NOTAT Projekt: Støvring Gymnasium Aalborg, den 22.10.2012 Emne: Notat nr.: 02 CO 2 koncentration i klasselokale Projekt nr.: 5714-004 Dir. tlf.: +45 2540 0223 Reference: hda@moe.dk Rev.: 1 PROBLEMSTILLING Støvring Gymnasium står foran en større tagrenovering af en klassefløj. I denne forbindelse ønskes der undersøgt om det vil være hensigtsmæssigt at indtænkte en evt. udskiftning af ventilationen for at forbedre indeklimaet i klasselokalerne. Støvring Gymnasium har en formodning om, at indeklimaet i en fløj af gymnasiet ikke overholder de krav, der stilles til både termiske (temperatur) og atmosfærisk indeklima (luft og CO 2 ) for et undervisningslokale. De undersøgte bygninger består af 17 klasselokaler (28-30 elever pr. lokale), 4 grupperum (8 pers. pr. lokale), lærerforberedelse (4 pers. pr. lokale). Lokalerne ventileres mekanisk via en udsugningsventilator monteret i væg og med mulighed for erstatningsluft via rist i facade med indtag bagved radiatorerne. Grundet støj ved drift af udsugningsventilatoren er denne kun i drift i pauserne mellem undervisningstimerne ca. 5 gange á 5-10 minutter pr. dag. MOE & BRØDSGAARD A/S Rådgivende ingeniører CVR nr.: 64 04 56 28 E-mail: info@moe.dk AALBORG Gasværksvej 24 DK-9000 Aalborg Telefon +45 98 12 19 11 ANDRE ADRESSER København Roskilde Århus Oslo Fredericia Vordingborg Odense www.moe.dk N:\5714\5714-004\05 Analyse\05-02 VVS\2012-10-22 Vent notat.docx
Bygn. 400 Bygn. 300 Figur 1. Plan, Støvring Gymnasium. Gymnasiet har tidligere indhentet tilbud på etablering af ny ventilation hos en entreprenør. 1.1 CO 2 -logning i klasselokale Det undersøgte klasselokale ventileres mekanisk via en udsugningsventilator monteret i væg og med mulighed for erstatningsluft via rist i facade med indtag bagved radiatorerne. For at minimere støj er udsugningsventilatoren kun i drift i pauserne mellem undervisningstimerne. Ved denne løsning opnås der ikke en fortynding i den oparbejdede CO 2 koncentration i undervisningstimerne. Menneskers produktion af kuldioxid (CO 2 ) er proportional med deres aktivitetsniveau. Derfor er CO 2 koncentration en god indikator for personbelastning i lokalet. Der er udført måling af CO 2 -koncentration i et klasselokale, hvor der logges over tid. CTS-anlægget registrer tidspunkter for start af ventilator samt om vinduerne i lokalet åbnes. Formålet med målinger er at afklare, om der er behov for yderligere mekanisk ventilation. Der blev ikke registreret hvor mange personer, der opholdt sig i lokalet, men målinger viser med alt tydelighed at koncentrationen af CO 2 overstiger grænseværdien på 1000 ppm. Ved en CO 2 -koncentration over grænseværdien falder elevernes koncentration markant. www.moe.dk Side 2 af 8
Bygningsreglement 2010 og arbejdstilsynet kræver at koncentration af CO 2 kun kortvarigt overskrider 1000 ppm. (BR10,kap. 6.3.1.3, stk. 2). Ved selv kortvarige koncentrationer over 2000 ppm skal ventilationen udskiftes iht. arbejdstilsynet. 1000 ppm Maks. CO 2 indhold Iht. bygningsreglement 2010 Figur 2. CO 2 måling i lokale 404. Udsugningsventilator er i drift: kl. 09:15-09:19, 10:10-10:20, 12:20-12:30, 14:10-14:14, 16:00-16:05 Antallet er personer i lokalet er ikke oplyst Start af udsugningsventilator Stop af udsugningsventilator 1000 ppm Maks. CO 2 indhold Iht. bygningsreglement 2010 Figur 3. CO 2 måling i lokale 404. Udsugningsventilator er i drift: kl. 09:15-09:19, 10:10-10:20, 12:20-12:30, 14:10-14:14, 16:00-16:05 Antallet er personer i lokalet er ikke oplyst www.moe.dk Side 3 af 8
Den nuværende udsugning via ventilator har en effekt men den er meget begrænset og er ikke tilstrækkelig til at nedbringe CO2-koncentrationen til et acceptabelt niveau se figur 3 for start/stop af ventilator. Målingerne er udført i perioden 23-24. maj 2012 i lokale 404. Det anbefales at renovere klasselokalerne således, at der etableres mekaniske balanceret ventilation i klasselokaleret. Det anbefales ligeledes at etableres behovstyret ventilation, hvor lokalet ventileres afhængig af personbelastningen og rumtemperaturen. 1.2 Krav til renoveret lokaler Nærværende beskriver krav til indeklimaet i et renoveret klasselokale. Der skal etableres ny ventilation med et luftskifte som sikre, at koncentrationen af CO 2 kun kortvarigt overstiger 1000 ppm i længere perioder. I henhold til gældende bygningsreglement må koncentrationen af CO 2 ikke overstige 1000 ppm. Koncentrationen af CO 2 er direkte proportionalt med antallet af elever i klasselokalet. Arbejdstilsynet anbefaler, at indholdet af CO 2 ikke overstiger 1000 ppm. Der forventes en personbelastning på 30 elever og en underviser. Ved en luftmængde på 1100 m 3 /h vil CO 2 -koncentration på intet tidspunkt overstige grænseværdien på 1000 ppm ved den givne belastning og et aktivitetsniveau på 1,2 met (aktivitetsniveaet er defineret for stillesiddende med let aktivitet typisk en skole). Grupperum (8 elever) CO 2 -indhold < 1000 ppm 280 m 3 /h Forberedelse (4 elever) CO 2 -indhold < 1000 ppm 140 m 3 /h Klasselokaler: 28 elever + 1 underviser CO 2 -indhold < 1000 ppm 990 m 3 /h 29 elever + 1 underviser CO 2 -indhold < 1000 ppm 1020 m 3 /h 30 elever + 1 underviser CO 2 -indhold < 1000 ppm 1060 m 3 /h 31 elever + 1 underviser CO 2 -indhold < 1000 ppm 1090 m 3 /h Figur 4. CO 2 koncentration i lokalet ved en luftmængde på 1100 m 3 /h. Figuren til venstre viser en normal time på 45 min og 15 min pause. Figuren til højre viseren en dobbelt time 2 x 45 min og 15 pause. Gældende for begge beregninger er at der er 31 personer i lokalet svarende til 100 % belastning. www.moe.dk Side 4 af 8
Figur 5. CO 2 koncentration i lokalet ved en luftmængde på 1100 m 3 /h. Der er regnet med en dobbelt time 2 x 45 min og 15 pause. Figuren til venstre viser situationen hvor der er 24 personer i lokalet (75 % belastning). Besparelse ved behovstyret drift ses i figuren til højre hvor luftmængden er reduceret 850 m 3 /h samtidig med at kravet til maks. CO 2 opretholdes. Det er oplagt at installere behovsstyret ventilation for at minimere energiforbruget mest muligt. Undersøgelser har vist, at et klasseværelse i gennemsnit bruges i 60% af tiden i skolens åbningstid og når det bruges er det i gennemsnit 75% belastet. Ved en gennemsnitbelastning på 75% vil der kunne opnås besparelser på drift fx af el til ventilatorer og fjernvarme til opvarmning af indblæsningsluft (se figur 5). Bygningsreglementet 2010 arbejder ligeledes med en bygningsklasse 2020. Her er kravet til maksimal CO 2 koncentration på 900 ppm, hvilket kræver et luftmængde på 1260 m 3 /h. 1.3 Princip for ventilering Et standard klasselokale ventileres efter opblandingsprincippet med loftmonteret diffussorer for indblæsning og udsugning. I hvert lokale reguleres luftmængden modulært og individuelt afhængig af målt CO 2 - koncentration (personbelastning), udsugningstemperatur og aktivitet i rummet. Hvert lokale forsynes med VAV-spjæld på indblæsning og udsugning, rumfølere for CO 2 - og temperatur og PIR sensor/bevægelsessensor for variable drift i forhold til lokalets temperatur og personbelastning. Brugen af de enkelte lokaler lægges ind i et anvendelsesskema i CTS-anlægget. Inden for brugstiden stilles hvert lokale på standby - minimum luftmængde og en reduktion af rumtemperaturen, indtil PIR-føleren aktives. Ved aktivitet i rummet frigives rummet til regulering afhængig af målt CO 2 -koncentration og temperatur. Luftmængden er omvendt proportional med CO 2 -koncentrationen i lokalet. VAV-regulering gør det muligt at varierer luftmængden indenfor intervallet 20-100% af maksimal luftmængde. Hvert klasselokale ventileres som skitseret på figur 5. www.moe.dk Side 5 af 8
Figur 5. Styringsprincip, klasselokale. Der etableres to ventilationsaggregater et til betjening af bygning 300 (301, 302, 303, 304, 305, 306, 310, 311 og 312) med en hovedluftmængde på ca. 8900 m 3 /h og et til betjening af bygning 400 (401, 402, 403, 404, 405, 406, 410, 411, 412, 413, 415, og 416) med en hovedluftmængde på ca. 11000 m 3 /h - begge ved en samtidighed på 100 %. Ventilationsaggregatet etableres med frekvensstyret kammerventilatorer og sparemotorer, varmegenvinding via rotorveksler med høj temperaturvirkningsgrad og mulighed for fugtoverføring, vandbåren varmeflade og filtrering gennem min. F7 filter. Alle udvendige kanaler isoleres mod energitab og beklædes med alukappe. Spjæld indbygges i vandtæt kasse. Hvert lokale forsynes med VAV-spjæld på indblæsning og udsugning, CO 2 - og temperatur og PIR sensor for variable drift i forhold til lokalets temperatur og personbelastning. Ventilationsaggregaterne placeres på taget. Kanalfordeling sker på tag og adgang til klasselokalerne sker via gennemføringer i den høje del af klaselokalet. Fordeling af luft i klasselokalet kan ske via armaturer og kanaler skjult i tag/loftkonstruktion. Kanalerne isoleres i tagrummet mellem gitterspærerne. Motorspjæld som kræver servicering placeres i vandtætbokse på tag. En billigere og mere fleksibel løsning er synlige kanaler og armaturer som anvendt i netop renoveret naturfagsfløj. Ved synlige kanaler placeres alt automatik i rummet og dermed kræves der ikke servicering på tag. Løsningen er mere fleksibel, da denne kan etableres uafhængig af tagkonstruktionen. Lofthøjden i lokalerne er så høj, at der opnås en frihøjde på ca. 2700 mm til det lavest placeret armatur. www.moe.dk Side 6 af 8
Figur 6. Placering af hovedføringsveje samt princip for kanaler integreret i loft/tagkonstruktionen (t.v.) eller synlige kanaler og armaturer (t.h.). Sidstnævnte er den billigste og mest fleksible løsning, hvor alt automatik placeres i klasseværelset. Der er ikke vist røgspjæld. Røg- og brandsikring Gymnasiet er opdelt i flere brandsektioner, men hvert klasselokale udgør en selvstændig brandcelle. I henhold til DS 428 udg. 4, 2011-09-28 Norm for brandsikring af ventilationsanlæg kan en bygning til undervisningsbrug henføres som anvendelseskategori 2. Der skal derfor monteres røgspjæld mellem brandceller. Undtaget er lokaler med to uafhængige flugtveje eller rum med begrænset anvendelse fx depot. I nærværende tilfælde betyder dette at alle til- og afgange fra hver brandcelle skal forsynes med røgspjæld. I hovedkanal for udsugning monteres fintfølende røgmelder som giver signal til røgspjæld. Antallet er afhængig af anlægsopbygning samt størrelse af luftmængden, hvor melderen placeres. Der opsættes som minimum en røgdetektor pr. brandsektion. Alle røg- og brandspjæld skal tilsluttes CTS eller eget system for monitorering, afprøvning og motionering. Hvert spjæld afprøves hver uge typisk udenfor brugstiden. Såfremt der er installeret et fuldt dækkende automatisk brandalarmanlæg (ABA) i de betjente rum kan de hertil knyttede røgdetektorer anvendes til aktivering af røgspjældene. Hvis området i fremtiden bliver fulddækket af et automatisk brandalarmanlæg og et automatisk varslingsanlæg kan røgspjældene udelades iht. DS 428, udg. 4, afsnit 4.1.8. Antallet af lokaler hvor der skal installeres røgspjæld er opgjort til 11 stk. (402, 403, 404, 405, 411, 412, 302, 303, 304, 305, 311). www.moe.dk Side 7 af 8
1.4 Økonomi Anlægsomkostningen for 2 nye ventilationsanlæg inkl. kanaler, bæreramme, automatik for variabel luftmængder. Dertil kommer ny undercentral for CTS. Fordeling af kanaler sker på tag, kanalføring i lokaler med synlige kanaler og armaturer. Blandesløjfe etableres på tag. CTS-tavler og undercentral placeres i teknikrum. Der er indregnet brandautomatik i 11 lokaler. Føringsveje for CTS-automatik genbruges hertil. Det forudsættes at tagkonstruktionen har stabilitet til at bære ventilationsaggregatet. Overslag på el forudsætter at eksisterende tavler kan anvendes. Budgetoverslag Ventilationsarbejder - 2 ventilationsanlæg Kr. ekskl. moms 2.600.000 Vvs-installationer blandesløjfe Kr. ekskl. moms 140.000 Brandautomatik 11 lokaler Kr. ekskl. moms 200.000 CTS-automatik Kr. ekskl. moms 950.000 El-installationer (forsyning til CTS-tavle) Kr. ekskl. moms 60.000 Bygningsarbejder (stillads + efter reparation.) Kr. ekskl. moms 50.000 I alt håndværkudgifter Kr. ekskl. moms 4.000.000 Dertil kommer rådgiverhonorar som kan omfatte projektering, udbud, tilsyn og evt. byggeledelse. www.moe.dk Side 8 af 8