PhD kandidat Jens Tønnesen (NTNU - Institutt for energi- og prosessteknikk - faggruppe for energi og klimatisering av bygninger) og medforfatter PhD-kandidat (NTNU - Institutt for byggekunst, historie og teknologi) og SINTEF-forsker Torhildur Kristjansdottir ble tildelt Best Young Researcher Award på SBE16 – International Conference on Sustainable Built Environment som ble holdt i Hamburg i mars. De fikk prisen for artikkelen Life Cycle approach as a method for optimizing building services systems in extremely low energy buildings. Begge PhD-kandidatene er tilknyttet ZEB (The Research Centre on Zero Emission Buildings).
Artikkelen beskriver hvordan man kan bruke en optimaliseringsteknikk kalt "evolutionary/genetic algorithm" til å minimere den totale miljøpåvirkningen i form av klimagassutslipp (kg CO2-ekvivalenter) fra et ventilasjonsanlegg over levetiden. Ved design av ventilasjonsanlegg vet vi at små kanaldimensjoner krever mindre materialbruk, samtidig som føringsveiene kommer i mindre konflikt med selve bygningen. Dette gir vanligvis reduserte investeringskostnader. Små kanaldimensjoner gir imidlertid også økt trykkfall som må overvinnes gjennom et høyere elektrisitetsbehov til drift av vifta.
I optimaliseringsmetoden tas det hensyn til miljøpåvirkningen både fra materialbruken som går med til å bygge kanalnettet, og elektrisk energi ventilasjonsvifta trenger for å overvinne trykkfallet gjennom hele ventilasjonssystemets levetid. De kombinasjonene av kanaldimensjoner, bend og påstikk som totalt sett gir lavest miljøpåvirkning, blir foretrukket. Som input til optimaliseringen er det laget data for miljøpåvirkningen, såkalt Life cycle inventory data, for alle standard dimensjoner av sirkulære ventilasjonskanaler, 90°-bend og påstikk.
I tillegg er det laget data for noen aktuelle VAV-spjeld, lyddempere og tilluftsventiler. Optimaliseringsmetoden tar også hensyn til hvordan store kanaler påvirker nødvendig installasjonshøyde, og dermed behov for økt etasjehøyde og ekstra fasademateriale. Tilsvarende vurderinger kan også gjøres for sjakter og andre elementer hvor føringsveien og bygningen har gjensidig påvirkning.
Basert på et case hvor en del av et eksisterende kanalnett i en passivhus kontorbygning er optimalisert, er det vist at miljøpåvirkningen fra kanalnettet kan reduseres med 16% og strømforbruket til viftene med 25%. Dette i forhold til det originale kanalnettet og for et scenario hvor gjennomsnittlig miljøpåvirkning fra strømproduksjon de neste 30-årene er ca. 0,3 kg CO2-ekvialenter/kWhel.
Det er ellers viktig å merke seg at fremtidig miljøpåvirkning fra strømproduksjon (kg CO2-ekvialenter/kWhel) er svært avgjørende for hvordan den optimale kanalsammensetningen i ventilasjonsanlegget vil bli. SFP-faktoren (Specific Fan Power), som sier noe om maksimal tillatt elektrisk energi som kan brukes til å transportere ventilasjonsluft, bør derfor vurderes nærmere ved fremtidige revisjoner av byggeforskriftene slik at vi ikke ender opp med sub-optimale ventilasjonssystemer.
Metoden med bruk av "evolutionary/genetic algorithm" vurderes ellers som svært egnet for å optimalisere ventilasjonssystemer hvor løsningen er avhengig av svært mange parametere: varierende luftmengder, varierende vifteeffektivitet, varierende kritisk luftvei, ventilasjonskomponenter med ulik trykkarakteristikker, konflikt mellom bygning og føringsvei etc.
FAKTA
The Research Centre on Zero Emission Buildings (ZEB)
ZEB er ett av 11 nasjonale forskningssentre for miljøvennlig energi (FME) etablert av Norges forskningsråd. ZEB er finansiert av Forskningsrådet og 25 partnere fra byggeindustrien og offentlige virksomheter. Hovedmålet for ZEB er å utvikle konkurransedyktige produkter og løsninger, for eksisterende og nye bygninger, som vil føre til markedsgjennombrudd for nullutslippsbygninger. Fakultet for arkitektur og billedkunst ved NTNU er vert for senteret, og leder det i samarbeid med SINTEF Byggforsk.
