Ventilation historia och nutid - självdrag eller återvinning

Transkript

1 Ventilation historia och nutid - självdrag eller återvinning Håkan Nilsson WSP Environmental, Byggnadsfysik hakan.nilsson@wspgroup.se

2 Innehåll Fastighetsdagar i Stockholm 2010 Ventilationshistoria Ventilationsprinciper Den ventilerade innemiljön Forskning om innemiljö i kyrkor Renovering av ventilationssystem Lagar och krav Mätning och bedömning

3 Vad är målet med ventilation? Vi bygger och underhåller byggnader för att människor bekymmerfritt ska kunna vistas i dem skyddade från väder och vind. Vi tillbringar större delen av våra liv i någon form av ventilerad miljö. Människan som kontrollpunkt

4 Ventilationshistoria Ventilation i en byggnad är en grundläggande funktion. Att bevara en kulturhistoriskt värdefull miljö och samtidigt få en fullgod ventilation kräver kunskap och erfarenhet. Ventilation har under modern tid ofta enbart setts som en teknisk funktion. Strävan att skapa det perfekta inneklimatet har lett till allt mer skrymmande installationer och tekniskt komplicerade system. Utnyttjandet av byggnadsfysiska förutsättningar har försummats. Det ursprungliga ventilationssystemet är inte bara en funktion utan även ett uttryck för byggnadens karaktär.

5 Lokal eldning och volym Ventilation och uppvärmning har ofta hängt samman. Eldning i kakelugnar och kaminer skapar undertryck. Eldstaden och dess rökkanaler har därför i äldre tider räckt till för att vintertid åstadkomma den naturliga ventilation som erfordrats. Med öppna eldstäder och otäta fönster och dörrar var draget det stora problemet, inte ventilationen i sig. På sommaren, när man inte eldade och de termiska stigkrafterna avtog, ordnade man ventilationen med fönstervädring.

6 Kaminventilation På 1860-talet lanserades ett system för ventilation, där man utnyttjade drivkraften hos eldstaden för att få förvärmd luft och ökad ventilation. Tillverkare marknadsförde speciella kaminer och kakelugnar för ändamålet. Kall uteluft leddes fram i en isolerad kanal och släpptes in i botten på kaminen. Luften värmdes och släpptes ut i kaminens topp. Rummets frånluftsventil, placerad vid golv, anslöts till en kanal som låg intill rökkanalen. Frånluftskanalen blev därigenom värmd för effektivt drag.

7 Radiatorvärme och självdrag Från 1920-talet fick de flesta nya byggnader radiatorsystem. När centralvärmen slog igenom löstes frånluftsventilationen med hjälp av termiska stigkrafter i tegelkanaler. Tilluften togs in via ventiler i yttervägg och otätheter i fönster och dörrar.

8 Till- och frånluftssystem System med både till- och frånluft utfördes i början av 1970-talet. Det var dock först med energibestämmelserna i SBN 75 och SBN 80, en följd av oljekriserna på 1970-talet, som det slog igenom. Med FTX-systemen (mekanisk till- och frånluft med värmeväxling) kunde normkraven på värmeåtervinning lätt uppnås. Men redan i mitten på 1980-talet kom invändningar mot systemen (baserade på skötselproblem och höga driftskostnader), och man började leta alternativ. Markuskyrkan i Skarpnäcks församling Stockholm kommun byggd

9 Skyddsvärda byggnader Tillstånd från RAÄ (Riksantikvarieämbetet) erfordras för håltagning i befintligt murverk. Håltagning i väggar och bjälklag för ventilationskanaler, eller nya fläktar på tak, är exempel på tillståndspliktiga åtgärder. Tillstånd för ändring i enskilt byggnadsminne söks hos länsstyrelsen. Att låta utföra en antikvarisk förundersökning tidigt i projekteringsskedet kan vara värdefullt. Förordningen (1988:1229) om statliga byggnadsminnen Lag (1988:950) om kulturminnen, Kulturminneslagen Plan- och bygglag (1987:10) Miljöbalk (1998:808) Skallsjö Kyrka i Lerums kommun byggd

10 Självdragssystem Självdragsprincipen ventilerar byggnaden genom termisk stigkraft, dvs. varm luft är lättare än kall och stiger därför uppåt. Uteluft tas in via springor och ventiler i fönster och väggar (S-system). Frånluften stiger termiskt upp och ut genom frånluftskanaler. Byggnadens utformning, exempelvis stora rumsvolymer bidrar till en god luftomsättning. På sommaren, när den termiska stigkraften avtar, kan man skapa korsdrag med fönstervädring.

11 Frånluftssystem Med hjälp av frånluftsfläktar (F-system) reglerar man och säkerställer frånluftsflödet året om. I äldre byggnader kan ofta befintliga tegelkanaler användas för frånluft. Uteluft tas in via springor och ventiler i fönster och väggar, precis som vid självdragsventilation.

12 Från- och tilluftssystem FT-system har fläktar för till- och frånluft. Därmed kan mängden till- och frånluft regleras och risken för drag och läckage minskar. Värmeåtervinning kan anordnas med hjälp av en värmeväxlare som överför frånluftens värme till tilluften (s. k. FTX-system). Om antikvariska skäl begränsar möjligheten att dra nya plåtkanaler kan ibland befintliga tegelkanaler användas för frånluft och kanske även för tilluft.

13 Hybridventilation När man kombinerar olika ventilationsprinciper brukar man kalla det för hybridventilation. Det är vanligt att kombinera mekanisk ventilation och självdragsventilation och utnyttja det bästa av båda systemen. På sommaren när de termiska stigkrafterna är otillräckliga, används fläktar för att ventilera. När utetemperaturen sjunker kan frånluftsfläktarna stängas av och ventilationen fungerar med självdrag. Detta förutsätter att valda fläktar ger litet motstånd i avstängt läge. Systemet kräver en noggrann injustering. Det finns även utvecklade system med automatiskt öppnande av fönster,

14 Över- och undertryck Ofta strävar man efter att få ett undertryck med hjälp av ventilationen. Då finns ingen risk för fuktskador orsakade av konvektion eftersom den, på vintern, kalla och fuktfattiga luften då vill transporteras utifrån och in. Luften värms upp medan den tar sig till den varma delen av väggen. Vid övertryck i en byggnad vill luften transporteras genom väggen, inifrån och ut genom konvektion. Detta kan ge fuktskador eftersom vattenångan kondenserar i takt med att den når kallare delar av väggen.

15 Den ventilerade innemiljön Termiskt klimat sommar Luftföroreningar 37 C Ljud Termiskt klimat vinter Fukt Radon

16 Luftfuktighet Om luftfuktigheten blir stor minskar våra möjligheter att hålla nere kroppstemperaturen genom svettning. Luften upplevs då som klibbig och kvalmig. Under vintern då utetemperaturen sjunker under -10 C är luftfuktigheten oftast låg. Det kan då vara svårt att hålla en behaglig luftfuktighet inomhus. Vid så låg luftfuktighet kan man lätt bli irriterad i halsen med hosta som följd. Mollierdiagrammet har olika skalor och kurvor som illustrerar tillståndet i luften.

17 Fuktsäkerhet En systematisk metod för att säkerställa, dokumentera och kommunicera fuktsäkerhet genom hela byggprocessen. Enligt BBR 2008 bör kraven i projekteringsskedet verifieras med hjälp av fuktsäkerhetsprojektering.

18 Skador på inventarier Gamla stenkyrkors fuktiga inomhusklimat orsakar ofta skador på inventarierna. Riskfaktorer vad gäller textilier i dessa miljöer är främst mögeloch insektsangrepp. Normalt finns utrymme för förvaring i sakristior eller andra rum i anslutning till kyrkan där separata värmesystem kan installeras och ge ett konstant stabilt klimat, till skillnad från kyrkorummet som ofta lämnas ouppvärmt när det inte nyttjas.

19 Strålning (varm/kall) Operativ temperatur Medelvärdet av lufttemperaturen och medelstrålningstemperaturen från omgivande ytor Strålningstemperaturskillnad (asymmetri) Skillnaden mellan två motstående ytors värmestrålning till en viss mätpunkt

20 Lufthastigheter Dragindex Högsta accepterade medellufthastighet som en funktion av lokal lufttemperatur och turbulensgrad (förväntad andel som besväras <20 %).

21 Vistelsezonen Vistelsezonen begränsas av två horisontella plan, ett på 0,1 meter höjd och ett annat på 2,0 meter höjd, samt vertikala plan 0,6 meter från ytterväggar eller andra yttre begränsningar, dock 1,0 meter vid fönster och dörr.

22 Klimatfaktorer Klimatupplevelsen påverkas framförallt av 6 faktorer: 1. Lufttemperaturer 2. Strålningstemperaturer 3. Luftrörelser 4. Luftfuktighet 5. Aktivitetsnivå 6. Isolering från kläder och stol

23 Värmebalans För termisk komfort måste: P A Producerad värme = Avgiven värme

24 Mätning och bedömning av inneklimat PMV (Predicted Mean Vote) = Förväntat medelutlåtande PPD (Predicted Percentage Dissatisfied) = Procentuella andelen otillfredsställda PMV-värdet är en beräknad, förväntad medelbedömning av de människor som vistas i en lokal. Om PMV-värdet är 0 är de flesta - dock inte alla - nöjda. Vid PMV=±0,5 ligger PPD på tio procent. I standarden anges detta intervall som acceptabelt. PPD 100% 77% 26% 5% 26% 77% 100% PMV +3 mycket varmt +2 varmt +1 något varmt ±0 varken kallt eller varmt -1 något kallt -2 kallt -3 mycket kallt

25 Spara och Bevara Lau Kyrka på Gotland

26 Metoder Bilden visar placeringen av klimatanalysatorn, lufthastighetsgivaren och en temperaturlogger i mitten (position 8) i den högra bänkraden. Testerna genomfördes i början på mars när omgivningsförhållandena kan anses som mest ogynnsamma. Strålningsvärmarna är placerade i en ljuskrona med centrum ovanför plats 8. Ljuskronan går att höja och sänka men var under hela denna undersökning placerad på en konstant höjd över bänkradsgolvet.

27 Försökspersoner Försökspersonerna var indelade i tre grupper. Den första och sista gruppen bestod av studenter med en ålder på mellan 20 och 30 år. Gruppen där emellan var innevånare från Lau med omnejd med en åldersspridning från 30 till 85 år

28 Slutsatser Resultaten visar att användning av komfort indexen PMV enligt den svenska standarden korrelerar väl med de skattningar som kyrkobesökarna i denna undersökning har gjort. Vi ser vidare att med nuvarande beklädnad drygt 30 % av kyrkobesökarna är missnöjda med klimatupplevelsen vid ca: 12 graders lufttemperatur. Eftersom det övervägande klagomålet var kalla fötter bör en kraftigare golvvärme alternativt strålningsvärmare för fötterna installeras. Resultaten visar även att aktivitet och klädsel naturligtvis spelar en mycket viktig roll även om man får hjälp med både strålnings-, bänk och golvvärme. Att vissa besökare tror att man kan klara 90 minuter med bara 0,8 clo visar vikten av mer information om de klimatförhållanden som kan förväntas vid en förrättning

29 Projektering Inventering av befintligt ventilationssystem: Är ventilationssystemet ursprungligt? Utgör byggnadens fysiska förutsättningar del av systemet? Hur fungerar ventilationen idag? Kan ny teknik komplettera systemet så att det fungerar bättre? Finns det möjlighet till kanaldragning och fläktrumsplacering? Att tänka på i projekteringsskedet Inventering Antikvariesamråd Klimatberäkningar Energikrav LCC-beräkning Planerad tillbyggnad av Vikens kyrka Höganäs kommun. Vikens kyrka är byggd av gråsten år 1825 för en kostnad av ca 7000 kronor.

30 Entreprenad Valet av entreprenör är viktigt vid installationer i skyddsvärda byggnader. Vid åtgärder i tegelkanaler, inventering, tätning måste man anlita entreprenörer som kan denna typ av jobb. Entreprenören måste förstå principen för hela ventilationsanläggningen. Att tänka på i entreprenadskedet Val av entreprenör Kontrollant Relationsritningar Dokumentation i vårdprogrammet Storkyrkan i Stockholm

31 Förvaltning Brukarinstruktioner ska tas fram. Brukarinstruktionen ska anslås på lämplig plats och man bör årligen inventera att all berörd personal har kännedom om ventilationssystemet. När man genomfört en ombyggnad och upplevt både sommar- och vinterklimatet, då är det värdefullt att göra en uppföljning av inneklimatet. En funktionsuppföljning och en brukarenkät ger svaret. Fungerar ventilationssystemet som det ska? Är personalen nöjd? Att tänka på i förvaltningsskedet Brukarinstruktioner Uppföljning av systemkännedom Funktionsuppföljning

32 Lagar och krav Funktionskontroll av ventilationssystem (OVK) Förordningen om funktionskontroll (1991:1273) ska tillse att alla byggnader, såväl nya som gamla, har ett tillfredsställande inomhusklimat. Befintliga system ska återkommande kontrolleras enligt föreskrivna tidsintervall 3 eller 6år. Vissa kyrkor är undantagna. Arbetsmiljölagen Arbetsplatser inomhus, arbetslokaler och personalutrymmen skall ha lämpligt termiskt klimat. Lufttemperatur, strålningstemperatur, lufthastighet och luftfuktighet är klimatfaktorer som behöver vägas in vid bedömningen av det termiska klimatet.

33 Arbetsplatsens utformning Det är ofta svårt att komplettera äldre byggnader med samma slag av fläktventilation som nybyggnader. Det finns därför en speciell bestämmelse för äldre byggnader med kulturhistoriskt värde i AFS 2000:42. Den säger bland annat att: För att undvika onödiga ingrepp i byggnaden bör vid tillämpningen av föreskrifterna särskild omsorg ägnas valet av tekniska lösningar. När åtgärder är nödvändiga för att nå en godtagbar arbetsmiljö bör sådant utförande väljas som innebär minsta möjliga skada för de kulturhistoriska värdena. I de enskilda fallen måste därför en noggrann avvägning göras. Som alternativ till ökat uteluftflöde nämner de allmänna råden exempelvis kortare arbetspass med mellanliggande vädring.

34 Mätning och bedömning Thermal Comfort (meter) Data Logger 1221 Innova AirTech Instruments