Potentialet for udnyttelse af termisk masse til lagring af varme og kulde.

Transkript

1 Potentialet for udnyttelse af termisk masse til lagring af varme og kulde. Magma Center Tenerife foto Torben Eskerod Arne Førland Larsen Docent civilingeniør EnergeticaDesign

2 Agenda Lidt om indeklima i relation til varme kuldelagring Grundlæggende princip for varmeakkumulering Potentielle varme-, kulde kilder Kølepotential i udluft køle gradtimer Potentiale for nattekøling teori Udfordringerne Potential for natkøling praktiske eksempler COIN projekter Andre strategier til aktivering af termisk masse Opsummering

3 Menneskets varmebalance no Ulike ventilasjonsløsninger for kontorbygg og boliger 3

4 Klima og Arkitektur page

5 Operativ temperatur ~ middelværdi af overflade temperaturer og lufttemperatur Overflade 26 oc Overflade 20 oc Oplevet 24 oc Oplevet 24 oc Lufttemperatur 22 oc Lufttemperatur 26 oc Klima og Arkitektur page 59

6 Opvarmningsbehov falder Rehab - intern varmelast - elbrug - mm dækker varmebehov TEK 07 Konsekvens ofte kølebehov Hele året. Passivhus

7 Døgnets rytme 24 timers rytme Absorbtion af overskudsvarme om dagen..reduktion kølebehov tilbagelevering af varme Om natten..reduktion af varme behov /Passive cooling of buildings by night time ventilation/

8 Dette kræver.. Lagringskapacitet, Og mulighed til at:.. tilføre energi fra lager.. bortføre energi fra lager

9 Lageret = batteriet = termiske masse Alt som omgiver os har termiske masse, dvs evne til at optage og afgive varme ved at øge temperaturen. Byggematerialer med høj varme kapacitet har: Stor varmekapacitet cp kj / kg Stor massefylde kg / m 3 Høj varmeledningsevne l W / m K

10 Materiale værdier Materiale Varmeledning W / m K Massefylde kg / m3 Varmekapacitet J / kg K Beton 1, ,92 Træ 0,17 0, ,1 2,9 Gips 1, ,09 Linoleum 0, Tæppe 0,03 0, Gips 20% PCM O, ,0 1) Gips 40% PCM 0, ,3 1) Beton m PCM Senere foredrag Kilder: Danvak Grundbog, Passive cooling of buildings by night ventilation

11 Eksponering er central For at varme/kulde akkumulering skal fungere skal.varmeakkumulerende materialer være eksponerede / tilgængelige.og hurtig varme/ kulde overføring skal være muligt

12 Potentiale rumtemperatur 28 Romtemperatur ( C) Lett rom Tungt rom Klokkeslett 8 Ill: Coin Høseggen,

13 Potentiale energi Energiforbrug køling

14 Køle gradtimer bestemmer potentiale Kilde: Passive cooling of buildings by night ventilation

15 Kølepotentiale i Europa - Bergen Eksempel: Intern laster + sol på: 50 W/m2 i 8 timer Med luftskifte på 6 h-1 Kræver: Climate Cooling Potential på: 80 Kh

16 Varmeoverføring ved vægflade - himling Kilde: passive cooling of Buildings by night ventilation

17 Kilde: Per Heiselberg Aalborg Universitet

18 Tykkelse varmeakkumulerende lag Effektiv dybde ved ~8 W/m2 K 50 mm Kilde: passive cooling of Buildings by night ventilation

19 Varmelagringens størrelse Ved varmeoverføring h ~8 W/ m2 K Er l > 2 W/m K tilstrækkeligt Beton har l ~ 1,8 W / mk 100 kj / m 2 K ~ 28 Wh /m 2 K Kilde: passive cooling of Buildings by night ventilation

20 Målinger af indtrængning natkøling Kilde: passive cooling of Buildings by night ventilation

21 Effektivitet af natkøling er afhængig af ventilations princip Strålingsbidrag medfører: at fortrængningsvent er Lige effektiv som opblandingsvent op Til et vist luftskifte. Kilde: passive cooling of Buildings by night ventilation

22 Simuleringer - rumgeometri

23 Varmelagrings kapacitet bygningsdele

24 Interne varmebelastninger

25 Timer over 26 oc

26 Luftmængder ved natkøling

27 SCIAQ Beregnings forudsætninger SV vendt facade Vinduesareal 40 % af facade Luftskifte 3,5 h -1 Landskabs kontor 65 m 2 Intern laster 1 person pr 10 m 2 PC 120 W Lys 6 W/m 2 Brugstid Natkøling 3,5 h -1 Central køling

28 SCIAQ beregnings modeller

29 Indeklima Antal varme timer reduceres væsentligt Maksimal temperaturer reduceres 1-2 oc

30 PhD-studium, målinger Akustisk himling Kilde: Sintef Byggforsk, COIN projektet, Catherine Grini Eksponert betong 30

31 PhD-studium, resultater 30 SC2 42 Operative temperature [ C] K 3.0K EC2 Ute Utetemperatur [ C] Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun 10 31

32 COIN, målinger - Kontorer Akustisk himling Eksponert betong 32

33 COIN, målinger - Romhøyde Akustisk himling Eksponert betong 33 Kilde: Sintef Byggforsk, COIN projektet, Catherine Grini

34 Temperatur [ C] COIN, målinger Temperaturmålinger, 05. til 10.mai 2009 Utetemperatur Tilluft Romtemperatur akustisk himling Romtemperatur eksponert betong 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 Tirsdag Onsdag Torsdag Fredag Lørdag Søndag Dato og klokkeslett Kilde: Sintef Byggforsk, COIN projektet, Catherine Grini 34

35 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 COIN, målinger Temperaturmålinger, onsdag 06.mai :00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 Klokkeslett Utetemperatur Tilluft Romtemperatur akustisk himling Romtemperatur eksponert betong Kilde: Sintef Byggforsk, COIN projektet, Catherine Grini Temperatur [ C]

36 Inneklima og energi potensialet Tungt bygg kontra lett bygg: Inneklima Redusere maksimum operativ temperatur 1-2 C for kontor Redusere døgnvariasjonen med 2-3 C for kontor Tåle % høyere internvarmelast for kontor Energi Redusere kjølebehovet for ventilasjonsluft Eliminere behov for mekanisk romkjøling Redusere oppvarmingsbehovet med 3-10% for kontorbygg og 8-12% for boliger. (Høseggen, 2008), (Dokka, 2006), (Wigenstad, 2007) 36 Kilde: Sintef Byggforsk, COIN projektet, Catherine Grini

37 Akustikk (fokus i COIN) Eksponert betong i etasjeskiller er en utfordring, spesielt i åpne landskap Nye typer akustiske elementer Elementer integrert i betongoverflaten (ikke prefabrikkerte løsninger) Nedhengte, vertikale elementer i tak Akustisk demping integrert i gulv, skillevegg, møbler 37 Kilde: Sintef Byggforsk, COIN projektet, Catherine Grini

38 Himlings løsninger i COIN

39 Plan 3 svarprocent 55%

40 Uddybning af svar Enkelte møterom har mye romklang, slik at det er ubehagelig å snakke i telefonen. Ikke så mye forstyrrende støy utenfra, jevn støy. Forstyrrende støy innenfra fra annen aktivitet i samme rom og i tilstøtende rom da lyden bærer veldig godt i lokalet (fører alle samtaler i gang+fellesarealer). Dårlig akustikk i spesielt møterom/stillerom. Dårlig akustikk i møterom Ekstremt og forstyrrende lytt mellom toalett- også fra andre etasjer. "knitring" i ventilasjonsanlegg er varslet, men ikke utbedret. Forstyrrende

41 Widex diffus himlings indblæsning HVAC magasinet vol

42 Kontor med diffus himlings indblæsning HVAC magasinet vol

43 Ventilation med lavt energibrug Alectia Rådgivende ingeniører

44 Træuldsplader indblænsningshimling Lavimpulsindblæs-ning fra loft via aktiv plader Akustisk dæmpning/afskærmning for luft med passiv-pladen Nedhængt loft anvendes til luftfordeling / klimaregulering Frisklutindtag Udsugning ved himling Ingeniørhøjskolen i Århus Oktober

45 Opsummering Udnyttelse af termisk masse kan gøre en forskel. Reduktion makstemperaturer, 1-2 oc Reduktion af varme timer, afgørende Reduktion af kølebehov øget passiv køling mindre investering køling Tilstrækkelig varmelagring nødvendig Varmelagringskapacitet i materialer Varmeoverføring til materialer Varmeledning i materialer --vigtigst eksponering Varmeudveksling ved stråling giver effekt kan måske løse pladsproblemer i himling

46 Opsummering udfordringer Hvordan etableres termisk masse uden det går ud over akustik? Hvordan får vi effektivt kølet ned om natten med lavt energibrug? Hvordan får effektiv varmelagre med lille overflade? Styringstrategier? Kan vi udnvære termisk masse ved lave interne belastninger? Nogen svar får i i de efterfølgende foredrag. Tak for opmærksomheden 46