Indoor climate and energy performance in new wooden school and daycare buildings

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2019-03-11

Department

Major/Subject

Building Energy and HVAC Technology

Mcode

ENG21

Degree programme

Master's Programme in Energy Technology (EEN)

Language

en

Pages

59+2

Series

Abstract

Buildings account for 40% of total consumption in the EU and legislation has been strongly moving towards energy efficient construction of buildings. The European Union directive ‘Energy Performance of Buildings’ requires all new public buildings to be nearly zero-energy buildings (NZEB) by 2018. In addition, all new buildings must be nearly zero-energy by 2020. Low-energy buildings are a fairly new concept and the construction of low-energy buildings and their effect on indoor environment quality is not well known. The impact of building systems and low thermal transmittance building materials on in-door environmental quality should therefore be considered. This study reviews the thermal comfort and indoor air quality of five newly built educational buildings located in southern Finland. The study was done by conducting onsite measurements during heating and cooling periods in all of the five case buildings. Indoor air temperature and relative humidity were logged in three reference rooms in each building for measurement periods which varied from one week to one month. In addition, the CO2 concentration of indoor air was logged in one to two of the rooms in each building for the whole measuring period. The category limits of thermal comfort and indoor air quality were determined based on the EN 15251 standard and the onsite measured data was used for evaluating the thermal comfort and indoor air quality of the case building. In addition, the energy performance of one of the buildings is reviewed and compared to the standardized energy consumption which was calculated according to the Finnish building regulations during the design phase of the building. The measurement results show that during the heating period, the thermal comfort was satisfactory in all of the case buildings. During cooling period, the indoor air temperature was considered to be too cold for extensive time of the occupied hours. On the other hand, the daycare centers showed signs of overheating during warmest hours. Peak CO2-concentrations logged in the reference rooms during heating and cooling measurement periods were 824-1635 ppm. The simulations showed that the exceptionally high use of energy was due to the operation schedule of the ventilation system. The same conclusion could be drawn from the measured supply air temperatures which stayed constant throughout the winter measuring period. For the other case buildings, the supply air temperatures varied according to occupancy and the assumed ventilation schedules.

Rakennukset kuluttavat 40% kokonaisenergiankulutuksesta EU:ssa ja asetuksia ja lainsäädäntöä on vahvasti muutettu kohti energiatehokasta rakentamista. Euroopan Unionin direktiivin 'Rakennusten energiatehokkuus' mukaan kaikkien uusien julkisten rakennusten tulee olla lähes nollaenergiataloja vuoden 2018 jälkeen, minkä lisäksi kaikkien uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiataloja vuoden 2020 jälkeen. Matalaenergiatalot ovat verrattain uusi konsepti ja niiden vaikutus rakennusten sisäilmastoon ei ole täysin tiedossa. Siksi energiatehokkaiden järjestelmien ja rakennusmateriaalien vaikutusta sisäilmastoon olisi syytä tutkia. Tässä tutkielmassa tarkastellaan viiden uuden opetusrakennuksen sisäilmastoa, jotka sijaitsevat eteläsuomessa. Sisäilmastoa tarkasteltiin mittauksin, jotka tehtiin sekä kesällä että talvella kaikissa viidessä rakennuksessa. Jokaisesta tutkittavasta rakennuksesta valittiin kolme esimerkkihuonetta, joiden sisäilman lämpötila sekä ilmankosteus tallennettiin ajanjaksoilta, jotka vaihtelivat yhdestä viikosta yhteen kuukauteen. Lisäksi, yhdessä tai kahdessa huoneessa jokaisessa rakennuksessa seurattiin CO2-pitoisuutta koko mittausjakson ajalta. Sisäilmaston lämpöviihtyvyydelle sekä ilmanlaadulle määritettiin kategoriarajat standardin EN 15251 perusteella ja saatua dataa käytettiin kohderakennusten sisäilmaston laadun määrityksessä. Lopuksi yhden tarkastellun rakennuksen toteutunutta energiankulutusta verrattiin standardimenetelmällä laskettuun kulutukseen, joka on laskettu Suomen rakentamismääräysten mukaisesti rakennuksen suunnitteluvaiheessa. Mittauksien mukaan lämpöviihtyvyys tarkastelluissa rakennuksissa oli talvella tyydyttävä. Kesällä suoritettujen mittausten mukaan tarkasteltujen huoneiden ilman lämpötila oli oletettua alhaisempi suurilta osin rakennusten käytönaikaisilta tunneilta. Toisaalta, mittausten perusteella päiväkodit osoittivat ylilämpenemisen merkkejä kesän kuumimpina tunteina. Suurimmat mitatut CO2-pitoisuudet rakennuksissa talvi- ja kesämittausjaksoilta olivat 824-1635 ppm. Simuloidun päiväkodin poikkeuksellisen korkea energiankulutus johtui tulosten mukaan ilmanvaihtojärjestelmän aikataulusta. Samaan johtopäätökseen tultiin talvella mitatun tuloilman lämpötilan perusteella, sillä se pysyi vakiona koko mittausjakson ajan, toisin kuin muissa mitatuissa rakennuksissa, jossa tuloilman lämpötila muuttui ihmisten läsnäolon ja oletetun ilmanvaihdon aikataulun mukaisesti.

Description

Supervisor

Kurnitski, Jarek

Thesis advisor

Ahmed, Kaiser

Keywords

indoor climate, building energy efficiency, energy performance certificate, simulation

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201903172350

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG