Daylight requirements in the Norwegian Regulations vs. the European Standard: A case study considering thermal performance

Abstract

I denne masteroppgaven er Norsk Byggteknisk Forskrift TEK17 og den Europeiske Standarden for Dagslys FprEN17037 blitt sammenlignet med hensyn på dagslys, samt hvilke konsekvenser for termisk komfort og energibehov de ulike kriteriene medfører. Oppgaven består både av en abstrakt og kvantifisert sammenligning. For den kvantifiserte sammenligningen ble det benyttet et referansebygg fra et byggeprosjekt for boligblokker ved Løren i Oslo, kalt Gartnerkvartalet. To kritiske rom ble valgt med hensyn til dagslys og termisk komfort. Disse sonene ble deretter simulert i IDA ICE med forskjellige glassarealer og typer solskjerming, for å evaluere og sammenligne deres ytelse. 45 design per sone ble laget, som igjen ble gitt to lokasjoner, noe som resulterte i totalt 90 forskjellige modeller å simulere. Designene består av kombinasjoner av fem forskjellige alternativer for glassareal og 8 forskjellige typer for solskjerming. Vinduene er basert på de ulike kravene i TEK17, FprEN17037, samt vinduene slik de er designet for prosjektet. Solskjermingen består av skyggende nabobygg med ulik høyde og vindusskjerming. For å lage og håndtere alle designkombinasjonene, ble det utviklet et rammeverk for filhåndtering og simuleringsprosessen. Ved å sammenligne Norsk Byggteknisk Forskrift TEK17 og den Europeiske Standarden for Dagslys FprEN17037, ser man en forskjell i omfang samt metoder for vurdering av dagslysforhold i bygninger. TEK17 bruker parameteren gjennomsnittlig dagslysfaktor, mens FprEN17037 benytter antall årlige timer med oppnådde illuminansnivåer eller dagslysfaktorer. Dette resulterer i et behov for simuleringsprogramvare kapabel til å gjennomføre årlige dynamiske dagslys-simuleringer og mer kompleks håndtering av dagslysresultatene for FprEN17037 enn TEK17. Resultatene av den kvantifiserte sammenligningen av TEK17 og FprEN17037 viste en forskjell i deres ekvivalente verdier for å oppnå sine respektive dagslyskriterier. Ved å oppfylle kravene i FprEN17037, vil man også oppfylle kravene i TEK17, men ikke omvendt. Dette betyr at FprEN17037 sikrer bedre dagslysforhold i bygninger enn TEK17. Om man vurderer termisk komfort og energibehov, fører kritereien i FprEN17037 til et stort glassareal, som fører til flere timer med uakseptabel termisk komfort sant energibehov til oppvarming, sammenlignet med glassarealet som krever for å oppfylle kriteriene i TEK17. Dette betyr at TEK17 sikrer bedre bygningsdesign med hensyn på termisk komfort og energibruk, enn FprEN17037.

In this thesis, the Norwegian Building Regulation TEK17 and the European Daylight Standard FprEN17037 has been compared considering daylight performance, and the consequences of implementing their different criteria regarding thermal comfort and energy demand. The thesis consists of both an abstract and quantified comparison. For the quantified comparison, a reference building from a construction project for residential building blocks at Løren in Oslo, called Gartnerkvartalet was used. Two critical rooms were chosen, regarding daylight and thermal comfort. These zones were then simulated in IDA ICE with different glazing areas and additional shading possibilities, in order to evaluate and compare their performance. 45 designs per zone were made, which again was given two locations, resulting in total 90 different models to simulate. The designs are combinations of five different glazing alternatives and 8 different additional shadings. The glazing areas are based on the different requirements in TEK17, FprEN17037 as well as including the glazing as designed for the project. The additional shadings consist different shading obstructions and window shadings. In order to create and manage all the different design combinations, a framework for the case management and simulation process was developed. Comparing the Norwegian Building Regulations TEK17 and the European Daylight Standard FprEN17037, there is a difference in scope and approaches for evaluating daylight provision in buildings. TEK17 uses average daylight factor as a measure, while FprEN17037 uses target annual illuminance levels or target daylight factors. This results in the need of simulation software capable annual daylight simulations and more complex management of the daylight results for FprEN17037 than TEK17. The results of the quantified comparison of TEK17 and FprEN17037 revealed a difference in the equivalent values for achieving their respective daylight criteria. This showed that fulfilling the criteria in FprEN17037 also will fulfil the criteria in TEK17, but not the other way around, meaning FprEN17037 ensures better daylight provision in buildings. When evaluating the performance of thermal comfort and energy demand, the results show that achieving the daylight criteria according to FprEN17037 require a large glazing area, which leads to a more hours of unacceptable thermal comfort and space heating demand compared to the glazing areas required in order to fulfill TEK17. Thus, considering thermal comfort and energy demand, TEK17 performs better than FprEN17037.