Bygnings- og materialteknikk

Oppgave nr: BF5

Tittel:   Fukttekniske utfordringer ved overgang trebjelkelag og yttervegg
Bakgrunn:  Den tradisjonelle utførelsen av trebjelkelag i småhus innebærer at himlingen har såkalt «lufttett» utførelse, se figur nedenfor. Dette skal hindre at man får luftlekkasjer som går ut i konstruksjonen og kondenserer ute i veggen. Samtidig ønsker man at det lufttette sjiktet skal være dampåpent, slik at man ikke risikerer å stenge inne byggfukt mellom to tette sjikt, hvis vi forutsetter av golvbelegget kan være ganske damptett. Det betyr at vanndamp fra underliggende rom kan diffundere ut i konstruksjonen når man har diskontinuerlig damsperre, og man kan i perioder potensielt risikere kondens og muggvekst ute mot kantbjelken. Selv om dette er en potensiell problemstilling som berører alle trehus har den faktisk ikke vært tidligere undersøkt i Norge. Overgangen mellom trebjelkelag og yttervegg, kan utføres på flere måter, men mange av disse vil berøres av samme problemstilling.

Kort beskrivelse av oppgaven:  Det skal gjennomføres fukttekniske analyser med WUFI eller Delphin for å vurdere risiko for kondens og muggvekst for de tradisjonelle løsningene, samt forbedrede løsninger med f.eks. dampbrems, smart dampsperre i himling, innlagt vertikalt dampbremssjikt eller lignende i isolasjonen etc. Som en oppstart til prosjektoppgaven er det også aktuelt å gjennomføre en kartlegging/litteraturundersøkelse av alternative måter å håndtere dette på, eventuelt også en spørreundersøkelse til norske småhusprodusenter og materialprodusenter.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved BAT: Stig Geving, stig.geving@ntnu.no
Eksterne samarbeidspartnere: Teknisk sjef Snorre Bjørkum, Norgeshus

Temaområde bygningsfysikk

Oppgave nr: BF1

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 bygger videre på en masteroppgave som gjennomføres våren 2020. I denne masteroppgaven er det gjennomført noen innledende laboratorieforsøk i slagregnskap knyttet til overnevnte problemstilling, og en testrigg er bygget opp. I prosjekt- og masteroppgaven vil man benytte den ferdige testriggen og videreføre slagregntestingen for forskjellige typer platematerialer, åpne og delvis tettede fuger mm.

Antall studenter på oppgaven: 1-2 (oppgaven er egnet for to praktiske studenter som samarbeider)

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

Oppgave nr: BF2

Tittel:   Lufttetthet i klemte vindsperreskjøter
Bakgrunn: For å unngå luftlekkasjer i yttervegger og tak er det svært viktig at de klemte skjøtene i vindsperren er lufttette. Vindsperreskjøten kan utføres på flere måter og disse kan ha ulik bestandighet med tanke på lufttetthet over tid. Sesongvis variasjon i luftfuktigheten i utelufta vil kunnef øre til at klemlekter stadig krymper og sveller, og at klemeffekten dermed endres. Fra tidligere forskning på klemte skjøter er det eksempelvis funnet ut at skruer fører til en bedre lufttetthet enn ved bruk av maskinspiker. Det er en fordel at valgt festemiddel er så kort som mulig slik at avstand mellom festemiddelets hode og senter av gjenget parti (for skrue) eller senter av nedsenket del (for spiker) er så lav som mulig. Dette fører også til at det bør benyttes så tynne klemlekter som mulig, men fortsatt tykke nok til at klemeffekten opprettholdes. Bruken av teip synes også å være en løsning for å øke skjøtenes lufttetthet. SINTEF Byggforsk og vindsperreprodusenter gir svært få anbefalinger til klemlektens utførelse, og de anbefalingene som gis er ikke samsvarende.  

Kort beskrivelse av oppgaven: Det overnevnte skal undersøkes gjennom laboratorietesting av lufttettheten til forskjellige typer utførelse av vindsperreskjøter. Oppgaven vil være en videreføring av en masteroppgave gjennomført våren 2020, og vil benytte en ferdig testrigg som er bygd opp i den sammenheng.

Antall studenter på oppgaven: 1

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

Oppgåve nr: BF3
Tittel:   Kompakte tretak med smart dampsperre
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 bygd med ein sjette kompakt takvariant i løpet av hausten 2019. Oppgåva går ut på å følgje opp fukt- og temperaturmålingane frå noen av dei seks pilotprosjekta og vurdere om konstruksjonsprinsippet fungerer slik tenkt. Fuktberegningar skal gjerast med WUFI eller Delphin. Målet med oppgåva er å utarbeide generelle retningslinjer for bruk av smart dampsperre i kompakte tretak som underlag for ei ny anvisning i Byggforskserien. Oppgaven bygger vidare på flere andre masteroppgaver.

Talet på studentar på oppgåva:  1

Kontaktperson ved IBM: Stig Geving, stig.geving@ntnu.no, Tore Kvande, tore.kvande@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartnar: Lars Gullbrekken, SINTEF Byggforsk

Oppgave nr: BF4

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.  Nordmenn er opptatte av boligen sin og bruker store summer årlig på oppgradering av boligen sin. Tiltak for energieffektivisering blir ofte ikke prioritert. Det trengs verktøy for å gjøre fornuftige valg for energieffektivisering av boliger.

Kort beskrivelse av oppgaven:

1)      Gi svar på praktiske fukttekniske problemstillinger ved rehabilitering f.eks kan eksisterende vindsperre beholdes ved etterisolering, kan luftede loftsrom bygges om til uluftede loftsrom?

2)      Beregninger med program for koblet varme og fukttransport

3)      Utforming av prinsipptegninger for ulike vegg og takoppbygninger.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved BAT:              Stig Geving, stig.geving@ntnu.no
Eksterne samarbeidspartnere: seniorforsker Lars Gullbrekken, lars.gullbrekken@sintef.no, SINTEF Community

Ytterligere opplysninger: Oppgaven er tilknyttet forskningsprosjektet OPPTRE

Oppgave nr: BF5

Tittel:   Fukttekniske utfordringer ved overgang trebjelkelag og yttervegg
Bakgrunn:  Den tradisjonelle utførelsen av trebjelkelag i småhus innebærer at himlingen har såkalt «lufttett» utførelse, se figur nedenfor. Dette skal hindre at man får luftlekkasjer som går ut i konstruksjonen og kondenserer ute i veggen. Samtidig ønsker man at det lufttette sjiktet skal være dampåpent, slik at man ikke risikerer å stenge inne byggfukt mellom to tette sjikt, hvis vi forutsetter av golvbelegget kan være ganske damptett. Det betyr at vanndamp fra underliggende rom kan diffundere ut i konstruksjonen når man har diskontinuerlig damsperre, og man kan i perioder potensielt risikere kondens og muggvekst ute mot kantbjelken. Selv om dette er en potensiell problemstilling som berører alle trehus har den faktisk ikke vært tidligere undersøkt i Norge. Overgangen mellom trebjelkelag og yttervegg, kan utføres på flere måter, men mange av disse vil berøres av samme problemstilling.

Kort beskrivelse av oppgaven:  Det skal gjennomføres fukttekniske analyser med WUFI eller Delphin for å vurdere risiko for kondens og muggvekst for de tradisjonelle løsningene, samt forbedrede løsninger med f.eks. dampbrems, smart dampsperre i himling, innlagt vertikalt dampbremssjikt eller lignende i isolasjonen etc. Som en oppstart til prosjektoppgaven er det også aktuelt å gjennomføre en kartlegging/litteraturundersøkelse av alternative måter å håndtere dette på, eventuelt også en spørreundersøkelse til norske småhusprodusenter og materialprodusenter.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved BAT: Stig Geving, stig.geving@ntnu.no
Eksterne samarbeidspartnere: Teknisk sjef Snorre Bjørkum, Norgeshus

Oppgave nr: BF6

Tittel: Påvirkning av solskjerming systemer på energibalanse og termisk komfort i norsk bolig

Bakgrunn: Effektiv bruk av solarenergi kommer til å bli mer og mer aktuelt tema iht. de forventede klimaendringer. Allerede i dag kan vi periodevis oppleve ubehag tilknyttet overoppheting av norske bygninger som medfører økt bruk av energi for kjøling. For å forebygge dette bør vi fokusere på klimaorienterte løsninger som vil fungere i dag og i framtiden. Solar energi blir en viktig kilde av fornybar energi i byggesektoren, også i kaldt klima. Systemer for fornybar solenergiproduksjon, som solceller og fotovoltaiske paneler, blir alt oftere integrert i norske bygninger mens det er lite fokus på energibesparelser byggesektoren kan nytte gjennom å bruke den passive solarenergien mer bevist ved hjelp av målrettet prosjektering og bruk av relevante fasadekomponenter med glass.

Kort beskrivelse av oppgaven: Prosjektoppgaven vil fungere som et forprosjekt og innledning til masteroppgaven. I oppgaven er det aktuelt å kartlegge utfordringer og muligheter som er knyttet til effektiv bruk av passiv solar energi iht. gevinster dette kan medføre for både energibesparelser og termisk komfort for beboere i dag og i framtiden. Påvirkning av bruk av utvalgte systemer for passiv og aktiv solskjerming er et tema. Oppgaven vil bli basert på bygging av digitale modeller og energisimuleringer, og eventuelt workshops med involverte eksterne partnere.

Antall studenter på oppgaven: 1-2

Kontaktperson: Bozena Dorota Hrynyszyn, bozena.d.hrynyszyn@ntnu.no

Eksterne samarbeidspartnere:

• Norgeshus
• Valgfri: Tverrfaglig samarbeid med Institutt for energi og prosessteknikk (IV/EPT) og/eller Institutt for teknisk kybernetikk (IE/ITK)

Ytterligere informasjon: Oppgaven vil bli gjennomført i tilknytting til FoU-programmet Klima 2050

Oppgave nr: BF7

Tittel: Materialegenskaper til varmeisolasjon i yttervegger mot terreng
Bakgrunn: 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. Avhengig av type isolasjon, kan det i tillegg til fukttransport ved diffusjon også 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 over terreng vil man gjerne unngå konveksjon siden det medfører et økt varmetap (økt U-verdi). I yttervegger mot terreng, der utadrettet uttørkingen er begrenset, kan konveksjon likevel 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. Før vi kan gjøre gode vurderinger av konveksjonsbidraget til uttørkingen må sentrale materialkarakteristika til varmeisolasjonsmaterialer undersøkes. 

Kort beskrivelse av oppgaven: Oppgaven går ut på å fremskaffe en oversikt over materialegenskaper til aktuelle varmeisolasjonsprodukter for norske kjellervegger. I tillegg vil oppgaven omfatte planlegging av laboratorieforsøk for bestemmelse av materialegenskaper som ikke er tilstrekkelig dokumentert i litteraturen. Hensikten med laboratoriemålingene er å etablere nødvendig underlag for undersøkelse av uttørkingshastigheten til en oppfuktet kjellervegg isolert utvendig med ulike isolasjonsmaterialer (EPS, mineralull). Studenten kan benytte prosjektoppgaven til å planlegge laboratoriearbeidet og sette seg inn i nødvendig teori, mens selve forsøkene vil utgjøre selve masteroppgaven.

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

Oppgave nr: BF8

Tittel: Uttørking av yttervegger mot terreng
Bakgrunn: I Norge er det forventet at klimaendringene vil medfører en økning i årsnedbør, oftere styrtregn og mer flom som følge av kraftig regnvær. 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. Det samme gjelder ved rehabilitering av eldre bygninger

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, men det er uklart hvor stort uttørkingspotensialet egentlig er.

Kort beskrivelse av oppgaven: Oppgaven går ut på å undersøke uttørkingshastigheten til en oppfuktet kjellervegg isolert utvendig med ulike isolasjonsmaterialer (EPS, mineralull) gjennom beregninger (WUFI, Delfin eller COMSOL). Studenten vil benytte prosjektoppgaven til å bli fortrolig med de faglige utfordringene, teori og beregningsverktøyet før mer omfattende undersøkelser i selve masteroppgaven.

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

Oppgave nr: BF9

Tittel:   Lufting under taktekning
Bakgrunn:

Skrå tak med lufta tekning er ein velprøvd og mykje bruka konstruksjonstype i Norge. Grunnprinsippet er at slike tak 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 skrå tak med lufta tekning 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. I tillegg ønskar vi å studere trykktap for høge luftespalter slik dei blir bygd når solcelletekning. 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 godt for to studentar i samarbeid.

Kontaktperson ved IBM:

Tore Kvande, tore.kvande@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartnar:

Lars Gullbrekken, SINTEF. Studentoppgåva vil vere knytta til forskningsprosjektet SFI Klima 2050 ved SINTEF og NTNU.

Oppgave nr: BF10

Tittel:   Klima bak lufta kledning og tekning
Bakgrunn:  For å gi eit effektivt og varig vern mot slagregn, må tetting av fasadar og fuger skje i to trinn. I ei såkalla totrinnstetning fungerer kledninga som regnskjerm, og vindsperra utgjer luft-/vindtetninga. Taktekning må luftast for å transportere bort fukt frå takkonstruksjonen og dermed hindre soppvekst og andre fuktskadar. I tillegg hindrar luftinga oppvarming av tekninga på grunn av varmetap gjennom takkonstruksjonen. Slik unngår vi smelting av snø på taket som igjen vil fryse på dei kalde lågare delane av taket (ved takfoten og i takrenner).

Bruk av bygningsintegrerte solceller på tak og fasadar, samt auka bruk av fasedekledningar med åpne fuger kan gi andre klimapåkjenningar på lektesystem og vindsperre bak kledninga/tekninga. I tillegg ser vi i dag ein sterkt veksande bruk av teip for å sikre eit mest mogleg lufttett vindsperresjikt. SINTEF har sett fleire tilfelle dei seinare åra med omfattande skadar på lektesystem og vindsperre på grunn av at produkta ikkje toler påkjenningane dei blir utsette for. Vi er derfor usikre på om dei tradisjonelle retningslinjene for utforming av lufta kledning og lufta taktekning er tilstrekkelege. 

Gjennom dei pågåande forskingsprosjekta TightEN og SFI Klima 2050 ved SINTEF og NTNU har vi instrumentert nokre pilotbygg. Her logger vi temperatur og i nokre plassar også fuktigheit bak lufta kledning og lufta tekning med mål om å avklare: Kva for temperaturar og fuktnivå kan vi forvente i luftespalta? Korleis bør laboratorieprøving av teipløysningar gjennomførast for at vi skal kunne seie at dei er gode nok til bruk for teiping av vindsperrer. Korleis bør spalteåpningar og luftespalta utformast for å sikre god nok uttørking og samtidig hindre inndrev?

Kort beskriving av oppgåva: Prosjektoppgåva vil fungere som eit forprosjekt og innleiing til masteroppgåva. I prosjektoppgåva skal du bli kjent med dei pilotprosjekta vi har instrumentert og sette deg inn i relevant teori. I masteroppgåva vil du gå vidare med tematikken og prøve å gi svar på nokre av spørsmåla gitt over.

Talet på studentar på oppgåva: 1-2

Kontaktperson ved IBM: Tore Kvande tore.kvande@ntnu.no
Ekstern samarbeidspartner: Lars Gullbrekken, SINTEF. 

Oppgave nr: BF11

Tittel: Konsekvens av klimaendringar for bygningar

Bakgrunn: Senario for klimaendringar i Norge indikerer auka nedbør og endring i nedbørsmønster. Vi reknar med at det vil regne 20% meir om hundre år enn i dag. Mildare klima gjer dessutan at meir av nedbøren vil kome som regn om vinteren, men delar av landet vil likevel oppleve auka snølaster på tak. Projeksjonane viser ein generell auke i årsmiddeltemperaturen i heile Norge. Konsekvensen er at oppvarmingsbehovet for bygningar blir lågare medan kjølebehovet vil auke. I dag har vi rundt 100 kommunar med årsmiddeltemperatur ≥ 6,3°C. I eit nytt klimaregime om hundre år forventar vi at over 300 kommunar vil passere denne grensa. Grensa på 6,3°C er interessant fordi dei norske passivhusstandardane NS 3700 og NS 3701 skil i kravsetting for netto energibehov til oppvarming ved denne grensa.

Kort beskriving av oppgåva: Vi har gjennom forskingsprosjektet Klima 2050 og samarbeidet med Meteorologisk institutt fått etablert klimadata for termisk dimensjonering og frostsikring i eit framtidig klima. Vi har tilgjengelege data for alle norske kommunar. Oppgåva går ut på å viser kva bygningsmessige endringar dimensjonering etter nye data vil gi og kva geografiske forskjellar som vil gjelde. Prosjektoppgåva vil fungere som eit forprosjekt og innleiing til masteroppgåva.

Talet på studentar på oppgåva: 1-2
Kontaktperson ved IBM: Tore Kvande og tore.kvande@ntnu.no og PhD kandidat Jørn Emil Gaarder (SFI Klima 2050). 

Oppgave nr: BF12

Tittel:   Teip til bygningsbruk
Bakgrunn:  Strengare krav til lufttettheit til ein bygning har bidratt til eit mylder av forskjellige teipprodukt på den norske marknaden. I det nye ZEB-laboratoriet til NTNU og SINTEF blir det eksempelvis brukar vi totalt 5,8 km teip fordelt på seks forskjellige typar. Det er ulike teipar til ulike typar vindsperre og til ulike typar dampsperre, òg det blir bruka eigen type teip rundt vindauga.

Med den stadig aukande bruken av teip dukkar det opp fleire spørsmål som: Kor bestandige er dei? Kor godt heftar dei eigentleg til ulike underlag? Korleis sikrar ein god heft ved bruk i ulike temperaturar? Kva skjer når teipen blir fuktig? Kor damptette er dei? Korleis skal ein teste heft til ulike underlag?

Gjennom dei pågåande forskingsprosjekta TightEN og SFI Klima 2050 ved SINTEF og NTNU har vi hatt fleire studentoppgåver det siste året som har sett på bruk av teip. Vi har mellom anna sett at dampmotstanden til vindsperreteip er overraskande høg. Vil det vere tilfelle også for klebefelt i kombinerte undertak og vindsperrer?

Kort beskriving av oppgåva: Prosjektoppgåva vil fungere som eit forprosjekt og innleiing til masteroppgåva. I prosjektoppgåva skal du bli kjent med problemstillinga og sette deg inn i relevant teori. Vi ønskar at du fokuserer spesielt på damptettheit. I masteroppgåva vil du gå vidare med heft-tematikken og prøve å gi svar på nokre av spørsmåla gitt over.

Talet på studentar på oppgåva: 1-2

Kontaktperson ved IBM: Tore Kvande tore.kvande@ntnu.no
Ekstern samarbeidspartner: Lars Gullbrekken, SINTEF. 

Oppgave nr: BF13

Tittel: Uluftet fundamentering av moduler

Bakgrunn: Moduler av tre har tradisjonelt vært montert over luftede kryperom eller over rom med kontrollert klima. Montering over mer eller mindre luftet kryperom har noen uheldige sider, særlig knyttet til kontroll på klimaet/fuktforholdene i kryperommet. Montering direkte over rom som for eksempel garasje vil normalt være en tryggere løsning med hensyn til bygningsfysikk, men andre forhold som brann, tetthet mot gasser m.m. gjør at dette heller ikke er optimalt.

Utbyggingen Boklok Åsmotunet på Jessheim inngår som et pilotprosjekt i forskningsprosjektet Klima 2050. Det består av tre byggetrinn med en blanding av ulike lavblokker og rekkehus. Pilotprosjektet omfatter to lavblokker (blokk 1 og 2) med til sammen 32 leiligheter bygd av moduler i tre over en parkeringsgarasje med betongdekke. Pilotprosjektet vil demonstrere og dokumentere en forenklet, men fuktrobust fundamenteringsmåte for modulbyggeri.

På Åsmotunet har Skanska montert modulene over garasje med betongdekke høsten 2019, med en liten luftspalte, men uten lufting. Fordelene med dette er at konstruksjonen/etasjeskilleren mellom bolig og garasje blir tett og brannsikker, og man unngår å sende kald uteluft gjennom luftespalten som både vil kreve isolering av betongdekke og være et usikkerhetsmoment med hensyn til fuktforhold.

En sentral utfordring for Åsmotunet kan være at man ikke får luftet ut eventuell fukt som byggfukt i trematerialene og betongdekket, samt nedbør på betongdekket i montasjefase. For å ha kontroll på klimaet i luftspalten mellom betongdekke og golv i modul, er det i pilotprosjektet lagt inn mulighet for kontrollert mekanisk ventilasjon for lufting/uttørking. I tillegg er det instrumentert med sensorer som måler temperaturer, RF i lufta og fuktinnhold i underkant trebjelker. Data logges kontinuerlig.

Kort beskrivelse av oppgaven: Oppgaven går ut på å evaluere kryperomsløsningen som er benyttet for pilotprosjektet Boklok Åsmotunet. Vurdering av terskelverdier for nivå på byggfukt i tremoduler og fuktsikring av detaljer mot tilstøtende terreng, vil være en viktig del av vurderingene.

Antall studenter på oppgaven: 1

Kontaktperson ved IBM: Tore Kvande og tore.kvande@ntnu.no

Ekstern samarbeidspartner: Ole Mangor-Jensen, Skanska. 

Oppgave nr: BF14

Tittel:   Luft- og regntetting av bygginger – erfaringsinnhenting
Bakgrunn: Bygningens lufttetthet oppnås ved tetting av dampsperresjiktet innvendig og vindsperresjiktet utvendig. Det brukes forskjellige produkter til vegg og tak, inn- og utvendig. Vertikale og horisontale skjøter, tetting rundt vinduer og gjennomføringer ble tidligere anbefalt utført ved klemming. Dagens praksis har imidlertid endret seg og det brukes nesten utelukket løsninger som baserer seg på klebing, dvs. tape, fugemasse, fugeskum og mansjetter. Dette først og fremst for å oppnå påkrevd lufttetthet, men også grunnet mer effektiv håndtering og bedre tilpasningsdyktige løsninger.

Bygg skal stå lenge, og disse løsningene skal vare i 50-60 år. Vi vet at dagens produkter fungerer godt til å begynne med, men vet dessverre lite enda om hvordan de vil fungere etter 20, 30, 50 år – sitter tapen like godt som i begynnelsen? Eller har limet tørket inn og den opprinnelig lufttette skjøten er nå åpen for å slippe luft og vann ut i konstruksjonen som igjen kan føre til fuktskader, mugg, råte og inneklimaproblemer? Hva har det for eksempel å si at det er kaldt på monteringsdagen eller at overflaten kanskje ikke var helt ren da tapen ble montert?

Kort beskrivelse av oppgaven:

1)      Gjennomføre en erfaringsinnhenting/ intervjuundersøkelse. Målet er å samle inn kunnskap fra bransjeaktører om produkter, løsninger og langtidserfaringer med klebeprodukter til luft- og regntetting. 

2)      Beregninger med program for koblet varme og fukttransport

3)      Utforming av løsninger for kritiske detaljer med robust bruk av tape

Antall studenter på oppgaven:  1

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

Eksterne samarbeidspartnere: Seniorforsker Lars Gullbrekken, lars.gullbrekken@sintef.no
SINTEF Community

Ytteligere informasjon: Oppgaven vil bli utført i sammenheng med forskningsprosjektet TightEn

Temaområde: Building Performance Optimization

Oppgave nr: BPO1

Title:  BIM-based Building Energy Modelling

Related topics: 

·      Building information modelling (software such as Revit, Archicad, etc.,).

·      Building energy modelling (software such as IDA ICE, DesignBuilder, EnergyPlus, etc.,)

Background for the task:

Creating a building energy model (BEM) is a time-consuming task that requires a lot of data collection and data setup. Furthermore, 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. The investigation aims at providing potential solutions for solving the interoperability issues

-          The tasks should be complementary to our previous work: ‘’A Systematic Investigation of Interoperability Issues and Solutions Between Architectural BIM models and Building Energy Modelling: Case Studies’’, Master thesis, see

Number of students on the thesis: Two

Contact at IBM: 

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).

External partners:  

• Krishnan Gowri (kgowri@shoreline.edu), Senior consultant at Building Performance Practice Lead, Building Science Solutions at Intertek. Bothell, Washington, USA.
• Arghavan Akbarieh (arghavan.akbarieh@uni.lu). PhD candidate at University of Luxembourg – Luxembourg.

Oppgave nr: BPO2

Title:  Demand Side Management in Buildings and Neighbourhoods

Related topics: 

·         Energy Management in Buildings (e.g., TEP 4235)

·         Building Performance Simulation (e.g., TBA 4166)

Background for the task:

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.

Brief description of the task:

-          The objective of this project is to develop a simulation-based energy management platform for optimizing the interaction of smart building with the electrical and thermal grids in line with the governmental NVE’s targets, see

-          The tasks should be complementary to our previous works:

• ‘’ Investigation of Grid Rent Business Models as Incentive for Demand-Side Management in Buildings A case study on fully electric operated houses in Norway’’, Master thesis, see
• ‘’ Methodology to assess business models of dynamic pricing tariffs in all-electric houses’’, Journal paper, see.
• ‘’Effect of Grid Tariffs on Demand-side Management in All-electric Buildings In Norway’’, Conference paper, see.

Number of students on the thesis: Two

Contact person at IBM: 

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).

External partners:

• Stian Backe, a PhD Candidate at Norwegian University of Science and Technology, Department of Industrial Economics and Technology Management, Trondheim, Norway
• Georgios Eleftheriadis, a software and engineering developer at Metabuild is a German start-up company, disrupting the way buildings are designed. Their 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. 

Oppgave nr: BPO3

Title:  Energy resilient buildings

Related topics: 

·         Energy Management in Buildings (e.g., TEP 4235)

·         Building Performance Simulation (e.g., TBA 4166)

·         Building and Material Engineering (e.g., TBA 4171)

Background for the task

Buildings performance can be affected by uncertainties and unforeseen events related to changing environments (e.g. extreme weather conditions and changes in occupant behavior) or changing requirements (e.g. applying new technologies and regulations). Thus, buildings should be able to react to these events in order to last their performance. Building designers and decision-makers consider such changes and uncertainties in the design or renovation phase and implement mechanisms to protect the building performance against adverse events in the future. One of these mechanisms is a resilient building design. A resilient building can prepare and plan for, absorb, recover from, and more successfully adapt to adverse events in the operation phase.

Taking resilience into account assures designers, decision-makers, and homeowners that the buildings will perform well and on the expected level against future changes, through either maintaining its performance and functionality or recovering quickly in the case of failing its functionality. 

Literature shows that in order to achieve resilient design, different principles, such as redundancy, robustness, efficiency, adaptability, flexibility, etc., should be considered. This confirms that resilience demands more than robustness, flexibility, etc. 

Brief description of the task:

-          The objective of this project is to develop a framework for energy resilience evaluation of buildings at a neighborhood scale.

-          The tasks should be complementary to our ongoing work: ‘’ An energy resilience framework for zero emission buildings at the neighbourhood scale’’. PhD thesis, see.

Number of students on the thesis: Two

Contact person at IBM:  

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).
• Shabnam Homaei, PhD candidate at Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (Shabnam.homaei@ntnu.no)

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. 

Oppgave nr: BPO4

Title: Calibration of Building Energy Models

Related topics: 

·         Energy Management in Buildings (e.g., TEP 4235)

·         Building Performance Simulation (e.g., TBA 4166)

Background for the task:

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. In particular, extensive interest in building monitoring and operation diagnostics led to frequent applications of building models calibration for the energy assessment. An 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.

Brief description of the task:

-          The objective of this project is to develop an optimization-based calibration approach for minimizing the difference between simulated and monitored building energy consumption. 
-          The tasks should be complementary to our previous work:

• ‘’Performance Comparison of Multi-Objective Optimization-based approaches for Calibrating White-box Building Energy Models’’, Journal paper, see
• ‘’Strategies for Modelling Dynamic Parameters in Optimization-Based Building Energy Model Calibration: A Case Study’’. see.

Number of students on the thesis: Two

Contact person at IBM:  

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).

External partners:

• Sandra Martínez Mariño (samartinez@uvigo.es), PhD candidate and teaching assistant at Universidade de Vigo, https://www.uvigo.gal/
• 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. 

Oppgave nr: BPO5

Title: Daylight and thermal comfort in buildings

Related topics: 

• Energy Management in Buildings (e.g., TEP 4235)
• Building Performance Simulation (e.g., TBA 4166)
• Building and Material Engineering (e.g., TBA 4171)

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 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: One

 Contact person at IBAT:  

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).

External partners:

• Helene Solvang – Engineer Energy use and Building physics Consultant at Multiconsult,

Oppgave nr: BPO6

Title: Building automation systems in buildings

Related topics: 

• Energy Management in Buildings (e.g., TEP 4235)
• Building Performance Simulation (e.g., TBA 4166)

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.)
• The tasks should be complementary to our previous work: ‘’The impact of building automation control systems as retrofitting measures on the energy efficiency of a typical Norwegian single-family house’’, see.

Number of students: 1

Contact person at IBAT:

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).
• Laurina Felius, PhD candidate at Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (laurina.felius@ntnu.no).

External partners:

• ENERSENSE is a strategic research area with focus on the nexus of energy efficiency, energy storage and sensor technologies, including automation.
• 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. 

Oppgave nr: BPO7

Title:  Retrofitting packages for typical Norwegian housings

Related topics: 

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

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.
• The tasks should be complementary to our previous work: ‘’Wood burning habits and its effect on the electrical energy demand of a retrofitted Norwegian detached house’’, see.

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

Contact person at IBAT:

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).
• Laurina Felius, PhD candidate at Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (laurina.felius@ntnu.no).
• Shabnam Homaei, PhD candidate at Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (Shabnam.homaei@ntnu.no)

External partners:  

• ENERSENSE is a strategic research area with focus on the nexus of energy efficiency, energy storage and sensor technologies, including automation.
• 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. 

Oppgave nr: BPO8

Title: Impact of smart technologies on building energy performance

Related topics: 

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

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 IBM:  

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).
• Laurina Felius, PhD candidate at Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (laurina.felius@ntnu.no).

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/

Oppgave nr: BPO9

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

Related topics: 

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

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: 

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).
• Shabnam Homaei, PhD candidate at Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (Shabnam.homaei@ntnu.no)

 External partners:  

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

Problem no: BPO10

Title: Automate the building performance optimization

Related topics: 

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

Background for the task:

During the last decade, several 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.

Brief description of the task:

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.

Number of students on the thesis: 1

Contact person at IBAT:  

• Mohamed Hamdy, associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, NTNU (mohamed.hamdy@ntnu.no).

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. 

Problem no: BPO11

Title:   Energy Performance Contract (EPC) for high-efficient buildings

Related topics: 

• TEP 4235 - Energy Management in Buildings, see

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 IBM: 

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

External partners:  

• Guozheng Song (guozheng.song@ntnu.no), Department of Mechanical and Industrial Engineering.
• Hasan A. M. Hamdan, PhD research fellow, Department of Industrial Economics and Technology Management, Faculty of Economics and Management

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

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@ntnu.no

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

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 Community (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@ntnu.no

Oppgavenr: BM4

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@ntnu.no

Sohrab Alex Mofid (NTNU), sohrab.mofid@ntnu.no

Oppgavenr: BM6

Building Integrated Photovoltaics (BIPV)

Task 1 - BIPV Integration:

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

Kort beskrivelse av oppgaven:

The work will treat technical integration of photovoltaics in buildings. The research herein 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 NTNU and SINTEF. 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.

Task 2 - Plug-and-Play BIPV (PaP BIPV):

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

Kort beskrivelse av oppgaven:

The work will focus on developing plug-and-play building integrated photovoltaics (PaP BIPV). As of today, BIPV systems are designed as various foil, tile, module and solar cell glazing products which need to be pieced together in different, and often cumbersome, ways, with respect to both the main panels (e.g. tiles) and their electrical cable connectors. The electrical cables experiencing miscellaneous stresses during time often represent a weak point for the BIPV systems. Replacing single panels, e.g. when damaged, may be especially cumbersome and time-consuming, often involving the need for unfastening or removing several panels around the actual one. This latter aspect may also increase the risk of additional induced damages during the maintenance and repair operations. For future BIPV products one may envision robust and less labour-intensive plug-and-play systems. That is, plug-and-play BIPV (PaP BIPV) systems where individual panels (e.g. tiles) are clicked/snapped together in a single and simple operation ensuring both satisfactory electrical connections and weather tightness, and likewise when removing individual panels. If such PaP BIPV systems could be designed for a reasonable cost, they would definitely gain a competitive edge over today’s more traditional BIPV products, both for residential buildings and larger building complexes, and both for erection of new buildings and retrofitting of old ones. Hence, PaP BIVP could contribute to the acceleration of utilization of solar energy by solar cells on a worldwide scale.

Task 3 - BIPV Material Surface:

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

Kort beskrivelse av oppgaven:

The work will target the challenge of removing snow downfall and avoiding ice formation on photovoltaic (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 building integrated photovoltaic (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@ntnu.no

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

Other colleagues at NTNU

Oppgave nr: BM7

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 levelized cost of electricity (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@ntnu.no

Andre kontaktpersoner:

Martin Bellmann (SINTEF), martin.bellmann@sintef.no
John Atle Bones (SINTEF), john.bones@sintef.no
Pål Tetlie (SINTEF), pal.tetlie@sintef.no

Oppgave nr: BM8

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 Community (Byggforsk) har et relativt nytt Fourier transform infrared (FTIR) spektrometer med flere utstyrsenheter - bl.a. en attenuated total reflectance (ATR) tilsats, samt et skanning elektronmikroskop (SEM) - 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.

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 Community (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 eksperimentelle undersøkelser.

Kontaktperson ved IBM:

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

Oppgave nr: BM9

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@ntnu.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.

Antall studenter på oppgaven: Om ønskelig kan to studenter gjerne samarbeide om oppgaven.

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

Ekstern samarbeidspartner: FRIC/Rise Fire Research

Oppgave nr: BRANN16

Tittel: Læring fra gransking av branner

Bakgrunn: 

Gransking og analyse av branner er et nyttig verktøy for å samle erfaring og kunnskap om hvordan og hvorfor branner oppstår, og hvorfor de utvikler seg som de gjør. Data fra branner er verdifulle for ulike deler av brannsikkerhetsvitenskapen, og brukes også til å revidere brannforskrifter. Imidlertid finnes det ikke noen systematisk oversikt over branner som er analysert i Norge, mye av informasjonen ligger godt gjemt i rapporter, mange av rapportene er ikke elektronisk søkbare. Det er derfor ønskelig å samle viktig informasjon fra granskinger av branner som er gjennomført de siste tiårene. Slike analyser er blant annet gjennomført av myndigheter (DSB, DiBK), av forskningsinstitutter (RISE Fire Research, SINTEF) og av konsulentselskaper.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Hensikten med oppgaven er å gjennomgå rapporter fra granskinger av branner i Norge gjennom flere tiår, og sammenstille og systematisere informasjon som kan være nyttig også i dag. Formålet med gjennomgangen er å tilrettelegge for læring av hendelsene for ulike målgrupper (eksempelvis myndigheter, brannvesen, politi, brannrådgivere, forskningsinstitusjoner..). Som en videreføring av denne kartleggingen kan det utformes en masteroppgave med et aktuelt tema innenfor gransking av branner, for eksempel metodikk for gransking og analyse, metoder for praktisk brannetterforskning, tolkning av brannspor eller lignende.

Oppgaven utføres i samarbeid med prosjektet Læring fra branner som utføres innenfor forskningssenteret Fire Research and Innovation Centre (FRIC). FRIC ledes av RISE Fire Research.

Antall studenter på oppgaven: Om ønskelig kan to studenter gjerne samarbeide om oppgaven.

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

Ekstern samarbeidspartner: FRIC/Rise Fire Research

Oppgave nr: BRANN17

Tittel: Døren - det svakeste leddet

Bakgrunn: 

I brannsammenheng er det alltid en sannsynlighet for at en dør i et brannskille står åpen. Åpen dør muliggjør da rask røykspredning ved brann. I brannsammenheng er det også en risiko for at døren ikke åpner seg slik at personer kan komme seg ut av døren og i sikkerhet. Dører i bygninger skal ivareta veldig mange funksjoner og krav. Krav til sikkerhet mot innbrudd, krav til brannmotstand og tetthet, krav til varmeisolering, krav til lydisolering, krav til åpningsbredde og funksjon, krav til rømningsvei, krav til levetid og kvalitet, krav til brukervennlighet og overvåking mm. I nyere tid har det også kommet krav til universell utforming og åpningskraft for dører. Dører med tilhørende beslag og teknikk medfører store kostnader i et bygg. Det er ikke uvanlig at enkeltdører har en kostnad på kr 50.000,-.  Det er også ofte store vedlikeholdskostnader på dører. Det leveres et stort antall dører i de fleste bygg, og det finnes et mange varianter og løsningskombinasjoner. På grunn av kompleksiteten, er branndører også en utfordring med hensyn til gjenbruk, fordi det er vanskelig å dokumentere at de opprinnelige brannegenskapene er intakt.

Kort beskrivelse av oppgaven:

Det er mange vinklinger og aspekter av dette temaet som man kan velge å fordype seg i. Problematikken kan sorteres, og man kan innledningsvis se litt på krav som stilles i regelverket og hvordan det løses i praksis, samt se på varianter av dører og kombinasjonsløsninger.

Man kan kartlegge erfaringer og eventuelle problemer og utfordringer fra forskjellige typer bygninger (skoler, boliger, sykehus, forsamlingslokaler, butikker, industri). Tema som kan undersøkes er

• Hvilke krav stilles til dokumentasjon for branndører?
• Hvilke problemer møter man, hvilke kompromisser må man gjøre, og hvilken konsekvens kan disse ha?
• Varianter av løsninger, gjerne i forskjellige land
• Hvor kritisk er døren for brannsikkerheten i en bygning sett i forhold til andre faktorer?
• Tar regelverket høyde for det?
• Hvilken innvirkning har kravene til universell utforming for brannsikkerheten?
• Bærekraft: Hvor lang levetid har en branndør, hvor mye vedlikehold og ressurser krever den i løpet av levetiden? Hva skal til for at en branndør kan gjenbrukes?
• Etter at det ble innført et felles europeisk standardsystem for over 20 år siden er det fortsatt ikke enighet om en felles europeisk produktstandard for brannklassifiserte innvendige dører. Hvorfor er det slik?

Antall studenter på oppgaven: Om ønskelig kan to studenter gjerne samarbeide om oppgaven.

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

Ekstern samarbeidspartner: Norconsult