6 december 2022 I dagens moderna kontor och skolor används ofta avancerade ventilationssystem för att uppnå bra luftkvalitet och låg energiförbrukning. Ventilationssystemen är ofta variabelflödesystem eller behovsstyrda system där ventilationsflöden styrs efter närvaro, schema eller både och. Under en byggnads första år ventileras dock byggnaden med maximala flöden dygnet runt med syftet att hålla nere halterna av volatila organiska föreningar (VOC) som ofta är högre i nya byggnader. I forskningsprojektet VOC-pass utvecklar vi därför en ny metod med syftet att minska ventilationsförluster och samtidigt bibehålla god luftkvalitet. Idén till metoden kommer från ett oförutsett resultat i ett tidigare projekt där vi mätte VOC-halter i en ny kontorsbyggnad.
Halterna av VOC i nya byggnader är inte alltid på hälsovådliga nivåer men kan ändå skapa irritation och koncentrationssvårigheter hos personer som vistas i lokalerna. Många känner igen lukten som en särskild ”nylukt” som även kan finnas i till exempel nya bilar eller ny elektronik. Emissionerna kommer från både byggnadsmaterial, nya möbler och ny inredning. Detta innebär att även om lågemitterande material och produkter används, kan halterna av VOC vara tydligt märkbara i nya byggnader.
VOC kan även lagras på ytor och inuti material i lokalen ungefär som värmelagring i material med hög värmekapacitet eller fuktlagring i porösa material. Detta betyder att varje lokal med dess specifika material och inredning har en VOC-lagringskapacitet som påverkar VOC-halterna i lokalen. Detta betyder, till exempel, att om ventilationen höjs kan det ta en stund innan det märks som minskad VOC-halt, eller minskad lukt inne i lokalen.
Metod
Idén med VOC-pass är att genomföra tidiga mätningar av VOC-emissioner med passiva mätare (adsorbentrör) under 2-3 veckor och under samma period logga ventilationsflöden, lufttemperatur och fukthalter med hjälp av ventilationssystemet. Därefter används mätdata för att kalibrera en beräkningsmodell som kan användas för att beskriva hur VOC-halterna ändras när ventilationsflödena ändras. Beräkningsmodellen kan i sin tur användas för att ta fram ett ventilationsschema där ventilationsflödena anpassas för minskade ventilationsförluster samtidigt som VOC-halterna hålls på acceptabla nivåer.
Unikt för den här metoden är att vi inte särskiljer emissioner från byggnadsmaterial från emissioner från möbler och inredning. I stället klumpas emissionerna samman, och vi får ett ”avtryck” eller ett VOC-pass som är unikt för ett särskilt rum eller byggnad.
I Figur 2 visas ett exempel på hur ventilationen kan användas för att säkerställa tillräckligt låga VOC-halter under de tider på dygnet som lokalen används. Här sänks ventilationsflödet nattetid, vilket leder till ökade VOC-halter och sänkta energiförluster. Två timmar innan lokalen ska börja användas höjs ventilation kraftigt vilket tvingar ner VOC-halterna till acceptabla nivåer, därefter sänks ventilation igen till en lägre nivå som är tillräcklig för att bibehålla VOC-halterna acceptabla under resten av dagen.
Det blir allt vanligare att behovsstyrda ventilationssystem utrustas med VOC-sensorer som används som styrsignal för ventilationen. Sensorerna kan registrera snabba förändringar i VOC vilket lämpar sig väl för att signalera närvaro av människor i ett rum. Sensorerna kan dock inte mäta absolut koncentration av individuella VOC och lämpar sig därför inte som styrsignal för emissioner från nya material. I projektet vill vi däremot undersöka möjligheten att använda dessa sensorer som komplement till de passiva mätarna.
Mätningar
I en första studie har vi gjort mätningar i två mötesrum med olika ventilationsscheman inuti en ny kontorsbyggnad. Mätningarna har legat som grund för utvecklingen av beräkningsmodellen och har bland annat visat att det finns ett samband mellan fukthalten i rummet och emissionsstyrkan. Mätresultaten för de fyra första veckorna visas i Figur 3. 
Under den första veckan var ventilationsflödet mycket lågt vilket resulterade i höga halter VOC i båda rum. I rum 1 ökar VOC-halterna något med tiden vilket kan förklaras av en ökning i luftens fukthalt. I rum 2 är VOC-halterna lägre under vecka 3 och 5 eftersom ventilationen under de två veckorna är högre. Under vecka 4 genomfördes inga mätningar.
För att validera metoden och testa den i fält krävs dock ytterligare mätningar. Därför har vi under sommaren genomfört mätningar i en nybyggd skola och vi har flera mätningar planerade inom det närmsta året. Vi genomför i skrivande stund även mätningar på enskilda material under mer kontrollerade former i en särskild mätkammare.
Ökade ventilationsflöden motiveras ibland med att avgivning eller ”uttorkning” av VOC skyndas på, ungefär som med uttorkning av byggfukt. Men diffusionen av VOC i material kan ibland gå mycket långsamt och ventilation över en viss nivå kommer då inte påskynda avgivningen, utan endast minska VOC-halterna och leda till ökade ventilationsförluster. Var denna ventilationsnivå ligger i typiska kontors- och skollokaler är något vi vill undersöka i kommande mätningar.
Eftersom VOC-halterna beror på rummets lagringskapacitet, fukthalt och ventilationsflöde så är det viktigt att dessa parametrar kan fångas upp i de tidiga mätningarna. Vi behöver därför hitta en effektiv strategi för mätningarna som innebär att dessa effekter kan fångas upp och inkluderas i beräkningsmodellen.
VOC-pass är idag under utveckling och behöver testas ytterligare i fält innan metoden kan användas i praktiken. Resultat från de första mätningarna är dock lovande och metoden har potential att utvecklas till ett användbart verktyg för att minska ventilationsförluster och samtidigt bibehålla god luftkvalitet i nya byggnader.
Fredrik DomhagenChalmers tekniska högskola
Doktorand
Sarka LangerIVL Svenska Miljöinstitutet
Forskare
Angela Sasic KalagasidisChalmers tekniska högskola
Professor