Dagslys, arkitektur og energi

Af Rob March, Vibeke Grupe Larsen, Michael Lauring, Morten Christensen


Dagslyset og derfor arkitekturen, spiller en afgørende rolle i at minimere det samlede primærenergiforbrug i kontorer.

cbs-2008.jpg 

Dagslys regnes gerne for et af arkitekturens hovedelementer på linje med rum og materialer, og det medvirker til at udvikle og definere regionale, arkitektoniske karakteristika. I det nordlige Europa er lysmængden begrænset om vinteren, hvor himlen er skyet eller overskyet i 80 % af dagtimerne. Derfor er et veldisponeret dagslysindfald i de fleste sammenhænge en central arkitektonisk fordring.

De nye energibestemmelser lægger vægt på kontorets dagslysforhold i beregningen af energiforbruget, hvor dagslysfaktoren anvendes til at beregne behovet for kunstig belysning. Ved en gennemsnitlig dagslysfaktor på 2 % eller mindre må dagslyset suppleres med kunstig belysning for at opnå tilstrækkeligt arbejdslys. Fra en kvalitativ synsvinkel vil et rum med en gennemsnitlig dagslysfaktor på 5 % eller mere opleves som let og velbelyst, og der vil om dagen kun sjældent være behov for kunstig belysning.

 

Dagslys

Kontorbyggeriets udvikling viser en tendens mod større og dybere bygninger, som skal rumme komplekse og skiftende arbejdsprocesser. Dybe kontorer har typisk et anlægsøkonomisk klimaskærmsareal, hvor dybe rum kombineres med relativt lave rumhøjder. For et dybt kontor med en højde/dybde-proportion på 30 %, som vist i figur 1, er der behov for:

  • En glasandel på 20 % af facadearealet for at opnå en gennemsnitlig dagslysfaktor på 2 %
  • En glasandel på 50 % for at opnå en dagslysfaktor på 5 %.

Det dybe kontor har en meget ujævn lysfordeling med en variation på 25:1 mellem dagslysfaktoren tæt på vinduet og bagerst i rummet. Denne skæve fordeling kan give problemer for synsfunktionen, og den kan resultere i et større behov for kunstig belysning.

En mere jævn lysfordeling kan opnås ved lyse kontorrum, som ikke er så dybe, og som har en større højde til vinduernes overkarm. For et lyst kontor med en højde/dybde-proportion på 50 %, som vist i figur 2, er der behov for:

  • En glasandel på 15 % af facadearealet for at opnå en gennemsnitlig dagslysfaktor på 2 %. 
  • En glasandel på 35 % for at opnå en dagslysfaktor på 5 %.

Det lyse kontor har en mere jævn lysfordeling med en forskel på 11:1 mellem dagslysfaktoren tæt på vinduet og bagerst i rummet. Rummets proportioner kan sikre en bedre visuel kvalitet, og det kan minimere behovet for kunstig belysning. Dagslysforholdene kan i øvrigt forbedres ved at anvende innovative dagslyssystemer, f.eks. vinduer med lyshylder, som yderligere reducerer den ujævne lysfordeling. Bygninger med smalle rum og større rumhøjder forventes også at kunne forbedre indeklimaet og understøtte en effektiv udnyttelse af naturlig ventilation (som i bygningen vist i billede 1).

 

Energi

Nyere kontorbyggeri præges af dybe bygningsformer med store glasfacader, hvor åbne kontormiljøer opdeles af fleksible servicezoner langs bygningens midterakse. Der anvendes ofte solafskærmende glastyper til at begrænse det uønskede solindfald. Med udgangspunkt i det dybe kontor, med en højde/dybde-proportion på 30 % som vist i figur 3, kan effekten på energiforbruget undersøges:

  • Facadens glasandel mod nord og mod syd øges fra 45 til 90 %, så den gennemsnitlige dagslysfaktor stiger fra 2 % til 5 %.
  • Kontorets orientering ændres fra mod syd til mod øst.

Resultaterne viser at en forøgelse af den gennemsnitlige dagslysfaktor fra 2-5 % øger det samlede energiforbrug med 35 %. De forbedrede dagslysforhold resulterer i et større energiforbrug til køling og opvarmning, som dominerer det dybe kontors primærenergiforbrug. Samtidig giver den store rumdybde og skæve lysfordeling i midterzonen et stort energiforbrug til kunstig belysning.

I det lyse kontor forbedres dagslysforholdene ved at formgive rum med lille dybde og stor rumhøjde for at skabe en jævn dagslysfordeling og minimere elbehovet til belysning. Energiforbruget til køling kan også minimeres ved at orientere mindre glasarealer mod syd. Glasarealet kan dog ikke minimeres, hvis den gennemsnitlige dagslysfaktor skal fastholdes, medmindre rumdybden minimeres. Det lyse kontor har derfor to funktionszoner: en dyb kontorzone med større glasarealer mod nord, og en smal servicezone mod syd. Her undersøges følgende:

  • Facadens glasandel øges fra 14 til 36 % mod nord og fra 5 til 25 % mod syd, så den gennemsnitlige dagslysfaktor stiger fra 2 til 5 %.
  • Kontorets orientering ændres fra mod syd til mod øst.

For det lyse kontor resulterer forøgelsen af den gennemsnitlige dagslysfaktor fra 2 til 5 % i en forøgelse af det samlede energiforbrug på kun 20 %. Det lyse kontor med en gennemsnitlig dagslysfaktor på 5 % har samme samlede energiforbrug som det dybe kontor med en gennemsnitlig dagslysfaktor på 2 %. En optimeret bygningsform kan altså give bedre dagslysforhold og indeklima samt et lavere energiforbrug.

 

Perspektiv

Dagslyset, og derfor arkitekturen, spiller en afgørende rolle i at skabe et bedre indeklima og at minimere det samlede primærenergiforbrug i kontorer. Den arkitektoniske anvendelse af glas har derfor brug for perspektivering:

 Hensyn til dagslys og arkitektur kan forenes: At advokere for moderate glasarealer i udformningen af fremtidens bygninger er ikke det samme som at foreslå genindførelse af fortidens såkaldte ‘glughulsarkitektur’. Der findes mange eksempler på bygninger, hvor moderat anvendelse af glaspartier er med til at skabe god arkitektur inde og ude, med overbevisende visuel kvalitet i bygningernes rum.

Glaspartier skal proportioneres ud fra dagslysbehov: Store glasarealer mod syd resulterer i et større samlet primærenergiforbrug til køling, så fremtidens lavenergistrategier bør derfor indledes med at proportionere glasapartierne ud fra dagslysbehov.

Lyse rum med beskeden rumdybde og stor rumhøjde kan skabe en bedre visuel kvalitet: Rum med en beskeden rumdybde og stor rumhøjde vil typisk opleves som velbelyste, og det kan skabe en bedre visuel kvalitet.

Lyse kontorer zonedelt med større glasarealer mod nord kan minimere energiforbrug: Det lyse kontor med en zonedelt planløsning har større glasarealer mod nord fastlagt efter dagslysbehov, og det giver et minimeret samlet primærenergiforbrug samt forbedrede dagslysforhold og indeklima.

Artiklen tager udgangspunkt i bogen Arkitektur og energi, som vandt Elforsk Prisen 2007 for det bedste forskningsprojekt indenfor Dansk Energis forskningsprogram for effektiv energianvendelse. Projektlederen er Rob Marsh, Arkitekt MAA PhD, SBi Byggeteknik & Design.

Ikon-pdf.png Læs resten af artiklen i pdf-format (1,33 MB)

 



Del på Facebook