Fremtidens Intelligente glasfacader

Transkript

1 Fremtidens Intelligente glasfacader 26. Maj 2010 Ballerup 1. Juni 2010 Aarhus 27. Maj 2010 Aalborg 3. Juni 2010 Middelfart Lars Gert Husum Jørgensen ingeniør m.ida

2 Vigtige faktorer omkring glas! Densitet Styrke og belastningstid Brudmønster Hårdhed Termisk udvidelse Kemisk resistent Varmetransmission (U-værdi) Dagslys / sollys (LT-værdi) Solenergi (g-værdi) (tilførsel af varme)

3 Densitet Glas er tungt Stål 7,8 Aluminium 2,7 Glas 2,5 Beton 2,4

4 Termisk udvidelse Glas 0,9 mm Stål/Beton 1,2 mm Aluminium 2,4 mm Neoprengummi 12 mm 1 m Temperaturændring 100 grd.

5 Hårdhed Mohs hårdhedsskala Plexiglas Glas Kalk Diamant

6 Kemisk resistent for rigtigt mange kemikalier HF NaOH SURT Neutral ph8,5 BASISK

7 Styrken afhængig af belastningstid Høj styrke korttid (vind) Lille styrke langtid (sne, egenvæg t)

8 Bygningsreglement BR08 Kap. 4.3 Glaspartier, glasflader og glaskonstruktioner Stk. 1 Glaspartier, glasflader og glaskonstruktioner skal udføres og dimensioneres, så der opnås sikkerhedsmæssigt tilfredsstillende forhold mod personskader. Dimensionering: SBi215:2008 Sikkerhed: DS/INF119:2007 Endnu ingen godkendte EuroCode for beregning af glas. SBi215 er baseret på pren

9 Udbøjningskrav jf. SBi 215 Udbøjningskrav for daglig udbøjning ikke udbøjning ved max. belastning. Dvs. udbøjningen vil være større i perioder. VIGTIGT: Brugerkrav og forventninger til max. udbøjning kan være større?!

10 Tilladelige glasstyrker jf. SBi 215 Poleret glaskant, k e = 1,0, og normal belægning, k sp = 1,0 k mod jf. lastgruppe (lastvarighed) kmodksp fk,float fk,forsp f d ( ) M,float M,forsp ke

11 Sikkerhed = Brudmønster Definition for sikkerhedsglas: ikke skære sig ved brud! Floatglas er skarpt farligt... Hærdet glas granulerer i små ufarlige stykker Lamineret glas hæfter fast i folien

12 Gammeldags termorude Den traditionelle gammeldags termorude lader solen trænge ind og lader en del af varmen slippe ud. Der kommer sollys ind. (høj LT-værdi) Der kommer solenergi ind. (høj g-værdi) Varmen forsvinder. (høj U-værdi)

13 Nye termoruder Eksempelvis energi- og solafskærmende termoruder Energitermorude lader solen trænge ind og holder på en del af varmen. Solafskærmende belægninger kan reducere solens påvirkninger med lys og energi. Der kommer sollys ind. (høj/lav LT-værdi) Der kommer solenergi ind. (høj/lav g-værdi) Varmen bibeholdes. (Lav U-værdi)

14 Energiramme Termisk indeklima Historisk er U-værdien det eneste som i Bygningsreglementet har haft betydning. Dvs. begrænsning af varmetabet indefra og ud. Opfyldelse af Energirammen. Bygningsreglementet stiller i dag også krav til, at vi også skal tage hensyn til det termiske indeklima. Bygningsreglement BR08, kapitel 6: Vinduer skal udføres, placeres og eventuelt afskærmes, så solindfald gennem dem ikke medfører overophedning i rummene, og så gener ved direkte solstråling kan undgås. (g-værdi jf. kap. 6.2). Stiller krav til mængden af dagslys (LT-værdi jf. kap ). Bygninger skal opføres, så der under den tilsigtede brug af bygninger i de rum, hvor personer opholder sig i længere tid, kan opretholde sundhedsmæssigt tilfredsstillende temperaturer under hensyn til den menneskelige aktivitet i rummene. (U- og g-værdi). Bygnngsreglemet BR08, kapitel 7. Energiforbrug: Nybyggeri: Energiramme dvs brug af U-værdi og g-værdi Om-, tilbygning og renovering: U-værdi

15 SOLLYS og SOLENERGI s betydning Varmetransmissionen (U-værdi) har stor betydning for varmetabet. Sollys og solenergi har væsentlig betydning for det termiske indeklima. Sollys og solenergi kan ødelægge indeklimaet og er derfor vigtige parameter i fremtidens byggeri. Solenergien kan øge omkostningerne til køling m.v. for at skabe et godt indeklima..

16 Det samlede energiforbrug skal nedbringes. BR10 Kap.7. (Høring)

17 Definition af U-værdi Isoleringsevnen i en given konstruktion. I gamle dage blev U-værdien også kaldt k-værdi. U-værdi er en varmetransmissionskoefficient. Jo mindre U-værdien - jo bedre isolerer konstruktionen. Definition U-værdien angiver, hvor stor en varmemængde, der strømmer gennem 1 m² af konstruktionen pr. sekund, når temperaturforskellen mellem den indvendige og den udvendige side er 1 C.

18 Facaden består af flere konstruktionsdele med egen U-værdi. Karmprofiler, oplukkelige felter og glas m.m. Linietab er afhængig af afstandsprofilet i randen rundt omkring ruden. De nye varme kanter isolerer bedre end de gamle aluminiumskanter. U total (U w ) for det samlede vindue består af forskellige U-værdier, herunder U glas. U total (U w ) kan være angivet for deklareret referencevindue (1,23 m x 1,48 m) eller aktuel størrelse af samlet vindue. U total for samlet vindue stilles der minimumskrav til i Bygningsreglementet.

19 U-værdi for vinduet Et vindues U w er størrelsen af varmetransmissionen igennem glas U g dvs. den beregnede midtpunktværdi iht. DS/EN 673 på baggrund af rudens angivne størrelse, samt karm/rammekonstruktion og linietabet mellem rude og karm. T=1 o 1W = Joule/sec 1 m 2 U=1,0 W/m 2 K U [W/m 2 K] Definition af U-værdi: den mængde energi = Joule/sec (W) der passerer gennem konstruktionen pr. sekund, pr m² ved en grad forskel (K = grad C)

20 Hvorfor gasfylde i en EnergiRude? Gasfyldning reducerer varmetabet (tungere luft : mindre konvektion, cirkulation) Gml.termorude /3-del af varmetabet ved konvektion U-værdi fra 2,9 til 2,7 EnergiRude (S3) /5-del af varmetabet ved konvektion U-værdi fra 1,4 til 1,1 U-værdier er ved 90% gasfyldningsgrad.

21 Energiglas 2-lags termorude Eksempel på sammenhæng mellem U-værdi, glasafstand og gas ved emissionsfaktor ca. 0,2 (belægning) Forløbet kan ændres ved anden glasbelægning (lavemissionsglas) U g -værdi 4 mm floatglas + 4 mm Energiglas Luft Argon SF6 Krypton Afstand mm

22 Lav U-værdi s betydning for termisk indeklima Højere glasoverflade-temperatur og mindre kuldenedfald Indv. glasoverflade temperatur ved forskellige U-værdie Udetemperatur U g -værdi Kuldenedfald og lav U-værdi: Ikke nødvendigt med radiatorer under normalt høje vinduer. Overfladetemperatur

23 U g -værdi for skrå ruder U g -værdien ændres væsentlig ved rudens hældning. Skrå ruder i eksempelvis glastage har ikke den samme U g -værdi, som ved anvendelse i lodrette facader!

24 U g -værdi og vindens hastighed U g -værdien ændres med ændringer i vindhastigheden BEMÆRK: Oplyste U g -værdier er fastlagt på baggrund af en vindhastighed på 3,5 m/s jf. DS/EN 410.

25 Høj eller lav U g -værdi? Høj U-værdi giver stor varmetransmission. Lav U-værdi giver lav varmetransmission. Skal bygningen afkøles om natten, så må varmen gerne forsvinde gennem konstruktionerne vælg høj U-værdi, så varmen trænger gennem facaden indefra og ud. Ved lav U-værdi, så kan den indvendig varme ikke komme væk. Der skal findes alternative metoder for køling (køleanlæg). Energiforbruget for køling?! store energimæssige omkostninger.

26 Fremtidens krav til U-værdier BR10 Kap.7 (Høring)

27 SOLLYS og SOLENERGI Sollys og solenergi har væsentlig betydning for det termiske indeklima. Sollys og solenergi kan ødelægge indeklimaet og er derfor vigtige parameter i fremtidens byggeri. Solenergien kan øge omkostningerne til køling m.v. for at skabe et godt indeklima. Krav til dagslys. Faktorer for komfort Rumtemperatur (g-værdi) Luftens bevægelser (træk) Stråling: solens påvirkning overfladetemperatur

28 SOLLYS - DAGSLYS Lystransmittans (LT-værdi) ( v jf. DS/EN410) LT er værdien på det transmitterede synlige dagslys i intervallet nm angivet i procent af det mod glasset indfaldende lys iht. DS/EN 410. Gamma- og røntgenstråling Temperatur stråling Radiobølger

29 Hvorfor kan man styre forskellen mellem varmetab og solstråling gennem et glas? Det er energi med forskellig bølgelængde Solstråling er kortbølget, Stuevarme er langbølget

30 Sollysets fordeling LT-værdi Sollyset bliver reflekteret og absorberet inden det transmitteres gennem glasset og det opleves som dagslys på den modsatte side af glasset. LT-værdien kan max. blive ca. 89% for 1-lagsrude ca. 80% for 2-lagsrude ca. 73% for 3-lagsrude. LT-værdien angiver ikke noget omkring farven af lyset eller om farven af lyset er ændret gennem sin vej gennem glasset.

31 Solenergi g-værdi I SR SA I=SR+SA+ST = 100% Solens energistråling (I-værdi) er den totale solenergiværdi i strålingsområdet nm jf. DS/EN 410. ST + TST (%) eller g-værdi Der reflekteres en del af energien afhængig af lysets indfaldsretning, SR = solenergireflektans. Den aktuelle glaskombination absorberer en del af solenergien, SA, som efterfølgende efterstråler henholdsvis ud og indad i rummet. Den direkte solenergitransmittans, ST, er værdien, som stråler direkte gennem den aktuelle glaskombination. Den totale transmitterede solenergi gennem ruden, der afgives til det bagvedliggende rum, er udtrykt ved g-værdien (TST jf. DS/EN 410).

32 Solenergiens fordeling 82% 7% 7% 4% Den totale solenergitransmittans, g-værdi, kan blive ca. max. 86% for 1-lagsrude ca. max. 76% for 2-lagsrude ca. max. 65% for 3-lagsrude.

33 SOLLYS vs SOLENERGI Eksempel på fordeling i en energirude

34 Solindfaldet er forskelligt. På grund af reflektionen af sollys og solenergien kan man overveje valg af forskellige glastyper afhængig af rudens placering i forhold til verdenshjørnerne.

35 Solens energitransmittanser ved forskellige bølgelængder og udvalgte glastyper (6 mm glas) (UV - Ultraviolet-lys, dagslys, IR - infrarød stråling) Solens energi ligger også i området for dagslys g-værdi Solstråling: UV + LYS + IR Rød punkteret kurve: Energiindhold i solens stråler

36 Sollys (LT) / Solenergi (g-værdi) 100 % Lystransmittans (LT) Suncool Brillant 66 1,1/67/34 Optifloat Green 1,1/66/37 Optifloat Clear 2,6/82/76 Optifloat Green 2,6/68/47 -Suncool HP Clear 1,1/65/44 -Suncool HP Neutral 1,3/55/44 -Suncool Brillant 50 1,1/50/25 -Suncool HP Optifloat Silver 1,1/42/27 Grey 2,6/39/45 Optifloat Grey 1,1/38/35 Suncool Classic Grey 2,4/30/32 Suncool Classic Grey 1,1/28/ Ar Ar-SN4 10 g-værdi % Solenergitransmittans

37 Eksempler på 3-lags termorude Den skrå linie er det teoretiske optimale, som kan opnås. Kilde: Pilkington Glasfakta 2009

38 U / LT / g U-værdi= varmeisolering LT-værdi = lystransmittans / lys g-værdi = total solenergitransmittans

39 Energistyring med glas Glasvalget afhænger af opgaven: Boliger (bygninger med energiunderskud): Holde på varmen: Lav U, høj g g-værdi = total solenergitransmittans Arbejdspladser (bygninger med energioverskud): Undgå overophedning: Lav U, lav g -men husk: LYSET! Vi vil også have meget dagslys (høj LT).