V e n t i l a t i o n Måling af bygningers lufttæthed Af Toke Rammer Nielsen og Henrik Tommerup, begge BYG-DTU, Danmarks Tekniske Universitet Bygningsreglementets energibestemmelser stiller krav til nye bygningers lufttæthed, da lufttætheden er en væsentlig faktor for varmetabet på grund af utilsigtet luftskifte gennem utætheder i klimaskærmen. I Bygningsreglementet afsnit 8.2.1 stk. 4 (afsnit 5.2.3 i Småhusreglementet) står: Luftskiftet gennem utætheder i klimaskærmen må ikke overstige 1,5 l/s pr. m² opvarmet etageareal ved trykprøvning med 50 Pa [1]. I vejledningsteksten står, at måling skal ske på grundlag af DS/EN 13829 Bygningers termiske ydeevne. Målingen af lufttætheden er ikke et direkte udtryk for infiltrationen (det utilsigtede luftskifte), der finder sted under normal brug af byg- 32 ningen. Infiltrationen påvirkes også af åbning af døre og vinduer og vil i høj grad afhænge af brugen af bygningen. Det målte luftskifte ved 50 Pa kan omregnes til den beregningsmæssige infiltration, der skal anvendes i energiberegninger ud fra SBianvisning 213 [2]. Måling af lufttætheden er baseret på en måling af luftskiftet, når bygningen udsættes for over- eller undertryk i forhold til trykket uden for bygningen. For at foretage målingen er det nødvendigt at anvende udstyr, som kan flytte luft, måle trykforskelle, måle luftstrømme og måle temperatur. I denne gennemgang fokuserer på måling med Blower door metoden. Blower door metoden Til at flytte luft anvendes en ventilator. Blower door-metoden anvender ofte en ventilator placeret i en ramme, som f.eks. kan sættes op i en udvendig dør. Figur 1. Måleopstilling med Blower door. Billedet til venstre viser Blower door og måleudstyr uden monteret måleblænde. På billedet til højre er monteret måleblænde foran ventilatoren. Kilde: ISOLINK. Målte værdier Det er vigtigt, at rammen sluttes lufttæt til den eksisterende dørkarm, og at der ikke er utætheder i materialet, der forbinder rammen til ventilatoren. Med denne opstilling er det muligt at skabe under- eller overtryk i bygningen afhængig af om ventilatoren suger luft fra bygningen eller fra omgivelserne. Til måling af trykforskellen mellem bygningen og omgivelserne anvendes et manometer, hvor trykudtag er placeret inde i bygningen og uden for bygningen. Måling af luftstrømmen foretages med en måleblænde. Desuden er det nødvendigt med et termometer til måling af lufttemperatur i bygningen og uden for bygningen. I praksis udføres måling af bygningers lufttæthed i dagens byggeri ofte med et fuldautomatisk system kaldet The Minneapolis Blower Door, som er et system, hvor styringen via en pc er sat op til at følge retningslinierne i den ovennævnte standard DS/EN 13829. Figur 1 viser opstillingen med The Minneapolis Blower Korrigerede værdier V m (m³/h) p m (Pa) = V m i / e (m³/h) p = p m - p korr (Pa) 129.2 10.7 119.3 10.5 173.4 16.6 160.1 16.4 212.8 22.1 196.5 21.9 255.9 27.8 236.3 27.6 300.3 34.1 277.3 33.9 314.9 37.5 290.7 37.3 = C e v (p) n C env = 21,849 m³/(h Pa n ) n = 0,7166 (p) n Tabel 1. Undertryk i bygningen. 1n 10,7166 C Cenv r e 1,3039 21,849 r 0 1,2038 22,349 L Door. Det venstre billede i figuren viser opstillingen uden måleblænde til måling af luftstrømmen og viser tydeligt ventilatoren, der anvendes til at skabe under- eller overtryk i bygningen. Desuden ses pc og måleudstyr. Til måling af luftstrømmen anvendes en måleblænde monteret foran ventilatoren som vist på det højre billede i figuren. Har man ikke adgang til et fuldautomatisk system og en Blower door som vist på figur 1 kan der også udføres manuel lufttæthedstest efter Blower door metoden med andre opstillinger. Figur 2 viser en principskitse af måleopstilling til en mere manuel udførelse af lufttæthedstest. Opstillingen anvender en standard ventilator (1), målerør (2) (f.eks. pitotrør) til måling af luftstrømmen, mikromanometer (3) til måling af trykforskelle og udstyr til temperaturmåling. Opstillingen kan forbindes til dør, vindue eller anden åbning i bygningen. Igen er det vigtigt med en lufttæt tilslutning til bygningen.
HVAC totalløsninger INSTRUMENTERING Hans Buch A/S Roskildevej 8-10 2620 Albertslund Finlandsvej 1 8660 Skanderborg Telefon: +45 43 68 50 03 Telefax: +45 43 68 50 50 Telefax: +45 86 28 12 46 info@hansbuch.dk www.hansbuch.dk
Måling af bygningers... Fortsat Metode til bestemmelse af lufttæthed Bestemmelse af luftskiftet gennem utætheder i klimaskærmen er baseret på DS/EN 13829. Standarden beskriver, hvordan målte data omsættes til et beregningsudtryk for luftstrømmen som funktion af trykforskellen. I standarden udtrykker formel 1 luftstrømmen gennem klimaskærmen,, som funktion af trykforskellen, p, ved standardforholdene, som er tør luft ved 20 C og 101300 Pa. Dette udtryk anvendes til at beregne luftskiftet ved en trykforskel på 50 Pa. (p) n (1) Konstanten C L og eksponenten n i formel 1 bestemmes gennem en række skridt ud fra målte trykforskelle mellem ude og inde, p m, og de deraf resulterende målte luftstrømme gennem måleudstyret, V m. Så vidt muligt foretages målinger med under- og overtryk fra 10 Pa til 100 Pa i spring på ca. 10 Pa. Der Figur 2. Eksempel på måleopstilling til måling af bygningers lufttæthed ved blower door metode: 1. Ventilator med variabel hastighed. 2. Pitot-rør (målerør). 3. Mikromanometer til måling af trykforskel mellem ude og inde samt luftmængde via målerør. 4. En fleksibel slange til forbindelse af målerør / ventilator med plade i vindue. Billedet til højre viser opstillingen, hvor ventilatoren via en kanal er forbundet til en plade indsat i et vindue. opstilles separate udtryk for under- og overtryk. De målte luftstrømme gennem måleudstyret, V m, og de målte trykforskelle, p m, skal korrigeres i henhold til DS/EN 13829 før de anvendes til bestemmelse af lufttætheden. De målte luftstrømme gennem måleudstyret konverteres til luftstrømme slukket og tildækket, før de anvendes til bestemmelse lufttætheden. Når disse korrektioner er udført udtrykkes luftstrømmen gennem klimaskærmen,, som funktion af trykforskellen, p, ved (p) n (2) hvor konstanten C env og eksponenten n bestemmes vha. kurvefit (mindste kvadraters metode) separat for situationer Målte værdier med overtryk og situationer med undertryk. Udtrykket i formel 2 giver luftstrømmen ved de forhold forsøgene er udført under. Det endelige udtryk for luftstrømmen skal bestemmes for standardsituationen (20 C og 101300 Pa) ved formel 1, hvor konstanten C L beregnes ud fra C env og n i henhold til DS/EN 13829. Luftstrømmen ved en trykforskel på 50 Pa findes ud fra formel 1 ved at indsætte p = 50 Pa. Vær opmærksom på, at der opstilles separate udtryk for under- og overtryk (dvs. der vil være to udtryk af typen i formel 1 gældende for enten overtryk eller undertryk). Resultatet af en lufttæthedstest er den gennemsnitlige luftstrøm ved under- og overtryk sat i forhold til det opvarmede etageareal af den aktuelle bygning eller bygningsudsnit. Udførelse Før målingen gennemføres er det vigtigt, at alle tilsigtede og justerbare åbninger tildækkes/ tætnes, så det kun er klimaskærmens tæthed der måles. Det vil sige, at friskluftventiler skal lukkes og luftaftræk, emhætter, kontrolventiler skal tapes til. Opvarmningssystemer med indtag af indeluft slukkes. Alle døre mellem rum åbnes helt. For at målingerne kan gennemføres med rimelig nøjagtighed, er det vigtigt, at målingerne ikke foretages i situationer med høj vindhastighed. Desuden er det især for høje bygninger vig- Korrigerede værdier V m (m³/h) p m (Pa) = V m i / e (m³/h) p = p m - p korr (Pa) Figur 3 viser luftstrøm som funktion af trykforskel for under- og overtryk i dobbeltlogaritmisk afbildning. Kurven viser de korrigerede værdier og Δp samt de fittede kurver for (Δp) n. 34 gennem klimaskærmen, (env = envelope), og de målte trykforskelle korrigeres i forhold til de trykforskelle, som optræder når ventilatoren er 170.8 10.2 185.0 10.4 235.3 16.3 254.9 16.5 261.0 20.4 282.7 20.6 316.5 27.4 342.8 27.6 346.1 33.3 374.9 33.5 388.2 40.0 420.5 40.2 = C e v (p) n C env = 46,112 m³/(h Pa n ) n = 0,6002 (p) n Tabel 2. Overtryk i bygningen. 1n 10,6002 r i 1, 2038 CL Cenv 46,112 46,112 r 0 1, 2038
Perfekt Indeklima direkte fra Sverige Vi ved: Et godt og sundt indeklima består af korrekt temperatur, CO2 indhold og fugtighed uden træk, støj, og forurening. Det har indflydelse på vores helbred, produktivitet og trivsel. Vi tilbyder: Produkter og komplette løsninger for dit perfekte indeklima et klima som giver dig energi, giver dig velbehag og holder dig sund. Vi er: Swegon, et svensk fi rma med en lang historie og en innovativ vision for fremtiden. Du kan: Læse mere om os og vores løsninger for et energigivende indeklima på www.swegon.dk. Parasol und Parasol EX GOLD RX
Måling af bygningers... Fortsat tigt, at forskellen mellem lufttemperaturen inde i bygningen og uden for bygningen er lav. Eksempel på tæthedsmåling i enfamiliehus I det følgende vises et eksempel på en tæthedsmåling for at synliggøre den korte beskrivelse af beregningsgangen i DS/EN 13829. Eksemplet bygger på en måling på et 135 kvadratmeter parcelhus, hvor der er anvendt en ventilator, som har kunnet levere en luftstrøm svarende til en trykforskel på ca. 40 Pa. Der er således langt op til de ønskelige 100 Pa, men det har ikke den store betydning for resultatet. Før målingerne påbegyndes og efter målingerne er udført måles trykforskellen med slukket og tildækket ventilator dvs. trykforskellen når der ikke er nogen luftstrøm gennem ventilatoren. Middelværdien af disse to målinger anvendes til at korrigere de målte trykforskelle. Middeltrykforskel er fundet til D p (undertryk i bygningen). I beregningerne skal densiteten af indeluften og udeluften anvendes. Disse kan bestemmes ud fra en måling af luftens temperatur. Indeluftens densitet: i = 1,2038 kg/m 3 og udeluftens densitet: e = 1,3039 kg/m 3 Desuden skal luftens densitet i referencetilstanden anvendes 0 = 1,2038 kg/m 3 Tabel 1 og 2 viser resultaterne for måling med hhv. under- og overtryk i bygningen. Tabellerne viser øverst til venstre de målte værdier for luftstrøm og trykforskel. De korrigerede værdier for luftstrømmen gennem klimaskærmen og trykforskellen vises øverst til højre, hvor også udtrykket til beregningen er vist. Den anden 36 korr D p0,1 D p0,2 0,2Pa 2 2 0,2Pa 0,2Pa Figur 4 og 5. Identifikation af utætheder i samling mellem hhv. væg og loft vha. termografering og ved spotlys i loft ved vha. røgampul. Kilde: ISOLINK. nederste række viser udtrykket for luftstrømmen gennem klimaskærmen fundet vha. kurvefit. Nederste række viser det endelige resultat for luftstrømmen ved referencesituationen, hvor også udtrykket til bestemmelse af C L er vist. Luftstrøm som funktion af trykforskel for under- og overtryk. De korrigerede værdier af og p er vist som punkter og kurverne viser de fittede udtryk for (p) n. Nu kan luftstrømme ved reference trykforskellen findes for henholdsvis under- og overtryk: Undertryk: 0,7166 3 3 V50 22,34950 m /h 369 m /h Overtryk: 0,6002 3 3 V50 46,11250 m /h 483 m /h Det ses, at overtryk giver højere værdier end undertryk, hvilket er helt normalt. Det gennemsnitlige luftskifte ved 50 Pa kan herefter beregnes til 0,88 l/s pr. m² opvarmet etageareal, som er under kravet i bygningsreglementet på 1,5 l/s pr. m² opvarmet etageareal. Identifikation af utætheder Utætheder i klimaskærmen optræder typisk i samlinger mellem forskellige bygningsdele og steder hvor rør, kanaler og kabler føres gennem bygningens tæthedsplan. Viser tæthedsmålingen, at bygningen ikke kan overholde de opstillede krav til tæthed, vil det være nødvendigt at finde frem til utæthederne og udbedre problemet. For at finde frem til utæthederne kan en trykprøvning med fordel kombineres med termografering. Termografering anvendes til at måle overfladetemperaturer ud fra den infrarøde stråling, der udsendes fra alle overflader. Udføres en trykprøvning med undertryk i bygningen i en situation hvor udetemperaturen er lavere end indetemperaturen, vil kold udeluft trænge ind ved Eksempel på praktisk løsning med tætning med membran ved ventilationskanal, som gennembryder dampspærre i loftet. utætheder, hvilket medfører lavere overfladetemperaturer nær utæthederne. Figur 4 viser et billede taget med termograferingskamera af en samling mellem væg og loft under en tæthedsprøvning med undertryk i bygningen. De mørke farver på billedet angiver lave temperaturer. Det ses tydeligt, at overfladetemperaturen i samlingen mellem væg og loft er væsentligt reduceret, hvilket skyldes indtrængende kold luft. Andre metoder til at finde frem til utætheder er at anvende røgampuller eller lufthastighedsmåler. Igen udføres undersøgelsen under en trykprøvning med undertryk i bygningen. Ved anvendelse af røgampuller tilføres røg hvor der er risiko for utætheder, for at synliggøre om der er uønskede luftbevægelser. Figur 5 viser en utæthed ved et spotlys i loftet. Røgen påvirkes tydeligt af en nedadrettet luftstrøm. Alternativt kan en lufthastighedsmåler anvendes ved steder med risiko for utætheder for at afsløre uønskede lokale lufthastigheder. Løsning af typiske problemer Utætheder findes ofte, hvor rør, kanaler og kabler gennembryder i klimaskærmens tæthedsplan (ofte dampspærren). Lufttætheden omkring gennemføringer sikres bedst med en membrantætning, hvor en gummimembran med passende diameter monteret i en manchet klæbes hen over hullet i klimaskærmens tæthedsplan. Eksempler på hvordan lufttæthed opnås i løsninger, der er kendte og anvendes i dag, beskrives i SBi-anvisning 214 [3]. Henvisninger [1] Erhvervs- og Byggestyrelsen (2007) Bygningsreglement. [2] S. Aggerholm og K. Grau (2005) Bygningers energibehov. SBi-anvisning 213. Statens Byggeforsknings Institut, Hørsholm. [3] T. V. Rasmussen og A. Nicolajsen (2007) Klimaskærmens lufttæthed. SBi-anvisning 214. Statens Byggeforsknings Institut, Hørsholm.