Ventilation og køling I Skoler · Ventilation og køling i Skoler - design og praksis. 1. 6....

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


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


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


Effekt på præstationsevne pga. overtemperaturer

BUILDING GREEN8

PRAKSIS

8% forbedretpræstationsevne, nårrumtemperaturenændres fra 25 -> 21°C

~ 130 timers “gratis” undervisning per år


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


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)







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


To overordnede mekaniske indblæsningsmuligheder


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!


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


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


› 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


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


LISBJERGSKOLEN

Opbygning:› Det aktive areal af loftet er cirka 50%› 400 mm trykkammer over det nedhængte loft

AFKAST

AKUSTIKLOFT SOM INDBLÆSNINGSARMATUR


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


LISBJERGSKOLEN

Typiske undervisningsrum


LISBJERGSKOLEN

Naturlig ventilation i fællesområder


LISBJERGSKOLEN

Målinger fra 3 undervisningsrum


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


Indeklimamålinger i 3 undervisningsrum


LISBJERGSKOLEN

Standard indeklimaklasse iht. branchevejledning

Indeklimamålinger i 3 undervisningsrum


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%


8,9%

43,5%

34,6%

6,0%

2,5%


<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


Mekanisk køling og VAV i undervisningsrum

29

FREDERIKSBJERG SKOLE


Hybrid ventilation i atrium og fællesområder

30



Mekanisk ventilation

31


› 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:


Mekanisk ventilation

32


› 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:


Fysiske indeklimamålinger i tre undervisningsrum

33


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


Temperaturmålinger i uge 36, 2019

34


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


Målinger af CO₂-koncentration i uge 4, 2019

35


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


Gårde og terrasser giver muligheder for at komme ud og effektiv udluftning i pauser

36



USA

37

INTERNATIONALE ERFARINGER


› 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


› Størstedelen af skolerne kræver renovering eller udskiftning

Studerende, forældre & advokater har kaldt på bedre indeklima i to årtier:

Spørgsmål?

41

DESIGN OG PRAKSIS


Ventilation og køling I Skoler · Ventilation og køling i Skoler - design og praksis. 1. 6....

Documents

Transcript of Ventilation og køling I Skoler · Ventilation og køling i Skoler - design og praksis. 1. 6....