ProVent: Projekteringsviden for ventilationsvinduer i lavenergibygninger uden elforbrugende mekanisk varmegenvinding

Der er stor interesse for såkaldte Ventilationsvinduer, som fungerer ved, at der føres ventilationsluft fra udeklimaet ind via en åbning i bunden af vinduet, op gennem et stort hulrum mellem glaslagene, og videre ind i bygningen via en åbning i toppen af vinduet. På vej op gennem det ventilerede hulrum sker der en vis forvarmning af den kolde udeluft, idet en del af varmetabet gennem ruden overføres til ventilationsluften som en form for varmegenvinding. Samtidig forventes det, at der kan opnås en forbedret udnyttelse af solindfaldet, idet en del af den absorberede solstråling i glaslagene transporteres med ventilationsluften ind i bygningen.

Der er forventninger om, at ventilationsvinduer kan reducere energibehovet i bygninger og eventuelt øge komforten, men der er stadig uklarhed om besparelsespotentialet, og hvordan de påvirker indeklimaet i bygninger. Idet ventilationsvinduer har dynamiske egenskaber, kan de ikke håndteres på traditionel vis i gængse bygningssimuleringsprogrammer.

I dette projekt er der udviklet en metode til at bestemme ventilationsvinduers energimæssige egenskaber og deres effekt på energibehovet i bygninger på en retvisende måde. Metoden er baseret på simuleringer i en CFD-model af ventilationsvinduet, målinger i Guarded Hot Box (GHB), samt beregningsalgoritmen WinVent. Ved at sammenholde WinVent-beregninger med CFD-simuleringer og Hot Box målingerne er det fundet, at WinVent kan bestemme ventilationsvinduers energimæssige egenskaber tilfredsstillende ved varierende fysiske rammebetingelser.

Vha. en lang række parametervariationer i WinVent er der udviklet generelle formeludtryk, som beskriver indblæsningstemperaturen og den effektive U-værdi (varmetabet fra det yderste glas til omgivelserne) som funktion af udetemperatur, volumenstrøm og solstråling. Med de udviklede formeludtryk kombineret med bl.a. g-værdien og den "almindelige" U-værdi uden ventilation kan ventilationsvinduets energimæssige egenskaber bestemmes for vilkårlige rammebetingelser. De udviklede formeludtryk gør det således muligt, at foretage bygningssimuleringer på årsbasis med ventilationsvinduer, og på den måde bestemme deres effekt på energiforbruget og indeklima i bygninger.

Ved hjælp af den udviklede metode er der foretaget beregninger i programmet IES-VE på en simplificeret bygningsmodel med ventilationsvinduer monteret i den sydvendte facade. Beregningerne viser, at der for den konkrete model med mekanisk udsugning på en halv gang i timen, kan opnås en årlig energibesparelse på 7% ved anvendelse af ventilationsvinduer sammenlignet med tilsvarende traditionelle vinduer. Til sammenligning viser beregningerne med traditionelle men energioptimerede lavenergivinduer med tre-lags ruder og mekanisk ventilation med effektiv varmegenvinding og det samme luftskifte en årlig energibesparelse på op til 22%. Der er i projektet ikke taget højde for effekten på eventuelt kølebehov.

Således kan anvendelse af ventilationsvinduer give en ikke ubetydelig energibesparelse, men der kan stadig opnås væsentlig større energibesparelse med traditionelle lavenergivinduer kombineret med mekanisk ventilation med varmegenvinding.