Energianvändning och inneklimat i glaskontor

Transkript

1 1 Energianvändning och inneklimat i glaskontor Åke Blomsterberg och Harris Poirazis Energi och ByggnadsDesign Institutionen för Arkitektur och Byggd Miljö Lunds Tekniska Högskola och WSP Environmental

2 2 Nuläget: moderna svenska kontorbyggnader Energisparpotential Möjligheter att förbättra inneklimatet. Lägre energianvändning för värme och högre elanvändning. Sedan början av 90-talet glasfasader, ett tiotal dubbelskalsglasfasader i Sverige. Teknisk utveckling av konstruktion och egenskaper hos glas. Arkitekter i Skandinavien intresserade av glasfasader (enkla och dubbla). Dubbelskalsfasader för att reducera övertemperaturer och transmissionsförluster.

3 3 Energianvändning i svenska kontorsbyggnader (Energiboken 1995) Värme (netto), kwh/m² och år Kommersiella byggnader Ombyggda kontorsbyggnader Nya kontorsbyggnader Elanvändning, kwh/m² och år

4 Elanvändning för verksamheten (hyresgästel) 4 Elenergi, kwh/m²år STIL-medel STIL-kommentar Belysning 23 Sevrar 11 PC 15 Övriga apparater 8 Summa verksamhetsel 57 Hälften lysrör, konv. drivdon Personvärme 12

5 5 Energianvändning för 90-tals kontor Energianvändning, kwh/m 2 /år Referens, normal klimatzon 3 Framtid? Fjärrvärme Elanvändning for pumpar, fläktar etc. Elanvändning för verksamheten (belysning, PC etc.) Elanvändning for kyla 30 0 Total elanvändning Total energianvändning m 2 LOA

6 6 Referensobjekt

7 IDA ICE beräkningar Jämförelse av energinanvändningen för 30%, 60% och 100% uppglasade alternativ (cellkontor, enkelskalsfasad, treglas klarglas) 7 Energy use (kwh/a m²) % 60% 100% 30% 60% 100% Strikta börvärden 23 C Normala börvärden 24,5 C Space heating Cooling Lighting Equipment Pumps, fans Server rooms Cooling server rooms

8 8 Glas- och solavskärmningsalternativ Glasalternativ U glas (W/m 2 K) g glas U system (W/m 2 K) g system. 1 2: mellanliggande persienn, 3 5: invändig persienn, 6: invändig skärm, 7: extern fast solavskärmning

9 IDA ICE beräkningar 9 Jämförelse av energianvändningen, 100 % fönster (cellkontor, enkelskalsfasad, normala börvärden innetemperatur) 200 Energy use (kwh/a m²) , , , , , , , st alt. 2nd alt. 3rd alt. 4th alt. 5th alt. 6th alt. 7th alt. Space heating Cooling Lighting Equipment Pumps, fans Server rooms Cooling server rooms

10 Naturligt ventilerad 10 dubbelskalsfasad Driftsfall Sommar: bortförande av värme genom den ventilerade spalten Vinter: den stängda spalten fungerar som en termisk buffertzon Sommar LA Vinter LA Fördelar: Sommar: (lågt) kylbehov jämförbart med enkelskalsfasad med yttre solavskärmning Vinter: (lågt) uppvärmningsbehov jämförbart med enkelskalsfasad med mellanliggande solavskärmning

11 Fläktventilerad 11 dubbelskalsfasad Driftsfall Sommar: bortförande av värme genom den ventilerade spalten. Vinter: uteluften förvärms i spalten och tillförs byggnaden genom luftbehandlingsaggregatet. Sommar LA vvx Vinter LA Fördelar: Sommar: bortförande av värme genom spalten för lägre kylbehov Vinter: förvärmning av uteluften till luftbehandlingsaggregatet

12 12 Luftflödesfönster Fläktventilerat Sommar och vinter fungerar spalten som en termisk buffertzon Sommar LA Winter vvx Fördelar: Sommer / vinter: bättre yttemperatur hos det innersta glaset medför förbättrad termisk komfort hela året (tilluft till spalten = innetemperaturen) Energieffektiv extrema dagar (t.ex. varma sommardagar när utetemperaturen är högre än innetemperaturen)

13 13 Besparing i kylbehov, stängd - öppen spalt i dubbelskalsfasad % decrease of cooling demand DSF A DSF D DSF E DSF F DSF A DSF D DSF E DSF F White venetian blinds Blue venetian blinds north east south west

14 14 Möjliga fördelar med dubbelskalsfasader Individuell fönstervädring nästan oberoende av vind- och väderförhållanden, framförallt under soliga vinterdagar och övergångsperioder (vår och höst) Bättre ljudisolering mot ute Effektivare yttre (mellanliggande) rörlig/fast solavskärmning, som kan användas även blåsiga dagar Bättre termisk komfort vinter- och sommartid

15 15 Möjliga problem med dubbelskalsfasader Varma sommar/vår/höstdagar risk för övertemperaturer i kontorsrummen vid fönstervädring Hög investeringskostnad Risk för överhörning via fasad mellan kontor med öppna fönster Rengöring kan innebära merkostnad Energibesparingspotentialen har ofta överskattats

16 16 Inneklimat, PMV, för olika fasadalternativ Jämförelse mellan 30%, 60% och 100% uppglasat 100% glazed 30% 60% 100% alternatives glazed alternatives (case with (triple (reference exterior clear shading case) pane) devices) January February March April May June July August September October November December 30% (1st alt.) 60% (1st alt.) 100% (1st alt.) 100% (3rd alt.) 100% (7th altern)

17 17 Potentiella fördelar glasfasader jämfört med traditionella fasader Större tillång till dagsljus och därmed möjlighet till bättre visuell miljö Bättre utblick En transparent byggnad Estetik Mer solvärme på vintern

18 18 Potentiella nackdelar glasfasader jämfört med traditionella fasader Varma sommar/vår/höstdagar risk för övertemperaturer i kontorsrummen Risk för kallras på vintern Höga investeringskostnader Rengöring kan innebära merkostnad Svårt att uppnå rimlig total energianvändning med helglasad enkelfasad Risk för hög energianvändning för kyla och värme Belysningsbehovet minskar inte automatiskt med ökande glasandel Ökning av glasarean innebär ökade risker och sänkta feltoleranser vad gäller inneklimat och energianvändning, framförallt för enkelskalsfasader

19 19 Slutsatser kontorsbyggnader i glas Börvärdena för värme resp. kyla har stor betydelse för energianvändningen Den operativa temperaturen varierar med väderstreck för glasfasader Sommar och vinter kräver olika innetemperatur för god komfort, framförallt med mycket glas Glasfasadens utformning har stor betydelse för den totala energianvändningen Svårt att uppnå rimlig total energianvändning med helglasad enkelfasad Håll nere kylbehovet för att säkerställa en rimlig total energianvändning Lämplig solavskärmning kan reducera kylbehovet till en acceptabel nivå Belysningsbehovet minskar något med ökande glasandel

20 20 Avgörande parametrar vid projektering av kontorsbyggnader i glas Komfort/dagsljus: PMV/PPD/ dagsljuskvalitet, asymmetri/ kall luft Internvärme: utrustning/belysning, personer Ventilation/kyla: luftkvalitet, bortförande av överskott Energianvändning: värme, kyla Termisk massa: golv/tak, väggar/möbler Solavskärmning: typ/placering/material, drift/styrning Glas: area, U-värde(glas resp. profiler)/g-värde inkl. och exkl. solavskärmning, yttemperatur, dagsljustransmittans. Randvillkor: storlek/orientering, användning/verksamhet/uteklimat

21 21 Hur lyckas med kontorsbyggnader i glas En helhetssyn måste prägla projekteringen Intimt samarbete arkitekter - tekniska konsulter redan i ett tidigt projekteringsskede Optimering av hela byggnaden - värme/kyla/ventilation/byggnad Beräkningar av energi, dagsljus, solavskärmning och inneklimat måste göras i ett tidigt skede av projekteringen för att kunna skapa en energieffektiv byggnad med bra inneklimat Noggranna beräkningar (val av indata, korrekt fönstermodell) Integrerat ventilations- och klimatiseringskoncept Intelligent styr- och reglersystem

22 Hur lyckas med kontorsbyggnader i glas Internvärmen måste minimeras Hörnrum med två glasfasader bör undvikas U- och g-värden måste väljas korrekt: U-värde lägre än 0.9 W/m²K U x Ag Dagsljustransmittans högre än 50 % LT x Ag g-värdet glas och solavskärmning mindre än 0.1 g x Ag

23 23 Glaskontorspublikationer Titel Metod Ansvarig Tidpunkt Literature review of double skin facades Rapport Harris Poirazis 2003 Single skin glazed office buildings - Energy use and indoor climate Är det möjligt att bygga energieffektiva glashus LCC-beräkningar av glaskontorsbyggnader Artikel, Glas Harris Poirazis 2005 Åke Blomsterberg 2005 Arbetsrapport Lennart Sjödin 2007 Ett nytt energieffektivt kontor energi&miljö Åke Blomsterberg April 2007 Kan kontorsbyggnader i glas vara energieffektiva Vbyggaren Åke Blomsterberg Maj 2007 Daylight in office buildings Rapport Helena Bülow-Hübe Juni 2007 Solavskärmning och dagsljusinlänkning Rapport Helena Bülow-Hübe Juni 2007 Dubbelskalsfasader: en parameterstudie för optimal funktion Hur lyckas med kontorsbyggnader i glas i Sverige Glazed Office Buildings Analyses of energy use and thermal comfort energi&miljö Harris Poirazis 2007 Licentiatavhandling Rapport/skrift/- handbok Doktorsavhandling Åke Blomsterberg Hösten 2007 Harris Poirazis Hösten 2007