesplanen og dens solpotentiale. Kategoriseringen differentierer Hyldespjældet i områder med stort, medium og minimum solpotentiale. Den overordnede solarmapping simplificieres, hvorfor der kun simuleres på en repræsentativ del af Hyldespjældets samlede plan. Udsnittet ses illustreret med farver i Figur 7. (2) Efterfølgende udføres mere detaljerede solarmappinger på en række udvalgte prøvebygninger. Solarmappingen giver her et detaljeret billede af solpotentialet på den enkelte bygning og dens facader. Målet er, at benytte solarmappingen i designfasen, her med særligt fokus på optimering af bygningernes klimaskærme. Således danner solarmappingen blandt andet grundlag for overvejelser omkring alternative placeringer af nye facadeåbninger, nye vinduesgeometier samt differentiering af vinduesegenskaber (som eksempel, vinduer med ekstra isolans placeres mod nord, imens vinduer med mindre isolans placeres mod syd?). Alle tiltag målrettes udnyttelse af passiv solvarme og forbedring af visuelt indeklima. Den detaljerede solarmapping giver desuden mulighed for at udpege tag- og facade-stykker med særligt stort solpotentiale (til placering af solceller eller solpaneler). De udførte solarmappinger udgør således et konkret designværktøj, et videnskabeligt grundlag for teknisk baserede designovervejelser målrettet energi- og indeklimaoptimering. Digital proces Solarmappingen gøres ved brug af en række digitale værktøjer, her blandt andet Google SketchUp og Autodesk Ecotect. Google SketchUp benyttes til 3D-modellering af bygningsvolumener, hvor Autodesk Ecotect benyttes til sol- og energisimulering. Resultatet fra solarmappingen udgør et oversigtskort med farvekoder for solindstrålingen på de enkelte flader. Solindstrålingen indbefatter direkte samt diffus solstråling (diffus solindstråling indbefatter blandt andet solindstråling via genspejling fra omkringliggende bygninger). Solindstrålingen målsættes over værdier for solenergi (angivet i Wh/m2). Processen er identisk for både de overordnede samt detaljerede solanalyser. 9 Modelleringsværktøjet Google SketchUp 10 Simuleringsværktøjet Autodesk Ecotect 10

11 Overordnet solarmapping Den overordnede solarmapping foretages, som tidligere nævnt, med det formål at skabe et overblik over Hyldespjældets overordnede potentiale i forhold til udnyttelse af passiv solvarme samt til placering og prioritering ved montering af solceller eller solpaneler. I dette projekt benyttes den overordnede solarmapping ligeledes til udvælgelse af prøvehuse for videre analyser (detaljerede solarmappinger). Der udvælges en repræsentativ del af Hyldespjældet, således at alle orienteringer og alle bygningstyper indgår. Figur 7 viser den udvalgte del af Hyldespjældet. Som det fremgår af figuren, kan bebyggelsen inddeles i overordnede strukturer, der alle indeholder to hovedorienteringer, henholdsvis nordøst/sydvest og nordvest/sydøst. Bebyggelsen modelleres ud fra grundplaner og opstalter. Tagflader modelleres horisontale grundet programtekniske simplificeringer. Modellen ses illustreret i Figur 11. Som det fremgår af illustrationen i Figur 11, medregnes beplantning ikke i solarmappingen. Træer og buske vil givetvis have indflydelse på sol- og skyggepåvirkninger, men på grund af programtekniske simplificeringer undlades disse. På trods af dette vil den solarmappingen give et fint billede af bebyggelsens overordnede solpotentiale. 11 Modellering af Hyldespjældet i SketchUp (udsnit) 11

12 Resualtater af overordnet solarmapping Resultaterne fra den overordnede solarmapping ses afbildet herunder. Figur 12 og Figur 13 illustrerer således det specifikke solpotentiale for hele Hyldespjældet (repræsentativt udsnit). Gradueringen i analysen ses illustreret fra blå [0 kwh/m2] til gul [800 kwh/m2]. Det ses tydeligt, at sydfacader fremstår med ekstra stort solpotentiale (her illustreret med gult). Dog fremgår det, at der på sydvestvendte facader er begrænset øget solpotentiale 2 Modellerings- og analyseværktøjer 12 Overordnet solarmapping af Hyldespjældet [set fra nord] sammenlignet med sydøstvendte facader. Ligeledes ses det, at solpotentialet reduceres markant på facader placeret i kroge, på facader placeret i skygge af høje bygninger samt på facader mellem tilsluttende bygninger. Tagflader fremstår alle med særligt højt solpotentiale. Dette potentiale ville dog variere inden for et mindre interval, såfremt bygningerne var modelleret med taghældning. Som tidligere nævnt medregnes taghældningen dog ikke, idet de skrå tage ville have minimal indvirkning. NORD 13 Overordnet solarmapping af Hyldespjældet [set fra syd] SYD 12

13 Modsat fremstår de mere nordrettede facader med et generelt mindre solpotentiale (her illustreret med med blåt). Igen ses der forskel i solpotentialet nordvest- og nordøstvendte facader. De nordvestvendte facader fremstår således med øget potentiale i forhold til nordøstvendte facader. Dog er denne forskel begrænset, idet det generelle niveau fremstår lavt. Generelt for begge analyser gælder det, at flader på høje bygninger fremstår med størst solpotentiale. Dette tilskrives det faktum, at højt placerede facader er mindre udsatte for skyggevirkninger fra omkringliggende bygninger. Kategorisering af Hyldespjældet På baggrund af solarmappingen udarbejdes en kategorisering af Hyldespjældet. Solarmappingen muliggør kategorisering af bebyggelsesplanen og bygningers solpotentiale. Planen deles op i tre kategorier: (1) stort solpotentiale, (2) medium solpotentiale og (3) minimum solpotentiale. 14 Kategorisering af Hyldespjældet De tre ovenstående kategorier henviser til specifikke energiværdier målt i kwh pr. m2 bygningsflade. Kategorierne varierer fra 200 kwh/m2 (minimum) til 800 kwh/m2 (maximum). Selve kategoriseringen er gjort ved at betragte solpotentialet på de enkelte bygninger, her energi-værdier på facader og tage. På baggrund af disse værdier bestemmes en middelværdi for den enkelte bygning (middelværdi af solpotentiale på facader og tag). Middelværdien danner grundlag for den specifikke kategorisering. Kattegoriseringen illustreres i Figur 14 herunder. Det kan konkluderes, at udvalgte bygninger fremstår med bedre udsyn end andre, hvorfor disse besidder større solpotentiale. Kategoriseringen giver et overblik over hvilke bygninger, der med fordel kan drage nytte af solenergi, dette både med henblik på udnyttelse af passiv solvarme via optimeret klimaskærm samt mulig integrering af solceller/solpaneler. Væverlængen Bryggerlængen Apotekerlængen Skipperlængen Torvelængerne Saltlængen Suderlængen Høkerlængen STORT solpotentiale (gul) [interval: kwh/m2] MEDIUM solpotentiale (rød) [interval: kwh/m2] MINIMUM solpotentiale (blå) [interval: kwh/m2] Hjortelængen 13

14 Detaljerede solarmappinger Den detaljerede solarmapping af udvalgte prøvehuse foretages med henblik på at underbygge en optimering af klimaskærmen. Målet er således, at den detaljerede solarmapping skal danne grundlag for designvalg målrettet nye facadeløsninger. Dette med henblik på nye facadeåbninger, der vil muliggøre optimal udnyttelse af passiv solenergi. Med udgangspunk i den udarbejde kategorisering udvælges tre typer prøvehuse. De tre prøvehuse repræsenterer hver af de tre kategorier i omtalte kategorisering (gul, rød og blå), således en repræsentativ sammenligning er mulig. De tre prøvehuse ses udvalgt i Figur 15 herunder (A, B og C). På næste side, Figur 16 og Figur 17, ses et zoom på de tre prøvehuse. Det ses tydeligt, at de tre prøvehuse ligeledes repræsenterer tre typologier. 15 Udvælgelse af tre prøvehuse B C A STORT solpotentiale (gul) [interval: kwh/m2] MEDIUM solpotentiale (rød) [interval: kwh/m2] MINIMUM solpotentiale (blå) [interval: kwh/m2] 14

15 16 Udvælgelse af Prøvehus A (Suderlængen 4) [OBS: SketchUp-model] 17 Udvælgelse af Prøvehus B (Torvelængerne 15) og Prøvehus C (Torvelængerne 14) [OBS: SketchUp-model] 15

16 Forberedelse af detaljerede solarmappinger De detaljerede solarmappinger starter med en detaljeret opbygning af typologierne i simuleringsprogrammet Autodesk Ecotect. Der tages udgangspunkt i modellen allerede opbygget. Simuleringsmodellen udbygges, således der tages hensyn til skyggevirkninger fra plankeværk mellem boligerne såvel som mod stræderne. Modellen suppleres derfor med plankeværk. Igen udelades træer og anden beplantning. Det vurderes, at plankeværket fremstår med større betydning end eventuel beplantning. Ydermere tildeles facaderne en netstruktur af mindre felter, således der kan foretages specifikke og mere detaljerede analyser (se Figur 19 og Figur 20 på næste side). Disse analyser kan målrettes optimering af klimaskærm, som eksempel til optimering af vinduesplaceringer, bestemmelse af nye åbninger i facaden eller valg af vinduestype. Der foretages analyser af prøvehusene set fra henholdsvis nord og syd. Da der ikke ønskes foretaget ændringer af facaderne mod stræderne, foretages der ikke yderligere solarmapping af disse. 18 Skyggende plankeværke i Hyldespjældet 16

17 19 Simulering af Prøvehus A [OBS: Ecotect-model] 20 Simulering af Prøvehus B og Prøvehus C [OBS: Ecotect-model] 17

18 Resualtater af detaljerede solarmappinger Resultaterne fra de detaljerede solarmappinger ses afbildet i det følgende. Grundlæggende ses det, at facader fremstår med mindre solpotentiale sammenlignet med tagflader. Dette skyldes, at solindstrålingen på lodrette facader reduceres med % sammenlignet med vandrette flader (alt afhængigt af aktuelle orienteringer). Herunder illustreres det specifikke solpotentiale for Prøvehus A. Figur 21 illustrerer potentialet set fra nordøst. Det ses tydeligt, at specielt de nordvendte facader fremstår med mindre solpotentiale sammenlignet med syd- og sydøstvendte facader samt tag. Som evident af analysen har skyggevirkninger fra plankeværke mellem boligerne ligeledes stor indflydelse på solpotentialet. Skyggevirkningen er selvsagt størst tættest på plankeværket, men plankeværket påvirker hele facaden i større eller mindre grad. Desuden betyder bygningens L-form, at bygningen skygger for sig selv. For Prøvehus A gælder det, at tagfladen udgør et solpotentiale på omkring 800 kwh/m2. Stuegavlen, der er placeret fri fra skyggevirkninger fra omkringliggende bygninger, udgør et solpotentiale på cirka 600 kwh/m2. Solpotentialet for facadedele, der er påvirket af skyggevirkninger fra plankeværk, egenskygge eller omkringliggende bygninger, ligger mellem 100 kwh/m2 og 200 kwh/m2. 21 Detaljeret solarmapping af Prøvehus A (Suderlængen 4) [set fra nordøst] 18

19 Figur 22 illustrerer igen solpotentialet for Prøvehus A. Denne gang set fra sydøst. Figuren illustrerer, at syd- og sydøstvendte facader besidder fint potentiale. Taget fremstår med særlig stor solindstråling. Analysen viser desuden, at der i prøvehusets indadgående hjørnesamlinger opstår mindre skyggedannelser (egenskygge). Facadernes centrale dele fremstår altså med størst potentiale. Ligeledes ses det, at facadernes øvre dele fremstår med større solindstråling. Dette skyldes skyggedannelser på facadele nær jorden (dette grundet den korte afstand til plankeværket). Det kan konkluderes, at der bør satses på vinduesplaceringer i de øvre, cenrale dele af bygningens facader. Dette med henblik på etablering af nye vinduesløsninger målrettet optimal udnyttelse af solenergi (eksempelvis passiv solvarme). 22 Detaljeret solarmapping af Prøvehus A (Suderlængen 4) [set fra sydøst] 19

20 Figur 23 illustrerer solpotentialet for Prøvehus B. Figuren illustrerer potentiale set fra nordøst. Det ses her, at den nordvendte facade fremstår med reduceret solpotentiale. Modsat fremstår prøvehusets sydøstvendte facader og særligt taget med stort solpotentiale. Modsat tidligere fremstår plankeværket for Prøvehus B med mindre indflydelse på bygningens solpotentiale. Dette skyldes, at der forekommer større afstande mellem plankeværket og bygningen (større have). Dog forekommer der skyggedannelse nær plankeværket, særligt ved den tilstødende bygning. For Prøvehus B gælder det, at tagfladen udgør et solpotentiale på omkring 800 kwh/m2. Facaden mod haven udgør et generelt potentiale på cirka 500 kwh/m2. Prøvehusets nordvendte gavl illustreres med et solpotentiale på cirka kwh/m2, hvor facadedele med skyggepåvirkninger fra plankeværk ligger mellem kwh/m2. 23 Detaljeret solarmapping af Prøvehus B (Torvelængerne 15) [set fra nordøst] 20

21 Figur 24 illustrerer igen solpotentialet for Prøvehus B. Denne gang set fra sydøst. Figuren viser tydeligt, at syd- og sydøstvendte facader besidder pænt solpotentiale. Taget fremstår igen med særlig stor solindstråling. Analysen viser igen, at der i prøvehusets hjørnesamlinger opstår små skyggedannelser. Facadernes centrale dele fremstår altså med størst solpotentiale. Ligeledes ses det, at facadernes øvre dele fremstår med stort solpotentiale. Prøvehus B er tre etager højt, hvilket betyder, at bygningens øvre dele undgår skyggevirkninger fra omkringliggende bygninger. Det kan konkluderes, at der bør satses på vinduesplaceringer i de øvre, cenrale dele. Dette med henblik på etablering af nye vinduesløsninger målrettet optimal udnyttelse af solenergi. 24 Detaljeret solarmapping af Prøvehus B (Torvelængerne 15) [set fra sydøst] 21

22 Figur 25 herunder illustrerer solpotentialet for Prøvehus C. Figuren illustrerer solindstråling set fra nordøst. Det ses, at prøvehuset generelt fremstår med reduceret solpotentiale. Kun udvalgte dele af taget opnår høje værdier. Årsagen til dette er, at Prøvehus C ligger placeret mellem to høje bygninger. Disse to bygninger medfører kraftige skyggedannelser (både på facader og tag). Desuden betyder det tæt placerede plankeværk, at solindstrålingen reduceres betydeligt. For Prøvehus C gælder det, at tagfladen udgør et solpotentiale på omkring 800 kwh/m2 i den sydlige del. Tagfladen mod nord besidder solværdier på kwh/m2. Husets østvendte facader illustreres med en solindstråling på omkring kwh/m2. Disse facader ses kraftigt influeret af det omkringliggende plankeværk samt bygningens egenskygge. Prøvehusets facade mod nord, illustreres med et lavt solpotentiale på cirka kwh/m2. 25 Detaljeret solarmapping af Prøvehus C (Torvelængerne 14) [set fra nordøst] 22

23 Figur 26 illustrerer igen solpotentialet for Prøvehus C, her set fra syd. Figuren illustrerer tydeligt, at selv syd- og sydøstvendte facader fremstår med reduceret solpotentiale. Dette skyldes skyggevirkninger fra omkringliggende bygninger samt omtalte plankeværk. Taget fremstår med bedre solindstråling, dog med skyggevirkninger i den øvre del. Analysen viser tydeligt plankeværkets betydning. Således fremstår facadernes øvre dele med størst solpotentiale. Desuden skygger de omkringliggende bygninger kraftigt. Det kan konkluderes, at der bør satses på vinduesplaceringer i de øvre, cenrale dele af bygningens facader. Dette med henblik på etablering af nye vinduesløsninger målrettet udnyttelse af solenergi. Analysen viser dog, at der for Prøvehus C generelt forekommer begrænsede muligheder for udnyttelse af solenergi. Dette både hvad angår udnyttelse af solindstråling til passiv opvarmning eller i forbindelse med integrering af eksempelvis solceller eller solpaneler. 26 Detaljeret solarmapping af Prøvehus C (Torvelængerne 14) [set fra sydøst] 23

24 Opsamling af solarmapping Herunder følger en opsamling af resultater og konklusioner fra den udarbejdede solarmapping. Som illustreret ovenfor indbefatter Hyldespjældet en forskelligartet bebyggelsestypologi med varierende solindstråling. Den overordnede solarmapping gør det muligt at udpege områder med særligt potentiale for udnyttelse af solenergi. Ligeledes viser mappingen områder med reduceret tilgang til solenergi. Variationen er illustreret i den overordnede kategorisering af Hyldespjældet. Det kan konkluderes, at en varierende bebyggelsestypologi kræver nøje planlægning. Er målet, at hovedparten af bygningerne skal have optimal adgang til solindstråling, bør planlægningen tage udgangspunkt i lignende solarmapping. Således vil en mapping kunne danne grundlag for placering af udvalgte typologier, således disse eksempelvis ikke skygger for hinanden. Den detaljerede solarmapping underbygger denne tese. Ved at sammenligne de tre prøvehuse (A, B og C) ses det tydeligt, at placering og udformning har stor indflydelse på den aktuelle solindstråling. Som eksempel fremstår Prøvehus C med særligt reduceret solpotentiale, dette på grund af en placering mellem to høje bygninger samt kraftig egenskygge. Den detaljerede solarmapping viser desuden, at facader mod syd og sydøst generelt fremstår med stort solpotentiale. Modsat fremstår nordvendte facader med reduceret potentiale. Ligeledes medfører de omkringliggende plankeværke store skyggedannelser. Dette betyder, at de centrale, højtliggende dele af facaderne fremstår med størst solpotentiale. Er målet at udnytte solenergi, bør netop disse områder benyttes. Solenergi kan i denne sammenhæng blandt andet benyttes til passiv opvarmning af brugsrum. Dette kræver, at facaden åbnes op (eksempelvis etablering af nye, større vinduer). Solenergien kan desuden benyttes til opvarmning af bygningsflader, hvilket gør det muligt at lagre solvarmen i konstruktionen (her termisk lagring i mursten eller betonkonstruktion). Endeligt forekommer det muligt at benytte solenergi i forbindelse af solceller eller solpaneler. Solarmappingen kan altså benyttes som et designredskab, dette både i stor såvel som lille skala. Analyserne danner grundlag for beslutninger målrettet bæredygtig planlægning af bebyggelsesplanen (optimal placering af typologier). Ligeledes kan sådanne analyser benyttes i forbindelse med optimering af klimaskærmen (udpege facadeområder med særligt solpotentiale). optimering solarmapping passiv solopvarmning klimaskærm energi bebyggelsestypologi 24

25 Dagslysanalyse af udvalgt prøvehus Introduktion til dagslysanalyse Detaljeret viden omkring en bygnings dagslysforhold kan med fordel benyttes i renoveringsrojekter med fokus på optimering af klimaskærmen. I forsøgsprojektet Klimaskærm i Hyldespjældet gøres der brug af detaljerede dagslysnalyser i designfasen. Således benyttes dagslysanalyserne (sammen med oventående solarmapping) som beslutningsgrundlag for en bæredygtig energirenovering. Målet er, at undersøge udvalgte facade-scenarier og deres indflydelse på det visuelle indeklima i udvalgte prøvehus. Dagslyssimuleringerne gøres ved brug af simuleringsprogrammet IES-VE. Programmet tillader detaljerede analyser af både energiforbrug samt indeklima. I nærværende analyse simuleres dog udelukkende visuelt indeklima (dagslys). Der simuleres for de enkelte scenarier, for på den måde at kunne sammenligne og udpege optimale løsninger. Dagslysanalyse af eksisterende forhold Indledningsvist analyseres dagslyset for de eksisterende forhold. Der tages udgangspukt i Prøvehus A (Suderlængen 4). Prøvehuset fungerer som case for de følgende dagslysanalyser. De eksisterende forhold er modelleret ud fra opmåling af de enkelte vinduer og døre. Da der ikke forefindes viden omkring aktuelle glastyper, antages det, at der er benyttet Standard Flowglad med en lystransittans (LT-værdi) på 81 %. Følgende opmåling er benyttet (se Figur 27). Med baggrund i nedenstående profiler modelleres Prøvehus A i simuleringsprogrammet IES-VE. Det er nu muligt at simulere dagslysforholdene for det udvalgte prøvehus. 27 Vinduesprofiler for Prøvehus A (Suderlængen 4) Køkken Badeværelse Standard vindue Teressedør Hoveddør Antal Vinduesareal Rudeareal Ramme/Karm [stk] [m2] [m2] [m2] ,98 0,28 1,88 1,94 2,13 0,50 0,06 1,08 0,88 0,00 0,48 0,22 0,81 1,06 2,13 Med baggrund i nedenstående profiler modelleres Prøvehus A i simuleringsprogrammet IES-VE (se Figur 28). Resultaterne ses illustreret ved luxkurver (se Figur 29). Målet for optimering af den visuelle komfort er 200 lux i alle rum (dagslysfaktor på 2 %). Ud fra luxkurver kan fordelingen af dagslys vurderes. Det ses, at det kun er i nærhed af vinduer og døre, at kravet om 200 lux opretholdes. Ydermere illustreres det, at der sker en skævvridning af den visuelle komfort, når vinduet placeres asymmetrisk i rummet. Dette medføer, at blot halvdelen af rummet opnår dagslysforhold på 200 lux. Undtaget er dog stuen, hvilken fremstår med en bedre lysfordeling. Dette skyldes en varieret dobbeltbelysning med vinduer mod både nord og syd (nord = højre, syd = venstre). 28 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Ekisterende forhold) 29 Dagslysforhold i Prøvehus A (Ekisterende forhold) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 704 kw Heating load = 3666 kw 25

26 Parameterstudie af dagslysforbedringer På baggrund af ovenstående analyse af eksisterende forhold opsættes scenarier til forbedring af den visuelle komfort. Disse scenarier skal ses som parameterstudier, der skaber viden omkring de enkelte tiltag og deres effekt. Størrelse og placering af vinduer er vejledende og ikke et udtryk for en tilendebragt designproces. Målet er derimod, at parameterstudiet danner et løsningsrum for mulige facadeløsninger målrettet en forbedring af prøvehusets klimaskærm. Paramterstudiet indbefatter følgende scenarier: Moderne vinduer (2) Fordoblet vinduesbredde (3) Øget vindueshøjde (4) Vinduer ved havedøre (5) Lille ovenlysvindue i stue (6) Stort ovenlysvindue i stue (7) Vinduesbånd i soveværelse (8) Vinduesparti mod gårdhave (9) Dobbelthavedøre mod gårdhaver (10) Scenarie 2: Moderne vinduer Scenarie 2 indbefatter udskiftning af eksisterende vinduer til moderne vinduer med et lavere ramme/karm-forhold og bedre U-værdi (0,62 W/m2K). De nye vinduer isættes i eksisterende åbninger. Figur 31 illustrerer resultatet af dagslysanalysen for Scenarie 2. Sammenlignes resultatet med de eksisterende forhold (Figur 29), ses det, at udskiftningen til moderne vinduer medfører en begrænset effekt. Dette på trods af et optimeret ramme/karm-forhold. Årsagen til dette er, at en integrering af moderne vinduer med tilhørende 3-lags energiruder medfører en reduceret lysgennemtrængning (lavere lystransmittans). Dog ses der ændringer i lux-fordelingen, specielt i yderkanten i rummene. Dette er midlertidig ændringer i intervallet under 200 lux (som er det ønskede mål). Er målet en forbedring af prøvehusets visuelle komfort, forekommer det altså nødvendigt at øge bygningens samlede vinduesareal. Denne konklusion stemmer ligeledes overens med resultaterne af analysen af rudearealet i eksisterende forhold (se afsnittet Registrering af Hyldespjældet). 30 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 2) 31 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 2) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1059 kw Heating load = 2702 kw 26

27 Scenarie 3: Fordoblet vinduesbredde Scenarie 3 undersøger en fordobling af vinduesbredden. Ligesom det foregående scenarie benyttes moderne vinduer med lavt ramme/karm-forhold og up-to-date U-værdier. I Figur 33 ses resultatet af dagslysanalysen for Scenarie 3. Som det fremgår af Figur 33, sker der markante forbedringer af dagslyset. Specielt i prøvehusets tre mindre værelser opnås der dagslysværdier på minimum 440 lux i hele rummet. Et niveau der ligger over de ønskelige 200 lux. En fordobling af vinduesbredden er altså ikke nødvendig i netop disse tre værelser. I prøvehusets køkken ses det modsat, at den aktuelle fordobling af vinduesarealet ikke forekommer tilstrækkelig. Her registreres således luxværdier ned til 40 lux i rummets højre side. Dog er ændringerne mærkbare i nærhed af vinduet. Betragtes stuen, fremgår det, at en fordobling af vinduernes bredde har en positiv indvirkning på rummets dagslysforhold. Det ses, at dagslyset nu fordeles mere jævnt og varieret over hele rummet. Dog forekommer der stadig mørke zoner bagerst i stuen. Ligeledes er dagslyset væsentlig forbedret i badeværelset. Her ses desuden, at der forekommer høje luxværdier bagerst i rummet (modsat normalt høje lux nær vinduet). Dette skyldes, at badeværeslsesvinduet er placeret højt i klimaskærmen, hvorfor lyset kastes længere ind i rummet. 32 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 3) 33 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 3) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1446 kw Heating load = 2531 kw 27

28 Scenarie 4: Øget vindueshøjde Scenarie 4 indbefatter en detaljeret analyse af effekten ved øget vindueshøjde (højde forøges nær fuld lofthøjde). Igen benyttes værdier tilhørende moderne vinduer (lavt ramme/karm-forhold samt fordelagtige U-værdier). Figur 35 illustrerer resultatet af dagslysanalysen for Scenarie 4. Den øgede vindueshøjde udgør blot en mindre forøgelse af det samlede vinduesareal. Det ses derfor, at dagslysforholdene ikke forbedres betydeligt (sammenlignet med Scenarie 2). Som påpeget tidligere, betyder en øget vindueshøjde midlertidig, at lyset kastes længere ind i rummet. Dette ses eksemplificeret i soveværelset, hvor der forekommer større luxværdier bagerst i rummet (sammenlignet med Scenarie 2). Gennemgående vindueslinjer som et arkitektonisk særkende for Hyldespjældets bebyggelse. Integrering af varierende vindueshøjder forekommer derfor problematisk. Er ønsket at øge vindueshøjden, anbefales det derfor, at der integreres samme forøgelse af alle vinduer og døråbninger i hele bygningen. 34 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 4) 35 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 4) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1137 kw Heating load = 2665 kw 28

29 Scenarie 5: Vinduer ved havedøre Scenarie 5 indbefatter en undersøgelse af effekten ved integrering af vinduer ved prøvehusets havedøre. Omtalte ændring indbefatter isættelse af vindue i køkken, stue og opholdsrum. Vinduerne følger vindueshøjden på husets resterende vinduer. Igen undersøges der med udgangspunkt i moderne vinduer. Figur 36 illustrerer isættelsen af vinduerne. Figur 37 illustrerer resultatet af dagslysanalysen for Scenarie 5. Scenarie 5 har den fordel, at det forbedrer dagslysforholdene i husets tre opholdsrum. Desuden integreres de nye vinduer mod haven, hvorved et øget indkig hindres. Det ses tydeligt, at dagslysforholdene forbedres betydeligt i de tre omtalte rum. Særligt ses køkkenet betydeligt forbedret, hvor der forekommer 200 lux og derover i hele rummet. Det samme gør sig gældende i opholdsrummet. De supplerende vinduer medfører altså, at lyset fordeles jævnt og fremstår varieret i hele rummet. Stuen fremstår ligeledes med forbedrede forhold. Dog forekommer det stadig problematisk at kaste lys ned bagerst i stuen, hvor der stadig opstår stadig mørke zoner. En løsning kunne her være integrering af ovenlysvindue. Denne løsning undersøges nærmere i næste scenarie. 36 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 5) 37 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 5) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1569 kw Heating load = 2497 kw 29

30 Scenarie 6: Lille ovenlysvindue i stue Scenarie 6 indbefatter integrering af et mindre ovenlysvindue over stuerummet. Som ved tidligere scenarier simuleres der med værdier tilsvarende moderne vinduer. Figur 38 illustrerer isættelsen af ovenlysvinduet. Figur 39 illustrerer resultatet af dagslysanalysen for Scenarie 6. Scenarie 6 betragter udelukkende stuen. Således undersøges effekten vedrørende etablering af ovenlysvindue. Scenariet målrettes specifikt med henblik på en forbedring af dagslyset i den mørke zone bagerst i rummet (zone der ligger mørk på foregående scenarier). Der undersøges to størrelser ovenlys. I dette scenarie undersøges et ovenlysvindue på 800 x 800 mm. Af resultaterne fremgår det, at der ved dette tiltag opnås en forbedring af dagslysforholdene i den indre del af stuen. Dog formår det lille ovenlys ikke at oplyse hele den bagerste del. Det ses desuden, at størstedelen af rummet opnår værdier på 200 lux eller derover. Dog findes der stadig værdier mellem lux i yderområderne i rummet. I disse analyser tages der udelukkende højde for ovenlysets dagslysforbedrende effekt. Hertil kan det tilføjes, at et ovenlys har mærkbar arkitektonisk og oplevelsesmæssig værdi for beboeren. Desuden forbedres den visuelle komfort betydeligt uden beboeren skal gå på kompromis med møblering eller lide under øget indkig udefra. 38 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 6) 39 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 6) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1322 kw Heating load = 2730 kw 30

31 Scenarie 7: Stort ovenlysvindue i stue Scenarie 7 indbefatter integrering af et stort ovenlysvindue over stuerummet. Scenarie 7 bruger værdier for moderne vinduer (ramme/karm-faktor og U-værdi). Figur 40 illustrerer ovenlyset, hvor Figur 39 illustrerer selve resultatet af dagslysanalysen. Scenarie 7 betragter udelukkende prøvehusets stue. Effekten ved etablering af ovenlys undersøges ved placering af ovenlys i den bagerste del af stuen. Målet er igen at forbedre den mørke zone bagerst i rummet (hvor dagslyset har svært ved at trænge ind udelukkende via facadens vinduer). I Scenarie 7 undersøges et ovenlysvindue på 1200 x 1200 mm. Af resultaterne fremgår det tydeligt, at der ved dette tiltag opnås en væsentlig forbedring af dagslysforholdene i den indre del af stuen. Det ses, at der forekommer værdier på 200 lux eller derover i hele den bagerste del af stuen. Dog findes der stadig værdier mellem lux i de nederste yderområder. Ved integrering af ovenlys skal der tages højde for tagkonstruktionens konstruktive virke samt elementernes spændretning. Ydermere skal det tilføjes, at denne løsning kun er mulig ved et-etagers bygninger samt på øverste etager i flere-etages bygninger. Dette sætter begrænsninger i forhold til store dele af Hyldespjældets bebyggelse. 40 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 7) 41 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 7) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1725 kw Heating load = 2582 kw 31

32 Scenarie 8: Vinduesbånd i soveværelse Scenarie 8 integrerer vinduesbånd i prøvehusets soveværelse (i østvendt gavl). Undersøgelsen gøres med værdier tilhørende moderne vinduer (ramme/karm samt U-værdi). I Figur 42 ses isættelsen af omtalte vinduesbånd. Figur 43 illustrerer resultatet af dagslysanalysen. Flere af bebyggelsens gavle mod stræder og stier fremstår i dag uden vinduer. Dette er ligeledes tilfældet for Prøvehus A på Suderlængen 4. Således betragtes prøvehusets soveværelse. Soveværelset er placeret i husets centrale længe med gavl mod en mindre parkeringsplads. Med baggrund i rummets brug som soveværelse, bør ændringer i klimaskærmen gøres med omhu. Således er målet en integrering af et højtsiddende vinduesbånd. Ved at placere vinduesbåndet højt undgås eventuelle gener ved indkig. Vinduesbånd kan således være en alternativ løsning til ovenlys (hvor der ønskes forbedret dagslys uden direkte indkig). Den høje placering betyder ligeledes, at dagslyset kastes længere ind i rummet. Som det fremgår af resultaterne i Figur 43, medfører dette tiltag bemærkelsesværdige forbedringer. Det ses, at belysningsgraden ligger på 200 lux eller derover i hele rummet. Ligeledes illustreres lyset som værende jævnt fordelt. 42 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 8) 43 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 8) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 783 kw Heating load = 2824 kw 32

33 Scenarie 9: Vinduesparti mod gårdhave Scenarie 9 indbefatter en integrering af et stort gennemgående vinduesparti i prøvehusets stue. Scenarie 9 fokuserer således udelukkende på en forbedring af dagslyset i stuen. I Figur 44 ses selve isættelsen af partiet, hvilket isættes i stuens facade mod nord (mod gårdhaven). Figur 45 viser selve resultatet af dagslysanalysen. Scenariet indebærer nedlæggelse af eksisterende vindue og udskæring i facaden til glasparti på 2100 x 3000 mm. I denne undersøgelse tages der ikke højde for indvirkninger på den bærende konstruktion. Som det fremgår af Figur 45, har tiltaget en markant effekt på belysningsgraden i stuen. Dette særligt i umiddelbar nærhed af vinduespartiet, hvor der ses værdier på mere end 800 lux. På trods af dette forekommer der stadig mørke zoner bagerst i stuen. Ofte udføres store facadeåbninger som denne med henblik på udnyttelse af passiv solvarme. Vinduet skæres helt bund, således solen rammer gulvet (gulvet fungerer som termisk masse til lagring af solvarme). Dog illustrerer Scenarie 9 et vinduesparti orienteret mod nord, hvorfor optimal udnyttelse af solenergi fremstår reduceret. Dette med direkte henvisning til oventående solarmapping (nordvendte facader fremstår med begrænset solpotentiale sammenlignet med sydfacader). Ligeledes vil et vinduesparti i denne størrelse betyde, at mulighederne for møblering af rummet begrænses. Modsat vil partiet give rummet en direkte adgang til haven og tilføre øget åbenhed. 44 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 9) 45 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 9) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1986 kw Heating load = 2369 kw 33

34 Scenarie 10: Dobbelthavedøre mod gårdhaver Scenarie 10 indbefatter en detaljeret undersøgelse af effekten ved isættelse af dobbelthavedøre mod husets to gårdhaver. Her isættelse af dobbelthavedøre i stue, køkkent samt rum til ophold. Eksisterende havedøre udskiftes med dobbelhavedøre (Alternativt til en dobbeltdør kan der etableres et fast glasparti i samme bredde). Scenarie 10 fokuserer således udelukkende på en forbedring af dagslyset i disse tre rum. I Figur 46 herunder ses modullering af scenariet, hvor Figur 47 viser selve resultatet af dagslysanalysen. Umiddelbart fremstår etableringen af dobbeltdøre med samme effekt som ved Scenarie 5 (vinduer ved havedøre). Det ses i Figur 47, at tiltaget medfører et fint dagslysniveau i alle tre rum. Således forekommer der 200 lux eller derovre i alle zoner af de tre rum (dette pånær den bagerste del i stuen). Dog medfører tiltaget, modsat Scenarie 5, delvist begrænsede indretningsmuligheder (på grund af manglende brystning). Modsat vil havedøre mod den syd-østvendte gårdhave kunne optimere udnyttelse af solenergi (havedør med vindue til gulv). 46 Modellering af Prøvehus A i IESVE (Scenarie 10) 47 Dagslysforhold i Prøvehus A (Scenarie 10) Ophold Entre Bad Stue Køkken Soveværelse Solar gain = 1704 kw Heating load = 2452 kw 34

35 Opsamling af dagslysanalyse Herunder følger en opsamling af resultater og konklusioner fra ovenstående dagslysanalyse. Som tidligere nævnt er målet, at dagslysanalysen skal benyttes med henblik på udvikling af nye facadeløsninger. Med baggrund i analysens konklusioner dannes et løsningsrum for justerbare designtiltag målrettet en optimering af prøvehusets visuelle indeklima. Analysen fokuserer på optimering af dagslys i prøvehusets rum. Tiltagenes indflydelse på energiforbrug udelades, idet dette vil kræve en detaljeret opsætning af anlæg, brugersystemer med mere. De enkelte scenarier målrettes med henblik på at opnå minimum 200 lux i de gældende rum. Med baggrund i analysen kan det konkluderes, det forekommer fordelagtigt at udskifte eksisterende vinduer med up-to-date energivinduer. Dette med henblik på optimering af aktuelle ramme/karm-forhold samt generel forbedring af U-værdier. Prøvehusets vinduer karakteriseres med store rammer, hvorfor isættelse af moderne vinduer medfører bedre dagslysforhold (moderne vinduer med mindre rammer og større rudeareal). Ligeledes spiller vinduernes størrelse og specifikke placering en væsentlig rolle. Analysen viser, at brede vinduer umiddelbart forekommer fordelagtige med henblik på at fordele dagslyset på tværs i rummet. Modsat vil høje vinduer give mulighed for at kaste dagslyset langt ind i rummet. Analysen undersøger ligeledes effekten ved isættelse af ekstra vindue ved husets tre havedøre. Resultatet er, som tilfældet ved forøget vinduesbredde, at dagslyset fordeles fint på tværs af de gældende rum. Tiltaget udemærker sig ved at benytte vinduer med samme geometrier som de eksisterende vinduesprofiler (hvorved den arkitektoniske helhed bibeholdes). Stuens mørke inderzone fremstår som en tilbagevendende problematik. Stuens inderste zone ligger isoleret fra vinduerne i facaderne, hvorfor dagslyset har svært ved at trænge derind. For at forbedre denne problematik introducerer analysen to typer ovenlysvinduer (et lille ovenlys samt et stort ovenlys). Analysen viser tydeligt, at sådanne tiltage fremstår fordelagtige med henblik på forbedring af dagslys i dybe rum. Således medvirker omtalte ovenlys til en generel forbedrng af det visuelle indeklima i prøvehusets stue. Analysen introducerer desuden et vinduesbånd i soveværelsets gavl mod øst. Tiltaget udemærker sig, ligesom tilfældet er ved høje vinduer, ved at kaste lyset langt ind i rummet. Samtidigt hindrer vinduesbåndet indkig udefra. Et stort glasparti (her placeret i stuens nordfacade) medfører en væsentlig forøgelse af dagslyset. Ligeledes vil sådanne et tiltag med fordel kunne benyttes til udnyttelse af passiv solvarme. Er målet at udnytte passiv solvarme, anbefales det, at store glaspartier orienteres mod syd. Integrering af dobbelthavedøre medfører forbedret forhold i de berørte rum. Tiltaget kan sammenlignes med isættelse af vinduer ved havedøre. Dog giver dobbelthavedøre mulighed for bedre udnyttelse af passiv solvarme (havedørene inddrager brystningen i facaden, hvorved solens ståler kan opvarme det bagvedliggende gulv). facadedesign visuelt indeklima klimaskærm dagslysoptimering 35

36 Supplerende performance-output Dagslysanalysen er udført med fokus på optimering af dagslys i omtalte scenarier, ikke tilhørende energiforbrug. Dog medførte analyserne nedenstående performance-output. Disse output skal ses som et supplement til rapportens dagslysanalyser. Som det fremgår af Figur 48, indbefatter omtalte output solar gain og heating load. 48 Performance-output for Prøvehus A (Suderlængen 4) Scenarie (1) Eksisterende forhold (2) Moderne vinduer (3) Fordoblet vinduesbredde (4) Øget vindueshøjde (5) Vinduer ved havedøre (6) Lille ovenlysvindue i stue (7) Stort ovenlysvindue i stue (8) Vinduesbånd i soveværelse (9) Vinduesparti mod gårdhaven (10) Dobbelthavedøre mod gårdhaver Solar gain [kw] Heating load [kw] Betegnelsen solar gain beskriver tilført solenergi for det givne scenarie. Solar gain angiver altså mængden af solindstråling gennem klimaskærmen (målt i kw). Denne solindstråling kan med fordel benyttes til opvarmning af husets brugsrum, dette i form af passiv solopvarmning. Modsat kan en overeksponering af solindstråling medføre overophedning (med baggrund i høje værdier af solar gain). Heating load angiver værdien for energi benyttet til opvarmning (målt i kw). Mere præcist, hvor meget energi der kræves for at kunne overholde de fastsatte indetemperaturer. Heating load afhænger af en lang række faktorer, her eksempelvis antallet af personer i huset samt omfanget af udstyr (begge elementer der afgiver varme til huset). I nærværende projekt er der ikke defineret brugersystemer for hverken personer eller udstyr. De anførte resultater angiver således en heating load for et tomt hus. Heating load værdierne bør derfor ikke sammenholdes med eksterne projekter, men benyttes blot som grundlag for sammenligning af scenarier i dette studie. Ved optimering af klimaskærm, samt ved designvalg generelt, er det ofte en afvejning af de enkelte tiltag i en samlet helhed. Eksempelvis, integrering af store vinduespartier medfører som udgangspunkt forbedrede dagslysforhold. Samtidig medfører tiltaget, om muligt, optimeret solindstråling, hvorved energien benytte til opvarmning reduceres. Med udgangspunkt i Figur 48 ses det, at husets eksisterende forhold (Scenarie 1) fremstår med lav solar gain (704 kw) og høj heating load (3666 kw). Baggrunden for lav solar gain er prøvehusets eksisterende vinduesprofiler. Disse fremstår med lave rudearealer, hvorfor den eksisterende klimaskærm ikke tillader meget solindstråling. Modsat fremstår heating load høj. Dette skyldes, at prøvehuset er dårligt isoleret. I Scenarie 2 forbedres disse værdier. Ved isættelse af moderne vinduer optimeres vinduernes ramme/karm-forhold og det specifikke rudeareal forøges. Dette medfører forhøjet solindstråling og forhøjet solar gain (1059 kw). Ved isættelse af moderne vinduer optimeres desuden klimaskærmens samlede isoleringsværdi (vinduer med lave U-værdier). Dette betyder, at heating load reduceres (2702 kw). Denne reduktion underbygges desuden af den forøgede solar gain (solindstråling bidrager til opvarmning af huset). I dette projekt kan det konkluderes, at store vinduesarealer medfører forhøjede dagslysniveauer. Ligeledes medfører store vinduesarealer højere solindsråling (solar gain) og derfor et reduceret opvarmningsbehov (heating load). Dette ses særligt i Scenarie 9, der indbefatter integrering af stort vinduesparti i prøvehusets stue. Vinduespartiets store rudeareal resulterer i høj solar gain (1986 kw) og lav heating load (2369 kw). Dog bør nærværende projekt betragtes som et selvstændigt studie. Som tidligere nævnt er simuleringerne foretaget med udgangspunkt i et tomt hus. Opvarmningen af huset (heating load) indflueres således ikke af andre emner end omtalte solindstråling (solar gain). Ligeledes er simuleringerne gjort med isoleringsværdier i henhold til eksisterende forhold. Fordi huset er dårligt isoleret, fremstår energi til opvarmning som den største post. Derfor fremstår Scenarie 9 særligt positivt, idet dette tiltag udgør det største potentiale for udnyttelse af passiv solopvarmning. Fremstod huset derimod med optimerede isoleringsværdier, burde resultaterne behandles anderledes. Jo bedre isoleret et hus, desto mindre energi til opvarmning. I et velisoleret hus ville Scenarie 9, og dets høje mængder af solar gain, således kunne resultere overophedning. Energianalyser og deres resultater afspejler altid konteksten de er udarbejdet under. I nærværende projekt er målet en optimering af klimaskærmen. Dette gennem undersøgelser af udvalgte scenarier og deres individuelle virkning på dagslysforholdet. For hvert scenarie illustreres ligeledes solar gain og heating load. Målet med dette er, at visualisere de enkelte scenariers potentiale for udnyttelse af solindstråling til passiv solopvarmning. 36

37 Opsamling af rapport Sollys og dagslys Nærværende rapport formidler analyser af sollys og dagslys. Solllys fremstår forskelligt fra dagslys. Sollys er lys direkte fra solen (cirka lux). Sollys kan med fordel bidrage til passiv opvarmning, hvilket sænker energiforbruget til opvarmning. Dagslys er diffust lys, hvilket defineres ud fra en standard overskyet himmel (cirka lux). Optimale dagslysforhold kan medføre reduktion af energiforbruget til elektrisk belysning. Både sollys og dagslys kan medføre blænding. Dette kan dog forhindres ved effektiv solafskærmning. Udvikling af designkatalog Rapportens scenarier og deres tilhørende resultater danner tilsammen et løsningsrum for brugbare løsninger målrettet en optimering af prøvehusets klimaskærm. Dette indbefatter både solarmappingen samt dagslysanalysen. Konteksten definerer hvorvidt de enkelte scenarier fremstår bedre end andre. Er målet således en maksimal udnyttelse af passiv solopvarmning, forekommer det fordelagtigt at benytte løsninger med store vinduesgeometrier (optimalt orienteret mod syd). Er målet at optimere dagslys og samtidig forhindre solindstråling, forekommer det fordelagtigt at intregrere højt placerede vinduesbånd (optimalt orienteret mod nord). De enkelte løsninger bør således udvælges med udgangspunkt i given kontekst og eventuelt opstillede krav (krav fra bygherre, planlov og videre). 49 Sollys og dagslys 37

38 Udvalgte bilag 2 Modellerings- og analyseværktøjer NORD 38

39 SYD 39

40 (S1) Solar gain = 704 kw Heating load = 3666 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 40

41 (S2) Solar gain = 1059 kw Heating load = 2702 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 41

42 (S3) Solar gain = 1446 kw Heating load = 2531 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 42

43 (S4) Solar gain = 1137 kw Heating load = 2665 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 43

44 (S5) Solar gain = 1569 kw Heating load = 2497 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 44

45 (S6) Solar gain = 1322 kw Heating load = 2730 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 45

46 (S7) Solar gain = 1725 kw Heating load = 2582 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 46

47 (S8) Solar gain = 783 kw Heating load = 2824 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 47

48 (S9) Solar gain = 1986 kw Heating load = 2369 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 48

49 (S10) Solar gain = 1704 kw Heating load = 2452 kw Ophold Soveværelse Entre Bad Stue Køkken 49

50 Nikolaj Nørregård Rasmussen MSc-studerende, Bygningsdesign Danmarks Tekniske Universitet Simon Uth MSc-studerende, Bygningsdesign Danmarks Tekniske Universitet Thomas Fænø Mondrup PhD-studerende, Bygningsdesign Danmarks Tekniske Universitet