Experimental study of the performance of a novel ventilated window to reduce indoor pollution in a zero energy living laboratory

Abstract

I denne masteroppgaven ble et nytt design av ventilerte vinduer studert for å evaluere dets innvirkning på innendørs luftkvalitet. Studien hadde som mål å vurdere hvordan dette innovative vinduet, utviklet for termisk og energisparende formål, påvirker nivåene av CO2, PM2.5 og PM10 innenfor et typisk boareal. For å oppnå dette ble en rekke eksperimentelle målinger utført i et Levende Laboratorium. Under disse eksperimentene var seks beboere til stede i stuen gjennom hele morgenen. Den eksperimentelle oppsettet inkluderte varierende vifteintensitet av ventilerte vinduer og tilstedeværelsen av CO2-filtre for å skape ulike ventilasjonsscenarioer. Data om luftkvalitet ble registrert gjennom dagen, og fanget opp svingninger i CO2, PM2.5 og PM10 konsentrasjoner. I tillegg fullførte beboerne brukerundersøkelser for å gi kvalitative data om opplevd luftkvalitet. Som forventet viste resultatene en reduksjon i CO2-konsentrasjoner når frisk luft ble introdusert enten gjennom bygningens ventilasjonssystem eller de ventilerte vinduene. Spesielt viste scenarier med høyere vifteintensiteter og Levende Laboratorium ventilasjon de mest uttalte forbedringene i luftkvalitet. Disse funnene antyder at integrering av slike ventilerte vinduer kan være en levedyktig løsning for å forbedre innendørs luftkvalitet i bygninger, og potensielt føre til sunnere boforhold. Når det gjelder PM2.5 og PM10, er resultatene mindre klare, og det ser ut til at siden Levende Laboratorium ventilasjonssystemet har et filter, blir luften som introduseres renset for utendørs forurensning. Dette gjelder ikke for luften introdusert av de ventilerte vinduene, som legger til utendørs forurensning i inneluften. Samlet sett viser studien at de ventilerte vinduene kan være like effektive som Levende Laboratorium ventilasjon. Dessuten er det enkelt å bygge denne teknologien, energiforbruket er lavt, og den er kostnadseffektiv. Det kan være svært effektivt i bygninger med naturlig ventilasjon. Denne studien fremhever de praktiske fordelene med avanserte ventilasjonssystemer, men også behovet for å gjøre mer forskning om dem for å fullt ut forstå deres innvirkning på innemiljøet. Fremtidig forskning kunne utforske langsiktige effekter og større eksperimentelle målinger med flere beboere. Brukerundersøkelsen kunne redesignes, fordi på grunn av oppgavens kompleksitet, var ikke brukerundersøkelsen designet for å gi omfattende resultater.

In this master’s thesis, a novel ventilated window design was studied to evaluate its impact on indoor air quality. The study aimed to assess how this innovative window, developed for thermal and energy-saving purposes, affects the levels of CO2, PM2.5, and PM10 within a typical living space. To achieve this, a series of experimental measurements were conducted in a Living Lab. During these experiments, six occupants were present in the living room for the duration of the morning. The experimental setup included varying the fan intensity of the ventilated window and the presence of CO2 filters to create different ventilation scenarios. Air quality data were recorded throughout the day, capturing fluctuations in CO2, PM2.5, and PM10 concentrations. Additionally, the occupants completed user surveys to provide qualitative data on perceived air quality. As expected, the results demonstrated a reduction in CO2 concentrations when fresh air was introduced either through the building's ventilation system or the ventilated window. Specifically, scenarios with higher fan intensities and Living Lab ventilation showed the most pronounced improvements in air quality. These findings suggest that integrating such ventilated windows could be a viable solution for enhancing indoor air quality in buildings, potentially leading to healthier living environments. Regarding PM2.5 and PM10, the results are less clear, and it seems that, as the air handling unit of the Living Lab ventilation has a filter, the air introduced is purified from outdoor pollution. It is not the case for air introduced by the ventilated window which is adding outdoor pollutants to indoor air. Overall, the study shows that the ventilated window can be as effective as Living Lab ventilation. Moreover, it is easy to build this technology, its energy consumption is low, and it is cost-effective. It might be very effective in buildings with natural ventilation. This study highlights the practical benefits of advanced ventilation systems but also the need to do more research about them to fully understand their impact on the indoor environment. Future research could explore long-term effects and larger experimental measurements with more occupants. The user survey could be redesigned because due to the complexity of the tasks, the user survey was not designed to make comprehensive results.