Kartläggning av ventilationssystem på gymnasieskola : Analys av prestanda och energianvändning hos ventilationssystem

Full text

(1)

KARTLÄGGNING AV

VENTILATIONSSYSTEM PÅ

GYMNASIESKOLA

Analys av prestanda och energianvändning hos ventilationssystem

KRISTIAN WESTMAN

Akademin för ekonomi, samhälle och teknik

Kurs: Examensarbete i energiteknik Kurskod: ERA206

Ämne: Energiteknik Högskolepoäng: 15 hp

Program: Högskoleingenjörsprogrammet i

energiteknik

Handledare: Lars Tallbom Examinator: Hailong Li

Uppdragsgivare: Mälardalens högskola Datum: 2021-01-21

E-post:

(2)

ABSTRACT

Having the right surroundings and physical conditions in a workplace is crucial for ones ability to accomplish a job efficiently and staying physically and mentally healthy at the same time. A often overlooked part of public workplaces is the air quality and overall function of the ventilationsystem, which can make a substantial difference for the well-being of staff. In this study, the ventilationsystem of Rodengymnasiet, a high school in Norrtälje municipality has been examined and evaluated since staff at the school have some complains regarding the air quality at their workplace. The study was conducted through preliminary reviews of blueprints for the building and discussion with the staff about specifics for their complaints, where most complaints were related to uncomfortable temperatures in offices. Then

measurements of humidity, air temperature and CO₂-levels were taken in several offices and classrooms during regular workdays with normal attendance. This, in combination with visual inspection of the ventilationsystem and reviewing of the latest results of inspection gave the results that no obvious faults in the ventilation seem to exist, and thusly the complaints and feelings of uncomfortableness seem to not stem from flawed ventilation. A simplified estimation of the ventilationsystem energy usage was also made from the information available and inspected state of the components in the system. The most important conclusion made from these results is that Rodengymnasiet seem to have a very well functioning ventilationsystem, and the suggestions made in this study only serve to add a small degree of optimization to a already well constructed and well maintained system.

Keywords: Ventilation, High School, Air Quality, Ventilationmapping, Workspace, Offices, Air Flow

(3)

FÖRORD

Stort tack riktas till de som samarbetat med mig och hjälpt mig både på Rodengymnasiet med tillgång till lokaler och allmän samarbetsvilja, och även Leif Söderbäck på Norrtälje Kommun som bidrog med viktiga resurser för mitt arbete.

Ett stort tack även till min handledare Lars Tallbom som funnits tillgänglig då hjälp har behövts, och för att ha motiverat och inspirerat till att hitta rätt arbetsområde.

Västerås i januari 2021

(4)

SAMMANFATTNING

Ventilation och tillräcklig luftkvalité är områden som ofta försummas i olika arbets- och levnadsmiljöer. Dock visar ett flertal studier att undermålig luftkvalité kan mycket väl vara en bidragande faktor till ökade sjukdomsfall, obekväm arbetsmiljö och andra negativa resultat för en verksamhet eller bostadsmiljö.

I denna studie undersöktes ventilationssystemet på gymnasieskolan Rodengymnasiet, i Norrtälje. Det är en skola med ca 1000 elever och ca 140 anställda, där det finns vissa klagomål på den upplevda ventilationssituationen. Ett flertal anställda upplever sin arbetsmiljö som kall, och med allmänt dåligt upplevd luftkvalité i vissa delar av verksamhetens lokaler. Syftet med arbetet är att undersöka om det finns mätbara

anledningar till de klagomål som framförs, samt att ge en översikt över ventilationssystemets energiförbrukning och komma med förbättringsförslag på de båda områdena.

Undersökningen av ventilationssystemet utfördes genom platsbesök där systemets åtkomliga komponenter inspekterades, mätningar av luftkvalité i ett urval av klassrum och kontor utfördes under hela arbetsdagar med realistisk personbelastning, samt diskussioner fördes med personal på plats om deras klagomål och upplevda situation. För mätning av luftkvalité användes ett instrument som mätte relativ fuktighet, lufttemperatur och CO₂-nivå i det aktuella utrymmet. Granskning skedde även av byggnadens ventilationsritningar,

flödesbilder och aktuella OVK-protokoll för att bilda en uppfattning av systemets aktuella prestanda. Genom att granska systemets komponenter och information från dess styrenheter uppskattades påverkan av de vanligaste källorna till onödiga energiförluster för att ge en grundläggande översikt över ventilationssystemets energiförbrukning.

Mätningarna av relativ fuktighet, temperatur och CO₂-nivå som utfördes i klassrum och kontor under vanliga arbetsdagar visar genomgående fullt normala värden i alla kategorier. Detta i kombination med en godkänd OVK-besiktning som utfördes 2018 innebär att detta arbete inte funnit någon konkret orsak till de upplevda brister som personalen på

Rodengymnasiet finner hos ventilationssystemet. Vid inspektion av systemets komponenter noterades att det är ett system som underhålls mycket väl, och fel eller problem åtgärdas hastigt. Detta ger orsak till att anse systemet som relativt energieffektivt.

Slutsatser som kan dras av detta arbete är att denna verksamhet inte tycks ha bristande ventilation, men likväl upplevs arbetsmiljön inte som optimal, utan i vissa fall obehaglig. De åtgärder som rekommenderas utifrån detta arbetes resultat är att undersöka möjlighet till förändring av ventilationssystemets driftschema, då det går på full effekt i samtliga lokaler under vanlig arbetstid även om personbelastning inte finns, vilket inte är optimal

energianvändning. Noggrannare utredning rekommenderas också i vad orsaken är till de klagomål om arbetsmiljön som finns, då de till synes inte är relaterade till ventilationen.

Nyckelord: Ventilation, Gymnasieskola, Luftkvalité, Ventilationskartläggning, Arbetsmiljö, Kontor, Luftflöden

(5)
(6)

INNEHÅLL

1 INLEDNING ...1 1.1 Bakgrund...1 1.2 Problemformulering ...1 1.3 Syfte ...1 1.4 Frågeställningar...2 1.5 Avgränsning ...2 2 METOD ...2 2.1 Insamling av data ...3

2.1.1 Åsikter från elever och personal ...3

2.1.2 Granskning av ritningar ...4

2.1.3 Flödesmätningar ...4

2.1.4 Mätningar av luftkvalité (CO2, Fukt & Temp) ...4

2.1.5 Ventilationssystemets energiförbrukning och värmeåtervinning ...5

2.2 Visuell inspektion av systemet ...5

3 LITTERATURSTUDIE ...6

3.1 Vikten av ett bra inneklimat ...6

3.2 Tidigare forskning ...6

3.3 Ventilationsteknik ...7

3.4 Indikationer av dålig ventilation ...8

3.5 Värmeväxlare och värmeåtervinning ...8

3.6 Reglering av ventilationssystem ...9

3.7 Vanligt förekommande problem i liknande situationer ...10

4 AKTUELL STUDIE ...11

4.1 Märkbara fynd och detaljer ...11

(7)

5 RESULTAT ...13

5.1 Uppmätta värden ...13

5.1.1 Mätning av CO2, RF och Temperatur i klassrum ...13

5.2 Visuell utvärdering av systemet ...22

5.2.2 Inspektion av ventilationskomponenter ...22

5.3 Åsikter hos personal och elever ...23

5.4 Energiförbrukning ...23

6 DISKUSSION...25

6.1 Svårigheter och komplikationer ...25

6.2 Analysering av resultaten ...25

6.3 Felkällor...26

7 SLUTSATSER ...27

8 FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE...27

REFERENSER ...28

BILAGA 1: FLÖDESBILDER AV RODENGYMNASIET...30

BILAGA 2: OVK-PROTOKOLL FRÅN 2018 PÅ RODENGYMNASIET ...35

FIGURFÖRTECKNING

Figur 1 Roterande värmeväxlare, Svensk ventilation (u.å) ... 9

Figur 2 Plattvärmeväxlare, Svensk ventilation (u.å) ... 9

Figur 3 Ventilationsöversikt över Rodengymnasiet ... 11

Figur 4 Flödesbild av system TA001 ... 12

Figur 5 Temperaturvärden mätning 1 ... 14

Figur 6 RF-värden mätning 1 ... 14

Figur 7 CO2-värden mätning 1 ... 14

Figur 8 Temperaturvärden mätning 2 ... 15

(8)

Figur 10 CO2-värden mätning 2 ... 15

Figur 11 Temperaturvärden mätning 3 ... 16

Figur 12 RF-värden mätning 3 ... 16

Figur 13 CO2-värden mätning 3 ... 16

Figur 14 Temperaturvärden mätning 4 ... 17

Figur 15 RF-värden mätning 4 ... 17

Figur 16 CO2-värden mätning 4 ... 17

Figur 17 RF-värden mätning 5 ...18

Figur 18 Temperaturvärden mätning 5 ...18

Figur 19 CO2-värden mätning 5 ...18

Figur 21 Temperaturvärden mätning 6 ... 19

Figur 22 RF-värden mätning 6 ... 19

Figur 20 CO2-värden mätning 6 ... 19

Figur 23 OVK-protokoll av system TA003, godkänt ... 21

Figur 24 OVK-protokoll av system TA009, ej godkänt ... 21

TABELLFÖRTECKNING

Tabell 1 För- och nackdelar med olika VVX ... 9

Tabell 2 Personbelastning i mätning 2 ... 15

Tabell 3 Personbelastning i mätning 3 ... 16

Tabell 4 Personbelastning i mätning 4 ... 17

Tabell 5 Resultat av verkningsgradsberäkning ... 24

Tabell 6 Result av effektbehovsberäkning ... 24

FORMELFÖRTECKNING

Ekvation 1 Temperaturverkningsgrad hos värmeväxlare ... 5

(9)

BETECKNINGAR

Beteckning Beskrivning Enhet

RF Relativ fuktighet i luft %

FÖRKORTNINGAR

Förkortning Beskrivning VAV Variable air volume, CAV Constant air volume,

FTX Ventilationssystem med värmeåtervinning RF Relativ fuktighet

VVX Värmeväxlare

DEFINITIONER

Definition Beskrivning

Frånluft Förorenad luft som förs bort från vistelsezonen

Tilluft Undertempererad luft som tillförs i vistelsezonen i rum Avluft Luft som lämnar ventilationsaggregatet och släpps ut

utomhus

(10)

1

INLEDNING

1.1

Bakgrund

I dagens samhälle spenderar de flesta människor cirka 90% av sin tid inomhus, mellan hem och arbete, utan direkt kontakt med frisk luft och det yttre klimatet (Warfvinge & Dahlblom, 2010). Just därför är det otroligt viktigt att de lokaler vi spenderar större delarna av vårt liv inuti har bra förutsättningar för fysiskt och mentalt välmående. En ofta underskattad faktor som spelar stor roll i detta är luften som vi andas och befinner oss i inomhus, då en vuxen människa andas in ca 25 kg eller 25 000 liter luft varje dag. Svensk Ventilation (2020). En typ av verksamhet där detta är särskilt viktigt är skolor. I detta arbete är det en kommunal gymnasieskola som undersöks, där ca 1000 elever och 140 anställda spenderar större delen av sin tid i dess lokaler. Rodengymnasiet har en bruksarea på 20 992 m²

1.2

Problemformulering

Av egen erfarenhet och från åsikter hos vissa anställda på Rodengymnasiet finns ett visst missnöje med luftkvalitén i vissa delar av byggnaden. Undermålig luftkvalité kan lätt leda till försämrad mental arbetskapacitet, och även ökad sjukfrånvaro, vilket är speciellt kritiskt i en skolmiljö då det kan hindra optimal inlärning.

Som resultat av Boverkets Byggregler, Arbetsmiljöverkets föreskrifter och

Folkhälsomyndighetens allmänna råd finns vissa minimikrav på luftväxling för de flesta inomhusmiljöer som människor vistas i (Håkan Enberg, 2015). Det finns stort intresse att jämföra de faktiska värdena som ska mätas i denna studie med dessa krav, för att de om den upplevda luftkvalitén är ett tecken på bristande luftflöden, eller har andra orsaker.

För att åtgärda de brister som upptäcks i systemet kan det rekommenderas att komponenter byts ut eller bör underhållas bättre, eller större åtgärder såsom omkonstruktion av delar eller hela ventilationssystemet.

1.3

Syfte

Syftet med denna studie är att undersöka den verkliga prestandan hos ett ventilationssystem i bruk på Rodengymnasiet och göra en överskådlig uppskattning av dess energiförbrukning, för att sedan jämföra det med vad som förväntas av det. Om möjligheter till förbättringar

(11)

eller tydliga brister finns i systemet så kommer dessa belysas och förslag till lösningar presenteras.

1.4

Frågeställningar

• Uppfyller ventilationssystemet på Rodengymnasiet de krav på luftkvalité och luftflöden som finns?

• Finns förbättringsområden för ventilationssystemet, både gällande luftkvalité och energianvändning? Om det finns, vilka är det?

• Finns det en vetenskaplig förklaring till den bristande luftkvalitén som upplevs i byggnaden?

1.5

Avgränsning

Utvärderingen av ventilationssystemets energiförbrukning görs något förenklad för att endast ge en överblick över den generella situationen.

Det är endast klassrummen och kontoren som utvärderas från ett energiperspektiv. Detta då det är dessa typer av lokaler som människorna i byggnaden spenderar majoriteten av sin tid i, och en noggrann energiutvärdering av övriga delar av byggnaden skulle bli för komplicerat för denna typ av studie.

2

METOD

Studien utfördes genom

- Granskning av ritningar och visuella inspektioner på plats - Flödesmätningar och CO2 mätningar

- Förenklade utvärdering av energiförbrukning - Öppen intervju med ett urval av personal

(12)

Granskningarna av ritningarna för systemet och den visuella inspektionen av komponenter på plats utfördes främst för att urskilja om det finns några tydliga brister eller problem med systemet, såsom trasiga eller saknade komponenter. Nivån av underhåll på systemet

undersöktes även, då mycket smuts i systemet, eller feljusterade komponenter kan innebära enklare lösningar till upplevda problem.

Flödesmätningar utfördes på ett urval av från- och tilluftsdon i olika typer av rum, för att sedan jämföras med det förväntade flödena, och minimikraven för rummen.

Det första stadiet av det praktiska arbetet skedde genom att samla in informationen från ritningarna och diskutera med personal på Rodengymnasiet var de upplevde ventilationen som sämst, för att hitta möjligen intressanta områden att undersöka vidare. Sedan utfördes de mätningar som finns redovisade i resultatavsnitten, samt visuella inspektioner av

ventilationssystemets komponenter och dess generella skick, därefter sammanställdes mätresultaten till diagram i Microsoft Excel.

2.1

Insamling av data

2.1.1

Åsikter från elever och personal

Ett urval av personalen på Rodengymnasiet gav sina åsikter kring hur de tycker att

ventilationssystemet fungerar, och om det fanns några specifika områden där de upplever brister i luftkvalité eller temperatur.

Insamlingen av åsikter från Rodengymnasiets personal skedde genom frågeställningar såsom:

• Hur tycker du att ventilationen funkar på Rodengymnasiet? • Hur upplever du luftkvalitén på din arbetsplats?

• Finns det något specifikt område där du upplever sämre eller bättre luftkvalité än på resten av verksamheten?

• På vilket sätt upplever du att ventilationen är dålig på din arbetsplats?

Åsikterna från de personer som spenderar mycket tid på Rodengymnasiet är viktiga, dels för att de kan ge insikt till vilka problemområden det finns i byggnaden och vart fokuset av studien bör hamna mest, samtidigt är det nyttigt att veta om det finns någon relation till den upplevda luftkvalitén och de resultaten som studien visar.

(13)

2.1.2

Granskning av ritningar

För att få en översikt över ventilationssystemets uppbyggnad och specifikationer granskades samtliga ritningar av systemet, och även flödesbilder över de olika individuella systemen inom det kompletta ventilationssystemet, se bilaga 1.

Detta gjordes även för att hjälpa planeringen av de fysiska mätningar och undersökningar som skedde på plats.

2.1.3

Flödesmätningar

För att göra flödesmätningar användes en varmtrådsanemometer av modellen Testo 405-V1. Instrumentet kan mäta flödeshastigheten, volymflödet och även temperaturen.

Tillbehöret Testovent 405-FM användes även för att mäta frånluft direkt mot frånluftsdon. Varmtrådsanemometern kan mäta luftflödet inuti en ventilationskanal genom att föras in i kanelen vid befintliga uttag. Mätområdet för flödeshastighet är mellan 0 och 10 m/s, för volymflöde är det mellan 0 och 99 990 m³/h och mätområdet för temperaturen är mellan -20ºC och +50ºC. Noggrannheten vid mätning är ±0,1 m/s +5% av mätvärdet, upptill 2 m/s, och ±0,3 m/s + 5% av mätvärdet, över 2 m/s. noggrannheten i temperaturmätningen är ± 0,5 ºC.

Två likadana instrument användes vid mätning för jämförelse och minimering av felmarginal.

2.1.4

Mätningar av luftkvalité (CO2, Fukt & Temp)

Under en vanlig arbetsdag kommer luftkvalitén variera i ett utrymme beroende på skillnader i personbelastningen och möjlig variation i ventilation.

Mätningar utfördes i ett kontor i den administrativa delen av skolbyggnaden och även i ett klassrum, där personbelastningen under dagen representerar en typisk skoldag.

Vid mätning av CO₂, relativ fuktighet och temperatur användes en realtidsdatalogger av modellen MCH-383SD. Dataloggern var för denna användning inställd på att göra mätningar med 30-sekunders intervall, och lagrar informationen som en Excel-fil på ett SD-kort.

Mätområdet för CO₂ är mellan 0 till 4 000 ppm, och har en noggrannhet på ± 40 ppm vid mätning under 1 000 ppm. Fuktighetens mätområde är mellan 10% och 90% R.H, med noggrannhet på ± 4%. Temperaturmätningsområdet är 0º C till 50º C, och har en noggrannhet på ± 0,8º C. Dessa värden är tagna från apparatens produktblad.

En CO₂-halt över 1000 ppm är en indikation på att ventilationen och har tillräcklig kapacitet, det är dock inte en hälsofara för människor förrän vid ca 20 000 ppm. Rimlig nivå i en inomhusmiljö är mellan 600–800 ppm. (Folkhälsomyndigheten, 2019).

(14)

Rekommenderade värden på RF inomhus är mellan 30–70% för att inte orsaka fuktskador och minska risken för kvalster som båda kan förekomma vid förlängda perioder över 70% RF. (SS-EN ISO 7730:2006).

Inomhustemperaturen bör ligga mellan +20ºC - +24ºC för att det ska vara bekvämt att befinna sig i lokalen en längre tid, enligt Folkhälsomyndigheten (2005).

2.1.5

Ventilationssystemets energiförbrukning och värmeåtervinning

Den mesta av energin som förbrukas av ett ventilationssystem går åt för att driva fläktarna i luftbehandlingsaggregatet, och viss energi går till uppvärmning av tilluften, om sådan teknik finns installerad. Värmeåtervinningen som sker i luftbehandlingsaggregatens värmeväxlare beräknas enligt Formel 1.

Ekvation 1 Temperaturverkningsgrad hos värmeväxlare 𝜂 =𝑇2 − 𝑇3

𝑇1 − 𝑇3∗ 100

Där η är verkningsgraden i procent, T1 är frånluftstemperaturen innan VVX, T2 är tilluftstemperaturen efter VVX och T3 är intagsluften, eller uteluften innan VVX.

Utifrån de projekterade och faktiska temperaturerna för systemet beräknades den aktuella värmeåtervinningen för ventilationssystemet.

Dimensionering och val av fläktar i ett luftbehandlingsaggregat sker enligt systemets

förutsättningar och behov, och den teoretiska effekt som behövs beräknades enligt Formel 2, beroende av det specifika tryckfallet Δp, och luftflödet genom fläkten q.

Ekvation 2 Fläktars elbehov

𝑃𝑛𝑦𝑡𝑡𝑖𝑔= 𝛥𝑝 ∗ 𝑞

2.2

Visuell inspektion av systemet

Då ett vanligt förekommande problem hos ventilationssystem är att de inte underhålls och rengörs tillräckligt frekvent, gjordes en visuell inspektion av de synliga och öppna

komponenterna av systemet, främst till- och frånluftsdon. Detta gjordes för att få en tydligare uppfattning om skicket på systemet, om det var vanligt förekommande med komponenter som var skadade, trasiga, felinstallerade eller överdrivet smutsiga.

Ett annat typ av problem som kan uppstå hos ventilationsinstallationer är

kortslutningsströmning, som kan uppstå om don är felaktigt valda eller dåligt placerade, eller av vissa andra orsaker. Exempelvis, om till- och frånluftsdonen i ett rum är placerade i taknivå och tilluften är övertempererad kan den röra sig direkt från tilluftsdonet till

(15)

Detta kan också ske om vid deplacerande ventilation, om placeringen av donet är sådan att luften kan ta sig ut genom öppna dörrar eller är övertempererad och stiger direkt upp till taket.

Vid inspektion av ventilationssystemets komponenter i fläktrummen granskades även dess energiförbrukning utifrån information från styrutrustning. Detta för att kunna granska om energiförbrukningen är rimlig och för att kunna bedöma om det finns förbättringsmöjligheter inom det området.

3

LITTERATURSTUDIE

Som stöd för detta arbete har även en litteraturstudie utförts där målet var att samla in och granska varierande information och tidigare forskning inom detta område. Detta för att ge en bredare teoretisk kunskapsbas att basera arbetets utformning på och styrka den kunskap som redan fanns. Vid sökning av relevant litteratur prioriterades liknande arbeten och teknisk information som innefattar ventilationsteknik generellt och viss specifik information passande för detta arbetes utförande.

3.1

Vikten av ett bra inneklimat

Ett fenomen som kan förekommande och tros bero på en kombination av bristande ventilation, fukt, dålig städning osv, är ”sjuka hussjukan”, eller SBS (Sick Building

Syndrome). Det är en mängd besvär som ett flertal personer upplever i vissa byggnader, med symtom som trötthet, illamående, koncentrationssvårigheter, klåda, ögonirritation, sveda, täppt/rinnande näsa, heshet, torr hud i ansikte eller på händer, hosta, hudrodnad och

stramningar i ansiktet osv. Dessa besvär försvinner ofta så personen lämnat byggnaden, men återkommer då man återkommer till byggnaden. (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

3.2

Tidigare forskning

I en studie av Milton, Glencross & Walters (2000) undersöks det hur olika nivåer av

luftflöden påverkar mängden av sjukfrånvaro och åsikter om inneklimatet på en arbetsplats. I den studien fann man ett tydligt samband mellan otillräcklig ventilation i en arbetsmiljö och kortsiktig sjukdomsfrånvaro, såsom exempelvis förkylningar.

Wargocki et al. (2011) har även utfört en avancerad studie för att påvisa liknande resultat som Milton et al har undersökt tidigare, dock i en något mer kontrollerad testmiljö. I den senare studien utsattes fem grupper av testpersoner på sex personer för olika nivåer av ventilation under en period på 4,6 timmar där de simulerade kontorsarbete och utvärderade

(16)

inneklimatet vid vissa intervall utan att bli informerade om vilket luftflöde de utsattes för under perioderna. De olika luftflödena var 3, 10 och 30 liter per sekund och person, där 10 liter per sekund och person är det rekommenderade minimumvärdet för denna typ av innemiljö.

3.3

Ventilationsteknik

Omblandande ventilation

Då omblandande ventilation används tillförs tilluft med relativt hög hastighet utanför vistelsezonen, oftast i takhöjd. Den tillförda luften är vanligtvis något undertempererad, för att bidra till att den sprider sig jämnt i utrymmet och bidrar till kylning om så behövs. Frånluften eller överluftsdon kan placeras i princip var som helst, dock inte för nära tilluftsdonen. (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

Deplacerande ventilation

Vid deplacerande ventilation placeras tilluftsdonet i golvnivå, och sedan tillförs

undertempererad luft med låg hastighet för att spridas jämnt längs utrymmets golv. När tilluften sedan kommer i kontakt med varma kroppar och föremål i rummet stiger den på grund av ökande temperatur och sugs ut genom frånluftsdon eller överluftsdon placerade högt. (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

Luftbehandlingsaggregat

En av de viktigaste komponenterna i ett ventilationssystem är luftbehandlingsaggregatet, vilket är den delen som styr luftflödet i systemets kanaler, omvandlar uteluft till tilluft och frånluft till avluft, samt renar luften och tempererar den efter behov.

Luftbehandlingsaggregaten driver luft genom filter och genom värmeväxlaren med hjälp av en fläkt på varsin sida av aggregatet. Tilluften värms eller kyls med hjälp av värmeväxlaren och eventuella batterier i systemet, där det sedan flödar ut i kanalsystemet och sprids i de betjänade lokalerna. (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

Till-och frånluftsdon

Till- och frånlufts don är de komponenter som är anslutna direkt till ventilationssystemets kanaler och vars uppgift det är att antingen sprida ut tilluft, eller suga ut frånluft från ett utrymme. Donen kan ha många olika storlekar och utformningar för att passa specifika syften eller placeringar, men den generella principen är den samma. Placeringen av till- och frånluftsdon är viktig för att garantera att all yta man vill ventilera får en jämn och tillräcklig omsättning av luft. (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

(17)

3.4

Indikationer av dålig ventilation

Det främsta syftet med ett ventilationssystem är att reglera vissa parametrar i luften som människor vistas i för att ge en behaglig miljö och inte utsätta folk för hälsorisker. De viktigaste parametrarna är temperatur, relativ fuktighet och CO₂-nivå, och dessa regleras effektivt genom att ha en viss omsättning av luften i ett utrymme, beroende på dess

personbelastning och utformning. Enligt Folkhälsomyndigheten (2014) bör en skolbyggnad ha ett uteluftsflöde på minst 7 l/s person + 0,35 l/m²s för att det inte ska finnas risk för olägenhet för människors hälsa. Rekommenderade värden för luftfuktighet inomhus är mellan 30–70%, där luften kan upplevas som torr och obehaglig vid för låg fuktighet, vilket kan leda till ett flertal hälsoproblem, och för hög luftfuktighet kan leda till mögel i

byggnadens konstruktion. Koldioxidnivån i en lokal bör ligga runt 600–800 ppm i en väl ventilerad lokal, men är ej direkt hälsoskadligt förrän vid 20 000 ppm. Behaglig

arbetstemperatur rekommenderas mellan 20–22°C, men detta kan variera mycket beroende på den utsattas preferenser.

3.5

Värmeväxlare och värmeåtervinning

En av de viktigaste komponenterna i ett ventilationssystem är värmeväxlaren. Den sitter oftast installerad inuti luftbehandlingsaggregatet och dess syfte är att återvinna värme från systemets frånluft och använda det till att värma tilluften, och på så sätt spara energi genom återvunnen värme.

De två vanligaste typerna av värmeväxlare som används i luftbehandlingsaggregat är plattvärmeväxlare, och roterande värmeväxlare.

Roterande värmeväxlare består av ett roterande hjul av lindad korrugerad metallplåt med många små kanaler. Då hjulet roterar och passerar genom den varma luften som strömmar i frånluftkanalen lagras en del värme i metallen, som sedan avges för att värma den kallare tilluften när hjulet roterar förbi tilluftskanalen. Temperaturverkningsgraden för roterande värmeväxlare har uppmätts till ca 85% i laboratorier (Warfvinge & Dahlblom, 2010). En plattvärmeväxlare består av tunna metallplåtar monterade parallellt med hög

värmeledningsförmåga. De överför värme då den varma och kalla luften strömmar i tunna spalter mellan lamellerna i vinkelräta riktningar mot varandra, och därför kallas även denna typ för korsströmsväxlare. Plattvärmeväxlaren är inte lika effektiv som den roterande, då den uppmätta temperaturverkningsgraden är cirka 50–60%

Ett problem som kan uppstå hos roterande värmeväxlare är att luften som sprids ut tilluftskanalerna kan sprida doft och andra partiklar eftersom en del av den använda frånluften passerar genom värmeväxlaren och går igenom systemet igen. Det kan bli

problematiskt i vissa situationer, exempelvis om ett och samma system betjänar ett kök och boende i ett lägenhetshus, då kommer doft och os från matlagningen spridas hos de boende vilket inte är önskvärt.

(18)

En ytterligare typ av värmeväxlare är vätskekopplad värmeåtervinning, där två luftbatterier är anslutna med en vätskekrets. Det ena batteriet installeras i tilluftskanalen och det andra i frånluften. Vatten cirkuleras mellan batterierna med hjälp av en pump, där det värms av batteriet i frånluftskanalen och kyls i tilluftskanalen. Denna typ kallas även

batterivärmeväxlare. Temperaturverkningsgraden för batterivärmeväxlare är låg, ca 50% enligt Warfvinge och Dalhblom (2010), men det finns ingen risk för läckage av föroreningar och lukter mellan från- och tilluften. Denna typ av värmeåtervinning kräver ytterligare en pump i systemet, som också kommer dra el, men ger samtidigt flexibilitet i att värmen som återvinns kan användas i valfritt system, och det kräver inte att tillufts- och frånluftsaggregat är placerade intill varandra.

Tabell 1 För- och nackdelar med olika VVX

Typ Fördel Nackdel Verkningsgrad

Roterande

värmeväxlare Högre verkningsgrad Fler felkällor Ca 85% Behöver ej avfrostning Kan sprida doft

Återför fukt i tilluft

Plattvärmeväxlare Mer pålitligt Lägre verkningsgrad Ca 50-60% Ingen kontaminering

3.6

Reglering av ventilationssystem

De två vanligaste typerna av ventilationssystem enligt

Warfvinge och Dahlblom (2010) är CAV- och VAV-system, och de har varierande egenskaper som kan passa till olika typer av situationer.

CAV-system (Constant Air Volume): Denna metod avser att arbeta då luftflödet i ventilationssystem förblir oförändrat under drift. Ett visst flöde beräknas oftast innan systemet installeras och sedan dimensioneras systemet för att hålla det specifika flödet konstant då det är i drift.

Figur 2 Plattvärmeväxlare, Svensk ventilation (u.å)

Figur 1 Roterande värmeväxlare, Svensk ventilation (u.å)

(19)

VAV-system (Variable Air Volume): I ett VAV-system varierar luftflödet i systemet beroende på det flödet man önskar för tillfället. Det aktuella flödet kan regleras på ett flertal olika sätt, vanligtvis med tidsstyrning. Systemet går även att kombinera med CO2 givare, som reglerar flödet för att bibehålla en viss nivå av CO2 i utrymmet.

De olika systemtyperna har olika fördelar och nackdelar, och passar därför till olika typer av verksamheter där vissa funktioner och egenskaper är viktigare än andra. I en lokal där personbelastningen är relativt konstant under brukstiden kan det räcka med att ha en tidsstyrning på systemet som sänker luftflödet när lokalen inte är i bruk, men annars håller konstant flöde under brukstiden. Däremot i skolbyggnader exempelvis kan det vara

fördelaktigt att använda sig av ett system som kan anpassa ventilationen till behovet för specifika rum, exempelvis föreläsningssalar eller lektionssalar då personbelastningen i sådana rum ofta ändras under en arbetsdag. Nackdelen med ett sådant system är att det innebär fler komponenter, såsom givare och spjäll som kan styras digitalt, vilket ger en högre kostnad och ökar antalet komponenter som kräver underhåll och kan gå sönder.

3.7

Vanligt förekommande problem i liknande situationer

I en liknande studie som denna av Alhakim & Hakim (2018) fann de att de projekterade flödena i en viss kontorsmiljö inte uppfylldes i praktiken, och som resultat av det var personalen i utrymmena missnöjda med inneklimatet och CO2 nivåerna i vissa kontor låg över de rekommenderade värdena för en sådan verksamhet. I den studien gjordes ingen vidare undersökning i varför problemen uppstod, och orsakerna kan lätt variera från sådant som enkelt går att åtgärda, till större designfel eller konstruktionsfel.

Brist av underhåll på ett ventilationssystem kan enkelt bidra till att det inte längre kan uppfylla sitt syfte på tillräcklig nivå, även sabotage eller olycksmässig skada på någon

komponent kan även sätta stora delar av ett system ur balans, och därför påverka luftkvalitén märkbart. Då till- och frånluftsdon ofta sitter öppen och lätt åtkommet i många offentliga utrymmen finns det en viss chans att de kan skadas eller på annat vis hindras från att fungera ordentligt, antingen medvetet eller av olycka.

Då en undersökning utfördes av Svensk Ventilation (2017) upptäcktes det att ungefär var femte skola av de 2 200 skolor som undersöktes i Sverige har någon typ av problem med ventilationen/luftkvalitén. Det överlägset vanligaste problemet hos de skolor som

undersöktes var att ventilationssystemet behövde dimensioneras om, eller bytas ut helt och hållet, då de flesta av dessa skolor var byggda mellan 1960 och 1979 och har haft

ombyggnationer eller tillbyggnader utan att ha gjort tillräckliga anpassningar av det befintliga ventilationssystemet.

(20)

4

AKTUELL STUDIE

4.1

Märkbara fynd och detaljer

Inför platsbesöken i arbetet granskades ritningar och övrigt material relaterat till byggnaden och ventilationssystemet. Materialet omfattar totalt 32st ritningar av byggnaden och

ventilationssystemet, 15st flödesbilder över de olika individuella systemen, det senaste OVK-protokollet för systemet från 2018 samt en översikt över byggnadens olika undersystem. Dessa dokument tillhandahölls av Leif Söderbäck, projektledare fastighetsavdelningen, Norrtälje Kommun. De ritningar som granskades innefattar dock inte byggnadens alla delar, då ritningar av vissa korridorer inte fanns att framförskaffa av oklar anledning.

Det totala ventilationssystemet på Rodengymnasiet består av 12 st mindre system med individuella luftbehandlingsaggregat som arbetar oberoende av varann. Enligt de senaste OVK-protokollen som finns vid tiden för studien är samtliga system förutom system nr 8 godkända, besiktning av systemen skedde mellan 26/2–18 och 4/4–18.

De flesta systemen i verksamheten har specifika drifttider då de ska uppfylla de projekterade flödena, generellt är dessa mellan 07:00-18:00. Tre av systemen har närvarogivare under drifttiderna som anpassar driften till personbelastningen, och endast ett system (TA017, aulan) styrs med CO₂ givare med målområdet 700–900 ppm.

Samtliga ventilationssystem på Rodengymnasiet är av FTX-typ, där det alltså finns en

värmeväxlare för att kunna återvinna värmeenergi i systemet. De värmeväxlare som betjänar undervisningslokalerna och kontorsområden är av plattvärmeväxlar typ, medan aggregaten som betjänar kök, matsal och aula är av batterityp.

(21)

Inbyggt i ventilationssystemet är en funktion som kan mäta verkningsgraden hos

värmeväxlarna i luftbehandlingsaggregaten och larmar om den sjunker under 60%. Detta är en effektiv åtgärd för att minimera eneriförluster.

Fläktrummen för ventilationssystemet är placerade i närheten till centralkorridoren som går igenom hela skolbyggnaden, och luftbehandlingsaggregaten är placerade en våning upp, troligtvis för att spara på utrymme på markplan.

Den generella principen för detta ventilationssystem är att placera tilluftsdon inne i kontor och klassrum, och sedan låta luften färdas ut i korridorer genom överluftsdon, för att sedan sugas ut ur större galler och frånluftsdon placerade i korridorer. I toaletter och vid pentryn tillförs tilluft också genom överluftsdon för att sugas ut med frånluftsdon.

Figur 4 Flödesbild av system TA001

I figuren ovan visas aktuell driftinformation för ett av systemen i verksamheten (TA001), där kan tryckfall och temperaturer avläsas på distans och en tydlig överblick över systemets uppbyggnad finns, för att underlätta i eventuell felsökning.

4.2

Rekommenderade åtgärder

Ett sätt att minimera energiförbrukningen av systemet är att förse det med mer noggrann reglering som anpassar sig efter belastningen och inte går på full effekt konstant, oavsett om det finns något behov för sådan ventilation. CO₂ reglering är effektivt om korrekt

implementerat och skulle sänka den totala energiförbrukningen av ventilationssystemet, men kräver dock extra underhåll samt installation av flertal komponenter och möjligtvis viss anpassning av det befintliga ventilationssystemet, allt vilken innebär extra kostnader (Svensk Ventilation (u.å). Denna åtgärd är kanske inte omedelbart nödvändig, men är ett rimligt alternativ om större förändringar ska göras på systemet i framtiden.

Då undersökningen av Rodengymnasiets ventilationssystems energiförbrukning inte gjordes så genomgående som först planerat är det svårt att fastslå om åtgärder gällande

(22)

effektivisering av dess energiförbrukning är relevanta eller överhuvudtaget nödvändiga. En enkel och överskådlig uppskattning av ventilationssystemets energiförbrukning på plats gav intrycket av att det är något som hålls väl kontrollerat. En möjlig åtgärd för att förbättra energieffektiviteten hos ett ventilationssystem är noggrannare underhåll på systemet, men underhållet på Rodengymnasiets system är tillräckligt bra och sker tillräckligt ofta för att minimera risker för onödig energianvändning.

Utifrån ett arbetsmiljöperspektiv bör en noggrannare utredning utföras gällande de klagomål som personalen upplever på inneklimatet, då det till synes inte verkar bero på bristande ventilation finns det rimligtvis en annan orsak. Oavsett orsak till detta problem så är det en begränsning för verksamhetens effektivitet då personalen inte kan arbeta bekvämt, och bör därför åtgärdas snarast.

5

RESULTAT

5.1

Uppmätta värden

5.1.1

Mätning av CO2, RF och Temperatur i klassrum

Vid tiden för mätning och undersökningar på plats fanns vissa begränsningar relaterade till den pågående COVID-19 pandemin, där stora delar av skolans elever och personal arbetade och undervisades på distans. Detta gjorde att personbelastningen och användningen av skolans lokaler inte reflekterade hur verksamheten vanligtvis drivs, och därför anpassades resultatinsamlingen för att ge så representativa resultat som möjligt.

För loggning under en heldag placerades mätinstrumentet på en plats i rummet där de uppmätta värdena ska representera den genomsnittliga luftkvalitén i rummet. Placeras mätinstrumentet för nära till exempel dörrar, fönster eller människor kommer resultaten återspegla området närmast dessa, vilket bara är en liten del av rummet och har inte nödvändigtvis samma egenskaper som resterande delar av rummet. Totalt utfördes mätningar under sex arbetsdagar, tre mätningar i olika klassrum och tre i olika kontor.

(23)

Mätning 1: Rektors kontor, korridor E2

Mätning från 08:00 till ca 15:05, med en person i kontoret under arbetsdagen.

Efter viss stabilisering runt kl 09:00 tycks temperaturen och CO₂-nivån i kontoret lägga sig på en jämn och fullt acceptabel nivå under hela dagen. Den relativa fuktigheten förändras något under dagen, men rör sig endast några procentenheter från ca 45% till ca 52%, vilket är helt rimligt då en person spenderar mycket tid i rummet, och det ligger alltid inom

acceptabla nivåer. 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 % RF Klockslag

RF

0 200 400 600 800 1000 1200 07:12:00 08:24:00 09:36:00 10:48:00 12:00:00 13:12:00 14:24:00 15:36:00 PPM CO₂ Klockslag

CO₂-nivå

18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 Grader C Klockslag

Temp

Figur 6 RF-värden mätning 1 Figur 5 Temperaturvärden mätning 1

(24)

Mätning 2: Klassrum E11

Tabell 2 Personbelastning i mätning 2

Aktivitet Klockslag Antal personer närvarande

Lektion 1 08:50-10:20 18

Lektion 2 10:30-11:20 20

Lektion 3 12:00-13:30 20

Den relativa fuktigheten och temperaturen i klassrummet stabiliserar sig efter ett par timmar och ligger relativt stadig mellan 30–40% RF och ca 21,5°C under dagen, vilket är fullt rimliga värden och bör ej skapa en märkbart obekväm miljö. CO₂-nivån fluktuerar något i samband med personbelastningen i rummet, men når som högst ca 860ppm, vilket är fullständigt acceptabelt och indikerar på väl fungerande ventilation.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 07:12:00 08:24:00 09:36:00 10:48:00 12:00:00 13:12:00 14:24:00 % RF Klockslag

RF

18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 22 07:12:00 08:24:00 09:36:00 10:48:00 12:00:00 13:12:00 14:24:00 Grader C Klockslag

Temp

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 07:12:00 08:24:00 09:36:00 10:48:00 12:00:00 13:12:00 14:24:00 PPM CO₂ Klockslag

CO₂-Nivå

Figur 9 RF-värden mätning 2 Figur 8 Temperaturvärden mätning 2

(25)

Mätning 3: Klassrum E21

Tabell 3 Personbelastning i mätning 3

Aktivitet Klockslag Antal personer närvarande

Lektion 1 08:50-10:20 24

Lektion 2 10:30-10:50 18

Lektion 3 13:00-14:20 24

Den relativa fuktigheten i klassrum E21 sjunker stadigt med ett par procentenheter under dagen, för att sedan öka igen när personbelastningen försvinner. Den är som lägst ca 18%, vilket kan upplevas som obekvämt under längre perioder. Temperaturen ökar långsamt under dagen, för att sedan öka mer drastiskt vid starten av den tredje lektionen, från ca 20,5°C till ca 23,5°C. Därefter sjunker temperaturen igen till en mer normal temperatur på ca 21°C på ca 20 minuter, vilket tyder på bra värmebortföring. CO₂-nivån speglar

personbelastningen i rummet under dagen och når som högst ca 670ppm, vilket är fullt acceptabelt. 0 5 10 15 20 25 30 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 %RF Klockslag

RF

18 19 20 21 22 23 24 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 Grader C Klockslag

Temp

0 100 200 300 400 500 600 700 800 07:12:00 08:24:00 09:36:00 10:48:00 12:00:00 13:12:00 14:24:00 15:36:00 PPM Klockslag

CO2

Figur 12 RF-värden mätning 3 Figur 11 Temperaturvärden mätning 3

(26)

Mätning 4: Klassrum E18

Tabell 4 Personbelastning i mätning 4

Aktivitet Klockslag Antal personer närvarande

Lektion 1 08:50-10:20 27

Lektion 2 10:25-11:45 15

Lektion 3 12:30-13:40 25

Lektion 4 13:50-16:10 26

Den relativa fuktigheten i klassrum E18 ökar stadigt under dagen från ca 27% till ca 39%, vilket är fullt inom ett acceptabelt område. Temperaturen ökar under dagens gång, och är något lägre än temperaturen i andra liknande klassrum, men ändå rimligt acceptabelt. CO₂-nivån följer tydligt lektionsschemat och hinner minska mellan lektioner, även fast det inte når över godtagbara nivåer med ca 25 personers belastning under längre tid.

0 10 20 30 40 50 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 %RF Klockslag

RF

17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 Grader C Klockslag

Temp

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 PPM Klockslag

CO2

Figur 15 RF-värden mätning 4 Figur 14 Temperaturvärden mätning 4

(27)

Mätning 5: SYV-kontor, korridor F2

Mätning från kl 08:00 till 16:45, med en person i kontoret under arbetsdagen.

Det mest märkbara resultatet från denna mätning är att temperaturen i detta kontor ligger precis under 20°C fram till ca kl 13:15, och är som högst 20,5°C vid slutet på arbetsdagen. Då rekommenderad temperatur för en arbetsplats är mellan 20-24°C är detta inte optimalt om temperaturen ligger konsekvent under 20°C. Det är svårt att konstatera att det finns ett problem med detta kontor efter bara en dags mätningar, men det är ett intressant område för eventuell vidare utredning utanför detta arbete.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 %RF Axeltitel

RF

17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 Grader C Axeltitel

Temp

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00 PPM Axeltitel

CO2

Figur 17 RF-värden mätning 5 Figur 18 Temperaturvärden mätning 5

(28)

Mätning 6: Rektors kontor, korridor E2

Mätning från kl 07:45 till 15:50, med en person i kontoret under arbetsdagen.

Under denna mätning startades en portabel värmefläkt i kontoret vid ca kl 11, då den anställda ofta är missnöjd med temperaturen och fryser. Dock är den opåverkade

temperaturen tillräckligt varm enligt riktlinjer och bör inte upplevas som obehaglig ur den synpunkten. Den relativa fuktigheten och CO₂-nivån är fullt acceptabel i kontoret under hela arbetsdagen.

Sammanfattning av dessa resultat

Då människor spenderar tid i ett utrymme avges värme från vår kroppsvärme samt

vattenånga och koldioxid från utandningen. En viktig funktion hos ett ventilationssystem är då att cirkulera luften tillräckligt och byta ut den så att dessa tre parametrar förblir på en behaglig nivå för längre vistelse i just det utrymmet. I de mätningar som utförs i denna studie demonstreras det att de lokaler som uppmätts kan reglera dessa värden tillräckligt effektivt för att ligga på nivåer som anses behagliga. Det syns tydliga skillnader i samtliga värden när det finns människor närvarande i lokalerna som undersöks, men de hamnar aldrig utanför vad som är rimligt och godtagbart för en sund innemiljö gällande luftkvalité.

0 5 10 15 20 25 30 35 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 %RF Klockslag

RF

17 18 19 20 21 22 23 24 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 Grader C Klockslag

Temp

0 100 200 300 400 500 600 700 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00 PPM Klockslag

CO2

Figur 21 RF-värden mätning 6 Figur 20 Temperaturvärden mätning 6

(29)

5.1.2

Flödesmätningar vid don och i kanaler

I de fall där flödesmätningar inte har varit möjliga att utföra under studiens gång har de senaste uppmätta värdena i verksamhetens OVK-protokoll antagits fortfarande vara aktuella och använts som grund för detta arbetes resultat och slutsatser.

OVK, obligatorisk ventilationskontroll ska utföras regelbundet i alla byggnader som är i bruk, och för skolbyggnader görs det med 3 års intervall. Kontrollen görs för att se till att det inte finns föroreningar i systemet som kan spridas i den aktuella byggnaden, samt för att kontrollera att instruktioner och skötselanvisningar för systemet är aktuella och finns lätt tillgängliga, och även att ventilationssystemet fungerar såsom avsett. Nedan visas de resultat som insamlades under den senaste ventilationskontrollen vid tiden för denna studie, där luftflöden uppmättes vid samtliga tillgängliga don och jämfördes med de projekterade flödena för att kontrollera att kraven uppfylldes. Vid denna kontroll blev alla system förutom ett godkänt, och där det icke godkända systemet åtgärdades och var vid tiden för denna studie även det fullt fungerande.

I figur 23 och figur 24 visas hur dessa kontroller presenteras, där mätningar av luftflöde utförs vid samtliga till- och frånluftsdon där detta är möjligt och sedan jämförs det uppmätta värdet med känt projekterat värde. Målet är mätningarna är naturligtvis att det uppmätta flödet är så nära det projekterade som möjligt, då problem kan uppstå både vid för höga eller för låga flöden.

(30)

Figur 23 OVK-protokoll av system TA003, godkänt

(31)

Sammanfattning av dessa resultat

Samtliga av de senaste OVK-protokollen för Rodengymnasiet finns nedan som bilagor, och ovan visas exempel på ett system som är fullt godkänt (TA003), och ett underkänt system (TA009).

Som OVK-protokollet ovan demonstrerar så var samtliga undersystem godkända förutom ett (TA009), och de flöden som uppmätts i denna kontroll innebär att ventilationen på

Rodengymnasiet fungerar väl och ger inte direkt belägg för det missnöje som finns gällande ventilationen.

5.2

Visuell utvärdering av systemet

5.2.1

Generell inspektion

De ritningar som har granskats för detta arbete är främst gjorda mellan 1991–2000, och sedan dess har många stora ändringar skett inuti skolbyggnaden som kräver anpassning av det befintliga ventilationssystemet. Utifrån en översiktlig inspektion av nuvarande

ventilationsinstallationer är det uppenbart att dessa inte stämmer med ritningarna tillhands i många fall.

5.2.2

Inspektion av ventilationskomponenter

De synliga komponenterna i ventilationssystemet uppvisar inga betydelsefulla indikationer på att det är dåligt underhållet eller på något märkbart sätt icke-fungerande. Endast ett fåtal frånluftsdon har synlig smutsuppbyggnad på sig, dock inte sådan mängd att det bör påverka prestandan märkbart, och endast 1 av de synliga donen ser skadat eller trasigt ut. Placeringar av ventilationskomponenter är rimligt för denna typ av verksamhet, och det finns ingen uppenbar risk för kortslutning hos de inspekterade komponenterna.

Fläktrum, dolda komponenter:

Tillsyn och underhåll sker regelbundet i systemets fläktrum, och filter i luftbehandlingsaggregaten byts en gång om året på hösten.

De flesta aggregaten installerades i byggnaden år 1986, men har uppdaterats och anpassats under sin tid i drift, och de har fortfarande möjlighet att öka luftomsättningen om

ombyggnationer eller annan förändring i verksamhet kräver det, utan att behöva gå på maxeffekt.

(32)

5.3

Åsikter hos personal och elever

Personal som arbetar på Rodengymnasiet är starkt överens om att kontoren belägna i korridor E2 ej håller en bekväm arbetstemperatur, något som inte är ett problem i de flesta andra kontor i andra korridorer. Även kontor i korridor F2 uppfattas av de anställda som dåligt ventilerade, och de som arbetar i de kontoren har problem med vanligt förekommande huvudvärk och övriga sjukdomsbesvär som endast uppstår och förvärras av att vistas i de kontoren.

Den vanligaste förekommande åsikten hos personalen på Rodengymnasiet gällande deras ventilation är att de upplever att deras kontor och arbetsutrymmen är för kalla, eller i vissa få fall för varma. Detta behöver nödvändigtvis inte vara ett tecken på dålig ventilation, då dess primära syfte är att cirkulera luft och inte att reglera temperatur. Dessutom påvisar de mätningar som utförs i vissa av de kontor där temperaturen upplevs som mest obekväm att den ligger fullt inom acceptabla värden och inte bör ge den upplevelsen.

5.4

Energiförbrukning

Med hjälp av styrsystemet på Rodengymnasiets ventilationssystem övervakas

energiförbrukningen av systemet och genom regelbundet underhåll och snabb respons vid driftfel minimeras de orsaker som kan bidra till ineffektiv energianvändning.

Den mest påtagliga metoden för att optimera ett ventilationssystems energianvändning är att se till att fläktarna i luftbehandlingsaggregatet inte arbetar mer än de behöver, och på så vis drar mer el. I detta system regleras fläktdriften efter ett visst önskat tryckfall som är beräknat utefter den belastning som finns och hur systemet är utformat, därefter ökas eller sänks fläktarnas effekt om tryckfallet i systemet förändras. Genom att se till så att det inte finns trasiga eller smutsiga komponenter i ventilationssystemet, och genom att byta de filter som finns regelbundet minimeras risken för att tryckfallet ska påverkas negativt, vilket gör att fläktarna kan arbeta vid lägre effekt och därför förbruka mindre energi. Vid granskning av Rodengymnasiets ventilationssystem är det tydligt att det är ett välskött system, och med hjälp av tekniken hos ett avancerat reglersystem med god övervakning hindrar det att systemets energiförbrukning skulle vara ett problem.

(33)

Tabell 5 Resultat av verkningsgradsberäkning Verkningsgrad hos värmeåtervinning i värmeväxlare Tilluftstemperatur [°C] 18,7 Frånluftstemperatur [°C] 20 Utelufttemperatur [°C] 13 Verkningsgrad [%] 83,75

Enligt Formel 1 beräknades verkningsgraden hos värmeväxlaren i system TA006 till ca 83,75%, vilket anses som ett mycket bra värde för en värmeväxlare av den typen. En sådan bra värmeåtervinning i kombination med att systemet larmar då verkningsgraden sjunker under 60% innebär ökad minimering av energiförluster. Verkningsgraden hos värmeväxlarna i resterande system på Rodengymnasiet antas vara snarlik då inställningarna är identiska och de har liknande förutsättningar.

Tabell 6 Result av effektbehovsberäkning

System TA001 TA015

Proj. Flöde [m³/s] 3,6 2

Märkeffekt [W] 3000 3000

Tryckfall [Pa] 155 250

Teoretiskt effektbehov [W] 558 500

Till- och frånluftsfläktar i ett luftbehandlingsaggregat har vanligtvis en verkningsgrad mellan 45–65% enligt Warfvinge & Dahlblom, (2010). Utifrån dessa beräkningar och förutsättningar syns det att de fläktar som används i Rodengymnasiets ventilationssystem som representeras av de i systemen TA001 och TA015 i tabellen ovan är dimensionerade väl för ändamålet. Det finns dessutom utrymme i det befintliga systemet för ökning av effekten om så skulle

behövas. De energiförluster och ökade slitage som framkommer då fläktar drivs nära sin maxkapacitet minimeras även i detta fall då fläktarna är väl dimensionerade.

(34)

6

DISKUSSION

6.1

Svårigheter och komplikationer

För att så realistiskt som möjligt kunna mäta och utvärdera Rodengymnasiets

ventilationssystem bör mätningar ha gjorts vid normal personbelastning och under de förutsättningar som systemet och verksamheten är tänkt att arbeta under. Dock, under arbetstiden för denna studie begränsades detta på grund av den pågående COVID-19 pandemin. På grund av restriktioner var det endast ungefär hälften av den vanliga personbelastningen på plats under studiens gång, då resten studerade och arbetade på distans för att hindra smittspridning i skolan.

Viss brist i mätutrustning gjorde även att alla mätningar som optimalt behövts göras inte var möjliga. Den mätutrustningen som användes för att mäta ventilationsflöden kunde endast mäta på en viss storlek av frånluftsdon, och inuti ventilationskanaler. Detta gjorde att det var omöjligt att mäta luftflöden på de flesta frånluftsdon på plats då de var av annan storlek. Åtkomst till Rodengymnasiets ventilationsritningar var även något begränsad under arbetets gång, där de först tog betydligt längre tid än beräknat att införskaffa, trots ihärdigt

efterfrågande. Kvalitén på ritningarna var varierande och i vissa fall var de något svårtydliga, detta i kombination med att de i många fall inte stämde överens med befintliga installationer gjorde att de inte var till så stor nytta som planerat. Dessutom fanns inte aktuella ritningar att tillgå överhuvudtaget för vissa delar av byggnaden, och där fick det förlitas på de synliga delarna av ventilationssystemet för att uppskatta dess uppbyggnad.

Vid starten av detta arbete var tanken att energidelen skulle ha ett större fokus under arbetets gång. Men då det var svårt att finna mycket information om energiförbrukningen av

Rodengymnasiets ventilationssystem och övriga delar i arbetet ansågs mer intressanta ur ett praktiskt perspektiv i kombination med att arbetet kring dem krävde mer tid än väntat, blev fokuset på energin inte alls lika stor som först planerat.

6.2

Analysering av resultaten

På grund av den mängd klagomål som finns gällande Rodengymnasiets ventilationssystem förväntades det upptäckas ett flertal faktorer som skulle förklara detta under arbetets gång, men sådant var ej fallet. Samtliga mätningar och undersökningar som gjorts i denna studie tyder på att ventilationssystemet i fråga fungerar alldeles utmärkt och bör inte rimligtvis orsaka den mängd klagomål som det till synes gör. Både flödesmätningar och mätningar av den faktiska luftkvalitén i de olika utrymmen påvisar fullt godkänd ventilation, och ger ingen direkt förklaring till de upplevda bristerna som existerar enligt personalen.

(35)

Eftersom de flesta klagomålen är att de upplever miljön som för kall, kan det betyda att det faktiska felet är exempelvis dåligt uppvärmningssystem, läckage i konstruktion eller helt enkelt orimliga förväntningar och krav hos de anställda.

Resultaten från beräkningen av verkningsgraden hos systemets värmeväxlare styrker

argumenten för att Rodengymnasiets ventilationssystem är energieffektivt och inte har några tydliga bristområden. Det går inte att utesluta att ytterligare effektivisering av

energiförbrukningen är möjlig, men resultaten i denna studie ifrågasätter om det är nödvändigt.

Efter sammanfattning och genomgång av detta arbetes resultat anses det täcka de relevanta informationsområdena för arbetets syfte. På grund av detta och att arbetet utförts på ett vetenskapligt korrekt sätt får det anses att dess slutsatser har relevans och möjlighet för användning som grund för framtida arbeten i det berörda området.

De mätningar och undersökningar som utförts i detta arbete täcker in de viktigaste faktorerna av ventilationen som påverkar hur personerna som vistas på Rodengymnasiet upplever luftkvalitén. Och därför är det rimligt att utgå från dessa resultat i eventuella efterkommande arbeten i samma område, och även rimligt att använda sig av liknande metodik som denna studie i andra arbeten med liknande syften och förutsättningar.

6.3

Felkällor

Likt många studier av denna typ finns en viss osäkerhet i resultaten på grund av ett flertal olika faktorer, dock inget som bör göra resultaten helt opålitliga. Då vissa delar av denna studies resultat förlitar sig på data som inte är direkt insamlat för arbetets syfte, såsom OVK-protokollen i bilaga 2, är kvalitén och säkerheten på dessa okänd, men får antas som god då det är ett viktigt dokument och mätning utförd av en professionell besiktningsman.

Mätningarna som utfördes i klassrum och kontor gjordes med utrustning där begränsad erfarenhet fanns, utan gjordes endast enligt bruksanvisningar och muntlig instruktion. Ett flertal mätningar utfördes med denna utrustning konsekvent enligt samma process för att variation inte skulle förekomma i resultaten, och de erhållna resultaten anses rimliga utifrån existerande förutsättningar, men då det inte finns ett garanterat sätt att kontrollera dessa kan säkerheten inte vara fullständigt absolut.

(36)

7

SLUTSATSER

Det finns en tydlig skillnad mellan den upplevda situationen på Rodengymnasiet och vad de uppmätta värdena i studien visar. Enligt de standards och krav som finns på ventilation för denna typ av verksamhet uppfylls kriterierna för luftomsättning och luftkvalité med

marginal. Det är därför högst troligt att det missnöje som finns är relaterat till något annat problem, eller är på grund av orealistiska krav från de anställda.

Enligt de mätningar som utförts i denna studie och granskning av det aktuella

OVK-protokollet uppfyller Rodengymnasiets ventilationssystem de krav som finns, och ger ingen tydlig anledning till varför luftkvalitén upplevs sämre än vad siffrorna visar.

De överlägset mest förekommande klagomålen hos personalen på Rodengymnasiet gällande ventilationen är temperaturrelaterade, oftast att det är för kallt, och inte direkt relaterat till själva kvalitén på luften. Ett ventilationssystems uppgift är inte att kontrollera ett utrymmes temperatur, även om det kan påverka den något, därför tyder denna studies bevis på att de problem som upplevs och tros tillhöra ventilationen istället sannolikt har annan orsak.

8

FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE

Om vidare arbete och undersökning skulle göras gällande Rodengymnasiets

ventilationssystem eller liknande projekt, finns flera områden och perspektiv som detta arbete inte lagt största fokus på eller bortsett från fullständigt. Det ekonomiska perspektivet skulle vara intressant i ett arbete av denna typ, och även en jämförelse av situationen mellan kommunala verksamheter och privatägda. Även noggrannare analysering av hela

Rodengymnasiets VVS-system skulle vara intressant, för att se om något märkbart skiljer dem åt, och vad det finns för förbättringsområden i de olika systemen.

Detta arbete gav endast en förenklad överblick över ventilationssystemets energiförbrukning, och det är ett område där det finns mycket utrymme för fördjupande undersökningar och utvärderingar. Då denna studie ger vissa bevis för att ventilationssystemets prestanda kan ses som tillräcklig, ger det ett utgångsläge för att analysera energiförbrukningen noggrannare och eventuellt föreslå åtgärder för effektivisering.

Ett antagande som har gjorts för detta arbete är att utformningen av Rodengymnasiets ventilationssystem är tillräckligt bra för att inte ha några uppenbara brister. Det är dock naturligtvis inte självklart och är ett stort område där ytterligare undersökningar är möjliga och förbättringsåtgärder skulle kunna föreslås. Projektering, planering och installation av VVS-system är ett område där det mycket väl kan finnas brister eller problemkällor av olika anledningar. Fel dimensionering eller injustering kan bland annat orsaka bristande

ventilationsprestanda. Det finns därför även utrymme där för att komplettera de resultat som insamlats för detta arbete med en grundlig genomgång av den projekterande processen och installationen av samtliga delar av Rodengymnasiets ventilationssystem, för att eventuellt hitta fler förbättringsområden.

(37)

REFERENSER

Alhakim, A., & Hakim, R. (2018). Inneklimat i kontorsmiljö: Utvärdering av inneklimat i en kontorsmiljö med fokus på ventilationen (Dissertation). Hämtad från

http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-231499 Boverket (2017). OVK - obligatorisk ventilationskontroll.

https://www.boverket.se/sv/byggande/halsa-och-inomhusmiljo/ventilation/ovk/ Hämtad 2020-12-08.

Enberg, H., 2015. Minikrav på luftväxling, En tolkning av Boverkets Byggregler,

Arbetsmiljöverkets föreskrifter, Folkhälsomyndighetens allmänna råd och andra dokument.

Folkhälsomyndigheten. (2014). Folkhälsomyndighetens allmänna råd om ventilation. Hämtad 2020-11-29 från

https://www.folkhalsomyndigheten.se/contentassets/641784832543443ea4eebe9b300c244 e/fohmfs-2014-18.pdf

Folkhälsomyndigheten. (2005). Temperatur inomhus. 2005-101-6. Socialstyrelsen.

https://www.folkhalsomyndigheten.se/contentassets/a22abd3cdc1042e195d50fe4484a7fb9/ temperatur-inomhus.pdf

Folkhälsomyndigheten. (2019). Ventilation. Hämtad 2020-11-19 från

https://www.folkhalsomyndigheten.se/livsvillkor-levnadsvanor/miljohalsa-och-halsoskydd/tillsynsvagledning-halsoskydd/kompletterande-vagledning-om-ventilation/

Milton, D. K., Glencross, P. M., & Walters, M. D. (2000). Risk of sick leave associated with outdoor air supply rate, humidification, and occupant complaints. Indoor air, 10(4), 212– 221.

Park, J. S., & Yoon, C. H. (2011). The effects of outdoor air supply rate on work performance during 8-h work period. Indoor air, 21(4), 284–290.

https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2010.00700.x

Svensk Ventilation. (u.å). Behovsstyrning ger bättre ekonomi. Hämtad 2020-11-29 från

https://www.svenskventilation.se/ventilation/behovsstyrning/ Svensk Ventilation (2017). Dålig luft vanligt i skolor.

https://wwwsvenskventila.cdn.triggerfish.cloud/uploads/2017/03/PM-Dalig-luft-vanligt-i-skolor-170308-1.pdf

Warfvinge, C. & Dahlblom, M., 2010. Projektering av VVS-installationer. Lund: u.n., pp. 1:1-40.

Wargocki, P.., Wyon, D.P., Sundell, J., Clausen, G. and Fanger, P.O. (2000), The Effects of Outdoor Air Supply Rate in an Office on Perceived Air Quality, Sick Building Syndrome (SBS)

(38)

Symptoms and Productivity. Indoor Air, 10: 222-236. https://doi.org/10.1034/j.1600-0668.2000.010004222.x

(39)
(40)
(41)
(42)
(43)
(44)

BILAGA 2: OVK-PROTOKOLL FRÅN 2018 PÅ

RODENGYMNASIET

(45)
(46)
(47)
(48)
(49)
(50)
(51)

Box 883, 721 23 Västerås Tfn: 021-10 13 00 Box 325, 631 05 Eskilstuna Tfn: 016-15 36 00

Figur

Tabell 1 För- och nackdelar med olika VVX

Tabell 1

För- och nackdelar med olika VVX p.18
Figur 3 Ventilationsöversikt över Rodengymnasiet

Figur 3

Ventilationsöversikt över Rodengymnasiet p.20
Figur 4 Flödesbild av system TA001

Figur 4

Flödesbild av system TA001 p.21
Figur 6 RF-värden mätning 1  Figur 5 Temperaturvärden mätning 1

Figur 6

RF-värden mätning 1 Figur 5 Temperaturvärden mätning 1 p.23
Figur 7 CO2-värden mätning 1

Figur 7

CO2-värden mätning 1 p.23
Tabell 2 Personbelastning i mätning 2

Tabell 2

Personbelastning i mätning 2 p.24
Figur 9 RF-värden mätning 2  Figur 8 Temperaturvärden mätning 2

Figur 9

RF-värden mätning 2 Figur 8 Temperaturvärden mätning 2 p.24
Figur 10 CO2-värden mätning 2

Figur 10

CO2-värden mätning 2 p.24
Tabell 3 Personbelastning i mätning 3

Tabell 3

Personbelastning i mätning 3 p.25
Figur 12 RF-värden mätning 3  Figur 11 Temperaturvärden mätning 3

Figur 12

RF-värden mätning 3 Figur 11 Temperaturvärden mätning 3 p.25
Figur 13 CO2-värden mätning 3

Figur 13

CO2-värden mätning 3 p.25
Tabell 4 Personbelastning i mätning 4

Tabell 4

Personbelastning i mätning 4 p.26
Figur 16 CO2-värden mätning 4

Figur 16

CO2-värden mätning 4 p.26
Figur 15 RF-värden mätning 4  Figur 14 Temperaturvärden mätning 4

Figur 15

RF-värden mätning 4 Figur 14 Temperaturvärden mätning 4 p.26
Figur 17 RF-värden mätning 5  Figur 18 Temperaturvärden mätning 5

Figur 17

RF-värden mätning 5 Figur 18 Temperaturvärden mätning 5 p.27
Figur 19 CO2-värden mätning 5

Figur 19

CO2-värden mätning 5 p.27
Figur 22 CO2-värden mätning 6

Figur 22

CO2-värden mätning 6 p.28
Figur 21 RF-värden mätning 6  Figur 20 Temperaturvärden mätning 6

Figur 21

RF-värden mätning 6 Figur 20 Temperaturvärden mätning 6 p.28
Figur 23 OVK-protokoll av system TA003, godkänt

Figur 23

OVK-protokoll av system TA003, godkänt p.30
Figur 24 OVK-protokoll av system TA009, ej godkänt

Figur 24

OVK-protokoll av system TA009, ej godkänt p.30
Tabell 5 Resultat av verkningsgradsberäkning  Verkningsgrad hos  värmeåtervinning i värmeväxlare  Tilluftstemperatur [°C]  18,7  Frånluftstemperatur [°C]  20  Utelufttemperatur [°C]  13  Verkningsgrad [%]  83,75

Tabell 5

Resultat av verkningsgradsberäkning Verkningsgrad hos värmeåtervinning i värmeväxlare Tilluftstemperatur [°C] 18,7 Frånluftstemperatur [°C] 20 Utelufttemperatur [°C] 13 Verkningsgrad [%] 83,75 p.33

Referenser

  1. Figur 1 Roterande värmeväxlare, Svensk ventilation (u.å) .......................................................... 9
  2. Figur 2 Plattvärmeväxlare, Svensk ventilation (u.å) .................................................................... 9
  3. Figur 3 Ventilationsöversikt över Rodengymnasiet .................................................................... 11
  4. Figur 5 Temperaturvärden mätning 1 .......................................................................................... 14
  5. Figur 6 RF-värden mätning 1 ........................................................................................................ 14
  6. Figur 7 CO2-värden mätning 1 ...................................................................................................... 14
  7. Figur 8 Temperaturvärden mätning 2 .......................................................................................... 15
  8. Figur 9 RF-värden mätning 2 ........................................................................................................ 15
  9. Figur 10 CO2-värden mätning 2 ................................................................................................... 15
  10. Figur 11 Temperaturvärden mätning 3 ......................................................................................... 16
  11. Figur 12 RF-värden mätning 3 ...................................................................................................... 16
  12. Figur 13 CO2-värden mätning 3 .................................................................................................... 16
  13. Figur 14 Temperaturvärden mätning 4 ........................................................................................ 17
  14. Figur 15 RF-värden mätning 4 ...................................................................................................... 17
  15. Figur 16 CO2-värden mätning 4 ................................................................................................... 17
  16. Figur 17 RF-värden mätning 5 ......................................................................................................18
  17. Figur 18 Temperaturvärden mätning 5 ........................................................................................18
  18. Figur 19 CO2-värden mätning 5 ....................................................................................................18
  19. Figur 21 Temperaturvärden mätning 6 ........................................................................................ 19
  20. Figur 22 RF-värden mätning 6 ..................................................................................................... 19
  21. Figur 20 CO2-värden mätning 6 ................................................................................................... 19
  22. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-231499
  23. https://www.boverket.se/sv/byggande/halsa-och-inomhusmiljo/ventilation/ovk/
  24. https://www.folkhalsomyndigheten.se/contentassets/641784832543443ea4eebe9b300c244e/fohmfs-2014-18.pdf
  25. https://www.folkhalsomyndigheten.se/contentassets/a22abd3cdc1042e195d50fe4484a7fb9/temperatur-inomhus.pdf
  26. https://www.folkhalsomyndigheten.se/livsvillkor-levnadsvanor/miljohalsa-och-halsoskydd/tillsynsvagledning-halsoskydd/kompletterande-vagledning-om-ventilation/
  27. https://www.folkhalsomyndigheten.se/livsvillkor-levnadsvanor/miljohalsa-och-halsoskydd/tillsynsvagledning-halsoskydd/kompletterande-vagledning-om-ventilation/
  28. https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2010.00700.x
  29. https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2010.00700.x
  30. https://www.svenskventilation.se/ventilation/behovsstyrning/
Relaterade ämnen :