Mekanisk kjøling som klimaanlegg brukes ofte i bygg for å styre en økning i intern varmeøkning. Men med passiv kjølestrategi som naturlig ventilasjonskjøling, kan energiforbruk reduseres med så mye som 50 % (CE-klassifiseringer i henhold til EN-standard).

Hvordan oppstår det overoppheting i et bygg?

Overoppheting referer til en økning i innetemperatur som forårsaker at byggets beboere blir ukomfortable. Dette kan oppstå av flere årsaker: antall personer i et rom, elektronikk, belysning, uteklima, termisk masse, solvarme gjennom glassfasader. 

Hvordan kan naturlig ventilasjonskjøling brukes til å styre innetemperatur og gi varmekomfort i et kommersielt bygg?

Et bygg blir ukomfortabelt for beboere hvis varmt luft ikke slipper ut. Fuktighet, karbondioksidnivåer, forurensninger og økt innetemperaturer kan bidra til høyere fraværrater og mindre produktivitet. Men med riktig ventilasjonsstrategi kan det være en 10 % økning i produktivitet (Olesen, 2010). Rapporter viser også en nedgang i ulovlig arbeidsfravær blant ansatte med opptil 3,2 % (Sterling) når beboerne får et komfortabelt innemiljø.

Ventilasjonskjøling bruker uteluftens faktiske temperatur for å forbedre varmekomforten til byggets beboere, ved bruk av litt eller ingen energi sammenlignet med mekanisk kjøling. Mekanisk, hybrid og naturlig ventilasjon kan brukes til ventilasjonskjøling. Det er 4 undervarianter du må ta hensyn til når det gjelder naturlig ventilasjon:

• Enkeltsidet ventilasjon – avhenger av om åpningene er plassert på samme eller forskjellige høyder i samme fasade eller tak på et bygg
• Stabelventilasjon (termisk oppdrift) - avhenger av åpningene plassert på forskjellige høyder i fasadene eller taket på et bygg eller rom
• Kryssventilasjon -avhenger av åpningene plassert på forskjellige fasader på et bygg eller rom
• Stabel- og kryssventilasjon – avhenger av åpningene plassert på forskjellige høyder og på forskjellige fasader på bygg eller rom 

Naturlig ventilasjon og lufting i henhold til innendørs luftkvalitet sammenlignet med mekanisk ventilasjon

Veiledning for designstadiet til et prosjekt, fremheving av hvilken ventilasjonstype du burde bruke.

Enkeltsidet ventilasjon

Dette betraktes som en enklere konfigurasjon for naturlig ventilasjon siden alle åpningene er plassert på samme fasade, ved samme eller forskjellige høyder. Men det er også viktig å ta i betraktning at denne formen for naturlig ventilasjon er minst effektiv når det gjelder utlufting og er vanskelig å forutsi på grunn av innvirkning fra vær. Flere omstendigheter må tas i betraktning under planleggingsstadiet til en naturlig ventilasjonsstrategi. Dette omfatter vindretning, byggets plassering og typen åpning som blir brukt.

Kryssventilasjon 

Kryssventilasjon er en spesifikk konfigurasjon av en naturlig ventilasjonsstrategi der åpninger i samme rom eller område er plassert på ulike fasader eller takflater på et kommersielt bygg. Denne typen naturlig ventilasjon er avhengig av bruken av vindstyrker for å skape en luftflyt gjennom området. Kryssventilasjon kan oppnå høye luftflytrater med økende vindhastigheter utendørs.

Stabeleffekt 

For å få stabeleffekt, burde åpninger være plassert på ulike høyder, med fasadevinduer som forsyner luft og overlys og takvinduer som fungerer som luftavløp. Denne typen naturlig ventilasjon avhenger av forskjellen i temperaturer både inne og ute for å skape et temperaturgradient inne i et bygg, og på stabelhøyde (vertikal forskjell i høyde mellom forsyning og avtrekk). Takket være termisk oppdrift (varmluft som stiger), kaldluft som går inn i bygget gjennom små åpninger trekkes oppover mens det blir varmere og forlater bygget i høy hastighet gjennom øvre åpninger.

Kommersielle bygg med atrium som viser stabelventilasjonsflyt

Vanlige årsaker til overoppheting i kommersielle bygg:

• Solvarme – et bygg som varmes opp av solen
• Termisk masse – bygg med en tung struktur (f.eks. av sement) oppbevarer varme i løpet av dagen og slipper ut i rommet som gjør nedkjølingen tregere
• Materialer – strukturmaterialene til et bygg påvirker hvordan varme blir overført og lagret
• Utvendig lufttemperatur – varm luft blir brakt inn i et rom
• Intern varmeøkning – aktiviteter som matlaging, maskineri og varme avgitt fra mennesker

Hvordan fungerer nattkjøling?

Nattkjøling drar nytte av lavere nattemperaturer for å erstatte varm og dårlig inneluft med kjøligere luft ute. Uteluften kjøler ned byggets termiske masse som fungerer som en kjøleribbe i løpet av dagen. I løpet av natten, slippes ut varmen fra byggets struktur, som fjernes av avkjølingen om natten, som endelig kjøler ned bygget. Vinduer og overlys tillater store mengder kjølig luft å flyte inn i et bygg, spesielt hvis det kan brukes stabel- og/eller kryssventilasjon.

4 ytterligere fordeler med nattkjøling:

• En passiv løsning mulig for de fleste bygg
• Redusere energibehov
• Lavere karbonutslipp med mindre behov for mekaniske systemer
• Kostnadseffektiv 

Hvor effektiv denne ventilasjonsmetoden er vil avhenge av geometrien og varmeegenskapene til bygget samt utetemperaturer og vindhastighet. Naturlig ventilasjonskjøing kan redusere og noen ganger erstatte bruken av mekanisk kjøling (klimaanlegg).

Hvordan inkorporeres naturlig ventilasjonskjøling inn i kommersielle bygg for å forbedre varmekomfort og støtte bærekraftig design?

Naturlig ventilasjon brukes ved planleggingsstadiet til et byggdesign. Solgardiner kan brukes på overlys og takvinduer for å gi ekstra varmekomfort, ved å begrense mengden solenergi som kommer inn i bygget. Avskjerming og beregnet plassering av takvinduer og overlys gjør at byggets beboere kan enklere styre varmekomfort og tilpasse endringer i temperaturen.

Overlys kan også spesifiseres med elektro-kromglass. Dette smartglasset kontrollerer glans, bringe folk nærmere utvendige omgivelser–og med hensyn til det nye ACTIS HQ, europaledende i reflekterende isolasjon–redusere et behov for klimaanlegg med 628 timer på et enkelt år.

Overlysmoduler som del av et nytt bygg ved Actis HQ i Limoux, Frankrike

Automatisk naturlig ventilasjonskjøling ved hjertet av skoledesign

Hessenwald-skolen i Tyskland er et eksempel på energieffektiv, moderne arkitektur. Midt i skolen er det et tre etasjers atrium med ventilerende overlys/overlys. Overoppheting i sommermånedene forhindres ved bruken av termisk masse i utsatte tak, og ved å automatisere nattkjøling gjennom paneler på fasaden og ventilerende overlysmoduler i atriumet. Resultatet er det rektoren på skolen, Markus Burger, beskriver som «et klima der man føler seg komfortabel, enformet av fantastisk arkitektur, belysningsforhold og en god temperatur.»

Forbinder det som er innvendig med det utvendige: intervju med Alexander Vohl, Partner med wulf-arkitekten GmbH om design med dagslys og friskluft ved Hessenwaldschule

Burde jeg inkorporere en passiv kjølestrategi?

Passiv kjølesystemer gir et godt varmemiljø for byggets beboere og reduserer behovet for høy energiforbruk som er vanlig i mekaniske kjølesystemer som klimaanlegg.

Det globale behovet for kjøling i kommersielle bygg vil øke med 275 % ved 2050 (O' & Donovan, 2020). Dette vil føre til en økt etterspørsel på klimaanlegg og føre til høyere energiforbruk og en økning i karbondioksidnivåer. Naturlig ventilasjonskjøling er en pålitelig måte å redusere etterspørselen på klimaanlegg uten å miste beboernes komfort.

Hvordan sikrer man god varmekomfort for beboere i kommersielle bygg med naturlig ventilasjonskjøling?

Det er flere ting som må tas hensyn til i henhold til varmekomfort når det gjelder å inkorporere en kjølestrategi for ventilasjon i kommersielle byggeplaner. Dette inkluderer lokalt klima – utetemperaturer i løpet av dagen og om natten, antall soldager hvert år, vindhastighet og mer. Byggets bruk, materialer, plassering av vinduer og mulighet for solgardiner spiller også en viktig rolle når man inkorporerer en effektiv naturlig ventilasjonsstrategi i designplaner for kommersielle bygg.

Kombinasjonen av disse hovedfaktorene med informert designplanlegging og produktutvalg vil positivt påvirke vellykket implementering av ventilasjonskjøling i et bygg.

Finn ut mer om våre overlysløsninger som tilbyr ventilasjon for å gi beboere i kommersielle bygg god varmekomfort.

Kilder:

FAIA, 2019. Sustainable Workplaces for Human Health and Productivity, Global, FAIA.

O' Donovan, A. et al. 2021. Passive control strategies for cooling a non-residential nearly zeroenergy office: Simulated comfort resilience now and in the future, Cork: Elsevier.

Olesen, B,W 2010. Productivity and Indoor Air Quality, Technical University of Denmark.

Sterling, E & A The Impact of Different Ventilation Levels and Flourescent Lighting Types on Building Illness: An Experimental Study, Canadian Journal of Public Health.