ventilation og køling i skoler · ventilation og køling i skoler - design og praksis. 1. 6....
TRANSCRIPT
Ventilation og køling i Skoler- design og praksis
1 6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
v/ Alice Andersen, Senior specialist, COWI A/S
Agenda
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 20192
PRAKSIS
› Status for indeklimaet i skoler i praksis
› Designstrategi og valg af ventilationsløsning
› Eksempler på 2 skoleprojekter
› Internationale erfaringer
Status – indeklimaet halter bagud
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 20193
PRAKSIS
› Danske børn tilbringer 20% af deres vågne timer i folkeskolen (gennemsnit 10.960 timer)
› Dårligt indeklima medfører nedsat indlæring ~ op til 1 helt skoleår!
Kilde: Geo Clausen mf. /DTU
79%
16%
5%Norge
84%
14%
2%Sverige
44%
36%
20%Danmark385-1000 ppm (acceptabelt)
1001-2000 ppm
>2001 ppm (uacceptabelt)
Status for indeklima i skoler
4
PRAKSIS
› 90% af skolearealerne (BBR) er bygget efter Bygningsreglement udenventilationskrav
› Målinger viser, at selvom skolerne er bygget med krav, er indeklimaet stadig uacceptabelt!
FØRSTE VENTILATIONS-KRAV I SKOLER (BR95)
BUILDING GREEN 6. NOVEMBER
Indeklimascreening af 8 skoler på Sjælland
5
PRAKSIS
Indeklimamålinger af 50 klasselokaler fordelt på 8 skoler
Målinger er foretaget om sommeren 2018
Både udeklima og indeklima måles
Teknisk rådgivning ift. prioriteret rækkefølge af teknisketiltag
BUILDING GREEN 6. NOVEMBER
6 31. OKTOBER 2018BUILDING GREEN
X
X
XX
X
X
XXX
X
X
Skolernes byggeår
Resultater for termisk indeklima mellem kl. 8-15
7
PRAKSIS
Temperatur:
Gennemsnit
INDENFOR: 24,6°C
UDENFOR: 20,5°C
Gennemsnitligmaksimum: 27,0°C
18
20
22
24
26
28
30
32
Temperaturer i de forskellige klasselokaler i skolerne
Minimum-temperatur Middel-temperatur Maksimum-temperatur
Skole 1 Skole 2 Skole 3 Skole 4 Skole 5 Skole 6 Skole 7 Skole 8 UDE
BUILDING GREEN 6. NOVEMBER
Effekt på præstationsevne pga. overtemperaturer
BUILDING GREEN8
PRAKSIS
8% forbedretpræstationsevne, nårrumtemperaturenændres fra 25 -> 21°C
~ 130 timers “gratis” undervisning per år
Kilde: Geo Clausen mf. /DTU
Giver det anledning til aktiv køling?
6. NOVEMBER
Designfase
BUILDING GREEN9
DESIGN
STEP 1: Reducer ventilations- og kølebehov mestmuligt med passivt design
PRIORITER indlæring og produktivitet så højt sommuligt
Indeklimatiltag er ofte tilbagebetalt indenfor 1-1½ år
Kilde: Geo Clausen mf. /DTU
6. NOVEMBER
Vinter solvarme
Sommer solafskærmning
Naturlig ventilation
Ventilations- og kølebehov vokser med høj belastning
10
DESIGN
› Interne belastninger iht. Branchevejledning› 28 elever + 2 lærer› 1 tablet per elev› 1 projektor› LED-belysning
› Typisk undervisningsrum› 79 m² og 2,8 m effektiv rumhøjde
› Vinduer: Opfylder netop BR18’s dagslyskrav› (10%-reglen jf. §379)
BUILDING GREEN
Beregningsmodel for indeklima
6. NOVEMBER
Ventilationsløsning uden køl krævermeget høje luftskifter i undervisning
11
DESIGN
BUILDING GREEN 4. APRIL 2019
4,712
4,7
15
4,7
15
4,713
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Med køling(ACR = 4,7 h-1)
Uden køling(ACR=12 h-1)
Med køling(ACR = 4,7 h-1)
Uden køling(ACR=15 h-1)
Med køling(ACR = 4,7 h-1)
Uden køling(ACR=15 h-1)
Med køling(ACR = 4,7 h-1)
Uden køling(ACR=13 h-1)
Krav
Nord Øst Syd Vest BR18
Antal varme timer og nødvendige luftskifter ved forskellige orienteringer
Nødvendigt luftskifte ACR (h-1)Antal timer over 26°C i brugstidenAntal timer over 27°C i brugstiden
Branchevejledningens interne varmebelastninger
BR18’s minimumsventilation er utilstrækkelig
12
DESIGN
BUILDING GREEN
Termisk indeklima med BR18 luftmængder
Antal timer > 26°C
Antal timer > 27°C
Antal timer
424 127
Krav 100 25
5,8
8,7
0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,0
10,0
BR18 krav: 5 l/s pr.person + 0,35 l/s pr. m²
Minimumskrav om 1000PPM
Luft
mæ
ngde
pr.
pers
on
Forudsætning
Luftmængde pr. person
Luftmængde pr.person
CO₂-konc. = ca. 1335 PPM
6. NOVEMBER
En god løsning ift. ventilation og køling stiller mange krav
13
PRAKSIS
› At det er æstetisk
› At det tilfredsstiller et stabilt termisk indeklima› At det ikke giver træk› At det opfylder krav om luftkvalitet› At det giver en god akustik
› At det er økonomisk og miljørigtigt i drift› At det er robust og fleksibelt, og har en god økonomi
BUILDING GREEN 6. NOVEMBER
To overordnede mekaniske indblæsningsmuligheder
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201914
PRAKSIS
› Diffus indblæsning› Giver mindre risiko for træk› Kræver mindre hulrum over
nedhængt loft› Velegnet til mekanisk køling› Mindre synligt› God fleksibilitet, hvis det indtænkes i
design› God lyddæmpning over loft› Giver mindre risiko for træk selv for
høje luftskifte (omkring 10 h-1)
› Indblæsning via lofts- eller vægarmaturer
› Større risiko for træk ved høje luftmængder
› Kræver mere plads over nedhængt loft
› Velegnet til mekanisk køling› God fleksibilitet› Større støjrisiko pga. turbulens
Mulighed for større køleydelse med diffus indblæsning via lofter – træk er ingen problem!
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201915
PRAKSIS
› Designgraf med diffus loftindblæsning sammenholdt med 5 andre systemer for lufttilførsel.
› T: Temperaturdifferens mellem lufttilførsel og –afkast.
› qo: Luftmængdetilførslen (m³/s)
› Forsøg er udført i samme rum:
Kilde: P.V. Nielsen et al, 2009
Opmærksomhed på støj fra ventilationsarmaturer
16
PRAKSIS
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Sammenhæng mellem baggrundsstøj og testresultater
17
PRAKSIS
› Større engelsk undersøgelse af 16 forskellige skoler viser ca. 11% forbedring i standard test udført af 11-årige børn ved at reducere baggrundsstøj fra 55 dB til 50 dB
Sammenhæng mellem klasseværelsets baggrundsstøjog gennemsnitsscoren af 11-åriges testresultater.
Figur: Shield and Dockrell 20036. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Lisbjergskolen udenfor Aarhus
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201918
› Opførelsesår 2008› Omfang: 9.000 m²
› Bygherre: Aarhus Kommune› Arkitekt: Kjaer og Richter A/S› Entreprenør: MT Højgaard› Ingeniør: Bascon
Diffus indblæsning uden aktiv køling i undervisning
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201919
LISBJERGSKOLEN
› Tilfredse brugere› God akustik med lyddæmpende
lofter› God luftmængder (1200 m³/h pr.
undervisningsrum – ca. 6 h-1)› Naturlig ventilation i tilstødende
centralt atrium
AKUSTIKLOFT SOM INDBLÆSNINGSARMATUR
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201920
LISBJERGSKOLEN
Opbygning:› Det aktive areal af loftet er cirka 50%› 400 mm trykkammer over det nedhængte loft
AFKAST
AKUSTIKLOFT SOM INDBLÆSNINGSARMATUR
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201921
LISBJERGSKOLEN
Opbygning:› Jævn fordeling af luft over loft
› Ingen forhindringer i luftfordelingen
› Tætte gennemføringer og spalter mellem plader › Max 1-2 mm sprækker for at undgå træk
› Ingen kortslutning› Plader omkring afkast kan evt. vælges ikke at være
permeable
AFKAST
Opblanding med diffus ventilation er drevet af termik
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201922
LISBJERGSKOLEN
Typiske undervisningsrum
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201923
LISBJERGSKOLEN
Naturlig ventilation i fællesområder
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201924
LISBJERGSKOLEN
Målinger fra 3 undervisningsrum
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201925
LISBJERGSKOLEN
› Ca. 23 børn og 2 lærer (6,8 m³ pr. person)
› 6. klasseSYD 1
SYD 2
NORD
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
<20°C 20-21°C 21-22°C 22-23°C 23-24°C 24-25°C 25-26°C >26°C
Proc
entd
el a
f br
ugst
iden
[%
]
Rumtemperatur
Måledata fra maj-september 2019
Undervisningsrum Nord
Undervisningsrum Syd 2
Undervisningsrum Syd 1
Indeklimamålinger i 3 undervisningsrum
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201926
LISBJERGSKOLEN
Standard indeklimaklasse iht. branchevejledning
Indeklimamålinger i 3 undervisningsrum
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 201927
LISBJERGSKOLEN
› Målinger fra maj-september antyder en god luftkvalitet
25,1%
64,3%
8,0%
1,2% 1,0%
Undervisningsrum Nord
9,3%
73,0%
8,4%
3,9% 2,9%
Undervisningsrum Syd 2
8,9%
43,5%
34,6%
6,0%
2,5%
Undervisningsrum Syd 1
<400 400-600 600-800 800-1000 >1000
Frederiksbjerg Skole i Aarhus
28
› Opførelsesår: 2016› Omfang: 14.800 m²
› Bygherre: Aarhus Kommune› Bygherrerådgiver: COWI A/S› Arkitekt: Henning Larsen Arkitekter› Entreprenør: Hoffmann› Ingeniør: Niras A/S
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Mekanisk køling og VAV i undervisningsrum
29
FREDERIKSBJERG SKOLE
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Hybrid ventilation i atrium og fællesområder
30
FREDERIKSBJERG SKOLE
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Mekanisk ventilation
31
FREDERIKSBJERG SKOLE
› Balanceret ventilation med køling
Kapacitet pr. stamlokale:
• 1200 m³/h• Gulvareal: 62,3 m²•• Luftmængde: 6,6 h-1• Køleydelse: 4,4 kW
• Max. CO₂-koncentration: 1000 PPM
• Løsning: 3 loftsarmaturer til indblæsning og 1 udsugning i bagvæg.
• Princip for opblandingsventilation:
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Mekanisk ventilation
32
FREDERIKSBJERG SKOLE
› Balanceret ventilation med køling
Kapacitet pr. stamlokale:
• 1200 m³/h• Gulvareal: 62,3 m²
• Luftmængde: 6,6 h-1
• Max. CO₂-koncentration: 1000 PPM
• Løsning: 3 armaturer til indblæsning og 2 armaturer til udsugning
• Princip for opblandingsventilation:
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Fysiske indeklimamålinger i tre undervisningsrum
33
FREDERIKSBJERG SKOLE
UndervisningSV
UndervisningSØ Undervisning S Krav i
Byggeprogram≥26°C 4 31 3 100≥27°C 0 0 0 25
0
20
40
60
80
100
120
Ant
al t
imer
Målte varme timer i brugstiden i januar-september 2019
SV S SØ orientereret undervisningslokaler
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Temperaturmålinger i uge 36, 2019
34
FREDERIKSBJERG SKOLE
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
Tem
pera
tur
[°C]
Temperaturmålinger i uge 36 (den 2.- 8. september 2019)
Undervisningslokalemod SVUndervisningslokalemod SØUndervisningslokalemod SUdenfor
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Målinger af CO₂-koncentration i uge 4, 2019
35
FREDERIKSBJERG SKOLE
0
200
400
600
800
1000
1200
Mandag
Tirsdag
Onsdag
Torsdag
Fredag
Lørdag
Søndag
CO
2-ko
ncen
trat
ion
[PPM
]
Målinger af CO2-koncentration i uge 4 (21.-27. januar 2019)
Undervisningslokalemod SV
Undervisningslokalemod S
Undervisningslokalemod SØ
BR18-krav
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
Gårde og terrasser giver muligheder for at komme ud og effektiv udluftning i pauser
36
FREDERIKSBJERG SKOLE
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
USA
37
INTERNATIONALE ERFARINGER
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
› Overophedning i skoler i 2016-2017 gav flere dage med skolelukninger
› Skal køling i skoler være et krav ligesom mekanisk ventilation? (politisk bestemt)
› Grunde:› Mangelfuld ventilation
› Manglende vedligeholdelse og opmærksomhed på drift
› Dårlig økonomi til vedligeholdelse og skift af anlæg
OPGØRELSE FRA BALTIMORE
38
INTERNATIONALE ERFARINGER
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019
› Størstedelen af skolerne kræver renovering eller udskiftning
Studerende, forældre & advokater har kaldt på bedre indeklima i to årtier:
Spørgsmål?
41
DESIGN OG PRAKSIS
6. NOVEMBERINSTALLATIONSKONFERENCEN 2019