Riktlinjer för ventilation för design

Syftet med riktlinjerna (Blomsterberg, 2000 ) [Ref 6] är att ge vägledning till praktiker (främst VVS-konstruktörer och fastighetsförvaltare, men även beställare och byggnadsanvändare) i hur man kan åstadkomma ventilationssystem med goda prestanda med tillämpning av konventionella och innovativa tekniker.Riktlinjerna är tillämpliga på ventilationssystem i bostäder och kommersiella byggnader och under en byggnads hela livscykel, dvs. projektering, konstruktion, driftsättning, drift, underhåll och dekonstruktion.

Följande förutsättningar är nödvändiga för en prestandabaserad design av ett ventilationssystem:

• Prestandaspecifikationer (avseende inomhusluftkvalitet, termisk komfort, energieffektivitet etc.) har specificerats för systemet som ska konstrueras.
• Ett livscykelperspektiv tillämpas.
• Ventilationssystemet betraktas som en integrerad del av byggnaden.

Syftet är att designa ett ventilationssystem som uppfyller projektspecifika prestandaspecifikationer (se kapitel 7.1), med tillämpning av konventionella och innovativa teknologier.Utformningen av ventilationssystemet måste samordnas med designarbetet av arkitekten, byggnadsingenjören, elteknikern och konstruktören av värme-/kylasystemet. Detta för att säkerställa att den färdiga byggnaden med värme-, kyl- och ventilationssystem presterar bra.Sist och inte minst bör byggnadschefen rådfrågas om hans specialönskemål.Han kommer att ansvara för driften av ventilationssystemet under många år framöver.Konstruktören måste därför fastställa vissa faktorer (egenskaper) för ventilationssystemet, i enlighet med prestandaspecifikationerna.Dessa faktorer (egenskaper) bör väljas på ett sådant sätt att det övergripande systemet kommer att ha den lägsta livscykelkostnaden för den specificerade kvalitetsnivån.En ekonomisk optimering bör utföras med hänsyn till:

• Investeringskostnader
• Driftskostnader (energi)
• Underhållskostnader (byte av filter, rengöring av kanaler, rengöring av luftterminaler etc.)

En del av faktorerna (egenskaperna) täcker områden där prestationskrav bör införas eller skärpas inom en snar framtid.Dessa faktorer är:

• Design med ett livscykelperspektiv
• Design för effektiv användning av el
• Design för låga ljudnivåer
• Design för användning av byggnads energiledningssystem
• Design för drift och underhåll

Design med en livscykel perspektiv 

Byggnader ska göras hållbara, dvs en byggnad ska under sin livstid ha en så liten påverkan som möjligt på miljön.Ansvariga för detta är flera olika kategorier av personer t.ex. konstruktörer, byggnadschefer.Produkter ska bedömas ur ett livscykelperspektiv, där uppmärksamhet ska fästas vid all påverkan på miljön under hela livscykeln.I ett tidigt skede kan konstruktören, han beställare och entreprenören göra miljövänliga val.En byggnad består av flera olika komponenter med olika livslängd.I detta sammanhang måste underhåll och flexibilitet beaktas, dvs. att användningen av t.ex. en kontorsbyggnad kan ändras flera gånger under byggnadens livslängd.Valet av ventilationssystem påverkas vanligtvis starkt av kostnaderna, det vill säga oftast investeringskostnaderna och inte livscykelkostnaderna.Detta innebär ofta ett ventilationssystem som precis uppfyller byggnormens krav till lägsta investeringskostnad.Driftskostnaden för t.ex. en fläkt kan vara 90 % av livscykelkostnaden.Viktiga faktorer som är relevanta för livscykelperspektiv är:
Livslängd.

• Påverkan på miljön.
• Ventilationssystemet ändras.
• Kostnadsanalys.

En enkel metod som används för livscykelkostnadsanalys är att beräkna nettonuvärdet.Metoden kombinerar investerings-, energi-, underhålls- och miljökostnader under delar av eller hela driftfasen av byggnaden.Den årliga kostnaden för energi, underhåll och miljö räknas om till kostnad för närvarande, idag (Nilson 2000) [Ref 36].Med denna procedur kan olika system jämföras.Miljöpåverkan i kostnader är vanligtvis mycket svår att fastställa och utelämnas därför ofta.Miljöpåverkan beaktas i viss mån genom att inkludera energi.Ofta görs LCC-beräkningarna för att optimera energianvändningen under driftperioden.Huvuddelen av en byggnads livscykelenergianvändning är under denna period, dvs uppvärmning/kyla, ventilation, varmvattenproduktion, el och belysning (Adalberth 1999) [Ref 25].Om man antar att en byggnads livslängd är 50 år kan drifttiden stå för 80 – 85 % av den totala energianvändningen.Resterande 15 – 20 % är för tillverkning och transport av byggmaterial och konstruktion.

Design för effektiv användning av el för ventilation 

Elanvändningen i ett ventilationssystem bestäms huvudsakligen av följande faktorer: • Tryckfall och luftflödesförhållanden i kanalsystemet
• Fläkteffektivitet
• Styrteknik för luftflödet
• Justering
För att effektivisera användningen av el är följande åtgärder av intresse:

• Optimera ventilationssystemets övergripande layout t.ex. minimera antalet böjar, diffusorer, tvärsnittsförändringar, T-stycken.
• Byt till en fläkt med högre verkningsgrad (t.ex. direktdriven istället för remdriven, effektivare motor, bakåtböjda blad istället för framåtböjda).
• Sänk tryckfallet vid anslutningsfläkt – kanalsystem (fläktinlopp och utlopp).
• Sänk tryckfallet i kanalsystemet t.ex. över böjar, don, tvärsnittsändringar, T-stycken.
• Installera en effektivare teknik för att styra luftflödet (styrning av frekvens eller fläktbladsvinkel istället för styrning av spänning, spjäll eller ledskovel).

Av betydelse för den totala elanvändningen för ventilation är givetvis även kanalsystemets lufttäthet, luftflöden och drifttiderna.

För att visa skillnaden mellan ett system med mycket låga tryckfall och ett system med hittills gällande praxis jämfördes ett "effektivt system", SFP (specifik fläkteffekt) = 1 kW/m³/s, med ett "normalt system". ”, SFP = mellan 5,5 – 13 kW/m³/s (seTabell 9).Ett mycket effektivt system kan ha värdet 0,5 (se kapitel 6.3.5 ).

Tabell 9: Beräknat tryckfall och SFP värden för ett "effektivt system" och en "ström systemet". 

Design för låga ljudnivåer 

En utgångspunkt när man designar för låga ljudnivåer är att designa för låga trycknivåer.På så sätt kan en fläkt som går med en låg rotationsfrekvens väljas.Låga tryckfall kan uppnås på följande sätt:

• Låg lufthastighet dvs stora kanaldimensioner
• Minimera antalet komponenter med tryckfall, t.ex. förändringar i kanalorientering eller storlek, spjäll.
• Minimera tryckfallet över nödvändiga komponenter
• Goda flödesförhållanden vid luftintag och utlopp

Följande tekniker för att styra luftflödena är lämpliga, med hänsyn till ljud:

• Styrning av motorns rotationsfrekvens
• Ändring av vinkeln på fläktbladen på axialfläktar
• Typ och montering av fläkten är också viktig för ljudnivån.

Om det sålunda utformade ventilationssystemet inte uppfyller ljudkraven, måste troligen ljuddämpare ingå i konstruktionen.Glöm inte att buller kan komma in genom ventilationssystemet t.ex. vindljud genom utomhusventiler.
7.3.4 Design för användning av BMS
En byggnads byggnadsledningssystem (BMS) och rutinerna för uppföljning av mätningar och larm, avgör möjligheterna att få en korrekt funktion av värme-/kyla- och ventilationssystemet.En optimal drift av VVS-systemet kräver att delprocesserna kan övervakas separat.Detta är också ofta det enda sättet att upptäcka små avvikelser i ett system som i sig inte ökar energianvändningen tillräckligt för att aktivera ett energianvändningslarm (genom maxnivåer eller uppföljningsprocedurer).Ett exempel är problem med en fläktmotor, som inte syns på den totala elenergianvändningen för driften av en byggnad.

Detta betyder inte att varje ventilationssystem ska övervakas av ett BMS.För alla utom de minsta och enklaste systemen bör BMS övervägas.För ett mycket komplext och stort ventilationssystem är förmodligen ett BMS nödvändigt.

Graden av sofistikering av ett BMS måste överensstämma med kunskapsnivån hos den operativa personalen.Det bästa tillvägagångssättet är att sammanställa detaljerade prestandaspecifikationer för BMS.

7.3.5 Konstruktion för drift och underhåll
För att möjliggöra korrekt drift och underhåll måste lämpliga drift- och underhållsinstruktioner skrivas.För att dessa instruktioner ska vara användbara måste vissa kriterier uppfyllas under konstruktionen av ventilationssystemet:

• De tekniska systemen och deras komponenter ska vara tillgängliga för underhåll, utbyte etc. Fläktrummen ska vara tillräckligt stora och utrustade med bra belysning.Ventilationssystemets enskilda komponenter (fläktar, spjäll etc.) ska vara lättillgängliga.
• Systemen ska märkas med information om medium i rör och kanaler, flödesriktning etc. • Testpunkt för viktiga parametrar ska inkluderas

Drift- och underhållsinstruktionerna bör utarbetas under projekteringsfasen och färdigställas under byggskedet.

Se diskussioner, statistik och författarprofiler för denna publikation på: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Mot förbättrad prestanda hos mekaniska ventilationssystem
Författare, inklusive: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Några av författarna till denna publikation arbetar också med dessa relaterade projekt:
Lufttäthet av byggnader
PASSIV KLIMATISERING: FCT PTDC/ENR/73657/2006