»Idékatalog til specialkursus, bachelorprojekt, diplomafgangsprojekt og kandidatspeciale på Danmarks Tekniske Universitet facebook.com/alectiaas linkedin.com/company/alectia
001 Undersøgelse af de tekniske og økonomiske konsekvenser af ændringen af DRY-årets klimadata. Nyt DRY-år og dets indflydelse på energirammeberegninger e Claus Wessel Andersen, ALECTIA cwa@alectia.com Morten Vendelboe, ALECTIA mvve@alectia.com I efteråret 2013 blev det tidligere DRY-år opdateret med klimadata fra 2001-2010. Dette opdaterede DRY-år er obligatorisk for 2015, og det undersøges, hvilken betydning ændringen har. Der tages udgangspunkt i tidligere udførte beregninger af forskellige typer af bygninger, som vil blive stillet til rådighed fra ALECTIA. Disse beregninger opdateres med det nye DRY-år, og det undersøges, hvilke tekniske og økonomiske konsekvenser det teoretisk ville have, hvis bygningerne skulle opføres i dag. Det er desuden gjort muligt at vælge lokale vejrdata i forbindelse med udførelse af en energirammeberegning, og det undersøges, hvilken betydning dette har for energirammen. De tekniske og økonomiske konsekvenser belyses. Der udføres en underopdeling af de enkelte tekniske elementer, såsom belysning, ventilation, køl og varme, for at kortlægge betydningen af disse for energirammen. Ligeledes undersøges de økonomiske konsekvenser heraf. Der kan udføres en tilsvarende analyse af det beregnede antal overophedningstimer i beregningsmodulet Sommerkomfort, hvor det tidligere og det nye DRY-år sammenlignes.
Projekt-ID 002 Undersøgelse af indeklimaet ved naturlig ventilation i boliger, inkl. bestemmelse af luftmængder, der kan anvendes ved beregning af Sommerkomfort. Naturlig ventilation i boliger Claus Wessel Andersen, ALECTIA For lavenergibyggeri 2015 og bygnings- indeklima. Herudover udføres en cwa@alectia.com klasse 2020, stilles der nye krav til det registrering af de fysiske forhold og termiske indeklima. ALECTIA benytter værktøjerne BSim eller Virtual Environ- brugsmønster. ment (IES<VE>) til at simulere inde- sammenhængen mellem det ople- klimaet, men for boliger i dag benyttes vede og det målte indeklima. ligeledes Be10-modulet, Sommerkomfort. Teoretiske beregninger til at I Sommerkomfort-modulet indsættes bl.a. undersøge, om der kan fastlægges luftmængder, men der foreligger ikke en sammenhæng mellem det ople- direkte erfaringstal for luftmængder ved vede og beregnede indeklima. den naturlige ventilation. Der udføres et indeklimastudie for CFD simuleringer til at undersøge, om der kan fastlægges en sammen- naturlig ventilation på boliger. Her kan hæng mellem simulering og bereg- evt. vælges forskellige typer af boliger, ning/spørgeskemaundersøgelse. etplans- og etageboliger, samt forskellige Indeklimamålinger til at kortlægge Sommerkomfortberegninger til at scenarier på rumbasis, f.eks. soveværelse undersøge værktøjets usikkerheder, med ensidet ventilation, soveværelse med samt hvornår man bør og kan gøre tværventilation ved åbning af dør til gang, brug af værktøjet. samt med forskellige åbningsgrader. Projektet bør overvejes indarbejdet som Projektet kan omfatte: et led i CISBO (Center for Indeklima og En spørgeskemaundersøgelse Sundhed i Boliger), hvor der er lavet omkring oplevelser af det termiske flere studier.
003 En detaljeret kortlægning af energiforbruget for kontorbygninger. Kortlægning af bygningers energiforbrug Ejvind Løgberg, ALECTIA ejl@alectia.com I forbindelse med en energiberegning ved myndighedsgodkendelse af et byggeprojekt, indgår mange dele af bygningsdriften kun under standardiserede forhold, og nogle forbrug indgår slet ikke. Energiforbruget i bygningen kortlægges, så det synliggøres, hvilke poster, der indgår i energirammen og hvilke, der ikke gør. En mere detaljeret oversigt over samtlige varme- og el-poster, som bygherre skal betale for, kan forbedre dialogen imellem bygherre og rådgiver og give nogle beregningsmæssige inputs til udførelse af realistiske energimæssige og økonomiske beregninger. Dette vil muliggøre, at bygningen kan optimeres efter det reelle energiforbrug og ikke kun de dele, der indgår i energirammeberegningen eller indgår med standardiserede værdier. Som udviklingen er i dag, hvor bl.a. elforbrug til belysning reduceres, øges betydningen af elforbruget til lysstyringen, på samme måde som bygningers øgede tæthed medfører, at kuldebroer har en større betydning. Der foretages en kortlægning af energiforbruget af 1-3 eksisterende bygninger. Forbruget opdeles i de poster, der indgår i energirammen og de, der ikke gør. Fx kan nævnes en post som automatikanlæg (IBI-bokse, spjældmotorer, mv.), der kun indgår med en ganske lille standardværdi. Der tages udgangspunkt i eksisterende bygninger med målte forbrug henover minimum et år og med målere på samtlige poster. Der gøres i videst muligt omfang brug af undersøgelser udarbejdet i tidligere forsknings- og afgangsprojekter, bl.a. på Århus Universitet og DTU. Kontaktperson: Steffen Petersen, stp@eng.au.dk.
Projekt-ID 004 Procedure og potentialer ved udførelse af enkeltrums- og bygningssimulering. Indeklimasimuleringer og energiberegninger af hele bygninger kontra enkeltrum Claus Wessel Andersen, ALECTIA Indeklimasimuleringer for nybyggeri Der udarbejdes en procedure for, cwa@alectia.com udføres typisk med BSim eller Virtual hvornår de forskellige tilgange bør Environment (IES<VE>). Her udvælges anvendes afhængig af formål. normalt rum, som er repræsentative for de forskellige typer af opholdsrum, såsom kontorer, møderum, mv. I byggerier, hvor kontorrum afviger fra hinanden hvad angår funktionalitet, intern belastning, orientering, mv. kan det være vanskeligt at udvælge repræsentative rum. Man kan derfor være nødsaget til at lave simuleringer på samtlige kontorrum i hele bygningen. Der udarbejdes en fuldbygnings simulering kontra simulering af repræsentative rum af worst case. Simuleringerne udføres med henblik på analyse af både det termiske indeklima og energiforbruget. Desuden undersøges optimeringspotentialer i forhold til tid og økonomi.
005 Energimæssige og økonomiske effekter af forskellige renoveringstiltag. Øget produktivitet ved energi- og indeklima- optimering/renovering Claus Wessel Andersen, ALECTIA cwa@alectia.com Bygninger står for 40 % af Danmarks energiforbrug, og i dag renoveres 1-1,5 % af bygningsmassen årligt. Målet er, at energiforbruget for den samlede bygningsmasse skal reduceres til det halve i år 2050. Der opsættes retningslinjer og tilgangsmetoder for mulige tiltag: Forbedring af indeklimaet. Renovering af teknik. Renovering af hele bygninger. Resultaterne af ovenstående analyseres i forhold til de økonomiske omkostninger, energimæssige besparelser og rentabilitet. Der lægges særligt vægt på energimæssige tiltag og hvilke økonomiske omkostninger, renovering til forskellige indeklimaklasser har, sammenholdt med den økonomiske gevinst ved øget produktivitetsniveau.
006 Udnyttelse af BIM (Bygnings Informations Modellering) som værktøj til projektering af bygningsinstallationer i forskellige stadier af et byggeprojekt. BIM-modeller og udnyttelse heraf Mads H. Rasmussen, ALECTIA mhra@alectia.com BIM bliver et mere og mere integreret værktøj i bygningsprocessen, og ALECTIA har gennem de senere år gjort erfaringer på en del større danske byggeprojekter. Følgende forslag er idéoplæg til studerende, som ønsker at arbejde med BIM-relaterede projekter i samarbejde med ALECTIA. Vi kan tilbyde vejledning og et eventuelt caseprojekt også på projekter, som ikke er omfattet af emnerne herunder. I forhold til en byggeproces med forskellige stadier defineres hvornår væsentlige beslutninger skal træffes, og hvornår det er økonomisk fordelagtigt at anvende BIM. Detaljeringsgraden i de forskellige projektstadier defineres samt hvornår og hvordan, BIM kan anvendes af forskellige fag (fx dimensionering af ventilationskanaler og varmeanlæg). Det undersøges, om BIM kan benyttes som værktøj af projektledere og fagingeniører til at skabe overblik og fælles forståelse med øvrige samarbejdspartnere. Fx så grænseflader er tydelige, og tidsplaner fastholdes i et bedre greb af alle parter (i den forstand at man kan låse modeller, og alt, der ændres efterfølgende, er tydeligt så ekstraomkostninger kan fastsættes). Det undersøges, om der kan udvikles redskaber, der bedre anskueliggør konsekvenserne af designændringer, fx ændringer af skakte og føringsvej. Det undersøges, om der kan skabes et struktureret arbejdsflow, hvor noget arbejde foregår i beregningsprogrammer som Excel og andet i Revit. Hvordan sikres konsistens i projektdata?
007 En kortlægning af energiforbruget til bygningsautomatik. Energiforbrug til bygningsautomatik Ejvind Løgberg, ALECTIA ejl@alectia.com Bygninger bliver i større og større omfang bestykket med bygningsautomatik, som BMS/CTS, IBI mv. Årsagen er, at vi ønsker et stadigt mere kontrolleret indeklima, samtidigt med at der stilles stigende krav til at designe bygninger med lavt energiforbrug. Men er disse systemer rent faktisk energibesparende? De energiberegninger, der skal foretages på alle nye bygninger i dag, omfatter ikke energiforbrug til sensorer, relæer, transformatorer, motorer, aktuatorer, spoler, CTS-centraler og undercentraler, IBI-bokse m.m. Der findes derfor ikke noget samlet overblik over, hvor stort energiforbruget til disse systemer er. Energiforbruget til disse systemer undersøges; kontorbygning anvendes til bygningsautomatik? Hvor stort er energiforbruget til automatik, sammenlignet med den energi, den skulle spare? Findes der produkter og løsninger med markant lavere energiforbrug end markedet for bygningsautomatikomponenter generelt? Fx kan en radiatortermostat med et lille batteri køre flere år uden batteriskift, mens nettilsluttede aktuatorer bruger væsentligt mere strøm. Hvad er Best Practice på automatikløsninger med lavt energiforbrug? Hvor stor en andel af det reelle energiforbrug i en nyere
008 Undersøgelse af komfort og effektivitet af ventilationen i boliger under forskellige driftsforhold. Udfordringer ved balanceret mekanisk ventilation i boliger Ejvind Løgberg, ALECTIA ejl@alectia.com Hvordan sikres et komfortabelt indeklima i boliger med balanceret mekanisk ventilation ved de normalt forekommende driftsforhold? Ved projektering af boligventilation kan der vælges forskellige løsninger: Centralt anlæg med udsugning fra bad, wc-rum og bryggers og gennem emhætte i køkken. Centralt anlæg med udsugning fra bad, wc-rum, køkken og bryggers samt separat emhætte med afkast til det fri. Decentrale anlæg med udsugning fra bad, wc-rum og bryggers og gennem emhætte i køkken. Decentrale anlæg med udsugning fra bad, wc-rum, køkken og bryggers samt separat emhætte med afkast til det fri. Ofte øges udsugningen i køkken og bad; enten manuelt eller automatisk vha. en fugtføler. Indblæsning skal ske i beboelsesrummene med en samlet udelufttilførsel på mindst 0,3 l/s pr. m2. Det kan være vanskeligt ved så små luftmængder at opnå tilstrækkelige kastelængder til at give en effektiv opblanding af luften i rummene. Det undersøges, hvordan opblandingen sker (termisk, CO2, luftfugtighed) afhængig af valg og placering af armaturer, samt under forskellige driftsforhold (åbning af vinduer, emhætte i brug, forcering af udsugning i bad, lave udetemperaturer o.a.). Eksempler på undersøgelser: Hvordan bliver opblandingen med små luftmængder? Hvordan påvirkes balancen, når der forceres gennem emhætten? Hvordan påvirkes balancen, når der forceres pga. høj fugtighed i badeværelse? Hvordan påvirkes ventilationen af åbne vinduer? Bør indblæsning og/eller udsugning stoppes? Hvad sker der ved lave udetemperaturer i anlæg med separat emhætte, når denne tændes? Der kan tages udgangspunkt i projekter udført af ALECTIA. Undersøgelserne kan udføres med CFD (Computational Fluid Dynamics) eller andre egnede simuleringsværktøjer. Inspiration kan hentes i tidligere afgangsprojekter, fx: Luftstrøm mellem rum i beboelsesbygninger, 2010, Madara Berzina. Energi og komfortdesign af danske boliger via mellemøstlig tankegang, 2010, Hassan Chaachouh.
Projekt-ID 009 Analyse af alternative udformninger at finde optimale økonomiske og med varme- og kølelofter i åbne energimæssige løsninger. og lukkede kontorarealer med forskellige ventilationsstrategier for Diffus indblæsning i kontorer ved varme- og kølelofter e Claus Wessel, ALECTIA Der bygges videre på kandidatspecialet, Et projekt udført af ALECTIA cwa@alectia.com Experimental investigation and devel- anvendes som teoretisk opgave, evt. opment of capillary chilled ceiling Axeltorvbyggeriet (billedet), hvortil Morten Vendelboe, ALECTIA systems used for heating and cooling of optimal styring/regulering indbygges, i mvve@alectia.com low energy offices in the Danish forhold til antallet af rum og rumtyper. context, 2014, af Morten Skyum Erik- Yderligere undersøges kondensforhold sen og Rasmus Onsberg. og fugtgenvinding. Den udførte løsning på Axeltorv analyseres ved forskellige ventilationsløsninger, fx diffus indblæsning gennem loftet. Dette kan give mulighed for at temperere luften fra aggregatet, så den netop dækker det mindst belastede rum, hvorpå man kunne anvende køleog varmeloftet til at temperere luften på rumniveau. Undersøgelserne foretages under både sommer- og vinterforhold ved køle- og varmelofter, med henblik på optimering af ventilationseffektivitet og termisk komfort.
010 Opsætning og undersøgelser af parametre til implementering i tidligt designstadie til arkitektinput. Energiregelsæt til optimering af boligers udformning i tidligt designstadie iht. 2015 og 2020-krav e Claus Wessel, ALECTIA cwa@alectia.com Morten Vendelboe, ALECTIA mvve@alectia.com I tidlig designstadie, når arkitekten bl.a. designer facader med henblik på vinduesarealer og placeringer, er der ofte sparring imellem arkitekt og rådgivere på energi- og indeklimaforhold. Der udvikles et sæt af simple tommelfingerregler eller et værktøj, der kan benyttes på det tidlige stadie til at guide arkitekten. Det vil sikre færre ændringer i de senere stadier og kan give økonomiske og tidsmæssige besparelser. Der fokuseres især på dagslys i boliger, jf. BR krav. Det undersøges, om værktøjet idbuild kan benyttes, samt om det kan optimeres, så rådgivere vil kunne gøre brug af det. I forbindelse med udvikling af tommelfingerregler i ft. 2020 byggeri undersøges følgende: Naturlig ventilation; fx værdier på luftmængder ud fra vinduesareal, åbningsgrad, mv. Vinduesarealer; hvor store arealer kan antages på baggrund af orienteringer, med henblik på energi, indeklima og dagslys? Solafskærmning; typer af løsninger, og kan der findes en løsning, der kan accepteres, da der generelt er modstand mod udvendig solafskærmning ved boliger? Hvordan kan skyggeopsætninger benyttes? Solceller; kan man anskue på et tidligt stadie, hvorvidt solceller bliver et behov, afhængig om det er 2015- eller 2020-byggeri? Teknikarealer og skaktstørrelser; hvor mange kvadratmeter skal afsættes til teknikareal og skakte ud fra de tekniske systemer, der indgår i byggeriet? Kan der opstilles krav til føringsveje, der kan prioriteres i ft. arkitektoniske ønsker? Sammenligning af Bsim, kontra Virtual Environment, kontra Sommerkomfort; hvor meget afviger resultater fra hinanden, og hvornår bør det ene anvendes frem for det andet? Hvilke fordele og ulemper kan der være? Hvad betyder det, hvis man anvender Be10-standardværdier i indeklimasimuleringerne?
011 Undersøgelser af hvad de forskellige ventilationsmetoder betyder for komfort i opholdszonen samt produktivitet i forhold til at opnå et optimeret og fleksibelt design. Parametriske undersøgelser af alm. kendte og innovative ventilationsløsninger vha. CFD e Hassan Chaachouh, ALECTIA hwch@alectia.com Thomas D. Nielsen, ALECTIA tdni@alectia.com Når rådgivere skal designe ventilationssystemer, benyttes ofte standardløsninger baseret på erfaring. Men kan der være alternative ventilationsstrategier, og hvornår er hvilke løsninger bedst? Parametriske undersøgelser af gængse metoder og nye ventilationsløsninger ved hjælp af CFD skal afdække optimeringsmuligheder inden for indblæsningsmetode, opvarmning og køling. Disse metoder skal kunne benyttes til at optimere: Kapacitet i forhold til at opnå et en bedre luftfordeling i lokaler/ bygning med en øget komfort i opholdszonen. Luftstrømmes bevægelser i forhold til reduktion af trækgener og store temperaturforskelle i opholdszoner. Placering af indblæsnings- og udsugningsarmaturer for at sikre højest muligt produktivitet af medarbejdere. Bedst udbytte af naturlig ventilation, hvorvidt det er ensidet ventilation, tværventilation, eller skorstenseffekten. Ligeledes skal projektet afdække den nødvendige detaljeringsgrad af CFD-modellen i forhold til at opnå et retvisende resultat. Hvordan optimeres opbygningsprocessen af CFD-modeller i forhold til simplificering kontra detaljering af fysiske elementer? Ligeledes undersøges, hvad betydning mesh-kvaliteten kan have på resultaterne; hvorvidt det er et groft mesh kontra et fint mesh.