Muligheter for bedre inneklima og lav energibruk i bygninger med doble fasader

Doble fasader er lite utbredt i Norge i dag, men ønsket om energieffektive bygninger og et godt innemiljø gjør at nye bygningskonstruksjoner stadig er i utvikling. En dobbelfasade består av en ytre og en indre fasade med et hulrom imellom. Den ytre fasaden består av glass og er lagt utenpå den opprinnelige fasaden. Glass har langt dårligere egenskaper enn veggkonstruksjoner når det gjelder varmetransmisjon og er derfor en viktig og kritisk del av prosjekteringen. Målet med denne oppgaven er å foreslå en simuleringsmetodikk som kan benyttes for å simulere doble fasader på en god og enkel måte. Den valgte simuleringsmetodikken gikk ut på å simulere de mest kritiske parameterne som ble funnet i litteraturen. Deretter ble simuleringsmetodikken prøvd ut på referansebygget for å se om innemiljøet i bygningen kunne forbedres samtidig som energibruket ble redusert ved å bruke doble fasader. Referansebygget som ble benyttet som beregningsgrunnlag i denne oppgaven er et kontorbygg som er basert på statistiske data, bygd etter passivhusstandarden og er plassert i Oslo. Videre ble de endringene i referansebygget som gav de beste resultatene, med hensyn på energibruk og termisk komfort, brukt til å lage en modell med en forbedret dobbelfasade. De ulike scenarioene ble evaluert og simulert i det dynamiske simuleringsverktøyet IDA Indoor Climate and Energy 4.6.1. Ved sammenligning av referansebygget med og uten den doble fasaden men med nesten lik U-verdi, viser resultatene at referansebygget med den doble fasaden vil oppnå bedre inneklima enn med en enkeltfasade. Selv om det totale energibehovet ikke ble endret drastisk, viste simuleringen at kjølebehovet i referansebygget med den doble fasaden var omtrent 22 % lavere sammenlignet med en enkeltfasade med omtrent samme U-verdi. Den doble fasaden reduserte den operative temperaturen på varme dager og bedret dermed PPD-nivået. Resultatene fra simuleringene med referansebygget viser også klart at den ekstra glassfasaden, ved bruk av dobbelfasade, vil redusere dagslyset i sonene innenfor. I simuleringene fra referansebygget ble de gjennomsnittlige dagslysforholdene gjennom året redusert med omtrent 40 %, for sonen vendt mot sør, sammenlignet med en enkeltfasade. Det ble observert at U-verdien på glassene og antall glass i indre og ytre fasade hadde betydning for inneklima og energibruk. Ved dårlig U-verdi, ble den operative temperaturen på dager med mye solstråling veldig høy i sonene. Oppbyggingen av den doble fasaden med tre-lags glass innerst og ett-lags glass ytterst, med en U-verdi på til sammen 0,7 W/m2K, reduserte energibehovet med 16 % sammenlignet med referansebygget. Ved implementering av mellomliggende eller utvendig solavskjermingssystem ble kjølebehovet i bygget redusert med henholdsvis 64 % og 75 % sammenlignet med referansebygget uten solavskjerming. Ved bruk av åpent hulrom vil ikke temperaturen i dobbelfasaden endres i like stor grad som med et lukket hulrom. For modellen med den forbedrede løsningen på dobbelfasaden var det gjennomsnittlig varmebehovet redusert med omtrent 9 %, de fire første månedene i året dersom hulrommet var lukket, sammenlignet med en åpning på 5 % av glassarealet. Størrelsen på åpningene og dybden på hulrommet hadde betydning for volumstrømmen gjennom den doble fasaden og hvor mye varme som ble transportert bort. Det kan konkluderes med at den operative temperaturen i sonene blir påvirket av temperaturen som oppstår i hulrommet, da varme fra hulrommet ble overført til sonene bak den doble fasaden. Til slutt kan det konkluderes med at riktig valg av klimafil for simuleringsprogrammet er viktig for å finne korrekt energibehov. Resultatene fra simuleringene med forskjellige klimafiler for samme plass viser at bygget varierte energibehovet etter hvilken klimafil den ble simulert med. På det meste gav det spesifikke energibehovet en forskjell på nesten 10 % ved to ulike klimafil-simuleringer for samme bygg. I tillegg viste det seg at ved endringer i klimafilen så er det endring i temperaturparameteren som spiller størst rolle for energibehovet og inneklimaet i bygget. En økning på 20 % i temperaturen gav en økning i energibehovet på omtrent 15 % for modellen med den forbedrede dobbelfasaden