Mekanisk køling såsom aircondition anvendes ofte i bygninger for at kontrollere øget intern opvarmning. Men ved hjælp af en passiv kølestrategi som naturlig ventilationskøling kan energiforbruget reduceres med helt op til 50 % (CE-klassifikation ifølge EN-standard).

Hvordan bliver en bygning overophedet?

Overophedning henviser til en øget indetemperatur, der gør bygningens brugere utilpasse. Det kan skyldes flere faktorer: Antallet af mennesker, der bruger et rum, elektronik, belysning, klimaet udenfor, den termiske masse og solvarmetilførsel gennem glasfacader.

Hvordan kan naturlig ventilationskøling anvendes til at styre indetemperaturen og skabe termisk komfort i kommercielle bygninger?  

Hvis den varme luft ikke kan fjernes, bliver det ubehageligt at opholde sig i bygningen. Luftfugtigheden, kuldioxidniveauet, forurenende stoffer og en øget indetemperatur kan være med til at give mere fravær og sænke produktiviteten. Men med den rette ventilationsstrategi kan produktiviteten øges med 10 % (Olesen, 2010). Der rapporteres desuden om et fald i medarbejderfraværet på op til 3,2 %, (Sterling) når bygningens brugere opholder sig i et behageligt indemiljø.

Ventilationskøling udnytter udeluften ved dens aktuelle temperatur til at forbedre den termiske komfort for bygningens brugere og forbruger kun lidt eller ingen energi i forhold til mekanisk køling. Både mekanisk, hybrid og naturlig ventilation kan anvendes til kølende ventilation. Når det gælder naturlig ventilation, er der fire underområder, som bør overvejes:

• Ensidet ventilation –er afhængig af åbninger, der er placeret i samme eller forskellig højde i den samme facade eller bygningens taget på bygningen
• Opdriftsventilation (termisk opdrift) - er afhængig af åbninger, der er placeret i forskellig højde i bygningens facader eller tag eller rummet
• Tværventilation - er afhængig af åbninger, der er placeret i forskellige facader i bygningen eller rummet
• Opdrifts- og tværventilation – er afhængig af åbninger, der er placeret i forskellig højde og i forskellige facader på bygningen eller rummet

Naturlig ventilation og udluftning i relation til den indendørs luftkvalitet sammenlignet med mekanisk ventilation

Vejledning til projektets designfase med fokus på egnede ventilationstyper.

Ensidet ventilation

Den betragtes som en forenklet form for naturlig ventilation, da alle åbninger er placeret i den samme facade og i samme eller forskellig højde. Men det er også vigtigt at tage højde for, at denne form for naturlig ventilation er dårligst til at skabe luftfornyelse og vanskelig at forudsige på grund af vejrets indflydelse. Der skal tages hensyn til forskellige faktorer under planlægningsfasen for den naturlige ventilationsstrategi. Disse omfatter vindretningen, bygningens beliggenhed og den type åbning, der anvendes.

Tværventilation

Tværventilation er en særlig form for naturlig ventilationsstrategi, hvor åbninger i det samme rum eller bygningsareal er placeret i forskellige facader eller tagflader i den kommercielle bygning. Denne form for naturlig ventilation er afhængig af, at vindkraften udnyttes til at skabe luftgennemstrømning på tværs af rummet. Tværventilation kan give et højt luftgennemstrømningsniveau, når vindhastigheden udenfor tiltager.

Skorstenseffekt 

Når der skal skabes en skorstenseffekt, skal åbningerne være placeret i forskellige højde, så luften føres ind gennem facadevinduerne og ud gennem ovenlysene og ovenlysvinduerne. Denne form for naturlig ventilation er afhængig af forskellen på inde- og udetemperaturen, som skaber en temperaturgradient inde i bygningen, og af skorstenshøjden (den vertikale højdeforskel mellem luftindgangen og -udgangen). Takket være den termiske opdrift (varm luft stiger opad) stiger den kolde luft, der lukkes ind i bygningen, opad, i takt med at den bliver opvarmet, og forlader bygningen igen ved høj hastighed gennem de øvre åbninger.

Kommerciel bygning med atrium, der viser luftgennemstrømningen ved opdriftsventilation

Almindelige årsager til overophedning i kommercielle bygninger:

• Solvarmetilførsel – bygningen opvarmes af solens varme
• Termisk masse – bygninger med en tung konstruktion (f.eks. cementbaseret) akkumulerer varmen i løbet af dagen og frigiver den i sine rum, så de nedkøles langsommere   
• Materialer – bygningsmaterialerne har indflydelse på, hvordan varmen overføres og akkumuleres
• Udeluftens temperatur – varm luft bliver ført ind i et rum
• Intern opvarmning – aktiviteter som madlavning, maskineri og varme fra mennesker

Hvordan fungerer natlig afkøling?

Natlig afkøling eller natlig udskilning udnytter de lave nattemperaturer til hurtig udskiftning af den varme, gamle indeluft med den køligere udeluft. Udeluften nedkøler bygningens termiske masse, der fungerer som et kølelegeme om dagen. Om natten frigives varmen fra bygningskonstruktionen og fjernes ved hjælp af natlig køling, som omsider nedkøler bygningen. Vinduer og ovenlys lukker store mængder kølig luft ind i bygningen, især hvis det er muligt at anvende opdrifts- og/eller tværventilation. .

4 ekstra fordele ved natlig køling:

• En passiv løsning, der er mulig i de fleste bygninger
• Reducerer energiafhængigheden
• Lavere kulstofemissioner med mindre afhængighed af mekaniske systemer
• Omkostningsbesparende 

Effektivitetsgraden af denne ventilationsmetode afhænger af bygningens geometri og termiske egenskaber samt udetemperaturen og vindhastigheden. Naturlig ventilationskøling kan reducere og nogle gange erstatte brugen af mekanisk køling (aircondition). 

Hvordan inkorporeres naturlig ventilationskøling i kommercielle bygninger med henblik på at forbedre den termiske komfort og støtte et bæredygtigt design?

Naturlig ventilation introduceres i bygningsdesignets planlægningsfase. Der kan tilføjes solafskærmning til ovenlys og ovenlysvinduer, så der skabes ekstra termisk komfort, når den mængde solenergi, der kan trænge ind i bygningen, begrænses. Solafskærmning samt ovenlysvinduernes og ovenlysenes beregnede placering giver bygningens brugere bedre mulighed for at styre den termiske komfort og tilpasse sig temperaturændringer.

Ovenlys kan også udstyres med elektrokromiske ruder. Denne intelligente rudetype kan kontrollere blænding og forbinde os med vores omgivelser – og reducerede behovet for aircondition med 628 timer på et enkelt år hos ACTIS' nye hovedsæde, der er førende i Europa inden for reflekterende isolering.

Ovenlysmoduler i en nybygning hos Actis' hovedsæde i Limoux, Frankrig

Automatiseret naturlig ventilationskøling som en central del af skoledesignet

Skolen Hessenwald i Tyskland er et eksempel på energieffektiv, moderne arkitektur. Midt i skolen er der et treetagers atrium med ventilerende ovenlysmoduler/ovenlys. Overophedning i sommermånederne forebygges ved hjælp af den termiske masse i de eksponerede lofter og automatiseret natlig køling gennem paneler på facaden og ventilerende ovenlysmoduler i atriummet. Skoleinspektør Markus Bürger beskriver resultatet som "et klima hvor man føler sig godt tilpas, og som er skabt med udgangspunkt i god arkitektur, lysforholdene og en behagelig temperatur." ature.

En forbindelse mellem det ydre og det indre: Interview med Alexander Vohl, Partner hos Wulf Architekten GmbH, om design med dagslys og frisk luft til skolen Hessenwald

Bør jeg inkorporere en passiv kølestrategi?

Passive kølesystemer gør det muligt at skabe et godt termisk miljø for bygningens brugere og mindsker det høje energiforbrug, der normalt forbindes med mekaniske kølesystemer som aircondition.

Det globale behov for køling i kommercielle bygninger vil stige med 275 % inden 2050 (O' & Donovan, 2020). Dette vil resultere i en øget efterspørgsel efter aircondition og medføre et højere energiforbrug samt et øget kuldioxidniveau. Naturlig ventilationskøling er en pålidelig metode til at reducere efterspørgslen efter aircondition uden at gå på kompromis med brugernes komfort.

Hvordan sikrer man, at bygningens brugere har god termisk komfort ved hjælp af naturlig ventilationskøling?

Når der inkorporeres en strategi for naturlig ventilationskøling i planerne for den kommercielle bygning, skal der tages højde for flere faktorer i forbindelse med den termiske komfort. Disse omfatter blandt andet det lokale klima, udetemperaturerne om dagen og natten, antallet af solskinsdage pr. år og vindhastigheden. Bygningens anvendelse, materialerne, vinduernes placering og potentialet i forbindelse med solafskærmning spiller også en rolle, når der skal inkorporeres en effektiv naturlig ventilationsstrategi i designplanerne for den kommercielle bygning.

Disse vigtige overvejelser kombineret med kvalificeret designplanlægning og produktudvælgelse vil bidrage til en vellykket implementering af ventilationskøling i bygningen.

Få mere at vide om vores ovenlysløsninger med ventilation, der skaber god termisk komfort for brugerne i kommercielle bygninger.

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.