Interiør fra ZEB-laboratoriet. Foto: Lindbak. Innfelt Hans Martin Mathisen, professor ved Institutt for energi- og prosessteknikk, NTNU.

ZEB-laboratoriets spesielle krav til ventilasjon og hvordan dette styres

Ulike fleksible løsninger som kan driftes på ulikt vis 

0

Hans Martin Mathisen, professor ved Institutt for energi- og prosessteknikk, NTNU har jobbet med funksjonskrav til ventilasjonsløsninger i ZEB-bygget i Trondheim. Han forteller at man her skal prøve ut og sammenligne ulike fleksible løsninger som kan driftes på ulikt vis. Dette skal bidra til at kravene i både ZEB COM og TEK 17 tilfredsstilles.

ZEB COM betyr at byggets fornybare energiproduksjon kompenserer for klimagassutslipp fra bygging, drift og produksjon av byggematerialer.

De generelle kravene til ventilasjonsanlegget er at energieffektivitet for viftedrift er SFP <1 kW/m3/s ved prosjekterte luftmengder. Varmegjenvinner skal ha årsvirkningsgrad på minimum 80%, og at det er installert roterende varmegjenvinner.

To ventilasjonsaggregater er plassert på plan 4 som i sum gir en luftmengde på ca 15 000 m3/h.

– I bygget er det installert mekanisk ventilasjon, med tilluftstemperatur på 19°C i hele bygget, sier Mathisen, og legger til at dette er dimensjonert etter TEK17, det vil si 26 m3/h/person og 2,5 m3/h/m2 gulvflate.

– Kjølebehov ut over det den mekaniske ventilasjonen kan dekkes med naturlig ventilasjon gjennom motorstyrte eller manuelle vinduer.

– Forutsetningen er at det skal være brukt lavemitterende materialer i hele bygningen, det vil si materialer med ingen eller lav avgassing som kan påvirke innemiljø og folks helse.

Noen konsekvenser av kravene, påpeker han, er et SFP <1 kW/m3/s, behovsstyrt ventilasjon, lavest mulig ventilasjonsluftmengder og kortest mulig kanalstrekk for å redusere materialbruk. Også å bruke deler av bygningen til luftføring, slik som korridorer og trappesjakter som avtrekkskanaler. Færrest mulig komponenter og få VAV-spjeld er også en del av dette bildet. Det må også til høyest mulig virkningsgrad på gjenvinnere, og ingen mekanisk kjøling, sier Mathisen.

Blant annet korridorer og trappesjakter fungerer som avtrekkskanaler i ZEB-bygget. Foto: Lindbak

Hans Martin Mathisen forklarer hvordan styringen av luftmengden gjennom ventilasjonssystemet tar utgangspunkt i temperatur og karbondioksid – CO2.

– Det kan aktiveres et tidsprogram for hvert enkelt rom, økonomi og prekomfort, bestemt av en tidskatalog. Når rommet er i økonomi eller prekomfort-modus og

bevegelsesdetektoren registrerer at noen er i rommet, vil rommodus byttes til

komfort med 5 minutter forsinkelse. Rommet forblir da i komfort inntil 20 minutter etter siste registrerte bevegelse, det vil si etter at siste mann er gått ut, sier han.

Brukeren kan selv foreta lokalt settpunkt justering for å øke eller senke settpunktene for varme og kjøling med +/- 1 °C i appen på sin mobil.

ZEB-bygget har to identiske rom på plan to, også kalt både tvillingrom og forskerceller.

Hvert av rommene har sitt eget aggregat som har både varmebatteri og kjølebatteri.

De henter forvarmet ventilasjonsluft fra aggregatet som står i plan 4. Luftmengde er 2400 m3/h. To avtrekksvifter med avkast ut til fellesarealer er installert, og her er det en luftmengdemåler som kan kalibreres.

– Forskercellene får tilluft fra et plenumskammer gjennom Rockfon himlingsplater. Dette er dagens løsning, men tanken er at det lett kan bygges om til andre løsninger.

Han forteller at en egen avkastkanal for naturlig ventilasjon går fra plan 2 til toppmøne. Her blir luftmengden målt i avtrekkskanalene.

Tilluftsaggregatene har eget varmebatteri og det er to radiatorer i hver celle. Varmebatteriene er dimensjonert slik at det er mulig å prøve ut romoppvarming gjennom ventilasjonsluften. Og det er en egen varmestokk fra teknisk rom til de to forskercellene.

Forskercellene er spesielt tilrettelagt for inneklimaundersøkelser. Her foregår det nøyaktig måling av luftmengder, temperaturer, RF, CO2. .

– ZEB-laboratoriet er et termisk lett bygg, påpeker Mathisen, så dette varmer derfor fort opp, og at solavskjermingen brukes riktig er derfor svært viktig. Men han understreker at luftmengder etter TEK17-krav ikke er tilstrekkelig til å fjerne varmeoverskudd på varme dager, så da blir det å supplere med naturlig ventilasjon.

– SD-anlegget for hele bygget kan stilles i forskningsmodus, sier han, og understreker at hele bygget er godt instrumentert med avansert datalagring.

Forskningsbygget er først og fremst beregnet på å benyttes av forskere fra Sintef, NTNU og andre. Men også studenter som jobber med PhD, master- og bacheloroppgaver skal kunne bruke fasiliteter og få faglig støtte her. Ikke minst kan ZEB laboratoriet brukes til forsknings- og utviklingsoppdrag for eller sammen med industrien. Det gir en unik mulighet til å prøve ut løsninger før de installeres i større skala.

Fakta:

Den 4. mars 2021 ble ZEB-laboratoriet på Gløshaugen i Trondheim åpnet. Laboratoriet skal teste framtidas løsninger for bærekraftige bygg og tekniske løsninger. ZEB står for Zero Emission Buildings, eller nullutslippsbygg.

ZEB-laboratoriet er finansiert av NTNU, SINTEF, Norges forskningsråd og Enova. Laboratoriet er utviklet i et samspill mellom NTNU, SINTEF, Orion, Veidekke Entreprenør, Link Arkitektur, Siemens, Vintervoll, Bravida, Multiconsult og Aas-Jakobsen.

Det nye ZEB-laboratoriet er utstyrt med:

  • 1500 sensorer, 150 styrte objekter og 17 000 datapunkter
  • 2 tvillingrom, hver med inntil 11 arbeidsplasser, med oppgradert instrumentering og styring
  • temperatur- og fuktighetsmålere i ulike posisjoner i fasader og tak
  • Styringssystem som kan settes i «forskningsmodus». Det vil si at man kan overstyre toppsystemet med egne algoritmer. Laboratoriet er også en viktig ressurs for to andre pågående forskningssentre i Trondheim: Forskningssenteret for miljøvennlig energi, Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities (FME ZEN) og SFI Klima 2050.

Artikkelen er basert på et innlegg Hans Martin Mathisen hadde på ITB Brukerforum i Trondheim 25. november 2021.

Les Sintef-artikkelen
– I ZEB-laboratoriet tester vi bygningsløsninger før de tas i bruk av andre