Arne Førland-Larsen Docent Sivilingeniør - Asplan Viak

Transkript

1 Lønner rehabilitering sig økonomisk og i et klimaperspektiv Hva kan vi oppnå, og hvilke krav bør vi stille til forbedring og fornying av ulike komponenter og installasjoner i bygg som skal rehabiliteres Arne Førland-Larsen Docent Sivilingeniør - Asplan Viak

2 Agenda Strategi for miljøbygg Hva er mulig for ulike bygg resultater fra GBA rapport «Nullutslippsbygg er det mulig?» Case bygninger Skatteetaten «Sentralen» Oslo

3 Ny GBA-rapport Nullutslippsbygg begreper og definisjoner Scenarier energibruk og klimagassutslipp Gjennomgang av sentrale teknologier Framtidige rammebetingelser Vedlegg veiledende beregninger 1930 Bygg 1990 Bygg TEK 10 Bygg 3

4 Overordnet mål i klimaperspektiv Det overordnede målet for utbyggeren: Et velfungerende bygg med godt inneklima og fornøyde brukere samt: - Lavest mulig klimagassutslipp - Lavest mulig energibruk - Lavest mulig kostnad

5 M a T rid Strategi mot lavenergi / nullutslipp Bygningsform og disponering Reduser energibruk ved optimering av form, dagslys mm Bygningsskall Reduser energibruk gjennom optmering av, U- verdi, tetthet mm. Energiforsyning Energiforsyning med lavt klimagasudslip. Materialer Knappe ressurser Lavt klimagasutslip Prosess - integrert (energi) design - ID

6 Balansering energibruk Energiproduksjon Effektivisering: - Bygg - Tekniske systemer Byggets utgangspunkt 6

7 Veiledende beregninger Netto energibruk Balansering Tiltak Bygg Tiltak teknisk 7

8 Valgte forutsetninger i scenariene Utslippsfaktorer El: 132 g CO 2 /kwh (ZEB) Bio: 14 g CO 2 /kwh (ZEB) Fjernvarme:111 g CO 2 /kwh (Hafslund) Sol: 0 g CO 2 /kwh (ZEB) Tillater utveksling av egenprodusert el til elnettet Lokal produksjon er regnet som netto produksjon over året. Har ikke regnet med utveksling av varme eller kjøling til et eksternt fjernvarmenett

9 Termisk energi fra Mikro CHP (Sterling) Biokjel, og FJV Virkningsgrad: El 15 % Termisk 60 % ( Bio kjel Fjernvarme Virkningsgrad: Termisk 85 % (NS 3031) Virkningsgrad: Termisk 88 % (NS 3031)

10 2 byggtyper høy og lav 11

11 El - Solceller Ytelse solceller Loddrett på fasader Øst Syd Vest Tak (optimal orientering) Syd 20 o 70 kwh/m 2 år 100 kwh/m 2 år 70 kwh/m 2 år 150 kwh/m 2 år Netto mulig areal Fasader Tak (opt. orientering) 60 % 80 % av tett felt Optimale forhold: Produksjon lav bygning: 40 kwh/m 2 BRA år Produksjon høy bygning: 26 kwh/m 2 BRA år 12

12 Hva gjør vi her? 13

13 Forutsetninger bygningsskall og tekniske systemer bytte yttervegg? Oversikt energikvalitet 3 og 10 plan bygg Bygningsmodel 1930 Bygg 1930 Bygg 1930 bygg 1990 bygg 1990 bygg 1990 bygg Nybygg Nybygg som bygget eks. Fasade litt isol. som bygget ny Fasade eks. fasade TEK 10 Passiv nivå Bygningsskall alt 1 alt 2 alt 1 alt 2 U-verdi yttervegger [W/m²K] 1,00 1,00 0,35 0,28 0,14 0,28 0,17 0,12 U-verdi tak [W/m²K] 1,00 0,10 0,10 0,22 0,10 0,1 0,13 0,1 U-verdi gulv [W/m²K] 0,19 0,19 0,19 0,36 0,36 0,36 0,13 0,13 U-verdi vinduer og ytterdører [W/m²K] 2,80 1,00 1,00 1,80 0,80 0,8 1,2 0,8 Normalisert kuldebroverdi [W/m²K]: 0,15 0,15 0,15 0,12 0,03 0,12 0,09 0,03 Lekkasjetall (n50) [1/h]: 4,00 1,00 1,00 2,00 0,60 0,6 1,5 0,6 Oversikt energikvalitet 3 og 10 plan bygg Bygningsmodel 1930 Bygg 1930 Bygg 1930 bygg 1990 bygg 1990 bygg 1990 bygg Nybygg Nybygg som bygget eks. Fasade litt isol. som bygget ny Fasade eks. fasade TEK 10 Passiv nivå Tekniske systemer alt 1 alt 2 alt 1 alt 2 Temperaturvirkningsgr. varmegjenvinner [%]: 60,0 86,0 86,0 60,0 86,0 86,0 70,0 86,0 Spesifikk vifteeffekt (SFP) [kw/m³/s]: 3,0 1,0 1,0 3,0 1,0 1,0 2,0 1,0 Luftmengde i driftstiden [m³/hm²] 7,0 7,0 7,0 12,0 7,0 7,0 12,0 7,0 Spesifikk pumpeeffekt [kw/(l/s)]: 0,5-0,6 0,3 0,3 0,5-0,6 0,3 0,3 0,5-0,6 0,3 Effektbehov belysning i driftstiden [W/m²] 8,0 5,0 5,0 8,0 5,0 5,0 8,0 3,5 Vannbåren varme nej ja ja ja/nej ja ja ja ja Lokal kjøling nej ja ja ja ja 14 ja ja ja COP varmepumpe kjøling 2,4 4,0 4,0 2,4 4,0 4,0 2,4 4,0

14 «1990» bygg ny / eks. fasade Oversikt 3 plan bygning 1990 ny Fasade 1990 eks. fasade Levert energibruk før tiltak kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år El inkl. Pumper og vifter (uten teknisk utstyr) Varme (fjernvarme) Kjøling (fjernkjøling) Samlet uten teknisk utstyr Klimagassutslipp 24,1 24,1 C1 D1 Energibruk og utslipp etter tiltak Energibruk etter energitiltak på bygningskropp Reduksjon energibruk pga forbedring bygningskropp 21 % 25 % 18 % 20 % Energibruk etter energitiltak på bygningskropp og tekn. anlegg Reduksjon energibruk pga forbedring av tekniske anlegg 43 % 48 % 43 % 48 % Samlet reduksjon med forbedring av bygningsskropp og tekn. anlegg. 65 % 72 % 61 % 67 % Energibalanser / klimagassutslipp med egenproduksjon på bygget Bygg energisystem, fjv (Hafslund 2012), + egen prod. Kjøling -61 7,4-72 8,6 Bygg energisystem, bio kjel, + egen prod. Kjøling -65 4,6-77 4,7 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio), + egen prod. Kjøling -61 4,0-71 3,8 Bygg energisystem, varmepumpe, + egen prod. Kjøling -38 4,6-42 5,0 Bygg energisystem, bio kjel + solceller, + egen prod. Kjøling -25-0, ,6 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio)+solceller, + egen prod. Kjøling -21-1, ,5 Bygg energisystem, varmepumpe + solceller, + egen prod. Kjøling 2-0, ,3 Bygg energisystem, fjernvarme + solceller, + egen prod. Kjøling -21 2,1-31 3,3

15 Termisk energi fra varmepumpe samlet system effektfaktor 5,5 16

16 Klimagassutslipp til materialbruk nybygg rehabilitering Utslipp materialer ligger i størrelsesorden : nybygg: kg CO 2 /m 2 år (varierer også med valg av materialtyper) rehabilitering med ny fasade: 2-4 kg CO 2 /m 2 år rehabilitering der fasaden beholdes: 1-2 kg CO 2 /m 2 år

17 Oversikt 3 plan bygning Levert energibruk før tiltak 1930 bygg litt isol. kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år El inkl. Pumper og vifter (uten teknisk utstyr) Varme (fjernvarme) Kjøling (fjernkjøling) 8 26 Samlet uten teknisk utstyr Klimagassutslipp 31,6 12,1 B1 Nybygg E1 Energibruk og utslipp etter tiltak Energibruk etter energitiltak på bygningskropp Reduksjon energibruk pga forbedring bygningskropp 52 % 52 % 8 % 18 % Energibruk etter energitiltak på bygningskropp og tekn. anlegg Reduksjon energibruk pga forbedring av tekniske anlegg 16 % 21 % 40 % 38 % Samlet reduksjon med forbedring av bygningsskropp og tekn. anlegg. 69 % 73 % 48 % 56 % Energibalanser / klimagassutslipp med egenproduksjon på bygget Bygg energisystem, fjv (Hafslund 2012), + egen prod. Kjøling -77 9,1-50 6,1 Bygg energisystem, bio kjel, + egen prod. Kjøling -83 4,7-53 3,9 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio), + egen prod. Kjøling -77 3,6-50 3,4 Bygg energisystem, varmepumpe, + egen prod. Kjøling -44 5,2-31 3,7 Bygg energisystem, bio kjel + solceller, + egen prod. Kjøling -43-0, ,4 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio)+solceller, + egen prod. Kjøling -36-1,7-9 -2,0 Bygg energisystem, varmepumpe + solceller, + egen prod. Kjøling -4-0,1 10-1,6 Bygg energisystem, fjernvarme + solceller, + egen prod. Kjøling -36 3,8-10 0,8 Utslipp materialer Rehabilitering: Nybygg: 1-2 kg CO 2 /m 2 år kg CO 2 /m 2 år

18 Magma Center Tenerife foto Torben Eskerod 19

19 Prosess med brukeren Gjennomgang av kravsspesifikasjon Interne laster fra PC målinger av reell effekt Brukstid Lux nivåer 500 / 300 LUX Inneklimakrav Inneklima i dagens- og nytt bygg Dagslys i dagens- og nytt bygg Energibruk 20

20 Energi strategi Optimer bygning og overflater. Optimer tekniske systemer Gjenbruk av overskuddsvarme

21 Fasaden

22 24

23 Materialer 50% CO 2 reduksjon

24 Budget energireduktion ca 50% Budget energibrug Eksisterende bygg Frederik Selmersvei Elbrug Elbrug Fjernvarme Total Energirenoveret bygg m 2 BRA Energi besparelse Levert energi kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år Romoppvarming Varmebatterier ventilation Vannopvarmning Vifter Pumper Belysning Teknisk utstyr Kjøling Kjøkken -process Heiser Udelys Øvrigt forbrug Energibruk el: ~ 90 % Energibruk opvarming ~ 10 % Samlet forbrug

25 Measure Describtion Amount Unit Extra Energy saving Energy saving Energy saving Payback investment saving time [Euro] [kwh/ year] [kwh/ m2 year] [euro/ year] [year] Building envelope: Walls above ground U- value improved from 0,3 in average m , to 0,15 W/m2 K Walls belove ground U-value improved from 0,47 in average m , to 0,37 W/m2 K (basement are 4,5 m belove ground level in average) Roof U- value improve from 0,22 in average m , to 0,13 W/m2 K Roof basement Roof in basement belove ground level m , (facing ground), from 1,0 to 0,15 W/m2 K Air tight building Air tightness improve from 1,5 to m , ,6 h -1 (n 50 value) (volume building) Passive house windows U-value improved from 1,2 i average m , to 0,8 W/m2 K Cold bridges Improved from 0,15 to 0,03 W/m2 K m , Floor facing outside U- value improved from 0,22 in average 450 m , above the ground to 0,13 W/m2 K Bygnings overflate «lav» kostnytteverdi Technical system and energy supply Heat recovery and Heat recovery on mechanical ventilation m 3 /h , VAV mechanical vent. improved from 70% to 85% in average, and demand controlled VAV mechanical ventilation. SFP Specific fanpower reduced from 2, m 3 /h , to 1,5 kw/ m3/s in average Efficient lighting Efficiency of lighting system improved m , from LENI 25 to 12,4 kwh/m2 year Energy supply System for heatrecovery from data m , facility in basement (water based heating system not included) Tekniske system høy kostnytteverdi Process planing quality ensurance Extra project planning cost, quality planning etc., course m workers on site. Overall budget investments cost Subsidized Pay back time with subsidizing ,1 Snitt høy kost nytteverdi

26 Sentralen Oslo

27 Hybrid Ventilasjonsstrategi Luft inntak vindu i glasstak/ Sommer ventilasjon gjennom brannåpninger mot Øvre Slottsgate, Avtrekk tak og sosiale soner Avkast på takk gjennom el/vinndreven vifte på tak alt. Varmegjenvinning med avtrekks varmepumpe. Kontorer møterom langs fasader Mekanisk basis ventilasjon ca. 6 m3/m2 h Supplert med naturlig nattekjøling Overstrømning og sentralt avtrekk Naturlig lufting fra glassgård, til rom i kjernen av bygget i kombinasjon med behovsstyret avtrekks ventilasjon. Avtrekk via trapperom

28 Dags ventilasjon prinsipp etasje 2, 4 og 5 Mekanisk ventilasjon Hybrid ventilasjon oc 21 oc Avtrekk i trappero m Overstrøm ing oc Åpningsbare vindu for nattekjøling..

29 Oppsummering rehabilitering økonomisk - klimaperspektiv Fasaden er sentral men vurder om andre mer kostnadseffektive tiltak kan gi samme eller større reduksjon av både energibruk og klimagassutslipp Viktige parametere: Isolasjonsstandard på eksisterende fasade Gir ny fasade andre kvalitetsforbedringer?: Bedre dagslysforhold Reduserte kuldebro verdier og dermed risiko for innvendig kondens Forbedret lekkasjetall Alternativer til ny fasade?: Innvendig isolasjon av eksisterende fasade Tettetiltak på eksisterende fasade 31

30 Oppsummering rehabilitering økonomisk - klimaperspektiv Tekniske tiltak er oftest mest lønnsomme - Belysning - Ventilasjon vurder gjenbruk hybrid ventilasjon For eldre bygg der rehabiliteres må energiforsyning være en del av løsningen 32

31 Takk for oppmerksomheten! Ved spørsmål kontakt: Arne Førland-Larsen 33