Dagslys og energiforhold i kompakte skoler - En case studie | Daylight and Energy Conditions in Compact Schools - A Case Study

Inglés. IMT-rapport nr. 46 fra 2012 fant fellestrekk mellom mange av vinnerprosjektene iarkitektkonkurranser for skoler rundt om i landet. Mange prosjekter var preget avsåkalte vridde klasserom med en av kortveggene som fasadevegg. (Houck 2012)Denne oppgaven har undersøkt hvordan dagslysforholdene kan være i et sliktrepresentativt dypt og vridd klasserom. Videre er det undersøkt den energimessigeeffekten av en alternativ helhetlig utforming med dagslys som prioritet. Dette ble gjortgjennom en case studie basert på et eksisterende referanseprosjekt. Dagslysforholdeneer vurdert ved bruk av den klimatisk baserte målemetoden Useful Daylight Illuminance.Dynamiske simuleringer tar med stedsavhengige, årlige variasjoner i sol oghimmelforhold i betraktning. Et alternativt forslag til klasseromsutforming medtilnærmet lik gjennomsnittlig dagslysfaktor er utsatt for de samme simuleringer.Resultatene viser at de innerste deler av et klasserom med tilnærmet 9,3 meter dybdekan oppnå belysningsnivåer innenfor intervallet Useful Daylight Illuminance (100-2000lux) for så lite som 21 % av de årlige timer undersøkt. Den årlige prosentandelen UsefulDaylight Illuminance falt til under 50 % i en omtrentlig dybde av 5,3 – 6,3 meteravhengig av himmelretning. Anslagsvis 32 – 43 % av rommets areal oppnådde UsefulDaylight Illuminance for under halvparten av de årlige timene undersøkt avhengig avhimmelretning. Alternativt rom med redusert dybde oppnådde bedre resultater for deindre deler av rommet. Oppgavens simuleringer viser hvordan dagslysforholdene iklasserommet varierer med de årlige variasjoner i vær, samt er avhengig av faktorersom himmelretning, eventuell skyggeanordning, og lystransmisjon i vinduer.Romprogram for referanseprosjekt er løst med en alternativ form på klasserommet,samt prioritering av dagslys til grupperom, som styrende faktorer førutformingsprosessen er igangsatt. Endringene i utforming ga konsekvenser forbygningskroppen som en helhet. Klasserom ble tildelt et større antall fasademeter og 14grupperom ble gitt tilgang til fasadevegg. Endringene medførte en 14,8 % økning i totaltareal for prosjektet. Energibehovet for den alternative utformingen ble simulert medtekniske variabler beholdt tilnærmet likt som for referanseprosjekt. Det samledeforventede energibehov økte med 8,9 %. Deles energibehovet på de respektive totaleareal resulterte alternativ løsning i en økning på 6,2 %. Alternativt forslag oppnåddeenergikarakter A ved energimerking i likhet med referanseprosjekt.IMT report number 46 from 2012 found similarities between several winning projects inarchitectural competitions for schools around the country. Many projects werecharacterized by so-called twisted classrooms with windows on one of the short walls ofthe room. (Houck 2012)This thesis has examined the possible daylight conditions in such a representative deepand twisted classroom. Furthermore it investigated how an alternative buildingproposal prioritizing daylight may affect the energy consumption. This was donethrough a case study based on a chosen existing school. The daylight conditions wereevaluated with the climate based daylight metric Useful Daylight Illuminance. Dynamicsimulations take into account annual variations in sun and sky conditions. An alternativeproposal for classroom dimensions with an approximately equal average daylight factorwas subjected to the same simulations.The results show that the inner parts of a classroom with an approximate depth of 9,3meters can achieve lighting levels within the interval Useful Daylight Illuminance (100-2000 lux) for as little as 21 % of annual hours simulated. The annual percentages UsefulDaylight Illuminance fall below 50 % at an approximate depth of 5,3 – 6,3 metersdepending on the orientation. An estimated 32 – 43 % of the room achieves UsefulDaylight Illuminance for less than half of the annual hours simulated depending onorientation. The alternative classroom with a reduced depth achieves better results forthe inner parts of the room. The simulations show how the daylight conditions can varywith the variations in weather and depend on factors such as orientation, shadingdevice, and the light transmittance of windows.The room program for the chosen case school was solved with the alternative classroom,and achieving daylight in group rooms, as a first priority in the design process. Thechanges in design led to an increase in square meters, shape, and subsequentlysimulated energy consumption. Changes resulted in an approximate 14,8 % increase intotal square meters. Energy simulations with technical factors kept equal to the existingcase yielded an approximate 8,9 % increase in total annual energy consumption. Whendividing the total consumption by the respective size of the heated areas of the buildingsthe value increased by approximately 6,2 % for the alternative. In terms of assigning anenergy grade the alternative proposal achieved a grade A, which was the same as thatachieved by the existing case.

M-BA