Ventilation i Nano-bygningen

Transkript

1 Ventilation i Nano-bygningen B5I Projekt 2008 Gruppe B120 Institut for Byggeri & Anlæg Aalborg Universitet Den. 22. december 2008

2

3 Institut for Byggeri & Anlæg Sohngårdsholmsvej Aalborg Telefon Fax Titel: Tema: Ventilation på Nano-bygningen Bygningens indeklima og ventilation Projektperiode: B5I, Efterårssemesteret 2008 Projektgruppe: B120 Deltagere: Ole Daniels Rasmus O. Justesen Farzad Khalegi Morten S. Madsen Kenneth B. Mikkelsen Jesper Nørgaard Synopsis: Rapporten omhandler ventilation i Nano-bygningen i Aalborg. Der tages udgangspunkt i temaet Bygningens indeklima og ventilation. Nano-bygningen opdeles i kontor og industri. Kontorbygningens indeklima projekteres således, at myndighedernes krav opfyldes. Der foretages indeklimatekniske analyser af kontorbygningen som grundlag for skitse- og detailprojektering af ventilationsanlæg. Kontorbygningens indeklima analyseres ved hjælp af computersimuleringer, og derudover beregnes energiforbruget. Vejledere: Mikkel L. Hyldig Tine S. Larsen Kjeld Svidt Oplagstal: 8 Sidetal: 139 Ligeledes opstilles funktionskrav og vejledninger for industribygningen, og udfra disse dimensioneres et ventilationsanlæg. I denne del af bygningen er der skærpede krav, da det arbejde der udføres, kræver ISO klasse 5. Dette imødekommes ved analyse samt en begrænset mængde af computersimuleringer. Tegningsbilag: 13 Afsluttet den Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

4

5 Forord Denne rapport er udarbejdet af en gruppe studerende på 5. semester på Byggeri og Anlægsuddannelsen ved Aalborg Universitet. Bygningens indeklima og ventilation er det overordnede tema for projektet. Forudsætningerne for at læse denne rapport er et vist kendskab til såvel indeklimateori som ventilationsdimensionering. Der rettes stor tak til vejlederne Mikkel L. Hyldig, Tine Steen Larsen og IT-vejleder Kjeld Svidt for inspirerende vejledning og konstruktiv kritik under uarbejdelse af projektet. Rasmus L. Jensen og Henrik Brohus takkes for besvarelse af spørgsmål omkring henholdsvis indeklima og ventilationsteknik. Rapporten er opdelt således, at den første del består af indledning, præsentation, funktionskrav til såvel kontor som industri og beskrivelse af ventilationsprincipper. Funktionskravene angiver de krav, som arbejdes efter i rapporten. Der tages endvidere hensyn til rummets anvendelseskrav samt indeklimatiskekrav. Dernæst følger en projektering af kontor- og industriventilation, begge opdelt i en skitse- og detailfase. Bag i rapporten findes de Bilag, der refereres til. Endvidere er der udarbejdet separate målerapporter for industri og kontor. I skitseprojekteringen af kontorbygningen bliver der givet to løsningsforslag til en kanalføring, hvor der i detailprojektering af kontorbygningen arbejdes videre med det løsningsforslag, som projektgruppen har vurderet til at opfylde de opstillede krav. I detailprojekteringen dimensioneres det endelige ventilationsanlæg for kontorbygningen, herunder centralaggregatet. Der er forinden den endelige projektering udført simuleringer af indeklimaet i et kontor. Dette har resulteret i nogle andre kriterier for dimensioneringen i detailprojektering end i skitseprojekteringen. Efter detailprojektering af kontorbygningen, er der foretaget energiberegning af kontorbygningen, hvor energibehovet er fundet. Skitseprojekteringen af industri omhandler dimensionering af ventilationsanlæg til renrum og laboratorier. Der er fremlagt tre løsningsforslag, hvoraf to er forkastet. Det løsningsforslag der er vurderet som værende det bedste, arbejdes der videre med i detailprojekteringen af industri. Her dimensioneres det endelige ventilationsanlæg ud fra de før opstillede krav, samt nye krav opstillet i detailprojekteringen. Der dokumenteres for projektering og dimensionering af de tekniske systemer i form af beregningseksempler og anden argumentation. Desuden vedlægges en Bilags-cd, hvor v

6 simuleringsmodeller, beregningsprogrammer, data og tegninger for de tekniske systemer er at finde. Der udarbejdes også en tegningsmappe, hvor alle tekniske tegninger er vedlagt. Der vil igennem rapporten fremtræde kildehenvisninger, og disse vil være samlet i en litteraturliste bagerst i rapporten. Kilderne er opdelt i tre typer, men er alle refereret til ved brug af Harvard-metoden. Første kildetype henviser til bøger, internetsider og lignende, og angives i henvisningen med; Forfatter, årstal for udgivelse, og enkelte kilder angives eventuelt med kapitel, sidetal, figur eller tabel; [Forfatter, årstal]. En anden type af kilder henviser til den vedlagte Bilags-cd. Kilden henviser til Bilags-CD en, samt filnavn; [Bilags-CD, filnavn]. Den tredje kildetype er henvisninger til tekniske tegninger vedlagt i tegningsmappen. Kilden henviser til tegningsmappen, samt tegningens nummer; [Tegningsmappe, tegningsnummer]. Står kilden før et punktum, henviser denne kun til den pågældende sætning. Står kilden derimod efter et punktum, henviser kilden til hele delafsnittet. Figurer og tabeller i rapporten er nummereret i henhold til kapitel, hvilket vil sige, at den første figur i kapitel 3 har nummer 3.1, den anden nummer 3.2 og så videre. Forklarende tekst findes under de givne figurer og tabeller. Figurer og tabeller, som ikke står angivet med kilder, er udarbejdet af projektgruppen. Ole Daniels Rasmus O. Justesen Farzad Khalegi Morten S. Madsen Kenneth B. Mikkelsen Jesper Nørgaard vi

7 Indholdsfortegnelse Kapitel 1 Indledning 1 Kapitel 2 Præsentation Kontor Laboratorier og renrum Kapitel 3 Projektbeskrivelse Problemanalyse Problemformulering Kapitel 4 Funktionskrav og vejledninger Kontor Generelle påvirkninger Lokale påvirkninger Støj og akustik Lysforhold Energiforbrug Endelige krav for kontor Laboratorier og renrum Endelige krav til laboratorier og renrum Brandtekniske foranstaltninger Kapitel 5 Ventilationsprincipper Mekanisk ventilation Opblandingsventilation Fortrængningsventilation Stempelventilation Naturlig og hybrid ventilation Naturlig ventilation Hybrid ventilation Anlæg CAV VAV I Projektering af ventilationssystem til kontor 25 Kapitel 6 Indledning 27 vii

8 Kapitel 7 Skitseprojektering af kontorbygningen Forudsætninger Kanaludformning Forslag Kanalsystem Kanalsystem Forslag Kanalsystem Kanalsystem Kanalsystem Kanalsystem Energiforbrug ved de to forslag Valg af forslag Døgnmiddeltemperaturer i kontoret Beregning af døgnmiddeltemperatur Optimering af termisk indeklima Reducering af rumtemperaturen Forøgelse af rumtemperaturen Fortrængning og opblanding Kapitel 8 Detailprojektering Forudsætninger Kølebehov Simulering af eksisterende forhold i kontor Simulering af standardkontor Simulering af kontor Luftmængder Eftervisning af CADvents beregning Tryktab Støj Udformning af kanalsystem Brandforanstaltninger Armaturer til kontorbygningen Armaturer Valg af armatur Kastelængder Centralaggregat Centralaggregatets komponenter Valg af komponenter Valg af centralaggregat Styring og drift af ventilationsanlæg Støj Lyddæmpning Det endelige kanalsystem Indregulering Drift og vedligehold viii

9 8.12 Energiberegning med Be II Projektering af ventilationssystem til laboratorier og renrum 79 Kapitel 9 Indledning 81 Kapitel 10 Skitseprojektering Filtre Grundfilter Finfiltre Mikrofiltre Klassificering af renhed Valg af filtre Forslag Rumventilation Procesventilation Opsamling Forslag Forslag Valg af skitseforslag Kapitel 11 Detailprojektering Forudsætninger Luftmængder i ventilationssystemet Indblæsnings- og rumudsugningsmængde Procesudsugningsmængde Friskluft Kanalsystem Indblæsning og udsugning Procesudsugning Armaturer Det endelige system Komponenter Luftindtag og afkast Kanaler Armaturer Indblæsningsarmatur Spjæld Filtre Tryktab Rumventilation Procesudsugning Varmegenvinding Køle- og varmebehov Intern belastning Varmebehov ix

10 Kølebehov Befugtning Affugtning Recirkulation Centralaggregat Ventilatorer Varmeveksler Varmeflade Køleflade Befugter Affugter Recirkulationsanlæg Styring og drift af ventilationsanlæg Støj Brandtekniske foranstaltninger Drift og vedligeholdelse Kapitel 12 IT Erfaringer med programmer Programmer og virkelighed Opsamling Kapitel 13 Konklusion Kontor Industri Kapitel 14 Perspektivering 135 Litteratur 137 Bilag A Kontorkrav Bilag B Kanalberegninger Bilag C Ventilatorer i skitseprojektering Bilag D Støjberegning Bilag E Energiforbrug ventilatorer Bilag F Bilag G Bilag H Tryktab CADvent Støj CADvent i,x-diagram x

11 Indledning 1 I takt med den teknologiske udvikling og stigende velstand stilles der til stadighed stigende krav til komfort, arbejdsmiljø og sundhed. Dette afspejler sig i udpræget grad i bygningssektoren, hvor revolutionerende metoder og tankegange vinder frem og sætter en høj standard for nutidens energieffektive bygninger. Foruden bygningens klimaskærm er fokus i disse år rettet mod dets indeklima. Indeklimaet rummer udfordringer indenfor blandt andet lys, luftskifte, luftkvalitet og temperaturer og skal udtænkes så bygningens brugere, så vidt muligt, ikke oplever gener i de 90 % af tiden de opholder sig indendørs [Brohus, 2008]. Funktionskravene til bygningens indeklima er ligeledes formuleret i BR08: "Bygninger skal opføres, så der under den tilsigtede brug af bygningerne i de rum, hvor personer opholder sig i længere tid, kan opretholdes et sundheds- og sikkerhedsmæssigt tilfredsstillende indeklima. Sundhedsmæssigt tilfredsstillende forhold i bygninger omfatter også komfort og velvære." [Erhvervs- og byggestyrelsen, 2008] Det øgede fokus på bygningers indeklima er positivt, men i det brede perspektiv hos befolkningen, synes der at tegne sig en skæv fordeling i prioriteringen omkring sundhed og komfort. Det forholder sig sådan, at menneskets daglige indtag består af cirka 1 kg mad, 3 kg væske og 15 kg luft. Med denne fordeling samt det daglige ophold indendørs kan det virke paradoksalt, at indeklima og ventilation negligeres, mens økologi har vundet stort terræn i befolkningens bevidsthed. De sundhedsmæssige gevinster ved et godt atmosfærisk indeklima er måske mindre tydelige, mens det kan synes mere håndgribeligt hvad der til dagligt serveres og - på indeklimasiden - at sikre et godt termisk indeklima og komfort. Den primære årsag til projektering og installation af ventilation i bygninger er krav hertil fra myndighedernes side. Disse udspringer dog af et ønske om at opretholde et godt indeklima. I første omgang er det essentielt at bygningens brugere får dækket deres iltbehov. Ved normale brugsmønstre vil dette dog aldrig være dimensionsgivende, idet bygningen ikke er helt tæt, der åbnes døre og vinduer. Derimod skal øvrige emissioner fra brugen af bygningen, som for eksempel lugt og CO 2 fra brugerne, fjernes og endelig kan der fra jord og materialer blive tilført radon og forskellige gasser, som der også skal ventileres for. Med andre ord skal der ventileres, så der sikres en god luftkvalitet. Den tidligere omtalte udvikling i byggemetoder har medført, at nutidens huse kan bestå skrappe krav til tæthed. Dette stiller ligeledes krav til ventilationsanlægget med henblik på at bortlede 1

12 fugt, så konstruktionen beskyttes bedst muligt. I en verden hvor store emner som global opvarmning og energiforbrug optager massiv spalteplads og verdenskongresser, er en del af det store fokus rykket nærmere bygningssektoren. Denne sektor tegner sig nemlig alene for 40 % af EU s energiforbrug til varme, ventilation og belysning og udgør således det største enkelte potentiale for energibesparelse. Besparelser på varme og belysning er allerede langt fremme på dagsordenen. Omkring belysningen præges forbrugerne i stigende grad til at vælge sparepærer, elspareskinner og lignende. Med hensyn til varmen så bidrager både forbedrede klimaskærme i lavenergibyggeri og moderne interne løsninger for eksempel energieffektive varmepumper tilsluttet jordvarmeslanger positivt til besparelser på varmeregningen. Også i almindeligt byggeri er bevidstheden om god isolering og vigtigheden heraf nået langt. Med de af Bygningsreglementet dikterede besparelser i energiforbrug allerede i år 2010 og igen i år 2015 gives der også udtryk for, at der her skal opprioriteres. Dette efterlader punktet med ventilation tilbage som et område med plads til forbedringer. Det er derfor vigtigt, at der tænkes i optimering af produkter og mere vigtigt, at projektering af byggeri sker med omtanke, så der sikres en effektiv og energiøkonomisk drift. Et yderst interessant emne omkring ventilation er i øjeblikket varmegenvinding, idet virkningsgraden på moderne varmevekslere har nået et højt niveau. Indsættelse af en varmeveksler pynter desuden meget pænt på varmeregningen. Det er ligeledes vigtigt at ventilationen i de enkelte rum er effektiv, altså at luftstrømningerne fordeler sig efter hensigten og at forureningen bortledes bedst muligt. En høj ventilationseffektivitet skal sikre glade og sunde brugere af bygningen. Det smitter også positivt af på et emne, der er genstand for megen studie i disse år - produktivitet. Blot små afvigelser fra den optimale komfortsituation, såvel atmosfærisk som termisk, kan udløse store fald i produktiviteten. I et samfund hvor der i stor udstrækning skal sættes lid til videnbaserede erhverv, hvor lønninger dermed udgør langt størstedelen af udgifterne, kan der være store gevinster at hente ved investering i gode ventilationsløsninger. 2

13 Præsentation 2 Projektlokalitetens geografiske beliggenhed er i Nordjylland, Skjernvej 4A Aalborg Øst. Området ligger ca. fem kilometer fra Aalborg centrum. De omkringliggende bygninger udgøres af salgsvirksomheder og lignende. Se figur 2.1 for placeringen af Nano-bygningen. Figur 2.1. Projektlokalitetens geografiske placering. Ikke langt fra bygningen, mod vest, ligger den Nordjyske Motorvej E45, og mod nord ligger Humlebakken, der går fra Aalborg Øst ind mod centrum, se figur 2.2 3

14 Figur 2.2. Projektlokalitetens placering i området(tilbygningen mangler). Bygningen som projektet tager udgangspunkt i, er Institut for Fysik og Nanoteknologi - Nano-bygningen. Nano-bygningen er delt op i en kontorbygning og en laboratoriebygning. Kontorbygningen er bestående af en "gammel" del samt en tilbygning hertil, mens laboratoriebygningen kun består af den oprindelige bygning, se figur 2.3 på modstående side. 4

15 Figur 2.3. Nano-bygningens opdeling. Laboratorier og renrum er markeret med rød, kontortilbygningen markeret med sort og den oprindelige kontorbygning er markeret med blå. Plantegninger af bygningen kan ses på Tegning 1, 2, 3 og 4, hvor rummene er nummereret. 2.1 Kontor Kontorbygnings samlede etageareal er 4107 m 2. Bygningen har tre etager samt en kælder med seminarrum, laboratorier, toiletter og teknikrum. Der er kun kælder under tilbygningen. Gennem kontorbygningen på stue- 1.- og 2. sal, er der lavet en gang med lokaler på hver side. Kontorbygningens stueetagelokaler er tildelt kontorer og mødelokaler, hvor de fleste kontorer ligger i ydredelen og mødelokalerne ind mod gården. På 1. sal er lokalerne udlagt til kontor og grupperum samt to seminarrum. 2. sal består kun af tilbygningen og er derfor mindre end stue- og 1. sal. Denne er stort set kun udlagt til grupperum og to teknikrum i hver ende af bygningen. I nærheden af teknikrummene er der indbygget to skakte, der går hele vejen ned gennem bygningen. Etagerne bliver forbundet af trapper i den sydvestlige og sydøstlige del af tilbygningen, mens der er dog separat trappenedgang til kælderen. I kontorbygningen er kontor på 1. sal stillet til rådighed til målinger med mere, se figur 2.4 på næste side for lokaleudformningen. 5

16 Figur 2.4. Plantegning af kontor Kontoret ligger i den nye del af kontorbygningen og vender mod syd. Kontoret er 24,6 m 2 og bliver brugt af to personer. Som det ses er der to vinduer og en dør til lokalet. Personerne er teknisk personale, som derfor ikke er på kontoret hele tiden og har meget elektronisk udstyr. 2.2 Laboratorier og renrum Laboratoriebygningen består hovedsageligt kun af renrum og laboratorier, dog med enkelte kontorer. Bygningen har kun stue- og 1. sal med samlet gulvareal på 2615 m 2. Renrummene samt nogle af laboratorierne fylder to etager på grund af ventilationssystemet, der til disse rum fylder væsentligt mere end ved de øvrige rum. Etagerne forbindes af trappeopgange, hvor kontor- og laboratoriebygningen mødes. Der er udover kontoret givet mulighed for at kunne lave undersøgelser i renrum og samt laboratorie Det arbejde og de processer der foregår, stiller store krav til renheden af luften, hvorfor mekanisk ventilation er en nødvendighed. Laboratorierne har mindre krav til luftkvaliteten end renrummene på grund af processerne i rummet. Laboratorier og renrum er desuden "pakket" ind i midten af bygningen, for at kunne opretholde tilstrækkelig ren luft. I næste afsnit fremgår problemstillingerne til projektet afsluttende med en problemformulering. 6

17 Projektbeskrivelse 3 For at give et overblik over projektets omfang vil der i det følgende komme en beskrivelse af de problemstillinger, der skal løses gennem projektering af et ventilationssystem til projektlokaliteten, som blev beskrevet i det foregående afsnit. 3.1 Problemanalyse Projektet tager udgangspunkt i et allerede opført byggeri. Denne bygning indeholder både kontorer, laboratorier og renrum, hvorfor der er forskellige krav til indeklimaet i rummene. Ud fra de forskellige funktionskrav skal der udarbejdes forslag til ventilationssystemet. Indeklimaet og ventilationsanlæg skal analyseres og vurderes med henblik på myndighedernes krav samt optimering. Kravene er gældende normkrav og endvidere funktionskrav til såvel det termiske som atmosfæriske indeklima. Analysen skal bruges til skitse- og detailprojektering af bygningens ventilationsanlæg. I kontoret skal der tages hensyn til komfort i rummet, mens der ved renrum lægges vægt på renheden af luften i forhold til forsøg og lignende. De resterende rums ventilationskrav vil blive vurderet ud fra kendskabet til de bearbejdede rum. Analyse af rummene foretages på to måder. Dette omfatter målinger i rummene, hvor forholdene undersøges og holdes imod de krav, som skal imødekommes. Endvidere skal computersimuleringer vise, om teorien bag disse undersøgelser stemmer overens med forsøgene. I skitseprojekteringen skal alle belastninger, i form af blandt andet varme, fugt og forurening, give udgangspunkt for at kunne dimensionere rummenes energiforbrug samt luftskiftet, og ydermere give et overslag på eventuelle komfortproblemer. Forskellige ventilationstyper belyses, og endvidere vurderes pladskrav til installationer. Herefter vil der, ud fra vurderinger med hensyn til energi og effektivitet, blive valgt et ventilationssystem som videreudvikles og detailprojekteres. Detailprojekteringen tager udgangspunkt i de bedste skitseforslag. Dele af disse projekteres herefter detaljeret. Her indgår elementer som kanalberegninger, aggregatdimensionering, bestemmelse af indblæsnings- og udsugningsarmaturer samt indregulering. Projekteringen skal sikre, at ventilations- og varmeanlæg giver de ønskede komfortforhold i kontoret, samt at den påkrævede renhed af luften i renrum og laboratorier opfyldes. Herudover 7

18 skal energiforbruget vurderes og optimeres. Myndighedernes krav og regler i forhold til indeklima og energi skal efterkommes. De resultater der er blevet indhentet fra måleperioden i Nano-bygningen, skal holdes op imod den teori og de resultater, der er blevet fundet frem til i detailprojektet, hvor forskelligheder beskrives grundigt, og en samlet vurdering af ventilationssystemet foretages. Til at illustrere anlægget skal der tegnes principdiagrammer over ventilationssystemet. Der udføres 3D-tegninger over kanalsystemet i CADvent. 3.2 Problemformulering Hvilke krav til energi og indeklima skal imødekommes i den givne projektlokalitet, og hvordan sikres tilfredsstillende komfortforhold i opholdsrum samt renhed i laboratorier og renrum? Hvordan kan et ventilationssystem projekteres således, at det opfylder de givne krav? 8

19 Funktionskrav og vejledninger 4 For at skabe et godt indeklima i kontorbygninger skal de generelle såvel som de lokale påvirkninger på personerne i rummet overholde myndighedernes krav og vejledninger. Det er ligeledes vigtigt, at indeklimaet i laboratorier og renrum overholder krav og vejledninger hertil for at kunne bruges optimalt. I det følgende vil disse blive gennemgået. Hovedparten af punkterne er vejledninger, og det er dermed i høj grad op til de projekterende at bestemme, hvor godt indeklimaet skal være. 4.1 Kontor I DS/CEN/CR 1752 findes flere tabeller med tre forskellige kategorier af kvaliteten af indeklimaet. Disse kan vælges opfyldt alt efter, hvilket niveau der ønskes lokalet skal opfylde. Kategori A imødekommer et forventet højt niveau, kategori B et forventet middelniveau og kategori C et forventet moderat niveau. Ofte ender valget af kategori med at være et kompromis mellem energiøkonomi og luftkvalitet Generelle påvirkninger De generelle påvirkninger er de påvirkninger, som indeklimaet gennemsnitlig giver personerne i rummet, hvilket gælder både de termiske og atmosfæriske. Termiske påvirkninger Komforttemperaturen i vinterperioden er udregnet til 21,6 C og om sommeren 25,2 C, se Bilag A. Af komforthensyn må lufttemperaturen ikke have et udsving på over 2 C i timen og 4 C i løbet af en arbejdsdag [Arbejdstilsynet, 2008a]. Vejledende fra DS474 ved mindre end 10 % utilfredse bør den operative temperatur være [Dansk Standard, 1993]: Operativ temperatur i opholdszonen, sommer (0,5 clo) 23 C > t 0 > 26 C Operativ temperatur i opholdszonen, vinter (1,0 clo) 20 C > t 0 > 24 C 9

20 Samtidig anbefales det, at temperaturen på varme dage i opholdstiden ikke overskrider 26 C i mere end 100 timer og 27 C i 25 timer i løbet af et år. Atmosfæriske påvirkninger For at sikre et tilfredsstillende atmosfærisk indeklima anbefales det, at luften ikke indeholder mere en 0,1 % CO 2 og 0,2 % CO 2 i kortere perioder [Arbejdstilsynet, 2008a], dog er grænseværdien 0,5 % CO 2 [Arbejdstilsynet, 2007]. Vejledende projekteringskriterier fra DS447 i tre kategorier [Dansk Standard, 2005]: Kat. A 1,7 l/(s m 2 ) (P P D < 6 %) Kat. B 1,2 l/(s m 2 ) (P P D < 10 %) Kat. C 0,7 l/(s m 2 ) (P P D < 15 %) Hvor: P P D Predicted percentage dissatisfied Lugten i et rum kan også have betydning for luftskiftets størrelse. Denne slags luftforurening kan opgøres i olf eller decipol [dp]. Yderligere forklaring på disse kan findes i Bilag A. Forureningsmængden er i kontoret på 1 olf pr. person og 0,1 olf/m 2 fra materialer og ventilationssystem, idet bygningen karakteriseres som en lav-olf bygning [European committee for standardization, 1998]. Herunder ses tre kategorier for den oplevede luftkvalitet med mængden målt i decipol, jævnfør DS/CEN/CR 1752 [European committee for standardization, 1998]. Kat. A dp 1, 0 (P D < 15 %) Kat. B dp 1, 4 (P D < 20 %) Kat. C dp 2, 5 (P D < 30 %) Hvor: P D Percentage dissatisfied Den relative fugtighed anbefales til mellem 25 % og 60 % for at undgå gener [Arbejdstilsynet, 2008a]. Til toiletter og bad er der krav til udsugningen. Ved toilet- og baderum skal der udsuges minimum 10 l/s [Erhvervs- og byggestyrelsen, 2008] Lokale påvirkninger De lokale påvirkninger er på kontoret kun termiske og er dem der påvirker personerne, hvor de sidder i arbejdssituationen. 10

21 Vejledende temperaturforskelle i rummet ved min 80 % tilfredse, jævnfør DS474, ses herunder [Dansk Standard, 1993]. Vertikal lufttemperatur mellem 0,1 m og 1,1 m over gulvet t a < 3 C Strålingstemperaturasymmetri ved vinduer og andre kolde vertikale overflader i forhold til en lille vertikal flade 0,6 m over gulvet t p r < 10 C Strålingstemperaturasymmetri på grund af et varmt loft i forhold til en lille horisontal flade 0,6 m over gulvet t p r < 5 C Overfladetemperatur af gulv 19 C < t g < 26 C For vejledende designkriterier for lufthastigheden i kontoret, se tabel 4.1. Kategori Sommer [m/s] Vinter[m/s] A 0,18 0,15 B 0,22 0,18 C 0,25 0,21 Tabel 4.1. Designkriterier for lufthastigheden i et rum jævnfør DS/CEN/CR 1752 [European committee for standardization, 1998]. Lufthastigheden bør ved stillesiddende arbejde ikke overstige 0,15 m/s ifølge Arbejdstilsynet af hensyn til risikoen for træk [Arbejdstilsynet, 2001]. Er turbulensintensiteten over 40 %, skal hastigheden dog sænkes Støj og akustik En vejledning omkring støjniveauet kommer fra bogen Støjfri Ventilationsanlæg, som anbefaler en NR-værdi på 35 for kontorer med flere personer og NR-30 for enkeltmandskontorer [Hyldgård, 2007]. Vejledende designkriterier for lydtryk i kontorer jævnfør DS/CEN/CR 1752 [European committee for standardization, 1998]: Kat. A 30 db(a) Kat. B 35 db(a) Kat. C 40 db(a) For at overholde vejledende designkriterier for lydtryk kan kanalerne dimensioneres efter vejledende maksimale hastigheder, se figur 4.1 på den følgende side. 11

22 Figur 4.1. Anbefalede lufthastigheder [Brohus, 2008]. Værdierne er i høj grad vejledende, og en beregning af støjpåvirkningen fra systemet vil være nødvendig Lysforhold Alt efter arbejdssituationen er der forskellige vejledninger til lysniveauet på arbejdspladser. Det sker for at sikre et godt arbejdsmiljø. På et kontor bør der være 200 lux, og ved vedvarende læsning bør der være 500 lux [Arbejdstilsynet, 2008b] Energiforbrug Nano-bygningen skal som alle andre bygninger overholde kravene for energiforbrug. Reglerne er givet i Bygningsreglementet 2008 [Erhvervs- og byggestyrelsen, 2008]. Der findes en overordnet energiramme, som bygningen skal holde sig under. Energiforbruget må højest være: E = ( ) kw h A m 2 år (4.1) Hvor: A Opvarmet etageareal [Brutto m 2 ] Ligger forbruget væsentligt under dette, kan bygningen klassificeres som lavenergibyggeri. Der findes to klasser - klasse 1 og klasse 2. Energirammen for disse klasser ses herunder. 12

23 Klasse 1 E = Klasse 2 E = ( ) kw h A m 2 år ( ) kw h A m 2 år (4.2) (4.3) Det maksimale transmissionstab for flere-etagers bygninger må maksimalt være 8 W pr. m 2 klimaskærm, eksklusive vinduer og døre. Udover den generelle energiramme er der en specifik regel for elforbruget til ventilationsanlæg. Elforbruget til lufttransport ved CAV må ikke overstige 2,1 kj/m 3 og ved VAV 2,5 kj/m 3 udeluft ved maksimal ydelse og tryktab. Ventilationssystemer skal udføres med varmegenvinding med en virkningsgrad på mindst 65 % Endelige krav for kontor Som nævnt tidligere i afsnittet og som det ses i opstillingen af kravene, er der tre kategorier ved nogle af kravene. Inden projekteringen kan begynde, skal det ligge fast, hvilket niveau der ønskes overholdt. Det ønskes for kontoret at holde et middelniveau B, da brugerne ikke skal have nogen gener af at være i rummet, men samtidig skal energiforbruget holdes nede. I tilfælde hvor Bygningsreglementet og Arbejdstilsynet stiller større krav, vil disse være gældende. Omkring støj er der to måder at måle niveauet på, men kun NR-kurven ønskes overholdt, da den giver det mest korrekte billede af forholdene. I forhold til energirammen er det valgt, at bygningen blot skal overholde den generelle energiramme. 4.2 Laboratorier og renrum For at Nano-bygningen kan opfylde de nødvendige krav og behov, som er stillet til laboratorier og renrum, skal disse tilgodeses ved projektering af ventilationsanlæg. Definitionen på et renrum er et rum, hvor der ønskes et særligt lavt antal partikler i rumluften og eventuelt også lav eller ingen mikrobiel aktivitet (bakterier). I Nano-bygningen ses der bort fra bakterier, da dette ikke har nogen indflydelse på det arbejde eller de processer, der skal foregå. Behovene for renrummene kan deles i to kategorier: Behov relateret til arbejdsprocesser Behov relateret til indeklima Renrum inddeles efter forskellige sikkerhedsklasser. Derfra stilles krav og regler til, hvor mange partikler der må være i luften og dermed renheden i rummene. Denne klassifikation kan ses i tabel 4.2 på næste side. 13

24 Maksimum antal partikler i luften ISO (partikler pr. m 3 den specificerede størrelse) Klasse Partikelstørrelse > 0,1 µm > 0,2 µm > 0,3 µm > 0,5 µm > 1 µm > 5 µm ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS Tabel 4.2. ISO klassifikation [International Organization for Standardization, 2008]. I Nano-bygningens renrum er der behov for ISO klasse 5 i henhold til de processer, der udføres, hvilket vil sige, at der i forhold til annex B i ISO :1999 skal være partikeltælling hver sjette måned. Endvidere skal gribehastighederne i renrum være tilstrækkelig store og skal kunne modstå både tværgående luftbevægelse og personophold. Her vil en lufthastighed på 0,5 m/s være normalt [Miljøstyrelsen, 2008]. Herudover er der ingen specifikke krav til renrum i Nano-bygningen. Renrumsventilation designes typisk med meget høje luftmængder, hvilket betyder, at energiforbruget til ventilation ofte er meget stort. Dette gælder især til drift af ventilatorer, men også til opvarmning og eventuel køling, affugtning og befugtning. Derfor er der et meget stort potentiale for energibesparelser ved at finde den mest energibesparende løsning, som stadig opfylder de givne krav. Der findes forskellige metoder til at reducere den nødvendige luftmængde som for eksempel delvis indkapsling. Med andre ord, at placere de processer med store partikelemissioner i stinkskabe, så disse ikke spredes til hele rummet. Desuden bør der anvendes recirkulation, så varme fra eventuelle apparaturer, personer, med mere kan genbruges. Ved recirkulation bliver luften renere ved de gentagne indblæsninger gennem de gode filtre. Hvilke filtre og hvor disse placeres i systemet, vil blive forklaret i afsnit I laboratorier gælder de samme anbefalinger som ved renrum, dog er der nogle andre krav. Her er klassificeringen delt op i biologiske agenser 1, hvor der er fire risikogrupper [Forsklab, 2008]. 1 Mikroorganismer, herunder genetisk modificerede mikroorganismer, cellekulturer og endoparasitter hos mennesker, som er i stand til at fremkalde en infektionssygdom, allergi eller toksisk effekt. 14

25 Gruppe 1 - biologiske agenser, som ikke forårsager infektionssygdom hos mennesker. Gruppe 2 - agenser der kan forårsage infektionssygdom hos mennesker, men der findes sædvanligvis effektiv forebyggelse eller behandling. Gruppe 3 - agenser der kan forårsage alvorlig infektionssygdom hos mennesker, der kan være risiko for spredning til samfundet, men der findes effektiv forebyggelse eller behandling. Gruppe 4 - agenser der kan forårsage alvorlig infektionssygdom hos mennesker, der kan være risiko for spredning til samfundet, og der findes ingen forebyggelse eller helbredelse. I denne sammenhæng arbejdes med gruppe 1, hvilket er helt ufarligt. Derfor vil ventilationskravene ikke være så store her som ved for eksempel gruppe 3. I et gruppe 1 laboratorium skal der bæres en specialfremstillet kittel, da der arbejdes med bakterier, som kan give forskellige sygdomme. I et laboratorium indblæses mindre luft end der udsuges for at skabe et svagt undertryk i rummet. På besøget i Nano-bygningen blev der observeret et undertryk på ca. 25 P a. Det modvirker spredning af agenser til omgivelserne. Arbejdstilsynets vejledning om klassifikation af laboratorier siger om ventilation: "Hvis ventilationskanalerne er fælles for flere lokalers ventilation, må der ikke kunne suges/presses luft fra det klassificerede lokale til andre lokaler via ventilationsanlæggene. Det gælder både for rum- og procesventilation. Det skal fremgå af anmeldelsen, hvordan virksomheden har sikret ventilationssystemerne, så de ikke kan tilbageføre luft fra lokale til lokale. Under uheldige omstændigheder kan ubalancerede ventilationsanlæg føre forurenet luft til et andet lokale. Virksomheden kan sikre, at dette ikke sker, for eksempel med et spjæld, der straks lukker i tilfælde af ubalance. Ved nybyggeri anbefaler Arbejdstilsynet, at virksomheden etablerer separate ventilationskanaler for det enkelte lokale til både procesog rumventilation. Dette er et krav for klasse 3 og 4." [Arbejdstilsynet, 2008] Indeklimaet skal dog være i orden, så det er muligt at arbejde under bekvemme forhold. Temperatur og relativ fugtighed skal administreres på en sådan måde, at det ikke kan være til skade for de processer, der skal foregå og samtidig skabe tilfredsstillende arbejdsmiljø. Ud fra DS474 fås, at den operative temperatur bør, for minimum 80 % tilfredse, være [Dansk Standard, 1993]: Operativ temperatur i renrum og laboratorier, sommer (0,5 clo) 21 C > t 0 > 25 C Operativ temperatur i renrum og laboratorier, vinter (1,0 clo) 16 C > t 0 > 22 C Den relative fugtighed anbefales, ligesom ved kontorer, til mellem 25 % og 60 % for at undgå gener [Arbejdstilsynet, 2008a]. 15

26 4.2.1 Endelige krav til laboratorier og renrum Det er besluttet, at disse vejledninger skal overholdes, hvilket vil sige, at der projekteres separate ventilationskanaler til proces- og rumventilation. I laboratorier anvendes der primært punktudsugninger. Ved punktudsugning er det gribehastigheden, der fastsætter den nødvendige udsugningshastighed. Gribehastigheden falder meget hurtigt med afstanden fra indsugningsåbningen og er desuden afhængig af dennes form. Det er ikke ualmindeligt, at gribehastigheden er faldet til 5 % i en afstand på 2 d fra åbningen, hvilket betyder, at lufthastigheden i indsugningsåbningen skal være 20 højere end den krævede gribehastighed. [Miljøstyrelsen, 2008]. For at få den mest energibesparende løsning med hensyn til ventilation i både renrum og laboratorier, skal henholdsvis recirkulation og varmegenvinding anvendes. Med krav og vejledninger på plads for både kontoret samt laboratorier og renrum, kan ventilationssystemet projekteres med udgangspunkt i disse. Først gennemføres al projektering til kontoret og dernæst laboratorier og renrum. Indledningsvis vil der dog i det følgende blive beskrevet forskellige ventilationstyper og -principper, så der er grundlag for at vælge den rette løsning til projekteringen. 4.3 Brandtekniske foranstaltninger Når der projekteres et ventilationsanlæg, skal der tages hensyn til brandsikkerheden. Dette gøres ved at indtænke nogle foranstaltninger, som blandt andet sørger for ikke at sprede hverken brand eller røg i bygningen. Der vil i dette afsnit blive beskrevet, hvilke forhold der skal tages hensyn til for, at et ventilationsanlæg er lovligt i henhold til DS428 [Dansk Ingeniørforening, 1986]. Bygninger er delt op i brandceller, hvor hver brandcelle er afgrænset af branddrøje bygningsdele. Disse brandceller kan lægges under en brandsektion, som afgrænses af brandsikre bygningsdele. Disse bygningsdele består af brandsikre materialer. Normen vejleder til projektering af et ventilationsanlæg, som ikke spreder røg ud af brandcellen indenfor 10 min., efter branden er opstået i dagopholdsbygninger. Ved en natopholdsbygning lyder vejledningen på 30 min., hvilket for eksempel kunne være boliger. Da kontorbygningen kun bliver benyttet om dagen, kan vejledningen på de 10 min. benyttes. Selve ventilationsanlægget skal ifølge normen vurderes efter muligheden for, at der opstår brand i selve anlægget eller, at dette bidrager til en brand på grund af for eksempel brandbare komponenter eller støvede kanaler. Herunder skal systemet vurderes efter, om det øger risikoen for spredning. En spredning kan opstå ved, at kanalerne bliver opvarmet af branden i et rum og antænder noget brandbart, som de er i kontakt med i et andet rum. Det er tidligere nævnt, at ventilationsanlægget ikke må sprede røg. Dette skyldes, at røg meget hurtigt kan blive livstruende for mennesker. Derfor skal et ventilationsanlæg 16

27 vurderes ud fra risikoen for røgspredning. Dette gøres ved det tryk, der regnes med under brand. Der opstår et overtryk under brand, som vejledende sættes til 50 P a. Røgspredningen skal desuden vurderes, både mens centralaggregat er slukket og tændt. Der skal ved røgspredning desuden tages højde for, at røgen ligger højt i rummet på grund af den højere temperatur, hvorfor det også antages, at der en meter fra gulvet er røgfrit. Samtlige komponenter i et ventilationsanlæg skal være konstrueret og opført således, at de ikke udgør en risiko for brand. Der kan foretages nogle fysiske foranstaltninger mod røg- og brandspredning i ventilationsanlæg. Indsættelse af røgspjæld ved tilslutningskanaler kan forhindre røgspredning, da de lukkes i tilfælde af brand. Brandspjæld skal hindre både røg- og brandspredning gennem kanalerne. Derfor vil det være en god ide at indsætte disse, hvor det findes nødvendigt. Det kan være ved armaturer eller ved overgange mellem brandsektioner. Der kan i ventilationsanlægget også indsættes brandtermostater, som placeres efter ventilatorerne både ved udsugning og indblæsning. Brandtermostaten registrerer, når der er opstået brand, og lukker derefter ned for centralaggregaterne. [Dansk Ingeniørforening, 1986] 17

28

29 Ventilationsprincipper 5 For ethvert byggeri er det vigtigt, at der i projekteringsfasen vælges det bedst egnede ventilationsprincip. I valget ligger selvsagt en masse aspekter - funktionskrav, rummets geometri, anlægsudgifter og energiøkonomi bare for at nævne enkelte elementer. Ud fra funktionskravene isoleret set er der ventilationsprincipper, der egner sig bedre til én type opgave end andre ud fra de fordele princippet giver. Når valget skal falde, er det imidlertid ofte et kompromis mellem flere af aspekterne og der er således sjældent et entydigt svar på hvilket princip, der så i virkeligheden vælges til et pågældende byggeri. I det følgende vil de mest almindelige ventilationsprincipper blive belyst med en beskrivelse af princippet, anvendelsesmuligheder samt fordele og ulemper. Det skal give et bedre grundlag for at træffe valg i skitseprojekteringen og til sidst ende ud med at opstille to forslag til ventilationen til henholdsvis kontor og renrum. Principperne er overordnet opdelt i mekanisk ventilation og naturlig ventilation. 5.1 Mekanisk ventilation Med mekanisk ventilation cirkuleres luften med mekaniske drivkræfter fra et centralt eller decentralt aggregat drevet af el. Her kan være tale om mekanisk udsugning eller balanceret ventilation. Ved mekanisk ventilation skal ventilationsanlægget kunne yde den projekterede luftmængde, hvorfor naturlig ventilation her optræder som en forstyrrende faktor i form af infiltration og eksfiltration. Med mekanisk udsugning suges luften blot ud af bygningen. Frisklufttilførsel sker gennem udeluftventiler. Hvis det er installeret i et traditionelt hus, suges luften ud fra de mere forurenede rum, typisk køkken, bad og toilet, mens den friske udeluft tages ind gennem armaturer i bygningens øvrige rum - opholdsrummene. Med balanceret ventilation kontrolleres både udsugning og indblæsning mekanisk. Tilførsel af friskluft sker nu fra et enkelt indtag og sendes ind i bygningen via ventilationsanlægget. Her kan der være monteret en varmeveksler af forskellig art, hvilket giver store energibesparelser til opvarmning. Princippet med at suge luften ud af de mere forurenede rum og tilføre friskluft i opholdsrummene er den samme. Efter den centrale del er behandlet, rettes blikket nu mod de måder, hvorpå det enkelte 19

30 rum kan ventileres. De tre ventilationsprincipper er alle balancerede Opblandingsventilation Opblandingsventilation er et meget anvendt ventilationsprincip, der fortynder forureningskoncentrationen i et rum med den tilførte friske luft. Indblæsningen sker normalt ved høj hastighed og bevægelsesmængde over opholdszonen. Luften i rummet medrives af indblæsningsstrålen og forårsager luftbevægelser, som skaber en opblanding. Er princippet projekteret korrekt, er det afstemt således, at kastelængden af strålen når helt eller næsten helt ind til den fjerneste væg i rummet. Her er meget af hastigheden og bevægelsesmængden reduceret og luften vil strømme nedad, hvorved cirkulation opstår. Indblæsningshastigheden og udformning af armaturer afpasses, så lufthastigheden i opholdszonen er tilstrækkelig lav til at undgå diskomfort. Normalt anvendes kastelængden l 0,2 ved isoterm indblæsning, hvilket betyder, at hastigheden i strålen ikke er større end 0,2 m/s i det område, hvor den bøjes ned i opholdszonen [Stampe, 2000]. De vejledende designkriterier der mere nøjagtigt bør overholdes, er tidligere beskrevet i tabel 4.1 på side 11. En illustration af opblandingsprincippet er vist på figur 5.1. Figur 5.1. Princippet ved opblandingsventilation [Brohus, 2008]. Det tilstræbes at opblande luften så effektivt som muligt - dog uden at gå på kompromis med kravet til komfort og samtidig i et rimeligt energiøkonomisk perspektiv. Det maksimalt mulige ved opblandingsventilation er begrebet fuld opblanding, hvor forureningskoncentrationen i udsugning er lig den i et vilkårligt punkt i rummet. Dette svarer til en ventilationseffektivitet på 100 %. Udsugning af luften kan ske ved både gulv og loft og placeringen i rummet er irrelevant, da det er uden betydning for strømningen og cirkulationen. Med ens forhold rundt i rummet er der en meget lille lodret temperaturvariation eller -gradient. Ved opblandingsprincippet er det muligt både at tilføre rummet køling og varme. Det sker ved at indblæse luften med henholdsvis under- og overtemperatur. Igen sker det efter fortyndingsprincippet. Ved brug af indblæsning med overtemperatur, hvor udsugningen samtidig er placeret ved loftet, skal det sikres, at kortslutning undgås. Det er et fænomen, hvor hele eller dele af indblæsningsluften går direkte ud som afkastluft uden 20

31 at have passeret opholdszonen [Swegon, 2008]. Ved indblæsning med undertemperatur bestemmes minimumsindblæsningstemperaturen af funktionskravene, kastelængden og coandaeffekten og har dermed ikke en entydig værdi. Ved coandaeffekten "klæber" den kolde luft til loftet og hjælper derved til en længere kastelængde. Er kastelængden tilstrækkelig til at nå helt ind i rummet og ikke give trækgener i det område, hvor strålen bøjes ned i opholdszonen, er undertemperaturen ikke kritisk. Bliver den derimod lavere, falder den koldere og tungere luft inden den er nået helt ind i rummet. I dette område er hastigheden af strålen højere og risikoen for trækgener er store. Derudover er opblandingen ikke tilstrækkelig og hele princippet virker derved ikke efter hensigten Fortrængningsventilation Ved ventilation efter fortrængningsprincippet indblæses den friske luft med undertemperatur og lav bevægelsesmængde ved gulvet. Herefter udnyttes de varmere, opadrettede konvektionsstrømme, der findes ved varme genstande (for eksempel personer og udstyr), hvor den forurenede luft fortrænges opad og suges ud ved loftet. En illustration af fortrængningsprincippet er vist på figur 5.2. Figur 5.2. Princippet ved fortrængningsventilation [Brohus, 2008]. Det tilstræbes, at der ikke sker en nævneværdig opblanding af indblæsningsluften med rumluften. Der er altså tale om at udnytte de termiske kræfter modsat de dynamiske ved opblanding. [Swegon, 2008]. Det betyder også, at den pågældende forurening i rummet skal være af den varmere og lettere type. Fortrængningsventilation giver også mulighed for køling, idet indblæsningen sker med undertemperatur. Køleeffekten er dog relativt lille, men kan suppleres med køleloft ved større kølebehov. Til gengæld kan det ikke anvendes til opvarmning. Det skyldes, at ventilationsprincippet i forvejen fungerer som følge af densitetsforskelle og konvektionsstrømme, der ønskes at ske ved varme genstande. Indblæsning med lav hastighed og overtemperatur ville resultere i brat opstigning af luftstrømmen og dermed kortslutning. Med fortrængningsprincippet opstår der to zoner i rummet. En øvre forurenet zone, hvor 21

32 luften er trængt op og en nedre zone med frisk luft. Derfor egner princippet sig bedst til lidt højere rum, da det ønskes, at indåndingshøjden altid ligger i den nedre zone af hensyn til luftkvaliteten. Ud fra det beskrevne er det også klart, at der ved fortrængningsprincippet er en større lodret temperaturgradient end ved opblandingsventilation. Ved benyttelse af fortrængningsventilation er det vigtigt at være opmærksom på risikoen for træk langs gulvet. Store forstyrrelser i rummet vil desuden påvirke strømningerne uønsket og nedsætte virkningen af ventilationen. Med velfungerende fortrængningsventilation kan ventilationseffektiviteten blive meget høj, idet en akkumuleret forureningskoncentration holdes op mod den friske luft Stempelventilation Stempelventilation har sit navn efter den vandring luften foretager i rummet, der kan sammenlignes med et stempel. Princippet er at indblæse luft i loftet, hvorefter den fordeler sig over hele loftfladen og presses i nedadgående retning mod udsugningen, for eksempel gennem et perforeret gulv. En illustration af stempelventilationen er vist på figur 5.3. Figur 5.3. Princippet ved stempelventilation [Brohus, 2008]. Indblæsningen af luften sker ved relativt høje hastigheder for at sikre en stabil luftstrømning i den ønskede retning, samt undgå opblanding. Af samme årsag bliver stempelventilation aldrig aktuel ved komfortventilation. De høje lufthastigheder medfører et højt luftskifte og stempelventilation benyttes derfor kun, når der forekommer specielt høje krav til luftens renhed. For at spare på energiforbruget til opvarmning kan luften recirkuleres, som også er vist på figur 5.3. Nyskabt forurening og partikler opfanges af filtrene. Der vil i passende grad blive tilført små mængder af friskluft til kredsløbet. Med velfungerende stempelventilation kan ventilationseffektiviteten, ligesom ved fortrængning, blive meget høj. 22

33 5.2 Naturlig og hybrid ventilation I det forrige er der set på ventilation drevet udelukkende af mekaniske drivkræfter. Nu behandles to principper, hvor ingen eller kun delvist mekaniske drivkræfter benyttes. Det drejer sig om henholdsvis naturlig ventilation og hybrid ventilation Naturlig ventilation I bygninger projekteret med naturlig ventilation udnyttes udelukkende naturlige drivkræfter til transport af luften. Det være sig vindtryk og termisk opdrift. Ved førstnævnte udnyttes, at der opstår overtryk på vindsiden og undertryk på de resterende sider samt taget, når det blæser. Termisk opdrift opstår som følge af temperaturforskel og dermed densitetsforskel mellem inde- og udeluften. Vinden dominerer normalt over opdriften, når vindstyrken er over middel, eller når temperaturdifferensen mellem inde og ude er lille. Den termiske opdrift dominerer i koldt vejr med svag vind. Princippet med naturlig ventilation kan assisteres af høje bygninger eller tårne/skorstene for at skabe yderligere trykforskel. For at undgå opblanding med kold udeluft, kan der monteres en varmeflade ved luftindtaget. Der er åbenlyse fordele ved brug af naturlig ventilation. Det er en integreret del af bygningen, så der er ingen opstillede ventilatorer eller andre aggregater samt ingen kanaler at tage højde for. Dermed er der intet elforbrug samt lavt støjniveau. Systemet kan bruges både til ventilation og passiv køling. Samtidig kan det kombineres med andre passive løsninger, som gavner miljøet og kan gavne virksomhedens profil. Alt dette opfattes positivt af bygningens brugere. Endelig giver naturlig ventilation en bedre luftkvalitet i sommerhalvåret. Af ulemper kan nævnes afhængighed samt støv og støj. I perioder med små naturlige drivkræfter har systemet det selvsagt svært, idet det er afhængigt af trykforskelle som drivkraft. Men selv i perioder med store naturlige drivkræfter, er de stadig i en størrelsesorden, hvor trykforskellen ikke kan matche tryktabet over et filter. Det betyder, at det ikke er muligt at filtrere indtagsluften til naturligt ventilerede bygninger, såfremt denne skulle være forurenet med støv, partikler og lignende. Endelig er der støj - det forekommer ganske vist ikke fra ventilationsanlæg, men med åbninger til friskluftindtag kan udefrakommende støj blive en gene i stedet Hybrid ventilation En kombination af naturlige og mekaniske drivkræfter kaldes hybrid ventilation. Med et sådant princip kan alle fordelene ved naturlig ventilation udnyttes og samtidig eliminere de værste ulemper. Her er det muligt at sikre luftkvalitet og termisk komfort i de perioder, hvor de naturlige drivkræfter er små. Om vinteren muliggør hybridventilationen at luften kan drives gennem både filter og varmeveksler, hvilket medvirker til et lavt energiforbrug. Dette sikrer samtidig den termiske komfort om vinteren. Med mulighed for at filtrere 23

34 luften, kan den mekaniske ventilation også aktiveres i perioder, hvor udendørs støv og trafikstøj giver problemer. 5.3 Anlæg Efter at have været igennem de forskellige ventilationsprincipper, beskrives slutteligt hvordan luften tilføres (og tilsvarende fjernes) fra rummet i en tidsmæssig betragtning. Der findes to typer anlæg - CAV (Constant Air Volume) og VAV (Variable Air Volume) CAV Med CAV-anlæg holdes volumenstrømstilførslen konstant til rummet. Opstår der varmeeller kølebehov kan temperaturen reguleres til at matche behovet. Dette gælder også ved varierende behov. Varmebehov kan også dækkes af et radiatoranlæg i det enkelte rum således, at der blæses ind med konstant temperatur. CAV er et hyppigt anvendt anlæg og det mest enkle, idet ventilatorydelsen samt indblæsningsmønsteret er konstant. Samtidig er systemet let at indregulere. Til gengæld kræves relativt store aggregater og kanaler og CAV er ligeledes lidt dyrere i drift, idet der er et unødvendigt stort elforbrug til ventilatordrift ved faldende behov eller belastning. Derimod anvendes det typisk ved konstant belastning, hvor den tilsvarende konstante volumenstrøm ikke "spildes" ved unødvendig indblæsning. CAV benyttes endvidere ofte sammen med opblandingsventilation, hvilket er velegnet ved store varme- og kølebehov, idet effekten er højere end ved fortrængningsventilation VAV Med VAV-anlæg tilpasses luftmængden til det aktuelle ventilationsbehov, så der ikke ventileres mere end nødvendigt. Derved kan der spares energi og penge til transport og opvarmning eller køling. Princippet med VAV er typisk at fastholde en konstant undertemperatur og variere luftmængden afhængig af belastningen. Har rummet derimod varmebehov, kan der monteres en eftervarmeflade eller luften kan eventuelt opvarmes med radiator. VAV-anlæg kombineret med fortrængningsventilation kan være en god løsning i bygninger med et stort og - mere vigtigt - varierende kølebehov. I en bygning vil de varierende behov for luft og opvarmning/køling ikke nødvendigvis optræde samtidigt. Forskellige aktiviteter eller forskellig orientering i bygningen og dermed forskellig belastning betyder, at behovene kan være forskellige samt forskudt henover døgnet eller året. Derfor kan bygningen inddeles i zoner (eller "belastningszoner"), hvor luftbehovene er ens. Herefter kan hver enkelt zone reguleres i stedet for en hel bygning. [Brohus, 2008] 24

35 Del I Projektering af ventilationssystem til kontor 25

36

37 Indledning 6 Projektering af ventilationssystem til kontorbygningen kommer til at omfatte skitseprojektering og detailprojektering. Begge dele kommer til at tage udgangspunkt i de opstillede krav og vejledninger. Endvidere inddrages de beskrevne ventilationstyper og -principper, idet det vil være nogle af disse, som skitseforslagene og senere det endelige, detaljerede forslag udspringer af. I første omgang udarbejdes en skitseprojektering af systemet og senere en mere dybdegående detailprojektering. I skitseprojekteringen af ventilationsanlægget bliver der lavet to forslag til kontorbygningens ventilation på overslagsniveau, hvor forudsætninger gennemgås på de næste side. Der afgrænses dermed fra nogle krav, da en overslagsberegning i sig selv gør dimensioneringen unøjagtig. Fra de centrale aggregater skitseres kanalføringen rundt til de enkelte rum. Hvert forslag vil sidst i skitseprojekteringen ud fra skøn og beregninger blive vurderet, hvorefter det vælges hvilket forslag, der arbejdes videre med. En af de centrale problemstillinger i skitsefasen bliver kanalføringen. Det bliver omkring såvel geometrien og pladskrav som størrelser i forhold til volumenstrømmen samt krav og vejledninger til maksimale hastigheder og tryktab i kanalerne. Er kanalføringen projekteret fordelagtigt og symmetrisk, kan indreguleringen af systemet inden ibrugtagning holdes på et minimum. Herefter skal de nødvendige volumenstrømme til hver eneste afgrening kortlægges og summeres for de kanaler, der skal sikre frisklufttilførslen hertil. Med overholdelse af vejledende hastigheder i de forskellige typer af kanaler og med tryktabet holdt på et minimum, findes de nødvendige kanalstørrelser - sandsynligvis i et kompromis mellem dette og pladsen til rådighed. Alt dette medfører et energiforbrug til transport af luften, hvilket skal analyseres og holdes på et acceptabelt niveau. I detailprojekteringen behandles det valgte forslag detaljeret. Der gennemgås igen hvilke forudsætninger, som er gældende, heraf hvilke der muligvis stadig er gældende fra skitseprojekteringen. Problemstillingerne i detailprojekteringen bliver dels en yderligere behandling af de samme elementer som i skitseprojekteringen og dels de mere komplekse problemstillinger, der mangler for at projekteringen bliver fuldstændig. En konkretisering af de sidstnævnte vil komme i indledningen til detailprojekteringen. 27

38

39 Skitseprojektering af kontorbygningen 7 Skitseprojekteringen har til formål at skabe et hurtigt overblik over de forskellige elementer i ventilationssystemet til kontoret. Dette medfører, at visse mere detaljerede emner udelades og gemmes til detailprojekteringen, heriblandt termiske krav. Skitseprojekteringen er således på overslagsniveau. De i kapitel 5 beskrevne ventilationstyper og -principper vil fungere som inspirationskilde for de forslag, der udarbejdes i skitseprojekteringen i det følgende. I skitseprojekteringen vil der blive fremvist forslag til kanalføringen på baggrund af luftmængder beregnet efter atmosfæriske krav til indeklimaet. Der vil sidst i skitseprojekteringen komme en periodestationær beregning for temperaturer i kontoret for at forsøge at give en god vurdering af, hvordan det termiske indeklima er og se på hvilke ændringer, der eventuelt skal laves i den endelige detailprojektering. Til sidst vælges hvilket system og dele, der ønskes at arbejde videre med i detailprojekteringen. Krav, regler og vejledninger til rummene er opstillet i afsnit Forudsætninger Det vælges, at skitseprojekteringsforslagene til kontoret blot skal overholde regler for luftskiftet ud fra kravene til det atmosfæriske indeklima i rummet. Luftskiftet findes ud fra den dimensionsgivende af de forekommende belastninger og forureninger. Der afgrænses fra at dimensionere for temperaturerne i rummet. Støj fra kanalføring bliver ikke beregnet, dog forsøges vejledningen for maksimale hastigheder at blive overholdt. Endvidere ses der bort fra placeringsproblemer i forhold til andre installationer. Til bestemmelse af kanalføringen foreslås to forskellige systemer, forslag 1 med to ventilationsaggregater og forslag 2 med fire ventilationsaggregater. Den nuværende løsning i Nano-bygningen er et system med fire aggregater. For at kunne vurdere om den virkelige løsning valgt for Nano-bygningen er tilfredsstillende med hensyn til kanalføring og valg af antal aggregater, er det efterstræbt at projektere samme system som dette, hvorefter det sammenlignes med det andet forslag. I skitseprojekteringsfasen beregnes størrelserne af kanalerne ud fra de opgivne luftmængder. Tryktabet i lige kanalstykker beregnes, hvorefter 29

40 der tillægges 25 % for enkelttab. Tryktabet vil overslagsmæssigt blive inddraget som argument for det videre valg af forslag. Derudover vil kriterier som pladsforhold, praktisk anvendelsesmulighed og økonomi ligge til grund for det videre valg af et forslag. Disse kriterier vil blive skønnet og vurderet ud fra den viden samt de forudsætninger, der er til rådighed. Der er i kontorbygningen 2,6 m til loftet, mens en hel etage fra dæk til dæk er 3,6 m. Dette giver 1,0 m til kanalføring og dæk. Dækket sættes til 0,3 m således, at der er 0,7 m til kanalføring. Til videre beregning af systemet er det nødvendigt, at kende de luftmængder systemet skal transportere. Derfor beregnes luftmængden for hele bygningen. Dette er dog afgrænset til beregning af luftmængder for 1. sal, hvor kontoret ligger, hvorefter luftmængden ganges med fire, således at alle fire etager er med. Dette er naturligvis en antagelse, da nogle af etagerne er meget forskellige fra 1. sal. Det ændrer dog ikke ved principperne i beregningerne, og derfor findes antagelsen begrundet. Luftmængden, der skal indblæses og udsuges, er den samme. Der er lavet beregninger for CO 2, lugt og fugt, samt de generelle designkriterier fra CR1752. Der er ved beregning af alle andre rum end kontor fastsat rumtype, og derudfra anvendt pers./m 2 som angivet i CR1752. For kontoret er antallet af personer sat til to, da dette er kendt. Alle udregninger er lavet ud fra samme metode som vist i Bilag A. Der er beregnet henholdsvis for klasse A, B og C, hvor klasse B er valgt at arbejde videre med i skitseprojekteringen. Beregninger er foretaget i Excel, hvor den dimensionsgivende luftmængde i de fleste tilfælde bliver bestemt af lugt. Ved rum med stor personbelastning såsom seminarrum dimensioneres efter CO 2. Enkelte rum skal dimensioneres efter de generelle krav, et eksempel er kontor Se Tegning 3 for placeringen af seminarrum og kontor Alle dimensionsgivende luftmængder summeres til 3112 l/s. Der er i skitseprojekteringen ikke medregnet luft til gangarealer. Se [Bilags-CD, Rumprogram 1. sal.xlsx] for beregninger. Der optegnes kun kanalsystemer for 1. sal, hvorfor der også kun beregnes på størrelserne af kanalerne på denne etage. Ventilatorerne vælges ud fra den forudsætning, at de skal forsyne samtlige etager med friskluft. 7.2 Kanaludformning Der skal laves kanalberegninger for at kunne bestemme de nødvendige kanaldimensioner til fordeling af luften. For at kanalberegningen kan gennemføres, skal forudsætninger som fastlæggelse af geometri bestemmes, og den nødvendige luftmængde være fastlagt. Kanaltyperne karakteriseres, og hastigheden vælges ud fra vejledningen i afsnit 4. Hastighederne givet i figur 4.1 på side 12 er kun vejledende værdier, som tilpasses til den givne situation. Eftersom der ikke regnes på støj i systemet, kan de valgte hastigheder i givet fald være for store. Der er i skitseforslagene anvendt følgende hastigheder gennem systemet, hovedkanal 7,5 m/s, fordelingskanal 5 m/s, og tilslutningskanal 2 m/s. Den lave hastighed ved indblæsning er valgt for at mindske risikoen for støj. Der er i hovedkanalen 30

41 valgt en hastighed på 7,5 m/s, for at kanalen ikke bliver for stor. Der er for skitseforslagene kun optegnet indblæsning i tegningerne. Her er det meningen, at udsugningskanalerne skal ligge parallelt med indblæsningskanalerne. Til beregning af tryktabet gennem lige kanaler bestemmes strømningsmodstandene, som ganget med længden af kanalen giver tryktabet. Der skal til tryktabsberegningerne bestemmes friktionskoefficienter. Til dette benyttes Reynolds tal, som angiver en turbulent strømning, hvis tallet er over Dette er tilfældet ved samtlige kanalstrækninger. Ruheden bestemmes til 0,0002 m for indvendige overflader, aflæst i [Stampe, 2000]. Enkeltmodstande i et kanalsystem er for eksempel fittings som bøjninger, samlinger, reguleringsspjæld og lignende. Disse skønnes til 25 % af tryktabet i lige kanaler. Se Bilag B for beregningseksempler og [Bilags-CD, Rumprogram 1. sal.xlsx], under Forslag 1 og Forslag 2, for beregningerne i Excel-ark. 7.3 Forslag 1 I forslag 1 vælges at bruge to ventilationssystemer til at forsyne samtlige etager. Generelt for begge kanalsystemer i forslag 1 er det efterstræbt at vælge en symmetrisk løsning for at forenkle udregninger samt reguleringsgrader. I tilfælde af at der ikke benyttes tilslutningskanaler, men i stedet fordelingskanaler, vil disse alligevel omtales tilslutningskanaler Kanalsystem 1 I hovedbygningen er der to skakte, som anses for at være optimale til føring af kanalsystemerne imellem etagerne og til aggregaterne, som placeres i tilhørende teknikrum. I kanalsystem 1 benyttes et aggregat, hvor dets tilhørende kanalsystem føres i den østlige skakt, se figur 7.1 på næste side. Fra skakten vil det ene system forsyne hele østfløjen, samt ca. halvdelen af hovedbygningen indtil seminarrum Denne del af bygningen består henholdsvis af kontorrum, en kantine og fire toiletter. Selve hovedkanalen placeres i gangen for at mindske støj i rummene, eftersom støj i gangen vurderes mindre irritabelt. Fra hovedkanalen tilsluttes fordelingskanalerne ud i rummene, hvor en mindre hastighed er tilladt. I nogle rum vil fordelingskanalen fungere som tilslutningskanal, idet indblæsningen placeres i væggen. Der kan her forekomme eventuelle problemer med hensyn til støj, eftersom der tillades en højere lufthastighed i fordelingskanaler end tilslutningskanaler. I rum hvor udskiftningen af luften skal være stor for eksempel i kantinen, rum 1.217, installeres flere indblæsnings- og udsugningsarmaturer, hvor tilslutningskanaler vil blive brugt. 31

42 Figur 7.1. Kanalsystem 1 er angivet med røde streger. Bogstaverne angiver forskellige punkter i kanalsystemet. Ud fra beregningerne for kanalsystem 1 ses det, at den største nødvendige kanaldiameter er 355 mm. Det vurderes, at der er tilstrækkelig med plads til at installere den. Dette grundet at der er 0,7 m under loftet til kanaler, hvilket gør det muligt at krydse indblæsnings- og udsugningskanaler. Skakten hvori kanalerne skal føres, måler indvendigt 2000 mm 3350 mm. Der anses at være rigeligt med plads til kanalerne i skakten. Det vælges at bruge standardstørrelser af kanaler. Dette vil enten nedsætte hastigheden eller bevirke i et større tryktab i nogle strækninger, dog ses der bort fra dette. Den nødvendige luftmængde til dette system er 944 l/s. I systemet er der et maksimalt tryktab på 63 P a. Til at forsyne systemet med luft skal der bruges et ventilationsaggregat. Energiforbruget til at flytte luften igennem kanalsystemet går primært til ventilatoren. For at finde energiforbruget til systemet vælges en ventilator, og ligeledes gøres der ved de andre systemer. En ventilator til at forsyne systemet med luft kunne være Juvenco BSP400-14, der ved 1360 omdrejninger kan levere 1062 l/s ved 75 P a og bruger herved 0,32 kw 32

43 [Juvenco, 2008] Kanalsystem 2 Kanalsystem 2 er opbygget efter samme princip som kanalsystem 1. Systemet dækker modsat kanalsystem 1 vestfløjen og ca. halvdelen af hovedbygningen til og med seminarrum således, at hele etagen er forsynet med de nødvendige luftmængder, se figur 7.2. Igen føres hovedkanalen fra aggregatet ned igennem skakten og fordeles derfra ud til de enkelte etager. Rummene, som kanalsystem 2 forsyner med friskluft, består hovedsageligt af gruppe- og kontorrum, men også et enkelt the-køkken, to seminarrum, fire toiletter og nogle enkelte funktions/arbejdsrum. Seminarrummene og samt the-køkken kræver større luftskifte, hvorfor der i disse rum installeres flere end et indblæsningsog udsugningsarmatur. The-køkkenet kræver større luftskifte, da det er dimensioneret efter, at der er mange, som benytter det på samme tid. Figur 7.2. Kanalsystem 2 er angivet med røde streger. Bogstaverne angiver forskellige punkter i kanalsystemet. Ud fra beregningerne for kanalsystem 2 ses, at den største nødvendige kanaldiameter er 600 mm. Ligesom i kanalsystem 1 vælges standardstørrelser til kanalerne. Her kan der 33

44 blive problemer med pladsbehovet til kanalerne, da en kanal på 600 mm kun efterlader 100 mm til eventuelt krydsende kanaler. Skakten anses stadig som tilstrækkelig stor trods den større kanaldiameter. Den nødvendige luftmængde til dette system er 2164 l/s. I systemet er et maksimalt tryktab på 48 P a. En ventilator til at forsyne systemet med luft kunne være en Juvenco BSP500-14, der ved 1350 omdrejninger kan levere 2463 l/s ved 50 P a og bruger 0,85 kw [Juvenco, 2008]. 7.4 Forslag 2 Der er i skitseforslag 2 anvendt fire separate systemer. Ligeledes for forslag 2 er det forsøgt at udforme en symmetrisk løsning. Figur 7.3. Placeringen af de respektive kanalsystemer i kontorbygningen. Der er på figur 7.3 vist, hvor de enkelte kanalsystemer er placeret Kanalsystem 1 Ved trappeopgangen mod øst, se figur 7.4 på modstående side, ophænges kanalsystemet langs gangen. Kanalsystemet føres langs gangen, hvorfra fordelingskanaler og tilslutningskanaler føres ud til de respektive rum. Således bliver alle rum på gangen forsynet med friskluft. Ventilationssystemet i den østlige del af bygningen vil blive belastet med nogle rum, som kræver ekstra store luftmængder. Disse er møderummet og kantinen. Den største kanalstørrelse for systemet er 240 mm, hvilket der er rigeligt plads til under loftet. 34

45 Figur 7.4. Kanalsystem 1 i den østlige del af bygningen er angivet med røde streger. Bogstaverne angiver forskellige punkter i kanalsystemet. Dette system skal levere 618 l/s. I systemet er et maksimalt tryktab på 44 P a. En ventilator kunne være en Juvenco BSP355-14, der ved 1400 omdrejninger kan levere 638 l/s ved 50 P a og bruger 0,12 kw [Juvenco, 2008] Kanalsystem 2 Det 2. system er placeret på den vestlige gang og starter som det 1. system i trappeopgangen, se figur 7.5 på næste side. Herfra er hovedkanalen placeret i gangen, hvorfra fordelingsgrene er ført ind til de forskellige rum. Disse grupperum kræver en større mængde friskluft end kontorerne, da der antages at være flere personer pr. m 2. Seminarrum befinder sig på denne gang og kræver ligeledes store mængder friskluft. Udover disse er der the-køkken 4.214, som også kræver mere friskluft end et almindeligt kontor. På grund af disse specielle rum, vil belastningen af dette system blive meget stor. Der fås for dette system en største kanalstørrelse på 430 mm, hvilket er også den største kanalstørrelse for hele skitseforslag 2. Der er stadig plads til kanalen under loftet, men der efterlades kun 270 mm til overkrydsende kanaler på dette sted. Dette system kræver en meget stor luftmængde i forhold til foregående system, 1138 l/s, årsagen er primært seminarrummet. 35

46 Figur 7.5. Kanalsystem 2, i den vestlige del af bygningen er angivet med røde streger. Bogstaverne angiver forskellige punkter i kanalsystemet. I systemet er der et maksimalt tryktab på 55 P a. En ventilator kunne være en Juvenco BSP450-14, der ved 1280 omdrejninger kan levere 1602 l/s ved 75 P a og bruger 0,6 kw [Juvenco, 2008] Kanalsystem 3 Kanalsystem 3 starter i en skakt, se figur 7.6 på modstående side. Herfra føres der ligesom forrige system en hovedkanal på den sydlige gang, hvorfra der er fordelingsgrene ud til de forskellige rum. Der har også her været begrænsede muligheder for symmetri, da rummene varierer i type og størrelse. Der er for dette system brug for store luftmængder til seminarrummet Da rummet også er af en betydelig størrelse, er der valgt at føre to kanaler ind til forsyning af luft. Den største kanalstørrelse bliver 400 mm i diameter, hvilket er ca. samme størrelse som ved kanalsystem 2. 36

47 Figur 7.6. Kanalsystem 3,i den sydvestlige del af bygningen er angivet med røde streger. Bogstaverne angiver forskellige punkter i kanalsystemet. System 3, har brug for en luftmængde på 1030 l/s ved et maksimalt tryktab på 24 P a. En ventilator kunne være en Juvenco BSP400-14, der ved 1360 omdrejninger kan levere 1458 l/s ved 25 P a og bruger 0,32 kw [Juvenco, 2008] Kanalsystem 4 Det 4. kanalsystem, se figur 7.7 på næste side, starter fra skakten i den østlige del af bygningen. Herfra deler den sig mod øst og vest på den sydlige gang. Der er ikke nogen rum, som kræver betydeligt større mængder luft end andre, da de fleste rum er kontorer ud over to toiletter. Dette resulterer i en kanalstørrelse på 240 mm. 37

48 Figur 7.7. Kanalsystem 4,i den sydøstlige del af bygningen er angivet med røde streger. Bogstaverne angiver forskellige punkter i kanalsystemet. Den nødvendige luftmængde til dette system er 326 l/s ved et maksimalt tryktab på 57 P a. En Juvenco BSP315-14, der ved 1400 omdrejninger kan levere 381 l/s ved 75 P a og bruger 0,12 kw, kunne være et valg [Juvenco, 2008]. 7.5 Energiforbrug ved de to forslag Det samlede energiforbrug ved hvert af de to skitseforslag kan have betydning i det videre valg. Det regnes derfor, hvor meget energi hvert forslag skal bruge til driften. Ventilatorerne er valgt af samme type, dog af forskellig størrelse. Det er muligt, at der findes mere energirigtige ventilatorer, men dette vil give et overslag over hvilket, der vil være billigst i drift, se Bilag C for udregning. Til forslag 1 skal der bruges 3678 kj/h, hvis ventilatorerne skal kunne levere den ønskede luftmængde. Til forslag 2 skal der bruges 3118 kj/h, hvis ventilatorerne skal levere den ønskede luftmængde. 38

49 7.6 Valg af forslag Der skal udvælges et skitseforslag, der arbejdes videre med i detailfasen. De to forslag er sat til at levere den samme mængde luft, og det vil derfor være fornuftigt at vurdere systemerne ud fra pladsbehov, tryktab og energiforbrug. Skitseforslag 1 benytter to separate kanalsystemer, hvorfor der skal bruges to aggregater hertil. Kanalsystemerne ligger således, at både syd- og østvendte, samt syd- og vestvendte rum er samlet i samme systemer. Dette kan muligvis være problematisk, da der bliver behov for mere køling af de sydvendte rum end for eksempel de østvendte. Det kan resultere i, at der enten bliver kølet for meget i de østvendte rum eller for lidt i de sydvendte rum. Naturligvis reguleres diverse armaturer, men dette ses som en ulempe for forslag 1. En yderligere ulempe ved forslag 1 er, at kanalsystemet bliver længere, og har derfor et større tryktab end forslag 2. Det forøgede tryktab gør det nødvendigt med en kraftigere ventilator, som kan levere de nødvendige luftmængder på grund af tryktabet, hvilket bevirker, at energiforbruget også stiger. For at overholde angivne maksimalhastigheder i kanalerne er det nødvendigt for forslag 1 at anvende en kanalstørrelse på 600 mm et enkelt sted. Skitseforslag 2 har fire kanalsystemer og vil derfor være lettere at indregulere. Derudover er tryktabet pr. kanalsystem lavere end i skitseforslag 1. Der skal dog til dette system anvendes fire aggregater, men på grund af mindre tryktab og nødvendig luftmængde behøver disse ikke være så store som i skitseforslag 1. Den maksimale kanalstørrelse for skitseforslag 2 bliver 450 mm. Dette er en reduktion i forhold til skitseforslag 1 på 150 mm. Der vil ved skitseforslag 2 være behov for mere styring end for skitseforslag 1 med to aggregater. Der vil hertil også blive brug for yderligere vedligeholdelse, på grund af dobbelt så mange aggregater. Der er for begge anlæg set på energiøkonomien. Som det fremgår i afsnit 7.5 på modstående side, kræver forslag 2 mindre energi end forslag 1. Det vælges at detailprojektere forslag 2 frem for forslag 1 på grund af det lavere tryktab, energiforbrug samt at kanalstørrelserne bliver betydelig mindre. 7.7 Døgnmiddeltemperaturer i kontoret For at vurdere indeklimaet for det netop projekterede ventilationssystem vil der for kontor laves en periodestationær beregning. Heraf vil det fremgå, om der er køle- eller opvarmningsbehov Beregning af døgnmiddeltemperatur Beregningsmetoden tager udgangspunkt i gennemsnitlige døgn-værdier for hver måned, og der regnes således en døgnmiddeltemperatur for hver måned. Døgnmiddeltemperaturen vil naturligvis være for lav, eftersom kontoret kun bliver brugt i dagtimerne. Derfor regnes temperaturvariationen af indetemperaturen for bedre at kunne vurdere den egentlige 39

50 temperatur. Metoden til beregning af døgnmiddelværdierne af rumluften er taget fra SBIanvisning 196 [Valbjørn et al., 2000]. Kontoret antages i brug som observeret på lokaliteten. Transmission og infiltration Døgnmiddelværdierne for udetemperaturen er hentet fra SBI-anvisning 202 [Andersen et al., 2002]. Udetemperaturen har betydning for transmissions- og infiltrationstabet gennem ydermuren. Mål, U-værdi og infiltration for ydermuren og vinduer er listet herunder: Ydermur: 2, 6 m 5, 95 m U-værdi 0, 19 W/(m 2 K) Vinduer: 1 stk. 1, 66 m 1 m 1 stk. 1, 66 m 1, 35 m U-værdi 1, 5 W/(m 2 K) Linietab 0, 03 W/(mK) Infiltration 0, 13 l/(s m 2 ) Ventilation Ventilationssystemet fjerner også varme fra rummet. Luftskiftet i rummet er beregnet til 1,8 h 1, se [Bilags-CD, Rumprogram 1. sal.xlsx]. Indblæsningstemperaturen sættes lig udetemperaturen. Der tages ikke hensyn til varmegenvinding i anlægget. Herudover tages heller ikke højde for naturlig ventilation. Solindfald Gennem vinduerne tilføres en belastning til rummet fra solens stråling. Værdier for solindfaldet findes ligeledes i SBI-anvisning 202 [Andersen et al., 2002]. Ved solindfaldet er der flere faktorer, der spiller ind på størrelsen af belastning. Disse faktorer med tilhørende vurderede værdier er listet herunder: Rudens g-værdi g = 0, 27 Vinkelfaktoren f β = 0, 9 Afskærmningsfaktoren f afsk = 0, 6 Skyggefaktoren f skyg = 0, 9 Vinduets glasareal f glas = 0, 78 Udover belastning fra solindfaldet er der på kontoret også en intern varmebelastning, hvilket udregnes i det følgende. 40

51 Intern belastning Interne belastninger omfatter termiske belastninger (varmeafgivelse), fugtbelastninger og forurening fra personer og udstyr. Flere af belastningerne er dynamiske og varierer dermed i tiden i brug. I det følgende fokuseres kun på de termiske belastninger, mens der afgrænses fra at kigge på fugtafgivning og forurening. Antallet af personer i rummet antages at være to, begge med stillesiddende aktivitet på 1,2 met svarende til 70 W/m 2. Med en gennemsnitlig kropsoverflade på 1,7-1,8 m 2, sættes varmebelastningen fra en person til 120 W [Andersen et al., 2002]. Om sommeren antages personerne i kontoret at have tøj på svarende til 0,5 clo og om vinteren 1 clo [Dansk Standard, 1993]. Personbelastningen for kontoret er på 0,08 personer pr. m 2 og klassificeres jævnfør DS 447 som storrumskontor [Dansk Standard, 2005]. Belysningen i lokalet består af fire loftlamper af 40 W pr. stk. Effektbehovet for lyskilder på arbejdspladser med nedhængte lysstofrør er 36 W med et antal på 1 pr. 10 m 2 [Andersen et al., 2002]. I henhold til dette er antallet overdimensioneret i kontoret, mens effekten er passende. Udover personer og lys kommer der intern belastning fra to stationære og to bærbare computere, et køleskab, en mikroovn, en kaffemaskine, en elkedel, en stor printer og en radio. Sidstnævnte vurderes til at være uden betydning i varmebalancens større perspektiv. For de øvrige elementer er deres respektive brugstid skønnet efter bedste evne, og herefter er varmeafgivelsen fundet eller skønnet. Belastningen fra personer og computerudstyr er fundet i SBIanvisning 202 [Andersen et al., 2002]. Effekten på det øvrige udstyr er fundet i respektive produktkataloger, og endelig er effekten af lyset aflæst på lokaliteten. Den store mængde udstyr gør kontoret atypisk i forhold til andre kontorer i bygningen. I tabel 7.1 på næste side ses kontorets samlede varmebelastning. Den er opdelt i belastningen ved gennemsnitlig drift som funktion af den vurderede brugstid og den maksimale belastning på en time. Hvis der ikke er angivet en maksimal varmeafgivelse, er det et udtryk for, at der ved gennemsnitlig drift er maksimal varmeafgivelse. Ved maksimal belastning på kontoret er det vurderet, at kun kaffemaskinen kører af det øvrige udstyr, samt at brugstiden her er 5 min ud af en time. 41

52 Antal Brugstid Varmeafgivelse pr. stk. [W] Belastning [W] [-] [h/døgn] Gns. drift Maks. Gns. drift Maks. St. computere Fladskærme Printer Køleskab Lys Bærbare Personer Kaffemaskine 1 0, * Mikroovn 1 0, Elkedel 1 0, I alt Tabel 7.1. Bidrag til kontorets interne belastning ved gennemsnitlig drift, som funktion af den vurderede brugstid, samt den maksimale belastning på en time. *Kaffemaskinen er vurderet til at være tændt 5 min ud af en time. Den samlede interne belastning ved gennemsnitlig drift er således fundet til 525 W og den maksimale belastning til 1090 W. Akkumuleringsevne Rummets akkumuleringsevne har også betydning for temperaturen i rummet. Kontoret vurderes at være opbygget som, hvad der betegnes middel tungt, og har en akkumuleringsevne på 11 W/ C pr. m 2 gulv. Døgnmiddelværdier Middeltemperaturerne i kontoret kan ses i nedenstående tabel 7.2. Udregningerne stammer fra [Bilags-CD, Døgnmiddeltemperatur.xlsx]. 42

53 Måned Døgnmiddelværdi Temp. variation Maks. temp. for et maks døgn over døgnet i rummet Jan. 15,0 6,7 18,3 Feb. 15,4 7,0 18,9 Marts 17,9 8,1 21,9 April 22,5 7,4 26,2 Maj 27,3 7,7 31,1 Juni 31,2 7,1 34,8 Juli 32,2 7,2 35,8 Aug. 31,7 7,2 35,3 Sept. 28,0 6,8 31,4 Okt. 25,0 7,3 28,6 Nov. 20,9 6,2 24,1 Dec. 16,7 5,5 19,4 Tabel 7.2. Middelværdier for rumtemperaturen i kontoret i [ C]. De periodestationære beregninger viser, at der over året vil være et betydeligt udsving på rumtemperaturen. Den sidste kolonne med maksimale temperaturer i rummet viser, at der i sommerperioden bliver væsentlig højere temperaturer end komfortværdierne opstillet i afsnit 4. I vinterperioden vil temperaturen selv på dage med maksimal belastning være under komfortværdierne. Det termiske indeklima vil derfor ikke være tilfredsstillende med det nuværende ventilationssystem. 7.8 Optimering af termisk indeklima I afsnit 7.7 blev det konstateret, at det termiske indeklima ikke overholdt grænseværdierne for den operative temperatur, som endvidere betød, at indeklimaet blev vurderet ikke tilfredsstillende. Den operative temperatur er fundet ud fra blandt andet personernes påklædning. Personerne i rummet kunne derfor blot justere deres påklædning til den pågældende rumtemperatur. Dette vil dog være svært at få til at virke i praksis, og der bør derfor findes metoder til henholdsvis at sænke rumtemperaturen i sommerperioden, samt at forhøje i vinterperioden Reducering af rumtemperaturen I de følgende underafsnit vil muligheder samt metoder til reducering af rumtemperaturen, blive beskrevet. 43

54 Solafskærmning En mulighed for at formindske belastningen fra solindfaldet over døgnet vil være at opsætte solafskærmning. Faktoren som angiver solafskærmningseffektiviteten kaldes solafskærmningsfaktoren. Størrelsen af denne faktor afhænger af, hvilken afskærmningstype og rudetype der bruges i det givne tilfælde. For afskærmningstyper samt deres tilhørende solafskærmningsfaktor, se SBI-anvisning 202 [Andersen et al., 2002]. Solafskærmning bør kun bruges i måneder med overtemperaturer, hvorimod der i vinterperioden vil være brug for ekstra varmebelastning for at opretholde komforttemperatur i rummet. Intern belastning Et potentielt tiltag for at reducere den samlede interne belastning vil være at udskifte apparaturer med høj varmeafgivelse med nyere apparaturer med mindre varmeafgivelser. Desuden ses det i de periodestationære beregninger, at de konstante bidrag medfører en højere belastning end de periodiske bidrag. Et alternativ vil derfor være at gøre de konstante bidrag til periodiske bidrag. Dette kan gøres ved at slukke apparaterne, når disse ikke er i brug. Den samlede varmebelastning afhænger især af de interne belastninger, da omtalte har stor varmeafgivelse. Desværre er det sjældent muligt at reducere størrelsen af de interne belastninger væsentligt, eftersom apparaterne betragtes som værende nødvendig, for at arbejdet i det konkrete rum kan udføres. Ændring af luftskifte I tilfælde af at belastningerne nævnt ovenfor ikke kan formindske temperaturen nok, er det muligt at anvende et større luftskifte for rummet, da der på denne måde kan fjerne mere varme. Dette indebærer, at ventilatorer samt kanaler givetvis skal forstørres for optimalt at kunne tilføre luftmængden. I allerede eksisterende byggerier vil det både være besværligt samt omkostningskrævende at udskifte kanalerne. Dette vil endvidere sjældent være relevant, idet der tages højde for eventuelle ændringer i luftmængde allerede ved byggeriets start ved at overdimensionere kanaler og ventilator. Naturlig ventilation I sommerperioden vil naturlig ventilation ofte blive anvendt. Dette er ikke ensbetydende med, at rumtemperaturen reduceres. I stedet for kan det give gennemtræk, som fungerer nedkølende på personer befindende sig i rummet. Ved naturlig ventilation regnes indblæsningstemperaturen som værende lig med udetemperaturen. Ændring af indblæsningstemperatur Forudsat at der indsættes en køleflade i systemet, kan indblæsningstemperaturen reguleres efter ønske. Dette kan medvirke til en lavere rumtemperatur. 44

55 7.8.2 Forøgelse af rumtemperaturen I vinterperioden, hvor rumtemperaturen falder til et niveau under komforttemperaturen, er det nødvendigt med opvarmning. En varmeveksler genanvender den udsugede varme fra rummet til opvarmning af indblæsningsluften og giver derved et tilskud til opvarmningen. Giver varmeveksleren ikke et stort nok tilskud,kan yderligere opvarmning ske ved forskellige metoder. En meget anvendt metode vil være at opvarme indblæsningsluften med en varmeflade. Herudover kunne der også installeres radiatorer i rummet. 7.9 Fortrængning og opblanding Det skal til kontoret besluttes, om der skal anvendes fortrængning eller opblanding som ventilationsprincip. De to typer ventilering er tidligere beskrevet i afsnit 5. Da det er vist gennem periodestationære beregninger, at der bliver overtemperatur om sommeren, er det nødvendigt med et system, som kan køle. Kontoret behøver desuden en væsentlig luftmængde for at indeklimaet bliver tilfredsstillende for brugerne, herudover har seminarrummene et stort ventilationsbehov. Fortrængning er godt til at klare et stort ventilationsbehov. Der er dog nogle fysiske problemer ved anvendelse af fortrængning. Da der er nedhængte lofter således, at der er plads til føring af kanaler, vil det ved fortrængning blive nødvendigt at føre kanalerne ned til gulvniveau. Dette kan ske inde i eller langs skillevægge. Der vil dog blive brug for betydelige størrelser af kanaler nogle steder, og dette vil optage en del af det anvendelige gulvareal. En anden løsning e, at føre kanalerne uden på bygningen, hvilket dog vil skæmme bygningen betydeligt. Opblanding er godt til at klare et stort kølebehov. Desuden kan kanalføringen til opblanding let føres over det nedhængte loft således, at bygningen hverken skæmmes eller, at der optages anvendelig gulvareal. Det vurderes, at opblanding er den bedste løsning på grund af det store kølebehov såvel som de fysiske betingelser. 45

56

57 Detailprojektering 8 Efter endt skitseprojektering følger nu en detailprojektering af ventilationssystemet for det valgte forslag til kontoret. Her vil de allerede berørte emner blive behandlet mere i dybden og endvidere tages mere komplekse elementer i betragtning, så der til sidst opnås en fuldstændig projektering af ventilationssystemet. Tidligere er kun det atmosfæriske indeklima blevet belyst, men nu fokuseres der også på det termiske indeklima. En analyse af kontoret med BSim skal fastlægge, om der er køle- eller varmebehov, og herefter skal ventilationssystemet projekteres, så dette kan efterkommes og styres. Det kan tænkes at medføre forandrede luftmængder i forhold til de i skitseprojekteringen fundne og influerer igen på kanalføringen og kanalstørrelser, som ligeledes beregnes igen og dimensioneres endeligt. Udpluk af kanalsystemet laves som håndberegninger hvad angår tryktab og støj. I CADvent optegnes hele systemet, og det endelige billede af tryktab og støjgener fremkommer også. I kontoret og de øvrige rum dimensioneres og udvælges armaturer, så der sikres korrekte kastelængder og dermed den opblanding, der var tiltænkt uden at gå på kompromis med kravene til komfort i rummet. I den modsatte ende af systemet dimensioneres et komplet centralaggregat med alle de nødvendige komponenter. Endelig vil en energiberegning i Be06 afsløre hvilket energiforbrug og dermed hvilken energiklasse, der er tale om i Nanobygningen. 8.1 Forudsætninger Der er ligesom ved skitseprojekteringen også foretaget visse afgrænsninger og antagelser i detailprojekteringen. Det maksimale tryktab igennem systemet findes via CADvent. Der vil gennem detailprojekteringen blive foretaget håndberegninger af for eksempel tryktab og støj, hvorefter dette vurderes i forhold til udtagne resultater fra CADvent. Håndberegningerne er afgrænset til et enkelt af de 4 kanalsystemer, da principperne for beregningerne er de samme. Der vurderes brandtekniske forhold i detailprojekteringen, dog kun for 1. sal. Håndberegningerne af støj vil blive beregnet for kontor Der vil som forudsætning for beregningerne blive antaget, at der sidder to personer i kontoret. Inventaret vil blive 47

58 vurderet efter bedste evne. Det antages, at både indblæsning og udsugning genererer samme mængde støj for at lette beregningerne. Der regnes fra kontoret mod aggregatet, for at finde frem til hvor meget dette må støje. Det antages her, at aggregatet støjer ved indblæsningen til 1. sal. Dette er ikke helt korrekt, men ventes ikke at give de store usikkerheder i beregningerne, da håndberegninger af støj i projekteringsfasen er meget usikre i sig selv. 8.2 Kølebehov Ved projektering af ventilationssystemet er første skridt at fastlægge luftmængderne til hvert rum, da det har indflydelse på de resterende elementer i projekteringen. Det skal nu fastlægges, om fokus på det termiske indeklima i detailprojekteringen giver anledning til ændrede luftmængder i forhold til de i skitseprojekteringen fundne, hvor krav til det atmosfæriske indeklima var dimensionsgivende. Med fokus på netop det termiske indeklima, belyses det samtidig, om der i bygningen og på kontoret er køle- eller varmebehov, og om dette kan afhjælpes ved ventilation. Med dynamiske påvirkninger som for eksempel solindfald og varmeakkumulering er problemstillingen alt for kompliceret til at kunne udregnes stationær eller periodestationær, så det vælges at udføre en simulering af indeklimaet. Simuleringen foretages med programmet BSim, som rummer en række af underprogrammer, der alle har til hensigt at fortælle noget omkring indeklimaet i en given bygning. BSim er et hygrotermisk simuleringsprogram udviklet af Statens Byggeforskningsinstitut, hvori der er indbygget programmer til beregning af energiforbrug, dagslys, solstråling, naturlig ventilation og lignende. Programmet regner dynamisk over en periode på et år på baggrund af danske vejrdata. Der er kørt simuleringer af tre forskellige situationer for kontoret. Indledningsvis er de nuværende forhold på kontoret simuleret. Derefter er et standardkontor simuleret og endelig er denne simulering kopieret til kontor med køling aktiveret. Denne model er valgt, så det på systematisk vis er muligt at fastlægge både luftskifte og køle- eller varmebehovet under hensyntagen til såvel komfort som energiøkonomi og pladsforhold. Med en simulering af de nuværende forhold opnås en reference og samtidig er det muligt at vurdere, om simuleringen stemmer tilfredsstillende overens med de oplevede forhold på lokaliteten. Som tidligere nævnt, er kontoret med sin store interne belastning atypisk i forhold til bygningens andre kontorer og den nødvendige luftmængde til kontor er dermed ikke repræsentativ. I stedet for at projektere en særskilt, stor luftmængde til dette kontor, vendes situationen på hovedet. Med simulering nummer to findes "referenceluftskiftet" for et standardkontor ved en iterativ proces. Med standardkontor menes et kontor til tre personer 1 med normal mængde af udstyr (tre computere og en printer er antaget). Til sidst simuleres kontor med alt udstyr, det valgte referenceluftskifte og de øvrige parametre fastfrosset. Herefter tilpasses løsningen med de nødvendige foranstaltninger, så kravene til antallet af overtemperaturtimer kan blive mødt. Kravene er tidligere beskrevet i afsnit 4. De tre BSim-modeller kan ses på [Bilags- 1 Kontoret er oprindeligt dimensioneret til tre personer, så dette formodes at være gældende i andre kontorer af samme størrelse. 48

59 CD, Alm. kontor.dis, Eksisterende kontor.dis og Kølebehov.dis]. 3D-modellen af kontoret, som alle tre simuleringer tager udgangspunkt i, kan ses på figur 8.1. Figur D-model over kontor Alle simuleringer er udført med en række forudsætninger samt identiske parametre omkring de interne systemer, så sammenligning er mulig: Belastningen fra lys er 160 W Infiltrationen er 0, 13 l/(s m 2 ) i brugstiden og 0,09 l/(s m 2 ) udenfor brugstiden Genvindingsgraden i veksleren er henholdsvis 0,8 og 0,6 for varme- og kuldegenvinding Effekten af radiatorerne er 3 kw og setpunktet for rumtermostaten er 22 C Luftskiftet ved udluftning er 3 h 1 Setpunktet for køling er 25 C, svarende til komforttemperaturen om sommeren Indblæsningstemperaturen er minimum 18 C og maksimalt 22 C Brugstiden er for personer, lys, opvarmning og udluftning kl Ventilationen kører konstant - også udenfor brugstiden Resterende parametre er enten varierende, antagelser eller nogen der ikke behøver yderligere uddybning. For hver simulering forekommer der ændringer i tre af systemerne - belastningen fra udstyr og personer samt ventilationen. Specifikt omkring den interne belastning kan udregningerne findes i et regneark, se [Bilags-CD, Intern belastning.xlsx] Simulering af eksisterende forhold i kontor Som reference simuleres indeklimaet i det eksisterende kontor som forholdene er og er oplevet. Opsætningen af de tre varierende systemer er følgende: Belastningen fra udstyr er konstant 385 W Personbelastningen er på to personer Ventilationsprincippet er CAV med et luftskifte på n=3 h 1 49

60 Simuleringen viser som forventelig, at der er væsentlig flere overtemperaturtimer end tilladt. Forventelig dels fordi kontoret under måleperioden blev oplevet som varmt og dels fordi kontorets to brugere gav udtryk for, at dette var et generelt problem. 274 timer kommer ud som antal timer over 26 C og 73 timer over 27 C. I begge tilfælde er det næsten en tredobling i forhold til kravene og er ikke tilfredsstillende. Det stemmer fint overens med de vurderede forhold på lokaliteten og giver mulighed for forbedringer Simulering af standardkontor Alle andre kontorer end kontor 5.232, men af samme størrelse, antages at være til normalt brug og karakteriseres som et standardkontor. Her ønskes det, ud fra de opstillede forudsætninger at finde et nødvendigt luftskifte til at opfylde kravene om overtemperaturtimer. Der er for standardkontoret simuleret brug af bygningen i weekenden også. Dette er gjort for at undgå at udløse undertemperaturtimer under 20 C. Det har dog ingen betydning for det luftskifte der findes, da dette afspejler nødvendig ventilation under daglig drift. Opsætningen til denne simulering er: Belastningen fra udstyr er 295 W. Tidsprofilet er 100 % effekt mellem kl. 8 og 16, mens effekten de resterende timer er vurderet til 25 % Personbelastningen er på tre personer Ventilationsprincippet er valgt til VAV Der er valgt VAV for at opnå en mere dynamisk ventilation. Den varierende indblæsning er god til at klare ændringer i belastningen over en kortere eller længere tidsperiode. Den interne belastning er i den størrelsesorden, hvor den gavner kontoret om vinteren, mens det modsatte er tilfældet i sommerperioden. Herved spares der energi til ventilation med VAV om vinteren, idet basisluftskiftet anvendes i denne periode. Basisluftskiftet er naturligvis valgt en smule højere end det nødvendige luftskifte til at opretholde atmosfærisk komfort. Den korte reaktionstid for VAV giver mulighed for at ændre på kontorets brugsmønster i en kortere periode og stadig opnå et tilfredsstillende indeklima, medmindre belastningen øges når indblæsningen er maksimal. Endelig er VAV en god løsning i for eksempel seminarrum, hvor personbelastningen er meget varierende. Når den iterative proces med at ændre parametrene viser, at der ikke er flere overtemperaturtimer end tilladeligt godkendes simuleringen. Af denne fremgår det, at et basisluftskifte på n=2,2h 1 og et maksimalt muligt luftskifte på i alt n=3,7 h 12 kombineret med et luftskifte ved udluftning på n=3 h 1 er tilstrækkeligt til at opretholde tilfredsstillende termisk komfort. Resultatet er 96 timer over 26 C og 24 timer over 27 C, hvilket accepteres på baggrund af kravene Simulering af kontor Det vælges at bibeholde luftskiftet og VAV-indblæsningsmønsteret fra standardkontoret til kontor Som tidligere nævnt benyttes dette i stedet for at projektere en særskilt, 2 Forholdet mellem basisluftskiftet og det maksimalt mulige luftskifte giver en VAV-faktor på 1,67 50

61 stor luftmængde til dette kontor. Der er forsøgt simuleret med et luftskifte på op til 12 gange i timen og det er stadig ikke tilstrækkelig til at bringe temperaturen under det ønskede. Med en sidste simulering skal kølebehovet for kontoret derfor fastlægges og til denne er følgende gældende: Belastningen fra udstyr er kontant 385 W Personbelastningen er på to personer Ventilationsprincippet er VAV med et basisluftskifte på n=2,2 h 1 og et maksimalt muligt luftskifte på i alt n=3,7 h 1 Til at håndtere kølebehovet aktiveres systemet køling i BSim. Efter en serie af simuleringer med det mål til sidst at imødegå overtemperaturkravene, findes kølebehovet til maksimal 500 W. Ved denne effekt bliver der på kontoret 68 timer over 26 C og 17 timer over 27 C, hvilket må siges at væres tilfredsstillende. Ud fra dette kan det fastlægges, at det i kontor er nødvendigt at indsætte en separat fancoil til køling. Effekten skal være på minimum 500 W. 8.3 Luftmængder Der er i skitseprojekteringen beregnet luftmængder baseret på atmosfæriske krav. Disse luftmængder bliver i dette afsnit revideret, da der i detailfasen tages hensyn til de termiske krav. Der er som beskrevet i forrige afsnit lavet simuleringer i BSim af indeklimaet på ét kontor. Der er ved simuleringer fundet frem til, at der for et normalt kontor skal være et maksimalt luftskifte på ca. 3,7 gange i timen for, at opretholde et tilfredsstillende termisk indeklima. For at finde frem til de luftmængder sådan et kontor har brug for med hensyn til atmosfæriske krav, er der beregnet et referencekontor i Excel, se [Bilags-CD, Rumprogram 1. sal.xlsx] nedenunder beregningerne fra skitsefasen. Her er det lugt, som bliver dimensionsgivende med ca. 2,2 h 1. Dog har BSim fundet frem til et luftskifte på ca. 3,7, så dette er dimensionsgivende. Der er kun simuleret det omtalte kontor i BSim, derfor kendes de eksakte nødvendige luftmængder med hensyn til de termiske krav for de andre rum i bygningen ikke. Det er valgt at skalere disse rum med samme faktor som kontoret. Faktoren er angivet ved forholdet mellem termisk nødvendigt luftskifte og atmosfærisk nødvendigt luftskifte, hvilket giver en faktor på ca. 1,7. Denne faktor er ganget på samtlige luftmængder fra skitseprojekteringen, dog undtaget toiletter som får 10 l/s som angivet i Bygningsreglementet. Det er en stor antagelse, at multiplicere alle luftmængder med 1,7, da mange af rummene givet hvis vil have brug for en anden luftmængde om sommeren. Dette kan til dels skyldes rummenes placering i bygningen samt rummenes anvendelse. Der er udover denne faktor også ændret på antallet af personer i seminar- og møderum, og det skyldes, at der i skitsefasen er fastsat meget høje personantal til disse rum. Det nye personantal er blevet skønnet efter rummets størrelse, og antagne siddepladser. Da der er bestemt nye luftmængder, er den samlede nødvendige luftmængde til 1. sal på 3870,51 l/s om sommeren. 51

62 De termiske krav om vinteren kan opretholdes med betydelig mindre luftmængder. Der er fundet frem til en faktor på ca. 1, så luftmængderne om vinteren forbliver de samme som i skitsefasen, se [Bilags-CD, Luftmængde kontor detail.xlsx] for beregninger, samt [Bilags-CD, Luft kælder, stuen og 2. sal.xlsx] for beregning af luftmængder til kælder, stue og 2. sal. De forøgede luftmængder kan få konsekvenser for udformningen af kanalsystemet bestemt i skitsefasen. 8.4 Eftervisning af CADvents beregning Forud for projekteringen af det fuldstændige system i CADvent sammenholdes et udpluk af systemet med håndberegninger. Dette gøres dels for at få et indblik i metoderne benyttet i programmet og dels for at verificere, at det regner korrekt, så hele systemet kan projekteres heri. Dette skal blot ses som en verificering, hvorfor beskrivelse af det endelige kanalsystem og dets komponenter først bliver beskrevet fra afsnit Tryktab Til verificering af CADvents tryktabsberegning vælges det, at system 3 skal udgøre udplukket af systemet. Det gøres fordi systemet er forholdsvist lille, og samtidig suppleres kontor med luft fra dette system. På figur 8.2 på næste side ses en principskitse over indblæsningen til system 3. Figuren viser indblæsningsarmaturerne i hvert rum og de tilhørende kanalstørrelser til transport af luften. Hvert armatur og knudepunkt har et bogstav til identifikation. Med kursiv er det tryktab som CADvent har beregnet for den pågældende strækning noteret. Tryktabet over armaturet er dog ikke medtaget. Mere om disse to emner følger senere. 52

63 5.242 A B B A U S E C D G T 300 F Signaturer: O I Ventilator Armatur Indsnævring K J1 Rum ID Dp d Figur 8.2. Oversigt over system 3 med kanalstørrelser, tryktab og identifikationspunkter. Det er valgt at beregne tryktabet for systemets længste strækning. Det er sandsynligvis ikke denne strækning, der giver anledning til det største tryktab og dermed det dimensionerende tryktab, som ventilatoren skal kunne overvinde. Dette skyldes, at afgreninger, som leder ud til de øvrige strækninger, normalt vil have større tryktab end bøjninger og dette opvejes ikke af det tryktab den ekstra kanallængde på den længere strækning forårsager. Der vælges dog alligevel at analysere denne strækning, da der indgår flest elementer og det giver herved et bedre sammenligningsgrundlag med CADvent, hvilket netop er hensigten med beregningen. Tryktabet i kanalerne er regnet efter samme metode som i skitseprojekteringen med Reynolds tal samt Tor Wadmarks formel for friktionskoefficienten. Tryktabet for strækning F-K kan ses i tabel 8.1 på den følgende side. 53

64 Strækning Diameter [mm] Hastighed [m/s] Længde [mm] Tryktab [P a] F-E 300 3, ,46 E-G 224 4, ,32 G-T 224 2, ,31 T-I 224 2, ,09 I-J , ,00 J1-K 140 1, ,05 I alt ,23 Tabel 8.1. Tryktabet i de forskellige kanaler, der udgør strækning F-K. Foruden tryktab i kanaler er der enkelttab i form af afgreninger, bøjninger og lignende. Med i dette regnes ikke armaturer, idet basistryktabet med åbne spjæld regnes for værende ens. Endvidere behandles dette igen, når indregulering af systemet beskrives. En illustration af systemets enkelttab for strækning F-K er vist på figur 8.3. F K 12 Pa 0,4 Pa 0,2 Pa 0 Pa 1 Pa Figur 8.3. Figuren illustrerer enkelttabene for strækning F-K. Enkelttabene er fundet ud fra diagrammer i Ventilation Ståbi [Stampe og Sørensen, 1996]. Samlet giver de anledning til et tryktab på 13, 6 P a. Dermed er det samlede tryktab for strækning F-K 22,83 P a. Sammenligning med CADvent På Bilag F ses CADvents detaljerede udregning af tryktabet gennem hele systemet. Her fremgår det, at tryktabet for strækning F-K er fundet til 25 P a. Det vurderes at korrespondere tilfredsstillende med de fundne 22,83 P a og efterfølgende benyttes CADvent til at finde tryktab. Tryktabene givet af CADvent er for alle strækninger indsat på figur 8.2. Her fremgår det, at den længste strækning ikke giver anledning til det største tryktab. Det er derimod strækning C-B1 til rum Det betyder, at det er dette tryktab de øvrige rum skal indreguleres efter. Af den detaljerede liste for alle tryktab fremgår det ligeledes, at tryktabet over armaturet i rum er 6 P a. Dette svarer til basistryktabet med fuldt åbent spjæld. Det samlede tryktab for strækningen bliver således 43 P a. De øvrige spjæld i trykfordelingsboksene indstilles herefter, så det samlede tryktab på alle strækninger svarer til dette. I eksemplet med strækning F-K vil dette betyde, at spjældet 54

65 i trykfordelingsboksen skal stilles til at yde et tryktab på 18 P a. Herved sikres det, at hver strækning får den luftmængde, som de er projekteret til Støj Støj er ofte angivet i et lydtrykniveau målt i db(a), hvor A-filtret tager hensyn til det menneskelige øres følsomhed overfor de forskellige oktavbånd. Det er nødvendigt at kunne sammenligne db(a) og NR anbefalinger for at finde frem til for eksempel, hvor mange db(a) der er tilladt i et kontor med anbefaling på NR 30. Det er ikke muligt, at omregne db(a) til NR værdier, derimod er det omvendte muligt. Der kan ved hjælp af NR-kurver, findes frem til hvilket lydtrykniveau i db, der passer til NR 30 kurven over de forskellige oktavbånd. Når dette er gjort, kan der fratrækkes den dæmpning som A-filtret til db(a) giver db. Der er i tabel 8.2 beregnet dette for NR 35 kurven over de forskellige oktavbånd. Oktavbånd Hz Lydtrykniveau [db] A-filterets dæmpning, [db] Lydtrykniveau [db(a)] Tabel 8.2. Angiver det tilladte lydtrykniveau i rummet i db(a) for NR 35. Der er fundet frem til, hvilken db(a) der maksimalt må være i rummet. Dette kan benyttes til at tjekke op på såvel håndberegninger som CADvent-beregninger for lyd, og konkludere om de overholder anbefalingerne. Der er for kontoret 5.232, lavet beregninger for, hvilken mængde støj aggregatet må yde for at rummet overholder værdierne angivet for NR 35. Der er fundet frem til disse maksimale værdier inden for hvert oktavbånd Oktavbånd Hz Maks. [db] for aggregat 80,42 71,88 58,14 45,53 44,77 33,67 33,83 28,99 Tabel 8.3. Aggregatets støjgenerering uden det er nødvendigt med lyddæmpning. Beregninger som har resulteret i ovenstående værdier kan ses i Bilag D. Der er gennem beregningerne foretaget nogle afgrænsninger og antagelser, heriblandt at spjældet er fuldt lukket på indblæsning. Da spjældet ikke vil være fuldt lukket i virkeligheden, er der indregnet en sikkerhed i beregningerne, da et lukket spjæld genererer mere støj end et åbent. Andre antagelser kan ses i afsnit 8.1. Sammenligning med CADvent Der er beregnet støj i CADvent, hvor støjen i startpunktet er sat til det i håndberegningerne tilladte niveau, hvilket ses i tabel 8.3. Der er i CADvent beregnet følgende: 55

66 Oktavbånd Hz Aktuelt lydniveau [db] Tillagt 3dB for udsugning A-filterets dæmpning Aktuel db(a) Tilladelig db(a) Tabel 8.4. Resultater fra beregning i CADvent. Det aktuelle lydniveau [db] er taget fra CADvent, se Bilag G. Da der i CADvent ikke medregnes støj fra udsugningen, tillægges 3 db som ligger til grund i antagelsen om, at indblæsning og udsugning støjer lige meget. Det ses tydeligt i tabel 8.4, at støjen ved kontor er mindre end det maksimalt tilladte niveau. Dette betyder, at det ikke er nødvendigt at indsætte lyddæmper til kontoret. CADvent er enig i denne konklusion. Den indsatte støj i starten af kanalsystemet, som symboliserer støjen fra aggregatet, er angivet til præcis de størrelser, som skulle give det tilladte lydtrykniveau db(a). De beregnede værdier fra CADvent skulle give det samme som dette. Det er ikke helt tilfældet, da der ved for eksempel 63 Hz er 30 db(a) ifølge CADvent mens håndberegningerne giver 40 db(a). I andre oktavbånd passer beregningerne dog meget godt sammen, hvilket ses ved for eksempel 250 Hz, hvor der kun er en forskel på 1 db(a) mellem beregningerne. Grunden til at der i nogle oktavbånd er store afvigelser mellem CADvent- og håndberegningerne skyldes formentlig, at der er foretaget meget upræcise antagelser i håndberegningerne samt, at disse er forbundet med meget stor usikkerhed. Dette er også grunden til, at CADvent s resultater vil blive set som de korrekte. 8.5 Udformning af kanalsystem I skitseprojekteringen blev det endelige forslag til videre dimensionering i detailprojekteringen valgt. Det er valgt at arbejde videre med forslag 2, hvor fire separate systemer indgik. Der vil i det følgende blive lavet en mere detaljeret tegning, hvor kanalstørrelser og kanallængder vil blive udspecificeret på baggrund af brugen af standardmål. Geometrien for indblæsnings- og udsugningskanaler vil endeligt blive fastlagt, under hensynstagen til pladsbehov, armaturer, tryktab og støj. Ved udformning af ventilationssystemet vælges det ligeledes skitseprojekteringen kun at projektere 1. sal detaljeret. For de resterende tre etager vil placeringen af indblæsningsog udsugningsarmaturer muligvis ikke være korrekt. På 1. sal vil der imellem det nedhængte loft og etagedækket være 700 mm til rådighed for installation af kanaler. Det nedhængte loft ligger i kote 2600 og etagedækket i kote 3300, hvor 1. sals gulv anses som referencepunkt i kote 0,0. For simplificering med hensyn til kanalføringen vælges det at placere indblæsningskanalerne nederst og udsugningskanalerne øverst. Kanalernes yderpunkt placeres 100 mm fra væggen, se figur 8.4 på næste side. På grund af, at der benyttes forskellige koter til henholdsvis indblæsnings- og udsugningskanalerne kan tilslutningskanalerne let føres ind til de respektive rum. Der tages ikke højde for plads til 56

67 ophængning og eventuel isolering af kanalerne. Der er udtaget en snittegning fra CADvent, som ses på figur 8.4. Figur 8.4. Placeringen af henholdsvis indblæsning- (rød) og udsugningskanalerne (blå). Modsat forslag 2 i skitseprojekteringen vælges det ikke at indsætte indblæsning i toiletterne. Infiltrationen til toiletterne fra omkringliggende rum, anses at give en tilstrækkelig mængde friskluft. Der vil opstå et naturligt flow så snart der udsuges fra de respektive rum, hvorved luften fra toilet rummene ikke siver ud til nærliggende rum, som følge af et mindre undertryk. På grund af risikoen for at udsugningsluften fra toilet rummene blandes i kanalerne og slipper ind i de omkringliggende rum, vælges det at projektere et separat kanalsystem til alle toiletter. Dette bedømmes ikke som værende et problem eftersom toiletfaciliteterne ligger i nærheden skaktene. Det separate kanalsystem for toilet rummene kobles dog på hovedkanalen i skakterne, hvor risikoen for spredning af lugten anses for minimal. Af pladsmæssige grunde vælges det at projektere et separat kanalsystem til seminarrummet 5.227, se figur 8.5 Figur 8.5. Separat kanalsystem til henholdsvis toilet(blå)- og seminarrum(rød). For at sikre at ydelsen af anlæggene ikke nedsættes og forhindre dannelse af farlige 57

68 mikroorganismer skal kanalsystemet rengøres med jævne mellemrum. Der indsættes vedligeholdelsesåbninger, hvorfra det er muligt at rengøre kanalsystemet. Dette gøres for alle fire ventilationssystemer Brandforanstaltninger Der er i afsnit 4.3 beskrevet de krav som DS428 sætter i forhold til brandforanstaltninger i ventilationsanlæg. Ud fra disse krav er kontorbygningens 1. sal delt op i brandsektioner, som er adskilt af brandspjæld. Dette er kun gjort for 1. sal, men skal ved fuld projektering gøres for alle etager. Figur sal inddelt i brandsektioner, angivet med grøn. 58

69 Brandsektionerne er placeret således, at de er afgrænset af betonmure og ikke gips og rockwool skillevæggene, se figur 8.6 på modstående side. Dette er naturligvis, for at forhindre spredningen af brand gennem bygningen. Kanalerne går flere steder igennem brandsektionerne, hvorfor der er indsat brandspjæld i kanalerne ved disse overgange. Brandspjældene lukkes i tilfælde af brand, og forsinker branden i at sprede sig til den tilstødende brandsektioner. Skakterne og trappeopgange er også afgrænset af betonmure, desuden er der også her indsat brandspjæld på kanalerne. Dette vil forsinke en eventuel brand i at sprede sig til andre etager gennem kanalerne. Brandsektionsinddelingen ses som tilstrækkelig, da kontorbygningen er beregnet til dagophold, hvorimod der vil være brug for yderligere inddeling ved natophold bygninger. Der placeres brandtermostater ved indblæsning og udsugning, hvilket behandles senere. Selve udformningen af kanalsystemet er hermed fastlagt og herefter skal der findes passende armaturer på baggrund af de fundne luftmængder der skal tilføres rummene. Armaturerne til systemet vælges i følgende afsnit. 8.6 Armaturer til kontorbygningen Luftskiftet er ikke nok til at sikre et godt indeklima. Indblæsningshastigheden skal ligeledes tilpasses for at få så høj effektivitet som muligt og samtidig undgå træk. For at sikre dette er det vigtigt at vælge velegnede indblæsningsarmaturer. Det er valgt at rummene i kontorbygningen skal ventileres ved VAV og opblandingsprincippet. Dette afsnit vil beskrive, hvilke muligheder der findes, og hvordan effektiv opblanding sikres. Der vælges ud fra disse betragtninger armaturer til rummene på 1. sal Armaturer Hvilket armatur der skal vælges til hvilket rum, afhænger af flere faktorer. Først kan nævnes ventilationsprincippet. I projekteringen af Nano-bygningen er det valgt at ventilere med et VAV-system ud fra en økonomisk betragtning, som tidligere er beskrevet i afsnit 5. Herudover er der valgt opblanding, frem for fortrængning af luften, som kræver at armaturet fører luft ud i alle dele af rummet, men stadig overholder kravet om hastigheder i rummet. Herefter skal det vælges, om der skal indblæses fra væggen eller midt i loftet med diffusorer. Vælges indblæsning ved diffusorer i loftet, skal kastelængden være kortere end ved indblæsning fra væggen. Desuden er diffusorer bedre til at køle luften jævnt i hele rummet. Indblæsning i væggen giver større loftshøjde og er bedre end diffusorer til større lokaler. Ud fra betragtningen, at køling foregår bedre med diffusorer vælges disse til kontor- og grupperum, mens der vælges indblæsning og udsugning i væggen til seminarrummene.[stampe, 2000] Diffusorer Diffusorer findes i flere forskellige udformninger. To af de mest anvendte er diffusorer med hel eller perforeret plade, og rotationsdiffusorer, se figur 8.7 på næste side. 59

70 Figur 8.7. A) diffusor med plade og B) rotationsdiffusor [Lindab, 2008]. Loftsarmaturer er gode til opblanding og har en ventilationseffektivitet på ca. 95 %. Diffusoren med plade kan som nævnt fås med både perforeret og uperforeret bund alt efter, hvilken funktion der ønskes. Den findes yderligere i en kvadratisk udformning, det er dog mest af æstetiske grunde. Det er med denne form for armaturer muligt at lukke en eller flere af siderne og derved blæse luften i den retning der ønskes. Armaturet er godt ved indblæsning af kold luft, mens det er mindre godt til varm luft, da luften kan "lægge" sig ved loftet. Pladediffusoren kan, som det er vist ved rotationsdiffusoren på figur 8.7, udstyres med en trykfordelingsboks for at få en mere jævn indblæsning. Den kan fås med faste eller stilbare blade og herudover i en version med stilbare dyser. Dette armatur giver stor opblanding, men korte kastelængder. Vægriste og dyser Ved indblæsning fra væggen er armaturerne anderledes end ved indblæsning i loftet. Her er de mest brugte vægriste og dyser, se figur 8.8. Figur 8.8. C) vægrist [Lindab, 2008] og D) dyse [Stampe, 2000]. Denne form for ventilering har en lidt lavere ventilationseffektivitet end diffusorer, og er på ca. 85 %. Dyser er velegnede til meget store rum, da de kan skabe store 60

71 indtrængningslængder. De kan dog også indstilles til mere diffus indblæsning, men giver herved en mere upræcis stråle. Vægristene er mere velegnede til lidt mindre lokaler med mindre krav til kastelængden. Vægristene fås i mange forskellige udformninger, de kan være runde og firkantede, og med forskellig udformning af selve risten. Der kan være både horisontale og vertikale lameller Valg af armatur Der vælges cirkulære PCA armaturer fra Lindab med perforeret bund til rummene med størst luftmængdebehov. LCA armaturer vælges til rum med mindre luftmængde for at sikre god udbredelse af indblæsningsluften, hvor det ved begge er muligt med 1-, 2-, 3- og 4-vejs indblæsning. Plade diffusoren er valgt frem for rotationsdiffusoren, på grund af den større kastelængde ved små luftmængder. Ved indblæsningsarmaturet skal der monteres en trykfordelingsboks med indbygget spjæld for at få en jævn tilførsel. Indblæsningsarmaturerne skal installeres så centralt i lokalet som muligt, mens placeringen af udsugningen har mindre betydning, dog ikke for tæt på indblæsningen. Der tages desuden højde for døre og andre kanalplaceringer ved placering af udsugningsarmaturerne. Udsugningsarmaturerne er af typen PC6, et armatur der sidder fladt med loftet. Til udsugningsarmaturer behøves ikke trykfordelingsboks, så der skal indsættes separat spjæld til indregulering. Se figur 8.9 for udformningen af de tre forskellige armaturer. Figur 8.9. De tre forskellige armaturer til brug i kontorerne [Lindab, 2008] Det vælges i det største seminarrum at bruge vægriste som armatur, for at skabe en større rumhøjde. Indblæsningsarmaturet vælges til et Comfort vægarmatur fra Lindab af typen C20 med trykfordelingsboks. Som udsugningsarmatur vælges et F20, da dette er mere egnet til udsugning. Se figur 8.10 på næste side for udformningen af de to armaturer. 61

72 Figur Indblæsning- og udsugningsarmaturer til det største seminarrum [Lindab, 2008]. Ved opsætning af armaturer tages ikke hensyn til andre installationer i loftet, såsom lysarmatur. Ligeledes tages der heller ikke højde for ophæng Kastelængder For, at ventilationssystemet skal fungere optimalt og uden at give gener, er det vigtigt at sikre den rette kastelængde fra armaturet. Selv om dette overholdes, kan der være faktorer der gør, at hastighederne i rummet alligevel ikke bliver tilfredsstillende. Hænger der for eksempel meget lysarmatur eller lignende ned fra loftet vil dette påvirke hastighedsprofilet. Fænomenet coandaeffekten, som er beskrevet i kapital 5, kan også opstå og have stor betydning i forhold til hastigheden i rummet. Det kan give en længere kastelængde, men nogle gange kan kastelængden også forkortes og hastigheden i opholdszonen kan blive større end forventet. Der er dog ikke entydige resultater på hvornår dette sker, så det er svært at dimensionere for. [Stampe, 2000] Luftmængden sommer og vinter er forskellig og dermed vil kastelængden med samme armatur også blive forskellig. Hastigheden i opholdszonen må være større om sommeren end om vinteren. Det vælges at dimensionere efter sommertilstanden, da de angivne kastelængder er ved 0,2 m/s, som ligger tættest på lufthastigheden i sommerperioden. Da kastelængden i vinterperioden vil blive en smule kortere, bliver hastigheden i opholdszonen ligeledes langsommere, og det antages at ventilationseffektiviteten stadig vil være tilstrækkelig. For stråler der rammer vægge gælder det for kastelængden l 0,2 at Hvor: 0, 75 (B + C) helst l 0,2 textaltid B + C (8.1) B C længden fra armaturet hen til væggen længden fra opholdszonen (1,8 m) op til indblæsningen 62

73 Fra producenten af armaturerne er kastelængden opgivet i diagrammer ud fra størrelse på armaturet og luftmængden. Der findes herudover også diagrammer for tryktabet ved de valgte armaturer ved den valgte luftmængde. I de mest rektangulære lokaler er det valgt kun at have 2- vejs indblæsning således, at der indblæses langs den største bredde og derved opnås den bedste opblanding uden for høje hastigheder. Beregning af kastelængderne kan ses i [Bilags-CD, Luftmængde kontor detail.xlsx] og valget af armaturer, der kan give den beregnede kastelængde også er angivet. Se [BilagsCD, PCA.pdf, LCA.pdf, C20.pdf, F20.pdf, PC6.pdf] for katalogværdier for de forskellige armaturer. 8.7 Centralaggregat I en bygnings teknikrum findes ventilationssystemets centralaggregat. Centralaggregatet indeholder kombinationen af alle de nødvendige komponenter til lufttransport og behandling. Det kan være alt fra en simpel løsning - for eksempel blot med filtrering og opvarmning - til fuld luftkonditionering med styring af og kontrol over både det atmosfæriske og termiske indeklima. Et centralaggregat kan indeholde mange komponenter. Fuld luftkonditionering kræver et fuldt udstyret centralaggregat. Dette omfatter riste til indtag og afkast, ventilatorer til lufttransport, affugter, befugter, køle- og varmeflade til selve luftkonditioneringen, filtre til rensning, varmeveksler til varmegenvinding og til sidst driftsspjæld. På figur 8.11 og 8.12 er et eksempel på henholdsvis et lukket og åbent centralaggregat vist. Figur Eksempel på et centralaggregat der er lukket. Figur Eksempel på et centralaggregat der er åbent. Det viste centralaggregat er udstyret med en roterende varmeveksler, en varmeflade og endelig filter og ventilator på både indblæsnings- og udsugningssiden. Inden der kan træffes et valg om hvilke komponenter, der skal indgå i det projekterede ventilationssystem, beskrives komponenterne i et fuldt udstyret centralaggregat. 63

74 8.7.1 Centralaggregatets komponenter Alle de følgende beskrivelser af komponenter er inspireret af Ventilationsteknik-bogen [Stampe, 2000]. Til luftindtag og -afkast i vægge anvendes jalousiriste med skråstillede lameller. Ved lodret indtag og afkast - for eksempel på taget - kan der anvendes hætter. På bagsiden af ristene er der monteret et trådnet med en relativ lille maskevidde for at forhindre indtrængning af fugle, blade med videre. Lufthastigheden over indtaget er begrænset af ønsket om ikke at suge regn og sne ind i anlægget, mens den over afkastet er begrænset af tryktabet og lydniveauet. Indtag og afkast skal naturligvis placeres tilstrækkelig langt fra hinanden, så der ikke opstår kortslutning. I ventilationsanlæg anvendes spjæld til hel eller delvis spærring af luftstrømmen. Det kunne for eksempel være brandspjæld, der lukker automatisk ved detektion af røg eller varme eller driftsspjæld, der åbner og lukker ved anlæggets start og stop. Af spjæld der kun lukkes delvist kan nævnes reguleringsspjæld og indreguleringsspjæld, der anvendes til regulering af volumenstrøm eller tryk. Filtrene i centralaggregatet tjener flere formål. De grovere filtre eller grundfiltre skal beskytte de andre komponenter. Til endelig filtrering med henblik på komfort anvendes finere filtre. Til opvarmning eller køling af indblæsningsluften benyttes varme- eller køleflader. Disse fås i flere varianter, men meget almindeligt er det at anvende vandvarmeflader (med vand fra fjernvarme eller egen kedel) til opvarmning og kølemiddel fra et varmepumpekredsløb til køling. Det er nødvendigt at forsyne en køleflade med kondensafløb. Samtidig skal hastigheden gennem en køleflade holdes nede, så kondensdråber ikke medrives. Hvis afkastluftens overskud af varme på rimelig vis kan udnyttes, foreskriver Bygningsreglementet, at ventilationsanlæg skal forsynes med effektive energigenvindingsaggregater [Erhvervs- og byggestyrelsen, 2008]. Denne udnyttelse sker i en varmeveksler, hvor dele af energien fra afkastluften, svarende til virkningsgraden, føres over i indtagsluften som genvundet varme. De mest anvendte typer er en krydsvarmeveksler og en roterende varmeveksler. I en krydsvarmeveksler passerer luftstrømmene vinkelret på hinanden gennem en række spalter, hvorved der ved termisk ledning sker en varmeoverførsel. Som ved kølefladen kan det blive nødvendigt at forsyne en krydsvarmeveksler med kondensafløb. I en roterende varmeveksler overføres varmen fra afkastluften til en rotor, bestående af en masse kanaler i luftstrømmens retning. Idet den rotorer afgives den akkumulerede varme til indtagsluften i kanalen ovenover. I en roterende varmeveksler må der forventes en lækage på 2-4 % af volumenstrømmen, men til gengæld har den en højere virkningsgrad end en krydsvarmeveksler. Af- og befugtere kan henholdsvis fjerne og tilføre luften fugt i form af vand. Affugtning kan enten ske ved køling (luften passerer en flade koldere end luftens dugpunkt), adsorption eller absorption. En befugter virker ved enten at tilføre luften damp eller vand direkte. Befugtning med damp er mere effektiv, men også dyrere i drift. Befugtning med vand kan ske med eller uden recirkulation og kan tilføres ved for eksempel overrisling, med dyser 64

75 eller med ultralyd. Systemets ventilatorer transporterer luften rundt i kanalerne med et skovlhjul, der sikrer konstant gennemstrømning af luften Valg af komponenter Til hvert af de fire projekterede systemer indsættes et centralaggregat. De fire systemer skal dog forsyne den samme bygning, så komponenterne i centralaggregaterne vil være de samme. Der er naturligvis brug for ventilatorer - en til indblæsning og en til udsugning. Varmeveksleren vælges til at være en roterende, idet virkningsgraden er høj. Foran denne placeres for begge luftretninger et posefilter. Dette svarer også til indgangen til centralaggregatet for både indblæsning og udsugning. Herved beskyttes de øvrige komponenter. Endelig placeres en varmeflade til opvarmning af indtagsluften ved hjælp af fjernvarme, så den ønskede indblæsningstemperatur opnås. En specificering af de valgte komponenter følger senere. En principskitse af de valgte komponenter i centralaggregaterne er vist på figur Figur Principskitse over de valgte komponenter til centralaggregaterne. Der er i bygningen ikke større kølebehov end at det kan klares ved indblæsning af luft med undertemperatur. Derfor indsættes der ikke en køleflade. Når udeluften i sommerperioden er lig med eller større end rumtemperaturen tilføres tilsvarende varmere luft til bygningen. Denne vil da først blive kølet, når der ved aften og om natten igen kan indblæses med undertemperatur. Der er ligeledes ikke brug for en affugter. Dette er besluttet, idet BSim viser, at der på kontoret er 68 % relativ fugtighed i den værste time på et år. Dette er dels kun en smule over den anbefalede grænse på 60 % og dels sjældent forekommende så højt. Herudover viser BSim, at der i februar vil forekomme en gennemsnitlig relativ luftfugtighed på 19,8 %. Selvom dette er lavere end de anbefalede 25 %, vurderes det, at forholdene er tilfredsstillende. Derfor indsættes der ikke en befugter, da denne endvidere er dyr i drift og kun giver bygningens brugere komfort i den mere luksuriøse ende. Efter valg og fravalg af komponenter til centralaggregaterne, søges der nu efter samlede løsninger, der kan opfylde disse i stedet for at sammensætte en løsning af enkelte dele. 65

76 8.7.3 Valg af centralaggregat Det vælges at benytte komplette centralaggregatløsninger fra Exhausto til at betjene de fire projekterede systemer. Disse fås i forskellige udformninger og størrelser. Udformningen og indholdet skal naturligvis vælges, så det stemmer overens med de opstillede behov og valg af komponenter. Størrelsen af centralaggregatet og de indeholdte komponenter bestemmes ud fra volumenstrømmen og tryktabet i det respektive system. Dette er for alle fire systemer bestemt i CADvent og resultatet kan ses i tabel 8.5. Derudover er de detaljerede kildedata vedlagt på Bilags-CD en, se [Bilags-CD, Tryktab indbl system 1-4.pdf og Tryktab udsug system 1-4.pdf]. System Volumenstrøm Tryktab CA-type [l/s] [m 3 /h] [P a] 1 indbl udsug indbl VEX udsug indbl udsug indbl VEX udsug Tabel 8.5. Tabellen viser volumenstrømme og tryktab for de fire systemer - både indblæsning og udsugning. Endvidere er de valgte centralaggregater noteret. Til at klare de store luftmængder der er nødvendige i kanalsystem 3 og 4, vælges den største type og model af centralaggregater, der forhandles hos Exhausto. Som vist i tabellen er det en VEX280-2, der lige nøjagtigt kan flytte de godt m 3 /h. Til de resterende to systemer vælges samme type, men en mindre model - VEX Komponenterne i centralaggregatet er naturligvis fra producenten afstemt til at kunne håndtere disse luftmængder. Dette overflødiggør en detaljeret dimensionering af alle komponenter, når en samlet pakkeløsning er valgt. [Exhausto, 2008]. Der er valgt følgende indhold af komponenter til type VEX280: To EXstream ventilatorhjul Roterende varmeveksler Posefiltre Ekstern varmeflade som tilbehør De to ventilatorer til indblæsning og udsugning i hvert aggregat har en høj virkningsgrad og et lavt støjniveau. Den maksimale motoreffekt er 3 kw for den mindre model VEX280-1 og 4 kw for model VEX Den roterende varmeveksler er af høj kvalitet, hvilket udmønter sig i et lavt tryktab, en høj virkningsgrad og en god driftsøkonomi. Motoren til drift optager kun 45 W. Temperaturvirkningsgraden varierer med volumenstrømmen, hvilket behandles senere i Bilag E. Til hvert aggregat følger tre filtre. Det er valgt at 66

77 benytte posefiltre fremfor kompaktfiltre, da filterarealet er større og tryktabet mindre. Filterfinheden er valgt til F7. Den valgte varmeflade yder 56 kw ved en udetemperatur på 20 C, fuld varmegenvinding og et temperatursæt på fjernvarmen på 70/40. Det skal her bemærkes, at Exhausto til denne type centralaggregat benytter en ekstern varmeflade i stedet for en intern løsning, som illustreret på figur Det samlede produktkatalog for VEX280 er vedlagt Bilags-CD en, se eventuelt [Bilags- CD, Produktkatalog VEX280.pdf]. Foruden de mere centrale og åbenlyse komponenter i centralaggregatet følger en lang række af andre, som skal sikre korrekt drift og styring af ventilationssystemet Styring og drift af ventilationsanlæg For optimal drift af ventilationssystemet er det vigtigt med den rigtige styring. Dette omfatter blandt andet et hav af termostater og følere, der konstant overvåger luftens og komponenternes tilstand. På figur 8.14 ses en oversigt over den automatik og styring af centralaggregatet og dets komponenter, der er valgt til drift af Nano-bygningen. Centralaggregat Indtag Afkast BT TF2 OT Hz TF1 LS M VS FV Rum Indblæsning TF CO2 BT TF3 Hz OT TF4 LS M Udsugning FV VS Termostat M Motoriseret spjæld TF Temperaturføler rum CO2 CO 2-føler Ventilator Roterende varmeveksler TF1 Temperaturføler, indtag BT Brandtermostat Filter VS Volumenstrømsstyring TF2 Temperaturføler, indblæsning Hz Frekvensomformer Armatur FV Filtervagt TF3 Temperaturføler, udsugning OT Overophedningstermostat Varmeflade Rist TF4 Temperaturføler, afkast LS Lukkespjæld Figur Placering af termostater og øvrige komponenter til drift og styring af ventilationssystemet. Med til et Exhausto centralaggregat hører virksomhedens EXact Automatik. Denne kombinerer termostaterne og følerne på figuren samt flere andre med moderne software til avanceret, effektiv og økonomisk styring. Dette foregår dels automatisk, som for eksempel 67

78 systemets egne sikkerhedsforanstaltninger, og dels ud fra de utallige muligheder der er for brugerdefinerede ønsker og krav. Til måling af alle temperaturer på de luftstrømme, der kommer ind i og forlader centralaggregatet, sidder de fire temperaturfølere, TF1-TF4. Til sikring af komponenterne er der ligeledes interne følere. Ventilatorer og tilhørende frekvensomformere er overvåget af en overophedningstermostat. Filtrene er overvåget af filtervagten, som registrerer trykfald over disse. Ved en indstillet værdi udløses en alarm, som indikation af at filtrene skal skiftes. Henover ventilatorer sidder desuden en volumenstrømsstyring, som sikrer korrekte luftmængder og endvidere sender værdien til et display i betjeningspanelet. Tidligere er de nødvendige tekniske foranstaltninger for at undgå at sprede en eventuel brand blevet beskrevet. Detektionen af en sådan brand er til dels op til ventilationssystemets styring. Strategiske eller udsatte steder kan der monteres brandtermostater, der reagerer på større ændringer i temperaturen. Der bør mindst placeres en i både indblæsningen og udsugningen. Setpunktet kan være 40, 50 eller 70 C og hvad der skal ske ved udløst alarm kan indstilles på forhånd. Dette kunne for eksempel være lukning af motoriserede spjæld. I det projekterede ventilationssystem er der indsat lukkespjæld henholdsvis efter indtaget og før afkastet. Idet anlægget kører konstant ændres status af disse fra at være almindelige driftsspjæld til at være brandspjæld. Disse vil i tilfælde af brand være programmeret til at lukke i. I de enkelte rum placeres ligeledes følere. I modsætning til følerne TF1-TF4, der mere overvåger den generelle temperatur for luften, så er de lokale følere ansvarlige for at opretholde komfort såvel atmosfærisk som termisk. I det projekterede anlæg er der placeret temperaturfølere og CO 2 -følere. Det er besluttet at installere begge dele, idet temperaturen kan stige med konstant personbelastning (kontor med høj intern belastning og stort solindfald) og omvendt (seminarrum). I eksemplet med et seminarrum, vil en pludselig, stor stigning i personbelastningen naturligvis også resultere i temperaturstigning, men det er vurderet, at CO 2 -niveaet vil være dimensionsgivende. I bygninger med andre brugsmønstre kan der i hvert enkelt rum suppleres med fugtfølere eller bevægelsessensorer (PIR). Med EXact Automatik fås en enkel styring med brugervenlige indstillingsmuligheder ved hjælp af et betjeningspanel. Derudover er der mulighed for tilslutning til et CTS-anlæg. Ved ønske om fjernstyring af ventilationssystemet kan den indbyggede webserver benyttes og via Internettet kan der opnås adgang til betjeningen samt services som datalogging, overvågning og indstilling. Ved input fra for eksempel en lokal temperaturføler reagerer automatikken på dette. Indledningsvis forsøges temperaturen reguleret ved hjælp af varme- eller kølegenvinding. Dette kan lade sig gøre fordi den roterende varmeveksler ligeledes er styret og trinløs kan hastighedsreguleres afhængigt af behovet. Er der behov for yderligere køling eller varme, styres den respektive eksterne køle- eller varmeflade. I det projekterede ventilationssystem kan dette kun omfatte varmefladen. Ved stigende udetemperaturer vil indblæsningstemperaturen og dermed rumtemperaturen stige i takt hermed. Først om natten vil bygningen igen blive kølet med koldt indtag. I bygninger med VAV-anlæg vil denne styring også gøre brug af de respektive følere i de enkelte rum. Ved VAV-styring sendes signalet indledningsvis fra en rumtermostat til en VAV- 68

79 regulator i tilslutningskanalen. Denne er opbygget som en volumenstrømsregulator, der bibeholder volumenstrømmen ved at overvåge hastighed og tryk over en måleblænde. Ved ændring af spjældåbningen til rumindblæsningen, som følge af en registrering af øget belastning, falder tryktabet i fordelingskanalen. Dette opfanges af en kanalpressostat, der regulerer et spjæld i fordelingskanalen for at opretholde konstant fortyk samt kapacitetsregulerer indblæsningsventilatoren. Udsugningsventilationen kan være styret af en volumenstrømsregulator tilkoblet en flowmåler på indblæsningen, så forholdet mellem indblæsning og udsugning er balanceret. Et alternativ kan være at parallelregulere henholdsvis spjæld i fordelingskanalerne og de to ventilatorer til indblæsning og udsugning. [Stampe, 2000, s ]. Ved opsætning af en brugerdefineret indstilling af styringen, kan der gøres brug af en lang række forprogrammerede styringer. Det kunne være Delta-T regulering, sommerkompensering, udekompensering og natkøling for bare at nævne nogle få. Disse gør alle brug af temperaturfølerne og regulerer på baggrund af temperaturen. Automatikken kommer også med mulighed for luftmængdestyring, hvor eksempler på programmer kan være udekompensering, luftmængderegulering (nævnt tidligere med VAV, som benytter følere til regulering på baggrund af CO 2, fugt eller temperatur) og trimspjæld. Sidstnævnte er en ny funktion, som overvåger og balancerer alle tryk over pakningerne ved den roterende varmeveksler, hvorved utilsigtet luftoverførsel undgås. Endelig er der i styringen indlagt automatisk sikkerhed til beskyttelse af komponenterne. Af de vigtigste kan nævnes frostsikring af vandvarmeflade, efterløb ved brug af elvarmeflade og som tidligere nævnt filterovervågning. Med et komplet centralaggregat valgt og beskrevet skal dette sammen med kanalsystemet nu kontrolleres for støj. Her skal det analyseres, om der er behov for lyddæmpning, så kravene til støjniveauet kan blive mødt. 8.8 Støj Det er nødvendigt at vurdere muligheden og størrelsen af støjgener som kan forekomme i arbejdsrum. En stor del af støjen bliver genereret af aggregatet. Dog kan der også blive genereret støj i kanalerne, især ved for eksempel indsnævringer. Der kan desuden genereres meget støj ved indblæsnings- og udsugningsarmaturer. Kanalerne kan dog også dæmpe støjen, hvor der ved for eksempel T-stykker gennemsnitlig dæmpes 3 db i alle oktavbånd. Støj kan modvirkes ved at indsætte lyddæmpere i kanalerne. Det er en god ide at indsætte lyddæmpere indenfor eksempel opholdsrum, hvis det ses nødvendigt. Der findes forskellige lyddæmpere, hvor de hver især har en bestemt dæmpning inden for hvert oktavbånd. 69

80 Figur Lyddæmper fra Lindab. Der er på figur 8.15 illustreret en lyddæmper. Denne udgave har en baffel i midten, som gør den mere effektiv. Der er i tabel 8.6 angivet den mulige dæmpning for denne specifikke runde lyddæmper. Det ses, at der for de lave frekvenser bliver dæmpet væsentlig mindre end de midterste frekvenser. Oktavbånd Hz Lyddæmpning [db] Tabel 8.6. Dæmpning for en lyddæmper fra Lindab med indre diameter på 315 mm og ydre diameter på 500 mm, længde 1200 mm. Det er muligt at placere flere lyddæmpere i serie, dette giver dog ikke den dobbelte dæmpning. Her vil den første lyddæmper dæmpe de i kataloget anviste db, mens den anden lyddæmper vil dæmpe markant mindre. Der kan derfor opstå problemer med dæmpningen af de lave frekvenser, da lyddæmperne ikke er så effektive i disse frekvenser. I tilfældet, hvor der kræves meget store dæmpninger i de lave frekvenser kan det være en mulighed at konstruere en lyddæmper selv. Det ses på figur 8.15, at lyddæmperen er isoleret, og vil derfor fylde mere end de andre kanalstykker, derfor skal der ved projekteringen gøres plads til eventuelle lyddæmpere. Der kan benyttes NR-kurver til vurdering af støj. Der er i 4 angivet, hvilken NR-kurve der skal overholdes alt efter rummenes brug. Der er for enmandskontor anbefalet NR 30, hvor det for flermandskontor er NR Lyddæmpning Der er i Bilag D beregnet støjniveauet for de forskellige aggregater, som skal anvendes i ventilationsanlæggene. Det kan ses ud fra håndberegningerne, at aggregatet til kanalsystem 3 overskrider de beregnede værdier for tilladt støj markant, se tabel 8.3 på side 55. Der er afgrænses fra at se på dæmpning mod det fri. CADvent-beregningerne bliver betragtet som dimensionerende, derfor er støjen fra aggregaterne sat ind i CADvent. CADvent beregnede, at det var nødvendigt med en del lyddæmpning i samtlige kanalsystemer. Der er set på lyddæmpning til 1. sal, mens der ses bort fra de andre etager. Derfor er følgende billeder og beskrivelser kun gældende for 1. sal. Isometrisk tegning af hele systemet kan ses på Tegningerne K-3 og K-4. Derudover kan plantegningen for 70

81 ventilationsanlægget ses på Tegning K-1. Der er foretaget følgende foranstaltninger for at mindske lydniveauet: Kanalsystem 1 Kanalsystem 1 har brug for en dæmpning, som er vist på figur 8.16 og Figur Lyddæmpere til kanalsystem 1 s udsugning. Lyddæmperne til udsugningen er placeret lige inden inblæsningsarmaturerne. De lyddæmpere der er benyttet er af typen SLU fra Lindab [Lindab, 2008]. SLU er en rund lyddæmper, hvor diameteren er angivet ved det første tal og længden det andet tal. Det har været nødvendigt at placere lyddæmpere lige ved armaturerne, da lyddæmpning på hovedkanalen ikke nedbringer støjen tilstrækkelig. Figur Lyddæmper til kanalsystem 1 s indblæsning. For indblæsningen er det kun nødvendigt med en lyddæmper, som også er af typen SLU. Denne er placeret efter en bøjning og et brandspjæld. 71

82 Kanalsystem 2 Der er ved kanalsystem 2 ikke behov for lyddæmpning til indblæsningskanalen. Dette skyldes, at indreguleringsboksene på armaturerne dæmper lyden tilstrækkeligt. Der er til gengæld problemer med udsugningen, hvor det er nødvendigt med adskillige lyddæmpere. Figur Lyddæmpere til kanalsystems 2 s udsugning. Der er indsat SLU lyddæmpere ind til hvert rum, for at vejledningen på NR 35 overholdes. Lyddæmpernes placering kan ses på figur Kanalsystem 3 Figur 8.19 og 8.20 viser hvorledes der er dæmpet i kanalsytem 3, til højre i figurerne ses kanalen som føres i skakten. Figur Lyddæmpere til kanalsystem 3 s udsugning. Lyddæmperne er her, placeret ved afgrenningen fra hovedkanalen i røret til 1. sal. Det er nødvendigt med fire lyddæmpere her, en lige efter afgreningen, samt en på hver side af T-stykket kanalen deles over i. Da der er en tilslutningskanal lige efter T-stykket, er det nødvendigt med en lyddæmper ind til det udsugningsarmatur. 72

83 Figur Lyddæmpere til kanalsystem 3 s indblæsning. Lyddæmperne for indblæsningen er placeret på samme måde som for udsugningen. Kanalsystem 4 Dette system kræver stor dæmpning. Der er derfor sat lyddæmpere ind i skakten på afgreningen til 1. sal. Derudover er der sat tre yderligere lyddæmpere ind for, at der ikke er støj i kontorerne. Figur 8.21 og 8.22 viser lyddæmperne. Figur Lyddæmpere til kanalsystem 4 s udsugning. Lyddæmperne for udsugningen er placeret på samme måde som i kanalsystem 3. Figur Lyddæmpere til kanalsystem 4 s indblæsning. 73

84 For indblæsningen til dette kanalsystem er der placeret lyddæmpere samme sted som for indblæsningen, dog har det været nødvendigt med en lyddæmper på en tilslutningskanal. Lyddæmperne er valgt i CADvent så de kan dæmpe lyden i de oktavbånd dette er nødvendigt. Efter indsættelse af de ovenfor viste lyddæmpere, er støjen reduceret til et acceptabelt niveau på alle kontorer på 1. sal. Da lyddæmperne giver anledning til et ekstra tryktab, skal det eftervises at aggregaterne stadig kan give luftmængden ved det nye tryktab. Ændres et aggregat, skal det sikres, at lydtrykniveauet stadig overholder kravene. Dette er der valgt at se bort fra, så aggregaterne, som først er valgt, er de endelige. Derudover er der set bort fra lyd til omgivelserne, hvilket der også er krav til. Her ville en løsning være, at placere lyddæmpere fra aggregatet til indtag og afkast. For støjberegninger fra CADvent se [Bilags-CD, Støj indbl system 1-4.pdf og Støj udsug system 1-4.pdf]. 8.9 Det endelige kanalsystem Det er blevet eftervist i detailprojekteringen at det atmosfæriske ikke var dimensionsgivende, men derimod det termiske. Ud fra de nye beregnede luftmængder som skal tilføres de respektive rum for, at temperaturen holdes på et tilfredsstillende niveau er nye kanalstørrelser blevet udregnet. Der er i tidligere afsnit blevet fastlagt geometri, armatur type samt armatur placering. Armaturtyperne blev valgt på baggrund af rumstørrelserne, rumudformningerne samt de nødvendige luftmængder. Der blev yderligere i forrige afsnit specificeret ud fra støjberegninger, hvor det var nødvendigt at placere lyddæmpere for at overholde gældende krav omkring støj i kontorbyggeri. Jævnfør kravene beskrevet i DS428 er der blevet placeret brandspjæld som adskiller brandsektionerne i kontorbygningen. For at forsyne rummene med friskluft er flere centralaggregater blevet valgt. Disse er henholdsvis blevet placeret i teknikrum ved skakt og ved trappeopgange. Aggregaterne vil ikke blive implementeret detaljeret i det endelige kanalsystem, men kun som en firkantet boks i optegningen af systemet. Der laves et separat tegning til illustrering af aggregaternes opbygning. Tegningerne for de endelige ventilationssystemer kan ses på Tegningerne K-1, K-3 og K-4. Illustrationen af aggregatet kan ses på Tegning K Indregulering For at ventilationssystemet kan fungere optimalt, skal det indreguleres efter opsætning. Der må ikke være store fejl i tilstrømningen til hvert rum, hvis det ønskede indeklima skal kunne overholdes. Der findes flere metoder til at indregulere et ventilationssystem på. Der kan laves forindstilling, hvor størrelsen på spjældåbningen regnes ved tryktabsberegning og indstilles mens de bliver sat op, se afsnit for beregning af tryktab. Herudover kan indreguleringen ske efter opsætning af systemet ved volumenstrømsmålinger. Foretages dette systematisk kaldes det proportionalitetsmetoden. I forbindelse med indreguleringen skal laves en indreguleringsrapport [Dansk Standard, 2005]. I projektet er CADvent anvendt til at indregulere ventilationsanlægget. Programmet har brugt tryktabet til at regulere spjældåbningerne. Ventilationsanlægget indregulering kan ses på [Bilags-CD, Balance indbl system 1-4.pdf og Balance udsug system 1-4.pdf] 74

85 8.11 Drift og vedligehold For ethvert byggeri med mekanisk ventilation er det vigtigt, at der i forbindelse med anlæggets aflevering, vedlægges en fyldestgørende drift- og vedligeholdelsesinstruktion. Der skal endvidere foreligge mindst et sæt hovedtegninger med måle- og kontrolpunkter markeret. Generelt kan instruktionen for større anlæg opdeles i følgende inddelinger; almen del, funktionsbeskrivende del, vedligeholdelsesrutiner, målerapporter og ajourførte tegninger. Opdelingen er kun et eksempel inspireret af Ventilationsteknik-bogen [Stampe, 2000]. Den almene del består i at give nye brugere generelle oplysninger om drift- og vedligeholdelse vedrørende det projekterede anlæg. Endvidere skal der i den almene del indgå en indholdsfortegnelse, adresse- og telefonlister samt et resume angående vedligeholdelses tidspunkter. I den funktionsbeskrivende del bør der overordnet indgå en orientering om anlæggets opbygning og hertil en tilhørende driftsmanual. Yderligere skal den funktionsbeskrivende del instruere brugeren i placeringen af anlægget, og hvorfra de betjenes. I instruktionen skal der for de enkelte komponenter foreligge en vedligeholdelsesrutine. I denne skal oplysninger, som hvornår og hvordan vedligeholdelsen skal forløbe indgå. Beskrivelsen skal primært sikre at funktionsydelser i anlægget ikke forringes. Det anslås, at et fald på 6-8 % årligt af luftydelsen ikke er unormalt i perioder, hvor der ikke foretages rutinemæssige rensninger af anlægget [Stampe, 2000]. Dette medvirker endvidere til kortere levetid på komponenterne i systemet. Vedligeholdelsestidspunktet og -omfanget kan opdeles i forebyggende, afhjælpende vedligeholdelse og renovering af anlægget. Den forebyggende vedligeholdelse sikrer tidligt i anlæggets levetid, at der ikke opstår alvorlige fejl senere hen. I den afhjælpende vedligeholdelse er der på nuværende tidspunkt allerede opstået fejl i systemet, som bliver udbedret i denne fase. På grund af vedvarende slid af anlægget, kan omfattende reparationer eventuelt være nødvendig i renoveringsfasen. På figur 8.23 ses forholdet mellem forebyggende vedligeholdelse og de dertilhørende udgifter. FV: Forebyggende vedligeholdelse AV: Afhjælpende vedligeholdelse FV + AV Vedligeholdelsesudgifter FV optimalt AV Omfang af vedligeholdelse Figur Oversigt over vedligeholdelsesudgifter 75

86 Ud fra figuren ses det tydeligt, at i tilfælde af mangel på forebyggende vedligeholdelse af anlægget stiger afhjælpningsudgifterne markant. Det er endvidere indlysende, at en balance mellem omfanget af forbyggende og afhjælpende vedligeholdelse vil formindske eventuelle udgifter i levetiden. For at forhindre fejl i anlægget er der udarbejdet en serviceinstruktion, hvor tidspunkter for service for de enkelte komponenter er anført. Serviceplanen som er inspireret af eksemplet givet i Ventilationsteknik-bogen [Stampe, 2000]. Et eksempel kan ses i tabel 8.7. Serviceintervaller Komponent 1 md 3 md 6 md 1 år efter behov Ventilatorer generelt x afbalancering x elastiske forbindelser x svingningsdæmpere x lejer x remtræk x Motorer rengøring x strømforbrug x lejer x Rotorvekslere rengøring x tætningslister x remtræk og gear x Støvfiltre x x Kanalsystemet indtag og afkast x Jalousispjæld x Brandspjæld x Kanaler x x Riste oge ventiler x VAV-regulatorer x Tabel 8.7. Tabellen viser anbefalde serviceintervaller [Stampe, 2000]. Med et komplet ventilationssytem valgt og beskrevet, vil der i det følgende blive fokuseret på energiforbruget til bygningens drift. Dette omfatter blandt andet klassificering af energiklasse, energibehov til varme og energiforbrug til lufttransport Energiberegning med Be06 Til beregning af kontorbygningens totale energiforbrug anvendes beregningsprogrammet Be06. Her indsættes alle værdier for bygningen der har betydning for energiforbruget, 76

87 jævnfør SBI-anvisning 213. Bygningsdata for klimaskærmen kan ses herunder U-værdier Vinduer - 1,5 W/m 2 K Tung ydervæg - 0,19 W/m 2 K Let ydervæg - 0,3 W/m 2 K Kældervæg - 0,14 W/m 2 K Tag - 0,12 W/m 2 K Kældergulv/terrændæk 0,13 W/m 2 K Linietab Fundamenter 0,15 W/m Samlinger døre/vinduer 0,04 W/m Vinduer Nordvendtes g-værdi - 0,63 Øvriges g-værdi - 0,27 Glasandel vinduer - 0,78 Glasandel i sammenhængende vindue/dør - 0,98 For den interne varmebelastning er der taget standardværdier fra SBI-anvisning 213. For personer er belastningen 3 W/m 2 og for apparater 6 W/m 2. Energiforbruget til ventilationsaggregatet er angivet i Bilag E. Heraf kan det ses, at elforbruget til transporten ikke overstiger 2,5 kj/m 3, som er det maksimalt tilladte ved et VAV-system. Dagslysfaktoren er valgt til 4 % ud fra målinger foretaget i bygningen. Lyset i bygningen er styret af bevægelsessensorer, samt dagslysstyring. De specifikke data der er indsat, kan ses i den vedlagte program-fil [Bilags-CD, Skjernvej.xml]. Nøgletallene for bygningen kan ses på figur 8.24 på næste side. 77

88 Figur Nøgletal for hele kontorbygningen. Den overordnede energiramme er derved overholdt. Som det ses af nøgletallene bruges ca. halvdelen af energibehovet til opvarmning og den anden halvdel til drift af bygningen, hvor en stor del går til belysningen. Bygningen har et transmissionstab på 5,1 W/m 2 klimaskærm og dermed også under 8 W/m 2 klimaskærm, som Bygningsreglementet foreskriver. 78

89 Del II Projektering af ventilationssystem til laboratorier og renrum 79

90

91 Indledning 9 Ventilationssystemer til laboratorier og renrum karakteriseres som industriventilation. Ved denne form for ventilation fokuseres der primært på det atmosfæriske indeklima. Et godt atmosfærisk indeklima opnås ved at opretholde en passende relativ luftfugtighed, samt effektiv bortskaffelse af forureninger fra emissionskilder. Endvidere skal der ved ventilation af laboratorier og renrum også tages hensyn til det termiske indeklima, da temperaturen skal holdes indenfor et vist interval, se afsnit 4.2, både af hensyn til personer og de processer, som skal foregå. Der afgrænses fra at tage hensyn til det termiske indeklima ved skitseprojekteringen. I skitsefasen tages der udgangspunkt i antagelser omkring forureningen i de respektive rum, selvom denne ikke er kendt. Der udarbejdes og regnes på tre skitseforslag gennem skitseprojekteringen, som på overslagsniveau angiver mulige placeringer og udformninger af kanalsystemet. Beregningerne omhandler luftmængder, luftskifte og derefter tryktab for kanalsystemet. Tryktabsberegningen er ikke fuldstændig og er blot et overslag. Valg af aggregater medtages ikke i skitsefasen, da det ikke har nogen betydning for, hvilket forslag der vil blive valgt til videre detailprojektering. I det kommende beskrives de enkelte forslag, hvorefter der udvælges ét af forlagene til senere uddybning og optimering i den endelige detailprojektering. Mere konkret indeholder skitseforslagene principtegninger af ventilationssystemerne der fordeles fra rum ud til de enkelte renrum samt laboratorier. Rummets placering er vist på figur 10 på side 83, hvor det er markeret med sort. I alle rum skal der projekteres stempelventilation, for at kunne håndtere så store luftmængder uden gener for de arbejdende og stadig kunne bortventilere emissioner med mere. 81

92

93 Skitseprojektering 10 Ved skitseprojekteringen af laboratorier og renrum i Nano-bygningen tilstræbes det at opfylde de krav og behov som måtte være. Disse krav og normer er opstillet i afsnit 4.2. Gennem projekteringen af ventilationsystemet følges ISO-klassificering af renrum samt øvrige vejledningsværdier fra Danvak til bestemmelse af luftmængder [Stampe, 2000, s. 259]. Endvidere er laboratoriernes klassificering opstillet som forskellige grupper med gradvist stigende luftindhold af farlige agenser. Skitseforslagene gør sig gældende for den del af Nano-bygningen, hvor renrum og laboratorierne er lokaliseret i stueetagen. Dog er det et begrænset område der projekteres. Figur 10.1 viser det afgrænsede område, samt hvor teknikrummet er lokaliseret Figur Markering af det afgrænsede område i stueetagen med blå, og rum (teknikrum) markeret med sort. 83

94 Skitseforslagene giver et overordnet overblik over, hvorledes kanalføringerne kunne udformes. Der vil være forskellige ventilationssystemer til både indblæsning, rumudsugning og procesudsugning til hvert af de tre forslag. Ud fra forskellige kriterier, vælges det bedst egnede skitseforslag, til at blive behandlet i detailprojekteringen. I det følgende afsnit vil de forskellige typer af filtre som skal bruges i ventilationssystemet blive beskrevet, og en sammensætning af disse vil blive fremlagt, så behovet for ISO klasse 5 i Nano-bygningen bliver opfyldt Filtre Filtre benyttes til at rense både ude- og afkastluften for partikler, lugte, damp og andre forureninger for blandt andet at beskytte ventilationsaggregatets komponenter. Disse kan for eksempel være varme- og kølefladerne. Derudover giver filtrering af indblæsningsluften den renhed lokalet kræver og dernæst modvirker filtrering tilsmudsning af kanalsystemet og aggregatet. Filtre er klassificeret med hensyn til finheden og ved klassificeringen opereres der med to begreber - afsværtningsgrad og udskilningsgrad. Udskilningsgraden angiver, hvor stor en del af det grove støv, der filtreres. Hvis der for eksempel tilføres 100 g støv, og 80 g opfanges af filtret, er udskilningsgraden 80 %. Afsværtningsgraden siger noget om, hvor effektivt filteret tilbageholder fine partikler (0, 4 µm - 1, 0 µm). Afhængig af afsværtningseller udskilningsgraden opdeles filtre i grov, fin og mikro. Alt efter krav til luftrenheden (ISO klasse) benyttes disse klasser til filtrering. Som det fremgår i beskrivelsen af HEPA-filtre, benyttes disse til at filtrere de mindste partikler. Til frasortering af større partikler vil et finfilter af klasse F7 før HEPA-filtret være fordelagtigt. Dette valg er hensigtsmæssigt, idet HEPA-filtrets levetid forlænges. I tabel 10.1 på modstående side tydeliggøres klassificeringen. 84

95 Filtergrupper Filterklasse Klassegrænse Metode Grovfiltre (G) G1 Am < 65 % Udskilning af grove partikler G2 65 Am < 80 % (syntetisk støv) G3 80 Am < 90 % G4 90 Am Finfiltre (F) F5 40 Em < 60 % Afsværtning fine partikler F6 60 Em < 80 % (aerosoler 0, 4 1, 0 µm) F7 80 Em < 90 % F8 90 Em < 95 % F9 95 Em Mikrofiltre H10 Min. 85 % Afsværtning af aerosol HEPA (H) H11 Min. 95 % partikler 0, 04 1, 0 µm H12 Min. 99,5 % H13 Min. 99,95 % H14 Min. 99,995 % ULPA (U) U15 Min. 99,9995 % U16 Min. 99,99995 % U17 Min. 99, % Tabel Filterklasser. I dette afsnit ses der på tre forskellige typer af filtre med forskelligt rensende egenskaber. Placering af disse vil ikke blive behandlet i skitseforslagene, men kan have betydning ved beregning af tryktab. Der ønskes et nærmere kendskab til filtrenes egenskaber samt de krav der stilles med hensyn til tryktab og lufthastigheder. En af de tre typer er grundfiltret Grundfilter Grundfiltret anvendes blandt andet til industri og andre steder, hvor der stilles et beskedent krav til rensning af luften. Det fås i fire udgaver, og disse benævnes fra G1 til G4, hvor højere nummerering renser bedst ved aftagende partikelstørrelse. Grundfiltre anvendes til filtrering af partikelstørrelser over 0,0005 mm, for eksempel pollen og støv. Det vil sige frasortering af grove partikler. Filtre i G-klassen har udskilningsgrad fra 65 % < Am < 100 % alt efter om der benyttes G1 eller G4. På tabel 10.1 tydeliggøres klassificeringen. Et grundfilter er vist på figur Figur Grundfilter. 85

96 Lufthastigheden over filtret må ikke overstige 2,5 m/s og begyndelses- samt sluttryktabet må ikke overstige henholdsvis 30 P a og 130 P a [Hvenegaard, 2007]. Stigende tryktab over filteret resulterer i et højt energiforbrug til lufttransport, hvilket er uønsket Finfiltre Finfiltre udformes oftest som posefiltre, hvor gennemstrømsluften passerer posen. Posematerialets overfladeareal er stor, og det bevirker, at lufthastigheden bliver lav og dermed fås et lavt tryktab gennem filteret. Andre udformninger såsom kassette-filtre er et andet alternativ, og her er poserne mindre. Der findes fem udgaver af finfiltre, som benævnes F5-F9. Ligesom ved grundfiltret angiver højere nummerering bedre filtrering ved aftagende partikelstørrelser. Partikelstørrelsesintervallet ligger inden for 0, 4 µm til 1, 0 µm. F7-filtre har en afsværtningsgrad Em, fra 80 % < Em < 90 % ved en partikelstørrelse på 0, 4 µm og en effektivitet på 90 % ved 1 µm partikelstørrelse. En illustration af et finfilter kan ses på figur Figur Finfilter. Lufthastighederne over finfiltre må ikke overstige 3 m/s og begyndelses- samt sluttryktabet må ikke overstige henholdsvis 100 P a og 250 P a [Hvenegaard, 2007] Mikrofiltre Mikrofiltre findes i fem udgaver. H10 til H14. Fra H11 til H14 bruges betegnelsen HEPA (Highly Efficiency Particulate Absolute). HEPA-filtre er yderst effektive for partikelstørrelser fra 0, 04 µm til 1, 0 µm og benyttes til lokaler med større krav til renheden, for eksempel renrum. Se figur 10.4 for et eksempel. Figur Mikrofilter. 86

97 Et HEPA-filter fjerner mere end 99,95 % af partiklerne med en gennemsnitsdiameter på 0, 3 µm fra den gennemstrømmende luft. Begyndelsestryktabet for denne filtertype må ikke overskride 250 P a og sluttryktabet bestemmes ud fra ønsket om filtrets levetid samt driftsøkonomien [Hvenegaard, 2007] Klassificering af renhed Alt efter renhedsklassificering af et renrum, hvor der er behov for tilførsel af meget ren luft, er der behov for en sammensætning af forskellige filtre, som udskiller partikler med varierende størrelser. Så på baggrund af renhedsklassificeringen af renrummet vælges filtre som sikrer overholdelse af grænseværdierne. Grænseværdierne er fastlagt for de forskellige ISO klasser og fortæller om det maksimalt tilladelige antal partikler pr. m 3 luft. Nanobygningen skal bruge ISO klasse 5, og værdier for denne klasse kan ses i følgende tabel Maksimum antal partikler i luften ISO (partikler pr. m 3 den specificerede størrelse) Klasse Partikelstørrelse > 0,1 µm > 0,2 µm > 0,3 µm > 0,5 µm > 1 µm > 5 µm ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS ISO CLASS Tabel ISO klassifikation [International Organization for Standardization, 2008] Med kendskab til grænseværdierne antages det som værende muligt at sammensætte en række filtre i ventilationssystemet, som kan levere den mest optimale effektivitet, som passer til ISO klasse Valg af filtre Ved betragtning af ISO klassen ses det, at der er behov for filtre, som sikrer, at der ikke tillades flere end partikler på 0, 1 µm pr. m 3. Partikelstørrelserne udgør et interval fra 0, 1 µm til 5, 0 µm. Til behovet i Nano-bygningen vil et G4 grovfilter med en udskilningsgrad på % blive benyttet til filtrering af det atmosfæriske støv. Dernæst benyttes et F7-finfilter til filtrering af partikler fra 0, 4 µm til 1, 0 µm og endeligt et HEPA-filter H13 til filtrering af partikler fra 0, 04 µm til 1, 0 µm. Opstillingen kunne eksempelvis se ud som sammensætningen, vist på figur 10.5 på den følgende side. 87

98 Figur Principdiagram over sammensætning af filtre. Hvilke filtre der skal placeres i ventilationssystemet er nu på plads, og i det kommende vil der fokuseres på de resterende elementer i ventilationssystemet, som luftmængder og kanalføring samt størrelser. Der vil blive betragtet forskellige måder at transportere luften rundt i arbejdsområdet, og udarbejdet alternative forslag til procesventilation. Dette vil udmønte sig i tre skitseforslag til den nødvendige ventilationsmængde Forslag 1 Ved projekteringen af forslag 1, kigges der indledningsvist på hvert enkelt rums behov for en luftmængde. I renrum og laboratorier er det vurderet, at en lufthastighed på 0, 45 m/s er tilstrækkelig for at kunne "gribe"de emissioner og andre forureninger som forekommer i de påtalte rum [Miljøstyrelsen, 2008]. Der er, som tidligere nævnt i afsnit 9, stempelventilation i alle rum, samt punktudsugning og stinkskabe. Stempelventilation er en nødvendighed for at kunne administrere så store luftmængder, som er nødvendige i et renrum uden at skabe gener for det arbejdende personale. Endvidere er det ikke muligt at lave luften tilstrækkelig ren uden stempelventilation, da indblæsningsarealet ellers ikke kan laves stort nok til den lave lufthastighed, der skal være over filtrene. Ved ventilation af renrum og laboratorier er der brug for tre kanalføringer. Udsugning i rummene generelt, udsugning ved processer (punktudsugning og stinkskabe) og indblæsning. En skitse af forslag 1 kan ses på figur 10.6 på næste side. 88

99 Figur Principskitse af forslag 1 til renrum og laboratorier. Den orange ramme illustrerer rammen for et trykkammer. Rød er indblæsning, blå er rumudsugning og grøn er procesudsugning. De blå firkanter symboliserer indblæsningsarmaturer. 89

100 Det er illustreret på figur 10.6, hvordan der er projekteret rumventilation i alle rum. Dermed også i laboratorierne, hvilket i afsnit 4.2 er beskrevet som værende ikke nødvendig. Argumentet for dette er, at der i de forskellige laboratorier skal foregå mange processer, hvor det ikke er nødvendigt med punktudsugning ved dem alle, men stadig en form for ventilation. Endvidere er der ingen oplysninger at finde om forureningskilderne ved de processer som foregår i rummene, og derfor vides det ikke, hvordan emissionerne fra disse opfører sig. I renrummene placeres der også stinkskabe, således processer med megen emission også kan finde sted i disse rum. På denne baggrund er det vurderet at rumventilation, samt punktudsugninger og stinkskabe er en nødvendighed i samtlige rum der projekteres Rumventilation Som tidligere nævnt er alt rumventilation i dette forslag stempelventilation. Det vil sige at loftet er sænket og gulvet er hævet i alle rummene for at gøre plads til indblæsningsog udsugningsarmaturer. På figur 10.6 er de trykkamre, som ligger både under og over arbejdsområdet markeret med en bred orange streg. Disse kamre skal fungere som et stort samlepunkt for kanaler og armaturer. Oven over rummene, hvor indblæsningen sidder, løber der en stor kanal fra det centrale ventilationsaggregat og ind i trykkammeret. I dette kammer sidder der en masse små armaturer, markeret med blå firkanter på figur 10.6, som sørger for, at de forskellige rum får den mængde luft, som de skal bruge. Inden luften kommer ind i rummene skal det igennem en række filtre for at blive "ren". Disse filtre er beskrevet i afsnit Ligeledes er der et trykkammer under arbejdsområdet, hvor der sidder tilsvarende armaturer til at lukke luften ud fra rummene igen og tilbage til centralaggregatet. Procesudsugningen er delt op i fire forskellige systemer, som hver især transporterer luft ud igennem taget i bygningen. De grønne cirkler indikerer kanaler som går imod taget. På taget sidder der små aggregater som suger luften igennem et filter og dernæst ud i den friske luft. De filtre som skal bruges er beskrevet i afsnit I indledningen til skitsefasen for industriventilationen er det beskrevet, at der ses bort fra at medtage aggregater i beregninger for systemet her i skitsefasen, hvorfor de ikke er medtaget i forslaget. Endvidere ses der bort fra pladsproblemer med hensyn til kanalføring. Dog vil der blive vurderet på de to hovedkanaler. På følgende figur er det vist, hvilken luftmængde de forskellige rum har behov for. 90

101 m /h m /h m 3 /h m 3 /h m /h m 3 /h m 3 /h m /h m 3 /h m /h m 3 /h m /h m /h m /h m /h Figur Principskitse af nødvendige luftmængder i de bearbejdede rum. 91

102 Disse luftmængder giver et luftskifte i rummene på 123 h 1, og dette er fundet ud fra nogle antagelser gjort omkring indblæsningsarmaturer og en indblæsningshastighed. Luftskiftet er dimensioneret ud fra den vurdering, at en lufthastighed på 0, 45 m/s er tilstrækkelig, og at der i rum er behov for otte armaturer til indblæsning. Disse har et areal på 1, 44 m 2, og i skitsefasen tages der ikke højde for det gitter og filter, som sidder i disse armaturer. Behovet for de otte armaturer er baseret på et besøg i Nano-bygningen, hvor dette var tilfældet. Da der som før nævnt ikke kendes til de emissioner, der finder sted i rummene, er dette vurderet som en acceptabel antagelse. Udregningerne for disse data kan ses på [Bilags-CD, Luftmængdeberegning-skitse industri.xlsx]. For at kunne levere en så stor luftmængde er det nødvendigt med et mellemtrykssystem. I et mellemtrykssystem skal hastigheden ligge mellem 10 m/s og 25 m/s. I dette tilfælde vurderes en hastighed på 25 m/s som nødvendig, for ikke at få for store kanalstørrelser [Hvenegaard, 2007, s. 19]. Fra centralaggregatet til trykkammeret vil kanaldiameteren således være følgende: d = 79,55 m 3 /s 25 m/s π mm (10.1) De 79, 55 m 3 /s svarer til m 3 /h, som system maksimalt skal kunne levere. Denne størrelse skal både indblæsnings- og rumudsugningskanalerne have, og størrelsen vurderes til at være passende på baggrund af de store luftmængder. Ifølge Lindab laves standardkanaler ikke så store, så disse skal specialfremstilles [Lindab A/S, 2008] Procesventilation Procesudsugningssystemet er delt op i fire mindre systemer, hvor luften bliver suget op igennem taget på bygningen. Grunden til de fire små systemer er besparelse på kanaler og armaturer. Det vil ligeledes være upraktisk at føre kanalerne tilbage til centralaggregatet. Det vil give nogle lange kanaler, og hvis denne procesudsugning bliver lukket ud tæt på indsugningen af friskluft, risikeres det, at agenser med mere bliver suget ind igen. Endvidere giver det mindre tryktab med færre kanaler, og når luften ikke må recirkuleres, er det vurderet, at procesudsugningen ikke skal samles i ét system. Hver udsugning er fastlagt til at suge en luftmængde på 1000 m 3 /h, og disse udsugningsmængder er gældende for både stinkskabe og punktudsugninger. Der er placeret tre procesudsugninger i fire af de større rum, og to i otte af de mindre rum. Det giver en samlet procesudsugningsmængde på m 3 /h. På følgende figur er de projekterede kanalstørrelser påført. 92

103 1 ø160 ø250 4 ø250 ø400 ø160 ø250 ø160 ø250 ø315 ø400 ø250 ø160 ø400 ø315 2 ø160 ø160 ø250 ø250 ø160 ø315 ø160 ø400 3 ø250 ø250 ø315 ø500 ø250 ø250 Figur Principskitse af kanaldimensioner i procesudsugningssystemet. Alle dimensioner er standardstørrelser i Lindab Safe kanalserien [Lindab A/S, 2008]. Udregninger for disse kanaldimensioner kan ses på [Bilags-CD, Luftmængdeberegning industri.xlsx]. Ved procesudsugning er der tidspunkter, hvor alle stinkskabe og punktudsugninger er slukkede og hvor alle er tændt. Derfor er det nødvendigt med et ventilationssystem, som automatisk justerer indblæsningen efter den mængde, der bliver suget ud af rummene. Et styresystem vil kunne styre dette ved at måle trykket i de forskellige rum, og derudfra justere op og ned på indblæsningsmængden. Ved et sådan system er det meget vigtigt, at indblæsningsmængden justeres forholdsvis hurtigt, når reguleringen er baseret på trykforskelle. Hvis systemet ikke reagerer indenfor en vis tid, kan der forekomme massive skader i systemet og eventuelt på bygningen. Dette kan ske, idet systemet skal håndtere så store luftmængder, at der kan opstå uhensigtsmæssige store tryk. I renrum vil der være et overtryk på ca. 25 P a for ikke at suge urenheder ind, når for eksempel en dør åbnes. I laboratorier vil der være et undertryk af samme størrelse for ikke at sprede eventuelt farlige emissioner til omgivelserne. Ved indblæsnings- og rumudsugningssystemet vil tryktabet ikke være stort, da kanalerne er forholdsvis store, og der er meget få kanaler i systemet. Dog vil der være tryktab i trykkamrene, men dette er forholdsvis omfattende at beregne, og derfor afgrænses der fra at finde dette tryktab i skitsefasen. 93

104 Hvilke tryktab der er i systemerne for procesventilationen kan ses i tabel Beregninger kan ses på [Bilags-CD, Tryktab industri.xlsx]. Tryktabet er regnet for kanalstrækninger, hvorefter der er lagt 25 % til for enkeltmodstande. I skitseprojekteringen er det en forsvarlig antagelse, da dette er på overslagsniveau. Tryktab over filtre med mere medtages i detailprojekteringen. System Tryktab [P a] Tabel Tryktab i respektive systemer for procesventilation. Som det kan ses på resultatet af beregningerne, er der en forholdsvis stor forskel på tryktabene i de forskellige systemer. Dog er det vurderet at beholde systemerne på trods af dette, da det vil være væsentlig mere problematisk at gøre tryktabet af nogenlunde samme størrelse. Det resulterer i, at der nødvendigvis skal findes forskellige ventilatorer, da der også er forskellige luftmængder i systemerne Opsamling Fordelen ved dette forslag er de trykkamre som er placeret over og under arbejdsområdet. De giver et mindre tryktab i forhold til, hvis der skulle føres kanaler rundt til alle rum. Ulempen er, at forslaget kræver en del mere plads. I Nano-bygningen er der heldigvis ingen pladsproblemer med hensyn til dette Forslag 2 Dette skitseforslag projekteres med en mere traditionel udformning med hensyn til kanalsystemet, idet der benyttes kanaler til videreføring af luft fra aggregatet til de respektive renrum. Kanalsystemet i dette forslag udgøres af en hovedkanal, som løber fra aggregatet i teknikrum til loftet over gang For enden af hovedkanalen anbringes et T-stykke, hvor fordelingskanalerne monteres. Fordelingskanalerne løber parallelt med hinanden og føres gennem tomrummet over det sænkede loft på stueetagen. Fra fordelingskanalerne tilkobles tilslutningskanalerne, hvor der for enden af disse kobles indblæsningsarmaturer. Ligeledes projekteres kanalsystemet for proces- samt rumudsugningen. Udsugningsluften fra renrummene føres tilbage til aggregatet via et system af udsugningskanaler. Tilslutningskanaler til dette kanalsystem, føres under det hævede gulv og kobles til udsugningsarmaturer. Tilslutningskanalerne for udsugning er tilsluttet til fordelingskanaler, som har næsten identisk forløb med fordelingskanalerne for indblæsning. For procesudsugning projekteres et separat kanalsystem, for helt at adskille afkastluften herfra med luften fra renrum. Dette skyldes, 94

105 at de emissioner, som procesventilationen skal ventilere for, kan have en skadelig virkning hvis disse indåndes af mennesker. Endvidere kan det forringe kanalsystemets, filtres og andre komponenters levetid. Dimensioneringen af kanalsystemet for indblæsning er foretaget med den i forslag 1 fundne luftmængde på m 3 /h. Ud fra de m 3 /h som gennemstrømmer hovedkanalen, løber m 3 /h gennem den ene fordelingskanal og de resterende m 3 /h igennem anden fordelingskanal. Den største fordelingskanal er dimensionsgivende for dem begge. Kanaldimensionerne findes ud fra kendskab til luftmængden samt lufthastighederne. Lufthastighederne i henholdsvis hovedkanal og fordelingskanalerne er på 25 m/s og 20 m/s. Med udgangspunkt i disse lufthastigheder samt luftmængder findes kanaldimensionerne for henholdsvis hovedkanal samt fordelingskanaler på 2000 mm og 1640 mm. På figur 10.9 er der vist en principskitse af kanalsystemernes forløb over renrummene. 95

106 Figur Principskitse af forslag 2. Et nærmere kig på kanalsystemet for indblæsning, hvor dimensioner samt luftmængder er angivet, kan ses på figur Disse lufthastigheder og luftmængder svarer til, hvad et 96

107 mellemtryksanlæg vil kunne yde. Ulempen med de store luftmængder og lufthastigheder i kanalerne vil være støj samt energiforbrug. Endvidere skal de lave hastigheder over filtre tilgodeses. Hastighedsforskellen her vil være af større betydning, idet denne vil generere store tryktab. Disse bemærkninger vil have betydning for det endelige valg af skitseforslag. Figur Principskitse med tilhørende kanaldimensioner samt volumenstrøm for forslag 2. Det er i forslag 2 forsøgt at lave ventilationssystemet symmetrisk, og som det kan ses på figuren, har dette ikke været fuldkomment muligt. På den baggrund, samt de massive luftmængder der er behov for, vil det kommende forslag blive baseret på to systemer Forslag 3 Industriområdet kan opdeles i to zoner, som kan ventileres hver for sig. Ud fra denne betragtning fås to kanalsystemer for henholdsvis del 1 samt del 2. På figur på den følgende side er opdelingen vist. 97

108 Figur Opdeling af renrumsområdet i to. For hvert kanalsystem etableres henholdsvis indblæsnings-, rumudsugnings- samt procesudsugningskanaler. Størrelserne på indblæsningskanalerne er beregnet til 1640 mm og 1550 mm ved henholdsvis del 1 og 2. Ved valg af dette forslag fås kanalsystemer med moderate kanalstørrelser og dette kan være til fordel, når der skal tages hensyn til plads og kanalføring. Idet området er opdelt i to dele, hvor hver del forsynes separat, vil et muligt svigt i det ene ventilationssystem ikke påvirke ventileringen i den anden del. På figur på næste side ses de beregnede luftmængder som forekommer kanalerne, samt hastigheder og kanaldimensioner. Beregninger kan ses på [Bilags-CD, Luftmængdeberegning-skitse industri.xlsx]. 98

109 Figur Kanaldimensioner samt samlet volumenstrøm for hovedkanalerne. Som nævnt er de to hovedkanaler ikke lige store. Selv om dette er efterstræbt, kan det ikke lade sig gøre på grund af den lidt skæve opsætning af renrummene. I de foregående tre afsnit er der blevet beskrevet forskellige forslag til ventilation af renrumsområdet. Nu skal de respektive forslag vurderes i forhold til hinanden med hensyn til plads, kanalstørrelser, med mere Valg af skitseforslag Valg af skitseforslag tager udgangspunkt i de tre forskellige forslag, der er blevet beskrevet i de forrige afsnit. Det bedste forslag føres videre til detailprojekteringen for endeligt at blive behandlet. Faktorer som vægtes ved valget er blandt andet udformning og pladskrav, energiforbrug og effektivitet. Ved betragtning af skitseforslag 1 ses det, at lufttransporten til og fra centralaggregatet vil foregå over én hovedkanal, for derefter at blive tilsluttet til de to respektive trykkamre. Den mere simple udformning af dette kanalsystem vurderes som udmærket, når der tænkes på materialeforbrug i form af kanaler og opsætningen, samt det minimale tryktab mellem centralaggregatet og trykkamrene. Men beregninger viser, at kanaldimensionerne i dette forslag er store og dermed pladskrævende. Dog er pladsforhold ikke noget problem, og størrelserne på kanalerne vurderes som værende acceptabel grundet de store luftmængder. Udformningen på skitseforslag 2 adskiller sig fra skitseforlag 1, idet hovedkanalen grener ud til to fordelingskanaler, som føres parallelt og er forholdsvis symmetrisk. Denne udformning af kanalsystemet tillader mindre kanaldimensioner i fordelingskanalerne og lavere lufthastigheder. Beregninger foretaget med hensyn til kanaldimensioner viser, at hovedkanalen har en dimension på 1840 mm med en luftstrømningshastighed på 30 m/s. Fordelingskanalerne har ens dimensioner på 1640 mm. Tryktabet i dette forslag vil ikke 99

110 spille nogen rolle for valget, da det bliver negligeret af de store luftmængder som skal igennem de forholdsvis store kanaler. På grund af den større mængde af kanaler i forhold til forslag 1, forkastes forslag 2. Skitseforslag 3 ligner skitseforslag 2, men adskiller sig alligevel idet kanalsystemet i dette skitseforslag er opdelt i to separate ventilationssystemer, der fungerer uafhængig af hinanden. Ideen med dette skitseforslag er netop uafhængighed og afskaffelse af store kanaldimensioner. Kanaldimensionerne for hovedkanalerne findes ved beregning til henholdsvis 1640 mm og 1550 mm. Materialeforbruget til ventilationssystemet, samt til de øvrige komponenter vil også være stort og derfor forkastes dette forslag også til fordel for skitseforslag 1. Ud fra de før beskrevne argumenter vælges det at arbejde videre med forslag 1. I detailprojekteringen vil de enkelte komponenter i forslag 1 således blive revurderet, og ventilationssystemet vil blive projekteret i et større omfang. 100

111 Detailprojektering 11 Forslag 1 fra skitseprojekteringen er blevet valgt til videre bearbejdning, og systemet skal revurderes og behandles mere i dybden. De emner som er blevet berørt i skitsefasen vil igen i detailprojekteringen blive bearbejdet, dog i et større omfang. I den tidlige skitsefase er der lavet forudsætninger samt afgrænsninger, som der her i detailfasen vil blive gået mere i dybden med. Der vil stadig være visse forudsætninger som bibeholdes, og dette beskrives yderligere i det kommende afsnit. Indeklimaet i det bearbejdede område er et af de områder, der ikke er behandlet i skitsefasen, men her i detailfasen vil blive betragtet. Det kan sandsynligvis ikke ændre på de nødvendige luftmængder, som tidligere er fundet, da disse er meget store i forhold til de luftmængder, der normalt forbindes med både atmosfærisk og termisk indeklima. Dog udgør disse variable stadig en stor faktor i detailfasen, da centralaggregatet skal projekteres, så det foruden transport af luft også kan varme, køle, affugte, befugte og filtrere. Til at determinere om systemet har brug for disse dele, vil der blive lavet nogle beregninger for både varme- og kølebehov, herunder intern belastning samt beog affugtning. Dele af kanalsystemet vil blive håndberegnet med hensyn til kanalstørrelser. Endvidere vil recirkulation og varmegenvinding blive belyst med håndberegninger, når centralaggregatet skal dimensioneres. Hele systemet vil blive tegnet i CADvent, hvor tryktab, støjgener samt kanalstørrelser vil blive efterberegnet for procesudsugning, mens rumventilation er mere kompliceret. For at sikre den rigtige ventilation i de respektive rum, udvælges armaturer således, at stempelventilationen kommer til at fungere optimalt. Disse vil også blive indsat i CADventmodellen, så det er muligt at give en vurdering af tryktabet. Til sidst vil drift og vedligeholdelse blive belyst. Her kigges på, hvordan systemet kan og skal vedligeholdes. Dertil kommer driften af systemet. 101

112 11.1 Forudsætninger I detailprojekteringen er der, ligesom i skitseprojekteringen, nogle forudsætninger og elementer som der afgrænses fra at arbejde med. Der kigges på samme område som i skitsefasen, se figur 10 på side 83 for nærmere information. Oprindelig var det meningen, at der ikke skulle laves nogle håndberegninger for selve kanalsystemet, og de data som skal bruges til videre projektering af aggregater med mere, skulle tages fra CADvent, hvor hele systemet skal tegnes. Men eftersom dette ikke er muligt på grund af problemer med CADvent, vil tryktabet blive håndberegnet. Der vil blive lavet en nærmere analyse af den luftmængde, som er nødvendig i de respektive rum. Hvor der i skitsefasen blev projekteret ud fra nogle grove antagelser, kigges der i denne fase på forurening og partikelemissioner i rummene, og derfra findes en luftmængde, som er tilstrækkelig til at opretholde kravene til ISO klasse 5. Inventar medtages ikke i beregningerne eller overvejelser ved bestemmelse af luftmængder eller lufthastigheder. Dog bliver arbejdende personale og computere medtaget i form af en beregning af interne belastninger. Antallet af personer i renrumsområdet antages maksimalt at være 50 samtidigt. Der bliver lavet en beregning for, om der eventuelt er køle- eller varmebehov. Ved nærmere kontakt med personalet i Nano-bygningen, er der tilegnet ny information med hensyn til, hvad der bliver arbejdet med i renrummene. De benyttes blandt andet til karakterisering af antistoffer og laser-spektroskopi, hvor der kan drages fordel af den partikelfri luft under immobilisering af proteiner. Til disse processer bruges der ikke punktudsugninger, og på det grundlag fravælges punktudsugninger i renrummene. Støj i systemet vil der ikke blive taget hensyn til. Dog vil emnet kort blive berørt og kommenteret. I skitsefasen blev der afgrænset fra at kigge på energiforbruget, hvilket også gøres i detailfasen. Energi og økonomi i det hele taget vil ikke blive taget i betragtning eller diskuteret. De luftmængder der i skitsefasen blev dimensioneret efter, er fundet ud fra antagelser. I detailfasen skal flere dimensioneringsbaggrunde undersøges, som for eksempel partikler i rummet, konvektionsstrømme med mere, og disse vil blive sat i fokus i det kommende afsnit Luftmængder i ventilationssystemet Ved bestemmelse af luftmængden til arbejdsområdet, behandles først partikelmængden i rummet for at finde det luftskifte, som kan gøre det muligt at overholde kravene beskrevet i ISO klasse

113 Indblæsnings- og rumudsugningsmængde Før et luftskifte kan regnes ud fra partikelemissionen, skal kilderne som afgiver disse partikler kendes. Det antages, at når rummene er i brug, kan der arbejde op til fire personer derinde af gangen. Hver af disse afgiver 5000 part./s 0, 5 µm. Endvidere er der andre kilder i rummet som afgiver ukendte mængder af partikler. Ud fra det udstyr som der er til rådighed i Nano-bygningen vurderes det, at ca part./s 0, 5 µm afgives herfra og fra de processer som foregår. I de respektive rum er der placeret stinkskabe, hvorfor tallet ikke er større på emission fra apparatur med mere. Det samlede antal partikler afgivet hvert sekund må derfor blive: S = ( ) part./s 0, 5 µm = part./s 0, 5 µm (11.1) Måden luftskiftet regnes på, er ved at finde den luftmængde der er tilstrækkelig for at opretholde den ønskede ISO klasse, og dernæst sætte det i forhold til rumvolumen. Først findes den tilstrækkelige luftmængde ud fra formel C rum = S/(q v η sf ɛ) (11.2) Hvor: C rum Den maksimale partikelmængde [part. 0, 5 µm] S Partikelemissionen i rummet [part. 0, 5 µm/s] q v Den nødvendige indblæsningsmængde [m 3 /s] η sf Effektiviteten af det sidste filter luften passerer [-] ɛ Ventilationseffektiviteten i systemet [-] Fra afsnittet omkring filtre, afsnit 10.1, vides det, at slutfiltret i systemet er et HEPA H13-filter, som har en effektivitet på 99,997 % for part. 0, 5 µm. Ligeledes vides, det at et ISO klasse 5 renrum må indeholde maksimum 3520 part. 0, 5 µm. Fra skitseforslag 1 er der fundet et indblæsningsareal. Et hurtigt estimat af ventilationseffektiviteten kan findes ved at sætte partikelkoncentrationen i udsugningen i forhold til partikelkoncentrationen i rummet. Herved opnås en effektivitet på over 500 %. Når dette er fastlagt kan en luftmængde bestemmes, og derfra findes et luftskifte. Luftskiftet bliver således 260 h 1. Udregningerne kan ses på [Bilags-CD, Luft industri detail.xlsx]. Luftskiftet er nu bestemt ud fra partikelemission, og det skal undersøges, om der er andre faktorer, som kan give et større luftskifte. Hvis dette er tilfældet, projekteres ventilationen herefter. Omkring et menneske vil der være en opadrettet konvektionsstrøm på omkring 0,2 m/s. Derudover er der også forskellige apparaturer i arbejdsområdet, som, i brug, kan bidrage til denne opadrettede strøm. Fra bogen Danvak er det givet, at hvis hele loftarealet anvendes 103

114 til stempelventilation og en lufthastighed på 0,45 m/s benyttes, vil dette kunne opveje for disse konvektionsstrømme [Stampe, 2000]. Hvis denne teori benyttes, mangles der et indblæsningsareal for at kunne bestemme et luftskifte. Ud fra en undersøgelse af forskelligt armatur, er det på Trox Danmark A/S hjemmeside fundet, at et sådant armatur har et indblæsningsareal på ca % af armaturarealet [Trox A/S, 2008]. Med disse data er en luftmængde på m 3 /h, og et luftskifte på 324 h 1 fundet. Beregningen kan ses på [Bilags-CD, Luftmængdeberegning industri.xlsx]. Ved at projektere efter et luftskifte på 324 h 1, vil både partikler kunne fjernes i rummene, samt opadrettede konvektionsstrømme modvirkes. Derfor vælges det at bruge et luftskifte på 324 h 1, hvilket også vurderes til at være acceptabelt i forhold til en artikel, hvor luftskiftet i renrum beskrives at skulle ligge mellem h 1 [Rumsey, 2008] Procesudsugningsmængde Den før fundne nødvendige mængde af procesventilation på m 3 /h, bruges ikke videre i detailfasen. Den nye værdi findes ud fra nogle andre antagelser omkring luftmængderne, der skal suges fra stinkskabene. Denne vil have en værdi regnet ud fra en åbning på 0,3 m 2 og her har luften en hastighed på 0,5 m/s [ByrumLabflex, 2008]. Det giver en ny luftmængde på 540 m 3 /h. Beregningen kan ses på [Bilags-CD, Luft industri detail.xlsx]. Idet punktudsugninger ikke anvendes, indsættes der i stedet flere stinkskabe end i skitsefasen. Med en mængde af stinkskabe på 30, vurderet ud fra antal rum og størrelse af disse, fås en procesudsugningsmængde på m 3 /h Friskluft Ventilationssystemet skal recirkulere en stor mængde luft, hvilket forklares nærmere i afsnit Det er dog nødvendigt med en vis mængde frisklufttilførsel, så personalet der arbejder i rummene får tilført ilt. Denne mængde af luft regnes ud fra det kriterie, at en person indånder 15 kg luft om dagen [Jensen, 2008]. Ud fra en omregning af enheder, giver det en luftmængde på 0,52 m 3 /h pr. person. Ved antagelse om 50 personer i renrumsområdet, som det mest belastede tilfælde, giver det en luftmængde på 26 m 3 /h. I forhold til den samlede luftmængde der er behov for, udgør denne frisklufttilførsel kun 0,003 0 / 00. Fra procesudsugning er det en nødvendighed med m 3 friskluft/h, og dermed kan det konstateres, at denne luftmængde vil være den dimensionerende for frisklufttilførslen. Denne mængde er 2,15 %, og svarer nogenlunde til den procentdel angivet i en artikel om renrum [DeSorbo, 2008]. I selve kanalsystemet vil der, som nævnt, være ændringer i forhold til skitsefasen. Disse ændringer vil blive beskrevet nærmere i det kommende afsnit, hvor hele kanalsystemet vil blive vist og forklaret. 104

115 11.3 Kanalsystem Ventilationssystemet som helhed tager udgangspunkt i skitseforslag 1. Det vil sige, at der er to trykkamre med dimensionerne mm. Gulvniveau sættes til kote 0, og midten af disse er placeret i koterne 3,75 og -1,05. Dermed får rummene en højde på 2,7 m. Endvidere er der kommet recirkulation i systemet, et samlet system til procesudsugning og nye kanalstørrelser på indblæsning med mere. Disse ting vil blive forklaret videre i dette afsnit. Alle beregninger fremgår på [Bilags-CD, Luftmængdeberegning industri.xlsx]. Hele systemet uden armaturer, spjæld med mere er vist på figur Figur Plantegning af ventilationssystemet. Rød betegner indblæsningssystem, blå rumudsugning, gul recirkulation og grøn procesudsugning. 105

116 Som det ses på figuren er procesudsugningssystemet ændret, så luften nu sendes til behandling i centralaggregatet. Detaljerne omkring indblæsning, udsugning, proces og endelig tilhørende armaturer beskrives i det følgende Indblæsning og udsugning Indblæsningssystemet, markeret med rødt på figur 11.1, skal kunne levere en luftmængde på m 3 /h friskluft som forklaret i afsnit Det giver, med en lufthastighed på ca. 15 m/s, en kanaldimension på 630 mm i diameter for både indblæsnings- og rumudsugningskanalerne, som går fra trykkamrene til centralaggregatet. Den fundne luftmængde bevirker, at ventilationssystemet vil blive lavet om i forhold til det første udkast i skitsefasen. For eksempel er der ikke taget højde for det store energiforbrug, der vil være ved så store luftmængder, som der er behov for. Et element der er ændret ved systemet er, at der er koblet recirkulation på. Som nævnt er der behov for m 3 /h friskluft i systemet. Dermed vil det også være den eneste mængde af luft, som er nødvendig at erstatte ud af den samlede luftmængde, som betyder, at 97,85 % kan recirkuleres. Dette er implementeret i systemet i form af rektangulære kanaler, som det er vist på figur Figur D-visning af systemet. Gule kanaler viser recirkulationskanalerne. Som vist er det valgt at lave to kanaler i stedet for en. Arealet af disse to kanaler skal, med en lufthastighed på 25 m/s, være på 8,196 m 2, og det vil give en for stor kanalstørrelse, da højden på kanalen er låst på grund af trykkammerets højde. Højden må maksimalt ligge på 2000 mm og det ville, med én kanal, give en bredde på ca mm. I stedet for er det valgt at benytte to kanaler med en bredde på 2050 mm hver. Dette er gjort for at mindske størrelsen på den ene kanal, der ellers skulle supplere trykkamrene med luft. Derudover mindskes tryktabet ved indsnævringer og udvidelser til og fra ventilatorerne. 106

117 Procesudsugning I skitsefasen var procesudsugningssystemet lavet som fire mindre separate systemer, hvor den forurenede luft blev lukket ud igennem taget. På grund af den luftmængde procesudsugningen udgør, m 3 /h, er det blevet vurderet, at energien fra denne luftmængde ikke må gå tabt. Derfor skal der varmegenvindes, og det betyder ligeledes, at det er nødvendigt at samle alt procesudsugning i et system. Systemets nye opbygning kan ses på figur Figur Plantegning af procesudsugning med kanaldimensioner. 107

118 Procesudsugningsafkastet vil blive ført ud igennem taget, hvor det dog indledningsvis filtreres. På grund af den nye indblæsningsmetode, hvor hele loftet er dækket med indblæsningsarmaturer, er det en nødvendighed at føre procesudsugningen udenom trykkammeret. På figur 11.3 er det vist, hvordan kanalerne er ført udenom trykkammeret og samlet ved enden mod teknikrummet (rum 3.118). Ved begyndelsen af alle udsugningerne ved stinkskabene er der en starthastighed i kanalerne på 3 m/s, og denne hastighed fortsætter i kanalerne, indtil de når en vis størrelse. En kanalstørrelse på 560 mm er valgt som den største, der må bruges ved procesudsugning, og derved stiger hastigheden, så snart der er koblet seks eller flere stinkskabe til systemet. I afsnit er det omtalt, hvor i systemet der eventuelt kan være et behov for lyddæmpere. På den sidste strækning er der placeret en kanal med en størrelse på 800 mm, hvori der er en hastighed på ca. 10 m/s, når alle stinkskabe er tændt. Til sidst skal luften igennem en krydsvarmeveksler inden det filtreres og bliver udledt Armaturer Systemet er projekteret på den måde, at loftet er fyldt ud med indblæsningsarmaturer, som er koblet på det øvre trykkammer. En illustration af dette kan ses på figur Figur Udsnit af arbejdsområdet, med placering af armatur. I alt er der brugt 968 armaturer, som hver afgiver en luftmængde på 746 m 3 /h, hvilket ikke helt leverer den mængde luft, som er udregnet i forrige afsnit. Luftskiftet vil her variere fra h 1. Dog ligger det forholdsvis tæt på den oprindelig mængde, så dette ses der bort fra. Grunden til, at luftmængden ikke helt passer er, at de armaturer som er brugt, ikke passer helt præcist ind i loftet i rummene. Dette efterlader en lille rende rundt i kanten, hvor der ikke er plads til endnu et armatur. 108

119 I gulvet, hvor rumudsugningen befinder sig, vil der ikke være nogen armaturer placeret. Det vil være et perforeret gulv med et grundfilter under, der skal filtrere de største partikler fra luften og fungere som udsugningsarmatur Det endelige system For at vise hvordan hele systemet ser ud, og give et indblik i hvor meget plads det kræver, er der på figur 11.5 vist en 3D-tegning fra CADvent. Figur D-visning af en del af systemet. Figuren viser de respektive trykkamre, hvor der er indblæsningsarmaturer og udsugning samt tilslutninger fra kanalerne i procesudsugningssystemet til stinkskabene. En plantegning af hele systemet kan ses på Tegning I-1 og en isometrisk visning af systemerne kan ses på Tegning I-3 og I-4. I det kommende afsnit vil disse komponenter blive beskrevet detaljeret. Dette gælder både dem der er behov for, så systemet kan fungere samt individuelle Komponenter Komponenter i et ventilationssystem opdeles i to grupper, hvoraf den ene er de i kanalsystemet tilhørende komponenter og den anden gruppe udgøres af komponenter, som befinder sig i ventilationsaggregatet. Selvsagt består et ventilationssystem af en række komponenter, der i samspil med hinanden skal sikre den ønskede ydelse med hensyn til drift, energi samt effektivitet. For at sikre, at ventilationsanlægget som helhed fungerer optimalt skal de enkelte komponenter vælges og dimensioneres med omhu. De komponenter der skal indgå i kanalsystemet er: Luftindtag 109

120 Afkast Kanaler Lyddæmpere Spjæld Filtre Indblæsningsarmaturer Luftindtag og afkast Ventilationsluften hentes ind til kanalsystemets forsyningsside fra det sted, hvor luftkvaliteten er bedst. Det kan ske gennem en vægrist, enten fra en gård eller et andet rent sted uden trafikforurening eller mindst 2 m over gadeniveau [Stampe, 2000, s. 134]. Risten udformes så indtrængen af nedbør, blade og fugle er besværligt. Opbygning af risten kan ses på figur Figur Jalousirist ved indtag. Umiddelbart efter risten anbringes et grovfilter samt finfilter til filtrering af indtaget. På den måde skånes HEPA-filtret samt de øvrige komponenter i ventilationsanlægget. Placering af filtre umiddelbart efter vægristen har en betydning for åbningsarealet. Dette skyldes, at filtre fungerer optimalt ved bestemte gennemstrømningshastigheder og for grovog finfiltre er denne 2,5 m/s. Dermed er det også sikret, at lufthastigheden over ristens nettoareal ikke overstiger 3 m/s, som den maksimale hastighed bør være [Stampe, 2000, s. 134]. Dette skyldes et ønske om ikke at suge regn og sne ind i anlægget ved indsugning, og ved afkast sker det for at begrænse tryktab og lydniveau. Denne forudsætning samt en givet volumenstrøm på 4,5 m 3 /s er taget i betragtning ved beregning af åbningsarealet, som er fundet til 1,8 m 2. For afkast har udformningen en afgørende betydning, fordi forskellige udformninger giver anledning til varierende kastelængder samt tryktab. Den bedste løsning vil være den, hvor kastelængden er størst og tryktabet mindst. Passende kastelængde sørger for, at afkastet ikke tilbageføres til indtaget. Dette imødekommes ved at placere en konus for enden, 110

121 så afkastet accelereres. Dette giver et tilfredsstillende kompromis mellem kastelængde og tryktab. Idet afkastluften for procesudsugning bearbejdes med filtre inden udslip til det fri, bruges dette argument til at forkaste behovet for skorsten. Placering af et almindeligt afkastarmatur ovenpå teknikrummet vurderes derfor til at være tilstrækkelig Kanaler Kanalsystemet for renrum og laboratorium består af en række kanaler for henholdsvis trykkammer, procesudsugning samt indtag og afkast. Kanalsystemet for trykkammeret består af to rektangulære kanaler, som forsyner indblæsningskammeret med afkast fra udsugningskammeret via recirkulation. Friskluft tilføres via indtaget til aggregatet, hvor varmegenvinding finder sted ved en krydsveksler Armaturer Lufttilførsel og udsugning fra renrummene sker gennem indblæsningsarmatur samt perforeret gulv. Afhængig af ventilationsprincippet vælges passende armaturer. Hvis der ønskes opblanding, vælges armaturer der spreder indblæsningsluften således, at det forurenede luft i rummet opblandes med indblæsningsluften. Således opnås ensartet fordeling af forurening og temperatur i rummet. Denne form for ventilation kan benyttes for de mindst rene renrumsklasser ISO klasse 6 til 10. For eksempel vil virksomheder med et moderat behov for renhed have gavn af denne form for ventilation. For renere ISO klasser, 5 til 1, hvor renhedskravet er højere, benyttes stempelfortrængning. Indblæsningsarmaturerne ved stempelfortrængning er forskellige fra opblanding, idet der ønskes jævnt nedadrettet luftstrømning. Ved at indblæse luften med 0,45 m/s sikres eliminering af opadrettede konvektionsstrømme fra personer og udstyr. Indblæsningen foregår over indblæsningsarmaturerne som dækker størstedelen af loftarealet. I det følgende beskrives loftsarmaturerne. [Stampe, 2000, s. 258] Indblæsningsarmatur Når luftskiftet og dermed luftmængdebehovet er kendt, findes armaturer som matcher behovet. Der vælges armaturer med indbyggede HEPA-filtre H13 for indblæsning. Indblæsningsarmaturerne placeres som tidligere nævnt i loftet. For disse er de i tabel 11.1 angivne værdier gældende. 111

122 KLC-FFC1220 Model AZ-WF305 AZ-WF355 EBM Antal Strømforsyning [V/Hz] 220/50 220/50 220/50 Effekt [W ] Omdrejninger [rpm] Volumenstrøm [m 3 /h] Støj [db] Overfladehastighed [m/s] Gennemsnitshastighed 0, 45 m/s Ydre mål [mm] Dimension [mm] HEPA-filter Effektivitet [%] 99, 99 % v. 0, 3 µm Volumenstrøm [m 3 /h] 2000 Primær modstand [P a] 220 Tabel Data for indblæsningsarmaturer. Udsugningsarmaturerne udgøres af et perforeret gulv med tilhørende grovfiltre i klassen G4. Denne form for udsugning giver ensartet lodret luft fortrængning i lokalet Spjæld For regulering af luftstrømmen i ventilationsanlægget benyttes spjæld. Regulering omfatter både volumenstrøms- og trykregulering. Der findes mange varianter af spjæld, og disse navngives efter det formål, de skal tjene. Med hensyn til lækage inddeles spjæld i klasser, der angiver den maksimale volumenstrøm gennem et lukket spjæld. De forskellige spjæld med deres funktioner er angivet på figur Figur Afspærringsspjæld. Figur Indreguleringsspjæld. 112

123 Figur Motoriserede lukkespjæld. Figur Motoriserede røgspjæld. De respektive spjæld indsættes i ventilationssystemet, hvor der er behov for dem. Deres placering kan ses på Tegning I Filtre I centralaggregatet såvel som kanalsystemet er der anbragt filtre, som sørger for frasortering af uønskede partikler og forurening. For at beskytte centralaggregatets komponenter, påmonteres et grovfilter samt finfilter umiddelbart efter jalousispjældet ved indtaget. Således fås ren luft gennem resten af aggregatet. Som nævnt i afsnit , vælges der at anbringe et G4-grovfilter samt et F7-finfilter i serie. For procesventilation anvendes et F7 som renser afkastluften inden afkastluften slippes ud i det fri. Kun ved indblæsningsarmaturerne anvendes HEPA H13-filtre for at sikre at luften inde i renrummene har tilfredsstillende kvalitet Tryktab Tryktabet i systemet vil blive delt op i to dele. En del for procesudsugning og en del for både indblæsning og udsugning i renrummene, da luftmængden der recirkuleres kobler de to systemer sammen i et. På grund af kompleksiteten med recirkulation i CADvent, er programmet ikke i stand til at regne på systemet for indblæsning og udsugning, så derfor er disse beregninger lavet manuelt. Procesudsugningssystemet er derimod beregnet i CADvent Rumventilation Da CADvent ikke kan regne på det tegnede system, er størstedelen af systemet lavet som håndberegning. Stykket fra centralaggregatet og ind til trykkammeret har CADvent regnet til 89 P a. Derfra er der beregnet to scenarier indtil luften er igennem armaturet og er kommet ned i renrummene. Ved de to senarier betragtes henholdsvis et armatur 113

124 i modsatte ende af trykkammeret end indblæsningen og et armatur lige ved siden af indblæsningen til trykkammeret. I første scenarie er trykkammeret inddelt i fem zoner, og beregnet ved hjælp af Tor Wadmarks formel. Herved er tryktabet i hver zone udregnet og summeret. Hvordan kammeret er delt op, er illustreret på figur Figur Zoneinddeling af trykkammer. 114

125 Hver gang luften strømmer forbi en ny zone, vil der være en mindre luftmængde som skal videre i systemet og dermed også en ny lufthastighed. Inddelingen er meget grov, men dette antages som værende acceptabelt, baseret på det resultat som fremkommer. Igennem trykkammeret fremkommer et tryktab på 0,58 P a, hvilket er så lavt, at det reelt set kan ses bort fra. Beregningen for dette tryktab kan ses på [Bilags-CD, Tryktab industri.xlsx]. Ved det andet scenarie betragtes et armatur lige ved siden af indblæsningen. Ved dette armatur har det været nødvendigt at lave det skøn, at armaturets tilslutning til trykkammeret anses som en afgrening. På den måde burde tryktabet kunne aflæses i et skema. Men på grund af de store hastigheder i systemet går tryktabet her uden for skala. Derfor skønnes en værdi for denne afgrening på 200 P a. En illustration af scenariet er skitseret på figur Trykkammer Recirkulering 25 m/s Figur Illustration af, hvor tryktabet finder sted. Den skønnede værdi på 200 P a overstiger værdien på 0,58 P a fra scenarie et, og derfor vælges scenarie to som dimensionsgivende. Til dette tryktab skal der adderes nogle tillæg fra centralaggregat, filtre, varmeveksler, armatur og strækningen fra centralaggregatet til trykkammeret. De dele som giver et tryktab i centralaggregatet er grundfilter, finfilter, krydsvarmeveksler, befugter, køleelement og en varmeflade [Dansk Energi, 2008], [Systemair A/S, 2004, s. 38] og [JEVI A/S, 2008, s. 5]. For befugter er der antaget en værdi på 20 P a. Udover de filtre som er placeret i aggregatet, er der også filtre over og under renrummene [Hvenegaard, 2007, s. 21]. Der er både grundfilter, finfilter og mikrofilter. Disse tryktab kan ses i tabel Komponent Tryktab [P a] Centralaggregat 690 Filtre 880 Strækning mellem aggregat og trykkammer 89 Armatur 125 Spjæld 50 I alt 2034 Tabel Tryktab over de respektive komponenter. 115

126 Beregningen af dette tryktab kan ses på [Bilags-CD, Tryktab industri.xlsx]. Med tryktabet i systemet på plads, kan en ventilator til centralaggregatet findes. Dette gøres i afsnit Procesudsugning Procesudsugningen er tegnet detaljeret i CADvent, og da CADvent kan regne på dette system, bruges disse data til videre beregning af tryktabet. Fra programmet fås det, at tryktabet er på 347 P a i systemet. Disse tal har programmet fundet frem til, men med den forudsætning, at tryktabet over et stinkskab er på 65 P a, hvilket er en skønnet værdi. Udover dette tryktab skal der adderes tillæg fra filtre og varmeveksler. Inden udsugningsluften kan afkastes skal det filtreres med et finfilter. Sluttryktabet over dette er på 250 P a. Krydsvarmeveksleren, som luften også skal igennem, har et tryktab 150 P a. I alt vil det give et samlet tryktab på 747 P a i ventilationssystemet for procesudsugning. Valg af ventilator og placeringen af denne kan ses i afsnit Varmegenvinding Ved anbringelse af varmegenvinding i ventilationsanlægget opnås store årlige energibesparelser. Varmegenvinding opnås ved placering af en varmeveksler i centralaggregatet. Typisk anvendes to typer varmevekslere, rotations- eller krydsveksler. Roterende varmevekslere overfører varme ved regenerativ varmeoverførsel. Det vil sige, at varmen overføres indirekte fra den varme afkastluft til rotoren, hvor den akkumuleres, indtil den afgives til den kolde udeluft. Med roterende varmeveksler kan der opnås termiske virkningsgrader på op til mere end 80 %. Det tilstræbes, at undgå blanding af afkast og udeluft, hvorfor der er placeret en skyllesektor. Trods denne må der regnes med en relativ stor, utilsigtet lækage. Denne risiko kan have betydning for valg af varmeveksler til ventilationsanlægget. Krydsvarmeveksleren udmærker sig ved at separere afkastet og udeluften så godt som fuldstændig. Til gengæld er virkningsgraden kun på 65 %. Dog kan virkningsgraden forøges yderligere ved udskillelse af kondensat, således at den latente varme kan hæve virkningsgraden op til 75 %. Krydsvarmevekslere overfører varme ved rekuperativ varmeoverførsel. Herved overføres varmen ved termisk ledning gennem fælles vægge mellem den varme og den kolde luftstrøm, som vist på figur på næste side. 116

127 Figur Krydsvarmeveksler Idet at risikoen for lækage ved krydsvarmevekslere er lille i forhold til roterende varmevekslere vælges krydsvarmevekslere i anlægget. Dette skyldes, at afkastluften kommer fra procesudsugning og er forurenet. Dette afkast må ikke blandes med udeluften, idet udeluften overføres til renrummene. Dog vil eventuelle forureninger fra afkastluften ikke komme ind i renrummene på grund af H13-filtre. Med hensyn til tilsmudsning af filtre og dermed en reduktion af filtrets levetid, ønskes der ingen tilførsel af forurening via blanding af afkast og tilluft. Ved valg af varmeveksleren sættes den termiske virkningsgrad til 75 % Køle- og varmebehov For at opretholde en passende temperatur i arbejdsområdet, vil det være nødvendigt på nogle tidspunkter at opvarme og andre at køle den friskluft, som bliver tilført systemet. Det vil skyldes de forskellige årstider, så der vil blive dimensioneret ud fra de værste tilfælde. Endvidere skal det kontrolleres, om der skal køles for den interne belastning, der finder sted i brugstiden af rummene. I systemet forefindes en krydsvarmeveksler, som har en effektivitet på 75 %, og den vil luften komme igennem på alle tidspunkter på året. Med disse rammer for køle- og varmebehov skal den interne belastning findes, da denne skal medregnes i temperaturberegninger for luften i indtag og afkast. Fra afsnit 4.2 vides det om kravene til rumtemperaturen, at de har en spændvidde på C. Disse benyttes til de værste temperaturforskelle, altså de værste tilfælde over et år Intern belastning Kilder til den interne belastning kommer i renrum udelukkende fra personer og apparatur. Ved denne betragtning ses på et renrum, hvor det antages at den maksimale belastning er fire personer (a 120 W ), tre apparater (a 800 W ) og seks lamper (a 40 W ). I alt giver det 117

128 en belastning på 3,12 kw. Omregnes det bliver det til 74,88 kw h/døgn. Måden denne belastning omregnes til en stigning eller ny temperatur i renrummet er følgende. θ i = H v θ v + Q i 24 H v (11.3) H v = ρ C p n V (11.4) Hvor: θ i Døgnmiddelværdien af rumlufttemperaturen [ C] H v Specifikke varmetab ved ventilation [W/ C] θ v Døgnmiddelværdien af ventilationsluftens indblæsningstemperatur [ C] Q i Den samlede varmeafgivelse over døgnet fra interne kilder [W h/døgn] ρ Luftens densitet [kg/m 3 ] C p Luftens specifikke varmekapacitet [J/(kg K] n Luftskifte [s 1 ] V Volumen [m 3 ] Luftmængden der bruges er taget fra det scenarie, at alle stinkskabe er i brug. Udregningerne kan nærmere ses i [Bilags-CD, Intern belastning.xlsx], og resultatet bliver, at den interne belastning stort set ingen effekt har på det termiske indeklima. Forskellen i døgnmiddelværdien af rumlufttemperaturen bliver 5, C. For at få en ide om, hvor meget intern belastning dette ventilationssystem kan håndtere, er det beregnet, hvor stor en effekt der skal være i rummet for at døgnmiddelværdien stiger 0, 1 C. Det viser sig, at der skal hele 5930 kw til. Ud fra denne beregning kan det konkluderes, at den interne belastning ikke har nogen effekt på det termiske indeklima på grund af det store luftskifte. Derfor har den interne belastning ikke indflydelse på beregningerne for køle- og varmebehov Varmebehov Når der skal dimensioneres for opvarmning, gøres dette ud fra det scenarie, at der skal opvarmes for en T på 28 C. Denne værdi fremkommer som diffensen mellem den dimensionerende udetemperatur på 12 C og den mindste anbefalede operative temperatur på 16 C. Hvis systemet kan opvarme den friskluftmængde, som konstant bliver taget ind i indblæsningen, vil systemet være i stand til at opretholde en passende temperatur for de arbejdende. I systemet er der, som nævnt indledningsvis i dette afsnit, en krydsvarmeveksler med en effektivitet på 75 %, hvilket vil sige, at varmefladen i centralaggregatet ikke skal klare alle 28 C. For at finde hvilken T varmefladen skal klare, bruges følgende formel. 118

129 η = t i t ud t u t ud (11.5) Ud fra denne formel kan t i isoleres og findes til 9 C. Beregningen kan ses på [Bilags-CD, Varme- og kølebehov industri.xlsx]. Det vil sige, at krydsvarmeveksleren kan varme luften op til 9 C og de resterende 7 C skal varmefladen kunne klare. For senere at kunne finde en varmeflade skal dennes effekt kendes. Den findes ud fra følgende. Φ = q v ρ c T (11.6) Den effekt som en varmeflade skal kunne klare er på 38,03 kw. Detaljer kan ses på [Bilags- CD, Varme- og kølebehov industri.xlsx] Kølebehov Det kølebehov der er i systemet bliver, ligesom ved opvarmning, hjulpet på vej af krydsvarmeveksleren. Det antages at den maksimale temperatur udeluften kan antage er 32 C, taget fra BSim ved en simulering af år Ved den temperatur havde luften en relativ luftfugtighed på 40 %. Den relative luftfugtighed er nødvendig ved beregning af kølebehovet, da entalpien skal bruges. Før beregning af selve kølebehovet kan finde sted, skal det først fastslås, hvilken T køleelementet skal køle. Ud fra formel 11.5 kan en temperatur på 5,25 C findes, som skal trækkes fra de 32 C. Det giver så en temperatur efter krydsvarmeveksleren på 26,75 C. Den T som køleelementet skal køle er dermed 1,75 C. Dog skal T ikke bruges, da det er forskellen i entalpien mellem de 25 (den højeste anbefalede operative temperatur) og 26,75 C, som har indflydelse. I et i,x-diagram kan de to temperaturers entalpier (I) aflæses til henholdsvis 55,5 og 57, hvilket giver en forskel på -1,5. Formel for beregning af den effekt der skal til for at køle den nødvendige mængde, er følgende. Φ = q v ρ (I u I i ) (11.7) Effekten som køleelementet skal kunne trække ud af luften er 8, 1 kw. Beregning kan ses på [Bilags-CD, Varme- og kølebehov industri.xlsx]. Køleelementet og placeringen af denne i centralaggregatet, kan ses i afsnit

130 11.8 Befugtning Luftfugtighedens direkte indflydelse på menneskets sundhed og komfort er negligeabelt såfremt den relative fugtighed ligger mellem 30 og 70 %. Det er derfor sjældent nødvendigt at befugte luften til komfortanlæg. Men luftfugtigheden har derimod direkte betydning i industrisammenhæng. Her kan processer og produkter være særlig følsomme over for fugtigheden og der forefindes et snævert interval for luftfugtigheden, hvori disse fungerer optimalt. [Stampe, 2000, Appendix A.41]. Med udgangspunkt i de i appendiks A.41 vejledende temperaturintervaller samt relativ luftfugtighedsintervaller beregnes den nødvendige fugtmassestrøm som skal tilføres indblæsningsluften. Appendiks A.41 angiver den tilladelige relative luftfugtighed ved industri inden for elektro til 30 % til 60 %. Med forudsætningerne på plads ses der nu på fugtbelastninger. Det antages, at mennesker er den primære fugtkilde og at hver person afgiver 84 g/h. Ved en yderligere antagelse om 50 personers tilstedeværelse fås 4200 g/h. De 50 menneskers fugtafgivelse regnes som den vandmængde, der tilføres i timen og betegnes q w. Befugterens dampforbrug kan nu beregnes ved følgende formel: q m,da = (x u x i ) q m,l (11.8) Hvor: q m,da x u x i q m,l Massestrømmen af damp [kg/h] Vanddampindholdet i udsugningsluften [g/kg] Vanddampindholdet i indtaget [g/kg] Massestrømmen af luft [kg/h] Ved aflæsning i et i,x-diagram, se Bilag H, fås ved 16 C og 30 % RF et vandindholdet x u til 3,4 g/kg. Dette er tilstanden på udsugningsluften ved den mindste anbefalede operative temperatur samt mindste tilladelige relative fugtighed. Indtaget har et vanddampindhold på 1,1 g/kg ved den dimensionerende udetemperatur. Idet massestrømmen af luften regnes som volumenstrømmen gange densitet, findes det nødvendige dampforbrug til befugtning: q m,da = (3, 4 g/kg 1, 1 g/kg) m 3 /h 1, 2 kg/m 3 = 44, 7 kg/h (11.9) Dette er den nødvendige mængde af damp, som skal tilføres indblæsningsluften. Der er ikke taget hensyn til befugterens virkningsgrad. 120

131 11.9 Affugtning I sommerperioden er lufttemperaturen høj og den relative luftfugtighed lav. For at overholde toleranceværdien til den ønskede relative luftfugtighed på maksimalt 60 % indendørs, skal indblæsningsluften eventuelt affugtes. Værdier fra BSim viser en maksimal temperatur på 32 C med relativ luftfugtighed på 40 %. Ved afkøling til 25 C aflæses relativ luftfugtighed på ca. 60 %. Ønsket om en maksimalt relativ luftfugtighed på 60 % er dermed opfyldt. Dette betyder, at der ikke er behov for affugtning med hensyn til indblæsning. Det er imidlertid nødvendigt at affugte for personbelastningen om sommeren. Dette resulterer i, at der skal fjernes 4200 g/h eller 4,2 l/h for at opretholde kravet om den maksimalt tilladelige relative fugtighed angivet af Appendiks A Recirkulation For renrum og laboratorier er det valgt at benytte recirkulering. Ved recirkulation dannes en cyklus, hvor afkastluften tilbageføres fra udsugning til indblæsning. Ved denne cyklus sørger filtrene for at rense luften for urenheder i form af partikler, støv med videre. Ved udnyttelsen af energiindholdet i afkastluften menes varmegenvinding, som ved recirkulation kan anslås til 100 %. Forudsætningen for anvendelse af recirkulationsprincippet er anvendelsen af meget effektive filtre, som med tilstrækkelig nøjagtighed kan filtrere den gennemstrømmende luft gennem systemet. Ved anbringelse af HEPA-, fin- og grovfiltre sikres det, at luftrenheden lever op til de gældende ISO klasse 5 angivne partikelkoncentrationer. Det er nødvendigt at forsyne renrummene med friskluft, idet menneskene har behov for ilt. Dernæst skal frisklufttilførslen kompensere for den mængde udsuget luft fra procesudsugningen. Dette er mere detaljeret beskrevet i afsnit Centralaggregat Ventilationsanlægget opdeles i tre systemer, indblæsning, rum- og -procesudsugning. Der projekteres et centralaggregat til disse systemer og dernæst projekteres ventilatorer til recirkulation. Alt dette anbringes i teknikrum Princippet for centralaggregatet fremgår af figur

132 Centralaggregat LS GF FF FF BS M M Indtag Udsugning Afkast LS M Hz Hz A BS M Indblæsning Krydsvarmeveksler M Motoriseret spjæld GF Grovfilter Varmeflade Ventilator FF Finfilter Køleflade Filter LS Lukkespjæld Befugter Armatur BS Brandspjæld A Affugter Rist Hz Frekvensomformer Figur Principskitse af centralaggregat. Projektering af centralaggregatet tager udgangspunkt i en række komponenter, der er dimensioneret med hensyn til behovet. Der vælges at benytte et centralaggregat fra Systemair: Danvent DV [Systemair, 2008a]. De komponenter der indgår i centralaggregatet beskrives herunder Ventilatorer Ud fra et behov på m 3 /h, vælges at placere en DVV FK 50 ventilator [Systemair, 2008a]. Dette er en dobbeltsugende, remtrukken centrifugalventilator. DVV BK 50 er en ventilator med bagkrummede skovle med en virkningsgrad på omkring 80 %, hvilket betyder god driftsøkonomi Varmeveksler Fra afsnit 11.6 er det beskrevet, at der i centralaggregatet bør vælges en krydsvarmeveksler med henblik på minimal lækage, hvilket efterkommes. Den valgte model er vist på figur

133 Figur Krydsvarmeveksler fra Systemair, type DVQ. Der anbringes en krydsvarmeveksler fra Systemair, som har tilstrækkeligt kapacitet til at håndtere indblæsningsvolumenstrømmen på m 3 /h [Systemair, 2008b] Varmeflade Efter at luften har passeret krydsvarmeveksleren er luften stadig ikke opvarmet tilstrækkeligt. Derfor anbringes en varmeflade i centralaggregatet, som sørger for at eftervarme luften. Denne behandling af indblæsningsluften kræver en vis mængde energi. Denne effekt regnes til 38,03 kw. En 4-trins varmeflade fra JEVI A/S er valgt til centralaggregatet og er vist på figur Figur Varmefladen. Effekten af den valgte varmeflade er 48,6 kw og den anbringes i centralaggregatet [JEVI A/S, 2008]. Med antagelsen om en lufthastighed på 5 m/s aflæses tryktabet fra kataloget til ca. 40 P a. 123

134 Køleflade Det har ikke været muligt at finde en køleflade med de krævede tekniske specifikationer. Der skal findes en løsning, der kan levere en køleeffekt på de tidligere fundne 8,1 kw Befugter Beregninger viser, at der er et behov for vandtilsætning i form af damp til indblæsningsluften på 44,7 l/h. Befugtningen af friskluften sker med en dampbefugter, som kan ses på figur Figur Dampbefugter samt dampdyser, GTS 200. Modellen der er valgt, er en GTS 200 med en maksimal dampkapacitet på 68 l/h [DRI- STEEM, 2008]. Elforbruget er fra produktkataloget angivet til 59 kw Affugter I sommerperioden er der behov for affugtning af indblæsningsluften. Affugtningsbehovet er beregnet til 4,2 l/h med forudsætning om en ønsket temperatur på 25 C samt en relativ luftfugtighed på 60 %. Det har ikke været muligt at finde en specifik affugter til centralaggregatet Recirkulationsanlæg Recirkulationsanlægget drift er separeret fra centralaggregatet idet denne udelukkende sørger for recirkulation og ikke luftbehandling. Dimensioneringen af recirkulationsanlægget tager udgangspunkt i to radialventilatorer, der hver skal levere omkring m 3 /h. Den valgte model kan ses på figur

135 Figur Axico Anti Stall aksialventilator. Aksialventilatorerne er begge anbragt i teknikrummet To identiske kanalsytemer fører afkastluften fra udsugningskammeret til ventilatorerne og herfra til indblæsningskammeret. De to aksialventilatorer er begge af typen Axico Anti Stall, som har en maksimal kapacitet på m 3 /h [Fläkt Woods A/S, 2008] Styring og drift af ventilationsanlæg Styringen er en vigtig del af ventilationssystemet for at det skal fungere. Princippet i, hvordan styringen virker kan ses i afsnit 8.7.4, hvor størstedelen af termostater og følere går igen. Dog er der nogle forskelle med hensyn til, hvilke faktorer der spiller ind i reguleringen af indeklimaet. De følere der er brug for, er temperatur-, tryk-, luftmængdeog fugtighedsmålere. Følerne som er placeret rundt i renrummene, vil være henholdsvis tryk-, temperaturog fugtighedsmålere. Temperatur- og fugtighedsmålerne sender signaler som vil påvirke de enheder i centralaggregatet, som de hører til. Det vil for eksempel sige, at temperaturmålerne sender signaler til en styrende computer, som så styrer køle- og varmefladerne i aggregatet. En illustration af aggregatet inklusiv spjæld, styring og kompenenter kan ses på Tegning I-2. Trykmålerne styrer både, hvor stor en luftmængde der bliver recirkuleret og tilførslen af friskluft. I renrummene er der konstant et overtryk på 25 P a. Hvis der tændes for et stinkskab vil rumudsugningen aftage, så den mængde af luft stinkskabene suger ud fra rummet, fratages rumudsugningen. Besluttes det en dag, at noget af området ikke skal køre ISO klasse 5, så der ikke er behov for så stor en luftmængde, hvilket vil have en indflydelse på alle systemer. Med styringen, og stort set alle komponenter, på plads for centralaggregatet, er systemet klar til drift. En ting der dog endnu mangler, er støjdæmpere for at sikre et ordentligt arbejdsmiljø. 125