You are viewing an old version of this page. View the current version.

Compare with Current View Page History

« Previous Version 16 Next »


 

Temaområde bygningsfysikk

Oppgave nr: BF1

Tittel:   Fukttekniske vurderinger av bygningskonstruksjoner – generell oppgave

Bakgrunn: Dette er en åpen oppgave som utformes i diskusjon mellom student, veileder og eventuelle eksterne kontakter/bedrifter.

Kort beskrivelse av oppgaven: Oppgaven vil bestå av å gjennomføre fukttekniske vurderinger av relevante bygningskonstruksjoner (tak, vegger, golv mm), typisk med hensyn på nye innovative løsninger brukt i nybygg eller rehabilitering. En slik prosjektoppgave vil typisk bestå av litteraturundersøkelse og kanskje noen innledende fuktberegninger eller målinger i laboratorium. Dersom man viderefører dette i en masteroppgave vil den typisk innebære fuktberegninger med WUFI/Delfin eller liknende og/eller målinger på oppbygde konstruksjoner i laboratorium.

Antall studenter på oppgaven: -

Kontaktperson ved BAT:  Stig Geving, stig.geving@ntnu.no

 

Oppgave nr: BF2

Tittel:   Lufting under taktekning
Tilknytta emne:

TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:

Tretak er ein velprøvd og mykje bruka konstruksjonstype i Norge. Dei ulike konstruksjonsprinsippa for tretak er grundig omtalt i Byggforskserien. Grunnprinsippet er at skrå tretak må luftast for å transportere bort:

  1. fukt frå takkonstruksjonen og dermed hindre soppvekst og andre fuktskadar
  2. varme og dermed hindre uønska snøsmelting og ising ved takfoten og i takrenner

For tak med bygningsintegrerte solseller er det i tillegg behov for god lufting av spalta mellom undertaket og solcelletekninga for å få størst mogleg elektrisk straumproduksjon i periodar med høg soloppvarming.

Utført etter dei retningslinjene som er gitt i Byggforskserien, er tretak ein robust konstruksjonsmetode. Men retningslinjene er for lite nyanserte og konkrete, særleg for store takflater, tak med låge vinklar, tak med store vindauge og tak med integrerte solceller/solfangarar.

Kort beskriving av oppgåva:

For å auke forståinga og kunnskapsgrunnlaget for lufting og uttørking av tretak ønskar vi å gjennomføre laboratoriemålingar på ein eksisterande modell av eit skrått tretak. Målet med målingane er å undersøke trykktap ved innløp og utløp i luftespalta mellom undertak og taktekning for ulike møne- og rafteløysningar. Slike data er nødvendig for utarbeiding av detaljerte dimensjoneringsreglar for lufta takkonstruksjonar som går ut over dei begrensningane vi i dag har i Byggforskserien.

Talet på studentar på oppgåva:

Oppgåva passar best for to studentar i samarbeid.

Kontaktperson ved IBM:

Tore Kvande, tore.kvande@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartnar:

Lars Gullbrekken, SINTEF Byggforsk

 

Oppgave nr: BF3

Tittel: Uttørking av kjellervegger
Bakgrunn: Klimaendringene medfører mer intens nedbør med større og hyppigere flommer. Det er derfor viktig at fremtidens bygninger utformes for å kunne tåle et stadig fuktigere klima. I et nybygg vil det alltid være en del byggfukt. Byggfukt er den fuktmengden som må tørkes ut for at materialene skal komme i fuktlikevekt med omgivelsene når bygningen er i normal bruk. For å unngå fuktproblemer, som for eksempel muggvekst og råte, bør en konstruksjon utformes slik at den har tilstrekkelig uttørkingskapasitet.

I yttervegger mot terreng har grunnmursplaten (damptette, tynne knasteplater av plast) tradisjonelt vært montert direkte mot betong eller murvegg. I anvisning 523.111 i Byggforskserien ble dette prinsippet endret i 2015 og det anbefales nå at eventuell plastplate monteres på utsiden av utvendig isolasjon. Hensikten med endringen er blant annet å muliggjøre raskere uttørking. Best uttørking oppnår man ved å plassere all isolasjon (dampåpen) på utvendig side slik at veggen kan tørke både utover og innover.

Avhengig av ytterveggens oppbygging og temperaturdifferansen (drivkraften) mellom innvendig og utvendig side, kan byggfukt tørke utover ved at fukten diffunderer gjennom isolasjonen, kondensere på grunnmursplaten og renne ned i grunnen. I tillegg til fukttransport ved diffusjon vil det også i denne sammenheng kunne oppstå konveksjon i isolasjonen. Konveksjon er i hovedsak luftstrøm som oppstår ved at varm luft stiger opp og kald luft synker. Inne i en lukket konstruksjon kan det da oppstå en konveksjonsstrøm som bidrar til økt varmetransport. I yttervegger vil man gjerne unngå konveksjon siden det medfører et økt varmetap (økt U-verdi). I denne sammenheng vil det likevel kunne ha en positiv effekt ved at man oppnår raskere uttørking, så lenge varmetapet ikke blir for stort. Det er et behov for økt kunnskap omkring hvordan konveksjon i permeabel isolasjon påvirker uttørkingskapasiteten i yttervegger mot terreng og hvordan uttørkingen påvirkes av blant annet permeabilitet, isolasjonstykkelse og temperaturer.

Kort beskrivelse av oppgaven: Oppgaven går ut på å planlegge og utføre et laboratorieeksperiment. Hensikten med eksperimentet er å undersøke uttørkingshastigheten til en oppfuktet kjellervegg isolert utvendig med ulike isolasjonsmaterialer (EPS, mineralull). Studenten(ene) kan benytte prosjektoppgaven til å planlegge forsøket og sette seg inn i nødvendig teori, mens selve forsøket og rapportering kan utgjør selve masteroppgaven.

Antall studenter på oppgaven: 1-2
Kontaktperson ved IBM: Tore Kvande og tore.kvande@ntnu.no og PhD kandidat Silje Asphaug (Klima 2050)

 

Oppgave nr: BF4

Tittel:   Lufttetthet av bygningskroppen – bruk av tapeprodukter for å oppnå god tetthet.
Bakgrunn:  De senere årene har kravet til bygningers lufttetthet blitt stadig strengere, først med et krav til lekkasjetall på 0,6 oms/time (målt ved 50 Pa trykkforskjell) for passivhus i 2013. Senere er også dette kravet blitt standard for bygg etter TEK fra 2016. Dette løses i stor grad ved bruk av tapeprodukter som det brukes kilometervis av på hvert enkelt byggeprosjekt, og med til dels ganske store kostnader.

De senere årene har det kommet et mylder av forskjellige tapeprodukter på markedet. Med disse reiser det seg imidlertid mange til dels uavklarte spørsmål som f.eks: Hvor bestandige er de – holder heften i 60 år? Hvordan utvikler lufttettheten seg over tid? Hvilke underlag hefter de godt til, og hvilke hefter de dårlig til? Ved hvilke forhold kan de monteres mhp temperatur og fukt? Bør underlaget primes? Hvordan bør de monteres? Trenger vi å tape alle skjøter på både vind og dampsperra for å oppnå kravet til luftlekkasjetallet, eller kan alternative metoder som klemming med klemlekt fremdeles være aktuelt noen steder? For hvilke utettheter, gjennomføringer og overganger er tape det mest egnede tetteløsningen? Hvordan tester vi egnetheten til tape i laboratoriet? Hvilken lufttetthet kan man oppnå ved ulike tettmetoder for forskjellige typer bygninger og konstruksjonsløsninger? Hvilke negative effekter mhp varmetap og fuktproblemer kan oppstå dersom tapen mister heften etter noen år?

Kort beskrivelse av oppgaven:  Prosjektoppgaven vil fungere som et forprosjekt og innledning til masteroppgaven. I prosjektoppgaven er det f.eks. aktuelt å kartlegge typiske luftlekkasjer gjennom bygningskroppen, samt forskjellige tettemetoder og erfaringer med disse. Konsekvenser av luftlekkasjene mhp varmetap og fukt kan også kartlegges. I masteroppgaven vil man gå videre med tematikken og prøve å besvare noen av spørsmålene ovenfor.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

Kontaktperson ved BAT: Stig Geving, stig.geving@ntnu.no
Eksterne samarbeidspartnere: Lars Gullbrekken, SINTEF Byggforsk

Ytterligere informasjon: Studentprosjektet vil være knyttet til et pågående forskningsprosjekt kalt TightEN ved SINTEF og NTNU.

Det kan være aktuelt med sommerjobb ved SINTEF tilknyttet oppgaven.

 

Oppgavenummer: BF5

Tittel: Bruk av COMSOL for hygrotermisk simulering

Bakgrunn for oppgaven: COMSOL er et såkalt «multiphysics» software; dvs at det kan benyttes til å sette opp modeller for mer eller mindre all fysikk, samt koble det sammen. Dette kan også gi store fordeler innen bygningsfysikk, ved at en har muligheten til å koble sammen modeller for hva det enn måtte være; det være seg hygrotermisk transport i porøse materialer, konveksjon og stråling i hulerom, turbulent luftstrømning med fukttransport over konstruksjonsoverflater eller i hulerom, kjemiske reaksjoner for ulike problemstillinger osv. Videre, kan modeller settes opp i enten 1, 2 eller 3 dimmensjoner avhengig av hva en har med å gjøre. COMSOL har et oversiktlig grafisk brukergrensesnitt slik at terskelen for å komme i gang er lav.

COMSOL inkluderer en del ferdiglagde moduler for modellering, men en kan også bygge opp modeller fra bunn av. Hos faggruppen har vi alt satt opp en modell for hygrotermisk simulering av porøse materialer, og denne kan benyttes og bygges videre på.

Beskrivelse av oppgaven:

Det er av interesse å ta COMSOL mer i bruk for ulike caser av bygningsfysisk interesse. Valg av case innebærer mange muligheter og stor fleksibilitet. Kompleksitet og vanskelighetsgrad i case kan også tilpasses.

Noen få eksempler på case kan være:

  • Modellering av hulerom i eldre hule teglvegger for å utforske hygrotermisk oppførsel av slike vegger.
  • Modellering av kompakte takkonstruksjoner
  • Modellering av vannoppsug i vegger fra fundament

Det vil være naturlig at modelleringen blir vurdert og sammenlignet med funn i forskningslitteratur.

Oppgaven innebærer også at studenten setter seg grundig inn i fysikken som inkluderes i modellen(e).

Antall studenter på oppgaven: 1-2

Kontaktperson ved BAT: Stig Geving; stig.geving@ntnu.no, Jon Ivar Knarud; jon.knarud@ntnu.no

 

Oppgave nr: BF6

Tittel:   Fukt og lufttetthetsproblematikk i forbindelse med bruk av massivtreelementer
Bakgrunn:  Massivtreelementer blir stadig mer populært på det norske markedet. Dette skyldes blant annet at man mener at CO2-utslippet knyttet til elementene er mindre enn alternative bærekonstruksjoner, som f.eks bærekonstruksjoner i stål og betong.

Det er imidlertid mange bygningsfysiske problemstillinger knyttet til fasade- og takelementer i massivtre som ikke er løst, og som det eksisterer mye usikkerhet om i bransjen. Bør det brukes ordinære dampsperre eller bør det heller brukes dampbrems eller smart dampsperre? Eller kan man klares seg uten dampsperre, eventuelt heller benytte en dampåpen vindsperre (dvs på begg av isolasjonssjiktet)  for å sikre lufttettheten? Og hvis man ikke benytter hverken vind- eller dampsperre må man sikre lufttettheten på annet vis, f.eks. ved å tape elementskjøtene. Bruk av tape er imidlertid også forbundet med mange problemstillinger, som f.eks. hvordan heften blir avhengig av fukt og temperaturforholdene ved montasje og eventuell regnpåvirkning i perioden etterpå. For enkelte elementer er det også uklart hvor god lufttettheten av selve elementet er.

Et av hovedproblemene med bruk av massivtreelementer er hvordan man generelt skal håndtere regnpåvirkning i byggefasen. Det gjelder spesielt takelementer som i verste fall kan bli ganske oppfuktet før man rekker å tekke takene. Entreprenørene prøver å håndtere dette til en viss grad med f.eks. midlertidig tildekking, hurtig montasje mm, men det er ingen tvil om at dette er forbundet med en viss grad av risiko.

Vi ser også at massivtreelementer begynner å tas i bruk i «fuktige bygg», som f.eks svømmehaller. Da oppstår også andre problemstillinger, som f.eks kondens på innsiden av elementene der de f.eks. ligger mot et innvendig bæresystem.

Kort beskrivelse av oppgaven:  Prosjektoppgaven vil fungere som et forprosjekt og innledning til masteroppgaven. I prosjektoppgaven skal kjent kunnskap om fukt- og lufttetthetsproblematikk for massivtreelementer kartlegges. I masteroppgaven vil man gå videre med tematikken og prøve å besvare noen av spørsmålene ovenfor mer detaljert. Metoder vil f.eks. kunne være litteraturundersøkelser, spørreundersøkelser/intervjuer, befaringer og/eller fuktberegninger.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved BAT: Stig Geving, stig.geving@ntnu.no

Ytterligere informasjon:

https://www.sintefbok.no/book/index/73/tak_basert_paa_massivtreelementer

https://www.sintefbok.no/book/index/903/massivtre_luftgjennomgang_og_behov_for_sperresjikt

 

Oppgave nr: BF7

Tittel:   Slagregnlekkasje av fasadekledninger og solcellepanel med åpne fuger
Bakgrunn:  Fasadekledninger av typen plane plater, som f.eks. fibersementplater, monteres typisk med 5-10 mm avstand mellom platene. Vertikalskjøtene er typisk regntette siden platene skrus til vertikale lekter med gummipakninger, men horisontalskjøtene monteres typisk med helt åpne skjøter hvor regn lett kan lekke inn. I Byggforskserien anbefales det at horisontalskjøtene skal beskyttes av f.eks. et innlagt beslag, men det er få/ingen arkitekter som liker det estetiske ved en slik løsning, og derfor brukes det da også svært sjelden. Siden plane plater brukes svært ofte i større bygg, betyr det at store arealer fasader hvert år bygges med kledninger som lekker. Det er imidlertid uklart hvor mye vann som egentelig passerer slike åpne fuger, og det kan ha betydning for hvilke krav man eventuelt stiller til fuktbeskyttelse av vindsperre/bakvegg og lektesystem. Det er også interessant i hvilken grad visuelt «usynlige» tettesystemer kan benyttes bak horisontalfugene, og hvor regntette det i praksis er mulig å få dem.

Det er blitt aktuelt å benytte solcellepaneler som fasadekledninger etter hvert som konsepter som nullenergi, plusshus og nullutslippshus blir mer vanlig. Som for plane plater har også solcellepaneler, som også skal oppfylle funksjonen til en fasadekledning, utfordringer med regntettheten i skjøtene mellom panelene. Kunnskap om hvor mye vann som i praksis vil lekke gjennom skjøtene er viktig, og også tilpasninger som kan redusere lekkasjemengdene.

Kort beskrivelse av oppgaven:  Prosjektoppgaven vil fungere som et forprosjekt og innledning til masteroppgaven. I prosjektoppgaven vil det bli gjennomført en litteraturundersøkelse om regntetthet/lekkasjer knyttet til åpne fuger, sprekker og liknende i fasadekledninger, og hvilke tiltak som eventuelt kan forbedre regntettheten. Kontorbygget ZEB Flexible Lab som bygges ved NTNU skal ha solcellepaneler som kledning, og det vil være aktuelt å planlegge et forsøksoppsett knyttet til måling av regntettheten av kledningen. I masteroppgaven vil det være aktuelt å gjennomføre laboratorieforsøk i slagregnskap for å undersøke overnevnte problemstillinger i mer detalj.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

Kontaktperson ved BAT: Stig Geving, stig.geving@ntnu.no, Tore Kvande,  tore.kvande@ntnu.no
Eksterne samarbeidspartnere: SINTEF Byggforsk (Forskningsprogrammet Klima 2050)

 

Oppgave nr: BF8
Tittel:  Strategier for rehabilitering av eksisterende boliger
Bakgrunn:

Over 50 % av bygningsmassen vi har om 50 år er allerede bygd. Boliger fra ulike tidsepoker f.eks 60-, 70, og 80- tallet har ulike kvaliteter og ulike konstruksjonsoppbygninger.  Boligeiere i Norge bruker store summer årlig på oppgradering av boligen sin. Tiltak for energieffektivisering er mest lønnsomt når bygningsdeler uansett skal skiftes. . Det trengs verktøy for å gjøre fornuftige valg for energieffektivisering av boliger, spesielt for fuktsikre løsninger

Kort beskrivelse av oppgaven:

Skaffe detaljert oversikt over typiske konstruksjonsoppbygning og -løsninger for 60- 70- og 80- tallshus. Byggforskserien og Trehusboka er gode kilder. Hva ble egentlig bygd og hvilke materialer ble brukt? Hvordan er egenskapene for dampdiffusjon og lufttetthet for materialer brukt som vindsperre og dampsperre?

Fuktberegninger og vurderinger av fuktrobusthet for eksisterende konstruksjoner og flere alternativer for energioppgradering. Kan eksisterende vindsperre beholdes? Er eksisterende dampsperre tett nok også etter oppgradering. Hvordan virker fukttilskudd og dermed grad av ventilasjon av inneluften inn på resultatene?

Antall studenter på oppgaven:  1

Kontaktperson ved BAT: Stig Geving, stig.geving@ntnu.no,
Eksterne samarbeidspartnere: Forsker Lars Gullbrekken, lars.gullbrekken@sintef.no (SINTEF Byggforsk)


Oppgåve nr: BF9
Tittel:   Kompakte tretak med smart dampsperre
Tilknytta emne:

TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:

Smarte dampsperrer kan variere dampmotstanden etter kva som faktisk trengst. Reint fysisk fungerer dei slik at ved låg relativ luftfuktigheit (RF) er dampmotstanden stor, men når RF aukar minkar dampmotstanden. Om vinteren, når RF i innelufta er låg, vil dermed dampmotstanden vere stor. Og om sommaren, når RF i innelufta er høgare, vil dampmotstanden bli lågare.

Uttørking mot inneluft er spesielt interessant for konstruksjonar der uttørkingsevna utover er lita samtidig som konstruksjonen inneheld fuktfølsame material. Kompakt ulufta tretak er eit slikt konstruksjonstilfelle. Dette er konstruksjonar man tradisjonelt har åtvara mot å bygge, samtidig som dei er svært økonomisk interessante. Bruk av smarte dampsperrer kan dermed vere eit kostnadseffektivt tiltak for å betre klimarobustheita for kompakte takkonstruksjonar.

Riktig bruka kan smarte dampsperrer gi meir robust fuktsikring og dermed gjere taket mindre sårbart for auka regnbelastning. Bruk av smart dampsperre i tak kan gi redusert byggehøgde (utnyttar bjelkelaget til isolasjon), redusert materialbruk, meir effektiv byggeprosess og økonomisk gevinst.

Kort beskriving av oppgåva:

I samband med Klima 2050 har vi instrumentert fem ulike kompakte tretakvariantar med smart dampsperre. I tillegg er ZEB Flexible Lab tenkt bygd med ein sjette kompakt takvariant i løpet av hausten 2019. Oppgåva går ut på å følgje opp fukt- og temperaturmålingane frå dei seks pilotprosjekta og vurdere om konstruksjonsprinsippet fungerer slik tenkt. Kontrollar skal gjerast med WUFI. Målet med oppgåva er å utarbeide generelle retningslinjer for bruk av smart dampsperre i kompakte tretak som underlag for ei ny anvisning i Byggforskserien.

Talet på studentar på oppgåva:

Oppgåva passar godt for ein student.

Kontaktperson ved IBM:

Stig Geving, stig.geving@ntnu.no

Tore Kvande, tore.kvande@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartnar:

Lars Gullbrekken, SINTEF Byggforsk


Oppgåve nr: BF10

Tittel:   Mikroklima bak luftet kledning
Bakgrunn:  I den siste tiden har vi i SINTEF Byggforsk vært involvert i flere skadesaker som har omhandlet luftede kledninger. Løsningene som er brukt har vært anbefalt i Byggforskserien frem til nå. Skadesakene har omfattet betydelige skader på lektesystem og vindsperre på grunn av at produktene ikke tåler påkjenningene de blir utsatt for. Påkjenningene inkluderer både fukt og temperatur.

På grunn av disse skadene er det interessant å studere mikroklima bak en luftet kledning. Hvilke temperaturer kan en forvente seg bak en luftet kledning? Hvilke trykkforskjeller oppstår over kledningen ved vind og regn som er drivkraften for regnlekkasjer gjennom en kledning? Hvordan bør spalteåpninger og luftespalten bak en luftet kledning utformes for å sikre god nok uttørking og samtidig hindre inndrev?

Det er aktuelt å bistå i forbindelse med instrumentering på pilotbygg.

Kort beskrivelse av oppgaven: Prosjektoppgaven vil fungere som et forprosjekt og innledning til masteroppgaven. I prosjektoppgaven er det f.eks. aktuelt å bistå i instrumentering av pilotbygg. Det er også relevant med et litteraturstudie for å avklare hva som er gjort på området fra før. I masteroppgaven vil man gå videre med tematikken og prøve å besvare noen av spørsmålene ovenfor.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

Kontaktperson ved IBM: Tore Kvande tore.kvande@ntnu.no
Eksterne samarbeidspartnere: Lars Gullbrekken og Petra Ruther, SINTEF Byggforsk

Ytterligere informasjon: Studentprosjektet vil være knyttet til et pågående forskningsprosjekt, TightEN ved SINTEF og NTNU. 


Temaområde: Building Performance Optimization

Oppgave nr: BPO1

Tittel: Simulation-based optimization applied to support the design of nearly zero energy buildings under future weather projections

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:

Nearly zero energy buildings aim at meeting several requirements from different fields. Often, such requirements are antagonistic and the designer cannot identify the most suitable building variant in a simple way. Optimization techniques explore the huge problem space of available building variants in a reasonable time span and provide the analyst/designer a trade-off between optimal building variants according to input data. The use of CCWW file would allow adapting a ZEB to react actively to the ongoing climate changes.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Developing an automatic simulation-based optimization procedure to identify optimal (or near-optimal) ZEBs and investigating the effect of switching from typical weather files (e.g., IWEC) to Climate Change World Weather File (CCWW).

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved BAT: Salvatore Carlucci, salvatore.carlucci@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

 

 

Oppgave nr: BPO2

Tittel: Uncertainty analysis and Sensitivity analysis applied to support the design of robust nearly zero energy buildings

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:

“The monitoring of real energy use in energy-efficient buildings frequently shows major differences with respect to the predicted performance” (H2020-EeB-07-2015). Reasons are: (1) a too simplified and idealized description of users’ behavior and (2) the inaccuracy of describing material properties in simulation tools. This action aims at reducing as much as possible the gap between the performance predicted during the design phase and the actual measured performance.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Developing a simulation-based procedure to assess robustness of a ZEB concept with respect to occupants’ behavior and uncertainty in the input parameters of building materials.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved BAT: Salvatore Carlucci, salvatore.carlucci@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

 

Oppgave nr: BPO3

Tittel: The Taguchi method used to design robust nearly zero energy buildings

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:

“The monitoring of real energy use in energy-efficient buildings frequently shows major differences with respect to the predicted performance” (H2020-EeB-07-2015). Reasons are: (1) a too simplified and idealized description of users’ behavior and (2) the inaccuracy of describing material properties in simulation tools. This action aims at reducing as much as possible the gap between the performance predicted during the design phase and the actual measured performance.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Developing a simulation-based procedure to assess robustness of a ZEB concept with respect to occupants’ behavior and uncertainty in the input parameters of building materials.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved BAT: Salvatore Carlucci, salvatore.carlucci@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere: 

 

 

Oppgave nr: BPO4

Title: Building Information Modelling (BIM)-based Building Energy Modeling (BEM)

Related topics:

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation

  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course

  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

Background for the task:

Creating a building energy model is a time-consuming task that requires a lot of data collection and data setup. This often leads to uncertainty. Up to date, energy modellers use traditionally-created-drawings and create an independent model in an energy modelling software. This may lead to misinterpretation of the drawings, inconsistencies, simplified model, and large amount of time needed to create an energy model.

Building information modelling (BIM)-based building energy modelling (BEM) seeks to make this process seamless throughout the design as well as operation phases. BIM-based BEM attempts to automate the process, and ensures consistent for complex energy models.

Brief description of the task:

  • The objective of this project is to investigate the interoperability issues between BIM and BEM. For instance, the challenges of automating the data exchange process between BIM and BEM.
  • In this work, we are going to continue on the work of our previous Master student Kristian Widding: A Systematic Investigation of Interoperability Issues and Solutions Between Architectural BIM models and Building Energy Modeling: Case Studies. https://brage.bibsys.no/xmlui/bitstream/handle/11250/2566515/18910_FULLTEXT.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Antall studenter på oppgaven: 2

 

Kontaktperson ved IBAT: 

Eksterne samarbeidspartnere:

  • Building Performance Practice Lead, Building Science Solutions at Intertek

  • Bothell, Washington. University of Luxembourg – Luxembourg.

 

Oppgave nr: BPO6

Tittel: A Simulation-based Energy Management System (EMS) for Optimizing the Interaction of Smart Building with the Electrical and Thermal Grids.

Tilknyttede emner: 

  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation

  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course

Bakgrunn for oppgaven:

The cost of locally installed renewable electrical and thermal systems in residential buildings is dropping rapidly and it has become increasingly common to invest in multiple-energy technologies such as PV, wind turbines and heat pumps. With the higher number of options, it is feasible to include more intelligent systems than basic low-level control in a residential building, especially with grid-connected local storage of heat and electricity

Kort beskrivelse av oppgaven:

Antall studenter på oppgaven: 2

Kontaktperson ved IBAT: Mohamed Hamdy, (mohamed.hamdy@ntnu.no ), Georgios Eleftheriadis (eleftheriadis@ecoglobe.de)


Eksterne samarbeidspartnere:

Metabuild is disrupting the way buildings are designed. Our cloud-based software helps real-estate developers and architects create better buildings using data science and advanced simulation algorithms. Based in Berlin, Germany, we are a team of innovation-driven experts, enabling our clients to improve energy-efficiency, occupant comfort and cost-effectiveness of their projects. http://www.metabuild.io

 

Oppgave nr: BPO7

Tittel: Robustness assessment methods to identify robust high performance building designs

Tilknyttede emner: 

  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation

  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course

 Bakgrunn for oppgaven

Uncertainties in occupant behavior and climate change can have a large influence on future building performance, especially in low energy buildings. These uncertainties cause performance variations resulting in deviations between actual operation compared to the predicted performance in the design phase. Therefore, performance robustness assessments of these buildings should consider uncertainties and should be included in the design phase to ensure the intended performance in the future. The probability of occurrences of these uncertainties is usually unknown and hence, scenarios are essential to assess the performance robustness of buildings. However, studies on robustness assessment using scenarios in the building performance context are limited.

Kort beskrivelse av oppgaven:

The objective of this project is to choose the most suitable robustness indicator for different building design's decision makers such as consultants, homeowners and policy makers.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved IBAT: Mohamed Hamdy, (mohamed.hamdy@ntnu.no ), Shabnam Homaei (Shabnam.homaei@ntnu.no)

Eksterne samarbeidspartnere:

The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities – ZEN Centre
The Research Centre on Zero Energy Neighbourhoods in Smart Cities (ZEN Centre) is a Centre for Environment-friendly Energy Research (FME) funded by the Research Council of Norway and the consortium partners. The main objective of the ZEN Centre is to develop knowledge, competitive products and solutions that will lead to realization of sustainable neighbourhoods that have zero emissions of greenhouse gases related to their production, operation and transformation. The FME status enables long-term research in close collaboration with trade and industry, as well as other research partners. The composition of the consortium is vital in order to enable the transition to a low carbon society by developing sustainable neighbourhoods with zero greenhouse gas emissions. https://fmezen.no/

 

Oppgave nr: BPO8

 

Tittel: Benchmarking the Consultation Cost Required for setting up a building performance optimization problem

Tilknyttede emner: 

  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation

  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course

Bakgrunn for oppgaven:

During the last decade, a number of simulation-based optimization tools have been developed to reduce the computational time required for optimizing a simulation-based integrated building design. However, for the time being, there is no methodology has been developed to benchmark the overall consultation cost (ie, time and effort) required not only for running simulation-based optimization but also for setting up and validating the simulation-based optimization's tool.

Kort beskrivelse av oppgaven:

The objective of this project is to develop a building information modeling (BIM) -based platform for benchmarking the overall consultation cost required to conduct simulation-based integrated building design optimization.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved IBAT: Mohamed Hamdy (mohamed.hamdy@ntnu.no )

Eksterne samarbeidspartnere: 

 

Oppgave nr: BPO9

Tittel: Calibration of Building Energy Simulation Models Based on Optimization

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn for oppgaven:

So far disagreement between simulated and monitored building energy consumption has become a common research issue. To this regard today building simulation concerns not only building design but also building operation, diagnosis and commissioning [1]. In particular, an extensive interest into building monitoring and operation diagnostic led to more frequent applications of building models calibration for the energy assessment. In order to have accurate results and make simulation predictions match closely real consumptions, calibration has become an essential process to be carried out for building simulation.

Kort beskrivelse av oppgaven:

The objective of this project is to develop a calibration-based optimization approach for minimizing the difference between simulated and monitored building energy consumption. 

Antall studenter på oppgaven: 2

Kontaktperson ved IBAT: Mohamed Hamdy (mohamed.hamdy@ntnu.no ), Sandra Martínez Mariño (samartinez@uvigo.es).

Eksterne samarbeidspartnere: 

Universidade de Vigo, https://www.uvigo.gal/

 

Oppgave nr: BPO10

Title: Daylight and thermal comfort in buildings - An investigation of the new European standard through dynamic simulations

Related topics: 

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation
  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course,
  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

Background for the task:

Daylight is an important factor to good health, as it has shown to have an impact on the circadian rhythm, mental health, vitamin D production etc. Good daylight provision often requires large glazing areas, which might contribute to overheating because of exposure to sun. It is also identified that overheating during summer for well-insulated residential buildings even occurs in colder climates. This means that the combination of large glazing areas and well-insulated buildings may contribute to a poor thermal environment. The conflicting point of views focusing on good daylight provision and health or on thermal comfort and energy demand, illustrates the complexity of designing optimal buildings including all point of views. As daylight, thermal comfort and energy are disciplines that are closely related and dependent of each other, it is important to know the extent of their correlation regarding a building’s performance. Despite this, the trend is that daylight has traditionally been evaluated separately. With an arising focus on sustainable building design, this trend is changing, making it important to know their relations.

There are regulations concerning daylight in Norwegian Building Regulations, but there has been discussions about a negative development of the criteria the last ten years, as an effect of other regulations becoming stricter. In 2018 the first European Daylight Standard was released. Because of its new release, knowledge of the approach and criteria are still limited. 

Brief description of the task:

In this work, we will continue on the work of our previous master student Helene Solvang. ((2018/2019). Daylight requirements in the Norwegian Regulations vs. the European Standard: A case study considering thermal performance. The tasks will consist of simulations and evaluations regarding daylight and thermal performance, but with a new approach and with new simulations software capable of performing dynamic simulations. The simulations performed in the previous thesis were static, thus it will be interesting to compare these results with new dynamic results, as well as ensuring a more realistic evaluation of the resulting thermal environment.   

Number of students on the thesis: 2

 Contact person at IBAT:  

  • Mohamed Hamdy (mohamed.hamdy@ntnu.no),
  • Helene Solvang - Consulting Engineer Energy use and Building physics, Multiconsult

External partners:
Multiconsult is one of the leading consulting engineering companies in Norway, with a broad range of disciplines. With over 30 offices in Norway and close to 3000 employees, Multiconsult offers services such as multi-disciplinary counseling and engineering, design, project planning, architecture, management, and verification and control. 


Problem no: BPO11

Title: Building automation systems in residential buildings in relation to EN 15232.

Related topics: 

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation
  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course,
  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

Background for the task:

One of the benefits of building automation control systems is that they can help to achieve energy savings in buildings. Standard EN 15232 gives guidelines over the different levels of automation and expected savings for each level. However, this standard only generally describes functions to be implemented and does not take into account effects of climate zones. Therefore, one must carefully choose setpoints for the specific building type and location to achieve the expected savings.

Brief description of the assignment:

The goal of this project is optimizing setpoints for building automation control systems in residential buildings in Norway. Another goal is assessing the effect of automating the different systems mentioned in EN 15232 and whether it is realistic automate them  (think about practical side of implementation, feasibility, costs, energy savings, etc.).

Number of students: 1

Contact person at IBAT:

External partners:

The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities – ZEN Centre

The Research Centre on Zero Energy Neighbourhoods in Smart Cities (ZEN Centre) is a Centre for Environment-friendly Energy Research (FME) funded by the Research Council of Norway and the consortium partners. The main objective of the ZEN Centre is to develop knowledge, competitive products and solutions that will lead to realization of sustainable neighbourhoods that have zero emissions of greenhouse gases related to their production, operation and transformation. The FME status enables long-term research in close collaboration with trade and industry, as well as other research partners. The composition of the consortium is vital in order to enable the transition to a low carbon society by developing sustainable neighbourhoods with zero greenhouse gas emissions. https://fmezen.no/


Problem no: BPO12

Title: Optimization of retrofitting packages including building automation for a typical Norwegian housing.

Related topics: 

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation
  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course,
  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

Background for the task:

Building automation control systems can reduce the delivered energy to a building. Compared to retrofitting the envelope, these are rather simple and cheap measures to install, but the reward in terms of energy savings is significantly lower. Therefore, it will be interesting to find optimal retrofitting packages for existing residential buildings where both envelope upgrades and building automation are included.

Brief description of the assignment:

The goal of this project is to optimize retrofitting solutions in combination with different levels of building automation. The solutions should be evaluated in terms of energy savings and indoor comfort. This is done for a) a typical detached single-family house and b) a typical apartment block.

Number of students: 2 (one working on single-family housing, one working on apartments)

Contact person at IBAT:

Problem no: BPO13

Title: Evaluation the impact of smart technologies on the building energy performance

Related topics: 

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation
  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course,
  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

Background for the task:

Implementation of smart technologies and automation in the buildings can have a meaningful impact on the energy performance of the buildings. Today there are lots of technologies which can control the temperature, lighting, air quality, etc in the buildings through the Internet of things (IoT)technology: a combination of connected computing and mechanical devices that automatically transfer data without human interaction. For example, Wi-Fi integrated panel heaters are one of these technologies developed by Millheat® which is a Norwegian company in the field of smart heaters. Evaluation of the impact of these kinds of systems on the energy performance of the buildings is an important issue.

Brief description of the assignment:

In order to evaluate the impact of smart technologies on building energy performance these steps should be done:

  1. Developing a building energy model for a single-family house in Norway with preferred energy simulation software (IDA ICE, EnergyPlus, etc)
  2. Implement different smart technologies in the building energy model
  3. Evaluate the effect of implemented technologies on the performance of building( energy consumption, thermal comfort, energy cost,etc.)

Number of students on the assignment: 1

Contact person at IBAT:  

External partners:  

-          The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities – ZEN Centre, https://fmezen.no/

-          Millheat is a Norwegian compony which develops different kind of heaters and radiators for buildings. https://www.millheat.com/

Problem no: BPO14

Title:  Simulation-based evaluation of thermal resilience in the buildings

Related topics: 

  • TBA 4166 - Building Performance Simulation
  • TBA 4171 - Building and Material Engineering, Advanced Course,
  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings 

Background for the task:

Performance of buildings can be affected by changes in the environment like climate change and changes in the requirements like changes in electrical and thermal grid side. In order to decrease the disruption and cost of these changes, thermal resilience evaluation can be implemented. Thermal resilience is defined as the thermal capacity of building to bounce back after some changes in its environment or requirements without changing its structure. Evaluation of thermal resilience can be done by considering scenarios which are the combination of different changes that may be happened in the future. Performance of different designs can be evaluated under these scenarios using resilience indicators. Finding appropriate indicators for the evaluation of thermal resilience is an important issue. Thermal resilience of the building can be evaluated by the combination of these Indicators with the results of a building energy model which is done by different energy simulation programs like IDA ICE, EnergyPlus, etc.

Brief description of the assignment:

The goal of this project is to evaluate the thermal resilience of different design options of a building under future scenarios. Different steps of this project are defined below:

  1. Finding appropriate indicators for the evaluation of thermal resilience
  2. Creating a combination of scenarios (combination of upcoming events which may happen in the future)
  3. Developing of a building energy model with simulation preferred simulation software
  4. Evaluation of thermal resilience

Number of students on the assignment: 1

Contact person at IBAT: 

 

 External partners:  

-          The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities – ZEN Centre https://fmezen.no/


Problem no: BPO15

Title:  Investment Risk Assessment and Responsibility Analysis for the EPC Energy Performance Contract

Related topics: 

  • TEP 4235 - Energy Management in Buildings

Background

Energy service companies (ESCOs) have a program to help their clients optimize the energy application of office blocks. With the optimization, clients can save large amounts of expenses. According to the program contract, ESCOs need to reduce half of the energy fee. Then they can get 50% of the saved expense as rewards annually for ten years. Theoretically, the optimization design can achieve the goal agreed in the contract. However, the optimization effects can be influenced by various factors from technical, environmental, climatic and managerial perspectives. For example, if the temperature becomes much colder than previous years, energy fee may only reduce 40% instead of the expected 50%, even if an excellent energy optimization has been completed and the saving goal should have been achieved. Besides such uncontrollable climatic factor, the problem can also be caused by poor optimization technique, which is considered as the fault of ESCOs. In contrast, clients’ behavior, such as adding high-power facilities in the block, can also lead to undesired saving effect. In this case, clients should be responsible for the unachieved goal. Disputes between ESCOs and their clients often occur when the agreed optimization effect is not fulfilled. In such challenging situation, a tool is needed to analyze the causes of goal failure and estimate the responsibility of ESCOs and clients in a scientific way. This tool can make the two parties understand what goes wrong and why it happens, which benefits the solution of the dispute. Moreover, the tool can have another function, helping ESCOs predict the risk of goal failure before signing contracts considering potential influential factors. For the blocks with different risk levels, ESCOs can provide different offers to avoid disputes. 

Brief description of the assignment:

(1) Assessment model development. The influential factors of energy consumption are identified using fault tree model (FT). Since some influential factors have interaction, which may change their effects on energy consumption, the dependency relationship between these factors are represented using Bayesian network (BN). These two models can be used to predict the risk in advance and analyze the causes given goal failure. The model structures can be decided first, and then relationships between variables need to estimate. This could be achieved in the second step.

(2) Effect simulation of an influential factor on its dependent counterpart and consumed energy. The quantitative relationships among different influential factors and consumed energy are needed to complete the development of BN. The quantitative relationships can be obtained based on simulation. For example, if temperature is identified as an influential factor, the increase amount of consumed energy caused by temperature decrease can be simulated using software. Then the quantitative relationships among temperature and consumed energy can established in BN.

Number of students on the assignment: 1

Contact person at IBAT: 

External partners:  

Department of Mechanical and Industrial Engineering, https://www.ntnu.edu/mtp/department-of-mechanical-and-industrial-engineering

Tema Bygningsmaterialer:

Oppgavenr: BM1

The Utilization of Electrochromic Materials for Smart Window Applications in Energy-Efficient Buildings

Task 1 - Experimental Laboratory Investigations:

Smart Window Development, Characterization and Testing in Laboratory

Kort beskrivelse av oppgaven:

There are several challenging work activities to be carried out in the field of smart windows. Properties, requirements and possibilities for materials able to dynamically regulate the solar energy throughput in smart windows for application in zero emission buildings will be investigated. There will be a focus on inventing, developing, characterizating and testing such novel and advanced materials. These materials may include electrochromic materials and other controllable materials. The smart windows will reduce and minimize both heating and cooling loads in zero emission buildings. The smart window materials will be studied both at a material and a component level. Both development of new electrochromic materials and windows, and testing of commercial electrochromic windows, are possible experimental laboratory investigations.

 

Task 2 - Literature Study and Energy Calculations:

Comparison of the Energy Saving Potential of Adaptive and Controllable Smart windows: Photochromic, Thermochromic and Electrochromic Technologies

Kort beskrivelse av oppgaven:

The solar radiation through windows and other transparent or translucent building components and envelopes may be adapted or controlled by smart windows. It is of huge interest to study the energy saving potential of both adaptive (e.g. photochromic and thermochromic) and controllable (e.g. electrochromic) smart window technologies with respect to both heating and cooling loads. The work tasks will involve both literature study and energy calculations, applying both real commercial and idealistic smart windows (i.e. key parameter study) as case studies. We have now carried out such a study as described in the above, and we may continue in a follow-up.

 

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no

Mohamed Hamdy (NTNU), mohamed.hamdy@ntnu.no

 

Oppgavenr: BM2

 

Oppgavenr: BM3

Life Cycle Assessment Comparison of Different Types of Vacuum Insulation Panels

Kort beskrivelse av oppgaven:

The objective of this work is to carry out a life cycle assessment (LCA) comparison of different types of vacuum insulation panels (VIP) with respect to various types of foil laminates and core materials, also taking into account the increase of the crucial property thermal conductivity over time due to moisture and air penetration by diffusion. This work will be written as a scientific journal article and performed in collaboration with scientists at both NTNU and SINTEF Building and Infrastructure. Our research group has carried out a considerably amount of work within this and related fields the last years, and we see a strong need for an article dealing specifically with the matters the title is indicating. The specific details about this work task will be given upon request.

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no

Rolf André Bohne (NTNU), rolf.bohne@ntnu.no


 

Oppgavenr: BM4

Måling av emissivitet med FTIR spektrometer

Kort beskrivelse av oppgaven:

Ved beregning av bygningskonstruksjoners U-verdi benyttes egenskaper som varmekonduktivitet og emissivitet. Konduktiviteten til bygningsmaterialer måles ofte med en varmestrømsmåler, mens emissiviteten kan måles med et FTIR spektrometer. IBM og SINTEF Byggforsk har et relativt nytt FTIR spektrometer med flere utstyrsenheter som bl.a. kan benyttes til måling av emissivitet til forskjellige typer materialer.  Emissiviteten til forskjellige materialer måles på forskjellige måter i FTIR spektrometeret for å sjekke de ulike målemetodene mot hverandre. For sammenligning kan eventuelt også emissiviteten i enkelte materialer forsøkes bestemt ved hjelp av et varmestrømsplateapparat. Nye og aldrede materialer kan også undersøkes. En studie av emissiviteten til aldrede materialer er viktig for å kunne si noe om hvordan de termiske egenskapene (for eksempel U-verdien) til bygningskonstruksjoner forandrer seg med tiden.

 

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no


 

Oppgavenr: BM5

High Performance and Dynamic Insulation Materials and Solutions

Kort beskrivelse av oppgaven:

There are several challenging work activities to be carried out on high performance and dynamic insulation materials and solutions. Major developments in this field will have an huge impact on the building sector and the world in general, e.g. with respect to energy savings, reduced emissions and building practice. The specific work activity involves a large team of persons from various scientific disciplines, e.g. building physics, materials technology, chemistry, condensed matter physics and theoretical physics. This research team which the students will be a part of will search for materials and solutions beyond and even far beyond todays new state-of-the-art solutions like vacuum insulation panels (VIP). Properties, requirements and possibilities for robust and highly thermal insulating materials and solutions for application in zero emission buildings will be investigated. There will be a focus on inventing, developing, characterizating and testing such novel and advanced materials and materials solutions. These materials may include robust vacuum insulation materials (VIM), nano insulation materials (NIM) and dynamic insulation materials (DIM). The highly thermal insulating materials will be studied both at a material, component and structural level. Fundamental theoretical studies aimed at understanding the basics of thermal conductance in solid state matter at an elementary and atomic level will be carried out alongside with experimental investigations. The ultimate goal of these studies will be to be able to develop tailor made high thermal performance insulating materials and dynamic insulating materials, the latter one enabling to control and regulate the thermal conductivity in the materials themselves, i.e. from highly insulating to highly conducting. Ultimately, one might also envision the whole span from thermal insulator to thermal supraconductor.

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no

Karin Lichtenstein (NTNU), karin.lichtenstein@ntnu.no

 

Tema Building Integrated Photovoltaics (BIPV)

Oppgavenr: BVIP1

Tittel: Experimental Laboratory Investigations of Building Integrated Photovoltaics with respect to Durability and Robustness

Tilknyttede emner:

Bakgrunn:

Kort beskrivelse av oppgaven:

The BIPV Integration student will work together with researchers and a PhD student within Work Package 2 (WP2) - Technical integration of photovoltaics in buildings - in the project BIPV Norway. The research in WP2 will target robust components and solutions that are easy to use. Solutions will be sought for challenges related to installation, maintenance and replacements, with Norwegian building code and in Norwegian climate conditions. A Nordic climate with repeated freezing and thawing of building materials and components may cause degradation due to frost weathering during water to ice volume expansion, both at a macro- and micro-scale. Testing and evaluations of new and existing products will be performed in laboratories at IFE, SINTEF and NTNU. The following work tasks will be essential: (i) Developing robust BIPV components and solutions, (ii) Accelerated ageing and durability testing in Nordic climate exposure, (iii) Testing and investigating the link between aesthetic quality and PV efficiency, and (iv) Environmental assessment and carbon footprint evaluations. The student may address several of the above aspects but not necessarily all of them. Nevertheless, for the student, there will be a focus on the experimental laboratory investigations of building integrated photovoltaics with respect to durability and robustness.

Antall studenter på oppgaven:

 

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no

 

Oppgavenr: BVIP2

Tittel: Advanced Materials Surface Development for Preventing Snow and Ice Formation on Building Integrated Photovoltaics

Kort beskrivelse av oppgaven:

The BIPV Material Surface student will work together with researchers and a PhD student within Work Package 3 (WP3) - Challenges with snow and ice formation - in BIPV Norway. The research in WP3 will target the challenge of removing snow downfall and avoiding ice formation on PV roofs and walls in order to maximize solar energy efficiency, which is crucial for an efficient exploitation of the available solar energy, especially in order to achieve zero energy and zero emission buildings. Possible steps towards a working solution will be addressed, including different material surface solutions such as self-cleaning surfaces with origin in photocatalytic hydrophilic, superhydrophobic or ultrahydrophobic surfaces and coarse micro- or nanostructured surfaces. Snow accumulation will, in addition to decreased energy generation due to (partial) shading, lead to new strains on these parts of the roof, both with respect to building physics problems like moisture, freezing, thawing, etc., and with respect to structural building and roof properties. A main objective is to address the challenge with snow and ice formation on BIPV systems to maximize the solar energy yields, with special emphasis on material development. Hence, there is an aim to remove the snow and ice, or rather inhibit the snow and ice from forming on the given surface, without consuming extra energy or extracting part of the solar energy which otherwise would have been exploited by the BIPV modules. When addressing the above challenges, the following work tasks will be essential: (i) Snow and ice influence on solar energy yields, (ii) Snow and ice impact on surface robustness and durability, and (iii) Advanced materials surface development. The student may address several of the above aspects but not necessarily all of them. Nevertheless, for the student, there will be a focus on the advanced materials surface development for preventing snow and ice formation on building integrated photovoltaics.

 

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no

Per-Olof Andersson Borrebæk (NTNU), per.olof.andersson@ntnu.no

Anna Fedorova (NTNU), anna.fedorova@ntnu.no

 

Oppgavenr: BVIP3

Titttel: The Challenging Pathway towards True Plug-and-Play Building Integrated Photovoltaics

Kort beskrivelse av oppgaven:

The BIPV Integration student will work together with researchers and a PhD student within Work Package 2 (WP2) - Technical integration of photovoltaics in buildings - in the project BIPV Norway. The research in WP2 will target robust components and solutions that are easy to use. Solutions will be sought for challenges related to installation, maintenance and replacements, with Norwegian building code and in Norwegian climate conditions. A Nordic climate with repeated freezing and thawing of building materials and components may cause degradation due to frost weathering during water to ice volume expansion, both at a macro- and micro-scale. Testing and evaluations of new and existing products will be performed in laboratories at IFE, SINTEF and NTNU. The following work tasks will be essential: (i) Developing robust BIPV components and solutions, (ii) Accelerated ageing and durability testing in Nordic climate exposure, (iii) Testing and investigating the link between aesthetic quality and PV efficiency, and (iv) Environmental assessment and carbon footprint evaluations. The student may address several of the above aspects but not necessarily all of them. Nevertheless, for the student, there will be a focus on the experimental laboratory investigations of building integrated photovoltaics with respect to durability and robustness.

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no


Oppgavenr: BVIP4

Tittel: Building Integrated Photovoltaic-Thermal (BIPVT) Systems

Kort beskrivelse av oppgaven:

The student(s) will work together with research scientists within the EU Horizon 2020 (H2020) project PVadapt (Prefabricaton, Recyclability and Modularity for Cost Reductions in Smart BIPV Systems). In PVadapt we will employ a novel and automated modular PV production line with the capacity to include various material components and processes. We will produce modules costing below 35 €ct/W. Moreover, we will utilize the production line to integrate a heat pipe based cooling and heat recovery component, the heat mat (HM) to provide 60-100 % of the building’s heating needs. The prefabricated and modular architecture of the PVadapt components will enable the production of turn-key BIPV solutions with LCOE values below 3 €ct/kWh and module price below 1.5 €/W & 150 €/m2. The student(s) will work with relevant challenges regarding the BIPV system, the solar thermal system and/or the complete BIPVT system. Examples of research tasks may include miscellaneous modelling tasks (e.g. heat transport), development design and evaluation of system, overall system performance testing (e.g. by field and/or laboratory testing), strength of adhesive connection between heat mat and solar cell module, safety issues, robustness and integration aspects, climate exposure laboratory testing, and accelerated climate ageing laboratory testing, where various conditions and parameters will be investigated. The students may work in a team with their own defined separate work tasks they are responsible for or in more individual work tasks. Specific and tailor-made work tasks will be discussed and assigned in a meeting between the students and the supervisors.

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no

Andre kontaktpersoner:

Martin Bellmann (SINTEF), martin.bellmann@sintef.no

John Atle Bones (SINTEF), john.bones@sintef.no



Temaområde: Aldring av bygningsmaterialer

Task 1 - FTIR og aldring:

FTIR spektrometri ved karakterisering av aldring av bygningsmaterialer

Kort beskrivelse av oppgaven:

Flere bygningsmaterialer utsettes for store klimabelastninger, blant annet solstråling (spesielt UV stråling og kortbølget synlig lys), temperatursvingninger og fukt. Bestandighetsprøving er en viktig del av karakteriseringen av slike materialer. En rekke egenskaper til bygningsmaterialer testes da før, under og etter aldring. Ofte vil det være ønskelig å finne ut om det skjer noe med materialet rent kjemisk, både kvalitativt og kvantitativt. Dette kan gjøres med et FTIR spektrometer. IBM og SINTEF Byggforsk har et relativt nytt Fourier transform infrared (FTIR) spektrometer med flere utstyrsenheter - bl.a. en attenuated total reflectance (ATR) tilsats - som tilrettelegger og åpner for mange muligheter innen materialkarakterisering. Prosjekt- og masteroppgaven går ut på å undersøke mulighetene en har med FTIR spektrometri ved karakterisering av aldring av bygningsmaterialer, og vil kunne omfatte både litteraturstudier, teoretiske betraktninger og eksperimentelt arbeid. Detaljer avtales mellom student og veileder. Kvantitative korrelasjoner mellom FTIR spektra og viktige materialegenskaper som f.eks. strekkstyrke vil bli forsøkt utført.

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no


Task 2 - Akselerasjon og aldring:

Akselerert klimaaldring av bygningsmaterialer

Kort beskrivelse av oppgaven:

Flere bygningsmaterialer utsettes for store klimabelastninger i form av både solstråling, temperatursvingninger og fukt. Levetiden/bestandigheten til disse materialene er av avgjørende betydning. Akselerert klimaaldring av bygningsmaterialene er en måte å finne et estimat av denne levetiden på. For at en i løpet av rimelig tid skal finne denne levetiden, må nedbrytningsprosessene akselereres, f.eks. med akselerasjonsfaktorer mellom 10-200 sammenlignet med naturlig klimaaldring. IBM og SINTEF Byggforsk disponerer i dag en rekke forskjellige utstyrsenheter for akselerert klimaaldring, f.eks. vertikal klimasimulator (klimakarusell), vertikal stor-skala bygningskropp klimasimulator, Atlas SC600 solsimulator, diverse UV-varme-vann apparatur (f.eks. QUV) og forskjellige klimaskap (varme og luftfuktighet). Prøvinger på material-, komponent- og strukturnivå pågår kontinuerlig på oppdrag fra forskjellige aktører innen bygningsbransjen. Oppgaven vil konsentrere seg om utvalgte materialer (overflatebehandlinger på trevirke, ulike typer plaster, etc.), hvor aldringen av materialene i de forskjellige klimaaldringsapparaturene sammenlignes. Ulike egenskapstester før, under og etter aldring vil bli vurdert og utført. Kartlegging og vurdering av de ulike klimaaldringsparameterne, samt deres innflytelse på akselerasjonsfaktoren og en estimering av denne, skal utføres. Her er det muligheter for både teoretiske og eksperiementelle undersøkelser.

 

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no


New Materials Technologies for Buildings of the Future

Kort beskrivelse av oppgaven:

In the future buildings the materials may be tailor-made for achieving miscellaneous functions based on their respective properties. Within this work task there will be a focus on the building envelope, especially related to the climate screen. Examples of these state-of-the-art, new and emerging materials technologies may be vacuum insulation panels (VIP), aerogels, phase change materials (PCM), nano insulation materials (NIM), smart windows, electrochromic materials, photochromic materials, thermochromic materials, light-weight glass materials, superlow-emissivity materials, building integrated photovoltaics (BIPV), various solar cell materials and  technologies. Multifunctional building envelopes represent another interesting aspect. These materials technologies must also satisfy the building physical aspects of their buildings. Both experimental and theoretical studies may be carried out, also including numerical analysis and modelling. Furthermore, the students will be challenged to write their report as a scientific journal article, which thus will be submitted to an international journal for publication if the quality is satisfactorily high. Among others, one possibility will be to write so-called state-of-the-art and future research articles. Specific experimental work tasks in the laboratory may also be possible, e.g. along a PhD student in the field. Specific details about this work task will be given upon request and in discussion groups with dedicated scientific personnel at the department.

 

Kontaktperson ved IBM:

Bjørn Petter Jelle (NTNU og SINTEF), bjorn.petter.jelle@sintef.no


Temaområde Miljøsystemanalyse

Oppgavenr: MSA1

Tittel: Environmental impact assessment of concrete structures used in infrastructure projects.

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
Infrastructure projects consumes a large volume of concrete, and cement production alone contributes to more than 5% of annual anthropogenic greenhouse gas emissions.
The strength of concrete structures varies with a number of variables, among them curing time. Normally we use the strength after a curing time of 28 days as the design criteria.

Kort beskrivelse av oppgaven:

In this project, we seek a better understanding how variations in curing time would influence design of concrete structures (volume), and thus environmental impact of concrete for various purposes in infrastructure projects.

Antall studenter på oppgaven: 1

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

This work will be in cooperation with Statens Vegvesen and Dep. Structural engineering.

 

Oppgavenr: MSA2

Tittel: LCA of construction machinery

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
How we use machineries in construction projects has a huge impact on greenhouse gas emissions from these projects. At the department or Civil and Environmental Engineering, we have a huge empirical dataset on costs and fuel consumption from numerous construction machines for different types of loads and work. However, this needs to further developed to also include environmental impact (LCA).

Kort beskrivelse av oppgaven:

We need a motivated student to work develop LCA on construction machinery

Antall studenter på oppgaven: 1-2

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere: 


Oppgavenr: MSA3

Tittel: LCA of Tunnel Boring Machines (TBM)

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
Tunnels and underground spaces is important in the development of more sustainable cities. However, so far there is few studies of the environmental impact from using tunnel-boring machines. At the department or Civil and Environmental Engineering, we have some data on costs and fuel consumption from tunnel projects machines for different types of tunnel-boring. We are also in contacts with ongoing tunnel projects.

Kort beskrivelse av oppgaven:

We need a motivated student to work on LCA of tunnels made with TBMs.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere: 

 

Oppgavenr: MSA4

Tittel: Environmental impact of geometric design of roads

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
The geometric design of roads have a strong impact on energy consumption of road traffic. At the department of Civil and Environmental Engineering, we have an ongoing project in cooperation with Chalmers and SVV (E39) on understanding the environmental impact from the roads geometric design. How much should we try to modify curves and elevations in order to optimize/reduce the total environmental impact from roads and traffic? How will a shift in technology from fossil to renewable energy for vehicles influence these calculations?

Kort beskrivelse av oppgaven:

We seek a motivated student to take part in the research team, and actively work together with a PhD student in this research project.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

Statens Vegvesen og Chalmers

 

Oppgavenr: MSA5

Tittel: Life cycle assessment of winter maintenance operations in Norway

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
In Norway, there are 55.000 km of national and state roads that need different type of maintenance and service, including winter maintenance.  The driving distance of the clearing vehicles for winter maintenance was over 19 million kilometers in 2013. I in addition 188.000 tons of salt and 575.000 tons of sand was used during winter maintenance.

At the department of Civil and Environmental Engineering, we have an ongoing project in cooperation with Chalmers and SVV (E39) on understanding the environmental impact from the winter maintenance operations.

Kort beskrivelse av oppgaven:

We seek a motivated student to take part in the research team, and actively work together with a PhD student in this research project.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

Statens Vegvesen og Chalmers

 

Oppgavenr: MSA6

Tittel: How population density influences environmental impact of cities.

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
Various the environmental impact from subsystems in cities varies with population density. In this project, we will describe the relationship between population and various sub-systems, and how these sub-systems influences each other. 

Kort beskrivelse av oppgaven:

We seek a motivated student to take part in the research team, and actively work together with a PhD student in this research project.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere: 

 

Oppgavenr: MSA7

Tittel: Ulovlig deponering av bygge og anleggsavfall.

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
Hvert år produseres den store mengder bygge og anleggsavfall. Bygge og anleggsavfall skal leveres til godkjent sluttbehandling. Ikke forurensede tunge byggematerialer kan brukes til ulike former for oppfylling. Det er store penger å spare på å levere forurensede masser som «rene» masser. Men er alt som brukes til oppfylling rene masser?

Kort beskrivelse av oppgaven:

Vi søker en eller flere motiverte studenter som ønsker å delta prosjektet. Oppgaven går ut på å beskrive systemet for bygge- og anleggsavfall, samt mulige avvik. Det kan være aktuelt med noe reisevirksomhet og prøvetaking.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

Politiet, Prosjekt Norge m.fl.

 

Oppgavenr: MSA8

Tittel: Materialkvalitet i byggeprosjekter.

Tilknyttede emner: TBA4171 - Bygnings- og materialteknikk, videregående kurs

Bakgrunn:
Det er stor byggeaktivitet i Norge, og mange store prosjekter. Men oppfyller alle byggematerialer/komponenter de spesifiserte kravene. Er vinduene av forventet/avtalt kvalitet (farge, holdbarhet, materialvalg, giftige stoffer og/eller U-verdi)? Er betongen av forventet kvalitet? Er armeringen av forventet kvalitet (mengde eller kvalitet)?

Kort beskrivelse av oppgaven:

Vi søker en eller flere motiverte studenter som ønsker å delta prosjektet. Oppgaven går ut på å beskrive systemet for bygge- og anleggsavfall, samt mulige avvik. Det kan være aktuelt med noe reisevirksomhet og prøvetaking.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

 

Kontaktperson ved IBAT: rolf.bohne@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

Politiet, Prosjekt Norge m.fl.

 

Temaområde Bygningsakustikk

Oppgave nr: AK1

Tittel: Nye løsninger med etasjeskillere i tre

Bakgrunn for oppgaven:

Nye løsninger for må utvikles for å få bedre samsvar mellom opplevd lydisolasjon og målt lydisolasjon til trebaserte etasjeskillere. Utfordringen gjelder spesielt trinnlydisolasjon (og vibrasjoner) ved lave frekvenser.

Kort beskrivelse av oppgaven:
Oppgaven går ut på å vurdere prinsipp-løsninger med kassett-tverrsnitt (lukkede tverrsnitt) som muliggjør økt stivhet og tilleggs-vekt. Oppgave går ut på å samle inn underlagsdata, etablere beregningsmodell, sammenligne resultater og skissere løsninger som er tilpasset ulike bruks-områder, dvs. kravnivåer for trinnlydisolasjon. Dersom relevante objekter er tilgjengelig er det aktuelt å gjennomføre målinger i bygg. Arbeidet knyttes til forskningsprosjektet Woodsol, og dette gir også mulighet for publisering. Egnet for videreføring i master-oppgave.

Antall studenter: 1-2

Kontaktperson ved IBAT: Anders Homb, NTNU Institutt for bygg- og miljøteknikk/SINTEF Byggforsk og PhD-student Simone Conta, NTNU.

 

Oppgave nr: AK2

Tittel: Etasjeskiller med massivtre

Bakgrunn for oppgaven:

Oppføring av bygg med massivtre (Kl-tre) har blitt attraktivt, spesielt for bygningskategoriene studentboliger, skoler og barnehager. Men i alle bygningskategoriene må lydisolasjonskrav tilfredsstilles og det er også spørsmål om hva som er optimale løsninger i forhold til klimaregnskap, byggehøyde og spennvidder.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Oppgaven går ut på å se på løsninger som kombinerer massivtre med betong, grus eller leire både med teoretiske beregninger og eksperimentelt. Arbeidet må omfatte en innhenting av til-gjengelige data og utvikle beregningsverktøy ved hjelp av delta-akustiske metoder. Ved videreføring til masteroppgave inkluderes også målinger i felt, både med hensyn til lydisolasjon og vibrasjoner (for komforthensyn). Det er økende interesse for denne typen elementproduksjon av golvkonstruksjoner og prosjekt opp mot bransjebedrifter er derfor aktuelt.

Antall studenter: 1-2

Kontaktperson ved IBAT: Anders Homb, NTNU Institutt for bygg- og miljøteknikk/SINTEF Byggforsk

 

Oppgave nr: AK3

Tittel: Støy i svømme- og badeanlegg 

Bakgrunn for oppgaven:

Støy i svømme- og badeanlegg er en betydelig utfordring, både helse- og sikkerhetsmessig for de som arbeider der og opplevelsesmessig for brukerne. I lydklassestandarden NS 8175 finnes det også normative grenseverdier som skal tilfredsstilles i nye bygg, men dette blir i stor grad oversett og det er lite erfaringsdata å finne fra slike typer rom. Støyutfordringene er knyttet til tre hovedkilder: Vannstrømningslyder, støy fra tekniske installasjoner og støy fra brukerne. 

Kort beskrivelse av oppgaven:

Oppgaven går ut på å studere støy fra vannstrømming både teoretisk, eksperimentelt og eventuelt ved erfaringsinnhenting. Både for prosjekt- eller masteroppgave vil det være mulig å gjennomføre målinger i ett eller flere anlegg med spesielt fokus på støy fra vannstrømning. Oppgaven(e) kan også vinkles mot utprøving av mulige forbedringstiltak. Oppgaven gjennomføres i samarbeid med SIAT ved NTNU (Senter for Idrettsanlegg og Teknologi). 

Antall studenter: 1

Kontaktperson ved IBAT: Anders Homb, NTNU Institutt for bygg- og miljøteknikk/SINTEF Byggforsk og Bjørn Aas ved SIAT

 

Oppgave nr: AK4

Tittel: Lydabsorbenter for lave frekvenser

Bakgrunn for oppgaven:

Krav til universell utforming innebærer at man må ivareta lydforhold i en rekke nye bygnings-kategorier og bruksområder i forhold til tidligere. Lydklassestandarden NS 8175 gir normative krav til etterklangstid og lydabsorpsjon som det viser seg er vanskelig å tilfredsstille ved lavere frekvenser. 

Kort beskrivelse av oppgaven:

Oppgaven er en videreføring av et arbeid med utvikling av en Helmholz-basert absorbent for lave frekvenser. Arbeidet omhandler teoretisk optimalisering av løsningen, bygging av prototyp og måling i laboratorium. Ved videreføring i Masteroppgave vil det være aktuelt å designe en gymsal/idrettshall hvor utviklet lavfrekvent-absorbent integreres som en del av løsningen for å oppnås gode romakustiske forhold. Hvis mulig gjennomføres dette i tilknytning til et byggeprosjekt og eventuelt målinger i ferdig rom.

Antall studenter: 1

Kontaktperson ved IBAT: Anders Homb, NTNU Institutt for bygg- og miljøteknikk/SINTEF Byggforsk

 

Oppgave nr: AK5

Tittel: Støy fra ventilasjonsanlegg i større bygg

Bakgrunn for oppgaven:

I nyere bygg for næringsformål, undervisning etc. planlegges ventilasjonsanlegg med lavt energiforbruk til vifter og relativt lave lufthastigheter. I tillegg utstyres disse anleggene ofte med såkalte VAV-spjeld (automatisk regulering) som gjør at det kan være færre støygenererende komponenter i systemet. 

Kort beskrivelse av oppgaven:

Oppgaven går ut på å gjennomføre en status-undersøkelse med hensyn til hvilke lydnivåer som oppnås i forhold til grenseverdier og hvilke verktøy som benyttes ved prosjektering. I prosjekt-oppgaven eller ved videreføring i masteroppgave utvides arbeidet med målinger i ferdige bygg hvor det foreligger god dokumentasjon av energiforbruk og lufthastigheter i tillegg til prosjekteringsunderlag og valg av komponenter. Måleresultater sammenlignes med krav og beregninger etter de forenklede metodene som finnes. Om mulig kan det undersøkes hva som er årsakene til avvik mellom målinger og beregninger, gi råd om feilkilder og behov for videre forskning. 

Antall studenter: 1

Kontaktperson ved IBAT: Anders Homb, NTNU Institutt for bygg- og miljøteknikk/SINTEF Byggforsk.

 

Temaområde brannteknikk

Oppgave nr: BRANN1

Tittel: Brannstrategi for svømmehall

Bakgrunn: 

Svømmehaller er komplekse bygninger med mye prosessutstyr, både trykksatte systemer og systemer inneholdende kjemikalier som vil kunne ha helse- og miljøfare knyttet til seg dersom feil skulle oppstå. Samtidig er svømmehaller en type idrettsbygg der flere ulike brukergrupper er tilstede:

  • Teknisk drift og badevakter
  • Kommersielt personell (billettskranke, butikk, kafé)
  • Idrettsutøvere som er regelmessige brukere
  • Publikum i alle kategorier, mer eller mindre kjent i anlegget

Norske svømmehaller har svært høye byggekostnader sammenlignet med tilsvarende anlegg i våre naboland. Areal i svømmehall kan enkelt kategoriseres i tre grupper:

  • Våt sone, dvs svømmehall og dusj
  • Tørr sone, dvs garderober, gangareal, kafe, vestibyle etc
  • Teknisk sone (kjeller under svømmehall med tilligende arealer)

Ulike soner har forskjellig klima (temperatur, relativ fuktighet) og ulike korrosjonsrisiki knyttet til fukt og kloridinnhold i luft og vann.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Oppgaven omfatter utvikling av en brannstrategi for svømmehaller basert på ulike kategorier/størrelser. Brannstrategien skal drøfte risiko knyttet til ulike utfall av hendelser i ulike deler av anlegget. Videre skal det drøfte aktive og passive tiltak for å oppnå tilstrekkelig sikkerhetsnivå i de ulike arealene. Eksempelvis bør det gjøres en vurdering av avdamping fra basseng og våte flater i en brannsituasjon i svømmehallen, og i hvilken grad dette kan hemme brannforløpet.

Oppgaven løses ved kartlegging av et utvalg anlegg i Midt-Norge, avhengig av kandidatens mobilitet. Andre regioner kan velges dersom det er hensiktsmessig. Samarbeid med eiere av svømmehaller vil være en viktig del av arbeidet.

Antall studenter på oppgaven:

Det kan gjerne være to studenter på denne oppgaven, men det er ingen betingelse.

Kontaktperson ved IBM:

Senter for Idrettsanlegg og Teknologi: Bjørn Aas (bjorn.aas@ntnu.no)  og Snorre N. Olsen (snorre.olsen@ntnu.no)


 

Oppgave nr: BRANN2

Tittel: Kartlegging av brannskiller i svømmehall

Bakgrunn:

Svømmehaller er komplekse bygninger med mye prosessutstyr, både roterende utstyr, trykksatte systemer og systemer inneholdende kjemikalier som vil kunne ha helse- og miljøfare knyttet til seg dersom feil skulle oppstå. Bestemmelse av brannseksjonering er nært knyttet til driftstekniske forhold, og faktisk brannenergi som kan frigjøres i de ulike areal. Svømmehaller bygges gjerne som store åpne volum, og møter dermed arealgrenser som betinger seksjonering eller aktiv sikring i form av sprinkleranlegg e.l.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Oppgaven skal spesielt se på brannskille som dannes mellom svømmehall og underliggende teknisk kjeller. Denne etasjeskilleren er normalt et betongdekke med god brannmotstand. Nyere anlegg utføres nå i økende grad med basseng i stål og da vil etasjeskilleren i praksis være begrenset til en tynnplatekonstruksjon mellom basseng og betongdekke. Ved normal bruk er bassenget fylt med vann og overløpsrennen som danner etasjeskilleren er også vannfylt. Det er behov for en brannteknisk analyse av denne detaljen ut fra flere ståsted:

  • Hvor mye brannenergi kan frigjøres i underliggende teknisk kjeller?
  • Vil vannet i basseng og overløpsrenne begrense brannsmitte gjennom etasjeskille?
  • Kan teknisk kjeller seksjoneres for å redusere samlet brannbelastning?
  • Må det være en brannstrategi for tørt, tomt bygg og en annen for bygg under bruk, med vann i bassenget?
  • I teknisk kjeller er alle større rør vannfylte, og normalt utført i PVC eller PE. Hva betyr det for risikovurdering?

Antall studenter: 

Det kan gjerne være to studenter på denne oppgaven, men det er ingen betingelse.

Kontaktperson ved IBM: 

Senter for Idrettsanlegg og Teknologi: Bjørn Aas (bjorn.aas@ntnu.no)  og Snorre N. Olsen (snorre.olsen@ntnu.no)

 

Oppgave nr: BRANN3

Tittel: Optimal styring av mekanisk ventilasjon ved brann i tunnel

Bakgrunn:

Vegtilsynet er Samferdselsdepartementet sin fagenhet som skal føre tilsyn med at krav om sikkerhet knyttet til riksveginfrastrukturen er ivaretatt av Statens vegvesen og Nye Veier AS. Vegtilsynet ønsker mer kunnskap og forskning innenfor temaet «sikkerhet i tunnel».

Katastrofepotensialet ved brann i tunnel er stort, noe som flere store tunnelbranner i Norge de siste årene har vist. Avstandene i landet er store, og det er forskjell på tilgjengelige redningsetater både med tanke på utstyr og kompetanse til å håndtere en stor hendelse i tunnelene. Sikkerheten i tunnelene er derfor i stor grad basert på selvredningsprinsippet, og at en ikke kan forvente å få hjelp fra nødetater.

Tunnelsikkerhetsforskriften (vedlegg 1 punkt 2.9) setter krav til ventilasjonssystem i alle tunneler som er lengre enn 1.000 meter med et større trafikkvolum enn 2.000 kjøretøy per kjørefelt. Det er vanlig at ventilasjonsluften går i samme løp som trafikken. Ved brann i tunnel vil ventilasjonen starte så snart brannen er varslet. I tiden fram til brannvesen er klar til innsats, er det viktig at røykspredningen og branneskaleringen er så liten så mulig for å sikre at trafikantene i tunnelen kan evakuere (selvredning). Når brannvesenet er klar til innsats, må ventilasjonen sikre at de har mulighet til å utføre innsats i tunnelen så raskt som mulig. Se kap. 5.1 Risikoanalyse av brann i tunnel (delrapport til nasjonalt risikobilde 2014). 

Kort beskrivelse av oppgaven:

Hensikten med oppgaven er å undersøke hva som er den optimale styringen av eksisterende ventilasjonssystem i de ulike fasene av en tunnelbrann for å sikre selvredning.

Metode:

  1. Kartlegge relevant forskning innenfor temaet.
  2. Simulering av brann i tunnel og evakuering med ulike ventilasjonshastigheter i de ulike fasene av brannen. Hensikten er å finne den optimale styringen av ventilasjonen for å sikre selvredning og innsats fra brannvesen.

Vegtilsynet vil bidra med å spisse og avgrense oppgaven.

Antall studenter: 

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Vegtilsynet


Oppgave nr: BRANN4

Tittel: Optimal sikkerhetsutrustning i tunnel for brannslokking og selvredning ved brann

Bakgrunn:

Vegtilsynet er Samferdselsdepartementet sin fagenhet som skal føre tilsyn med at krav om sikkerhet knyttet til riksveginfrastrukturen er ivaretatt av Statens vegvesen og Nye Veier AS. Vegtilsynet ønsker mer kunnskap og forskning innenfor temaet «sikkerhet i tunnel».

Katastrofepotensialet ved brann i tunnel er stort, noe som flere store tunnelbranner i Norge de siste årene har vist. Avstandene i landet er store, og det er forskjell på tilgjengelige redningsetater både med tanke på utstyr og kompetanse til å håndtere en stor hendelse i tunnelene. Sikkerheten i tunnelene er derfor i stor grad basert på selvredningsprinsippet, og at en ikke kan forvente å få hjelp fra nødetater.

I dag er krav til sikkerhetsutrustning i tunnel forankret i tunnelsikkerhetsforskriften. Forskriften kan i noen tilfeller være lite detaljert i sine formuleringer. Et eksempel på dette finner vi i forskriftens vedlegg 1 pkt. 2.10 Nødstasjoner. Her står det:

2.10.1. Hensikten med nødstasjoner er å stille forskjellig sikkerhetsutstyr til rådighet, særlig nødtelefoner og brannslokkingsapparater, men ikke å beskytte trafikantene mot virkningen av brann.

2.10.2. Nødstasjoner kan bestå av et skap på tunnelens sidevegg eller helst en nisje i veggen. De skal minst være utstyrt med en nødtelefon og to brannslokkingsapparater. Dagens praksis er at det er brukt brannslokkingsapparater ABC, 2 stk pr nødstasjon. 

Kort beskrivelse av oppgaven:

Undersøkelsen av flere av de siste tunnelbrannene viser til at motorhavari og høy varmeutvikling er årsak til at branner oppstår. Det er ønskelig å se på om sikkerhetsutrustningen i tunnelen per i dag er optimal med tanke på brannslokking og evakuering. Målet med oppgaven er å identifisere det beste slokkeutstyret for tunnel. å undersøke hvilken effekt nødutstyret som finnes i tunneler i dag har for selvredning, og undersøke hvilke utstyr som kunne hatt positiv effekt for selvredning og effekt/kostnader om tunneler kjøretøy ble utrustet med disse.

Metode

  1. Simuleringer og test av slokkeeffekt for ulikt slokkeutstyr.
  2. Test/vurdering av levetid/kostnad for ulikt slokkeutstyr i tunnel.
  3. Oversikt over hvilke utstyr som finnes i tunneler i dag, og hvilken effekt det har for selvredning.
  4. Kartlegging av hvilke utstyr som ville kunne fremme mulighetene til å overleve en tunnelbrann, og effekt/kostnader ved å utruste tunnel/kjøretøy med disse.

Vegtilsynet vil bidra med å spisse og avgrense oppgaven.

Antall studenter: 

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Vegtilsynet


 

Oppgave nr: BRANN5

Title: Energy storage in buildings

Background:

With the growing demand for electric power and the suggested shift in charging by  consumption of electric power instead of just charging by consumption of energy there will be incentives for storing energy in buildings to level out the power consumption during the day. 

Short description:

Energy can be stored in several ways and the intention of this assignment is to map out as many relevant methods of energy storage in buildings and compare them with respect to the following topics:

  -Fire safety

  -Storage capacity/cost

  -Feasibility for new buildings and/or retrofitting

Examples on energy storage that can be assessed: Batteries, hydrogen, heat, flywheel, pressure, potential energy etc. 

The study will be a part of the FRIC Fire Research and Innovation Centre, and a key element in the centre is communication of the research findings. The candidate will therefore be invited to participate and/or present their work in relevant seminars and conferences national or internationally. The project will be linked to the FRIC project Building integrated smart technology.

Number of students: 

Contactperson at IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

External collaboration partner: RISE Fire Research


 

Oppgave nr: BRANN6

Title: Smouldering fires – experimental study

Background:

Smouldering fires (fires with no flames) represent significant risks to dwellings, industry, and wildlands. These risks are associated with toxic emissions and degradation of materials, structures, and landscapes.  Further risks are connected to the ability of smouldering fires to induce flaming fires and explosions. Smouldering, transition to flaming and explosions are challenging for domestic fire safety, for industry and fire departments. In our homes, the hazard is linked to incidents ignition of furniture, electrical appliances or other household items, and industrially the hazard is linked to incidents in for example grain elevators, silos containing sawdust and wood pellets. 

Short description:

The objective of the project is to perform an experimental study of self-sustained smouldering in materials such as wood pellets, combustible building insulation etc, to study how changes in parameters such as degree of cooling, air inlet, size of the fuel bed etc affect the smouldering behavior. The study will also include analysis of the results and placing the findings into a larger context. This will be based on insight into the smoldering phenomenon gained from relevant scientific literature. The work will be closely linked to ongoing numerical work conducted at RISE Fire Research, and the candidate will get the opportunity to directly see how the experimental work is used for validation of the numerical work. The student should have interest in experimental work, research methodology and fire dynamics.

The study will be a part of the FRIC Fire Research and Innovation Centre, and a key element in the centre is communication of the research findings. The candidate will therefore be invited to participate and/or present their work in relevant seminars and conferences national or internationally.  The project will be linked to the FRIC project Smouldering: Effects of cooling.

Number of students: 

Contactperson at IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

External collaboration partner: RISE Fire Research


 

Oppgave nr: BRANN7

Tittel: Bruk av brannforskning i brannprosjektering

Bakgrunn: 

Det utføres mye brannforskning nasjonalt og internasjonalt.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Hvordan kan slik forskning benyttes i brannteknisk prosjekter, og hvordan kan bransjen ta steget fra akademiske forskningsresultater til dokumenterbare løsninger i byggebransjen. Hvilke usikkerheter representerer det å benytte brannforskning? Hva må vurderes når forskning benyttes? Hvilke områder av brann utføres det for lite forskning på? Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN8

Tittel: Brannteknisk utforming av skolebygg

Bakgrunn: 

Dagen preaksepterte ytelser i veiledning til teknisk forskrift samsvarer svært sjelden med måte nye norsk skolebygg utføres i dag.

Kort beskrivelse av oppgaven:

En gjennomgang av regler for skolebygg bør utføres og betydning av preaksepterte ytelser vs. moderne byggeskikk og arkitektonisk utforming. Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN9

Tittel: Redning ved brann

Bakgrunn: 

Dagens byggeforskrift angir at byggverk skal tilrettelegges for rømning og redning. Forskriften angir mange spesifikke krav for å tilrettelegge for rømning, men hvordan skal det tilrettelegges for redning? Hvordan gjennomføres redning i ulike objekter? Hva kan ansvarlig for brannprosjektering kreve at lokal beredskap har ivaretatt? Hvilken kapasitet har brannvesenet i Norge? Er det stor forskjell? Hva er betydning av at man maksimalt kan forvente redning inntil 23 m regel i bolig? Kan redning erstatte rømningsveier i større grad enn det regelverket oppfyller i dag?

Krav til redning har i mange år vært like, mens brannkrav til tekniske tiltak i byggverket har økt uten at krav til redning har blitt justert.


Kort beskrivelse av oppgaven:

Oppgaven kan være en undersøkelse/studie. Den kan også være vinklet som en risikoanalyse av løsninger som er i dagens regelverk. Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN10

Tittel: Brannvegg

Bakgrunn: 

I Norge er det et branntekniske krav mellom ulike byggverk på ulike eiendommer. Kort oppsummert er det slik at dersom byggverket er mer enn 8,0 m fra nabobyggverk, så er det ikke noen særskilte brannkrav (med unntak av høyrisikoobjekter). Dersom byggene er nærmere enn 8,0 m, så er brannkravet REI120-M, som medfører betongvegg. Dette kravet er likt om det er snakk om 7,5 m eller 0 m mellom byggverkene og helt uavhengig av andre branntekniske tiltak. Ser man historisk på dette kravet, så har dette vært et krav som kommer er så langt tilbake som slutten av 1800/starten av 1900-tallet.

I dag er det strenge kvalitetskrav i bygninger. Dette går på arkitektur, materialbruk og dagslys. Fortetning er også et voksende problem.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Hvordan kan vi med dagens moderne løsninger oppnå tilsvarende brannsikkerhet mellom byggverk som det en brannvegg gir? Kan vi basere oss på aktive brannsikringstiltak? Kan fasadesprinkler benyttes og hvordan bør dette eventuelt dimensjoneres?
Er det nyanser mellom ca. 8 m og ca. 0 m? Hvilke forhold er avgjørende å vurdere når man skal sikre mot brannspredning mellom byggverk? Hvilke brannscenarier bør alltid vurderes? Må brannveggen være i betong? Hvilke regler gjelder i andre land som vi pleier å sammenligne oss med?

Oppgaven kan være en regelverkstudie, gjerne med historisk perspektiv. Nye metoder og mulige fremtidige løsninger. Kan om mulig kombineres med tester eller analyser. Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN11

Tittel: Konstruksjoners ytelse ved brann

Bakgrunn: 

Masteroppgave som knytter seg til bruk av ISO 24679 - Fire Safety engineering - Performance of structures in fire i forbindelse med brannteknisk prosjektering. Tradisjonelt så fastsettes branntekniske krav til bæresystem ut fra preaksepterte løsninger og tabellverdier. Denne standarden åpner for mulighet til å basere oppfyllelse av branntekniske ytelser på analyser. Standarden åpner opp for hvordan dette kan utføres.

Kort beskrivelse av oppgaven:

En masteroppgave kan være en litteraturstudie der standarden er nærmere vurdert, med tilhørende litteratur samt en case der man benytter standarden. Fag og interesse innenfor konstruksjonsanalyse er en fordel. Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN12

Tittel: Bærekraftig brannprosjektering

Bakgrunn: 

Bærekraft og miljø er ved siden av digitalisering noe av det absolutt viktigste utviklingen for bygge- og anleggsbransjen. Mye av det som knytter seg til bærekraft og miljø knytter seg til valg av materialer. Mengde materialer, ombruk, type etc. Brannteknikk som fag er i utgangspunktet et materialet nøytralt fag. Hvordan kan brannprosjektering bidra til at man oppnår gode bærekraftige løsninger i prosjekt?

Kort beskrivelse av oppgaven:

Hvor viktig er bærekraft og miljø sammenlignet med de branntekniske kriteriene for sikkert; personsikkerhet, verdisikkerhet, samfunnssikkerhet, sikkerhet for brann- og redningsmannskap? Kan sikkerhetsmarginer innenfor brann tøyes når man velger bærekraftige og løsninger for miljø? Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN13

Tittel: Systemer for røykkontroll i store åpne arealer

Bakgrunn: 

Tradisjonelt i Norge har røykventilasjon av atrier, haller og andre større arealer blitt løst med termisk røykventilasjon i form av luker. I andre land har man annen tradisjon for hvordan røykventilasjon kan løses. I dagens marked der man stadig ser mer åpenhet og spennende arkitektur, så vil det være behov for å benytte andre løsninger enn de mest tradisjonelle.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Et fordypningsprosjekt der man utfører litteraturstudie på ulike måter og sikre større volum med røykventilasjon, med påfølgende masteroppgave der man går i dybden og benytter CFD til å kartlegge effektivitet av tradisjonelle løsninger samt nyere løsninger. Interesse og opplæring innfor CFD er nødvendig. Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN14

Tittel: Tunnelevakuering

Bakgrunn: 

Katastrofepotensialet ved brann i tunnel er stort, noe som flere store tunnelbranner i Norge de siste årene har vist.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Hvordan ivareta gode nivå for personsikkerhet i tunneler? Dette knytter seg til passasjerer/trafikanter så vel som slokkemannskaper. Hva sier dagens regelverk? Hvor har dagens regelverk svakheter? Hva er kravet i Norge og hva er kravene i land vi liker å sammenligne oss med? Oppgaven vil utformes og spesifiseres nærmere i samarbeid med Multiconsult.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Multiconsult

 

Oppgave nr: BRANN15

Tittel: Brannsikkerhet i boliger

Bakgrunn: 

Brannstatistikk viser at de fleste branner der personer omkommer foregår i boliger, og at det er en overrepresentasjon av personer som tilhører sårbare grupper blant ofrene. Det er et skifte mot høyere andeler av eldre i befolkningen i utviklede land, og dette innebærer et økt antall personer i risikoutsatte grupper som skal bo i egne hjem. En forbedring av brannsikkerheten i boliger vil unngå en økning i fremtidige dødsfall, skader og materielle skader forårsaket av branner. Vi trenger derfor mer kunnskap om hvordan branner i boliger utvikler seg for å kunne anvende riktige brannsikringstiltak, for eksempel med hensyn til materialvalg, deteksjon, varsling og slokking.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Hensikten med oppgaven er å undersøke hvordan ulike tekniske tiltak vil påvirke brannsikkerheten i en typisk norsk bolig. Dette kan gjøres ved å innrede to identisk utformete rom med et utvalg møbler og inventar, og der det ene rommet er uten spesielle tiltak, mens det andre er utrustet med utvalgte tiltak, og så tenne på. Aktuelle tiltak kan f.eks. være behandling av overflater på vegger og tak, behandling av tekstiler (eller evt. valg av tekstiler med gode brannegenskaper), enkle tiltak for å bedre brannegenskaper til stoppete møbler, mulige løsninger for tidlig branndeteksjon osv. I forsøkene skal det måles ulike parametre, bl.a. temperaturer, varmeavgivelse, røykproduksjon.

I oppgaven vil det inngå litteraturstudium av brannutvikling i boliger, undersøkelse av brannenergi i boliger før og nå, og planlegging og praktisk arbeid i forbindelse med forsøkene, som å finne frem til hvilke møbler og innredning som skal brukes. Analyse av forsøksresultater vil også være en del av oppgaven.

Oppgaven utføres i samarbeid med prosjektet Brannsikkerhetstiltak for boliger som utføres innenfor forskningssenteret Fire Research and Innovation Centre (FRIC). FRIC ledes av RISE Fire Research. Det søkes om forskningsmidler for å gjennomføre testingen, og vinklingen og innholdet i masteroppgaven vil avhenge av om prosjektet får finansiering eller ikke.

Om ønskelig kan to studenter gjerne samarbeide om oppgaven.

Antall studenter på oppgaven:

Kontaktperson ved IBM: Anne Steen-Hansen, anne.steen-hansen@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: FRIC/Rise Fire Research

 

  • No labels