Summary: The goal of this thesis have been to program a heat pump module constructed to evaluate how different temperature levels in the system affect the COP-factor of the heat pump. The module is programmed in the languageNMF and imported to the library in IDA ICE. TheModule are made as general as possible so that it can easily be implemented in any system. A car dealership is used as a case for the simulations made in IDA ICE. The simulations shows that the module is stable and provides good and expected results. These show that low setpoints rises the COP-factor, but it also reduce the energy provided by the heat pump. The number of simulations done is not enough to give any recommendation about the which temperature levels the simulated system should run on.
Norsk sammendrag: Oppgaven har gått ut på å programmere en varmepumpemodul til bruk i simuleringsprogrammet IDA ICE. Modunlen er kontruert for å studere hvordan ulike temperaturnivåer påvirker COP-faktoren på varmepumpen. Modulen er programmert i språket NMF og er importert til biblioteket i IDA ICE. Moduler er laget så generell som mulig slik at den enkelt skal kunne implementeres i et hvilket som helst system. En bilforretning er brukt som case for simuleringene som er gjort i IDA ICE. Simuleringene som er gjort viser at modulen er stabil, og gir gode og forventede resultater. Disse viser at COP-faktoren forberdes ved lave setpunkttemperaturer på varmepumpen, men at dette også fører til at effekten levert av varmepmpen reduseres. Antall simuleringer som er gjort er ikke nok til å gi noe anbefaling om hvilke temperaturnivåer det simulerte systemet bør kjøres på.
Supervisor(s): Trond Thorgeir Harsem (HiOA & Norconsult).
Acknowledgements: Norconsult; Hoist energy; Equa; Bilia Personbiler AS.

Summary: The aim of the task is to set up a three-dimensional mathematical model in Star CCM+ for a rotating heat exchanger in a ventilation system. The task is limited to only looking at heat transfer under varying conditions. The model is set up with intake, exhaust, supply air and exhaust ducts connected to a rotating heat exchanger. The model is divided into control volumes, and an iterative, transient calculation is performed where the air is assumed to be incompressible. To obtain the flow pattern and pressure, the Navier Stokes equations and the continuity equation are solved. The heat transport is calculated using the energy equation. Inlet, outlet and boundary conditions are defined in the model. The rotating heat exchanger is calculated as a porous material due to limitations in available computing power. Pressure drop in the rotating heat exchanger as well as density and thermal values ​​of the solid part are entered into the model. Rotation is set on the rotating heat exchanger in the transient calculation. In order to be able to simulate the model, the starting point is a rotating heat exchanger in a Systemair unit. A literature study is also carried out to look at what has been done previously and how the problem is solved. The results show that continuity is not 100% achieved, and that there are problems with backflow at the outlets. There are also problems with the division of the control volume at the boundaries between the heat exchanger and the connected ducts. The results do not fully correspond to results from Systemair, and the temperature efficiency in the model increases with the air flow, which is not as expected. Reasons for this may be that more iterations should have been made between each time step for the calculations to converge, and that the network of control volumes should have been more finely meshed. There are also uncertainties in the interpretation of information about heat exchangers from Systemair and the use of the porosity model in the heat exchanger, which cannot calculate convection between solids and fluids in the usual way. Further work with the model will be to try to implement convection in the porosity model, or possibly to set up a model where fluid and solid are separated parts. Moisture transport should also be implemented in the model. The model can then be used to look at heat and moisture transport at varying air flow, temperatures, relative humidity, material in the recycler and rotor speed to find optimal values.
Norsk sammendrag: Målet ved oppgaven er å sette opp en tredimensjonal matematisk modell i Star CCM+ for en roterende varmegjenvinner i et ventilasjonsanlegg. Oppgaven begr enses til å kun se på varmeoverføring ved varierende forhold. Modellen settes opp med inntak, avkast, tilluft og avtrekkskanaler tilkoblet en roterende varmegjenvinner. Modellen deles opp i kontrollvolum, og det gjøres en iterativ, transient beregning der luften r egnes som inkompressibel. For å få frem strømningsmønster og trykk løses Navier Stokes likning er og kontinuitetslikningen. Varmetransporten beregnes ved energilikningen. Innløp, utløp og grensebetingelser defineres i modellen. Den roterende varmegjenvinneren beregnes som et porøst materiale på grunn av begrensinger i tilgjengelig datakraft. Trykkfall i den roterende varmegjenvinneren samt t ett het og termiske verdier til solid dele n legges inn i modellen. Det settes rotasjon på den roterende varmegjenvinneren i den transiente beregningen. For å kunne samme n ligne modellen teas det utgan g spunkt i en roterende varmegjenvinner i et Systemair aggregat. Det utføres også et litteraturstudie for å se på hva som er gjort tidligere og hvordan problemstillingen løses . Resultatene viser at kontinuitet ikke er 10 0% oppnådd, og at det er problemer med tilbake strømning ved utløpene. Det er også problemer med oppdeling av kontrollvolum ved grensene mellom varmegjenvinner og tilsluttede kanaler. Resultatene samsvarer ikke helt med resultater fra Systemair , og temperatur virkningsgraden i modellen øker med luftmengden, noe som ikke er som forventet. Årsaker til dette kan være at det burde vært gjort fle re iterasjoner mellom h vert tids steg for at beregningene skal konverger mer, og at nettverket av kontrollvolum burde vært mer finmasket. Det er også usikkerheter til tolkningen av infor masjon om varmegjenvinnere fra S ystemair og bruk av porøsi te t s modellen i varmegjenvinneren som ikke ka n beregne konveksjon mell om sol id og fluid på vanlig måte. Vid e re arbeid med modellen blir å prøve å implementere konveksjon i porøsi te t s modellen, eventuelt å sette opp en modell der fluid og solid er separert deler. Fukt t ransport burde også implem e nteres i modellen . Da kan modellen brukes til å se på varme og fukttransport ved varierende luftmengde, temperaturer, relativ fu kti ghet, materiale i gjenvinner og rotorhastighet for å finne optimale verdier.
Supervisor(s): Ole MELHUS (HiOA).
Acknowledgements: Systemair (Øystein Amdal).

Summary: With the authorities’ requirements for passive house level in 2015 and almost zero energy level in 2020, the buildings of the future will be better insulated and have a strong focus on energy-friendly solutions. This means that the buildings of the future will have a heating requirement that is lower than what is common in today’s buildings. With buildings that are well insulated and have a low heating requirement, is yesterday’s solutions for heating necessary? The low heating requirement creates opportunities for new solutions for the heating system in buildings. FOR KLIMA is an R&D project that looks at the possibility of simplifying today’s air conditioning solutions and achieving a good indoor climate with lower investment and operating costs. This thesis attempts to answer the hypothesis “In the well-insulated building of the future, the reduced heating requirement will make it possible to cover the heating requirement for the building with the ventilation system. A test room has been set up at SINTEF Byggforsk Oslo, where trace gas measurements have been carried out. The room is 16m2 large, and is used to simulate a cubicle office. The test room is set up with its own supply air fan connected to an active supply air valve from Lindinvent. This makes it easy to vary the air flow into the room. The walls in the test room are fluid-bearing and give us the opportunity to simulate a heating requirement. It has been chosen to cool the room by cooling a wall, this to simulate a cubicle office that is exposed to outside temperature on an outer wall. The heating of the supply air is done using a heating battery installed on the supply air valve. Tests have been carried out at four different air flows and each air flow has been run with isotherms, 2, 4, 6 and 10 degrees excess temperature of the supply air. These tests were carried out with the exhaust first placed at the floor and then the exhaust was moved up to the ceiling. To analyze the trace gas measurements, both an updraft and downdraft analysis were carried out. This was carried out using an analysis tool developed by Peter Schild at HiOA/SINTEF Building Research. The results are from the downdraft analysis, because this goes towards a known concentration and non-ideal trace gas distribution in the supply air is less important. The results are compared with the updraft analysis to strengthen the result. The result shows that the degree of excess temperature has a significant impact on the ventilation efficiency in the breathing zone. It is also possible to counteract this negative trend with a smart location of the exhaust. Calculation of the heating requirement shows that with air volumes dimensioned according to Norwegian standards, an excess temperature of 5 degrees is sufficient. This means that it is possible to maintain good ventilation efficiency in the breathing zone even on the coldest days. Data has been collected from the Institute of Metrology to look at the occurrence of days with heating needs. The figures show that there will be some days with a need for heating, but that even an excess temperature of more than 2 degrees occurs rarely. It is concluded that it is possible to cover the heating needs in buildings at passive house level with the ventilation system, without this resulting in a poor indoor climate. Finally, it is recommended to obtain further information about drafts and vertical temperature gradients. The raw data is available with the project, but the data must be analyzed further. It is also recommended that a management strategy be developed that addresses the challenges of using the ventilation system for heating.
Norsk sammendrag: Med myndighetenes krav om passivhusnivå i 2015 og nesten nullenerginivå i 2020 vil fremtidens bygg være bedre isolert og ha et stort fokus på energivennlige løsninger. Dette medfører at fremtidens bygg vil ha et oppvarmingsbehov som er lavere enn det som er vanlig i dagens bygninger. Med bygg som er godt isolert og har et lavt oppvarmingsbehov, er det da nødvendig med gårsdagens løsninger for oppvarming? Det lave oppvarmingsbehovet medfører muligheter for nye løsninger for oppvarmingssystemet i bygninger. FOR KLIMA er et FoU-prosjekt som ser på muligheten for å forenkle dagens klimatiseringsløsninger og oppnå ett godt inneklima med lavere investerings- og driftskostnader. Denne oppgaven prøver å besvare hypotesen “ I fremtidens godt isolerte bygningskropp vil det reduserte oppvarmingsbehovet gjøre det mulig å dekke oppvarmingsbehovet for bygget med ventilasjonsanlegget. Det er bygd opp ett prøverom ved SINTEF Byggforsk Oslo, hvor det er gjennomført sporgassmålinger. Rommet er 16m2 stort, og er brukt til å simulere ett cellekontor. Prøverommet er bygd opp med egen tilluftsvifte tilkoblet en aktiv tilluftsventil fra Lindinvent. Dette gjør det enkelt å variere luftmengden inn i rommet. Veggene i prøverommet er væskeførende og gir oss muligheten til å simulere et oppvarmingsbehov. Det er valgt å gjennomføre nedkjølingen av rommet med å kjøle ned en vegg, dette for å simulere et cellekontor som blir utsatt for utetemperatur på en yttervegg. Oppvarmingen av tilluft skjer ved bruk av et varmebatteri installert på tilluftsventilen. Det er gjennomført tester ved fire forskjellige luftmengder og hver luftmengde er kjørt med isoterm, 2, 4, 6 og 10 graders overtemperatur på tilluften. Disse prøvene er gjennomført med avtrekk først plassert ved gulv og deretter er avtrekket flyttet opp i taket. For å analysere sporgassmålingene er det gjennomført både en oppsprangs- og nedsprangsanalyse. Dette er gjennomført ved bruk av et analyseverktøy utviklet av Peter Schild ved HiOA/SINTEF byggforsk. Resultatene er fra nedsprangsanalysen, fordi denne går mot en kjent konsentrasjon og ikke ideell sporgassfordeling i tillluften har mindre betydning. Resultatene er sammenlignet med oppsprangsanalysen for å styrke resultatet. Resultatet viser at grad av overtemperatur har en betydelig påvirkning på ventilasjonseffektiviteten i pustesonen. Det er også mulig å motvirke denne negative trenden med en smart plassering av avtrekket. Beregning av oppvarmingsbehovet viser at ved luftmengder dimensjonert etter norsk standard, holder det med en overtemperatur på 5 grader. Dette medfører at det er mulig og opprettholde en god ventilasjonseffektivitet i pustesonen selv på de kaldeste dagene. Det er samlet inn data fra Det metrologiske institutt for å se på forekomsten av dager med oppvarmingsbehov. Tallene viser at det vil forekomme en del dager med behov for oppvarming, men at enn overtemperatur over 2 grader forekommer sjeldent. Det konkluderes med at det er mulig å dekke oppvarmingsbehovet i bygg på passivhusnivå med ventilasjonsanlegget, uten at dette medfører dårlig inneklima. Det oppfordres til slutt å innhente ytterligere informasjon om trekk og vertikal temperaturgradient. Rådata ligger ved prosjektet, men dataen må analyseres videre. Det anbefales også at det utvikles en styringsstrategi som takler utfordringene bruk av ventilasjonsanlegget til oppvarming har.
Research project: : ForKlima (Forenklet behovsstyrt klimatisering av kontorbygg med svært lavt oppvarmingsbehov).
Supervisor(s): Mads MYSEN (HiOA, SINTEF Byggforsk).
Acknowledgements: SINTEF Byggforsk (Dag Henning Sæter, Eskild Dahl, Peter G. Schild); GK (Jan Erik Nilsen).

Summary: This master´s thesis aims to identify which real energy saving potential a commercial building with large glass covered area have, by looking at energy potential in the building shell, technical equipment and energy supply. The thesis are looking on three different potentials:
• Technical potential – the technical potential is the potential that is possible for the bilding to achieve, without consideration the economic profitability of the project. The aim of the technical potential study is to reduce the energy consumption to a very low level. • Economic potential – the changes to the building actions described in technical potential is analyzed in an economic analysis, on the basis of a life cycle analysis. • Realizable potential – the share of the technical potential that is economically feasible to implement based on the product’s useful life.
The work consisted of performing simulations in different simulation programs, and in addition to the technical systems of ventilation, the potential for integrating of daylight and artificial lighting is analyzed. The report uses Bilia Hamar as basis point, the building is a few years old and build to the requirements of TEK10. The experiments consisted of performing simulations analyzing a period of one year of the building, using use the programs SIMIEN and IDA ICE parallel. The results differ somewhat from each other, and therefore the were used average values to reduce potential sources of error in the results. The building have a simulated energy requirement of 379,240 kWh , and by implementing all the measures in the technical potential the building achieve an energy requirement of 164,542 kWh. The realizable potential achieves an energy requirement of 245,387 kWh , which means a saving of 35%. The conclusion of the analysis is that it is very few measures that are economically viable to implement, and it turns out that it is not profitable to turn this building in to a nZEB. By introducing a control scheme for integrated daylight and artificial lighting to the building, and changing the light fixture to a more energy efficient type, it is possible to get an energy saving around 24 000 kWh.
Norsk sammendrag: Denne masteroppgaven har som mål å kartlegge hvilke tiltak gir et reelt energibesparendepotensial for et næringsbygg med store glassareal, ved å se på tiltak i bygningskroppen, tekniske anlegg og energiforsyningen. Det er skilt mellom tre forskjellige potensialer i denne oppgaven:
• Teknisk potensiale – potensialet som er teknisk mulig å oppnå i bygget, uten hensyn til den økonomiske lønnsomheten til tiltaket. Tiltakene skal forbedre energiytelsene til bygget slik at det oppnår et meget lavt energibehov. • Økonomisk potensiale – den delen av det tekniske potensialet som er økonomisk lønnsømt å implementere, sett ut i fra en livsløpsanalyse. • Realiserbart potensiale – den andelen av det tekniske potensialet som er økonomisk lønnsomt å implementere ut i fra produktets økonomiske levetid.
Arbeidet har bestått av å utføre simuleringer i forskjellige simuleringsprogrammer, og i tillegg til de tekniske systemene til ventilasjon sett på potensialet for dagslysstyring av den kunstige belysningen. Det er tatt utgangspunkt i Bilia sitt salgslokale på Hamer, som er et par år gammelt og bygget etter kravene i TEK10. Forsøkene har bestått av å utføre årssimuleringer av bygget, ved hjelp av benytte programmene SIMIEN og IDA ICE parallelt. Resultatene avviker noe fra hverandre, og resultatene ble derfor midlet for å redusere eventuelle feilkilder i resultatene. Bygget hadde i utgangspunktet et simulert energibehov på 379 240 kWh, og ved å innføre alle tiltakene i det tekniske potensialet vil man oppnå et energibehov på 164 542 kWh. Det realiserbare potensialet medfører et energibehov på 245 387 kWh, noe som vil si en besparelse på 35 %. Konklusjonen av analysen er at det er meget får tiltak som er økonomisk lønnsomme å implementer, og det viser seg at det er lite lønnsomt å bygge nærnullenergibygg av denne bygningen som her er blitt studert. Det vil også være meget å spare ved å innføre andre lysstyringssystemer enn de som er installert i bygget, ved å endre til dagslysavhengig solstyring og armaturer med en lavere effekt vil det være mulig å oppnå en besparelse bare i salgslokalene på 24 000 kWh.
Supervisor(s): Trond Thorgeir Harsem (HiOA & Norconsult).
Acknowledgements: Norconsult; Hoist energy; Equa; Bilia Personbiler AS (Helge Håskjold).

Summary: To days practice for working with day lighting, thermal comfort and energy consumption in an integrated manner shows signs of simplifications, especially for work with daylight. A questionnaire revealed that architects in particular are prone to use rules of thumbs or intuition when working with daylight. None of the most commonly used simulation tools for thermal comfort and energy consumption has implemented day light as a simulation factor. This makes it challenging to create a complete, gathered, overview of the actual conditions regarding day lighting, thermal comfort and energy consumption in an office. Daylight can have great impact on thermal comfort and energy usage, and the lack of inclusion may cause the calculations for energy and thermal comfort to be off. After using todays methods to simulate offices and zones in a passive house building located in Oslo there was made an attempt to develop a more consistent way of estimating daylight, thermal comfort and energy consumption. In the new method, the more advanced simulation tool IDA ICE was used to calculate the buildings thermal comfort and energy consumption. By connecting results from IDA ICE with daylight results from DAYSIM it became possible to detect what impact daylight would have on activating a shading device. This method still doesn’t integrate daylight completely because the two programs use different shading algorithms. The method does however give a better understanding for how daylight will impact energy consumption and thermal comfort because it’s easier to completely understand what the results are based on. The last part of this study focused on the creating an integrated shading system that consider daylight, thermal comfort and energy consumption. Through simulating the shading algorithm with different set points and comparing results it became clear that in particular the temperature and solar radiation set point would influence daylight, thermal comfort and energy consumption. By splitting the year into seasons and using different temperature set points it was made possible to better the thermal comfort criteria. It also resulted in reduced using of the shading device, which is preferable with consideration to the occupants satisfaction with the shading system.
Norsk sammendrag: Dagens praksis for integrert design av dagslys, termisk komfort og energibruk bærer preg av forenklede vurderingsmetoder av dagslys. En spørreundersøkelse utført i dette prosjektet peker mot at spesielt arkitekter foretrekker å benytte seg av enkle tommelfinger regler og intuisjon for arbeid med dagslys. At ingen av da vanligste programmene for beregning av termisk komfort og energibruk også vurderer dagslys gjør det utfordrende å skape en samlet oversikt over de faktiske forholdene for dagslys, termisk komfort og energi, da dagslyset vil kunne ha stor betydning for termisk komfort og energi. Etter å ha simulert kontorer og soner i passivhusbygget, Miljøhuset GK, etter dagens metoder ble det forsøkt å utarbeide en mer konsistent metode for beregning av dagslys, termisk komfort og energibruk. I den nye metoden er IDA ICE benyttet til simulering av termisk komfort og energibruk for hvert rom, og for bygget totalt. Ved å koble resultatene for bruk av solskjerming fra IDA ICE sammen med resultater fra DAYSIM ble det mulig å se hvilken påvirkning dagslysnivået vil ha for aktivering av solskjerming. Denne metoden full integrerer ikke dagslys med termisk komfort og energi, da det ligger ulike styringsalgoritmer til grunn for aktivering av solskjermingen. Metoden tillater likevel en bedret simulering av dagslys, termisk komfort og energibruk fordi den tilbyr en lettere oversikt over hva som ligger til grunn i simuleringene og muliggjør sammenligning av resultater. Oppgavens siste formål var å lage en strategi for solskjerming som tok integrert hensyn til dagslys, termisk komfort og energibruk. Gjennom å gjøre en rekke simuleringer i IDA ICE kom det frem at settpunktene for temperatur og innstrålt effekt har spesielt betydning for hvordan termisk komfort, energibruk og dagslys blir i rommet. Ved å dele simuleringene inn i ulike årstider ble det videre mulig og optimalisere termisk komfort yterligere. Dette tiltaket bidro også til redusert aktiveringstid for solskjermingen som er gunstig med hensyn til brukernes opplevelse av styringssystemet.
Supervisor(s): Ida BRYN (HiOA, Erichsen & Horgen); Line R. KARLSEN (HiOA).
Acknowledgements: Erichsen & Horgen (Ida Bryn, Søren Gedsø).

Summary: This report concerns the operation of ventilation systems during a fire in multi-room buildings. The topic has been the subject of discussion at regular intervals since the 1980s, and has recently resurfaced. The main reason for the debate that is currently ongoing is a publication, ‘Guide for fire-safe ventilation’, which recommends a number of measures beyond what has been the industry standard for securing ventilation systems up to now. In connection with the debate, it was interesting to take a closer look at the requirements in the technical regulations, and whether there is any new information that indicates that these are not good enough. The current regulations state that significant smoke spread must be prevented in technical installations, without quantifying what is meant by significant. In order to find answers to the aforementioned problem, a number of investigation and investigation reports from previous fires have been reviewed, as well as interviews with personnel who have practical experience from fires. Together with the Oslo Fire and Rescue Service, an evaluation of an incident that occurred during work on the task has also been carried out. One issue that has proven to be somewhat confusing when talking to people outside the ventilation industry is the difference between kitchen exhaust and comfort ventilation systems. These two systems are treated separately in a building. Comfort ventilation systems in a building should ensure a good indoor climate. Kitchen exhaust is installed as a separate system to remove the pollutants that occur in connection with cooking. An exhaust duct from a kitchen will often be full of highly flammable material, and poses a great risk of fire spreading in a building. There are several examples of this, including the fire in Midtbyen in Trondheim in 2002. Guidelines from the authorities have long specifically pointed out that exhaust from kitchens must be fireproofed. When it comes to ventilation systems installed for comfort, no new information has emerged recently that indicates that the spread of fire and smoke poses a greater risk today than in the past. On the contrary, increased installation of fire extinguishing systems in new buildings indicates that the problem is less now than it has been. Based on the information and investigations carried out in this report, fire and smoke spread in ventilation systems appears to be a limited problem. A solution close to that described in the guidance to Building Regulations 87 still seems to be a reasonable strategy for operating the ventilation system during a fire. This involves leaving the system in operation.
Norsk sammendrag: Denne rapporten dreier seg om drift av ventilasjonsanlegg under brann i multiromsbygg. Temaet har vært gjenstand for diskusjon med jevne mellomrom siden 80-tallet, og har den siste tiden dukket opp på nytt. Hovedårsaken til debatten som nå pågår er en publikasjon, ‘Veileder for brannsikker ventilering’, som anbefaler en del tiltak utover det som har vært bransjestandard for sikring av ventilasjonsanlegg frem til i dag. I forbindelse med debatten var det interessant å se nærmere på kravene i teknisk forskrift, og om det ligger til grunn ny informasjon som tilsier at disse ikke er gode nok. Dagens forskrift sier at vesentlig røykspredning skal forhindres i tekniske installasjoner, uten å kvantifisere hva som menes med vesentlig. For å finne svar på nevnte problem er en rekke undersøkelses- og granskningsrapporter fra tidligere branner gjennomgått, samt intervjuer med personell som sitter på praktisk erfaring fra branner. Sammen med Oslo Brannog Redningsetat er det også gjennomført en evaluering av en hendelse som skjedde under arbeidet med oppgaven. Et forhold som det har vist segå være noe forvirring rundt når man snakker med folk utenfor ventilasjonsbransjen er forskjellen på kjøkkenavtrekk og anlegg for komfortventilasjon. Disse to systemene behandles separat i et bygg. Komfortventilasjonsanlegg i et bygg skal sørge for et godt inneklima. Kjøkkenavtrekk installeres som et eget anlegg forå fjerne de forurensninger som oppstår i forbindelse med matlaging. En avtrekkskanal fra kjøkken vil ofte være full av meget brennbart materiell, og utgjør en stor fare for brannspredning i en bygning. Dette finnes det ere eksempler på, hvor blant annet brannen i Midtbyen i Trondheim i 2002 er godt kjent. Veiledninger fra myndighetene har lenge påpekt spesifikt at avtrekk fra kjøkken må brannsikres. Når det gjelder ventilasjonsanlegget som installeres for komfort har det ikke kommet frem ny informasjon i det siste som tilsier at brann- og røykspredning utgjør noe større risiko i dag enn tidligere. Tvert i mot tilsier økt installasjon av slukkeanlegg i nye bygg at problemet er mindre nå enn det har vært. På bakgrunn av den informasjon og de undersøkelser som er gjort i denne rapporten, ser brann- og røykspredning i ventilasjonsanlegg ut til å være et begrenset problem. En løsning i nærheten av det som er beskrevet i veiledning til Byggeforskrift 87 virker fortsatt som en fornuftig strategi for drift av ventilasjonsanlegget under brann. Dette går ut på å la anlegget være i drift.
Supervisor(s): Ole MELHUS (HiOA).
Acknowledgements: Erichsen & Horgen (Rolf Åkredalen, Hans Kristian Lundsett); Oslo Brann- og Redningsvesen (Frode Michaelsen); Skien Brannvesen (Guttorm Liebe); Bamble Brannvesen (Morten Gallefos); COWI (Håkon Winterseth).
Full text permalink: https://hdl.handle.net/10642/2294

Summary: As of 2015, it is public policy that all future buildings must be constructed in accordance with the passive house standard NS 3701. These are buildings that use passive measures in the building construction to lower the heating requirement. The master’s thesis is part of a larger research project called “FOR CLIMATE! – Simplified demand-controlled air conditioning of office buildings with very low heating requirements”, where the overall idea is that “the well-insulated building bodies of the future will have a very low heating requirement. With a sufficiently low heating requirement, it is possible to simplify current air conditioning solutions and achieve good indoor climate with lower investment and operating costs.” The master’s thesis therefore aims to “develop a model/strategy for regulating optimal supply air temperature in Miljøhuset GK outside of use”. This involves using over-temperature supply air outside of use, which compensates for the heat loss of the building even at low outdoor temperatures. 3 different control strategies have therefore been developed for the Environmental House GK, the strategies are represented by V’Min, V’HygMin and V’Max. V’Min corresponds to minimum air volumes according to NS-EN 15251 without presence. V’HygMin was chosen on the basis of hygienic minimum, while V’Max is the maximum capacity of the units. The Environmental House GK is Norway’s first office building, built according to the passive house standard NS 3701. The building is located in Ryen in Oslo and has a total GFA of 14,300 m². Heating currently takes place using over-temperatured supply air through the ventilation systems. However, there is peak load in the premises using heating elements in electric rods that provide electricity for equipment. The building is equipped with active supply air valves, which can vary the slot height in the exhaust so that the throw length in the valve is kept constant regardless of the air volume. The building is divided into 3 parts, building A, B and C. This master project has only looked at part C, where GK itself is located. This is because it is only this part where all premises have been put into use, and the SD system has been fully developed. Tests have been carried out in Miljøhuset GK during the winter of 2014. The tests have then been used as a basis to confirm that the input data in calculations according to NS 3031 are correct, but also to reveal ideal fan operation and the current operating scenario. Calculations according to NS 3031 thus reveal the heating requirement, corresponding optimal supply air temperature and the time constant of the building. The tests that have been carried out will thus reveal how current operation is carried out, and whether there will be an improvement potential for operation outside of the operating hours. Calculations include operating strategies using outdoor air, recirculated air and switched off mode, so-called intermittent operation. Based on this, an optimal control strategy has been developed for the Environmental House GK, building C. The heating coils in the unit are dimensioned for a maximum capacity of 103.56 kW/each, at an air flow of 20,000 m³/h. The heating coil is then dimensioned for a return/return temperature for the water of 35-27.88 °C. The heat loss figure for the Environmental House GK will be 0.33, 0.40 and 0.66 W/m²K for V’Min, V’HygMin and V’Max respectively without recirculation function, this corresponds to a maximum power requirement of 47.4, 57.7 and 98.17 kW at an outdoor temperature of -20 °C for building C. The optimal supply air temperature at maximum power requirement will then be 32.4, 28.2 and 24.4 °C to maintain a temperature of 22 °C in the premises. The average heat loss figure for Miljøhuset GK is stated at 0.36 W/m²K at an average air flow for the premises according to NS 3031. Using the recirculation function, however, ensures that the heat loss figure drops to 0.23 W/m²K, which is almost a halving of the stated value. This would also have been achieved by turning off the units. Running the units in recirculation function will thus ensure optimal operation, with a view to saving energy for heating compared to using outside air. This is because the heat loss for ventilation will be eliminated and will only consist of transmission and infiltration with this control strategy. This means that the heat loss is constant as long as the units are in recirculation mode or are turned off. The maximum power requirement will therefore be 31.9 kW for Miljøhuset GK, building C. The experiment revealed the power requirement for the supply air fans in recirculation mode. The tests showed that the Environmental House GK operates at a constant pressure in the recirculation mode, this strategy ensures an unnecessarily high fan output for the supply air fan. The building is equipped with active supply air valves, so the operating curve should be down towards ideal fan operation. The Environmental House GK thus has an operating potential that is better than the current solution, which will provide an energy gain for the fan operation. It is recommended to look at the current pressure setpoint, in the recirculation mode, and reduce this to achieve more favorable operation. The combination of the building’s low heat loss figure in the recirculation mode/off mode and the building’s heat storage capacity will ensure that the building has a large time constant and is thermally slow. The time constant will be 20, 47.6 and 72.47 hours for V’Max, V’HygMin and V’Min respectively. The time constant in the off mode, shows for.
Norsk sammendrag: Fra og med 2015 er det offentlig politikk at alle fremtidens bygg, skal oppføres i henhold til passivhusstandarden NS 3701. Dette er bygg som benytter passive tiltak i bygningskonstruksjonen, til å senke oppvarmingsbehovet. Masteroppgaven er en del av et større forskningsprosjekt ved navn «FOR KLIMA! – Forenklet behovsstyrt klimatisering av kontorbygg med svært lavt oppvarmingsbehov», hvor den overordnede ideen er at «fremtidens godt isolerte bygningskropper, vil ha et svært lavt oppvarmingsbehov. Med tilstrekkelig lavt oppvarmingsbehov er det mulig å forenkle dagens klimatiseringsløsninger og oppnå godt inneklima med lavere investerings- og driftskostnad» Masteroppgaven går derfor ut på å «utvikle modell/strategi for regulering av optimal tilluftstemperatur i Miljøhuset GK utenfor brukstid». Dette innebærer å benytte overtemperert tilluft utenfor brukstiden, som kompenserer for varmetapet til bygget selv ved lave utetemperaturer. Det er derfor utviklet 3 ulike styringsstrategier for Miljøhuset GK, strategiene er representert ved V’Min, V’HygMin og V’Maks. V’Min tilsvarer minimumsluftmengder etter NS-EN 15251 uten tilstedeværelse. V’HygMin er valgt på grunnlag av hygienisk minimum, mens V’Maks er makskapasiteten til aggregatene. Miljøhuset GK er Norges første kontorbygg, bygget etter passivhusstandarden NS 3701. Bygget befinner seg på Ryen i Oslo og har et samlet BTA på 14.300 m². Oppvarming per dags dato foregår ved bruk av overtemperert tilluft gjennom ventilasjonsanleggene. Det er derimot spisslast i lokalene ved hjelp av varmeelementer i el-staver som sørger for elektrisitet til utstyr. Bygget er utstyrt med aktive tilluftsventiler, som kan variere spaltehøyden i utblåsningen slik at kastelengden i ventilen holdes konstant uavhengig av luftmengden. Bygget er delt inn i 3 deler, bygg A, B og C. Dette masterprosjektet har kun sett på del C, hvor GK selv holder til. Dette pga. at det er kun denne delen hvor alle lokaler er tatt i bruk, og SD-anlegget er ferdig utviklet. Forsøk har blitt gjennomført i Miljøhuset GK i løpet av vinteren 2014. Forsøkene er da benyttet som grunnlag for å bekrefte at inndata i beregninger etter NS 3031 er korrekte, men også for å avdekke ideell viftedrift og dagens driftsscenario. Beregninger etter NS 3031 avdekker dermed oppvarmingsbehov, tilsvarende optimal tilluftstemperatur og tidskonstanten til bygget. Forsøkene som er utført vil dermed avdekke hvordan dagens drift gjennomføres, og om det vil være et forbedringspotensiale for drift utenom brukstiden. Beregninger inkluderer driftsstrategier ved benyttelse av uteluft, omluft og avslått modus, såkalt intermittent drift. Ut i fra dette har det blitt utviklet en optimal styringsstrategi for Miljøhuset GK, bygg C. Varmebatterier i aggregat er dimensjonert for en makskapasitet på 103,56 kW/stk, ved en luftmengde på 20.000 m³/h. Varmebatteriet er da dimensjonert for en tur/retur temperatur for vannet på 35-27,88 °C. Varmetapstall for Miljøhuset GK vil ligge på 0,33, 0,40 og 0,66 W/m²K for henholdsvis V’Min, V’HygMin og V’Maks uten omluftfunksjon, dette tilsvarer et maksimalt effektbehov på 47,4, 57,7 og 98,17 kW ved en utetemperatur på -20 °C for bygg C. Optimal tilluftstemperatur ved maksimalt effektbehov vil da være 32,4, 28,2 og 24,4 °C for å opprettholde en temperatur på 22 °C i lokalene. Gjennomsnittlig varmetapstall for Miljøhuset GK, er oppgitt til 0,36 W/m²K ved en gjennomsnittlig luftmengde for lokalene etter NS 3031. Ved å benytte omluftfunksjon sørger derimot for at varmetapstallet synker til 0,23 W/m²K, noe som nesten er en halvering av oppgitt verdi. Dette ville også vært oppnådd ved å slå av aggregatene. Å kjøre aggregatene i omluftfunksjon vil dermed sørge for optimal drift, med tanke på energibesparelse for oppvarming i forhold til å benytte seg av uteluft. Dette grunnet at varmetapet for ventilasjon vil elimineres og vil kun bestå av transmisjon og infiltrasjon ved denne styringsstrategien. Dette vil si at varmetapet er konstant, så lenge aggregatene går i omluftfunksjon eller er avslått. Maksimalt effektbehov vil dermed være 31,9 kW for Miljøhuset GK, bygg C. Forsøk avdekket effektbehovet til tilluftsviftene i omluftfunksjon. Forsøkene viste at Miljøhuset GK drifter etter et konstant trykk i omluftfunksjon, denne strategien sørger for unødvendig høy vifteeffekt for tilluftsviften. Bygget er utstyrt med aktive tilluftsventiler, så driftskurven burde være ned mot ideell viftedrift. Miljøhuset GK har dermed et driftspotensial som er bedre enn dagens løsning, som vil gi en energigevinst for viftedriften. Det anbefales å se på dagens trykksetpunkt, ved omluftfunksjon, og redusere dette for å oppnå gunstigere drift. Kombinasjonen av byggets lave varmetapstall i omluftfunksjon/avslått modus og byggets varmelagringsevne, vil sørge for at bygget får en stor tidskonstant og er termisk tregt. Tidskonstanten vil være 20, 47,6 og 72,47 timer for henholdsvis V’Maks, V’HygMin og V’Min. Tidskonstanten ved avslått modus, viser for både loggførte data og beregninger at verdien vil ligge rundt 300 timer. Ved avslått modus vil derfor den gjennomsnittlige temperaturen i Miljøhuset GK, bygg C, falle maksimalt 0,33 °C ved en utetemperatur på -20 °C i løpet av 3 timer. Å oppnå hurtige temperaturendringer i bygget, vil derfor kreve store luftmengder. Temperaturen vil derimot falle minimalt, om ventilasjonsanlegget blir slått av. Å dra nytte av denne termiske tregheten til Miljøhuset GK, vil dermed åpne for intermittent drift. Så fremt at anlegget ikke kompenserer for den perioden anlegget har vært ute av drift. Det anbefales at internlaster i lokalene dekker dette minimale oppvarmingsbehovet gjennom arbeidsdagen, for å få bygget opp på en temperatur på 22 °C. Optimal styringsstrategi er dermed V’Min ved omluftfunksjon pga. lavest viftepådrag som vil resultere i lavest energibruk for tilluftsviftene. Dette vil sørge for et varmetapstall på 0,23 W/m²K. Besparelsen vil være 6834 kWh/vinter ved drift i omluft kontra uteluft for V’Min, med et totalt forbruk på 13095.34 kWh/vinter i omluft. Ved å optimalisere viftedriften, vil en kunne redusere energibruken med 6,56 kWh/natt, med et ideelt forbruk på 5,06 kWh/natt. Det anbefales å benytte 2 aggregater for drift, siden effektbehovet til tilluftsviftene vil reduseres betraktelig når luftmengdene fordeles. Ideell drift vil sørge for at forbruket vil reduseres til 3,41 kWh/natt for V’Min. Målefeilen for tilluftsviften, vil også bli påvirket av å fordele luftmengdene over 2 aggregater. Pga. lavere vifteeffekt ved lavere luftmengder, vil avviket ligge på 8,1 kWh/måned kontra 28,8 kWh/måned for henholdsvis 1 og 2 aggregat. Målefeilen kan da reduseres med 21,7 kWh/måned ved å benytte 2 aggregater. Ytterligere besparelser ligger i intermittent drift. Potensiale ved å slå av anlegget i 3 timer per natt, vil redusere energibruken med 4912,28- og 113,4 kWh/vinter for henholdsvis oppvarming og viftedrift. Resultater fra masterprosjektet vil dermed gi dokumentasjon på at kontorbygg som er bygget etter passivhusstandarden NS 3701. Vil kunne dekke sitt oppvarmingsbehov, kun ved å benytte seg av overtemperert tilluft, selv ved utetemperaturer ned mot -20 °C. Dette gjelder da for kontorbygg med samme eller bedre varmetapstall, eller i varmere klima. Det er nødvendig ved denne type oppvarming, at varm luft får mulighet til å strømme over i rom uten oppvarming eller med større varmetap. Oppgaven avslører at fremtidens kontorbygg med lavt oppvarmingsbehov, vil kunne benytte seg av intermittent drift. Grunnet byggenes lave varmetapstall i kombinasjon med høy varmelagrinsevne, vil dette føre til en stor tidskonstant som gjør byggene termisk trege. Ved å la konstruksjonen avgi varme utenfor brukstiden ved avslåtte ventilasjonsanlegg, vil gi minimale temperaturfall i lokalene i løpet av natten. Å sørge for at internlaster hjelper til med oppvarmingen av konstruksjonen i løpet av arbeidsdagen igjen. Vil kunne skape en ny måte å tenke oppvarming på i kontorbygg etter passivhusstandarden NS 3701, noe som vil redusere energibruken ytterligere i fremtidens bygg.
Research project: : ForKlima (Forenklet behovsstyrt klimatisering av kontorbygg med svært lavt oppvarmingsbehov).
Supervisor(s): Mads MYSEN (HiOA, SINTEF Byggforsk).
Acknowledgements: SINTEF Byggforsk; GK Norge (Espen Aronsen, Bjørn Johansen).

Summary: Norwegian authorities are continuously enforcing new and more stringent requirements for energy use in buildings. To meet these requirements, new strategies are developed. It is of importance to take into account all aspects of building design in developing these strategies. However, daylight, thermal comfort and energy are three conflicting aspects of building design. The challenge is that actions put forth in one aspect often worsen that of the other. The purpose of this thesis is therefore to lay out a strategy on how to optimize a building with regard to daylight, thermal comfort and energy. In order to investigate how daylight, thermal comfort and energy are calculated and documented, a questionnaire was prepared and sent out to mainly consulting engineers and architects. The results show that daylight is evaluated by daylight factor and luminance using pre-accepted standards in TEK10 and simulation software. Thermal comfort is assessed by the room, zone, and building level using SIMIEN. Over half of the respondents have no previous experience on how to calculate the energy saving potential when utilizing light control systems to manage daylight aperture. Furthermore, daylight, thermal comfort and energy for a building are defined by current practices for such calculations. As such, current methods include the use of pre-accepted benefits for the assessment of daylight, and SIMIEN is used for the assessment of thermal comfort. The study uncovers that current calculation procedures are not satisfactory because of the lack of consistency in the calculations. This can lead to underestimating energy consumption compared to actual values, insufficient daylight level and discomfort. In order to optimize a building, daylight, thermal comfort and energy must be considered consistent. The simulation program IDA ICE was used to ensure this. IDA ICE takes into account the effects of the sun and temperature differences in the room, resulting in improved and more realistic expected energy demand compared with calculations in SIMIEN. It is essential to identify the factors that have the greatest impact on building performance when optimizing. In this study, optimization is based on passive factors in relation to the facade and solid geometry. A Monte-Carlo based sensitivity analysis conducted using SimLab was performed in order to identify the factors that are most sensitive to daylight, thermal comfort and energy. The Morris method was further used to identify the most sensitive factors. The results indicate that the most sensitive factor is the ratio between the window and façade area, and that external conditions contributes to the elements’ sensitivity. The factors found to be most sensitive is used further in the optimization process, where the optimization tool MOBO and IDA ICE is connected to optimize the building. The results demonstrates that calculated energy consumption is reduced by 11% and 18% for the two cell offices that are considered in the optimization.
Norsk sammendrag: Norske myndigheter setter stadig nye og skjerpede krav til energibruk i bygninger, og nye strategier utvikles for å tilfredsstille de nye kravene. Med dette følger utfordringer, da dagslys, termisk komfort og energi er tre motstridende aspekter ved utforming av bygninger. Utfordringen ligger i at tiltak på ett felt gjerne forverrer situasjonen på et annet. Formålet med denne masteroppgaven er å optimalisere en bygning med hensyn til dagslys, termisk komfort og energi. En spørreundersøkelse ble utarbeidet og sendt ut for å undersøke hvordan dagslys, termisk komfort og energi beregnes og dokumenters i hovedsak blant rådgivende ingeniører og arkitekter. Tilbakemeldingene viser at dagslys evalueres etter dagslysfaktor og illuminans ved bruk av preaksepterte ytelser i TEK 10 og simuleringsprogram. Termisk komfort vurderes både på rom- og sonenivå ved bruk av SIMIEN. Over halvparten har ingen erfaring om hvordan sparepotensialet av energi beregnes dersom det benyttes lysstyringssystem for utnyttelse av dagslys. Videre er dagslys, termisk komfort og energi for en bygning vurdert etter dagens praksis for slike beregninger. Dagens metoder inkluderer bruk av preaksepterte ytelser for vurdering av dagslys, og SIMIEN benyttes for vurdering av termisk komfort. Studien viser at dagens beregningsprosedyrer ikke er tilfredsstillende på grunn av mangel av konsistens i beregningene. Dette kan føre til for lavt beregnet energibehov sammenlignet med reelle verdier, ikke tilstrekkelig dagslysnivå og diskomfort. For å kunne optimalisere en bygning må dagslys, termisk komfort og energi vurderes konsistent. Til dette er simuleringsprogrammet IDA ICE benyttet. IDA ICE tar hensyn til effekter fra solen og temperaturforskjeller i rommet, noe som resulterer i økt og mer realistisk beregnet energibehov sammenlignet med beregninger i SIMIEN. Ved optimalisering er det essensielt å indentifisere faktorene som har størst innvirkning på bygningsytelsen. Optimaliseringen tar i dette studiet utgangspunkt i passive faktorer i forhold til fasade og romgeometri. For å identifisere faktorene som er mest sensitive i forhold til dagslys, termisk komfort og energi, er en Monte‐Carlo basert sensitivitetsanalyse gjennomført ved bruk av SimLab. Morris-­‐metoden er videre benyttet for å identifisere de mest sensitive faktorene. Resultatene indikerer at den mest sensitive faktoren er forholdet mellom vindu‐ og fasadeareal, og det faktorenes sensitivitet påvirkes av utvendige forhold. Faktorene som indikeres å være mest sensitiv er benyttet videre i optimaliseringsprosessen, der optimaliseringsverktøyet MOBO og IDA ICE er koblet for å optimalisere bygningen. Resultatene vier at beregnet energiforbruk er redusert med henholdsvis 11 % og 18 % for de to cellekontorene som er vurdert i optimaliseringen.
Supervisor(s): Ida BRYN (HiOA, Erichsen & Horgen); Line R. KARLSEN (HiOA).
Acknowledgements: Erichsen & Horgen (Ida Bryn, Søren Gedsø).