Bygningers indeklima og energiforbrug

Relaterede dokumenter
Klimaskærm konstruktioner og komponenter

Termisk masse og varmeakkumulering i beton

Termisk masse og varmeakkumulering i beton. Termisk masse og varmeakkumulering i beton

Løsninger der skaber værdi

Hvordan spiller facaden solafskærmningen sammen med installationerne? Kjeld Johnsen, SBi, AAU-København

Indeklima i lavenergibyggeri - kan vi gøre som vi plejer?

Fremtidens lavenergibyggeri - kan vi gøre som vi plejer?

INDEKLIMA OG GLAS BR-krav

Indholdsfortegnelse. Varmekapacitet og faseskift. Varmekapacitet Vand 4,19 J/gK 0 C 80 C = 335 J/g. Smeltevarme Vand/Is 0 C 0 C = 333 J/g

God energirådgivning Klimaskærmen. Vinduer og solafskærmning

Appendiks 7. Solvarme. Klimatiske principper. appendiks

VENTILATIONSVINDUER SOM TEKNOLOGI. Christopher Just Johnston ErhvervsPhD-studerende ved NIRAS og DTU

Erfaringer med nye energitillæg g til bygningsreglementet

Energirenovering af boliger og indeklima

CLIMAWIN DET INTELLIGENTE VENTILATIONSVINDUE

Enfamiliehuse. Varighed: 3 timer Antal sider inkl. bilag: 16 Antal bilag: 11

BR10 energiregler BR10. Nybyggeri. Tilbygning. Ombygning. Sommerhuse. Teknik. BR10 krav Nybyggeri

Ventilation giver et godt indeklima & den bedste livskvalitet i dit hjem

IDA Bygningsfysik Varmekapaciteter og tidskonstanter i bygninger. Varmekapaciteter og tidskonstanter i bygninger

Energikrav i 2020: Nulenergihuse. Svend Svendsen Professor i Bygningsenergi DTU BYG ss@byg.dtu.dk

Indeklima i kontorer. Indeklimaets temadag 27. September Søren Draborg

Den bedste måde at spare energi i vores bygninger, er ved at anvende et design, der mindsker behovet for at bruge energi.

mod en 2020-lavenergistrategi

Arkitektur og energi

Varmeforbrug i boliger. Indledning I denne opgave vil du komme til at lære noget om energiforbruget i en bolig. Opgaven er delt i 2 underopgaver

TEMADAG OM VINDUER, GLAS OG FACADER

Dansk Center for Lys

Få mere ud af din energirenovering. Hvordan beboere i energirenoveret byggeri er afgørende for at opnå energibesparelser

PRÆSENTATION 2 PASSIVHUSE VEJLE. Rikke Martinusen. Arkitekt maa +M Arkitekter a/s

Lys og energiforbrug. Vibeke Clausen

Lys og Energi. Bygningsreglementets energibestemmelser. Ulla M Thau, civilingeniør, Ph.D. Søren Jensen Rådgivende Ingeniører

Analyse af mulighed for at benytte lavtemperaturfjernvarme

PHPP og Be06 forskelle, ligheder og faldgruber

Materialevalg i en energimæssig strategi

LivingLab by DOVISTA

Røde Vejmølle Parken. Be10 beregning Dato Udført Cenergia/Vickie Aagesen

Reduktion af risiko for overtemperatur i etageboliger i forbindelse med facaderenovering. Toke Rammer Nielsen, DTU Byg

Fakta omkring passivhuse - termisk komfort-

Duette -det energirigtige valg til dine vinduer

InnoBYG Aktivering af bygningers konstruktion. 5 europæiske energieffektive referencebygninger, hvor termisk masse udnyttes

Effektiv varmeisolering. Komplet facadeisoleringssystem!

Modul 2: Vinduer og solafskærmning

Bæredygtighed og Facilities Management

Agenda Krav til indeklima i boliger??? Udfordringer og erfaringer fra hidtidigt nybyggeri Indeklima og energiforbrug efter renovering

Varmeisolering. Isolering, hvorfor egentlig isolering. Varme er energi, og energi koster penge!!

Konstruktørdag fremtidens byggestile. Konstruktørdag. Fremtidens byggestile. Claus Jacobsen, Energivejleder i Energitjenesten

Energibesparelse for Ventilationsvinduet

Rådgivers vinkel Eksempler på energiberegninger med Be06 for lavenergi erhvervsbyggeri

AktivHus evaluering Byg og Bo 2017

Solafskærmningers egenskaber Af Jacob Birck Laustsen, BYG-DTU og Kjeld Johnsen, SBi.

Jacob Birck Laustsen. Solafskærmning Forelæsningsnotat Ingeniørarbejde

BR10 v/ Helle Vilsner, Rockwool

Nye ligninger til husholdningernes varmeforbrug varmebalance

Parcelhus i en forstad til København. Et renoveringsprojekt der lukkede dagslyset ind

Lavere U-værdier fører til øget energiforbrug! Intelligente glasfacader et eksperimentelt studium

Svend Svendsen DTU BYG

In-therm Klimavæg. Termisk strålevarme og køling

Dagslys i bygninger med udgangspunkt i Bolig for Livet Kunstakademiet København

Energirapport. Jonas Bradt Madsen. Mikkel Busk

Energirigtig velvære GULVVARME OG KØLING I LAVENERGIHUSE

Hvem er EnergiTjenesten?

Bygningsreglementet. Energibestemmelser. v/ Ulla M Thau. LTS-møde 25. august 2005

Historisk perspektiv. Utætte bygninger. Høj luftgennemstrømning Naturlig ventilation Billig varme

Indeklimaundersøgelse i 100 danske folkeskoler

» Beringsvænget Andelsboligforeningen Beringsgaard

Vedr.: Beregninger af betydningen af luftspalter mellem gulvisoleringsplader.

RESSOURCEBEVIDST BYGGERI I ØRESTAD IDÉKONKURRENCE MAJ 2003

STATENS BYGGEFORSKNINGSINSTITUT AALBORG UNIVERSITET KØBENHAVN SOLAFSKÆRMNINGER SBI-ANVISNING UDGAVE 2016

Vi er glade for, at I vil hjælpe os ved at udfylde spørgeskemaet. Vi håber, at I kan nå at svare senest fredag d. 29. november 2013.

Komforthusene Udvikling af passivhuskonceptet i en dansk kontekst

Fremtidens lavenergibyggeri - kan vi gøre som vi plejer?

Energieffektiviseringer g i bygninger

Hvad er et godt indeklima? Indeklima som begreb og i praksis Lars Gunnarsen Statens Byggeforskningsinstitut, Aalborg Universitet

Erfaringsopsamling om indeklimaproblematikker

Miljøoptimeret. Solafskærmning i Facadeglas. MicroShade

Indeklimaet i Industriens Hus

VARMEAKKUMULERINGS BETYDNING FOR INDEKLIMA OG ENERGI SBi 25. marts. 2015

Dagslys i energioptimerede bygninger

Resultater af bygningsanalyser parametervariationer til udvikling af lavenergikoncepter

Fremtidens bæredygtige bygningsmasse - udfordringer og muligheder for byggesektoren Henrik Sørensen Fremtidens Bæredygtige Byggeri Næstved 26.

Sæt fokus på indeklimaet

4D bæredygtigt byggeri i Ørestad

LivingLab by DOVISTA

3M Renewable Energy Division. Energibesparelse - 3M Solfilm. Reducér energiforbruget. opnå bedre. komfort. 3MVinduesfilm.dk

Christina Burgos Civilingeniør indenfor energi Afdeling for installationer, IT og Indeklima COWI A/S COWI Byggeri og Drift

Danmarks største udviklingsprojekt inden for byggeri uden varmeinstallation

Nilan bringer det gode klima inden for Deres fire vægge

Energitekniske grundfag 5 ECTS

RUDER OG VINDUERS ENERGIMÆSSIGE EGENSKABER

Vurdering af indeklimaet i hidtidigt lavenergibyggeri

1. Potentialet for varmebesparelser ved anvendelse af varmlagring i konstruktion

Hovedskema. Bygningers varmebehov

Dynamiske ruder. Persienner Jesper S. Hansen Scanglas A/S

Få mere ud af din energirenovering. Hvordan beboere i energirenoveret byggeri er afgørende for at opnå energibesparelser

Beregning af bruttoenergi

Geo Clausen. Center for Indeklima og Sundhed i Boliger Realdania Forskning. Center for Indeklima og Energi Danmarks Tekniske Universitet

BYGNINGSREGLEMENT. Bygninger skal opføres, så unødvendigt energiforbrug undgås, samtidig med at sundhedsmæssige forhold er i orden.

Det nye bygningsreglement - BR15 Claus Jacobsen

Ventilation. Ventilation kan etableres på to forskellige måder:

Indeklima. 1.7 Tjekliste om arbejdsstedets indretning og udførelse til koordinator P i program- og i projektgranskningsfasen.

Transkript:

Tektonik Bygningers indeklima og energiforbrug Claus Topp Instituttet for Bygningsteknik Aalborg Universitet Design af bygninger - treenigheden Teknik Indeklima, energiforbrug og varmebalancer Kræfter, konstruktioner og ligevægt Materiale Form April 2004 Claus Topp Slide 2 1

Prestiges forlis, Spanien 2002 April 2004 Claus Topp Slide 3 Tagkollaps, Siemens Arena, Ballerup 2003 April 2004 Claus Topp Slide 4 2

Lidt baggrund Energiforhold 35% af energien til varme og ventilation Luftkvalitet 90 % af tiden indendørs (15 kg luft/døgn) Indeluft opleves dårligere end udeluft 35% oplever et bredt spektrum af gener Miljø Bæredygtig teknologi, globale påvirkninger Arbejdsmiljø Stigende krav til komfort og sundhed Større viden, nye stoffer Samfundsudvikling Atrier, overdækkede gågader, tunneler, stationer, m.v. Udfordringer mht. energi, komfort og sikkerhed April 2004 Claus Topp Slide 5 Indtag over et døgn 15 kg luft 1 kg mad 3 kg væske April 2004 Claus Topp Slide 6 3

Indeklima og energiforbrug April 2004 Claus Topp Slide 7 Dagens program Introduktion Bygningers indeklima Varmetransport i bygninger Bygningers energiforbrug Opgaveregning Præsentation af løsning April 2004 Claus Topp Slide 8 4

Hvorfor bygger vi huse? Bygningens hovedformål er at skabe beskyttelse mod det ydre klimas påvirkninger for mennesker og de aktiviteter, mennesker ønsker at udøve April 2004 Claus Topp Slide 9 Mål for design af bygninger Minimere energiforbrug under hensyntagen til Indeklima Holdbarhed Anvendelighed Plads, materialeforbrug, økonomi Designerens værktøjer Teknik Materialer Form April 2004 Claus Topp Slide 10 5

Hvorfor er indeklimaet vigtigt? Sundhed Allergi Astma Cancer SBS (Sick Building Syndrome) Produktivitet Hænger nøje sammen med velvære og sundhed April 2004 Claus Topp Slide 11 Indeklima Samlet vurdering af Termisk klima Atmosfærisk klima Lydklima Lysklima April 2004 Claus Topp Slide 12 6

Termisk indeklima Afhænger af de faktorer, der har indflydelse på menneskets varmeudveksling med omgivelserne Temperatur Lufthastighed (træk) Aktivitetsniveau Beklædning April 2004 Claus Topp Slide 13 Termisk komfort (ultrakort!) Ligesom tilfældet er for en bygning, består også en varmebalance for et menneske. Den interne varmeproduktion skal for at der er tale om termisk komfort bortskaffes således, at der består en temperatur på ca. 37 C indvendig i kroppen (den dybe kropstemperatur), samt omtrent 33-34 C på hudoverfladen. OBS. Disse er nødvendige, men ikke tilstrækkelige betingelser for komfort. April 2004 Claus Topp Slide 14 7

Atmosfærisk indeklima Beskriver luftkvaliteten, dvs. luftens indhold af Gasser Partikler Vanddamp Lugtstoffer Mikroorganismer April 2004 Claus Topp Slide 15 Lyd og lys Støj og akustik Lyddæmpning af lokale Undgå støj fra naborum Belysning Give lys til arbejde Oplyse lokale på behagelig måde (undgå blænding, generende reflekser og flimmer) Vinduer skal give udsyn til det fri April 2004 Claus Topp Slide 16 8

Indeklima energiforbrug Temperatur Lys Frisk luft Lyd Fugtighed Varme Ventilation Energiforbrug! Belysning Køling Materialer Befugtning April 2004 Claus Topp Slide 17 Hvorfor er energiforbruget vigtigt? Miljøbelastning Forbrug af ikke-vedvarende energiressourcer Forurening af omgivelser Økonomi Drift, vedligehold og opførelse af bygninger og deres installationer April 2004 Claus Topp Slide 18 9

Bygningers energiforbrug Offices, schools, industrial facilities Other 30% Electric lighting 40% Heating and cooling 30% April 2004 Claus Topp Slide 19 Energi og effekt Varmetab eller varmetilskud er en øjeblikkelig effekt, der måles i W (Watt), W=J/s Varmeforbrug er en energimængde, der måles i J (Joule), J=W s Energi = effekt tid Effekt (W) Energi (J) tid (s) April 2004 Claus Topp Slide 20 10

Energi og effekt - eksempel En 100 W pære brænder i 5 timer Effekten er 100 W Tiden er 5 timer = 18000 s Energiforbruget er 100 W 18000 s = 1800000 J = 1,8 MJ eller 100 W 5 timer = 500 Wh = 0,5 kwh Over en periode på 5 timer skal der tilføres 1,8 MJ (0,5 kwh) for, at pæren kan brænde med effekten 100 W Energiindholdet i en skive rugbrød er ca. 500 kj = 0,5 MJ. Der skal altså omsættes knap 4 skiver rugbrød for at levere den energimængde som pæren kræver i de 5 timer. April 2004 Claus Topp Slide 21 Varmetransport i bygninger Ledning Varmetransport ved direkte kontakt mellem molekyler, der overfører kinetisk energi til hinanden Konvektion Varmetransport mellem væg og strømmende medium Stråling Elektromagnetisk stråling, også kaldet langbølget eller mørk varmestråling mellem flader April 2004 Claus Topp Slide 22 11

Varmetransport gennem bygningskonstruktioner Afhænger af forskellen mellem inde- og udetemperaturen Afhænger af konstruktionens termiske egenskaber Varmekapacitet, c Varmeledningsevne, λ Varmetransmissionskoefficient, U-værdi April 2004 Claus Topp Slide 23 Varmekapacitet Beskriver et materiales evne til at lagre varme (termisk masse), måles i kj/kgk Vand har en varmekapacitet på 4,2 kj/kgk: 1 kg vand skal tilføres 4,2 kj for at hæve vandets temperatur 1 C Varmekapaciteten for byggematerialer ligger i intervallet 0,75-1,05 kj/kgk og derfor er det først og fremmest massen, der har betydning for varmekapaciteten En bygnings varmekapacitet har indflydelse på temperatursvingningerne i bygningen Lille termisk masse Stor termisk masse April 2004 Claus Topp Slide 24 12

Varmeledningsevne Beskriver et materiales evne til at lede varme, måles i W/mK Et materiales varmeisoleringsevne, R, afhænger af materialets tykkelse, d, og varmeledningsevne, λ: R=d/ λ God varmeisolering kan opnås ved stor tykkelse og/eller lille varmeledningsevne Aluminium har en varmeledningsevne på λ=209 W/mK, mineraluld har λ=0,039 W/mK Mineraluld er således mere end 5000 gange dårligere til at lede varme end aluminium April 2004 Claus Topp Slide 25 Varmetransmissionskoefficient Til at beskrive varmetransmissionen gennem en konstruktion anvendes konstruktionens U-værdi, måles i W/m 2 K U-værdien er omvendt proportional med varmeisoleringsevnen, R U-værdien angiver hvor stor en varmeeffekt, Φ T, der strømmer gennem 1 m 2 per grads temperaturforskel mellem inde og ude t i ( C) 1 m 2 t u ( C) Inde Φ T (W=J/s) =UA(t i -t u ) Ude April 2004 Claus Topp Slide 26 13

Transmissionstab - eksempel Varmetab gennem en væg Varmetab gennem et vindue U=0,2 W/m 2 K, A=1m 2 U=1,8 W/m 2 K, A=1m 2 10 C 22 C 10 C 22 C Φ T = UA(t i -t u ) Φ T = 0,2 1 (22-10) = 2,4 W Φ T = UA(t i -t u ) Φ T = 1,8 1 (22-10) = 21,6 W Vinduet giver også et varmetilskud fra solen April 2004 Claus Topp Slide 27 Varmebalance (ligevægt) En varmebalance for et rum eller en bygning udtrykker, at der er balance mellem varmetab og varmetilskud Varmetilskud fra solen, Φ sol Ude, t u Varmetab ved transmission, Φ T Internt varmetilskud, Φ i Inde, t i Varmetab ved ventilation, Φ v Opvarmning, Φ H Stationær varmebalance: Φ T + Φ v = Φ sol + Φ i + Φ H April 2004 Claus Topp Slide 28 14

Bygningers energiforbrug Offices, schools, industrial facilities Other 30% Electric lighting 40% Heating and cooling 30% April 2004 Claus Topp Slide 29 Bygningers mikroklima We must begin by taking note of the countries and climates in which homes are to be built if our design for them are to be correct. One type of house seems appropriate for Egypt, another for Spain.... one still different for Rome... It is obvious that design for homes ought to conform to diversities of climate. Vitruvius Architect, first century B.C. April 2004 Claus Topp Slide 30 15

Bygningens form, orientering og placering En bygnings form, orientering og placering har betydning for energiforbruget Solindfald Dagslys Varmetilskud Vindforhold Varmetab gennem utætheder i bygning) Naturlig ventilation April 2004 Claus Topp Slide 31 Udnyttelse af sol, vind og dagslys The Roman Atrium The Roman house was constructed to face inward as it generally had no windows at all, but drew its air and light from the openings of the atrium. The atrium was a perfect adaptation to the heat of the Mediterranean. It was open to the sky, letting fresh air in to circulate among the corridors and rooms. A small pool, would catch the rainwater. April 2004 Claus Topp Slide 32 16

Solstråling på bygninger - årsvariation 1 BTU = 0,29 Wh, 1 ft = 0,3048 m 1BTU/sq ft =3,16 Wh/m 2 April 2004 Claus Topp Slide 33 Solstråling på bygninger - dagsvariation Intensitet (W/m 2 ) 800 700 600 500 400 300 200 Vandret Lodret syd Lodret vest Lodret nord Lodret øst Solstråling i Danmark 15. juni 100 0 0 4 8 12 16 20 24 Klokkeslet April 2004 Claus Topp Slide 34 17

Udnyttelse af varmetilskud fra solen Dag Opsamle og lagre varmetilskud fra solen Forbindelse mellem glastilbygning og primær bygning Nat Afgive lagret varme ved stråling, konvektion og ledning April 2004 Claus Topp Slide 35 Bøgehusene, Greve April 2004 Claus Topp Slide 36 18

Passiv køling April 2004 Claus Topp Slide 37 Dagslys Udnyttelse af dagslys Lyse overflader Reflektere lyset så det trænger langt ind i bygning April 2004 Claus Topp Slide 38 19

Naturlig ventilation Udnyttelse af naturlige drivkræfter Termisk opdrift Vind April 2004 Claus Topp Slide 39 De Montfort University, Leicester, UK April 2004 Claus Topp Slide 40 20

Inland Revenue, UK April 2004 Claus Topp Slide 41 Barclaycard HQ, UK April 2004 Claus Topp Slide 42 21

Temperaturer i bygninger Nye bygninger, specielt kontorbygninger, risikerer overophedning om sommeren Stort varmetilskud fra solen pga. store glasarealer Stort internt varmetilskud pga. meget udstyr Meget isoleret og tæt bygning og dermed lille varmetab April 2004 Claus Topp Slide 43 Døgnmiddeltemperatur Døgnmiddeltemperaturen i en bygning en varm sommerdag kan tilnærmet beregnes af t i = t u Qi + Q + 24 ( H + H ) T sol v hvor t i og t u er hhv. inde- og udetemperaturen ( C) Q i og Q sol er hhv. den totale interne varmebelastning og det totale varmetilskud fra solen over døgnet (Wh) H T og H v er varmetabet ved hhv. transmission og ventilation per grads temperaturforskel mellem inde og ude (W/K) April 2004 Claus Topp Slide 44 22

Eksempel på temperaturberegning Sydvendt kontor, juni Gulvareal: 15,4 m 2 Vinduer: 6,4 m 2, U=1,8 W/m 2 /K, afskærmningsfaktor, f s =0,6 Facade: 2,6 m 2, U=0,3 W/m 2 /K Udetemperatur: t u =20 C Solindfald: 3020 Wh/m 2 Varmetilskud fra intern belastning: Q i =2464 Wh Varmetab ved ventilation: H v =18 W/K (54m 3 /h 1,4h -1 ) Døgnmiddeltemperatur i kontoret Qi + Qsol ti = tu + 24 t i ( H + H ) T Varmetab ved transmission: H T =1,8 6,4+0,3 2,6=12,3 W/K Varmetilskud fra solen: Q sol =6,4 3020 0,6=11597 Wh Døgnmiddeltemperatur 2464 + 11597 o = 20 + = 39, 3 C 24 12 3 v (, + 18) April 2004 Claus Topp Slide 45 Reduktion af temperaturen Indetemperaturen kan reduceres ved Større ventilation Større solafskærmning Reduceret intern varmebelastning Fordobling af ventilation, H v =36 W/K t i 2464 + 11597 o = 20 + = 321, C 24 12 3 (, + 36) Fordobling af ventilation og større solafskærmning, f s =0,4 og Q sol =7731 Wh t i 2464 + 7731 o = 20 + = 28, 8 C 24 12 3 (, + 36) April 2004 Claus Topp Slide 46 23

Betydning af orientering Kontorets orientering har betydning for solindfaldet og dermed temperaturen Indetemperatur (C) 32 30 28 26 24 22 Ventilationstab: H v =36 W/K Solafskærmning: f s =0,4 og Q sol =7731 Wh 20 Syd Øst/vest Nord April 2004 Claus Topp Slide 47 Opgave Beregning af døgnmiddeltemperatur i juni Beregn døgnmiddeltemperaturen for 2 kontorbygninger 1. L*B*H=20m*20m*12m, etageareal 1600 m 2 2. L*B*H=40m*10m*12m, etageareal 1600 m 2 For begge bygninger betragtes to situationer a) 50% af sydfacaden og 50% af nordfacaden er glas b) 50% af østfacaden og 50% af vestfacaden er glas 1 2 For begge bygninger gælder t u =20 C, solindfald: syd 3020 Wh/m 2, øst/vest 3580 Wh/m 2, nord 1730 Wh/m 2, f s =0.6 U-værdi for vægge, tag og terrændæk: 0,2 W/m 2 K U-værdi for vinduer: 1,4 W/m 2 K Intern varmebelastning: Q i =256kWh Ventilationstab: H v =2400 W/K April 2004 Claus Topp Slide 48 24

Fremgangsmåde Beregn areal af vinduer, A vin Beregn areal af væg+tag+terrændæk, A væg Beregn transmissionstab H T =U vin A vin +U væg A væg Beregn varmetilskud fra solen, Q sol = syd+øst+vest+nord Beregn indetemperatur Qi + Qsol ti = tu + 24 H + H ( ) T v April 2004 Claus Topp Slide 49 25