Plusshus-bloggen ved Tor Helge Dokka – 8
Det er mange sterke meninger om lufttetthet, luftlekkasjer og mekanisk kontra naturlig ventilasjon både i større bygg og hus. I vårt hus er det valgt en høyeffektiv mekanisk ventilasjonsløsning som assisteres av naturlig ventilasjon i perioder.
Naturlig vs. mekanisk
Siden jeg ble interessert i og begynte å jobbe med energi og inneklima på starten av 90-tallet har diskusjonen om hvilken ventilasjonsløsning som er best: naturlig- eller mekanisk ventilasjon bølget fram og tilbake. Flere store internasjonale inneklimastudier gjort på 90-tallet viste at ventilasjons- og klimainstallasjoner i seg selv var en betydelig forurensningskilde til innelufta. Delvis på bakgrunn av dette fikk naturlig ventilasjon og etter hvert hybrid ventilasjon et oppsving på slutten av 90-tallet og starten av 2000-tallet. I både Sverige, Norge og Danmark ble det bygget en rekke skoler, barnehager og kontorbygg med naturlig og hybrid ventilasjon. Hybrid ventilerte bygg bruker enn kombinasjon av naturlige og mekaniske drivkrefter.
Utover 2000-tallet fikk passivhus-konseptet fra de tysktalende landene (Tyskland, Østerrike og Sveits) etter hvert stor utbredelse i de Nordiske landene, og med det fokus på høyeffektiv balansert ventilasjon. I Norge ble det laget egne passivhusstandarder for boliger og yrkesbygg i 2010 og 2012, og de er i praksis umulig å tilfredsstille uten høyeffektiv balansert ventilasjon. En videre utvikling av dette kom når vi begynte å bygge plusshus, f.eks. Powerhouse Kjørbo i 2014. Der ble det utviklet en ventilasjonsløsning med høyeffektiv lavtrykktaps-ventilasjon basert på fortrengningsventilasjon, som har ekstremt lavt behov for kjøpt energi til oppvarming og vifter. Dette konseptet, med en del modifiseringer, er ofte det vi bruker på plusshus vi designer i dag også.
Men allerede i 2014-2015 fikk naturlig ventilasjon igjen et oppsving med bygget 2226 i Lustenau (Østerrike) tegnet og bygget av arkitektfirmaet Baumschlager-Eberle. Dette er et bygg på 6 etasjer og ca. 3200 m2. Det har ren naturlig ventilasjon, ikke et varmeanlegg og ingen mekanisk kjøling. Det vil si det er 100 % passivt klimatisert. Teknisk rom for hele bygget er på 0,6 m2. Navnet 2226 betyr at bygget skal holde seg mellom 22 og 26 ºC i innetemperatur hele året uten tilførsel av varme eller kjøling. Dristigheten i design og resultatene i reell bruk er imponerende, men designet av bygget setter veldig strenge krav leietagere og hvordan bygget brukes.
2226 har gitt inspirasjon til flerbruksbygget Nydalen Vertikal som Skanska bygger for Avantor i disse dager. Snøhetta har tegnet bygget. Der er det kun naturlig ventilasjon i kontoretasjene, men Lowex-konseptet er brukt til å varme og svale bygget som gir en større fleksibilitet mht. leietagere og bruk av bygget.
I huset vårt er det valgt et balansert ventilasjonsanlegg som er designet med meget lavt trykkfall og med høyeffektiv varmegjenvinner som gir minimalt energiforbruk til oppvarming og vifter. I perioder med behov for utlufting av overskuddsvarme eller annen forurensningsbelastning suppleres dette med naturlig ventilasjon med manuelt styrte vinduer og dører.
Optimaliserte kanalføringer
Ut fra en undersøkelse av hvilke leverandører som kan leverer høyest virkningsgrad på gjenvinner og samtidig lavest SFP[1] så ble Systemair valgt som leverandør. Det ble satt krav til lav SFP og at antall løpemeter kanal skulle være så lav som mulig. Etter en veldig bra prosess med prosjekteringsteamet hos Systemair kom vi fram til kanalføringer som ga lavt trykkfall, minimerte horisontale kanalføringer og lite behov for innkassing av kanaler. Resultatet er vist i skjematisk 3D-tegning (fig.2) og hvordan mye av tillufts- og avtrekkskanalanene er ført i bjelkelaget mellom 1 og 2 etasje (fig.3).
[1] SFP står for Specific Fan Power og sier noe om hvor mye effekt (kW) som brukes for å transportere en viss luftmengde (m3/s).
Ventilasjonsaggregat
For å få lav SFP og høy virkningsgrad ble det valgt aggregatet SAVE VT 300 som har en god del overkapasitet. Ved normal stilling (216 m3/h) går viftene på ca. halvparten av maks kapasitet. Ved dette driftspunktet (luftmengden) så er virkningsgraden så høy som 90 %. Selv med – 20 ºC ute vil da tilluftstemperaturen være så høy som 16,2 ºC etter gjenvinner. Andre data for aggregatet er vist i tabell 1. Varmetapet over året med og uten gjenvinner er vist nederst i tabellen. Uten varmegjenvinneren så øker det varmetapet fra 9 til 50 kWh/m2år, som er ganske formidabelt. En første kommentar til det er at dette er en teoretisk øvelse, siden man ofte har lavere luftskifte i et naturlig ventilert bygg. Den andre kommentaren er at dette er varmetapet og ikke varmebehovet til oppvarmingsanlegget. Varmetilskudd fra internt utstyr og personer og soltilskudd fører til at varmebehovet i perioder er mye lavere enn varmetapet. Men tallene viser fortsatt at varmegjenvinning av brukt ventilasjonsluft er et meget effektivt tiltak for å redusere varmebehovet til bygget.
| Sentrale data aggregat | Data |
|---|---|
| Luftmengde ved stilling normal | 216 m3/h |
| SFP (Spesifikk vifteeffekt) | 0,91 kW/(m3/s) |
| Virkningsgrad gjenvinner (EN 308) | 90 % |
| Vifteregulering – Normal (tilluft/avtrekk) Vifteregulering – Lav (tilluft/avtrekk) Vifteregulering – Høy (tilluft/avtrekk) | 52/51 % 36/34 % 69/68 % |
| Vifteeffekt ved normal stilling (avtrekk+tilluftsvifte) | 54 W |
| Elektrisk varmebatteri | 1,67 kW |
| Temperatur etter gjenvinner ved Te = -20 ºC | 16,2 ºC |
| Varmetap ventilasjon med gjenvinner | 9 kWh/m2år |
| Varmetap ventilasjon uten gjenvinner | 50 kWh/m2år |
Komfyravtrekk med kullfilter
Hvordan man løser komfyravtrekk i nye boliger med små luftlekkasjer er veldig viktig for hvordan ventilasjonsløsning som system fungerer. Nødvendig luftmengde for å fjerne stekeos er også avhengig om du har komforavtrekk langs en vegg eller om komfyravtrekk over en kjøkkenøy. Avtrekkshette langs en vegg krever i størrelsesorden 180-250 m3/h, mens tilsvarende for en kjøkkenøy-avtrekk er 500-700 m3/h. Det er prinsipielt tre måter å løse komfyravtrekk på:
- Ved å ha en vifte som trekker ut og sende lufte rett ut i det fri. Dette skaper et undertrykk som krever at man f.eks. må åpne et vindu for å tilføre nok luft.
- All luft fra komfyravtrekket går via ventilasjonsaggregatet, men utenom gjenvinner hvis man har roterende gjenvinner. Men tilluftsmengden økes slik at man har tilnærmet trykkbalanse i bygget. Dette har vært en vanlig løsning, men kun der man har komfyravtrekk ved vegg. De store luftmengdene man trenger for kjøkkenøy-avtrekk gjør at denne løsningen ikke er praktisk i de tilfellene (aggregatet har ikke kapasitet).
- Man kjører en resirkuleringsløsning med kullfilter som da ikke vil påvirke trykkbalansen i bygget. Dette er selvsagt en energimessig meget gunstig løsning. Tidligere hadde denne kullfilterløsningen et dårlig rykte, men de siste årene har denne teknologien blitt mye bedre, og blitt veldig populær både i leiligheter og eneboliger. Disse løsningene har et «forfilter» som fjerner fett, som kan rengjøres med jevne mellomrom. Selve kullfilteret som fjerner lukt fra lufta må skiftes hvert 3-5 år, avhengig av bruk.
I huset vårt hvor vi har platetoppen i en kjøkkenøy har vi valgt en kullfilterløsning med avtrekket integrert i platetoppen. Dvs. stekeos trekkes ned som vist på figur 4. Foreløpig så er vi meget fornøyd med denne løsningen, og den er også den mest energieffektive løsningen ventilasjonsmessig.
Energibruk uke 13
Figur 6 viser formålsdelt energibruk for uke 13. Selv om utetemperaturen var lav denne uken (-2,4 ºC mot normalen på + 0,4 ºC) så er målt energibruk fortsatt betydelig lavere enn simulert. Energibruk til el-spesifikt forbruk og el-billading er også lavere enn brukt i simuleringene.
Ser vi på energiflyt i figur 7, så ser vi at produsert solstrøm er veldig nære den som er simulert. Hovedårsaken til det er at i løpet av denne uka så smeltet det meste av snøen på taket, og samtidig kom det et par solrike dager i slutten av uka som dro opp snittet kraftig. For kjøpt energi er også målt og simulert nære hverandre. Ser vi på det som eksporteres til nettet og egenbruk av solstrømmen, er målt eksport energi større enn simulert og omvendt at målt egenbruk er noe lavere enn simulert. Dvs. at mismatch mellom produksjon og forbruk er noe større enn simulert, og mer av overskuddet må eksporteres til nettet. På grunn av at produsert solstrøm er høyere enn simulert og husets energiforbruk er lavere enn simulert er byggets netto levert energi lavere enn simulert. Sagt på en annen måte så går huset betydelig i pluss i uke 13. Tar vi også med el-billading så er netto levert litt over null, men er likevel bedre enn det som er simulert.
I neste blogginnlegg vil jeg skrive om simuleringsmodeller, og hvordan huset er modellert.