Optimalisering av hybridventilasjon for Klimahuset med hensyn til energibruk og termisk komfort, samt utforsking av dens ytelse mot fremtidige klimaendringer
Abstract
De fleste bygg benytter balansert ventilasjon for å sørge tilfredsstillende luftkvalitet. Problematikken oppstår ved at de fleste systemer er dårlig optimalisert som fører til unødvendig energibruk. I USA og Europa går omtrent 40% av all energibruk til drift av bygg. Av den totale energibruken i bygg går 50% av dette til HVAC-systemer (Heating, Ventilation and Air Conditioning). Hybrid ventilasjon har fått en økt interesse på grunn av dens evne til å redusere byggets energibruk. Ved å kombinere bruk av mekanisk ventilasjon og naturlig ventilasjon kan en strategisk og gjennomført kontrollstrategi for hybridventilasjon bidra til å redusere byggets energibruk.
De fleste bygg i Norge med hybridventilasjon ser ut til å bruke en mixed-mode strategi som har gitt nokså gode resultater. Utfordringene blant de fleste case-studiene ser ut til å være dårlig luftkvalitet på vintertid og stor risiko for høye innendørstemperaturer på sommertid.
Klimahuset på Tøyen benytter hybridventilasjon nå i dag, men fungerer ikke optimalt i henhold til inneklima og energibruk. I Denne masteroppgaven skal en ny kontrollstrategi for hybridventilasjon testes for Klimahuset samt et typisk kontorbygg i Norge med simuleringsverktøyet IDA-ICE. Den nye strategien baseres på hovedsak bruk av det mekaniske anlegget med hjelp fra naturlig ventilasjon gjennom vindusåpning. Kontrollstrategien skal simuleres med nåværende klima og fremtidig klima for å undersøke dens motstandsdyktighet mot klimaendringer.
Resultatene for hybridventilasjon med nåværende klima ga gode resultater i henhold til inneklima. Den nye kontrollstrategien for hybridventilasjon kontra bruk av mekanisk ventilasjon ser ut til å gi vesentlig større energibesparelse simulert for et typisk kontorbygg sammenliknet med Klimahuset på Tøyen. Energibesparelsen ble opp mot 13.1% for Klimahuset og 40% for kontorbygget. Den store forskjellen skylles at kontorlandskapet har vesentlig høyere internlaster sammenliknet med Klimahuset og dermed har større nedkjølingsbehov og ventileringsbehov.
Simuleringer med fremtidig klimadata viste til interessante resultater for hybridventilasjon. Klimahuset simulert med den nye kontrollstrategien for hybridventilasjon i 2050 ga en energibesparelse på 19-21% kontra bruk av mekanisk ventilasjon. Dette varieres etter de ulike fremtidige klimamodellene RCP 2.6, 4.5 og 8.5. I år 2100 kan energibesparelsen være opp mot 19-30%. Luftkvaliteten viser til å være god men også bedre i fremtiden på grunn av mer vinduslufting, spesielt i sommerperioden. Den termiske komforten er tilfredsstillende i den nære fremtiden (2050), men i 2100 med RCP 4.5 og 8.5 sliter hybridventilasjon med å kaste ut overskuddsvarmen som fører til nedsatt termisk komfort i de ekstremt varme sommerdagene. Med en godt gjennomført styringsstrategi kan hybridventilasjon være svaret på en mer energieffektiv drift i fremtiden