Retningslinjer for ventilasjon for design

Formålet med retningslinjene (Blomsterberg, 2000) [Ref 6] er å gi veiledning til praktikere (primært HVAC-designere og bygningsforvaltere, men også kunder og bygningsbrukere) i hvordan man kan få til ventilasjonssystemer med god ytelse ved bruk av konvensjonelle og innovative teknologier. Retningslinjene gjelder for ventilasjonssystemer i bolig- og næringsbygg, og gjennom hele bygningens livssyklus, dvs. prosjektering, bygging, igangkjøring, drift, vedlikehold og demontering.

Følgende forutsetninger er nødvendige for en ytelsesbasert design av et ventilasjonsanlegg:

• Ytelsesspesifikasjoner (angående inneluftkvalitet, termisk komfort, energieffektivitet osv.) er spesifisert for systemet som skal designes.
• Et livssyklusperspektiv legges til grunn.
• Ventilasjonssystemet regnes som en integrert del av bygningen.

Målet er å designe et ventilasjonssystem som oppfyller prosjektspesifikke ytelsesspesifikasjoner (se kapittel 7.1), ved bruk av konvensjonelle og innovative teknologier. Utformingen av ventilasjonssystemet må koordineres med designarbeidet til arkitekten, bygningsingeniøren, elektroingeniøren og designeren av varme-/kjølesystemet. Dette for å sikre at den ferdige bygningen med varme-, kjøle- og ventilasjonssystem fungerer bra. Sist og ikke minst bør bygningssjefen konsulteres om hans spesifikke ønsker. Han vil være ansvarlig for driften av ventilasjonssystemet i mange år fremover. Designeren må derfor bestemme visse faktorer (egenskaper) for ventilasjonssystemet, i samsvar med ytelsesspesifikasjonene. Disse faktorene (egenskapene) bør velges på en slik måte at det samlede systemet vil ha den laveste livssykluskostnaden for det spesifiserte kvalitetsnivået. En økonomisk optimalisering bør utføres med tanke på:

• Investeringskostnader
• Driftskostnader (energi)
• Vedlikeholdskostnader (bytte av filtre, rengjøring av kanaler, rengjøring av luftventiler osv.)

Noen av faktorene (egenskapene) dekker områder der ytelseskrav bør innføres eller gjøres strengere i nær fremtid. Disse faktorene er:

• Design med et livssyklusperspektiv
• Design for effektiv bruk av elektrisitet
• Design for lave lydnivåer
• Design for bruk av bygningens energistyringssystem
• Design for drift og vedlikehold

Design med en livssyklus perspektiv 

Bygninger må gjøres bærekraftige, dvs. en bygning må i løpet av sin levetid ha minst mulig miljøpåvirkning. Ansvarlige for dette er flere ulike kategorier av personer, f.eks. designere og bygningsforvaltere. Produkter skal bedømmes ut fra et livssyklusperspektiv, hvor det må tas hensyn til alle miljøpåvirkninger gjennom hele livssyklusen. På et tidlig stadium kan designeren, kjøperen og entreprenøren ta miljøvennlige valg. En bygning består av flere forskjellige komponenter med ulik levetid. I denne sammenhengen må vedlikeholdbarhet og fleksibilitet tas i betraktning, dvs. at bruken av f.eks. et kontorbygg kan endres flere ganger i løpet av bygningens levetid. Valg av ventilasjonssystem er vanligvis sterkt påvirket av kostnadene, dvs. vanligvis investeringskostnadene og ikke livssykluskostnadene. Dette betyr ofte et ventilasjonssystem som akkurat oppfyller kravene i bygningsforskriftene til de laveste investeringskostnadene. Driftskostnadene for f.eks. en vifte kan være 90 % av livssykluskostnadene. Viktige faktorer som er relevante for livssyklusperspektiver er:
Levetid.

• Miljøpåvirkning.
• Endringer i ventilasjonssystemet.
• Kostnadsanalyse.

En enkel metode som brukes for livssykluskostnadsanalyse er å beregne nåverdien. Metoden kombinerer investerings-, energi-, vedlikeholds- og miljøkostnader i deler av eller hele driftsfasen av en bygning. De årlige kostnadene for energi, vedlikehold og miljø beregnes på nytt til dagens kostnad (Nilson 2000) [Ref 36]. Med denne prosedyren kan forskjellige systemer sammenlignes. Miljøpåvirkningen i kostnader er vanligvis svært vanskelig å bestemme og blir derfor ofte utelatt. Miljøpåvirkningen tas til en viss grad i betraktning ved å inkludere energi. Ofte gjøres livssykluskostnadsberegningene for å optimalisere energiforbruket i driftsperioden. Hoveddelen av livssyklusenergiforbruket til en bygning skjer i denne perioden, dvs. romoppvarming/kjøling, ventilasjon, varmtvannsproduksjon, elektrisitet og belysning (Adalberth 1999) [Ref 25]. Forutsatt at en bygnings levetid er 50 år, kan driftsperioden utgjøre 80–85 % av den totale energiforbruket. De resterende 15–20 % går til produksjon og transport av byggematerialer og konstruksjon.

Design for effektiv bruk av strøm til ventilasjon 

Strømforbruket i et ventilasjonssystem bestemmes hovedsakelig av følgende faktorer: • Trykkfall og luftstrømningsforhold i kanalsystemet
• Vifteeffektivitet
• Kontrollteknikk for luftstrømmen
• Justering
For å øke effektiviteten i bruken av elektrisitet er følgende tiltak av interesse:

• Optimaliser den generelle utformingen av ventilasjonssystemet, f.eks. minimer antall bend, diffusorer, tverrsnittsendringer og T-stykker.
• Bytt til en vifte med høyere effektivitet (f.eks. direktedrevet i stedet for remdrevet, mer effektiv motor, bakoverbøyde blader i stedet for foroverbøyde).
• Reduser trykkfallet ved tilkoblingen mellom vifte og kanalsystem (vifteinnløp og -utløp).
• Senk trykkfallet i kanalsystemet, f.eks. over bend, diffusorer, tverrsnittsendringer, T-stykker.
• Installer en mer effektiv teknikk for å kontrollere luftstrømmen (frekvens- eller viftebladvinkelkontroll i stedet for spennings-, spjeld- eller ledelamellkontroll).

Av betydning for den totale bruken av elektrisitet til ventilasjon er selvfølgelig også lufttettheten til kanalsystemet, luftstrømningshastighetene og driftstidene.

For å vise forskjellen mellom et system med svært lave trykkfall og et system med per i dag gjeldende praksis et «effektivt system», ble SFP (spesifikk vifteeffekt) = 1 kW/m³/s, sammenlignet med et «normalt system», SFP = mellom 5,5–13 kW/m³/s (seTabell 9Et svært effektivt system kan ha en verdi på 0,5 (se kapittel 6.3.5).

Tabell 9: Beregnet trykkfall og SFP verdier for et «effektivt system» og en «nåværende» system". 

Design for lave lydnivåer 

Et utgangspunkt når man designer for lave lydnivåer er å designe for lave trykknivåer. På denne måten kan man velge en vifte som går med lav rotasjonsfrekvens. Lave trykkfall kan oppnås på følgende måter:

• Lav lufthastighet, dvs. store kanaldimensjoner
• Minimer antall komponenter med trykkfall, f.eks. endringer i kanalretning eller -størrelse, spjeld.
• Minimer trykkfallet over nødvendige komponenter
• Gode ​​strømningsforhold ved luftinntak og -utløp

Følgende teknikker for å kontrollere luftstrømmene er egnet, med tanke på lyd:

• Kontroll av motorens rotasjonsfrekvens
• Endring av vinkelen på viftebladene til aksialvifter
• Type og montering av vifte er også viktig for lydnivået.

Hvis det slik utformede ventilasjonssystemet ikke oppfyller lydkravene, må det mest sannsynlig inkluderes lyddempere i designet. Ikke glem at støy kan komme inn gjennom ventilasjonssystemet, f.eks. vindstøy gjennom uteluftventiler.
7.3.4 Utforming for bruk av BMS
Bygningens bygningsstyringssystem (BMS) og rutinene for oppfølging av målinger og alarmer bestemmer mulighetene for å oppnå riktig drift av varme-/kjøle- og ventilasjonssystemet. Optimal drift av HVAC-systemet krever at delprosessene kan overvåkes separat. Dette er også ofte den eneste måten å oppdage små avvik i et system som i seg selv ikke øker energiforbruket nok til å aktivere en energibruksalarm (ved hjelp av maksimalnivåer eller oppfølgingsprosedyrer). Et eksempel er problemer med en viftemotor, som ikke viser seg i det totale elektriske energiforbruket for drift av en bygning.

Dette betyr ikke at alle ventilasjonssystemer skal overvåkes av et BMS. For alle unntatt de minste og enkleste systemene bør BMS vurderes. For et veldig komplekst og stort ventilasjonssystem er et BMS sannsynligvis nødvendig.

Nivået på sofistikeringen til et BMS må samsvare med kunnskapsnivået til driftspersonalet. Den beste tilnærmingen er å utarbeide detaljerte ytelsesspesifikasjoner for BMS-et.

7.3.5 Utforming for drift og vedlikehold
For å muliggjøre riktig drift og vedlikehold må det skrives passende drifts- og vedlikeholdsinstruksjoner. For at disse instruksjonene skal være nyttige, må visse kriterier oppfylles under utformingen av ventilasjonssystemet:

• De tekniske systemene og deres komponenter må være tilgjengelige for vedlikehold, utskifting osv. Vifterom må være tilstrekkelig store og utstyrt med god belysning. De enkelte komponentene (vifter, spjeld osv.) i ventilasjonssystemet må være lett tilgjengelige.
• Systemene må merkes med informasjon om medium i rør og kanaler, strømningsretning osv. • Testpunkt for viktige parametere må inkluderes

Drifts- og vedlikeholdsinstruksjonene bør utarbeides i designfasen og ferdigstilles i byggefasen.

Se diskusjoner, statistikk og forfatterprofiler for denne publikasjonen på: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Mot forbedret ytelse av mekaniske ventilasjonssystemer
Forfattere, inkludert: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Noen av forfatterne av denne publikasjonen jobber også med disse relaterte prosjektene:
Lufttetthet i bygninger
PASSIV KLIMATISERING: FCT PTDC/ENR/73657/2006