FutureBuilt

Naturlig klimatisering

La oss starte med naturlig klimatisering. Den vanligste formen for ventilasjon i kontor- og næringsbygg i dag, er mekanisk, balansert ventilasjon – et viftesystem som leverer frisk, renset luft og trekker ut brukt luft. Moderne anlegg er som oftest svært energieffektive og kan gjenvinne opptil 90 prosent av varmeenergien fra den «brukte» lufta. Men det krever mye plass til rørgater, sjakter og vifter, og det kan være krevende å optimalisere driften av anlegget.

I et bygg med naturlig klimatisering er det ingen ventilasjonsaggregater eller -kanaler. I stedet ventileres bygget ved at luft slippes inn og ut gjennom luker i fasaden som åpner og lukker seg i et avansert samspill basert på temperatur og vindforhold.

Hvor luftelukene skal plasseres, avhenger av en rekke forhold: bruken av rommet, varmekilder i rommet, belysning, rommets termiske egenskaper, vindforholdene utendørs osv. Det er utviklet flere metoder for å beregne luftstrømninger i et naturlig ventilert bygg.

Datasimulerte luftstrømninger

I Naturligvis-prosjektet, der Vertikal Nydalen er én av tre piloter, har man brukt avanserte simuleringer gjennom verktøyet Computational Fluid Dynamics (CFD) for å designe det naturlige ventilasjonssystemet. Gjennom CFD har man simulert luftstrømmene i et enkelt rom, og dermed kunnet beregne størrelsen på og plasseringen av luftelukene.

Vertikal Nydalen består av to tårn i ulik høyde og har fasetterte fasader. Den fasetterte fasadeformen gjør at vind skaper trykkforskjeller over hver etasje, ulike rom og soner, og dermed driver den naturlige ventilasjonen. Disse trykkforskjellene utnyttes ved at man åpner luker på motstående fasader og dermed skaper luftgjennomstrømning.

Nettopp fordi uteforholdene påvirker inneklimaet i så stor grad, er det viktig å kjenne til og forstå vindforholdene på en aktuell tomt for et bygg med naturlig klimatisering – og ikke minst å ha de rette verktøyene og metodene for å foreta gode analyser.

Danske WindowMaster International har omfattende erfaring med å simulere luftstrømninger, og de har bidratt i CFD-designet på Vertikal Nydalen. I erfaringsrapporten fra Naturligvis finner du mer informasjon om arbeidet som er gjort i prosjekteringen av Vertikal Nydalen.

Komfort og inneklima

Et godt og komfortabelt inneklima har betydning for menneskers helse og produktivitet – og det stilles en rekke krav til luftkvalitet og temperatur i norske byggeforskrifter. Disse baserer seg på beregninger av en optimal temperatur under stasjonære forhold, altså der lufthastighet, strålingstemperatur og luftfuktighet holdes likt.

En gjennomgang av forskning som er gjort gjennom Naturligvis-prosjektet, viser at brukere er mer fornøyd med inneklimaet i bygg med naturlig ventilasjon, og at psykologiske faktorer kan ha vel så stor betydning for opplevelsen av komfort. Påvirkning, forventninger og kontakt med uteklima er avgjørende i så måte, ifølge Naturligvis-rapporten.

Triple Zero og LowEx

For å gjøre et bygg så energigjerrig som mulig, ble begrepet Triple Zero lansert i forbindelse med Naturligvis-prosjektet. Null levert energi til oppvarming/kjøling og ventilasjon er energiambisjonen for Vertikal Nydalen. For å få til denne ambisjonen brukes det en supereffektiv termisk energiforsyning og solceller på takene.

Målet om et supereffektivt energiforsyningssystem er bakgrunnen for at innovasjonsprosjektet LowEx ble initiert og gjennomført av Skanska, med fire partnere og med støtte fra Forskningsrådet. Ideen bak Lowex er å varme opp bygget med lave temperaturer (24-29 grader) og kjøle/svale bygget med høye temperaturer (18-20 grader). Koblet med energibrønner som er termisk stabile over året kan man da i teorien få oppvarming og kjøling som krever ekstremt lite kjøpt elektrisitet.

For å få til dette i praksis kreves det at hele systemet optimaliseres, fra energiopptak i energibrønner, valg og design av varmepumper og vannbårent distribusjonssystem, til varmeavgivelsessystem i gulv og vegger lokalt i etasjene.

Varmelagrende betong og akustikkutfordringer

I et bygg uten store tekniske installasjoner blir det frigjort mer volum og mer av innerveggene blir eksponert. Det å ha mye termisk masse, altså mange tunge konstruksjoner som lagrer varme, er en viktig del av energi- og klimakonseptet i Naturligvis-prosjektet.

Disse tunge konstruksjonene – som betongen i Vertikal Nydalen – bidrar til å dempe temperatursvingninger og overfører overskuddsvarme fra dag til natt. Imidlertid skaper ofte slike tunge materialer dårlig akustikk – og en potensiell konflikt mellom god romakustikk og god varmelagring oppstår.

I Naturligvis har det vært jobbet mye med å finne nye løsninger for god akustikk og samtidig mye termisk masse. Ettersom lukene åpner fasadene mot byen, er det nødvendig å dempe lyden inn mot arbeidsplassene. Prosjektet har utviklet spesielle bafler som demper lyden gjennom fasaden slik at disse kravene blir tilfredsstilt. Dette har vært en utvikling gjennom mange år med beregning, valg av materialer og fysiske tester i laboratorier.

Tekst: Ruth Astrid L. Sæter
Ill.: Snøhetta/MIR

Kilder: Erfaringsrapporten Naturligvis – Passiv klimatisering av fremtidens energieffektive bygg (2018), intervjuer med hhv. Geir Thoresen (Avantor), Tor Helge Dokka (Skanska), Arnkell J. Petersen (Erichsen & Horgen), Stein Stoknes (FutureBuilt), prosjektomtale på www.futurebuilt.no, www.avantor.no, www.vertikalnydalen.no, www.skanska.no, Prosjektbanken til Forskningsrådet, diverse medieomtaler samt prosjektpresentasjoner på YouTube.