Naturlig klimatisering får ny giv

Tenk deg et bygg som skal prosjekteres med en kostnadsramme på ca. én milliard kroner. Arkitekten har en god idé, som både kan gi god arkitektur, lav energibruk og spare byggherren for mange millioner, men kan ikke dokumentere at den vil virke. Hva skjer da? Vil byggherren høre på arkitekten og risikere at en eventuell leietaker ikke synes at lokalene tilfredsstiller forventningene? Eller vil oppdragsgiveren tenke at det er best å ikke ta risikoen og i stedet velge dokumenterte løsninger? Dette er et typisk scenario. Ofte er det slik: God idé, men udokumentert. Da blir det ikke noe av den.

Skanska Teknikk har satt igang et forskningsprosjekt med det enkle navnet ”Naturligvis”. Da jeg besøkte arbeidspakkeleder Niels Lassen for å få innsikt i tankegangen og de mest interessante parametrene i prosjektet, ble det en samtale som pendlet mellom temaene inspirasjon og dokumentasjon. Særlig kontorbygget 2226 i Lustenau i Østerrike, tegnet av arkitektene Baumschlager Eberle, er en viktig referanse. 2226 ble presentert i Arkitektur N nr. 1-2015, og viser et imponerende samvirke mellom god arkitektur og naturlig klimatisering, med minimal bruk av tekniske anlegg og knapt behov for oppvarming. Forskningsprosjektet som Lassen styrer handler om hvordan man kan komme nærmest mulig en slik løsning i Norge. Og for å forstå hvordan ting fungerer i Norge og forskningens betydning, dreide samtalen seg raskt, og ikke overraskende, om dokumentasjon.

“– I dag stilles det veldig store krav til dokumentasjon innenfor byggebransjen. Det skal stå på papiret at det virker. ”

Niels Lassen: I dag stilles det veldig store krav til dokumentasjon innenfor byggebransjen. Det skal stå på papiret at det virker. Du skal ha bekostet lab-tester, rapporter og ordnet med øvrig dokumentasjon. Du skal så å si kunne dokumentere alt. Dette trengs for å redusere risikoen for byggherren og i mange tilfeller også for entreprenøren. Og det typiske innenfor ventilasjonsbransjen er at de som har ressurser og kan ha råd til det, får til en slik dokumentasjon, mens en naturlig klimatiseringsløsning eller en løsning for naturlig ventilasjon, som muligens fremstår som noe mer ullen og vanskelig å dokumentere, kommer til kort. Så ønsket vårt har vært å bruke ressursene til å få på plass en god og troverdig dokumentasjon for løsningene som gjelder for naturlig klimatisering. Og så har vi identifisert hvor skoen trykker mest. 

EBM: Hvorfor var dere så ivrige etter å få til dette? Det må jo ha noe å gjøre med at det kjentes som om det var noe som manglet i tankesettet? 

NL: Det har sitt utspring i at man ser at det er store utfordringer med å aktivisere bedre løsninger i byggebransjen med tanke på klimagassutslipp. Løsningene har blitt mer energieffektive, men bare opp til ett punkt, egentlig. Og for å komme til det punktet har nye moderne bygninger blitt veldig teknisk kompliserte og fått mange nye feilkilder. Det har på et vis blitt for komplisert, både med tanke på selve byggingen og på drift og vedlikehold. 

EBM: Hva menes med ”naturlig klimatisering”?

NL: Ja, det er viktig å rydde litt i definisjonene. ”Naturlig klimatisering” blandes mye sammen med ”naturlig ventilasjon”, som er mer kjent, og handler om vinduer som kan åpnes og generelt om ventilasjon uten bruk av vifter. ”Naturlig klimatisering” er et videre begrep som ikke er så konkret. Det handler om å tilstrebe å dekke mest mulig av energibehovet, for eksempel til oppvarming, ventilasjon og kjøling, med naturlige prosesser:

Målet er nettopp å få til mest mulig uten den mer aktive og utstyrsintensive teknologien og dermed ligger det et innebygget ønske om å redusere en stor del av teknologien som inngår i mange andre av dagens mest vanlige energikonsepter.

EBM: Og der har kontor- og boligbygget 2226 i Østerrike vært en inspirasjon?¹ 

NL: I denne sammenhengen er 2226 det ultimate resultatet som det er mulig å oppnå. Derfor var det også en viktig referanse for dette forskningsprosjektet. Der har de fått det til uten å tilføre energi til verken viftedrift, oppvarming eller kjøling. Men det er viktig å påpeke at 2226 kommer til kort når det gjelder å tilfredsstille mange av kravene vi har fra myndigheter og leietakere i Norge. Vi ønsker likevel å oppnå noe tilsvarende i Norge, og Powerhouse Kjørbo i Bærum er det første eksemplet hvor vi går et stykke på veien.² Det er egentlig også et eksempel hvor den teknologiske kompleksiteten er veldig redusert. Der har man riktig nok ikke naturlig ventilasjon, men man har likevel gått langt i å forenkle de tekniske systemene. 

EBM: Samarbeidet med og forståelsen for leietakerne betyr antagelig mye for å få til løsninger med naturlig klimatisering?

“– Denne typen bygninger krever mer tverrfaglighet og ting griper inn i hverandre mer intenst underveis i prosessen.”

NL: Det som kanskje skiller denne typen bygninger fra de mer konvensjonelle er at de krever mer tverrfaglighet og at ting griper inn i hverandre mer intenst underveis i prosessen. Og leietakeren blir en viktig aktør i prosessen. Leietakernes forventninger skaper forutsetninger i fleste typer kontorbygg, men de er kanskje ikke så involvert i utformingen. I bestrebelsen etter bygg med naturlig klimatisering er leietakeren i større grad med på å legge forutsetningene og diskutere dem fra begynnelsen av, og da åpner det opp for nye løsninger.

EBM: Hvilken type konsekvenser får det for leietakere og hvilke diskusjoner er viktigst å føre med dem? 

NL: Det kan være individuelt fra bygg til bygg, men det handler mest om overflater, om grad av arealfleksibilitet og hvilken type bruk som skal ligge til grunn. De gode løsningene ligger ofte et sted mellom det ideelle og leietakernes innledende uttalte behov. Så vi trenger å vite mest mulig om behovene og noen ganger trenger vi å utfordre vedtatte sannheter som er nedfelt i noen gamle kravspesifikasjoner, som det er på tide å revidere. 

EBM: Så vi trenger disse prosessene for å finne møtepunktet mellom behov og gode løsninger innen naturlig klimatisering?

NL: Ja, en involverende og tverrfaglig designprosess er svært viktig. Men dette prosjektet handler mer om det som skal puttes inn i prosessen. For å utvikle gode løsninger trenger vi å være trygge på at alternative løsninger og konsepter virker. For å unngå at de tverrfaglige løsningene legges bort og at man ender opp med et komplisert bygg, er det et enormt behov for å fremskaffe dokumentasjon på løsninger innen naturlig klimatisering.

EBM: Resultater som f.eks. dokumentasjon av løsninger?

NL: Ja, i dette tilfellet. Og som jeg ofte sier – det er ikke vanskelig å forstå hvorfor det skjer lite innovasjon i byggebransjen. Det handler mye om risiko. Og størrelsen på risikoen. Bygger du et prosjekt til 500 millioner eller én milliard, trenger du ikke bare en rapport som sier at dette er en god idé. Du trenger en rapport som kan fungere operativt og som innebærer at du kan fordele risiko og skyld hvis noe skulle gå galt. 

EBM: Hva har dere fått testet og dokumentert så langt?

NL: Det er flere ting. Det første vi bør nevne er akustiske absorbsjonsegenskaper ved forskjellige baffelløsninger (fig.1). 

De kan brukes i kontorlokaler hvor man ønsker at akustikken skal løses ved lokale bafler i stedet for heldekkende himling. Så har vi dokumentert den romakustiske ytelsen for ulike løsninger for kontorlandskap med himlinger med eksponert termisk masse, som vi har simulert og testet i felt (fig. 2). 

Det er viktig, fordi det å eksponere den termiske massen i byggets bærekonstruksjon er den mest nærliggende måten å utnytte naturlige drivkrefter i et moderne bygg på. Og så har vi undersøkt luftkvalitet i stillerom med overstrømningsventilasjon fra kontorlandskap. 

Det vil si at luften til stillerommet kommer fra kontorlandskapet, noe som gjør at den generelle infrastrukturen av ventilasjonskanaler som ofte er i bruk, kan reduseres. I tillegg bidrar det til større fleksibilitet dersom små rom kan settes opp uten at de må kobles til kanalnettet for ventilasjon. Der har vi ikke fått sett grundig nok på møteromsløsninger ennå, men vi kan dokumentere at det fungerer for stillerom, eller f.eks. et cellekontor.

EBM: Hvilke forutsetninger må ligge til grunn for at dette skal fungere? 

NL: Disse løsningene forutsetter fortrengingsventilasjon. Den går ut på at du sørger for at luften som siver inn langs gulvet har lavere temperatur enn i resten av rommet. Da blir luften liggende langs gulvet til den treffer en varmekilde, og først da vil den stige opp. For eksempel når den treffer en person. Vi har også dokumentert tilfredsstillende luftkvalitet i slike fortrengningsventilerte kontorlandskap, men denne dokumentasjonen forelå også delvis fra tidligere av. 

EBM: Hvorfor er disse prinsippene viktige for naturlig klimatisering? 

NL: I de fleste moderne bygg har du dyser som blåser luften inn i rommene med stor kraft, slik at den blandes godt. Det krever mye energi ved drift. I fortrengingsventilasjon siver eller renner den mer inn, og stiger opp når den treffer en person. Man bruker mindre energi til vifter og kan samtidig tilføre mindre luft siden den friske luften kommer helt frem til brukeren ved hjelp av naturlige drivkrefter. Fortrengningsventilasjon er et gammelt prinsipp som har vært i bruk siden 80-tallet i større rom med stor takhøyde, men nå ønsker vi å bruke det i kontorlandskap. Bedre isolerte bygg og lavere varmeproduksjon i PC’er og teknisk utstyr gjør at dette fungerer mye bedre nå enn tidligere. Det har vært viktig å vise at løsningen fungerer godt ved akkurat disse forholdene, selv om det for så vidt var dokumentert fra før.

EBM: Har noen av forsøkene vist at det er noe som ikke fungerer? 

NL: Det ene er at vanlig naturlig ventilasjon i kontorlandskap, som i 2226 i Østerrike, ikke går av seg selv her i Norge. Det har å gjøre med norsk utetemperatur og krav til norsk inneklima, sammen med krav til møblering. Vi forutsetter i våre undersøkelser at leietakerne også vil ønske å sitte nær fasaden, for å få brukt arealet effektivt, og med den løsningen får vi problemer. I 2226 har de ikke møblert langs fasaden, slik det er vanlig i de fleste kontorbygg. Det fantes ikke data på generelle løsninger som i 2226 for lave temperaturer på nordisk nivå, så det måtte vi undersøke. Vi har holdt på med både lab-tester og felt-tester på den naturlige ventilasjonen, i tillegg til avanserte beregninger og analyser. I cellekontor har vi vist at dette går. I kontorlandskap kan det fungere, men det er avhengig av møbleringen. I møterom går det ikke, men vi arbeider med å utvikle en løsning som man kan sette på innsiden av vinduene slik at trekken reduseres. Vi har tro på at det vil fungere. Vi har konkludert med at det ikke går an å kopiere 2226 i Norge. Vi kan lære en del, men ikke kopiere det. Vi trenger i det minste et forenklet oppvarmingssystem dersom vi både skal ha nok luft og nok varme på vinteren. 

EBM: Hva med kravene til inneklima?

“–  Denne forskningen er litt utypisk i ingeniørsammenheng, fordi det er ingeniørforskning på en arkitektløsning.”

NL: Det var ambisjoner om å se på dette, men feltet er så stort at vi ikke har fått gått så mye inn i det i dette prosjektet. Vi har undersøkt hvordan leietakerkrav til inneklima behandles i markedet, og sammenlignet dette med hvor langt forskningsteorien sier at man kan gå. Inneklima handler også mye om kultur og psykologi, og ikke minst brukerens forventninger. Mange arkitekter synes at naturlig ventilasjon er en god idé, og har det også selv på sine kontorer og er fornøyde med det. Men får du krav om diverse parametre fra en tung kravspesifikasjon flyttes fokuset fort over til mer kjente og dokumenterbare tekniske løsninger. Vi er i gang med flere prosjekter hvor dette er et sentralt tema. Det handler i stor grad om diskusjoner av forventninger og kultur. Det er mange interessante utfordringer der som vi bør se nærmere på. 

EBM: Hva tror du arkitekter generelt kan lære av forskningsprosjekter som dette?

NL: For en vanlig arkitekt viser det litt hvor mulighetene ligger. Denne forskningen er litt utypisk i ingeniørsammenheng, fordi det er ingeniørforskning på en arkitektløsning. Vi håper at resultatene kan være et nyttig verktøy når arkitekten ønsker å bringe nye konsepter på banen. Både ingeniører og arkitekter må bli flinkere til å se hvilke ”utfordringer” man trenger å forske på for at gode ideer kan få ny giv og bli til virkelighet, og klare å kommunisere dette til akademia på en bedre måte. Altfor mye av forskningen som gjøres i dag har liten relevans for byggenæringen i praksis.