| dc.description.abstract | Bygningssektoren er en energiintensiv sektor, med et forbruk på over 40% av det totale energiforbruket i Norge. Energien forbrukes blant annet til oppvarming og nedkjøling av bygninger. Et stort energiforbruk skyldes derfor ventilasjon. Energieffektivisering av bygningssektoren er avgjørende for å oppfylle de norske forpliktelsene til FN. Nullutslippsbygninger, ZEB, blir konstruert med et mål om å kunne produsere nok fornybar energi på stedet til å kompensere for eventuelle klimagassutslipp som dannes under byggets levetid.
ZEB Laboratory er et 2000 kvadratmeters kontor- og utdannelsesbygg i Trondheim, Norge, som per dags dato er under konstruksjon. Målet med ZEB Laboratory er å fungere som rollemodell for fremtidige kontor- og utdannelsesbygg som ønsker å oppnå et nivå av ZEB. Formålet med denne masteroppgaven er å finne den optimale bruken av mekanisk og naturlig ventilasjon i ZEB Laboratory i henhold til energibehov, uten å gå på kompromiss med innemiljøet i bygningen.
Et omfattende litteraturstudie har blitt utført. Definisjoner, anbefalinger og krav til et godt innemiljø har blitt gjennomgått. Videre ble ulike metoder og strategier for ventilasjon vurdert, i tillegg til en gjennomgang av toppmoderne og energieffektive ventilasjonsstrategier. Det er mangel på litteratur som omhandler hvor velfungerende kontorer og utdanningsbygninger som kun suppleres med naturlig ventilasjon er i kalde klima. Derfor ble studier gjennomført i sydligere regioner analysert.
Informasjon om ZEB Laboratory har blitt gjennomgått. Dette inkluderer blant annet bygningsstrukturen, soneinndelingen, utvendige åpninger og planlagt mekanisk ventilasjon. Denne informasjonen ga grunnlag for sammensettingen av en simuleringsmodell av ZEB Laboratory. En grunnleggende modell av ZEB Laboratory med ulike regulatorer av det naturlige og mekaniske ventilasjonssystemet har blitt konstruert. Modellen ble simulert i tre ulike ventilasjonsmoduser: A) Ren naturlig modus, B) Ren mekanisk modus og C) Hybrid modus, og for tre ulike årstider: 1) Vinter, 2) Overgang og 3) Sommer. Noen korrigeringer av de ulike modusene ble gjort for å minimere energibehovet uten å forringe innemiljøet.
Simuleringsresultatene viser at det største energibehovet skyldes oppvarmingen av kald, omgivende luft som suppleres til bygningen. Derfor er den mest energieffektive ventilasjonsmodusen om vinteren en ren mekanisk modus. I overgangssesongen vil en hybrid ventilasjonsmodus være energi effektiv på grunn av det lave energibruket til vifter. Bygningen bør implementeres med passiv nedkjøling om sommeren. Dette vil føre til et tilfredsstillende innemiljø når bygningen suppleres med naturlig ventilasjon. Videre viser simuleringene at en ren naturlig ventilasjonsmodus kan sikre et godt innemiljø gjennom hele året.
Det er i midlertidig viktig å merke seg at simuleringene ikke tar hensyn til interne varmetilskudd, varme- overføring eller den resulterende temperaturendringen. Dermed vil simuleringsresultatene avvike fra det reelle energibehovet og innemiljøet. | |
| dc.description.abstract | The building sector is an energy-intensive sector, consuming over 40% of the total energy use in Norway. Energy efficiency improvement of the building sector is crucial to fulfilling the Norwegian obligations to the UN. Zero Emission Building, ZEB, are constructed to achieve an on-site production of renewable energy compensating any greenhouse gas emissions occurring throughout the lifespan of the building.
ZEB Laboratory is a 2000 square meters office and education building currently under construction located in Trondheim, Norway. ZEB Laboratory strives to act as an example for future office and educational buildings aiming to achieve a level of ZEB. The object of this Master's Thesis is to find the optimal use of mechanical and natural ventilation in ZEB Laboratory regarding energy demand, without compromising the indoor environment of the building.
An extensive literature review was performed. The definitions, recommendations, and requirements of a good indoor environment in offices and educational building were reviewed. Further, the different methods and strategies of ventilation were evaluated, in addition to a state of the art review of energy efficient ventilation strategies. There is a lack of literature regarding how well-functioning office and educational buildings only supplied with only natural ventilation are in colder climates, so studies performed in southern regions were reviewed.
Provided information regarding ZEB Laboratory, including building structure, zonal division, external openings, and planned available mechanical ventilation, has been reviewed. This information formed a basis for the composition of a simulation model of ZEB Laboratory. A basic building model of the ZEB Laboratory was created, including different controllers of the natural and mechanical ventilation systems. The basic building model was simulated in three different ventilation modes: A) Clean natural mode, B) Clean mechanical mode, and C) Hybrid mode, during three different cases: Case 1) Winter, Case 2) Transition, and Case 3) Summer. Some corrections of the modes were performed to minimize the energy demand while not compromising the indoor environment.
The results from the simulations show that the largest amount of demanded energy is due to the heating requirement of cold ambient air entering the building. Hence, the most energy efficient ventilation mode during the winter is a clean mechanical mode. During the transition season, a hybrid ventilation mode is the most energy efficient solution due to lower requirements of fan power. The building should be implemented with passive cooling outside the occupied hours during the summer season. This will lead to a satisfactory indoor environment when the building is supplemented with clean natural ventilation. Further, the simulations show that a clean natural ventilation mode is substantial to ensure a good indoor environment during the entire year.
However, it's important to note that the simulations don't simulate internal heat gains, heat transfer, or the resulting temperature change. The simulation results may, therefore, deviate from the real resulting energy demand and indoor environment. | |
