Lønnsom gjenbruk av ventilasjonskanaler

Solbråveien 23 ble bygget tidlig på 80-tallet og anses å være representativt for en stor bygningsmasse som er aktuell for oppgradering. Ventilasjonsanlegget er nylig oppgradert fra tradisjonelt anlegg med konstante luftmengder til moderne behovsstyrt ventilasjon. Oppgraderingen er gjennomført med gjenbruk av eksisterende ventilasjonskanaler.

Økt ventilasjonskapasitet og redusert energibehov
Ved behovsstyring får man mer "inneklima" ut av det eksisterende kanalnettet ved å utnytte kunnskap om samtidig bruk av rommene.  Oppgradering fra konstante luftmengder til behovsstyring kan mer enn halvere energibruken til ventilasjon, fordi samtidig bruk av rom i kontorbygg er mellom 20 % og 60 % (Halvarsson 2012).

Anlegget har hatt god funksjon fra igangkjøring og det er registrert lite driftsproblemer. Målt levert energibehov før oppgradering var 250 kWh/m2, men levert energibehov etter oppgradering er beregnet til 80 kWh/m2 (Svensson med flere, 2013). Dette indikerer at man har fått et velfungerende, energioptimalt behovsstyrt ventilasjonsanlegg i Solbråveien 23. Dette viser at et slikt resultat er mulig med gjenbruk av eksisterende kanalnett.

Trinnvis fremgangsmåte for gjenbruk
Gjenbruk av kanalnett er først og fremst aktuelt i nyere bygg med brukbar kvalitet på tegnings- og anleggsdokumentasjon. Det er eksisterende kanalnett i bygningens bruksareal som kan være egnet for gjenbruk ved oppgradering til moderne behovsstyrt ventilasjon. Det er mindre aktuelt å gjenbruke fasadeintegrerte komponenter for luftinntak og luftavkast, eller kanalføringer og komponenter i teknisk rom.

Basert på erfaringer fra Solbråveien 23 er følgende trinnvise fremgangsmåte for gjenbruk av kanalnettet utviklet:


Flytskjema som viser trinnvis fremgangsmåte for gjenbruk av kanalnett.
Under følger en beskrivelse av aktivitet og beslutning knyttet til hvert trinn. Konkrete suksesskriterier er markert i kursiv:

1. Finne frem tegninger og anleggsdokumentasjon
Gjenbruk av kanalnettet er først og fremst interessant når tegningene er oppdaterte og lett tilgjengelige. Oppgradering med gjenbruk blir enklere og mindre risikabelt med godt tegningsgrunnlag og god anleggsdokumentasjon. Relevant anleggsdokumentasjon er rapport fra trykktesting og igangkjøring og innreguleringsprotokoll. Når tegninger og anleggsdokumentasjon ikke er på plass, vil sikker gjenbruk kreve mer forarbeid. Potensialet for lønnsomhet blir mindre og risikoen for at man får et ulønnsomt eller utilfredsstillende resultat blir større.

2. Gjennomgang av tegninger
Gjenbruk av kanalnettet er først og fremst interessant når opprinnelig systemoppdeling kan gjenbrukes og sjakter har tilstrekkelig kapasitet og tilgjengelighet. Formålet med gjennomgangen er å avklare om kanalnettet er egnet for gjenbruk med minimum innsats. Her gjøres en grovvurdering av tegningene for å bedømme gjenbruk av:
a. Systemoppdeling
b. Hovedføringsveier, horisontale og vertikale
c. Hoveddimensjoner
Det er særlig viktig å avdekke kritiske sjaktbegrensninger. Hvis det må etableres nye vertikale føringsveier på grunn av utilstrekkelige sjaktdimensjoner og utilstrekkelig kapasitet i sjakt, er gjenbruk av kanalnettet sannsynligvis lite aktuelt. Hvis sjaktene er "bunnmatet" (tekniske rom på laveste plan), kan man vurdere å avlaste med nye ventilasjonssystemer med ventilasjonsaggregat på tak. Da blir sjaktene både topp- og bunnmatet og sjakttverrsnittet kan utnyttes bedre. Spesielt interessant er det i bygg med mange prinsipielt like kanalløsninger eller systemer. Dette gjelder for eksempel bygg med flere etasjer som har tilnærmet lik funksjon og kanalløsning på etasjene.

3. Gjennomgang av kanalnett i felt
Her gjøres en vurdering av følgende:
a) En forutsetning for gjenbruk, er at kanalanlegget og føringsveiene opprinnelig ble utført med god kvalitet. Tilgjengelighet til kanalene for inspeksjon og renhold er også en forutsetning for å gjenbruke kanalnettet. Teknisk tilstand av kanalnett og sjakter må vurderes. Et kanalnett som ikke kan kontrolleres, kan heller ikke bedømmes som tilfredsstillende for gjenbruk. Hvis man oppgraderer til behovsstyrt ventilasjon med VAV-spjeld, må man kontrollere om det er tilstrekkelige rettstrekk oppstrøms for VAV-spjeldene. Særlig kritisk er kanalene mellom avgrening og tilluftsventil.

b) Kanalnettet må vurderes i forhold til branncelle- og brannseksjonsgjennomføringer og krav til gjennomføringen. Ved større oppgradering kan det være aktuelt å legge ny brannstrategi. Brannstrategien må være klar før feltgjennomgangen. Det må avklares om eksisterende gjennomføringer tilfredsstiller nye krav. Dette bør vurderes i samarbeid med brannrådgiver/RIV.

c) Er det synlig korrosjon må kanalen skiftes. Er omfanget av korrosjon stort, bør hele kanalnettet rives.

d) Kvalitet på isolasjon må vurderes. Hvis periodevis kalde kanaler (inntaks-, avkast- og tilluftskanaler) ikke har hatt diffusjonstett yttersjikt, må det det tas stikkprøvekontroll for å avdekke ev. korrosjon under isolasjonen. Forbedring av yttersjiktet eller utskifting av isolasjon må ev. tas med i den økonomiske vurderingen.

e) Kanaldeler med innvendig isolasjon må skiftes. Hvis det er risiko for innvendig isolasjon, må dette avklares. Dette gjelder også avtrekk. Kanalnett med utstrakt bruk av innvendig isolasjon er uegnet for gjenbruk.

f) Kanaldeler med asbest må asbestsaneres. Er det risiko for asbest i pakninger (særlig perioden 1960-1970), må dette avklares.  Behovet for asbestkartlegging er den samme om kanalnettet rives eller gjenbrukes.

g) Ved behov for å utbedre kanaloppheng og innfesting er det lite aktuelt å gjenbruke kanalnettet.
Er det usikkert om kanaloppheng er tilstrekkelige solide, må dette avklares.

h) Stor lekkasje gjør kanalnettet uegnet for gjenbruk. Lekkasje fra kanalnettet må bedømmes. Utbredt bruk av rektangulære kanaler betyr stor lekkasje. Det bør kontrolleres om det er pakninger i kanalskjøter og om kanalnettet er tilgjengelig for tetting, for eksempel med krympebånd. Metode for å vurdere lekkasje og finne lekkasjepunkter er å kjøre anlegget og gå over kanalnettet mens man lytter, føler og kontrollerer med røyk. I tillegg kan man ta stikkprøver av luftmengdene, gjerne lengst ut på kanalnettet, i forhold til innreguleringsprotokoll.

4. Skisseprosjektering
På dette stadiet har man bedømt at deler av kanalnettet har en teknisk tilstand som gjør det egnet for gjenbruk. Nå er det viktig å skisseprosjektere hele det nye anlegget og kontrollere systemoppdeling, kanalkonfigurasjon og dimensjoner. Dette arbeidet er langt på vei det samme for nye anlegg som ved gjenbruk av kanalnettet. Skisseprosjekteringen tar utgangspunkt i et romprogram som gir grunnlag for å finne maksimal og minimal ventilasjonsmengde til hvert rom/sone. Luftmengdene summeres opp innover mot aggregatet og det utarbeides ventilasjonstekniske strektegninger med påførte luftmengder. Følgende vurderinger gjøres:
             a. Er systemoppdeling og kanalkonfigurasjon for eksisterende kanalnett gunstig? Er det behov for å avlaste med nye aggregater og nye sjakter?
             b. Blir det akseptable maksimale hastigheter i det gjenbrukte kanalnettet med utgangspunkt i antatt samtidighet?
             c. Er det avvik i forhold til normale krav til SFP, reservekapasitet og lydnivå ved gjenbruk av kanalnettet?

5. Vurdere dimensjoner
Kanaldimensjonene må passe fremtidig behov. Med utgangspunkt i skisseprosjektet og avvikene (punkt 4c) foretas en ny vurdering av konsekvensene ved gjenbruk i forhold til nyinstallasjon og man tar endelig beslutning i forhold til hvilke deler av kananettet som skal gjenbrukes.

6. Detaljprosjektere til arbeidstegning
Her gjennomføres tradisjonell detaljprosjektering frem til arbeidstegninger. Dette arbeidet er langt på vei det samme for nye anlegg som ved gjenbruk av kanalnettet. Forskjellene er at gjenbrukte kanaler markeres på tegning, og det kan være behov for å detaljprosjektere sammenkoblingene mellom nytt og eksisterende kanalnett.

7. Montering frem til as-built-tegning
Her gjennomføres montering og eventuell riving. Ved gjenbruk av kanalnett, kan det være aktuelt å lekkasjesøke og tette gjenbrukte kanaler under monteringen. Metoden for å gjøre dette er å stenge alle ventilspjeld og la viftene gå på tilluftssiden med en liten luftmengde. Overtrykket i kanalnettet gjør at montør blir oppmerksom på lekkasjer under montering og kan utbedre lekkasjepunktene fortløpende. Dette kan også gjøres på avtrekksiden som kan overtrykksettes med hjelpevifte, men lekkasje på avtrekk er mindre kritisk enn tilluft. Overtrykk er å foretrekke fremfor undertrykk fordi det er enklere å påvise lekkasje når det strømmer luft ut av kanalen enn inn, og overtrykket forhindrer at smuss fra byggeplassaktivitet kommer inn i kanalnettet.

8. Trykktest
Ferdig montert kanalnett trykktestes på vanlig måte. Hvis krav til lekkasje ikke er tilfredsstilt, kan man enten utbedre anlegget ytterligere, eller akseptere avviket.

9. Rengjøring
Kanalnettet skal være tilfredsstillende rent før det tas i bruk. Renheten er mest kritisk på tilluftsiden, og det kan være aktuelt å vurdere tilluft og avtrekk forskjellig. Rengjøring av eksisterende kanaler kan starte etter at man har besluttet hvilke deler av kanalnettet som skal gjenbrukes (punkt 5).  Byggforvaltning 752.251 Rengjøring av ventilasjonsanlegg. Metoder, utstyr og prosess beskriver rengjøringen av kanalnett.

10. Oppstart, igangkjøring og innregulering utføres som for nye anlegg, men det kan være aktuelt å akseptere større toleranse ved innregulering siden man må forvente større lekkasje fra kanalnettet enn ved nytt kanalnett.

Ventilasjonsløsning
I Solbråveien 23 ble det installert nytt ventilasjonsaggregat med kammervifte og roterende gjenvinner. 90-95 % av kanalnettet ble rengjort og beholdt. Renholdet ble gjennomført før de nye kanaldelene ble montert.

De gamle vindusapparatene ble skiftet ut med aktive tilluftsventiler (Maripuu, 2009) kombinert med overstrømning til korridor/fellesrom og sentralt plassert avtrekk. Avtrekksmengden styres som en ordinær VAV balansert mot tilhørende tilluftsventiler.

Utskifting av vindusapparatene førte til at det ble frigjort plass og kontorene fikk bedre plassutnyttelse.


Utskifting av vindusapparater (høyre bilde) frigjorde verdifullt areal i hvert kontor


Figur under viser prinsippskisse hvor aktive tilluftsventiler kommuniserer med en styringsenhet (PLS) og kommunikasjon via buss.
 
 
 
 
 
Prinsippskisse hvor aktive tilluftsventiler styres av en hovedstyringsenhet. DCV står for Demand Controlled Ventilation, i praksis kan man her bruke VAV-spjeld. M står for motorstyrt reguleringsspjeld, som i dette tilfelle er styrt av en trykksensor. Formålet er å kunne begrense kanaltrykket foran de aktive tilluftsventilene der hvor kanaltrykket kan komme utenfor arbeidsområdet til de aktive tilluftsventilene (Mysen og Schild 2014.

På tilluftssiden er det integrerte spjeld i de aktive tilluftsventilene som regulerer luftmengden trinnløst basert på tilstedeværelse og/eller temperatur, eller ekstern CO2-sensor. Dette innebærer luftmengderegulering i forhold til behov under hver tilluftsventil. Tilluftsventilen har tilstedeværelse- og temperatursensorer integrert. Integrert kanaltemperatursensor gjør at den aktive tilluftsventilen kan regulere varme-, eller kjølepådraget etter temperaturforskjell mellom rom og kanal.

På avtrekkssiden er det gjerne sentralt plasserte ventiler med VAV-spjeld som regulerer luftmengde etter signal via styringshetene fra tilhørende aktive tilluftsventiler.

Frekvensomformere regulerer viftehastighet trinnløst for å opprettholde ønsket luftmengde. Viftepådraget reguleres slik at en aktiv tilluftsventil på tilluftssiden og en VAV på avtrekkssiden, er i maksimal åpen posisjon.

Ved bruk av aktive tilluftsventiler er mye av automatikken prefabrikkert. Dette forenkler anlegget, reduserer tidsbruken ved monteringen og reduserer muligheten for koblingsfeil (Mysen med flere 2011).

Lønnsomt og miljøvennlig
Gjenbruk av kanalnettet kan være svært lønnsomt. I Solbråveien 23, som er på 10.000 m2, sparte man 3,8 millioner kroner på å gjenbruke kanalnettet. 
Kostnaden for gjenbruk inklusiv ekstra prosjektering anslått til ca 245 kr/m2, mens tilsvarende kostnad for nytt kanalanlegg inklusiv riving er anslått til ca 625 kr/m2.

Med gjenbruk av eksisterende kanalnett kan ventilasjonen oppgraderes med lite anleggsvirksomhet i brukerarealene. I enkelte tilfeller vil det være mulig å gjennomføre slik oppgradering med minimale ulemper for byggets bruker. Det er ikke tatt hensyn til tap av leieinntekter og kostnader knyttet til byggetid i kostnadssammenligningen, men vi antar at kortere byggetid og redusert tap av leieinntekter kan øke lønnsomheten ved gjenbruk ytterligere i mange tilfeller.

Bruk av eksisterende kanalnett er et meget miljøvennlig alternativ til bygging av nytt kanalnett.

Forskningsprosjektet UPGRADE Solutions (www.upgradebuildings.no)
UPGRADE Solutions er et innovasjonsprosjekt i næringslivet som skal identifisere, utvikle og formidle løsninger som er avgjørende for å oppgradere yrkesbygg mot passivhusnivå. UPGRADE Solutions er finansiert av 21 partnere, Norges forskningsråd og Enova. Asplan Viak er prosjektansvarlig, SINTEF Byggforsk leder prosjektet. Følgende partnere deltar i UPGRADE Solutions:




Referanser
HALVARSSON, J. 2012. Occupancy Pattern in Office Buildings - Consequences for HVAC system design and operation. Doctoral Thesis, NTNU.
MARIPUU, M.-L. 2009. Demand controlled Ventilation (DCV) systems in commercial buildings: functional requirements on systems and components, Göteborg, School of Electrical and Computer Engineering, Chalmers tekniska högskola.
MYSEN M., SCHILD P., DRANGSHOLT F, LARSEN BT, "Convertion from CAV to VAV - a key to upgrade ventilation and reach energy targets in the existing building Stock”. Paper 142 Proceedings Roomvent 2011, ISBN:978-82-519-2812-0, June 2011, Trondheim/NORWAY
MYSEN, M., Aronsen E., Johansen BS, Gjenbruk av ventilasjonskanaler ved oppgradering til behovsstyrt ventilasjon. SINTEF Fag 15 2014. ISBN: 978-82-536-1377-2
MYSEN, M., SCHILD P. Behovsstyrt ventilasjon, DCV – forutsetninger og utforming. SINTEF Fag 13 2014. ISBN: 978-82-536-1372-7
SVENSSON, A., ALMÅS, A-J., BLOM P., MYSEN, M., Syv energiambisiøse oppgraderinger av yrkesbygg, SINTEF Fag 2 2013 ISBN: 978-82-536-1328-4