Luftflödesbalansen viktig i täta byggnader
Ju tätare och energieffektivare byggnader, desto viktigare blir luftflödesbalansen. Per Kempe skriver om luftflödesbalansens betydelse i radhus/småhus respektive lägenheter.
I energieffektiva byggnader med ett lågt värmebehov får detaljerna stor betydelse. I denna artikel analyseras luftflödesbalansens (tilluftsflöde/frånluftsflöde) betydelse i radhus/småhus respektive lägenheter i flerbostadshus. Exempelbyggnaderna har samma specifika lufttäthet, q50, men olika formfaktorer (klimatskärmsarea/golvyta).
Det förutsätts att frånluftsflödet är större än tilluftsflödet, för annars uppstår övertryck och inneluft pressas ut i klimatskärmen (väggar/tak) med ökad risk att fukt kondenserar i
I energieffektiva radhus/småhus kommer en större obalans på luftflödena att innebära ett större inläckage av uteluft i byggnaden, vilket ger ett ökat värmeeffektbehov. I en lägenhet i ett energieffektivt flerbostadshus kommer en större obalans på luftflödena i stället att ge problem med undertryck. Orsaken till de olika beteendena för byggnaden beror på läckageluftflödet, Q50, i förhållande till luftflödesobalansen. Skillnaden ligger i klimatskärmsarean i förhållande till golvytan, formfaktorn.
För att visa på dessa effekter för energieffektiva byggnader analyseras vad som händer utgående från lufttäthet hos klimatskärmen, luftflödesobalans samt luftläckage genom klimatskärmen på grund av de tryckdifferenser man erhåller från vindpåverkan.
I Feby 12 Bostäder, bilaga 2, och EN ISO 13789, annex C, är en ekvation [1] given för att beräkna läckluftflödet, Qläck, genom klimatskärmen på grund av de tryckdifferenser över klimatskärmen (vägg/tak), som vindtrycket skapar.
Där Qtill och Qfrån är till- och frånfrånluftsflödena, Q50 är läckageluftflödet vid 50 Pa provtryckning samt e och f är vindskyddskoefficienter, som kan hämtas från bland annat Feby 12 Bostäder, bilaga 2.
Läckluftflödet, enligt ekvation 1, vid olika lufttäthet och luftflödesbalans visas i figur 2 och figur 5.
Provtryckningsprotokollet kan användas till att beräkna tryckdifferens (undertryck i byggnaden) på grund av obalansen mellan från- och tilluftsflödena. Går man in med flödesobalansen (Qfrån–Qtill) i diagrammet kan man utläsa vilket undertryck det motsvarar och är undertrycket litet påverkas inte till- och frånluftsflödena utan luftflödesobalansen läcker in och ger ett värmeeffektbehov under uppvärmningssäsongen.
Man kan i ekvation 1 se att när (Qfrån– Qtill) börjar närma sig Q50 växer nämnaren snabbt och Qläck blir liten.
För att lättare se vilken påverkan luftflödesskillnaden får kan man redovisa tryckdifferensen som funktion av tilluftsflödet och Qfrån = 40 l/s, som i figur 4. Det specifika täthetskravet q50 = 0,30 l/s,m2
(Q50 = 90 l/s) ger endast ett litet under- respektive övertryck, men för tätheten 0,09 l/s,m2 får man ett undertryck på 15 Pa vid en luftflödesbalans på 70 procent.
Analysen påbörjas med ett energieffektivt radhus (formfaktor 3) där det specifika läckluftflödet vid 50 Pa är q50 = 0,09 l/s,m2 med det totala läckluftflödet Q50 = 27 l/s. Figur 2–4 visar vilka luftflöden och undertryck som erhålls samt en jämförelse med q50 = 0,30 l/s,m2. Undertrycket som erhålls vid luftflödesbalansen 70 procent, 28/40, är inte mer än 15 Pa, så luftflödesdifferensen på 12 l/s läcker in i byggnaden. Den luft som läcker in genom klimatskärmen, för att kompensera för luftflödesobalansen mellan från- och tilluft, Qfrån–Qtill i figur 1, ger upphov till värmeeffektbehov i rummen, där uteluften läcker in.
Beräkningar på storleksordningen av dessa effektbehov redovisas i tabell 1.
Figur 3: Kurvanpassning till luftläckagemätningarna kan användas för att ta fram undertrycket på grund av luftfödesobalans. Exempelvis ger ett underskott på 12l/s ett undertryck på 15 Pa.
För att ta hänsyn till vad som händer i ventilationsaggregat görs en teoretisk beräkning av temperaturer kring värmeväxlaren (motströms), återvunnen värme (VÅV), eftervärmningsbehov (EVB) till 19 °C samt ökat effektbehov i rum på grund av inläckande uteluft genom klimatskärmen. Följande antas i beräkningarna; torr värmeöverföring, temperaturverkningsgrad ŋ= 80 procent vid flödesbalans,
ingen avfrostningsfunktion.
När till- och frånluftsflödena är i balans och när tilluftsflödet är 95 procent av frånluftsflödet är det ökade värmebehovet i rummen ”litet”, men vid större obalans, 70 procent tilluftsflöde i förhållande
till frånluftsflöde (dåligt injusterad ventilationsanläggning), ökar värmebehovet i rummen kraftigt. Vid Tute = -15 °C ökar värmebehovet med 490 W, på grund av uteluft som läcker in i rummen, vilket är cirka 40
procent av den installerade värmeeffekten.
Om man lyckas hålla innetemperaturen i byggnaden beror på vilken typ av värmesystem man har installerat och om det är överdimensionerat.
Vid luftvärme måste övertemperaturen bli dubbelt så stor. En kritisk fråga är om det över huvud taget är möjligt att värma byggnaden till 20 °C.
För lägenhet i större lamellhus (formfaktor 0,5), där lägenheterna har två fasader på sammanlagt 48 kvm, blir med samma specifika lufttäthet, q50, som för radhuset:
- q50 = 0,09 l/s,m2 ger Q50 = 4,3 l/s
- q50 = 0,30 l/s,m2 ger Q50 = 14 l/s
Lägenhet i ett större flerbostadshus har mindre formfaktor, Aom/ golvytan. Vilket innebär att Q50 blir betydligt mindre för lägenheten med större risk för stora undertryck vid obalans på luftflödena.
Detta innebär att man trots större undertryck erhåller små läckluftflöden, så påverkan på värmebehovet blir litet.
Figur 5 visar motsvarande resultat som i figur 2, men formfaktorn för lägenheten, 0,5, är betydligt mindre jämfört med radhusets formfaktor 3.
Orsaken är den betydligt mindre klimatskärmsarean/ omslutningsarean, Aom, mot uteluften.
Vid fullständig balans mellan till och frånluftsflödena erhålls Qläck = 0,3 l/s ”B” vid en lufttäthet på 0,09 l/s,m2 (Q50 = 4,3 l/s) och 1,0 l/s ”A” vid lufttäthet 0,30 l/s,m2 (Q50 = 14 l/s).
Vid en ”normal” luftflödesbalans, 90–95 procent, blir Qläck = 0,0016– 0,0064 l/s ”D” för tätheten 0,09 respektive 0,05–0,18 l/s ”C” för tätheten 0,30 l/s,m2. Det vindtrycksdrivna läckluftflödet för lägenheten i flerbostadshuset blir vid normal luftflödesbalans, 90–95 procent, mycket liten.
Figur 6 visar att lufttäthetskravet enligt Feby 12, q50 = 0,30 l/s,m2 och en normal luftflödesbalans på 90–95 procent, ger ett undertryck på 3–8 Pa, men för tätheten q50 = 0,09 l/s,m2 får man 15–45 Pa,
vilket kan ge problem att öppna dörrar när luftflödesbalansen är mindre än 90 procent.
Med andra ord, för lägenheter med en lufttäthet runt 0,10 l/s,m2 är injusteringen av ventilationssystemet mycket viktig, annars kan man erhålla stora problem med undereller övertryck.
Lufttäta lägenheter är känsliga för att luftflödesbalansen blir korrekt. Det förekommer några fall där man har haft lite för mycket tilluft i förhållande till frånluft och man erhållit övertryck. Man hade även energieffektiva
fönster (2+1) med isolerrutan innerst och mellanliggande persienner. Inomhusluft läckte ut via persienngenomföringen och fukt från inomhusluften kondenserade på ytterglasets innersida. Först trodde man att det var kondens på utsidan på grund av himmelsutstrålning (samma effekt som man kan erhålla på bilrutor), vilket man kan få på mycket energieffektiva fönster.
Forcering av spiskåpor som innebär ett större frånluftsflöde kan ge problem med undertryck, och spisfläkt i lägenhet med hög lufttäthet skapar mycket stora problem med undertryck. Det har förekommit att de boende inte kommit ut ur lägenheten när spisfläkten har gått.
Per Kempe, Projektengagemang, Energi & Miljö nr 6/7 2014 sidan 42-44
Fakta:
Varför kan man erhålla luftflödesobalans?
Luftflödesbalansen kan påverkas av mätfel, ljudproblem som gett felaktigt injusterade luftflöden, luftens temperaturberoende egenskaper, etc.
Vad beror luftflödesobalans på och vad påverkar luftflödena?
- Det finns olika mätmetoder för att mäta luftflöden med bland annat tratt över donet, påsmetoden, definierad tryckdifferens på donet, hastighet i kanal före donet. Alla metoderna har sina praktiska förutsättningarmed för- och nackdelar.Vid mätning av tryckdifferens eller hastighet i kanal finns krav på raksträckor före, för att kunna mäta med en viss noggrannhet.Krav som kan vara svåra att uppfylla
- Man erhåller av någon anledning för mycket ljud från tilluftsdonen och för att minska ljudet injusterar man med mycket låga tryckfall över tilluftsdonen, vilket gör att mättrycket blir mycket lågt, mätfelet
större samt instabilare system. I värsta fall avslutas injusteringen med att sänka tilluftsfläktens varvtal ytterligare lite till, för att få ner ljudet från tilluftsdonen, så att man får godkänd ljudnivå i rummen - Det finns de som tror/påstår att injusteringen inte har så stor betydelse i passivhus. ”Byggarna är mycket duktiga på att bygga lufttäta hus (helt täta), så ventilationsluften måste på något sätt gå förbi ventilationsvärmeväxlaren”
- Vid luftvärme påverkas luftens densitet och tryckfallet i tilluftssystemet. 50 °C luft har 10 procent lägre densitet än 20 °C luft, 10 procent högre dynamiskt tryck och tryckfallet i tilluftssystemet ökar med
10–12 procent, för 50 °C luft, vilket sänker tilluftsflödet med upp till 5 procent beroende på hur stor del av kanalsystemet, som har övertempererad luft - Normalt har man båda fläktarna ”sugande”, se figur 1, för att få jämnare luftströmning över värmeväxlaren. Detta innebär att tilluftsfläkten sitter varmt och frånluftsfläkten kallt på vintern. Konstant varvtal på fläktarna innebär att frånluftsflödet varierar med densiteten på luften och på vintern kan tryckuppsättningen från frånluftsfläkten öka med 10–12 procent, på grund av densitetsskillnaden, vilket ökar frånluftsflödet genom frånluftsdonen med 5–7 procent. Styr fläktarna på inkommande luftflöde i fläktarna blir frånluftsflödet från lägenheten ytterligare lite större på grund av densitetsskillnaderna.
