Energieffektive barnehager Målformuleringer, strategier og lønnsomhetsberegninger. SINTEF Teknologi og samfunn Arkitektur og byggteknikk

Transkript

1 STF22 A04523 RAPPORT Energieffektive barnehager Målformuleringer, strategier og lønnsomhetsberegninger Inger Andresen, Karin Buvik, Tor H. Dokka, Barbara Matusiak og Marit Thyholt SINTEF Teknologi og samfunn Arkitektur og byggteknikk Januar 2005

2 TITTEL SINTEF RAPPORT SINTEF Teknologi og samfunn Arkitektur og byggteknikk Postadresse: 7465 Trondheim Besøksadresse: Alfred Getz vei 3 Telefon: Telefaks: Foretaksregisteret: NO MVA Energieffektive barnehager Målformuleringer, strategier og lønnsomhetsberegninger FORFATTER(E) Inger Andresen, Karin Buvik, Tor Helge Dokka, Barbara Matusiak og Marit Thyholt OPPDRAGSGIVER(E) Trondheim kommune RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. STF22 A04523 Åpen Stein Ove Brandslet GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) Karin Buvik I:\Pro\ _Miljoevennligebarnehager_KB\Rapport ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) SAMMENDRAG Siri Blakstad, forskningssjef Trondheim kommune ønsker å bygge framtidsrettede barnehager, også med tanke på energibruk og miljøbelastning. I et samarbeid mellom Trondheim eiendom og SINTEF avdeling Arkitektur og byggteknikk er målet å bidra til å bygge opp kompetanse på hvordan barnehager bør møte framtidas energi- og miljøkrav. Husbanken har bidratt til finansiering av arbeidet. Iladalen barnehage, som er under planlegging, har vært utgangspunkt for diskusjoner rundt mulige energieffektive løsninger. Rapporten inneholder anbefalinger til målformuleringer og strategier for miljøvennlig design samt energi- og lønnsomhetsberegninger av alternative løsninger. Videre inneholder rapporten kravspesifikasjoner til utvalgte inneklima-parametere, som påvirker energibruk, og anbefalinger til prosjektoppfølging og etterprøving. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Byggeteknikk Building technology GRUPPE 2 Barnehage Kindergarten EGENVALGTE Energi Energy Innemiljø Indoor environment

3 Innhold Energibruk i bygninger...3 Dagens forskriftskrav...3 Nye forskriftskrav...3 Energi- og miljømål...5 Strategier for miljøvennlig design...5 Ressursøkonomisering...5 Energiøkonomisering...6 Lønnsomhetsberegninger av energisparetiltak...8 Kalkulasjonsrente...8 Energipriser...8 Økonomisk levetid og vedlikeholdskostnader...9 Investeringskostnader...10 Beregninger av alternative energiløsninger...11 Referansebygg: Dagens bygningsstandard, elektrisk oppvarming...12 Alternativ 1: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, direkte elektrisk oppvarming...14 Alternativ 2: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, vannbåren varme...18 Alternativ 3: Referansebygg med varmepumpe...20 Alternativ 4: Referansebygg med varmepumpe og effektiv varmegjenvinning...22 Alternativ 5: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, vannbåren varme og varmepumpe...24 Oppsummering av beregningene...26 Inneklima-parametere som påvirker energibruk...27 Oversikt over krav til inneklima...27 Termisk miljø...27 Atmosfærisk miljø...28 Akustisk miljø...28 Aktinisk miljø...29 Prosjektoppfølging og etterprøving...29 Prosjektering...29 Bygging...29 Verifisering og evaluering...29 Referanser...31 Vedlegg...32 Eksempler på tetting, isolasjon og bryting av kuldebroer...33 Anbefalinger vedrørende dagslys og kunstlys...35 Tegninger av Iladalen barnehage

4 ENERGIBRUK I BYGNINGER Dagens forskriftskrav I tekniske forskrifter til Plan- og bygningsloven 1997 (TEK) settes krav til energibruk i nye og rehabiliterte bygg. Dagens krav stimulerer ikke i tilstrekkelig grad til energieffektive løsninger, og heller ikke til valg av miljøvennlige energibærere. På tross av at tidligere byggeforskrifter har stilt stadig strengere krav til bygningers varmeisolasjonsegenskaper, brukes det heller mer energi i nye bygninger enn i eldre. Årsaken er sannsynligvis økt komfortnivå med resulterende økt energibruk til ventilasjon, kjøling og oppvarming. Mer utstyr er også en medvirkende årsak til økt energibruk. At det er fullt mulig å oppnå bygg med lav energibruk ved energieffektiv utforming og drift av bygget, fremkommer imidlertid tydelig av bl.a. Enovas energistatistikk. Nye forskriftskrav Norge har forpliktet seg til å følge EU-direktivet om energibruk i bygninger. Direktivet, som trådte i kraft 4. januar 2003, betegnes: Directive 2002/91/EC of the European Parliament and of the Council of 16 December 2002 on the energy performance of buildings. /22/ I henhold til EU-direktivet skal en bygnings beregnede energibehov sammenlignes med en energiramme, gitt i forskrift eller veiledning til forskrift. Til forskjell fra gjeldene energirammemetode i TEK 1997, der energirammen beregnes for det aktuelle bygget, vil det nå foreligge et fastlagt rammenivå for ulike typer bygg, i alt 13 bygningskategorier. For å dokumentere at en tilfredsstiller det nye forskriftskravet må det utføres en energiberegning for det aktuelle bygget som viser et energibehov som ikke er høyere enn fastlagt rammenivå. En konsekvens av at all energibruk skal inngå i dokumentasjonen er at de enkle metodene «Varmeisolasjon» og «Varmetapsrammer» faller bort. Skjerpede krav i kommende forskrifter vil være et effektivt virkemiddel for å få ned energibruken i nye bygninger, samt i eksisterende bygninger som rehabiliteres. Det blir nødvendig å ta hensyn til all energibruk til drift av bygninger, dvs. til oppvarming, ventilasjon, varmtvann, vifter og pumper, belysning, diverse utstyr og eventuelt kjøling. Varmeisolasjon, utforming av bygningskropp og bruk av glass er utslagsgivende for oppvarmingsbehovet. Andre energiposter enn oppvarming utgjør en betydelig del av den totale energibruken. Blant disse andre energipostene finner vi også et stort energisparepotensial. SINTEF har på oppdrag fra Statens byggetekniske etat utarbeidet forslag til reviderte forskriftskrav mht energibehov i bygninger (Thyholt og Dokka 2003). En bredt sammensatt referansegruppe har bidratt med faglige råd og innspill. En tilleggsanalyse er utarbeidet av CIVITAS (CIVITAS 2004). Omfanget av energisparing i nye forskrifter sammenlignet med dagens forskrifter, er ikke avklart (nov. 2004). Det antas at rapporten fra SINTEF vil legges tungt til grunn ved revidering av TEK. Ny metode for dokumentasjon av energibehov Bruk av energirammer gir stor fleksibilitet mht bygningens utforming og hvilke tiltak en finner mest hensiktsmessig å benytte for å tilfredsstille forskriftens minimumskrav til energieffektivitet. Energirammer gis som en øvre grense for det energibehovet et bygg kan ha, dvs. kwh/m 2 år. En energiberegning for det aktuelle bygget må gjennomføres, for så å sammenlignes med energirammen gitt i forskriften. 3

5 I kommende forskrifter skal altså all energibruk inngå i dokumentasjonen av en bygnings energibehov. Konsekvensen er at det ikke lenger vil være mulig å overse problematikken rundt overskuddsvarme fra sol. I dagens regelverk blir solvarmetilskudd tilgodesett på en slik måte at bygningskroppens samlede varmeisolasjonsegenskaper kan reduseres, samtidig som økt kjølebehov kan ses bort fra. At kjølebehovet nå skal dokumenteres vil få vesenlig betydning for arkitekturen, spesielt for bygninger som oppføres med mye glass. Bruk av mye glass vil fortsatt være mulig, men det må legges mye mer vekt på helhetlig analyse av byggets varmebalanse samt økt kvalitet på fasadene for å unngå høyt energibehov. Det vil heller ikke lenger vær mulig å neglisjere energibehovet til vifter og pumper. Ventilasjonsanleggene må planlegges slik at en oppnår lav SFP (Spesific Fan Power = energi til vifter). Skal en oppnå lav SFP, må det være lavt trykkfall i luftføringsveiene. Det betyr at det må tas hensyn til utformingen av ventilasjonsanleggene tidlig i prosjekteringsfasen. Revidert energirammenivå I de foreløpige energirammene er følgende tiltak forutsatt for å oppnå mer energieffektive bygg: Lavere U-verdi for vinduer i forhold til dagens forskriftskrav God kontroll med solenergi Mindre luftlekkasjer enn dagens forskriftskrav Lav SFP Varmegjenvinning av ventilasjonsluft i boliger Økt temperaturvirkningsgrad for varmegjenvinning for andre bygg enn boliger, sett i forhold til energirammer fra 1997 Lavt energibehov til pumper Natt- og helgesenking av innetemperatur for de bygningskategoriene der dette er aktuelt Foreløpig* samme U-verdier for yttervegger, tak og gulv som i dagens TEK, men dette kan bli endret. * I praksis vil endrede krav, dersom SINTEFs forslag legges til grunn, innebære en kombinasjon av vinduer med 2 lags energiruter og argon samt 200 mm med varmeisolasjon i yttervegg. SINTEF utreder imidlertid om det er grunnlag for å forutsette ytterligere økt varmeisolasjon i yttervegger, tak og gulv i energirammene. Det ses ikke bort fra at denne analysen, som vil være ferdig ved utgangene av 2004, vil anbefale bruk av mer varmeisolasjon enn det som foreløpig forutsettes i de foreslåtte energirammene. Det er fortsatt uklart (november 2004) hvorvidt det vil stilles krav til varmesystem og varmeforsyning (energibærere) i reviderte forskrifter. Statens bygningstekniske etat vil i løpet av 2005 sende et forslag til revidert forskrift ut på høring. Revidert forskrift vil tre i kraft i løpet av 2005, eller senest 4. januar Energisertifikat EU-direktivet krever at det skal foreligge et energisertifikat ved omsetning eller utleie av bygninger. Dette sertifikatet skal bl.a. inneholde opplysninger om bygningenes energitekniske standard. NVE har ansvaret for all utredning rundt sertifikatordningen, som skal være klar før 4. januar

6 ENERGI- OG MILJØMÅL Det bør utarbeides miljømål og energibudsjett for hvert enkelt bygg. Det overordnete målet bør være at bygningsanlegget skal være miljøvennlig, med sunt inneklima og lav energibruk. Mål kan hentes fra forskrifter/retningslinjer/generelle anbefalinger eller det kan settes spesielle mål for et prosjekt. Som eksempel kan vi vise til målformuleringen hentet fra Borgen nærmiljøsenter i Asker: I henhold til vurderingsmetoden ØkoProfil skal bygningen oppnå høyeste kvalitetsklasse for hvert av de tre hovedområdene: Ytre miljø, Ressurser og Inneklima. Bygningen skal ha lav energibruk til romoppvarming, ventilasjon og kunstlys, og nye fornybare energikilder skal tas i bruk. Et energibudsjett kan f.eks. settes opp i henhold til Enøk normtall, eller en kan ta utgangspunkt i Bygningsnettverkets statistikk. Normtall og statistikk kan en finne på Enovas Internettsted: Videre kan en ta utgangspunkt i rapporter som SINTEF har utarbeidet i forbindelse med ny energimerkeordning og energirammemetode [11], [20], [21]. Energistatistikk I følge Enovas energistatistikk for 2002 har barnehager i gjennomsnitt et spesifikt energibehov på 228 kwh/m²år. Trondheim Byggservice har rapportert energibruken i 58 barnehager i Trondheim /4/. Gjennomsnittlig energibruk er 202 kwh/m 2 /år, og over 90 % av byggene bruker kun elektrisitet, de resterende bruker i tillegg fjernvarme. Mål for Trondheim kommunes barnehager Det er realistisk og oppnå halvert energibehov hvis man utnytter tilgjengelig kunnskap og dagens teknologi og løsninger i et helhetlig design. Med helhetlig design menes løsninger som setter arkitektoniske, bygningstekniske og installasjonstekniske løsninger (el, VVS, automasjon) i sammenheng, for å oppnå maksimalt kostnadseffektive energibesparelser uten at det skal gå utover inneklima. Trondheim kommunes mål for framtidige barnehager er at totalt spesifikt energibehov ikke skal overskride 115 kwh/m²år. Dette gjelder kjøpt energi, både elektrisitet, eventuelt fjernvarme eller andre energikilder for å dekke det termiske energibehovet. Andre mål er at totale årskostnader for framtidige barnehager skal være like lave eller lavere enn dagens barnehager i kommunen, og at barnehagene skal få et godt inneklima. Materialvalg skal gjøres ut fra en helhetlig, men praktisk miljøvurdering, der egenskaper med tanke på innemiljø, miljøbelastning, bestandighet og vedlikehold skal legges til grunn. STRATEGIER FOR MILJØVENNLIG DESIGN Ressursøkonomisering Funksjonelle og estetiske kvaliteter kan sørge for at et bygningsanlegg får lang levetid. Arealeffektivitet og bygningsfleksibilitet er faktorer som har størst betydning med tanke på å spare ressurser. Betegnelsen «framtidas barnehage» går ofte igjen. Hva denne framtida 5

7 vil bringe av nye reformer og av nye utfordringer, vet vi ikke i dag. Det vi vet, er at vi lever i en tid der endringene kommer raskt, og vi må etterstrebe tilpasningsdyktige lokaler. Det er et ofte uttrykt mål at ny pedagogikk, vekslende interesse for ulike tema, endringer i barnetallet og nye sambrukspartnere ikke må medføre behov for omfattende bygningsmessige endringer. For å oppnå et slikt mål må det fokuseres på egenskaper ved bygningsanlegget som gir en høy grad av tilpasningsdyktighet, dvs. det må fokuseres på generalitet, fleksibilitet og elastisitet. Dette gjelder alle nivå, fra overordnet konsept med bærende konstruksjoner og tekniske installasjoner til romutforming og møblering. Tilpasningsdyktige bygningsanlegg kan medføre høyere investeringskostnader, men vil i et lengre perspektiv gi bedre driftsøkonomi. Energiøkonomisering «Passiv energidesign» er en metode som brukes for å prosjektere lavenergibygg som både er kostnadseffektive, brukervennlige og robuste. Metoden anbefales av bl.a. Husbanken ( og Enova ( Framgangsmåten består av fem steg, der man starter med å redusere energitapet og velger energikilde til slutt. Dette gir miljømessige fordeler fordi det fokuseres på energisparing fremfor energiproduksjon. 1. Reduser varmetapet Ekstra isolasjon. Unngå kuldebroer. Tett bygg. Varmegjenvinning Steg 1 er å redusere varmetapet fra bygget mest mulig. Dette innebærer vanligvis kompakt bygningsform med arealeffektiv planløsning, ekstraisolert klimaskjerm, superisolerte vinduer og dører, meget lufttett klimaskjerm og balansert ventilasjon med høyeffektiv varmegjenvinner. 2. Reduser el-forbruket Utnytt dagslyset. Energieffektiv belysning og hvitevarer. Lavt trykkfall i luftføringsveiene Steg 2 er å redusere elektrisitetsforbruket ved å bruke energieffektivt utstyr og belysning. Det er i dag med EU s energimerking mulig å velge meget energieffektive hvitevarer og sparepærer, uten at dette koster nevneverdig. For lavenergibygg er dette særlig viktig da man får utnyttet langt mindre av varmetilskuddet fra belysning og utstyr til nyttig oppvarming. Fokus på korte luftføringsveier og lite trykkfall er også viktig for å unngå høy energibruk til vifter og støyproblemer. 3. Utnytt solenergi Passiv: Energioptimal orientering av vinduer. Atrium/solrom. Termisk masse. Aktiv: Solfangere for tappevann Steg 3 er å utnytte gratis solvarme gjennom boligens utforming, plassering og orientering av fasader og vinduer. 4. Vis og kontroller energibruken Tilbakemelding på forbruk. Smarthusteknologi, dvs. behovsstyring på oppvarming, ventilasjon, belysning og utstyr 6

8 Steg 4 er å velge et system som gir brukerne enkel og lettforståelig tilbakemelding på energibruk og bruksmønster for rom. Det er også aktuelt med systemer for behovsstyring av oppvarming, belysning, utstyr og ventilasjon. 5. Velg energikilde Varmepumpe. Biobrensel. Fjernvarme. Elektrisitet. Gass Steg 5 er å velge hensiktsmessig energikilde og oppvarmingssystem. Energikilden bør velges ut fra eksisterende infrastruktur og lokal tilgjengelighet. Energikilden kan f.eks. være fjernvarme i større byer og biobrensel (pellets eller ved) i distriktene. Også elektrisk oppvarming kan være akseptabelt på grunn av det lave oppvarmingsbehovet. Eloppvarming har også den fordelen at den er meget enkel å regulere. Planleggere av oppvarmingssystemer må sjekke ut lokale avtaler om tilknytning til et eventuelt fjernvarmeanlegg, både konsesjonsområder og arealgrenser. Dersom et bygg planlegges innenfor et fjernvarmeanleggs konsesjonsområde, og bygget har en størrelse som tilsier tilknytningsplikt, har fjernvarmeleverandøren plikt til å sørge for alternativ energitilførsel, dersom rørene for fjernvarmen ikke er ført fram til bygget innen bygget skal tas i bruk. 5 Velg energikilde 4 Vis og kontroller energibruken 3 Utnytt solenergi 2 Reduser el-forbruket 1 Reduser varmetapet Fem steg for «passiv energidesign», etter inspirasjon av Kyoto-avtalen. Husbanken 7

9 LØNNSOMHETSBEREGNINGER AV ENERGISPARETILTAK Lønnsomhetsberegninger av energisparetiltak gjøres etter nåverdimetoden /1/, /2/: Nåverdi: NV 1 (1 + r) = E r N I (ligning 1) hvor E er årlig energibesparelse i kr, r er realrente-/kalkulasjonsrente, N er økonomisk levetid og I er investeringskostnaden i kr. Positiv nåverdi angir at tiltaket er lønnsomt. Ved en lønnsomhetsberegning av energisparetiltak bør man i utgangspunktet også ta med eventuelle endrede drifts- og vedlikeholdskostnader. I denne rapporten er det imidlertid valgt å se bort fra slike kostnader fordi disse vil gi relativt lite utslag i det totale regnskapet. I tillegg beregnes inntjeningstiden etter følgende formel /13/: Inntjeningstid: t i = I r E I 2 (ligning 2) Kalkulasjonsrente Kalkulasjonsrente er en avgjørende faktor i de fleste lønnsomhetsanalyser, særlig når økonomisk levetid for det produktet som skal optimaliseres kommer opp i 20 til 30 år eller mer. For samfunnsøkonomiske lønnsomhetsanalyser fastsettes kalkulasjonsrenten av Finansdepartementet. NOU 1997:27 /1/ tilrår at statens risikofrie diskonteringsrente settes til 3,5 pst. pr. år reelt (kapittel 8.7.2). Tidligere har det vært praksis å bruke en realrente på 7 % for statlige investeringer. Trondheim kommune bruker for tiden en kalkulasjonsrente på 6,26 %. Det velges her å gjøre beregninger med både 4 % og 7 % kalkulasjonsrente. Energipriser Lønnsomheten ved ulike energisparetiltak er selvsagt avhengig av energiprisen, ikke bare i dag men også i de neste årene. Figur 1 viser prisutviklingen i 2001-kroner for elektrisitet for perioden 1990 til 2002 (første kvartal). Figur 1. Utviklingen i avgifter og strømpris i perioden i faste 2001-kroner. Øre/kWh. Kilde: NTE 8

10 Figur 1 viser at kraftprisen steg i 2001 pga. tørråret i 2000 samt pga. økte avgifter. Hvordan framtidig liberalisering av det europeiske kraftmarkedet, med økt kraftutveksling mellom landene som resultat, vil påvirke strømprisen, er så langt usikkert. Det samme gjelder framtidig avgiftsnivå for elektrisitet. Men en økning i kraftprisen må antas å komme. Statistisk Sentralbyrå har på oppdrag av Finansdepartementet gjennomført en framskrivning av kraftpriser fram til 2020 /3/. Konklusjonen fra dette arbeidet er at kraftprisen i gjennomsnitt vil ligge rundt 75 øre/kwh inkl. alle avgifter og nettleie. Når det gjelder prisøkningen på andre energibærere, som f.eks. olje, er dette også vanskelig å forutsi. I forhold til konsumprisindeksen har prisen for fyringsolje og fyringsparafin økt en god del siden 1995, se figur 2. Det har også vært en viss prisoppgang på fyringsolje og fyringsparafin, men olje er likevel stort sett rimeligere enn strøm. Gjennomsnittlige listepriser på fyringsparafin og fyringsolje var i 2003 henholdsvis 80,5 og 67,7 øre/kwh omregnet til nyttiggjort energi (virkningsgrad 0,8). Se Internett: Det gis normalt rabatter på listeprisene. øre/kwh Utviklingen av priser for lett fyringsolje og fyringsparafin Fyringsparafin inkl. mva Lett fyringsolje inkl. mva Konsumprisindeks Figur 2. Utviklingen av pris for fyringsolje og fyringsparafin. Basert på listepriser fra Norsk Petroleumsinstitutt. Omregningsverdi fra liter til kg: fyringsparafin 0,81 og lett fyringsolje 0,84 kg/l. Energiinnhold: fyringsparafin: 12,01 og lett fyringsolje 11,89 kwh/kg. Prisene er inkludert mva., men tar ikke hensyn til eventuelle rabatter, kjøretillegg og virkningsgrader for varmeanlegget. Trondheim kommune benytter i dag en el-pris på 53 øre/kwh, fjernvarme ligger rundt 45 øre/kwh, og olje på ca. 42 øre/kwh /4/. Det velges her å benytte en el-pris på 60 øre/kwh, en oljepris på 50 øre/kwh og en fjernvarmepris på 50 øre/kwh. Dette er konservative anslag for energiprisen de neste årene, dvs. at lønnsomheten til energisparetiltakene sannsynligvis vil være bedre enn det som kommer fram i rapporten. Alle prisene som oppgis i rapporten er forøvrig inkludert moms, hvis ikke annet er oppgitt. Økonomisk levetid og vedlikeholdskostnader Lønnsomheten av et energisparetiltak avhenger i stor grad av hvilken økonomisk levetid (nedbetalingstid) som legges til grunn for beregningene. Den økonomiske levetiden vil ikke nødvendigvis være lik teknisk levetid. Avhengig av bruk, vedlikehold og teknisk utvikling, må vi kunne forutsette utskifting til mer effektive og moderne produkter selv om 9

11 produktene fortsatt er funksjonsdyktige. I Enøk-sammenheng benyttes gjerne 30 år som økonomisk levetid for bygningskonstruksjoner og 15 år for tekniske installasjoner. Det er sett bort i fra eventuelle økte eller reduserte vedlikeholdskostnader som følge av energisparetiltakene. Investeringskostnader Investeringskostnader for ulike typer bygningsinstallasjoner og -arbeider varierer mye avhengig av størrelsen på leveransen, hvor i landet bygget er lokalisert, rabatter og avtaler, osv. Det å framskaffe representative kostnadstall på ulike typer leveranser som kan brukes i systematiske analyser av energisparetiltak er en meget omfattende oppgave. Ved vurdering av lønnsomheten til ulike energisparetiltak i byggeprosjekter, bør man derfor i hvert enkelt tilfelle innhente anbud på de ulike leveransene fra flere forskjellige firmaer. Prisene som er lagt til grunn i denne rapporten, er delvis estimert ut i fra anbud for Iladalen og Stabburet barnehager, Kalkulasjonsnøkkelen til HolteProsjekt, samt på undersøkelser gjort i forbindelse med andre SINTEF-prosjekter. Når det gjelder investeringskostnadene for isolasjon og vinduer, er det gjort forholdsvis omfattende analyser av disse i /6/, /7/, /8/, /9/ og /15/. Når det gjelder kostnader på varmeanlegg, bygger estimatene stort sett på tall gitt i en nylig utkommet SINTEF-rapport /15/. I /15/ er imidlertid ikke barnehager behandlet spesielt, men det er gitt generelle tall for boliger og yrkesbygg. 10

12 BEREGNINGER AV ALTERNATIVE ENERGILØSNINGER I den følgende analysen er det valgt å fokusere på et referansebygg pluss fem forskjellige alternativer som inneholder ulike typer energisparetiltak. Referansebygg: Dagens bygningsstandard, elektrisk oppvarming Referansebygget er isolert og ventilert i henhold til dagens forskrifter, har et balansert mekanisk ventilasjonsanlegg med varmegjenvinning og oppvarming med panelovner. Alternativ 1: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, direkte elektrisk oppvarming I Alternativ 1 er det valgt å fokusere på bedret varmeisolasjon av bygningskroppen, energieffektiv ventilasjon og behovsstyring av ventilasjon og lys. Varmeisolasjon og energieffektiv ventilasjon hører begge med i steg 1 i strategien for passiv energidesign. Steg 2, som er energieffektive hvitevarer og belysning, er allerede forutsatt i referansebygget. Steg 3, utnyttelse av passiv solenergi, er også gitt av utformingen og plasseringen av referansebygget. Behovsstyring av ventilasjon og lys hører inn under steg 4. Alternativ 1 har dermed implementert alle de 4 første stegene i strategien for passiv energidesign. Alternativ 2: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, vannbåren varme Alternativ 2 har tilsvarende energispareløsninger som Alternativ 1, men har et vannbårent varmesystem med radiatorer, i stedet for elektrisk oppvarming med panelovner. Alternativ 3: Referansebygg med varmepumpe I Alternativ 3 er det kun sett på én energispareløsning i forhold til referansebygget, nemlig en bergvarmepumpe. Her har man altså kun sett på et tiltak under steg 5 i strategien for passiv energidesign. Alternativ 4: Referansebygg med varmepumpe og effektiv varmegjenvinning (Iladalen barnehage) Alternativ 4 har også en varmepumeløsning som Alternativ 3, men har i tillegg høyeffektiv varmegjenvinning. Dette alternativet tilsvarer løsninger som er valgt for Iladalen barnehage og inneholder tiltak innenfor steg 1 og 5 i strategien for passiv energidesign. Alternativ 5: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, vannbåren varme og varmepumpe Alternativ 5 har en kombinasjon av tiltakene for Alternativ 2 og 3, dvs. at man har implementert alle 5 stegene i passiv energidesign. --- Det er selvsagt mange andre mulige energisparetiltak enn de som er skissert over. En grundig analyse vil omfatte beregning av et og et tiltak hver for seg samt flere kombinasjoner av løsninger. I tillegg vil det være aktuelt å vurdere flere alternative energikilder, for eksempel gass, biobrensel og solenergi. Energifleksibilitet kan også være et kriterium, dvs. at man legger til rette for bruk av flere alternative energikilder. Lønnsomheten av ulike tiltak er sterkt avhengig av hva man velger å sammenligne med, dvs. hvilket bygg som er referansebygget. Hvis man for eksempel velger et bygg med vannbårent oppvarmingssystem som referanse, vil man få bedre lønnsomhet for flere energisparetiltak. Generelt kan man si at jo lavere energibruken er i utgangspunktet, jo mindre lønnsomhet får man i å legge til flere energisparetiltak. 11

13 Referansebygg: Dagens bygningsstandard, elektrisk oppvarming Bygningsmessige løsninger som er beskrevet i forprosjektet for Iladalen og Stabburet barnehager er brukt som referanse for analysene. Siden 90 % av alle barnehager i Trondheim kommune har elektrisk oppvarming, er elektrisk oppvarming valgt som referanse. Referansebygget er isolert og ventilert i henhold til gjeldende byggeforskrifter (1997) og har et balansert mekanisk ventilasjonsanlegg med varmegjenvinning. Det er forutsatt direkte elektrisk oppvarming med panelovner 1. Tekniske data for ventilasjon og annet teknisk utstyr er satt i henhold til representative verdier for dagens standard, se tabell 1 og 2. Disse verdiene er hentet fra /11/, der det er gjort en grundig gjennomgang av data fra ulike kilder. Driftstiden er satt til ti timer i døgnet (07 17), fem dager i uka, og det er regnet med juleferie, påskeferie og tre ukers sommerferie i juli. Barnehagen er dimensjonert for 72 barn. For energiberegningene er det regnet med et internvarmetilskudd som tilsvarer ca. 35 barn i gjennomsnitt. For beregning av dimensjonerende oppvarmingseffekt vinter, er det ikke regnet med noe internvarmetilskudd. Tabell 1. Bygningstekniske data for referansebygget Areal / volum U-verdi Oppvarmet gulvareal (BRA) 780 m² - Oppvarmet luftvolum m³ - Gulv mot grunn ( betong, 150 mm EPS) 640 m² 0.15 W/m²K Yttertak (300 mm mineralull, I-bjelker) 770 m² 0.15 W/m²K Yttervegger (200 mm mineralull, bindingsverk) 502 m² 0.22 W/m²K Vinduer* mot sør 31 m² 1.6 W/m²K Vinduer* mot nord 8 m² 1.6 W/m²K Vinduer* møt øst 75 m² 1.6 W/m²K Vinduer* møt vest 50 m² 1.6 W/m²K Vinduer/dører - prosent av gulvareal 20 % - * 2 lags glass med lavemisjonsbelegg og luftfylling (4-15-4LE), karm og ramme av tre. Alle vinduer har innvendige, lyse gardiner. Tabell 2. Andre tekniske data for referansebygget Verdi Innetemperatur (settpunkt)* 21 C i driftstid, 19 C utenom driftstid Luftmengde 10 m³/hm² i driftstid, 3 m³/hm² utenom driftstid Virkningsgrad gjenvinner 60 % Infiltrasjon oms/t Vifteeffekt, SFP 2.5 kw/m³/s i driftstid, 1.5 kw/m³/s utenom driftstid Belysning 8 W/m² i driftstid, 0.2 W/m² utenom driftstid Teknisk utstyr 2 W/m² i driftstid, 0.05 W/m² Effekt varmtvann 1200 W i driftstid, 200 W utenom driftstid * Regnet som et snitt i fyringssesongen, for alle rom. 1 Iladalen og Stabburet barnehager har gulvvarme i deler av bygget (garderober, etc). Det er valgt å se bort i fra dette i regne-eksemplene, fordi det gir små utslag i de relative forskjellene i lønnsomhet. 2 Infiltrasjon er en betegnelse på luftutskiftingen i en bygning som skyldes luftlekkasjer. Dette er den luften som trenger inn eller ut av bygningen utenom ventilasjonssystemet, dvs. gjennom utettheter i bygningskonstruksjonen. Infiltrasjonen angis i oms/t som betyr antall luftskifter pr time. 12

14 Det er regnet med meteorologiske klimadata for Trondheim, gitt i tabell 3. Tabell 3. Meteorologiske data for Trondheim Verdi Årsmiddeltemperatur 4.9 C Årsmiddel vindhastighet 4.7 m/s Midlere solinnstråling mot horisontal flate 99.1 W/m² Dimensjonerende temperatur sommer /- 5.6 C (døgnvariasjon) Dimensjonerende temperatur vinter /- 3.3 C (døgnvariasjon) Energibruk, effektbehov og inneklima Alle simuleringer av energibruk, effekt og inneklima er gjort med simuleringsprogrammet: «Inneklima i bygninger», versjon 2.05 fra ProgramByggerne ANS \16\. Tabellen nedenfor viser simulert energibruk for referansebygget, fordelt på ulike poster. Total energibruk er simulert til 199 kwh/m², noe som er i overensstemmelse med gjennomsnittet for barnehager i Trondheim kommune, som er 202 kwh/m 2 /4/. Med en energipris på 60 øre/kwh, vil de årlige energikostnadene bli på kroner. Tabell 4. Simulert energibruk og tilhørende energikostnader for referansebygget Energipost Spesifikk Energibruk Energikostnad * energibruk kwh/år kr/år kwh/m²år Romoppvarming Varmebatteri** Tappevann Vifter Belysning Utstyr Totalt 199 kwh/m²år kwh/år kr/år * Med en energipris på 60 øre/kwh ** Oppvarming av ventilasjonsluft Tabell 5 viser simulert effektbehov til romoppvarming og oppvarming av ventilasjonsluft (varmebatteri). Effektbehovet er beregnet basert på den kaldeste fem-dagers perioden uten internvarmelaster, og med et krav til innetemperatur på 20 C. Høyeste effektbehov til romoppvarming inntrer kl. 06:45 om morgenen. Tabell 5. Simulert effektbehov til oppvarming for referansebygget Effektpost varme Spesifikk Effektbehov effektbehov Romoppvarming 41 W/m² 32 kw Varmebatteri 49 W/m² 38 kw Totalt 90 W/m² 70 kw Simuleringen viser også at for å holde akseptable innetemperaturer om sommeren, må man ventilere bygget om natten ( frikjøling ) samt lufte med vinduer på de varmeste dagene. CO 2 -nivået er tilfredsstillende selv med full personbelastning (maks 550 ppm kl 17), gjennom hele året. 13

15 Alternativ 1: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, direkte elektrisk oppvarming Bygningskropp Varmeisolering av ytterkonstruksjonen er et tiltak som har lang teknisk levetid, det gir ingen økte vedlikeholdskostnader, og det gir økt termisk komfort i form av høyere og jevnere temperatur på innvendige overflater. Imidlertid er det er ikke veldig stor lønnsomhet i å øke isolasjonstykkelsen mye utover dagens forskrifter. Isolering av yttervegger er det mest kostbare, mens isolering av tak og gulv er mindre kostbart. God isolering av gulv er spesielt viktig hvis man har gulvvarme, eller hvis man har ugunstige grunnforhold. Det er viktig å unngå kuldebroer 3, både for å minimere varmetapet, men også for å unngå lave overflatetemperturer innvendig som reduserer komforten og kan gi fuktskader. Å bruke 3 lags vinduer med gassfylling og lavemisjonsbelegg, samt isolerende ramme, karm og avstandslist kan i mange tilfeller være et lønnsomt tiltak, /7/, /8/. Har man store vindusarealer (over 20 % av golvarealet), er høyisolerende vinduer et "must". God lufttetthet er avgjørende for å få ned energibruken, spesielt når man har mekanisk ventilasjon med varmegjenvinning. For referansebygget som har normal tetthet utgjør varmetapet på grunn av infiltrasjon ca 10 % av det totale varmetapet, og tilsvarer ca kroner i årlige utgifter til oppvarming. I vindutsatte og kalde strøk, kan infiltrasjonen fort ugjøre % av varmetapet. God tetting et derfor et effektivt energisparetiltak, som ikke trenger å medføre store investeringskostnader. Følgende tiltak anbefales: Isolasjonstykkelsen i yttervegger økes med 50 mm til 250 mm mineralull. Dette innebærer at minst 50 mm kryssisoleres for å bryte kuldebroer i bindingsverket. Det forutsettes brukt tre og ikke stålstendere i bindingsverket. Dette vil gi en U-verdi på ca W/m²K Isolasjonstykkelse i gulv mot grunn økes fra 150 mm til 250 mm EPS 4. Det forutsettes også brukt vertikal kantisolasjon med tykkelse 100 mm og en dybde på 900 mm, plassert inntil ringmur/fundament. Dette vil gi en U-verdi på ca W/m²K. Isolasjon i yttertak økes fra 300 til 400 mm mineralull mellom I-bjelker (Ranti-bjelker) Dette gir en U-verdi på ca W/m²K. Kuldebroer: Lineær kuldebroverdi for etasjeskillere, overgang yttervegg yttertak, overgang yttervegg-gulv/gulv på grunn, skal ikke overskride 0.03 W/mK. Dette oppnås vanligvis ved at tre brytes med min. 50 mm isolasjon, og betong brytes med 100 mm isolasjon. Ved overganger tre betong må en unngå direkte kobling mellom tre og betong, slik at det ikke dannes en gjennomgående kuldebro. Vinduer med U-verdi på 1.0 W/m²K. Dette betyr tre lag glass, 2 lavemisjonsbelegg, argongass, stålspacer 5 og ramme med lavt varmetap. Bygget bør ha en lufttetthet som medfører mindre enn 1.0 luftvekslinger pr. time ved 50 Pa trykkforskjell. Dette er ca. 70 % lavere enn kravet i teknisk forskrift (1997). Det oppnås med dobbelt vindtetting, gjennomtenkt prosjektering av viktige detaljer som 3 Kuldebroer er felter i bygningskonstruksjonen der isolasjonen er vesentlig dårligere enn i konstruksjonen ellers. Kuldebroer kan være gjennomgående trekonstruksjoner i en isolert vegg, gjennomgående metallprofiler i en vinduskarm eller betongkonstruksjoner som går fra varm til kald side. 4 EPS står for Ekspandert PolyStyren. 5 Spacer = Avstandslist mellom glassene i ruten. 14

16 overganger mellom gulv vegg og gulv tak og vindfangløsning, samt fokus på god bygningsteknisk utførelse. Ventilasjonsanlegg I moderne bygg med balansert mekanisk ventilasjonsanlegg går det med store mengder energi til oppvarming av ventilasjonsluft, samt til drift av vifter. Denne energibruken kan reduseres kraftig ved å installere en høyeffektiv varmegjenvinner. I følge Norsk Ventilasjon og Energiteknisk Forening, NVEF /5/ innebærer det ingen ekstrakostnad å velge en varmegjenvinner med % virkningsgrad i forhold til en med 60 % virkningsgrad. Det anbefales derfor å bruke et ventilasjonsaggregat med temperaturvirkningsgrad på minst 80 %, regnet som et snitt over fyringssesongen. Det bør velges en løsning med minst mulig fare for overføring av forurensninger fra avtrekksluft til tilluft. Denne risikoen minimeres ved riktig prosjektering, installasjon og drift/vedlikehold. For å redusere varmebehovet til ventilasjonsluft ytterligere, anbefales behovsstyrt ventilasjon, noe som også vil redusere energibruken til viftedrift. Ventilasjonsanlegget må da styres av byggautomasjonsanlegget og luftmengden reduseres til 3 m3/hm2 når det ikke er personer i rommet (behovsstyring ved hjelp av bevegelsessensorer). I energikalkylen er det beregnet at det er personer til stede i 60 % av driftstiden. Energibruken til viftedrift bestemmes av den såkalte SFP-faktoren. SFP står for Specific Fan Power og angir forholdet mellom den elektriske effekten som er nødvendig for å drive viftene, og luftmengden som forflyttes i bygget ved hjelp av disse viftene. Jo lavere SFP, jo mindre energibruk i eksisterende bygg ligger SFP vanligvis mellom 3 og 4 kw/m3/s. Med riktig prosjekterte og utførte anlegg skal det være mulig å oppnå SFP på mellom 2 og 2,5 kw/m3/s for samme bygg, uten at anleggskostnadene øker nevneverdig. Dette gjelder anlegg med ca timers drift pr. år. For anlegg med kontinuerlig drift kan det være lønnsomt å investere i løsninger som gir SFP lik 1,5 eller lavere. For Alternativ 1 settes det en gjennomsnittlig SFP-faktor på 1.5 kw/m³/s. Lav SFP-faktor oppnås ved å bruke energieffektive vifter, minimere trykkfallet i luftføringsveier og komponenter, samt godt vedlikehold. I /17/ er det gitt en grundigere veiledning i hvordan man oppnår energieffektiv viftedrift. Utstyr og belysning Det er antatt samme bruk av utstyr og belysning som i referansebygget. Belysningen kobles til byggautomasjonsanlegget og styres ved hjelp av de samme bevegelsessensorene som brukes til behovsstyring av ventilasjonslufta. Lyset slås dermed av i rom der det ikke er folk til stede. Det antas at energibehovet til belysning på denne måten reduseres med 40%. Energibruk, effektbehov og inneklima Tabellen nedenfor viser simulert energibruk for bygget, fordelt på ulike poster. Total energibruk er simulert til 111 kwh/m², noe som er nesten halvparten av energibruken til referansebygget. Med en energipris på 60 øre/kwh, vil de årlige energikostnadene bli på kroner. 15

17 Tabell 6. Simulert energibruk for alternativ 1 Energipost Spesifikk energibruk Energibruk kwh/år Energikostnad* kr/år kwh/m²år Romoppvarming Varmebatteri Tappevann Vifter Belysning Utstyr Totalt 111 kwh/m²år kwh/år kr/år * Med en energipris på 60 øre/kwh Tabell 7 viser simulert effektbehov til romoppvarming og oppvarming av ventilasjonsluft (varmebatteri). Effektbehovet er beregnet basert på den kaldeste 5-dagers perioden uten internvarmelaster, og med et krav til innetemperatur på 20 C. Høyeste effektbehov til romoppvarming inntrer kl. 06:45 om morgenen. Vi ser at det totale effektbehovet er mer enn halvert i forhold til referansebygget. Tabell 7. Simulert effektbehov til oppvarming for alternativ 1 Effektpost varme Spesifikk Effektbehov effektbehov Romoppvarming 27 W/m² 21 kw Varmebatteri 15 W/m² 12 kw Totalt 42 W/m² 33 kw Forutsatt lignende frikjølingsstrategi som beskrevet for referansebygget, vil den termiske komforten om sommeren være like god. Den termiske komforten om vinteren vil være litt bedre, fordi innvendige overflatetemperaturer på vinduer vil være signifikant høyere, slik at man får mindre kaldras og «kuldestråling». CO 2 -nivået er også tilfredsstillende selv med full personbelastning hele dagen (maks 550 ppm kl. 17), gjennom hele året. Lønnsomhetsberegning Tabell 8 viser en oversikt over ekstra investeringskostnader knyttet til energisparetiltakene. Tabell 8. Ekstra investeringskostnader for tiltak i forhold til referansebygg Tiltak Investeringskostnad Levetid Kilder Isolering av yttervegger kr 50 år /6/, /9/ Isolering av tak kr 50 år /6/, /9/ Isolering av gulv mot grunn kr 50 år /6/, /9/ Tre lags vinduer kr 20 år /7/, /8/ Ekstra tetting kr /14/ Effektiv varmegjenvinner 0 15 år /5/ Redusert SFP kr 15 år /5/ Behovsstyring av ventilasjon kr 15 år /9/ Behovsstyring av lys 0* 15 år Totalt kr * Det brukes samme følere som for behovsstyring av ventilasjon, og styringen er inkludert i automatiseringsanlegget Energisparetiltakene medfører reduserte investeringskostnader til oppvarmingssystemet, fordi effektbehovet reduseres. I /15/ er det gjort en gjennomgang av kostnader for installert effekt for ulike typer oppvarmingssystemer. Kostnad for elektrisk oppvarming med panelovner er estimert til kr/kw for et næringsbygg med et totalt effektbehov på 75 kw. Kostnader knyttet til effektbehovet for elektrisk varmebatteri (ventilasjon) er estimert til kr/kw. Referansebygget vårt er noe mindre enn det som er gitt i /15/, så kostnadene vil trolig være noe høyere i vårt tilfelle vi går ut i fra kr/kw. 16

18 Besparelser til romoppvarming: Besparelser til varmebatteri (ventilasjon): Totale besparelser: kr/kw (32-21) kw = kr kr/kw (38-12) kw = kr kr De totale ekstrakostnadene for Alternativ 1 blir dermed = kr Tabell 9 oppsummerer lønnsomheten til energisparetiltakene i form av nåverdi og tilbakebetalingstid. Det er regnet med en gjennomsnittlig økonomisk levetid for tiltakene på 25 år. Tabell 9. Nåverdi av energisparetiltak for Alternativ 1 Real-rente Diskonteringsfaktor* Sparte årlige energikostnader Ekstra investeringskostnad Nåverdi** Tilbakebetalingstid*** 4 % kr/år kr kr 9 år 7 % kr/år kr kr 10 år * Diskonteringsfaktor er brøken i ligning 2, kapitlet Lønnsomhetsberegninger". ** Se ligning 1 i kapitlet Lønnsomhetsberegninger. *** Se ligning 2 i kapitlet Lønnsomhetsberegninger. 17

19 Alternativ 2: Økt varmeisolasjon, behovsstyrt ventilasjon og lys, vannbåren varme Bygningsteknisk standard er den samme som for Alternativ 1, men bygget har et vannbårent oppvarmingssystem med radiatorer. Det regnes med tre alternative energikilder for oppvarmingssystemet: el-kjel, oljekjel og fjernvarme. Energibruk, effektbehov og inneklima Tabell 10 viser simulert energibruk for bygget, fordelt på ulike poster. Total energibruk er noe høyere enn alternativ 1 på grunn av tap i kjel. Virkningsgrad for el-kjel er satt til 0.98 og for oljekjel 0.8. Det er ikke regnet med noe tap i distribusjonssystemet. Tabell 10. Simulert energibruk for Alternativ 2 Energipost Spesifikk energibruk kwh/m²/år el-kjel olje-kjel fjernvarme Romoppvarming Varmebatteri Tappevann Vifter og pumper Belysning Utstyr Totalt 114 kwh/m 2 /år 132 kwh/m 2 /år 113 kwh/m 2 /år Dette gir følgende årlige energikostnader: El-kjel: 114 kwh/m m 2 0,60 kr/kwh = kr Olje-kjel: 132 kwh/m m 2 0,50 kr/kwh = kr Fjernvarme: 113 kwh/m m 2 0,50 kr/kwh = kr Tabell 11 viser tilhørende effektbehov til romoppvarming og oppvarming av ventilasjonsluft. Tabell 11. Effektbehov til oppvarming for Alternativ 2 Effektpost varme Spesifikk effektbehov W/m² Effektbehov kw el / olje / fjernv. el / olje / fjernv. Romoppvarming 28 / 34 / / 27 / 22 Varmebatteri 15 / 19 / / 15 / 12 Totalt 43 / 53 / / 42 / 34 Lønnsomhetsberegning Ekstra investeringskostnader for tiltak på ytterkonstruksjon og ventilasjon er de samme som for Alternativ 1, gitt i tabell 8. I tillegg får man en ekstra kostnad for varmesystemet fordi et vannbårent oppvarmingssystem koster mer enn et elektrisk oppvarmingssystem. Som for Alternativ 1 vil energisparetiltakene medføre reduserte kostnader til oppvarmingssystemet, fordi effektbehovet reduseres. Basert på /10/ og /15/ anslås disse kostnadene til: Investeringskostnader for varmeanlegg i referansebygg (ref tabell 5 for effektbehov): Kostnader til direkte el-oppvarmingssystem 6 : kr/kw 32 kw = kr Kostnader til el-basert varmebatteri ventilasjon: kr/kw 38 kw = kr Totalt = kr 6 panelovner 18

20 Investeringskostnader for varmeanlegg for alternativ 2 (ref tab. 11 for effektbehov) : Kostnader til vannbasert fordelingsnett 7 : kr/kw 22 kw = kr Kostnader til varmesentral med el-kjel: kr/kw 34 kw = kr Kostnader til varmesentral med oljekjel: kr/kw 42 kw = kr Kostnader til fjernvarmetilknytning: kr/kw 34 kw = kr Kostnader til vannbasert varmebatteri (ventilasjon): kr/kw 12 kw = kr Totale kostnader med el-kjel: ( ) = Totale kostnader med oljekjel: ( ) = Totale kostnader med fjernvarme: ( ) = kr kr kr Ekstra investeringskostnader for Alternativ 2 blir da: (kostnad varmeanlegg + kostnad isolasjon/varmegjenvinning fra tab.8 kostnad varmeanlegg referanse) Anlegg med el-kjel: = kr Anlegg med olje-kjel: = kr Anlegg med fjernvarme: = kr Tabell 12 oppsummerer lønnsomheten til energisparetiltakene i form av nåverdi og tilbakebetalingstid. Det er regnet med en gjennomsnittlig økonomisk levetid for tiltakene på 25 år. Tabell 12. Nåverdi av energisparetiltak for Alternativ 2 Energikilde Real-rente Sparte energikostnader Ekstra investeringskostnad Nåverdi Tilbakebetalingstid El- 4 % kr/år kr kr 16 år kjel 7 % kr 21 år Olje- 4 % kr/år kr kr 24 år kjel 7 % kr 38 år Fjern- 4 % kr/år kr kr 14 år varme 7 % kr 18 år 7 med radiatorer 19

21 Alternativ 3: Referansebygg med varmepumpe En varmepumpe med grunnvann fra borrebrønn som energikilde gir en god og stabil varmekilde året rundt. En slik bergvarmepumpe forutsetter muligheten til å lage borehull i meter dybde. For at grunnvarme skal være et økonomisk alternativ, bør det ikke være for langt ned til fast fjell. Det bør være minst mulig overdekning av jord, leire, sand osv., på grunn av de høye kostnadene for foringsrør ned til fast fjell. For en nærmere beskrivelse varmepumpesystemer samt veiledning til prosjektering og drift av varmepumper, henvises det til /18/ og /19/. Varmepumpedata er mottatt fra firmaet Energisentrum AS, Skodje. Firmaet oppgir at varmepumpen kan dekke % av oppvarmingsbehovet, men vi har valgt å legge oss på et noe lavere nivå, ca 70 %. Dette begrunnes i at energien fra varmepumpen også skal brukes til å varme opp ventilasjonsluft, som trenger noe høyere vanntemperatur enn 35 C /VVS-konsulent Rolf Sørlie, Nordplan AS/. Gjennomsnittlig årsvarmefaktor 8 er satt til 3. Oppvarmingsbehovet for referansebygget er 149 kwh/m 2 /år (romoppvarming, ventilasjon og vannoppvarming, dvs. summen av de 3 første postene i tabell 4). Medregnet elektrokjelens virkningsgrad på 98 %, blir den totale energibruken til oppvarming 152 kwh/m 2 /år. Varmepumpa dekker 70 % av dette, dvs.: = 106 kwh/m 2 /år Med en årsvarmefaktor på 3, blir årlig strømtilførsel til varmepumpa: 106/3 = 35 kwh/m 2 /år Dvs. at årlig energibruk til oppvarming er: ( ) + 35 = 81 kwh/m 2 /år Tabell 13. Beregnet energibruk for Alternativ 3 Energipost Spesifikk energibruk kwh/m²år Energibruk kwh/år Romoppvarming, varmebatteri og 81 Energikostnad * kr/år tappevann (35 VP, 46 kjel) Vifter og pumper Belysning Utstyr Totalt 133 kwh/m²år kwh/år kr/år * Med en energipris på 60 øre/kwh Effektbehovet er det samme som for referansebygget. Varmepumpen dekker ca. 40 % av det totale effektbehovet til oppvarming. En elektrokjel dekker spisslasten, dvs. 60 % av effektbehovet. Det er med andre ord ikke forutsatt noen ekstrakapasitet i kjelen som kan ta hele varmelasten i tilfelle driftsstans for varmepumpa. 8 Årsvarmefaktor: Den mengde energi i form av varme som en varmepumpe leverer gjennom året, dividert tilført energi til varmepumpesystemet. Jo høyere årsvarmefaktor, jo mer effektivt er varmepumpesystemet. Se /18/ for en nærmere beskrivelse av forhold som påvirker varmepumpers effektivitet. 20

22 Lønnsomhetsberegning Kostnader for varmepumpe og energibrønner er i anbudet til Iladalen barnehage beregnet til kr (se Alternativ 4). Denne prisen er også lagt til grunn her, selv om varmepumpen som er spesifisert for Iladalen barnehage sannsynligvis er noe mindre enn det som kreves for dette alternativet. Andre ekstrakostnader, i forhold til referansebygget, er vannbårent distribusjonssystem og el-kjel. Basert på /10/ og /15/ anslås disse kostnadene som følger: Investeringskostnader for varmeanlegg for alternativ 3 (se tabell 5 for effektbehov): Kostnader til vannbasert fordelingsnett 9 : kr/kw 32 kw = kr Kostnader til el-kjel: kr/kw 42 kw 10 = kr Kostnader til vannbasert varmebatteri (ventilasjon): kr/kw 38 kw = kr De totale ekstra investeringskostnadene for Alternativ 3 blir dermed: varmepupe + fordelingsnett + kjel + varmebatteri kostnad varmeanlegg referanse = kr. Tabell 14 oppsummerer lønnsomheten til energisparetiltakene i form av nåverdi og tilbakebetalingstid. Det er regnet med en gjennomsnittlig økonomisk levetid på 20 år. Tabell 14. Nåverdi av energisparetiltak for Alternativ 3 Real-rente Diskonteringsfaktor Sparte årlige energikostnader Ekstra investeringskostnad Nåverdi Tilbakebetalingstid 4 % kr/år kr kr 32 år 7 % kr/år kr kr 62 år 9 med radiatorer 10 totalt effektbehov til romvarme og ventilasjon for referansebygget (tabell 5), ganget med 0.6 (varmepumpa dekker 40%). 21

23 Alternativ 4: Referansebygg med varmepumpe og effektiv varmegjenvinning Iladalen barnehage er prosjektert med bergvarmepumpe og et ventilasjonssystem med høy varmegjenvinning (75 %). I følge Norsk Ventilasjon og Energiteknisk Forening, NVEF /5/ innebærer det ingen ekstrakostnad å velge en varmegjenvinner med 75 % virkningsgrad i forhold til en med 60 % virkningsgrad. Dette er derfor et tiltak som i alle tilfelle bør gjennomføres, gitt at man får et system som sikrer god luftkvalitet. Alternativ 4 blir da tilsvarende som alternativ 3, bortsett fra at det har et ventilasjonssystem med 75 % varmegjenvinning. Investeringskostnadene blir de samme, men energibehovet til varmebatteriene i ventilasjonssystemet reduseres fra 61 kwh/m 2 /år (referansebygg, tabell 4) til 28 kwh/m 2 /år. Totalt energibehov til oppvarming blir da 116 kwh/m 2 /år ( , se tabell 4). Varmepumpa dekker 70 % av dette, dvs.: = 81 kwh/m 2 /år Med en årsvarmefaktor på 3, blir årlig strømtilførsel til varmepumpa: 81/3 = 27 kwh/m 2 /år Dvs. at årlig energibruk til oppvarming er: (116-81) + 27 = 62 kwh/m 2 /år Tabell 15. Beregnet energibruk for Alternativ 4 Energipost Spesifikk energibruk kwh/m²år Energibruk kwh/år Romoppvarming, varmebatteri og 62 Energikostnad * kr/år tappevann (27 VP, 35 kjel) Vifter og pumper Belysning Utstyr Totalt 114 kwh/m²år kwh/år kr/år * Med en energipris på 60 øre/kwh. Tabell 16 viser tilhørende effektbehov til romoppvarming og oppvarming av ventilasjonsluft. Tabell 16. Effektbehov til oppvarming for Alternativ 4 Effektpost Spesifikt Effektbehov varme effektbehov Romoppvarming 41 W/m² 32 kw Varmebatteri 28 W/m² 22 kw Totalt 69 W/m² 54 kw Lønnsomhetsberegning Kostnader for varmepumpe og energibrønner er i anbudet til Iladalen barnehage beregnet til kr. Andre ekstrakostnader, i forhold til referansebygget, er vannbårent distribusjonssystem og el-kjel. Basert på /10/ og /15/ anslås disse kostnadene som følger: 22