Opake deler av vegger, gulv og tak er statiske elementer, når en ser bort fra eventuelle ventilasjons- åpninger. De sørger for eksempel for lydisolasjon og termiske funksjoner, som termisk vern og isolasjon og reduksjon av temperatursvingninger ved hjelp av termisk masse.
Glasselementer er mer dynamiske enn opake elementer og reagerer på endringer i klimatilstanden innendørs og utendørs. Glasselementer har mer kompliserte funksjoner ved at de sørger for dagslys, utsikt, oppvarming ved kontrollert bruk av soltilskudd og kjøling i form av skjerming og ventilasjon.
«Smarte» vinduer, dobbeltfasader, transparent isolasjon, bygningsintegrerte termiske solfangere og solcellesystemer kan bidra til forbedring av omhyllings- flatenes yteevne:
· «Smarte» vinduer med for eksempel vendbare rammer og spektralt selektivt glass kan gi bedre komfort og lavere energibruk.
Følgende bærekraftige strategier kan anvendes ved utforming av omhyllingsflater:
· Utform omhyllingsflatene i forhold til de problemer og muligheter som himmelretningene gir.
· Plasser isolasjonen så nær utsiden av omhyllings- flatene som mulig. Da blir omhyllingsflatene en del av bygningens termiske masse, og hjelper til med å jevne ut temperatursvingninger.
· Utform bygget med tanke på holdbarhet. Spesifiser for lang levetid og lavt vedlikehold for å redusere bruken av energi og materialer i et livssyklus- perspektiv.
· Dobbeltfasader sparer energi ved å redusere infiltrasjons- og transmisjonstap. Videre kan de bidra til solskjerming og støybeskyttelse. Noen dobbeltfasader kan også spare energi ved å forvarme ventilasjonsluften. Men ved lite gjennomtenkt de- sign kan dobbeltfasader øke kjølebehovet og dermed energibruken.
· Transparent isolasjon passer best på dårlig isolerte, tette vegger, eller som et dagslyselement i fasader.
Transparent isolasjon kombinerer gode isolasjons- egenskaper med høy transmisjon av lys og solenergi.
· Luftbaserte solfangere forvarmer ventilasjonsluften og kan også brukes direkte til romoppvarming.
Væskebaserte solfangere forvarmer varmt tappe- vann og kan dessuten bidra til romoppvarming.
· Solceller omdanner energien i solstrålene direkte til elektrisk energi, som kan brukes til å dekke deler av det generelle elektrisitetsbehovet.
Omhyllingsflater (tak og fasader)
Alle godt konstruerte tak og fasader forventes å kunne holde vind, damp og regn ute, slippe lys og luft inn, bevare varme og sørge for sikkerhet og privatliv. I en bærekraftig bygning kan en også forvente at omhyllingsflatene formidler klimaeffektene til bygningens energisystemer, samler og lagrer varme, forandrer retning på lysstråler, kontrollerer luftstrømmer og produserer elektrisk energi.
· Velg enkle løsninger. Gjør så mye som mulig med arkitektoniske midler, før tekniske installasjoner tas i bruk for å finjustere inneklimaet.
Omhyllingsflatene har stor innvirkning på bygningens yteevne. Bedre omhyllingsflater kan gi høyere bygge- kostnader. Dette kan kompenseres med besparelser i energiutgifter og andre kostnader ved for eksempel å forbedre balansen mellom varmetilskudd og varmetap og minimalisere behovet for oppvarming av ytterflatene.
Dermed kan en redusere størrelsen på varme- og kjøleanlegget og redusere utgiftene til brennstoff. I tillegg vil et sunnere og mer komfortabelt innemiljø kunne redusere sykefravær og øke produktiviteten, noe som fører til en betydelig reduksjon i personal- kostnadene.
Alle disse løsningene utgjør nye arkitektoniske elementer som kan integreres i tak og fasader på en attraktiv og synlig måte og bli en del av bygningens utforming. Solenergielementene skal i så fall ikke legges til etter at den arkitektoniske utformingen av bygningen er fullført. Ideelt sett kan solenergielementer erstatte andre bygningskomponenter, dvs. de kan tjene to funksjoner og dermed redusere de totale kostnadene.
VINDUER
Å erstatte tradisjonelle vinduer med nye vinduer som har bedre isolasjonsegenskaper, er en vanlig og effektiv måte å forbedre omhyllingsflatenes termiske yteevne på.
Lavenergiglass forbedrer balansen mellom trans- misjonstap og soltilskudd. «Smarte» vinduer, som vinduer med vendbar ramme, spektralt selektivt glass og isolerende gasser (krypton, argon og xenon), er tilgjengelige på markedet.
DOBBELTFASADER
I dobbeltfasader er det installert en ekstra glassflate et lite stykke fra hovedfasaden. Mellomrommet gir ekstra isolasjon, og det kan bli oppvarmet ved solstråling.
Dobbeltfasader gjør det mulig å maksimere utnyttelsen av dagslys og forbedre energiytelsen.
Om sommeren kan en dobbeltfasade redusere soltilskuddet ved at mellomrommet, hvis det ventileres, reduserer varmen som treffer den innerste fasaden.
En naturlig oppdriftseffekt oppstår ofte i et solopp- varmet mellomrom.
Om vinteren fungerer en dobbeltfasade som en buffersone mellom bygningen og utemiljøet. Den forbedrer U-verdien og reduserer dermed varmetapet.
Kontrollmekanismer kan brukes til automatisk regulering av tilgangen på luft til mellomrommet, samt til å lukke det og skape en termisk buffer. Persienner monteres ofte i mellomrommet for å holde varmen ute fra brukssoner. Solskjerming plassert i mellomrommet er beskyttet mot klimapåkjenninger.
Dobbeltfasader kan brukes til å rehabilitere eksisterende fasader.
TRANSPARENT ISOLASJON
Transparent isolasjon kan anvendes på tette vegger og i lysåpninger.
Transparent isolasjon på tette vegger
Transparent isolasjon på tette vegger er mest effektivt på massive, uisolerte vegger av betong, kalkstein eller murstein med få åpninger. Solstråling kan trenge gjennom når transparent isolasjon plasseres på ytter- siden av veggen. Solstrålingen transformeres til varme, som lagres i veggen og deretter blir fordelt passivt i bygningen etter en viss tidsforskyvning.
Det blir oftest brukt glass for å beskytte transpar- ent isolasjon mot klimapåkjenninger. Følgelig må kondensfaren vurderes tidlig i designfasen. Kontroll av soltilskudd, f.eks. ved solskjerming, må også vurderes.
Transparent isolasjon kan dessuten brukes til rehabilitering av fasader. Varmegjennomgang og luftinfiltrasjon gjennom omhyllingsflatene er hoved- årsakene til varmetap i gamle bygninger. Tapene kan reduseres med bedre vinduer og ekstra opak isolasjon, og ved å gjøre omhyllingsflatene mer lufttette. Mens disse tradisjonelle tiltakene kun reduserer varmetapet, kan bruk av transparente isolasjonsmaterialer gjøre det mulig både å redusere transmisjonstapene og å fange soltilskuddet som kan lagres i uisolerte massive vegger. Solvarmen som fanges i løpet av dagen, slippes sakte ut om kvelden. Når transparent isolasjon anvendes sammen med et gjennomsiktig deksel, fungerer det som en ny fasade, og kan derfor brukes til å rehabilitere slitte fasader.
Transparent isolasjon som dagslyselement Når en skal skifte ut opake vegger, kan transparent isolasjon brukes til å forbedre dagslysforholdene innen- dørs. Transparent isolasjon har vanligvis lavere lystransmisjon enn vanlig glass.
Transparent isolasjon som erstatter vanlig glass, kan øke synskomforten ved å diffusere dagslyset. Slik isolasjon er spesielt velegnet der det ikke er direkte solstråling, eller der en ikke får problemer med blend- ing, f.eks. øvre deler av vinduer og nordvendte klere- storievinduer og overlys. Transparent isolasjon gir ikke bedre U-verdi enn de beste glasskombinasjonene med gass. En bør derfor ha i mente at en god del lyseffekter kan oppnås med sandblåst glass eller tekstiler plassert mellom glasslag.
En kan ikke se klart gjennom transparent isolasjon.
Det er derfor ikke et godt valg for utsiktsvinduer, men kan heller brukes der avskjerming er ønskelig.
Transparent isolasjon kan anvendes som gjennom- skinnelige vegger i industrihaller, inngangspartier og
trapperom, glassvegger mot innendørs bassenger og vinduer i for eksempel bibliotek.
SOLFANGERE
Solfangere blir installert hovedsakelig for forvarming av varmtvann, romoppvarming eller forvarming av ventilasjonsluft. Kostnadene til solfangere kan delvis oppveies av innsparinger på kostnadene til ordinær fasadekledning eller taktekking.
Solfangere kan bygges på stedet eller monteres som prefabrikkerte elementer. Prefabrikkerte tak- moduler med integrerte væskebaserte eller luftbaserte solfangere er tilgjengelige på markedet.
Solfangere med luftgjennomstrømning
En type solfanger er basert på luftgjennomstrømning.
Den består av en mørk farget, perforert plate uten dekkglass. Gjennom platen trekkes luft som leveres til et rom eller til en luftføringsvei. Platen absorberer solenergi som gjør at temperaturen i platen overstiger temperaturen i omgivelsene. Ventilasjonsluften varmes opp idet den strømmer gjennom platen. Solfangere fungerer som en beskyttende kledning som kan brukes i stedet for tradisjonelle kledninger. De passer best for bygninger der kravet til ventilasjonsluftmengde er stort. Typiske platematerialer er 0,8 mm tykke
Solceller og transparent isolasjon på Kvernhuset ungdomsskole
metallplater. Dimensjoneringen av perforeringen må ses i forhold til gitte kravspesifikasjoner.
Lagring av varme
Væskebaserte solfangere til forvarming av varmt tappevann bruker vanligvis vann i lagringstanker til å lagre varme. Luftbaserte solfangersystemer bruker ofte selve bygningen som varmelager, for eksempel ved å la luften passere gjennom kanaler i hule betongplater. Også lager med runde småstein blir iblant installert.
SOLCELLER
Solenergi kan brukes til å produsere elektrisitet ved hjelp av solceller. Solcellemoduler konverterer sollys direkte til elektrisitet. Som følge av modulenes lave effektivitet når det gjelder å konvertere sollys, utvikler de også varme som kan brukes blant annet til oppvarming av ventilasjonsluft. Solcellemoduler kan integreres som arkitektoniske elementer i fasader, tak eller glass, f.eks. glasstak. De kan også brukes som solskjermingselementer. Ved å spesifisere avstanden mellom solcellene eller gjennom laserradering (når det gjelder amorfe celler) kan arkitekter skape interessante rom og finjustere innkommende naturlig lys gjennom solcellerekkene.
Væskebasert solfanger som fasadekledning
Solfanger med luftgjennom- strømning
Referanser
Andresen, Inger og Tor Helge Dokka. 2001. Energianalyse av Kvernhuset skole. SINTEF
Baker, Nick og Koen Steemers. 1999. Energy and Environment in Architecture. A Technical Design Guide.
E & FN SPON. ISBN 0-419-22770-9
Hestnes, Anne Grete. 2001. The New Solar Buildings. NTNU
IEA (International Energy Agency) Solar Heating and Cooling Programme, task 20: Solar Energy in Building Renovation. James & James
Lee, Eleanor, Stephen Selkowitz, Vladimir Bazjanac, Vorapat Inkarojrit og Christian Kohler. 2002. High- Performance Commercial Building Façades. University of California, Berkeley. CA 94720
Matusiak, Barbara. 2001. Dagslys i Borgen skole. SINTEF
Tjelflaat, Per Olaf og Eystein Rødahl. 1997. Design of Fan-Assisted Natural Ventilation. SINTEF
Energy Research Group, University College Dublin (co-ordinators of a project within the THERMIE Programme of the European Commission). 1999. A Green Vitruvius – Principles and Practice of Sustainable Architectural Design. James & James
Wigginton, Michael og Jude Harris. 2002. Intelligent Skins. Butterworth-Heinemann. Architectural Press.
ISBN 0-7506-4847-3
Evaluering
Metoder og kriterier
Ytre miljø Ressurser Inneklima