Dagslystuber, beregningsmetode og redegjørelse mot krav i TEK17

Av Biljana Obradovic

Publisert 16. august 2023

Konseptuell bruk av vertikale dagslystuber i en lav/kompakt bygning.

Av Biljana Obradovic

Vi merker at arkitektene lurer på om dagslystuber kan være behjelpelig med forbedring av dagslys i bygg, når det er vanskelig å få tilstrekkelig daglysfaktor (2%). Og i så fall, hvordan skal det beregnes/modelleres og ikke minst hvordan skal bruk av dagslystube beskrives i rapporten mot krav fra TEK17 eller EN17037 Dagslys i bygninger.

Biljana har i sin doktorgrad studie jobbet med akkurat dagslystuber som kun er et av mange dagslyssystemer (blant annet systematiseres også vindu/overlys som et dagslyssystem). Dagslystuber (daylighttube, light pipe) har på det norske markedet blitt introdusert gjennom den Amerikanske produsenten Solatube, mens det er Monodraught, LightWay og SolarSpot som også opererer på det Europeiske markedet (det finnes også mange flere på markedet i Asia)

Her kommer det korte svar på spørsmålene over:

Vertikale dagslysstuber kan brukes for å forbedre dagslysfaktor i lave bygg, som skoler, barnehager, boliger (opp til 3 etasjer); og i høye men kompakte bygg, som idrettshaller, lagre og produksjonshaller.

Skjematisk illustrasjon av vertikal dagslystube med komponenter.

Hvordan dagslystuber skal brukes i en beregning er avhengig av type software som brukes til å gjennomføre dagslysberegninger.

Hvis man bruker Relux/Dialux vil man kunne bruke beregnings filer fra produsenten (.ies) hvor dagslysstyrke som fåes fra en dagslystube er angitt i lumen. Produsentene tilbyr også BSDF filer (Bidirectional Spectral Distribution Function Data) som kan brukes i Radiance basert simulering (Rhino/Diva/ClimateStudio).

Hvis man bruker IdaIce til inneklimasimulering og vil gjerne beregne dagslysfaktor (DF) samtidig, så er løsningen å simulere den vertikale dagslystuben som et overlys (takvindu). Vinduene i simuleringen tildeles visse parameter blant annet areal og transmisjonsfaktor. På samme måte har en dagslystube areal (avhengig av tube’s diameter) og transmisjonsfaktor. Den beregnes som summen av Tf av lyskollektoren, TTE (tube transmission efficiency, T.2. CIE 173:2012) og Tf av den utvalgte lysutslips elementet. Hvis tuben bruker isolasjonselement i form av 1/2/3 glass-skiver inn i tuben skal deres lystransmisjons reduksjon også stå til regnskap. En slik simulering kan brukes kun for å beregne dagslysfaktor (DF) under gradert overskyet himmel (Himmel type 1, CIE S 011/E:2003). I en slik beregning har man kontroll på parametere selv.

Produsentene som tilbyr beregningsfiler er tilbakeholdene med å diskutere muligheter med materialer/egenskaper i en dagslystube før de sender over filer med generiske data (ofte mye lavere transmisjonsfaktor enn det som kunne ha vært). Det finnes som regel mange forskjellige utslippselementer, med transmisjon som spenner fra 50% opptil 90%, noe som påvirker dagslysstyrke (lumen) betydelig. En annen utfordring er at produsentene har ikke mulighet å justere beregningsfiler for tubenes lengde bortsett fra standard lengde, 1m. Da er det umulig å bruke filen til å beregne dagslys gjennom et loft eller en hele etasje. I slike tilfeller vil jeg anbefale å bruke en av disse beregningsverktøyene; ‘’Tube Eff’’ og ‘’Holigilm’’, til å estimere endring i dags-lysstyrke p.g. lengde.

Sammenligning av dags-lys styrke ved utgangen av dagslystuber av 1m lengde (over) og 3m lengde(nede), under en standard overskyet himmel. Beregningen er laget i Holigilm programmet.(1)

Hvordan redegjøre resultatene for dagslys ved bruk av dagslystuber er spørsmål jeg får fra både kollegaer og leverandøren av dagslystuber i Norge. Svaret er følgende: hvis man beviser tilfredsstillende dagslysforhold ved å vise til dagslysfaktor (DF i %) fra en simulering fra Dialux/Relux eller IdaIce skal det ikke begrunnes noe mer enn egenskapene av alle brukte dagslyssystemer (vinduer, overlys, dagslystuber). Man kan (men må ikke) utfylle sin definisjon av dagslysfaktor med forklaring av den totale dagslysfaktor som er sum av dagslysfaktor fra vinduer og dagslystuber: DFtot = DFvinduer + DPFtube, ved henvisning til beregnings metoden utviklet av X Zhang ved Napier University(2). Så lenge man bruker CIE standarden med overskyet himmel til å beregne dagslysfaktor, vil alle transparente bygningselementer bidra til dagslysforhold.

Hvis man derimot bruker klimabaserte beregninger for å vise til tilfredsstillende dagslysforhold gjennom dagslystimer (sDA) er det ikke noe man må beskrive bortsett fra å passe på at BSDF filer har riktige parameter for den spesifiserte tuben (egenskaper). Gjennom klimabaserte beregninger skal man bl. annet kunne bruke mange flere dagslyssystemer enn kun vinduer og dagslystuber. Dagslyssimulering vil bli preget av bruk av f. eks solavskjerming i tillegg.

Biljana Obradovic jobber som fagspesialist for dagslys og belysning i Norconsult i Sandvika, og skal blant annet holde forelesning om innovative dagslysteknologier i arkitektur under NALs kurs: «Arkitektur + lys = sant. Hvordan naturlig og kunstig lys påvirker arkitektur og mennesker».

Noter:

1.1) M. Kocifaj, S. Darula, R. Kittler: HOLIGILM: Hollow light guide interior illumination method – An analytic calculation approach for cylindrical light-tubes. Solar Energy 82 (2008) 247–259.

1.2) S. Darula, F. Kundracik, M. Kocifaj, R. Kittler: Tubular light guides: estimation of indoor illuminance levels. LEUKOS 6 (2010) 241–252.

1.3) M. Kocifaj, F. Kundracik, S. Darula, R. Kittler: Theoretical solution for light transmission of a bended hollow light guide.Solar Energy 84 (2010) 1422–1432.

2) X. Zhang, Daylighting performance of tubular solar light pipes: measurement, modelling and validation, Napier University, Edinburgh, 2002