Hybrid ventilasjon eller bygningsintegrert ventilasjon

Poenget med hybrid ventilasjon er å utnytte fordelene ved både naturlig og mekanisk ventilasjon bevisst. De to ventilasjonsprinsippene kan kombineres på ulike måter, og i ulik grad på en skala mellom rent naturlig ventilasjon og balansert mekanisk ventilasjon.

Felles for hybride ventilasjonsløsninger er at bygningskroppen må utformes slik at naturlige drivkrefter som oppdrift og vind kan utnyttes. Dessuten er det ekstra viktig å utforme føringsveiene for luft slik at de får lave trykktap. Da blir nødvendige drivkrefter for å sikre riktige friskluftmengder og godt inneklima lavest mulig. Derfor kalles hybridventilasjon også bygningsintegrert ventilasjon.

Balansert pluss vinduslufting

En vanlig form for hybrid ventilasjon er balansert ventilasjon kombinert med systematisk vinduslufting. En slik løsning er med hell valgt ved Solstad barnehage i Stavern. Der dekker mekaniske anlegg grunnventilasjonen om vinteren, mens motorstyrte vinduer åpner automatisk når det er behov for mer frisk luft. Sommerstid er prioriteringen motsatt siden:

• Mekanisk (balansert) ventilasjon er optimalt når en bygning har varmebehov, siden det er mulig å gjenvinne overskuddsvarme.
• Naturlig ventilasjon er optimalt når bygningen har varmeoverskudd, siden frisk luft kan trekkes inn og brukt luft kan sendes ut, uten å bruke vifter.

En av utfordringene med hybride ventilasjonsløsninger som dette, er å styre vekslingen mellom naturlig og mekanisk ventilasjon.

Andre typer hybridventilasjon

Det finnes flere varianter av hybridventilasjon. Et enkelt eksempel er vifteassistert naturlig ventilasjon, der de mekaniske drivkreftene fra vifter supplerer naturlige drivkrefter som oppdrift. Dette skiller seg fra ren avtrekksventilasjon, som bare baserer seg på mekaniske drivkrefter for luftstrømmer.
Andre eksempler på hybridløsninger er boliger med luftinntak via kulvert som forvarmer eller kjøler friskluft. Tilluftsvifter i kulvert supplerer naturlige drivkrefter, og enkelte løsninger har avtrekk med varmegjenvinning i tillegg.

Fordeler ved hybridventilasjon

• Utnytter naturlige drivkrefter når det er mulig
• Kan gi mindre viftestøy enn vanlig balansert ventilasjon
• Føringsveier for luft integreres i bygningen
• Kan ha varmegjenvinning (gjelder særlig hybridløsninger med balansert ventilasjon)

Ulemper ved hybridventilasjon

• Trenger romslige føringsveier for luft, for å holde trykktapene lave
• Luftinntak og – avkast kan sjelden føres sammen, og derfor er det vanskeligere å få til effektiv varmegjenvinning (man må bruke batterivarmeveksler med lavere virkningsgrad enn roterende gjenvinner, eller avtrekksvarmepumpe)
• Det kan være krevende å styre skiftet mellom naturlig og mekanisk modus
• Trenger strøm
• Det er krevende å oppfylle krav i TEK17 til luftmengder og varmegjenvinning, samt å dokumentere at disse kravene er oppfylt.
• Hybrid ventilasjon er dårlig egnet i lokasjoner der man må beskytte seg mot utendørs støy eller forurenset uteluft.

Eksempel: Solstad barnehage i Skien

Solstad barnehage i Skien består av fire identiske stuer med et sentralt rom – agora – i midten. Mellom to og to stuer ligger toaletter og ikke-rene rom (grovgarderober), som må ha mekanisk ventilasjon. Alle andre områder har mekanisk ventilasjon kombinert med vinduslufting. Temperaturfølere er installert i alle rom, og åtte av ni soner har i tillegg CO2-følere og tilstedeværelsessensor.

– Veldig godt innemiljø

Vindusluftingen styres etter målt CO2-nivå eller temperatur. I tillegg kan de motorstyrte vinduene åpnes eller lukkes manuelt når som helst, via brytere på veggen.
– Vi er kjempefornøyde – vi synes vi har et veldig godt innemiljø! Og vi kan jo overstyre anlegget hvis vi synes det blir for kaldt, eller vi trenger mer frisk luft, poengterer styrer Åse-Lill Evensen ved Solstad barnehage. Vannbåren gulvvarme fra en borehulls-varmepumpe sikrer behagelig temperatur, ikke minst for de små barna som oppholder seg mye på gulvet.

Planlegger luftingen

Vinduene som brukes til lufting, sitter høyt på veggen. På de kaldeste dagene er det likevel risiko for trekk med lufting.
– Derfor har vi korte og hyppige luftesekvenser. Vi kan planlegge det ut fra våre behov og ønsker. Vi har gode rutiner for å lufte rett før barnehagen åpner, og vi føler ikke at trekk har vært noe problem, sier Evensen. Drøyt fire års erfaring har ikke lagt noen demper på begeistringen hos personalet.
– Jeg tror vi er aller mest fornøyd med friheten vi kan ha på hver avdeling.

Mekanisk om vinteren, naturlig om sommeren

Ventilasjonskonseptet tar utgangspunkt i at naturlig ventilasjon er optimalt når barnehagen ikke har behov for ekstra varme, det vil si om sommeren.
– Da bruker vi vinduene til å lufte med. Hvis vindusluftingen ikke klarer å holde CO2-nivå eller temperatur lavt nok, starter ventilasjonsaggregatene, forklarer driftsansvarlig Arvid Bruflot i Larvik kommune.

Om vinteren er det motsatt; da er det fornuftig å gjenvinne varme.
– Ventilasjonsaggregatene starter først, og så åpner vinduene når det trengs. Da begrenses vindusåpningen til 15-30 % av maks åpning for å hindre trekk, understreker Bruflot. Vinterstid styrer anlegget primært etter CO2-nivå, mens det primært styrer etter temperatur om sommeren.

Ikke dobbelt opp

Seniorrådgiver Arne Førland-Larsen i Asplan Viak har prosjektert ventilasjonsløsningen, og poengterer at det ikke er dobbelt opp av tekniske anlegg: Vindusluftingen gjorde det mulig å redusere størrelsen på de mekaniske anleggene med ca 50% i forhold til tradisjonelle løsninger.

Dessuten er design av selve bygget viktig for å lykkes, med agoraen som et sentralt grep.
– Naturlig ventilasjon handler om å utnytte drivkrefter fra vind og termisk oppdrift, understreker Førland-Larsen.

Tverrventilerer

Agoraen fungerer som oppdriftsrom for hele barnehagen, og har mellom 2,5 og 3 meters høydeforskjell mellom luftinntak og -avkast. Både av hensyn til dagslys og tverrventilasjon har nesten alle vinduer rom på to fasader. Bruflot sier dette sikrer behagelig temperatur innendørs på varme sommerdager.
– Når vinduer åpner i flere himmelretninger samtidig, får vi gjennomtrekk og det føles behagelig og luftig, opplyser han. Solstad ligger like ved kysten, og Bruflot forteller at det stort sett alltid er vind på de varme sommerdagene.

Justerer jevnlig

Fem desentrale ventilasjonsaggregater utgjør den mekaniske ventilasjonen, og de er plassert i stuene og i administrasjonsdelen. De to som dekker toaletter og grovgarderober, går hele tiden når det er folk i barnehagen, året rundt. Bruflot jobber stadig med å justere settpunkter for når ventilasjonsaggregater og vinduslufting skal starte.
– Det bør en jo for å få best mulig inneklima. Å sette en verdi for hele sommeren og hele vinteren ville blitt feil, understreker han. Til daglig er han på en skole tre minutter unna på sykkel, og kan derfor følge bygget tett.

Energibruk som forventet

Beregnet levert energibruk for barnehagen 76,2 kWh/m²år. Mens første driftsår endte omtrent på planken (77,6), var energibruken høyere enn beregnet de neste to årene (88 og 83, ikke temperaturkorrigert). Bruflot tror det skyldes flere ting; at energisparing ikke ble like sterkt vektlagt i innkjøringsperioden, for mye lufting framfor mekanisk ventilasjon i kalde perioder, og sub-optimal varmepumpedrift.

Fra 2014 ligger energibruken under beregnet nivå (Henholdsvis72,5 og 75, men ikke temperaturkorrigert).
– Vi har blitt mer bevisste at vi ikke skal sette høyere temperatur enn det barn og voksne har behov for i de enkelte rommene. På småbarnsavdelingene er det ca 1 °C varmere enn avdelingene for de store barna. Forskjellene kan også skyldes at vi har hatt litt høyere verdi for CO2-nivå før aggregatene starter, og vinduene åpner. Men nivået holdes under 1000 ppm CO2, presiserer Bruflot.

Vellykket konsept

Noen praktiske utfordringer har han selvsagt vært gjennom, men de har handlet mest om bygningstekniske forhold. Det kan regne inn i agoraen hvis vinduene åpner for mye i regnvær, det har vært noen lekkasjer fra taket, og bygget ble aldri så tett som planlagt.
– Selve ventilasjonskonseptet er veldig bra, absolutt. Det er lett å bruke, lett å åpne vinduer og personalet kan gjøre som de vil. Da må en si at det fungerer, konkluderer Bruflot.

En teoretisk mastergrad fra NTNU bekrefter dette. Yngvar Grimsbo Ødegård har modellert inneklima og energibruk ved barnehagen, og konkluderer at ”alt i alt virker det som om løsningen til Solstad barnehage har små problemer med å tilfredsstille akseptabel luftkvalitet, i alle fall med tanke på CO2-nivået”.

Funksjoner i bygget avgjør

Designprinsippet er verdt å merke seg for den som ønsker alternative løsninger: Naturlig ventilasjon er optimalt når vi har overskuddsvarme, mekanisk er optimalt når vi har varmebehov.
– Vi kan kombinere de to og gå fra en skala fra naturlig til fullt mekanisk ventilasjon – avhengig av prosjektet. Det er ikke spørsmål om enten-eller, men både-og. Vi må ta utgangspunkt i de funksjonene som pågår i bygget. Det finnes ikke én løsning eller én sannhet, understreket Arne Førland-Larsen på kurset «Prosjektering med Low tech ventilasjon» som Norske Arkitekters Landsforening holdt tidlig i februar.