Dokumentasjon av termisk komfort ved en uisolert massivtreskole med desentral ventilasjon

Abstract

Den termiske komforten og energiforbruket til bygninger er tett knyttet sammen. I senere tid har klimaforandringene økt viktigheten av å redusere karbonavtrykket til bygninger, hvor både materialbruk, og hvor mye energi som går med til å drifte bygningen er en del av regnestykket. Konstruksjonsmaterialet massivtre er i tillegg til å være miljøvennlig, et materiale som muligens kan påvirke både inneklima og energibruk positivt.

På Hanstad i Elverum ble det i 2017 bygget en skole av massivtre med desentral ventilasjon. Etter et par år i bruk rapporteres det om klager på den termiske komforten, og CO2 målinger over anbefalt nivå. Denne oppgaven drøfter mulige årsaker for redusert termisk komfort, og ser på løsninger for å forbedre den termiske komforten og de ulike løsningenes påvirkning på energiforbruket. Det ses på hvordan forholdene for termisk komfort varierer i klasserommene gjennom sesongen, hvordan forholdene varierer mellom klasserommene, og hvordan den termiske komforten varierer innad i rommene. Det diskuteres også om forholdene er påvirket av ulik overflatebehandling.

Innvendig lufttemperatur fra sensormålinger er klassifisert ut ifra SN-CEN/TR 16798- 2:2019s kategorier for inneklimakvalitet. Klassifiseringen viser at de største utfordringene for den termiske komforten i klasserommene er om sommeren. Sensormålinger er videre brukt til validering av simuleringer i SIMIEN og SIMSCALE. SIMSCALE brukes til å dokumentere variasjon i termisk komfort innad i klasserommene, samt lokale termiske diskomfort. I SIMIEN undersøkes andre parametere enn lufttemperaturen, deriblant PMV, PPD og CO2-nivå, i tillegg til energibruk. Det utføres simulering av tiltak som kan forbedre den termiske komforten.

Fra simuleringene kommer det frem ulike problemstillinger på vinter- og sommerstid. På vinterstid er utfordringen dårlig kvalitet på innelufta grunnet trekk og CO2 konsentrasjon over anbefalt nivå (1000 ppm). Årsak til lav innetemperatur er koblet mot begrensinger til ventilasjonsenhet. Høy CO2 konsentrasjon er grunnet lav luftmengde og liten mulighet for vinduslufting grunnet kald utetemperatur. På sommerstid er utfordringen for høye innetemperatur grunnet mye vindusareal og høyt varmetilskudd fra solinnstråling. Som tiltak for økt innetemperatur på sommeren foreslås utvendig solskjerming mot Sør- Vest, i tillegg til frikjølingen som benyttes fra før. For å forbedre luftkvalitet, samt minske ubehaget ved for kald innetemperatur anbefales det å bytte ut ventilasjonsenhetene til en enhet med større kapasitet på varmebatteriet, og som kan kjøre større luftmengde ved lavt støynivå.

The thermal comfort and the energy consumption of a building is closely tied together. In recent times, more awareness about the global climate changes har emphasized the importance of reducing a buildings carbon footprint, were both the use of material and the energy needed to manage the building on a daily basis is a part of the equation. CLT or cross laminated timber is, in additional to being enritonmentally friendly, a material that possibly has the properties to improve the indoor climate and reduce energy consumption.

In 2017 in Hanstad, Elverum there was built a small school building using CLT- construction coombined with a decentralized ventilation system. A few years after completion the users complain about the quality of the indoor climate. They experienced too cold temperatures indoors at winter and too hot temperatures in the summer. It was also measured CO2 levels in the classrooms above what is recommended for school buildings. This thesis discuss different possible causes to the poor thermal comfort, and how it affects the energy consumption. The thesis studies variation in thermal comfort in the classrooms threw out the seasons, the variation between classrooms, and how the thermal comfort varies within the classrooms by using simulations in SIMSCALE and SIMIEN. The thesis also discusses if the different surface treatments has any effect on the thermal comfort in the classrooms.

The results from simulation of thermal comfort matches with sensor-measurements from the classrooms. By validating the simulations with the sensor measurements different changes are proposed and their effect on the thermal comfort and energy consumption studied.