Klimaendringer og klimainstallasjoner

Innlegg: Klimaendringer og klimainstallasjoner

Klimaet er i endring og dette påvirker klimainstallasjonene. Kjølegjenvinning blir mye viktigere og temperaturglidning blir mer problematisk. 

Av Mads Mysen, Kim Robert Lisø, Espen Aronsen
og Jan Bergstrøm, GK Inneklima AS

Denne artikkelen ser også på svakhetene ved å bruke historiske klimadata og foreslår nytt dimensjonerende sommerdøgn for Oslo-regionen. Riktig dimensjonering, effektiv kjølegjenvinning og fornuftig romklimatisering gir oss godt termisk inneklima selv med nye 2018-somre.

Sommeren 2018 – ikke tilfeldig værvariasjon

Sommeren 2018 var eksepsjonelt varm. Middeltemperaturen ved Blindern målestasjon for mai, juni og juli i år var 5,1 oC over det som har vært normalt i de samme månedene. Juli var 5,8 oC varmere enn normalt. Sannsynligheten for at en slik sommer inntreffer som følge av tilfeldig værvariasjon, er mindre enn en pr ti tusen år (Kilde: Aftenposten 1.8.2018). 

Nå er det slik at klimaendringer utgjør en del av forklaringen på 2018-sommeren. Det betyr at vi kan forvente nye 2018- somre lenge før år 12018.  Moderne værprognoser sannsynliggjør faktisk at 2018 er starten på en svært varm periode (Sévellec og Drijfhout, 2018) med tilsvarende værutsikter de neste fem år. Fremtiden vil vise om det slår til.  

Normalåret – ikke lenger normalt

I dag dimensjonerer vi nye klimainstallasjoner etter dimensjonerende sommerdøgn basert på historiske klimadata. Dimensjonerende sommerdøgn har en maksimaltemperatur som overstiges 50 timer i et normalår. Det normale året er hentet fra perioden 1961-1990. Enkelte land har en glidende 30-års periode som normalperiode, men i Norge flytter vi hele normalperioden når ny 30-års periode er klar. Det betyr at vi bruker klimadata fra 60-tallet til vi får en ny normalperiode for 1991 – 2020.

Vi mener det er både dumt og feil å dimensjonere nye kjøleinstallasjoner etter utgåtte klimadata når vi vet at det underestimerer kommende kjølebehov som følge av klimaendringene. 

Behovet for å ta hensyn til klimaendringene ved utforming av nye bygg ble påpekt av Lisø allerede i 2006 (Lisø, 2006).

Temperaturglidning er inneklima-anarki

I dag er det vanlig å tillate temperaturglidning ved temperaturer over dimensjonerende sommertemperatur (DUT). En vanlig formulering er at innetemperatur skal kunne gli en halv grad for hver grad over DUT. Dette gir et bevegelig krav til innetemperatur som i praksis gjør det vanskelig å kontrollere kjøleanleggenes ytelse i forhold til krav. Dette skyldes at den reelle sammenhengen mellom inne- og utetemperatur ikke er direkte, men kompleks og dynamisk påvirket av en rekke faktorer som bruk, varmelagring, varmetap, med mer.

I 2018 innebar slik temperaturglidning aksept for innetemperaturer over 29 oC på de varmeste dagene. Dette vil de fleste oppfatte som helt uakseptabelt termisk klima. Slike temperaturer er også i konflikt med TEK17 og Arbeidstilsynets grense for å gjøre vurderinger på 26 C. Både TEK17 og Klimaveiledning 444 åpner for å akseptere høyere temperatur i varme sommerperioder, men overskridelsen bør ikke utgjøre mer enn 50 timer eller 2 uker i et normalår. Dette blir problematisk når det definerte normalåret ikke lenger er normalt i forhold til været som kommer. 

Temperaturglidning betyr egentlig aksept for at klimainstallasjonene ikke kontrollerer inneklimaet på varme dager. Det sier seg selv at slikt inneklima-anarki må begrenses til svært korte perioder, hvis det i det hele tatt skal aksepteres. Den varme perioden i 2018 varte i 3 måneder med noen korte opphold.

GK mener at vi må kunne kontrollere det termiske inneklimaet med klimainstallasjonene selv under forhold som vi hadde i 2018.

klima og vent
Klimaendringene betyr mye mer gratisenergi fra kjølegjenvinning. Kilde: Ventilasjonsteknikk Del I, Sturla Ingebrigtsen, Skarland Press, 2017

Kjølegjenvinning – mye viktigere enn før

Vår driftserfaring fra 2018 viste at gode bygg oppnådde tilfredsstillende termisk inneklima gjennom hele 2018-sommeren. Noe av forklaringen er romslig dimensjonerte kjøleinstallasjoner i forhold til reelle internlaster og samtidighet. Men den viktigste årsaken er den store effekten av kjølegjenvinning fra roterende gjenvinner. Bidraget fra kjølegjenvinningen kom opp i 20 W/m2 på de varmeste dagene med temperaturer rundt 34 oC i Oslo-området. Med lange perioder over 30 oC og maksimaltemperatur over 34 oC, er det helt avgjørende å utnytte gratis effekt- og energireduksjonen fra kjølegjenvinning. Det blir også viktigere å se på rotorens hygroskopiske egenskaper og reelle entalpivirkningsgrad ved kjølegjenvinning.

Godt inneklima – også på varme dager

Våre erfaringer og beregninger viser at vi får det termiske klima vi ønsker selv på varme 2018-sommerdager i bygg med fornuftig romklimatisering, utvendig solskjerming og effektiv kjølegjenvinning (Figur 3). Fornuftig romklimatisering innebærer å endre temperaturgrenser og luftmengder i rom uten tilstedeværelse og i rom med åpent vindu. Hvis man ønsker å øke innetemperaturen i varme perioder på grunn av adaptive komforthensyn (DeDear og Brager, 1998), bør man til rette legge for utekompenserte temperatur-setpunkt, eller brukerstyrt klimatisering.  Dette får vi til med klimainstallasjoner som lar oss styre inneklimaet.

tabell temperatur
Figur 3: Viser temperaturforløp inne og ute med vårt foreslåtte dimensjonerende sommerdøgn.

Hvordan dimensjonere for det klimaet som kommer?

Det heter seg at det vanskelig å spå – især om fremtiden. Det vi vet, er at klimaet har endret seg og endrer seg videre. Vårt historisk definerte normalår er ikke lenger normalt for det været som kommer, og forskjellen kan bli stor. Det betyr at kjølebehovet blir underdimensjonert hvis vi fortsetter å bruke utgåtte klimadata. Vi anbefaler å bruke sommeren 2018 som det første nye normalåret ved fremtidsrettet klimatisering. I Oslo-området anbefaler GK et dimensjonerende sommerdøgn med maksimal temperatur på 32 oC (Figur 3). Vi anbefaler videre å bruke realistiske interne laster, erfaringsbasert samtidighet og ett påslag for reservekapasitet. Med effektiv kjølegjenvinning og fornuftig romklimatisering gir dette klimainstallasjoner som lar oss kontrollere inneklimaet uten dramatiske konsekvenser for dimensjoneringen. Slik kan vi fortsatt få det inneklimaet vi ønsker selv med nye 2018-somre.

Referanser

Aftenposten 1. august 2018  https://www.aftenposten.no/osloby/i/L0O3Q1/Disse-grafene-viser-hvor-ekstrem-Oslo-sommeren-har-vart).

Brager, G.S. and deDear, R.J. (1998) Thermal Adaptation in the Build Environment:
A Literature Review. Energy and Buildings, 27, 83-96.
http://dx.doi.org/10.1016/S0378-7788(97)00053-4

Lisø, K.R., (2006) Building envelope performance assessments in harsh climates:
Methods for geographically dependent design. Doctoral Theses at NTNU, 2006:185.

Sévellec, F. and Drijfhout, S.S. (2018) A novel probabilistic forecast system predicting anomalously warm 2018-2022 reinforcing the long-term global warming trend. Nature Communicationsvolume 9, Article number: 3024.