ARKITEKTUR OCH ENERGI. Vi skapar byggnader för människor energianvändning stödjer byggnadsfunktionen

Transkript

1 Energi & Arkitektur

2

3 ARKITEKTUR OCH ENERGI Vi skapar byggnader för människor energianvändning stödjer byggnadsfunktionen

4 Zero Emission Building energy kwh emission CO 2 (e)

5

6 Building energy performance is currently understood as dependent upon, (1) Urban geometry, (2) building design (3) system efficiency (4) occupant behavior. Ratti, C., Baker, N., Steemers, K.:Energy consumption and urban texture. Energy and Buildings 37 (2005)

7 THE BUILDING IMPACT OF DESIGN Stuart Brand Sharing Layers from How Buildings Learn - Lifetimes of different layers CALCULATIONS SOCIAL URBAN DESIGN INTERIOR DESIGN PLAN DRAWING INSTALLATIONS LOAD BEARING STRUCTURE BUILDING ENVELOPE URBAN FABRIC INDOOR CLIMATE / HEALTH / ENERGY LONG TERM STRUCTURE / RESOURCES MATERIAL / CONSTRUCTION / DETAIL

8 Boverkets Byggregler (BBR) mäter FASTIGHETSEL UPPVÄRMNING KYLNING VARMVATTEN men inte eller VERKSAMHETSEL HUSHÅLLSEL

9 Boverkets Byggregler (BBR) mäter FASTIGHETSEL UPPVÄRMNING KYLNING VARMVATTEN Energikapitlet fokuserar på formfaktorn Att maximera innesluten volym i minimal omslutande area dvs ju tjockare volym desto bättre Ju mindre fönster desto bättre, då de faktorer som bedöms är att de släpper ut och in värme

10 SKELLEFTEÅ KULTURHUS

11 METODOLOGI DIALOG & PLATS Tydliggör förutsättningarna Fastställ energi- och klimatkrav Tydliggör konsekvenser Involvera brukare Involvera hela projektgruppen + kalkyl + entreprenör Workshops!/Möten FORM MATERIAL TEKNIK Minimera energibehovet och optimera inneklimatet Utnyttja rumsliga och passiva egenskaper Anpassa orientering Formfaktor, fasad/area Solinstrålning Dagsljuskrav Zonindelning, planlösning Välj material Beräkna klimatpåverkan Minimera energibehovet med passiva lösningar, t ex tung stomme Testa!/Simulera! Välj teknik Energieffektiv teknik Beräkna total klimatpåverkan Balansera med förnyelsebar energi på platsen Max 25% off site förnyelsebar energi Testa!/Simulera!

12 ARBETSGÅNG Minska energibehov, simulera Beräkna klimatpåverkan av material, testa olika varianter Summera total klimatpåverkan Balansera med On-Site energiproduktion (eller extern förnyelsebar energi, max 25%) Testa - ändra - testa

13 SUN AND ENERGY PROFILE Stud. LARA MONTI - ADRIEN GILLIAND

14 Minimera köldbryggor I ett normalhus är köldbryggorna ca 2,5 km. (kv Jöns Ols 34 lgh, ca 3000 m2) Motsvarar ca 10 kwh/bra Kan vara så hög som 20-30% av energianvändningen Källa: Arne Elmroth, Bild: Isover

15

16

17 Kriterier för Passivhus - Energibehov max 15 kwh/m 2,år eller Effektbehov max 10 W/m 2 - Lufttäthet max 0,6 oms/h - (Kylbehov max 15 kwh/m 2,år) - Primärenergibehov max 120 kwh/m 2,år - Termisk komfort

18 20 grader räcker om alla ytor är varma (temperaturdifferens på mindre än 5 K (5 grader) DIN EN ISO 7730 P.O Fanger Fangers ekvation inbegriper; KROPPEN - kroppslig aktivitet - klädsel OMGIVNINGEN - lufttemperatur - strålningstemperatur (ges av ytors temp) - lufthastighet (vid kalla ytor kyls luften) - luftfuktighet

19

20 POWERHOUSE KJÖRBO Byggherre: Entra Arkitekt: Snöhetta

21 MINSKAD KLIMATPÅVERKAN En definition: Koldioxidutsläppen från material plus energianvändningen i byggnaden balanseras med förnyelsebar energi på platsen. CO2-utsläpp Balansera CO2 MATERIAL _ DRIFT + _

22 Dagsljus

23

24 Convincing, objective independent research shows according to David Strong (2012) evidence for a correlation between human health, hapiness and wellbeing and the amount of window glass. Not at least in the sectors of health and education: In healthcare, research findings demonstrate that access to daylight provides; a reduction in the average length of hospital stay, quicker post-operative recovery, reduced requirements for pain relief, quicker recovery from depressive illness and disinfectant qualities. (Also support for daylighst important role in prevention and treatment of obesity, heart deseases and stress related illnesses.) In educational buildings access to daylight has been shown to result in a dramatic (and demonstrable) improvement in student academic achievement, behaviour, calmness and focus. In buildings of all types, including in the residential sector, many of the studied benefits associated with daylight and connections to the outside world can be equally realised, thus contributing to sensations of well-being.

25 TASK 51 SOLENERGI I PLANERING DAGSLJUS I PLANERING In 2005 electric lighting consumed 19% of all global electricity consumption, International Energy Agency (IEA)* * OECD/IEA: Light s labour s lost, Paris, International Energy Agency (IEA), 2006., sid (Hämtad ), sid 177: grid-based electric lighting consumed TWh of electricity: 19% of all global electricity consumption

26

27

28

29

30 Daylight volumes, street width, façade and roof design >> directly influencing access to daylight and sunlight

31 Intesified urbanization >> increasing density >> Higher demands on design to obtain daylight and sunlight

32 Hygien, hälsa och miljö BBR 6:3 Ljus 6:31 Allmänt Byggnader ska utformas så att tillfredsställande ljusförhållanden är möjliga att uppnå, utan att skaderisker och olägenheter för människors hälsa uppstår. Ljusförhållandena är tillfredsställande när tillräcklig ljusstyrka och rätt ljushet (luminans) uppnås samt när ingen störande bländning eller inga störandes reflexer förekommer och därmed rätt belysningsstyrka och luminansfördelning föreligger.

33 6:311 Definitions Direct sunlight Direct daylight Indirect daylight Sunlight shining directly into a room without being reflected. Light through a window towards open sky. Light entering a room without windows towards open sky.

34

35

36 The Swedish legislation between 1931 to 1960 regulated daylight through: - Distance between houses that was at least as the building heights

37 Dagsljuslagstiftning efter 70-talet - En kvot (minst 10%) / golvarea (AF), vid avskärmningsvinkeln mindre än 30 grader vid två klarglas (SIS standard) - Dagsljusfaktor (1%) 2014: DF 1%

38 The quantitative evaluation by calculation/simulation; - Descriptive by drawing (rule of thumb daylight distribution, no sky line) - Static computations - Simulations by computer (daylight factor, daylight autonomy) Daylight Autonomy (DA): All skies, 8760 hours, including direct sunlight. Climate based modeling/simulation.

39

40 Ceiling height 2.7 meters -> balcony shadowing decrease

41 ARKITEKTHÖGSKOLAN, UMEÅ

42 Arkitekturskolans rum har en höjd på 3,6 och rumsdjup på 7 meter fram till atriet, vilket ger en jämn fördelning av dagsljuset med en lägsta nivå på dagsljusfaktor på 2,9 % med 30% av fasaden är glas. Atriet är belyst med dagsljus från takfönster.

43 Architecture needs to balance daylight, sunlight and energy use for heating and cooling

44 DAGLJUS DESIGNPARAMETRAR Fönsterstorlek optimerad i relation till väderstreck och våningshöjd Uppvinkling av öst och västfasader och fönster mot utsikt och norr Nedvinkling av fasad mot söder för att undvika solvärmelaster Burspråk för att öka väggens refektionsyta och minska kontraster Höga fönster för att länka in dagsljus via tak Atrier som tillåter dagsljus ner till gatunivå FRÅN FORSKNING TILL PRAKTIK

45

46 FRODEPARKEN, UPPSALA

47

48 HARPLINGE, PLUSENERGI