Energibruk i bygninger. Energibruk i bygninger. Netto innenlands sluttbruk av energi i Norge i år 2001

Transkript

1 Energibruk i bygninger Energibruk i bygninger Professor Vojislav Novakovic, Dr.ing. Institutt for energi- og prosessteknikk NTNU Bygningers funksjon Brukernes behov Bygning Bygget + tekniske installasjoner Konsekvenser av energibruken Innemiljø og utemiljø Behov for energi i bygninger Type og mengde energi Energieffektivitet i bygninger 2 Netto innenlands sluttbruk av energi i Norge i år 2001 Totalt: 225 TWh Energikrav endret over tid Beregnet for kontorbygning i Oslo-klima ,3 TWh = 38% 85,8 TWh = 38% 54 TWh = 24% Husholdninger og tjenesteyting Industri og bergverk Transport [kwh/m2 år] ??? Utslipp knyttet til energibruk i bygninger er 2,1 millioner tonn CO 2 ekvivalenter av totalt 42,4 mill tonn CO 2 ekvivalenter 3 0 Eldre Isolasjon 10 cm 15 cm 20 cm??? cm 4 Stasjonær energibruk i Norge Endring Bygninger Bygningens omfang og energibruk Total Brutto areal Byggtype Energibruk (mill. m 2 ) (%) (TWh) Kontor og forretning Undervisning Yrkesbygg Helse og omsorg Industri * SUM Boliger Frittstående eneboliger Rekke- og kjedehus Boligblokker SUM SUM

2 7 Energibruk i bygningsmassen fordelt over landet Nord-Norge, kyst 6 % 10 % Midt-Norge 82 % Sør-Norge 2 % Finnmark og indre Troms Hvorfor bygger vi bygninger? Beskyttelse for mennesker og eiendeler mot vær og vind mot innsyn og forstyrrelse Plass og god funksjon til aktiviteter i boliger - søvn, matlaging, hygiene, hobbyer i arbeidslokaler - sikre og effektive arbeids forhold Hvordan oppfyller bygget sin funksjon? bygningskropp og tekniske installasjoner 8 Krav som stilles til bygninger Hva omfatter innemiljø? Må sørge for et komfortabelt og sundt innendørs miljø Må være økonomiske både når det gjelder investerings- og driftskostnader Må gi pålitelige og sikre forhold uten uheldig virkning på utemiljøet Det termiske miljø Det atmosfæriske miljø Det akustiske miljø Det aktiniske miljø Det mekaniske miljø Det estetiske miljø Det psykososiale miljø Inneklima Innemiljø 9 10 Inneklima Fakta om innemiljøproblemer Termisk innemiljø lufttemperatur strålingstemperatur luftfuktighet lufthastighet bekledning aktivitetesnivå Aktinisk innemiljø stråling, bølger og felt lys Atmosferisk innemiljø gasser damper partikler lukt Akustisk innemiljø lyd støy Mekanisk innemiljø ergonomi Årlig kostnad for samfunnet Astma hos voksne, kostnader kr Full lønn ved sykdom Attføringsstønad Uførepensjon Sykebehandling Redusert produksjon Sum Sykepengeutbetaling

3 Bål Årestue - Grue - Ljore Den første kilden til varme og lys 13 Hus - Peis - Skorstein 14 Varmtvanns sentralvarmeanlegg 15 Klimatisering av bygninger 16 Endring av våre behov over tid Vannbåren kjøling - Kjøletak Bygning - Oppvarming - Matlaging - Lys Ÿ Hule - Bål - Fakkel Ÿ Årestue - Åre/Grue - Ljore - Talglys Ÿ Hus - Peis - Skorstein - Tranlampe Ÿ Bygning - Ovn - Skorstein - Parafinlampe Ÿ Større bygg - Sentralvarme - Gass belysning Vannbåren kjøling - Fancoil Vannbåren varme Variabel luftmengde - VAV Ÿ Store bygg - Skyskrapere - Klimatisering Husholdningsapparater - Elektrisk belysning

4 19 Hva er tekniske installasjoner? Utstyr som er fast integrert i bygningen som har til hensikt å: opprettholde et ønsket inneklima og yte teknisk service i forbindelse med bruk av bygningen Bygning = Bygg + Hva inneholder tekniske installasjoner? Oppvarmingsanlegg Ventilasjonsanlegg Klimaanlegg Sanitæranlegg Kjøleanlegg Sterkstrøm Elektrotekniske anlegg Gassdistribusjon Svakstrøm Person- og varetransportanlegg Brannvarslings- og slokkingsanlegg Adgangs- og innbruddskontroll 20 Oppvarmingsanlegg utstyr for utvikling og distribusjon av varme sikkerhets-, styrings- og reguleringsanordninger Kjøleanlegg utstyr for utvikling og distribusjon av kulde sikkerhets-, styrings- og reguleringsanordninger Ventilasjonsanlegg utstyr for tilførsel og avtrekk av luft anordninger for rensing, befuktning, avfuktning, oppvarming og kjøling (for å tilfredsstille krav om luftkvalitet) sikkerhets-, styrings- og reguleringsanordninger Sanitæranlegg tappe- og avløpssteder for vann tilknytningsledninger (rør - vann og kloakk) varmtvannsberedere utstyr for personlig hygiene og rengjøring drenseanlegg, takavløp (sprinkleranlegg) Klimatekniske installasjoner Menneskets behov: Frisk luft - Ventilasjon Riktig temperatur - Oppvarming og Kjøling Personlig hygiene - Sanitæranlegg Klimainstallasjonenes oppgaver: Erstatte forurenset luft med frisk luft Opprettholde riktig temperatur Tilføre rent vann lede av forurenset vann INNEKLIMA ER MÅLET > ENERGI ER MIDDELET 23 24

5 Krav som stilles til Klimatekniske installasjoner Klimatisering av bygninger Vannbåren kjøling - Kjøletak Temperaturkrav Ÿ Individuell regulering Ÿ Kollektiv regulering Ventilasjonskrav Ÿ Luftmengde Ÿ Luftkvalitet Ÿ Lufthastighet Vannbåren kjøling - Fancoil Vannbåren varme Variabel luftmengde - VAV Energibærere i klimainstallasjoner Varmtvanns sentralvarmeanlegg Primære energibærere Ÿ Elektrisitet Ÿ Brensel s fast / flytende / gassformig Ÿ Vann s fjernvarme / fjernkjøling Sekundære energibærere Ÿ Luft Ÿ Vann / Væske / Kjølemedium Valg av løsning for klimatisering Elektrotekniske anlegg Ÿ inntak fra eksternt nett, transformator, fordelingsanlegg med sikringer og tilknytningspunkter for Er avhengig av: s belysningsutstyr s apparater og maskiner Behov (sterkstrømsanlegg) Ÿ kommunikasjonsanlegg Belastninger s telefon, internkommunikasjon, lyd, bilde, data Ÿ bygningsautomatisering s alarm, melding, overvåkning, styring, regulering (svakstrømsanlegg)

6 31 Sentraldriftskontroll -> Intelligente bygninger 24 V 380 V Øvrige tekniske installasjoner Rom-temperatur Giver Ovn 230 V Lys Bryter Buss-kabel Motor Kanlal -temperatur Giver Giver Vind Motor Giver Utetemperatur heiser - person og vare rulletrapper, båndtransportører kraner, andre transportanlegg rørpostanlegg, rørtransportanlegg gassdistribusjon lynavledere brannvarsling og slukkingsanlegg adgangs- og innbruddskontroll 230 V 32 Bygningskostnader Fordeling i forandring Fordeling av energibruk i boliger Tilsiktet oppvarming 60 % 75 % Rom oppvarming [%] [År] Installasjoner Innredning Bygningskropp Klesvask 7 % Matlaging 3 % Belysning og annet teknisk utstyr 4 % Kjøl/frys 6 % Varmtvann 20 % 20 % Bivarme 25 % Annet Energiprofil for en kontorbygning Behov for bestemt energikvalitet kwh/m2 år Oppvarming 44 Ventilasjon 24 Varmt vann 10 Vifter/pumper 17 Belysning 26 Diverse 24 4 Elektrisk energi - elspesifikt Belysning Elektriske apparater Elektronikk - data, tele, TV, video, audio Matlaging, kjøling og frysing av matvarer Klæsvask, oppvask Varme - substituerbart Oppvarming av: rom, ventilasjonsluft, varmtvann Klimakjøling 35 36

7 37 Temperaturavhengighet i energibruken Avhengig av uteklima dvs utetemperatur Oppvarming av rom Oppvarming av ventilasjonsluft Kjøling av rom og ventilasjonsluft Uavhengig av uteklima dvs utetemperatur Oppvarming av varmt forbruksvann Drift av belysning, teknisk utstyr og komponenter [kwh/m2 år] Normtall beregnet for Kontorbygning i Oslo-klima Oppvarming Ventilasjon Ikke elspesifikt Substituerbart Elspesifikt Ikke substituerbart Varmt vann Vifter/pumper Belysning Diverse Kjøling Eldre Hva bestemmer energibruk i bygninger? UTE- KLIMA Utetemperatur BYGNING INNSTALLA - SJONER Planløsning Oppvarming Varmtvann Sol Isolasjon Ventilasjon Kjøling Vind Tetthet Belysning El.apparater Fuktighet Varmekapasitet Gjenvinning av energi Omgivelser Vindusløsninger Omforming av energi BRUKER Vaner Holdninger Virksomhet Driftstid Forvaltning Utvikling Drift Vedlikehold ENERGIBRUK, INNEKLIMA, KOSTNADER Medvirkende fagdisipliner ARKITEKT BYGG MASKIN ELEKTRO Funksjon Konstruksjon Energiforsyning Elektrisitetsforsyning Form Isolasjon Oppvarming Belysning Farge Infiltrasjon Ventilasjon Automatikk Estetikk Vedlikehold Kjøling Elektriske apparater Helhetlig design av bygninger Når? Planlegging Prosjektering Utførelse Overtagelse Drift Vedlikehold Forvaltning Hvem? Arkitektur - Bygg - Maskin - Elektro Byggherre Bruker Arkitekt Tekniske rådgivere Entreprenører Driftspersonalet 41 Potensialet for reduksjon av energibruken i bygninger Nye bygninger oppføre nye bygninger slik at de bruker minst mulig energi Eksisterende bygninger oppgradere eller rehabilitere eksisterende bygninger slik at de bruker minst mulig energi De aller fleste fremtidige bygninger er allerede bygget 42

8 43 Definisjon av enøk Energien skal brukes: i den FORM, i den MENGDE og til den TID, som totalt sett er MEST LØNNSOMT når alle FORDELER og ULEMPER er veiet mot hverandre Myndigheter og enøk Stm.nr 42 (78/79) Om energiøkonomisering Stm.nr 37 (84/85) Handlingsplan for ENØK Stm.nr 38 (86/87) Norges fremtidige energibrukog produksjon Stm.nr 61 (88/89) Om ENØK og energiforskning Energiloven av 29 juni 1990 Stm.nr 41 (92/93) Om ENØK og nye fornybare energikilder NOU 1998:11 Energi- og kraftbalansen mot 2020 Stm.nr 29 (98/99) Om energiøkonomisering 44 Definisjon av enøk - ny Energiøkonomisering betraktes som alle de samfunnsøkonomiske forbedringer i ENERGISYSTEMET og BRUKEN AV ENERGI som fører til høyere ENERGIPRODUKTIVITET, mer FLEKSIBILITET og som gir et BEDRE MILJØ. Kilde: NOU 1998: 11 Kap 14.1 Enøk-politikk Enøk-politikken omfatter de: tiltak, virkemidler og programmer som myndighetene iverksetter med sikte på å utløse samfunnsøkonomisk lønnsomme forbedringer Kilde: NOU 1998: 11 Kap Enøk-begreper Energisparing er knyttet til tiltak som gir redusert energiforbruk som følge av redusert ytelse. Energieffektivitet er et mål på hvor mye ytelse i form av komfort, eller produksjon man får av den energien som brukes. Energiøkonomisering oppfattes gjerne som den delen av energieffektiviseringen som er lønnsom. Kilde: NOU 1998: 11 Kap 14.1 Fremtidige energisystemer i bygninger skal være Energieffektive Fleksible Desentraliserte Solbaserte 47 48

9 49 Hva består energieffektiviteten av? Holdninger Tekniske løsninger Miljøvirkninger Økonomiske betingelser Politiske føringer Energibruk i bygninger The End * Fin * Konec * Slutt * 50