Denna uppsats redovisar ett resultat från en studie gjord på uppdrag av villaägare till ett hus från 1972 med självdragsventilation. Utifrån dialog med villaägarna har det framkommit att de misstänker att ventilationen inte är tillräcklig. Om ventilationen inte fungerar som avsett kan det uppstå hälsoproblem för människor, genom ökade halter av fukt och luftföroreningar. Boverket ställer krav på en lägsta luftomsättning på 0,5 oms/h uteluftsflöde, 0,35 l/s per m2 vid ny- och ombyggnation. Syftet med studien är att ta fram luftomsättning och CO2-halt med hjälp av avklingningsmetoden och CO2 som spårgas. Syftet är också att sammanställa vilka lagkrav, riktlinjer och rekommendationer som gäller för luftomsättning och luftflöde inomhus. Studien är begränsad till avklingningsmätningar i villans boarea. Avklingningsmetoden utfördes i fyra sovrum, två WC och ett badrum; samtliga försedda med en frånluftsventil. WC, badrummen och ett av sovrummen uppnådde det rekommenderade kravet på luftomsättning. Sovrummet med lägst omsättning uppnådde inte rekommendationen troligen på grund av horisontell och längre luftkanal. Sovrum, med frånluftskanal intill den varma kanalen från kaminen fick snabbare luftomsättning när det eldades i kaminen. Det andra sovrummet, med frånluftkanalen i skorstenen, men isolerad från den varma kanalen från kaminen, fick ingen märkbar ökning av luftomsättning. Datainsamling av temperatur, relativ fukthalt och CO2-halt mättes i fyra sovrum under två nätter, en natt med stängd dörr och en natt med helt öppen dörr. Luftkvalitén blev bättre med öppen än med stängd dörr nattetid. CO2-halten uppnådde inte några skadliga halter på tack vare sovrummens stora volymer. Avklingningsmetoden på totala boarean fick avbrytas på grund av att homogen omblandning av CO2 i luften inte kunde uppnås. Studien visar att självdragssystem är känsliga för väderförhållanden. Husets luftomsättning uppnådde inte rekommendationerna. I studieobjektet är frånluftsventiler är placerade i sovrum och därmed felaktigt placerade enligt Boverket och Folkhälsomyndigheten. De rekommenderar att tilluftsventiler tillför frisk luft i rum där människor vistas mest, exempelvis sovrum och vardagsrum. Rekommendationer till villaägarna är att inte förhindra ventilationssystemets flöde vid ombyggnationer. Exempelvis vid fönsterbyte bör fönsterventiler med tilluft installeras för att öka tilluftsflödet. Ventilationssystem bör ses över av en fackman om en konvertering till ett mekaniskt ventilationssystem är möjlig för att säkerställa en god och hälsosam inomhusmiljö. För att öka utomhusluftstillförseln bör vädring utföras regelbundet. Vi rekommenderar framtida studier att utföra mätningar under längre perioder och under olika årstider. / This paper presents the result of a study commissioned by the owners of a house of 1972 with natural ventilation. Discussion with the owners has revealed that they suspect that the ventilation is not adequate. If the ventilation is not working properly it can cause health problems for people through increased levels of humidity and air pollution. Boverket requires that the minimum air change rate should be 0.5 per hour or an outdoor air flow of 0.35 l/s per m2 in new- and reconstruction of buildings. The purpose of the study is to calculate air circulation by using tracer gas dilution method with CO2 as tracer gas accordance with ISO 12569: 2012. The aim is also to compile the legal requirements, guidelines and recommendations that apply to the air exchange and air flow indoors. The study is limited to the living space of the house. Tracer gas method is performed in four bedrooms, two WC and a bathroom; all with exhaust ventilation. WC, bathroom and one of the bedroom achieved the recommended requirement for air change rate. The bedroom with the lowest air change rate did not reach the recommendation probably due to the horizontal and longer air channel. Bedroom, with the exhaust ventilation canal beside the warm canal from the fire place, had faster air change when the fireplace is heated. The bedroom, with the exhaust ventilation canal isolated from the warm canal from the fire place, remained unaffected. Data collection of temperature, relative humidity and CO2 was measured in four bedrooms over two nights. One night with the door closed and one night with a open door. The air quality was better with the door open than with the door closed. CO2concentration did not reach harmful levels due to the large room volume. Tracer gas method in total living area had to be interrupted because homogeneous mixture of CO2 could not be achieved. The study shows that natural ventilation systems are sensitive to weather conditions. The air change rate in the building did not reach the recommendations. The positions of the ventilations are improperly according to the requirements of the Boverket and Folkhälsomyndigheten. They recommend that the supply ventilation should provide fresh air to bedroom and livingrooms, but in this study the building have exhaust ventilation in the bedrooms instead. The recommendation to the house owners is to not prevent the ventilations flow in while making reconstruction. For example, when replacing to new windows should supply ventilation be installed to increase the air supply. Ventilation systems should be reviewed by a ventilation expert if a conversion to a mechanical ventilation system is possible to ensure a good and healthy indoor environment. To enhance the outdoor air supply should the windows and doors open regularly. We recommend future studies to take measurements over longer periods and in different seasons

<p>DESCARTES is a light-weight, balloon-borne grab sampler for stratospheric long-lived tracers developed at the University of Cambridge. 33 flights have been performed with two versions of the instrument at northern latitudes by the DESCARTES team at the Swedish Institute of Space Physics (IRF) in Kiruna during the years 1997-2000.</p><p>The general interest in long-lived stratospheric tracers is to study the general global circulation of air in the stratosphere and the exchange between the stratosphere and troposphere. In the study of chemical ozone depletion in the stratosphere, long-lived tracers serve as an important reference to distinguish between the variations in ozone of dynamical and chemical origin.</p><p>This thesis focuses on calibrations and quality assessment of the measurements made with the third version of the DESCARTES instrument based at IRF. Two different general approaches to make calibrations are discussed. Uncertainty estimations for both of these methods are made and the results are tested by laboratory methods and by comparisons to other instruments, including comparisons between two versions of DESCARTES. Analyzed and calibrated flight data for all successful flights are presented.</p><p>The basic principle of the instrument is to chemically adsorb a number of tracers (in practice only CFC-11 is measured) in an adsorption bed of Carboxen in a micro trap through which the sampled air is driven by a pump. After recovery the adsorbed species in the trap is desorbed by electrical heating of the trap and analysed by gas chromatography.</p><p>The resulting estimated mixing ratios from the instrument are directly dependent on the adsorption of the sampled species being quantitative in the traps. Laboratory experiments are described using two traps in series, where the performance of the first is tested by sampling the breakthrough by the second. A model is developed to recreate these tests in order to be able to compensate for breakthrough during flights. The model showed that the adsorption in the traps is not explained by simple chromatographic theory and the results allow us only to give an estimation of the uncertainty due to breakthrough.</p> / <p>DESCARTES är ett lätt ballongburet provtagningsinstrument för stratosfäriska spårgaser. Det är utvecklat vid universitetet i Cambridge. DESCARTES-teamet vid Institutet för rymdfysik (IRF) i Kiruna har under åren 1997-2000 genomfört 33 flygningar med två olika versioner av instrumentet från nordliga latituder.</p><p>Det generella intresset av långlivade stratosfäriska spårgaser är att studera den globala cirkulationen i stratosfären och utbytet av luft mellan stratosfären och troposfären. För studier av den kemiska ozonnedbrytningen i stratosfären spelar långlivade spårgaser en avgörande roll som referens för att skilja mellan variation i ozonkoncentrationen av kemiskt och dynamiskt ursprung.</p><p>Denna avhandling fokuserar på kalibrering och kvalitetssäkring av mätningar gjorda med den tredje versionen av DESCARTES-instrumentet hemmahörande vid IRF. Två i grunden olika kalibreringsförfaranden för instrumentet behandlas. Osäkerhetsuppskattningar är gjorda för båda dessa metoder och resultaten är prövade i laboratorietester. Dessutom jämförs resultaten från två versioner av DESCARTES och andra instrument. Analyserade data från samtliga lyckade flygningar presenteras.</p><p>Den grundläggande principen för instrumentet är att pumpa luftprover genom en fälla som innehåller en bädd av det kemiska adsorptionsmaterialet Carboxen, som adsorberar ett antal spårgaser. När instrumentet hämtats tillbaka efter en flygning gasas de adsorberade ämnena i fällan ut genom att fällan upphettas på elektrisk väg. De utgasade ämnena analyseras med gaskromatografi. I praktiken kan endast CFC-11 analyseras.</p><p>Den slutgiltiga bestämningen av blandningsförhållandet från instrumentet är direkt beroende av att adsorptionen i fällorna för de ämnen man vill undersöka är fullständig. En serie laboratorieexperiment har genomförts där två likadana fällor kopplats efter varandra. På så sätt har tillförlitligheten av den första fällan kunnat studeras genom att uppmäta hur mycket som bryter igenom till den andra fällan. En modell har utvecklats för att förstå resultatet av dessa tester och kunna kompensera för eventuella genombrott vid provtagning under flygningar. Modellen visade att adsorptionen i fällorna inte kan förklaras med enkel kromatografisk teori. Resultaten ger endast möjlighet att bedöma osäkerheten i mätningarna till följd av risken för genombrott.</p>

DESCARTES is a light-weight, balloon-borne grab sampler for stratospheric long-lived tracers developed at the University of Cambridge. 33 flights have been performed with two versions of the instrument at northern latitudes by the DESCARTES team at the Swedish Institute of Space Physics (IRF) in Kiruna during the years 1997-2000. The general interest in long-lived stratospheric tracers is to study the general global circulation of air in the stratosphere and the exchange between the stratosphere and troposphere. In the study of chemical ozone depletion in the stratosphere, long-lived tracers serve as an important reference to distinguish between the variations in ozone of dynamical and chemical origin. This thesis focuses on calibrations and quality assessment of the measurements made with the third version of the DESCARTES instrument based at IRF. Two different general approaches to make calibrations are discussed. Uncertainty estimations for both of these methods are made and the results are tested by laboratory methods and by comparisons to other instruments, including comparisons between two versions of DESCARTES. Analyzed and calibrated flight data for all successful flights are presented. The basic principle of the instrument is to chemically adsorb a number of tracers (in practice only CFC-11 is measured) in an adsorption bed of Carboxen in a micro trap through which the sampled air is driven by a pump. After recovery the adsorbed species in the trap is desorbed by electrical heating of the trap and analysed by gas chromatography. The resulting estimated mixing ratios from the instrument are directly dependent on the adsorption of the sampled species being quantitative in the traps. Laboratory experiments are described using two traps in series, where the performance of the first is tested by sampling the breakthrough by the second. A model is developed to recreate these tests in order to be able to compensate for breakthrough during flights. The model showed that the adsorption in the traps is not explained by simple chromatographic theory and the results allow us only to give an estimation of the uncertainty due to breakthrough. / DESCARTES är ett lätt ballongburet provtagningsinstrument för stratosfäriska spårgaser. Det är utvecklat vid universitetet i Cambridge. DESCARTES-teamet vid Institutet för rymdfysik (IRF) i Kiruna har under åren 1997-2000 genomfört 33 flygningar med två olika versioner av instrumentet från nordliga latituder. Det generella intresset av långlivade stratosfäriska spårgaser är att studera den globala cirkulationen i stratosfären och utbytet av luft mellan stratosfären och troposfären. För studier av den kemiska ozonnedbrytningen i stratosfären spelar långlivade spårgaser en avgörande roll som referens för att skilja mellan variation i ozonkoncentrationen av kemiskt och dynamiskt ursprung. Denna avhandling fokuserar på kalibrering och kvalitetssäkring av mätningar gjorda med den tredje versionen av DESCARTES-instrumentet hemmahörande vid IRF. Två i grunden olika kalibreringsförfaranden för instrumentet behandlas. Osäkerhetsuppskattningar är gjorda för båda dessa metoder och resultaten är prövade i laboratorietester. Dessutom jämförs resultaten från två versioner av DESCARTES och andra instrument. Analyserade data från samtliga lyckade flygningar presenteras. Den grundläggande principen för instrumentet är att pumpa luftprover genom en fälla som innehåller en bädd av det kemiska adsorptionsmaterialet Carboxen, som adsorberar ett antal spårgaser. När instrumentet hämtats tillbaka efter en flygning gasas de adsorberade ämnena i fällan ut genom att fällan upphettas på elektrisk väg. De utgasade ämnena analyseras med gaskromatografi. I praktiken kan endast CFC-11 analyseras. Den slutgiltiga bestämningen av blandningsförhållandet från instrumentet är direkt beroende av att adsorptionen i fällorna för de ämnen man vill undersöka är fullständig. En serie laboratorieexperiment har genomförts där två likadana fällor kopplats efter varandra. På så sätt har tillförlitligheten av den första fällan kunnat studeras genom att uppmäta hur mycket som bryter igenom till den andra fällan. En modell har utvecklats för att förstå resultatet av dessa tester och kunna kompensera för eventuella genombrott vid provtagning under flygningar. Modellen visade att adsorptionen i fällorna inte kan förklaras med enkel kromatografisk teori. Resultaten ger endast möjlighet att bedöma osäkerheten i mätningarna till följd av risken för genombrott.

Natural ventilation is the dominating ventilation process in ancient buildings like churches, and also in most domestic buildings in Sweden and in the rest of the world. These buildings are naturally ventilated via air infiltration and airing. Air infiltration is the airflow through adventitious leakages in the building envelope, while airing is the intentional air exchange through large openings like windows and doors. Airing can in turn be performed either as single-sided (one opening) or as cross flow ventilation (two or more openings located on different walls). The total air exchange affects heating energy and indoor air quality. In churches, deposition of airborne particles causes gradual soiling of indoor surfaces, including paintings and other pieces of art. Significant amounts of particles are emitted from visitors and from candles, incense, etc. Temporary airing is likely to reduce this problem, and it can also be used to adjust the indoor temperature. The present study investigates mechanisms and prediction models regarding air infiltration and open-door airing by means of field measurements, experiments in wind tunnel and computer modelling. In natural ventilation, both air infiltration and airing share the same driving forces, i.e. wind and buoyancy (indoor-outdoor temperature differences). Both forces turn out to be difficult to predict, especially wind induced flows and the combination of buoyancy and wind. In the first part of the present study, two of the most established models for predicting air infiltration rate in buildings were evaluated against measurements in three historical stone churches in Sweden. A correction factor of 0.8 is introduced to adjust one of the studied models (which yielded better predictions) for fitting the large single zones like churches. Based on field investigation and IR-thermography inspections, a detailed numerical model was developed for prediction of air infiltration, where input data included assessed level of the neutral pressure level (NPL). The model functionality was validated against measurements in one of the case studies, indicating reasonable prediction capability. It is suggested that this model is further developed by including a more systematic calibration system for more building types and with different weather conditions. Regarding airing, both single-sided and cross flow rates through the porches of various church buildings were measured with tracer gas method, as well as through direct measurements of the air velocity in a porch opening. Measurement results were compared with predictions attained from four previously developed models for single‑sided ventilation. Models that include terms for wind turbulence were found to yield somewhat better predictions. According to the performed measurements, the magnitude of one hour single-sided open-door airing in a church typically yields around 50% air exchange, indicating that this is a workable ventilation method, also for such large building volumes. A practical kind of diagram to facilitate estimation of suitable airing period is presented. The ability of the IDA Indoor Climate and Energy (IDA-ICE) computer program to predict airing rates was examined by comparing with field measurements in a church. The programs’ predictions of single-sided airflows through an open door of the church were of the same magnitude as the measured ones; however, the effect of wind direction was not well captured by the program, indicating a development potential. Finally, wind driven air flows through porch type openings of a church model were studied in a wind tunnel, where the airing rates were measured by tracer gas. At single-sided airing, a higher flow rate was observed at higher wind turbulence and when the opening was on the windward side of the building, in agreement with field measurements. Further, the airing rate was on the order of 15 times higher at cross flow than at single-sided airing. Realization of cross flow thus seems highly recommendable for enhanced airing. Calibration constants for a simple equation for wind driven flow through porches are presented. The measurements also indicate that advection through turbulence is a more important airing mechanism than pumping.   The present work adds knowledge particularly to the issues of air infiltration and airing through doors, in large single zones. The results can be applicable also to other kinds of large single-zone buildings, like industry halls, atriums and sports halls. / Naturlig ventilation är den dominerande ventilationsprocessen i äldre byggnader såsom kyrkor, och även i de flesta småhus i Sverige och övriga delar av världen. Luftinfiltration och vädring utgör viktiga komponenter i naturlig ventilation, där luftinfiltration är luftflöde genom oavsiktliga läckage i byggnadsskalet, medan vädring är avsiktligt luftutbyte genom stora öppningar såsom fönster och dörrar/portar. Vädring kan i sin tur ske ensidigt (genom en öppning) eller som tvärdrag (genom två eller flera öppningar belägna på olika ytterväggar). Det totala luftutbytet påverkar värmeförluster och inomhusluftens kvalité. I kyrkor orsakar avsättning av luftpartiklar en gradvis nedsmutsning av invändiga ytor, inklusive väggmålningar och andra konstföremål. Betydande mängder partiklar avges från besökare, tända ljus, rökelse, o.d. Tillfällig vädring kan minska detta problem, men även användas för att justera innetemperaturen. Föreliggande studie analyserar mekanismer och predikteringsmodeller gällande luftinfiltration och dörrvädring genom fältmätningar, vindtunnelförsök och datorsimuleringar. Luftinfiltration och vädring har samma drivkrafter, d.v.s. vind och termik (inne‑ute temperaturskillnader). Båda dessa drivkrafter är svåra att predicera, särskilt vindinducerade flöden och kombinationen av termik och vind. Två av de mest etablerade modellerna för luftinfiltrationsprediktering i byggnader har utvärderats via mätningar i tre kulturhistoriska stenkyrkor i Sverige. En korrigeringsfaktor av 0,8 föreslås för bättre prediktion av den ena modellen (som gav bäst resultat) gällande höga en-zonsbyggnader såsom kyrkor. En detaljerad numerisk modell är utvecklad för luftinfiltrationsprediktering, där indata baseras på fältundersökningar, inkl. IR-termografering och uppmätt av neutrala tryckplanet (NPL). Modellens funktionalitet har validerats via mätningar i en av fallstudierna och pekar på tämligen god prediktionsprestanda. Vidare utveckling av modellen föreslås, inkl. ett mer systematiskt kalibreringssystem, för olika typer av byggnader och väderförhållanden. Gällande vädring mättes både ensidigt flöde och tvärdrag genom portar i olika kyrkobyggnader med hjälp av spårgas samt direkta lufthastighetsmätningar i portöppning. Mätresultaten jämfördes med erhållna prediktioner från fyra tidigare utvecklade modeller för ensidig ventilation. De modeller som tog hänsyn till vindturbulens gav något bättre resultat. Enligt utförda mätningar medför en timmes ensidig portvädring i en kyrka cirka 50 % luftutbyte, vilket indikerar att detta är en tillämpbar ventilationsmetod, även för så pass stora byggnadsvolymer. Ett särskilt vädringsdiagram presenteras, som syftar till att underlätta uppskattning av erforderlig vädringsperiod. Vidare studerades predikteringsprestanda hos IDA Indoor Climate and Energy (IDA-ICE) simuleringsprogram avseende vädring, där simuleringsdata jämfördes med fältmätningar i en kyrka. Programmets prediktion av ensidigt luftflöde genom en öppen kyrkport var av samma storlekordning som det uppmäta; dock klarade programmet inte av att hantera inverkan av vindriktning så väl, vilket pekar på en utvecklingspotential. Avslutningsvis undersöktes vinddrivet flöde igenom portöppningar i en kyrkmodell i vindtunnel, där luftomsättningen mättes med hjälp av spårgasmetoden. Vid ensidig vädring observerades högre flöde vid högre vindturbulens och när öppningen var på vindsidan av byggnaden, i överensstämmelse med fältmätningarna. Dessutom var vädringsflödet vid tvärdrag i storleksordningen 15 högre än det vid ensidig vädring. Det verkar alltså som att man kan öka vädringstakten avsevärt om man kan åstadkomma tvärdrag. Kalibreringskonstanter presenteras också för en enkel ekvation för vinddrivet flöde genom portar. Vindtunnelstudien indikerar vidare att advektion genom turbulens är en viktigare vädringsmekanism än pumpning. Föreliggande arbete bidrar med kunskap speciellt kring luftinfiltration och vädring genom portar i höga en-zonsbyggnader. Resultaten kan även vara tillämpliga på andra typer av höga en-zonsbyggnader såsom industrihallar, atrier/ljusgårdar och idrottshallar. / Church project