- Netto innvendig takhøyde i leilighetene er 2,5 meter. - Areal for etasjeskiller mot loft og etasjeskiller mot kjeller er begge på 400 m2.

Transkript

1 Avdeling for ingeniørutdanning i Bygninger Fag: Energi Gruppe(r): 3BK Eksamensoppgaven består av: Tillatte hjelpemidler: Fagnr: LV 233 B Antall sider 4 An tall 0ppgaver: 3 Faglig veileder: Jan O. From Dato: Eksarnenstid, fra - til: Antall vedlegg 3 Alt skriftlig materiale som er brukt i dette faget + egne notater Skrive- og tegnesaker. Enkel kalkulator uten tekstminne Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Ved evalueringen teller denne eksamen 75% av karakteren (Oppgave 1: 33,3%, Oppgave 2: 25% og Oppgave 3: 16,7%). De tidligere utførte innleveringsoppgavene i faget Energi i Bygninger (3 stk) teller til sammen 25%. Oppgave 1 - ENØK-tiJtak i et borettslag Et borettslag i Trondheim består av 12 boligblokker, alle i fire etasjer -- og med fire leiligheter i hver etasje. Innvendig, oppvarmet bruksareal (BRA) er 400 m2 i hver etasje, inklusive trappeoppgangene. Benytt også følgende grunnlagsdata: - Netto innvendig takhøyde i leilighetene er 2,5 meter. - Veggareal (netto) i hver av de 12 boligblokkene: 800 m2, (kjellerveggen mot grunnen med regnes ikke). - Areal til vinduer og dører: 300 m2. - Areal for etasjeskiller mot loft og etasjeskiller mot kjeller er begge på 400 m2. Det er installert enkel avtrekksventilasjon i boligblokkene. Undersøkelser har vist at avtrekket gir 0,75 luftutskiftinger per time. I tillegg kommer infiltrasjonen (antatt: vanlig skjermet beliggenhet med innlandsforhold). Boligblokkene har kaldt, luftet loft og uoppvarmet kjeller. De 12 boligblokkene har vannbåren sentralvarme -- med vanlige, enkle radiatorer under vinduene. Boligblokkene er bygget i med U-verdier, etc i henhold til Byggeforskriften fra 1967 Se tabell i Vedlegg 1. Disse verdier skal benyttes i oppgave For beregning av det årlige energiforbruket benyttes urelukkende qram- formelen fra Byggeforskrift 1997 (Veiledningen), korrigert for temperaturdata som gjelder for Trondheim. Vi skal altså ~ bruke NS 3031 i denne eksamensoppgaven..

2 : Beregn det spesifikke energiforbruk i kwh per m2 oppvannet areal per dr i boligblokkene - og deretter drsforbruket av energi til ~ borettslaget (kwh per dr) Oppvanningen skjer fra en felles oljefyrt varntesentral som benytter lett fyringsolje (se data i Vedlegg 2). Driftsdata for varmesentralen viser at varmevirkningsgraden for oljefyrkjelen er på 90%. Vi kan se bort fra varmetap for tur- og returledningene til de enkelte boligblokkene Beregn det årlige oljeforbruket til borettslaget i m3 olje pr dr. I forbindelse med et større rehabiliterings- og utbedringsprosjekt for hele borettsalget blir det gjennomført følgende arbeider (a-e), som har betydning for å oppnå et redusert energiforbruk: a): Etterisolering.3Y,ytterveggene: De opprinnelige veggene var av 250 mm tykke vegger av " Lettklinker" med PUsslag på innside og utside. Veggene skal etterisoleres med 100 mm mineralull og en 1/1 mursteins forblendingsvegg - med 20 mm luftspalte i mellom. Benytt U-verdi~ta fra Tabell 2 i Byggdetaljblad b): Vinduer: Det settes inn nye vinduer som tilfredsstiller Byggeforskriftene fra c): Etterisolering.3Y loft og kjeller: Etasjeskifler mellom loft og 4. etg. etterisoleres for å tilfredsstille Byggeforskriftene fra Den opprinnelige U-verdien for etasjeskiller mot kjeller blir halvert d): Ventilas~ion: Ventilasjonen styres til - dvs. 0,5 luftutskiftinger per time (Byggeforskriftene fra 1997). Infiltrasjonen blir uendret. e): Nytt automatikksystem i ener~isentralen, Nattsenkning av temperaturen. Alle radiatorer i rom med passiv solvarme og soverom får tennostatventiler. Gjør et kvalifisert anslag for hvor mange prosent energisparing man totalt kan oppnå med dette - bruk evt. Byggdetaljblad : Beregn boligblokkenes spesifikke energiforbruk (i kwh per m2 per dr) J1eI. gjennoniføring av liltakene a-e (fremdeles skal vi ~ bruke qram-fonnelen for tiltakene a-d). Bestem også hvor stor %-vis reduksjon vi har oppnådd med ENØK-tiltakene. Oppgave 2 - Bruk av fornybar energi Et nytt sykehjem på Lillehammer i Oppland blir bygget ut med 2000 m2 oppvarmet flate (innvendig målt BRA). Energiforbruket for bygningen er beregnet til kwh per år (normalår). Største effcktbehov er ca. 150 kw (kaldeste vinterdag i et normalår). Se oversikt i Vedlegg l med data for fordeling av energiforbruk og effektbehov -- beregnet med "ENØK Normtall". I det nye sykehjemmet skal det være lavtemperarurs guivvarme. Dessuten blir ventilasjonsluften og varrntvannetforvarmet fra det vann bårne energisystemet: Energiforsyningen skal i hovedsak dekkes av tre typer fornybar energi:. Grunnvanne/varmepumpe skal dekke 50% av årsforbruket av energi,. Solvanne skal dekke 30% - og. Biobrensel 20% av sykehjemmets energiforbruk i et normalår. Nærmere opplysninger for dimensjoneringen

3 -3- Grunnvarme (borebrønner i fjell) i kombinasjon med varmepumpe. Varrnepumpen har virkningsgrad 1:3 (dvs. at 1 kwh elektrisk energi gir totalt 3 kwh nyttbar varmeenergi) De borede brønnene har 100 meter netto (våt) dybde og fra disse kan det maksimalt hentes inn en effekt på 40 W per løpemeter netto (våt) dybde (netto). Vannbåren solvarme fra varmepaneier på taket (med 30 helning, i retning sør (180 ). Det kan regnes at solvarmepanelene har en årsvirkningsgrad på 25 % i forhold til innfallende solenergi (bruk Byggforskblad , se i Tabe1l4a). Anta at varmelagertanken (inklusive en innertank for forvarming av varmtvannet) utgjør 1 m3 per 10m2 solfangerareal på taket, når det også er tatt hensyn til samkjøring med varmepumpeanlegget og biobrenselanlegget (se neste avsnitt). Biobrensel (tørket og pelletisert treflis -- benytt data for Ved i Vedlegg 2) som brennes i en biobrenselkjele med automatisk, termostatstyrt innmating. Vi kan anta at biobrenselkjelen har en varmevirkningsgrad på 90%. Du skal dimensjonere anlegget og beregne følgende:. 2.DI.Beregn antall borede rørbrønner med 100 meter våt dybde, når halyranen av det maksimale effektbehovet skal dekkes av grunnvarme (inkl. el-energi til vannepumpen). Beregn antall m2 solfangerareal på taket og m3 våtvolum i vannelagertanken Beregn de årlige forbruk av elektrisk energi (i kwh/år) for varmepwnpen Finn også årsforbruket energipeilets i antall tonn - og antall m3, tørket biobrensel per år Oppgave 3 - Alternative energivurderinger 3.01: Gasskraftverk i Norge kontra kullkraftverk i Danmark Du skal gjøre en energi- og miljømessig sammenlikning mellom to alternative, nye elkrafiproduserende anlegg. I begge tilfeller skal det produseres netto l1wh elektrisk kraft per år ved anleggene. A: Et nytt gasskraftverk på Vestlandet i Norge. Dette greier å omsette 50% av naturgassens energiinnhold til elektrisitet. De resterende 50% av energien går ut som kjølevann til havet. B: Et nytt kraftvarmeverk i Danmark som benytter kull. I dette verket blir 40% av kullets energiinnhold omsatt til elektrisitet. Men i Danmark blir ytterligere 40% av kullets energiinnh~ld utnyttet som.demvanne i de nærliggende bysamfunn. Bare 20% av energiinnholdet går ut til havet som kjølevann. Spørsmål: Benytt data i Vedlegg 3, og bestem hvor stort utslipp av drivhusgasser vi får - regnet som antall tonn karbondioksid (CO2) per år for de to alternative energiverkene. 3.02: Primært energiforbruk til personbiler med ulike typer motorer og drivmidler Du skal gjøre en sammenlikning mellom tre typer biler (A, B og C). Bilene anses å være like tunge, og krever den samme netto energi mengde til fremdriften (regnet i Ml, eller kwh per 100 km -- denne fmner du ved å bruke data fra alternativ A) Du er blitt bedt om å vurdere hvilken type bil som har lavest energiforbruk per 100 km utkjørt distanse (blandet kjøring, både i by og på landeveien).

4 -./j- A: En bil med vanlig bensinmotor -- som bruker 5 kilogram bensin per 100 km utkjørt distanse utnytter bare 20% av brenselets energiinnhold til fremdrift av bilen. For energiinnhold i bensin, benytt Vedlegg 2. B: En elektrisk bil med batterier som lades opp fra el-nettet med norsk vannkraft. El-bilen greier å utnytte 50% av el-energien som blir målt inn tilladestasjonen, til fremdrift. Regn også at energitapet fra kraftverket og helt fram til den lokale ladestasjonen er 20%. C: En bil med el-produserende brenselceller, som greier å utnytte 50% av energien i driv midlet - (her: metanol), til fremdrift. Ta hensyn til at 15 % av primærenergien i naturgassen går tapt i produksjonen av metanol. Spørsmål Hvilken biltype (A, B eller C) kommer gunstigst ut, og hvilken kommer dårligst ut i ~sammenheng? Blir rangeringen en annen dersom el-kraften til el-bilen i alternativ B først var produsert i et gasskraftverk (med 50% virkningsgrad på naturgassens energiinnhold)? 3.03: Fremtidig vindkraftutbygging i Norge Gå ut fra at Norge i år 2015 skal produsere 5 TWh elektrisk energi ved hjelp av vindkraftverk Spørsmål: Hvor mange store vindmøller med 80 m diameter på propellene måtte vi da bygge? Regn at med aksen er ca. 80 m over terrengnivå, og at middels vindhastighet er 10 meter per sekund. Benytt den utdelte informasjon om vindkraftverk. Jan From, W,

5 ~ ri Fra Tabell l. Ojt:'P'? Q tl< nr.i!? ~ 7) ~ ~..s I~ ri fk i1..e -fy&\., Høyeste tillatte varmegjennomgadgbkoeffllient i -5- VEJ;tE'G.1., kcal/ml h 0 (W/ml 0)1). -;-) Tall i parentes i W 1m' C. -= U -.v-c' v-d i -e 11 e. s.:oi1.e.zr. u"t, nr.2 a- C' :(~~~~~~ Energibudsjett Fyringssesong: ~ Budsjettpost i jj.', :s.~ h!:.~l : : kwh/ni) Effektbudsjett I [kwh) i : "1~K.s-tljlkt!, [WJm2]! [kw] I ụ o. æ, 1. Oppvarming Ventilasjon "tv ~ - S!. 3. Varmtvann JO Vifter & pumper Belysning Diverse Kjøling o o o o I- :> c Totalt 214! Firma: Høgskolen i Oslo Beregnet av: Dato: janf 10/12/2001

6 ..... "... o ;IV 77 unllt~'s;:ursc I' U(I mil'" l Y U(J

7 VE/JL-G"6G 3 Utslipp ved bruk av petroleumsprodukter Utslipp av CO2 ved bruk av ulike petroleumsprodukter il I /klrt I ~te d't::t f~ Kilde: SSB, NP..?" olaf j{ Gjennomsnittlig svovelinnhold j masse../., ulike produkter Utslipp i Norge fra bruk av petroleum sprodukter 1980' Fyringsparafin 0, O.O~ 502 (1000 tonn) Mellomdestillater I 0.33 ~ Tungdestillat i Tungolje, LS ~ 0.59: I Tungolje. NS 2.30~ 1.97~ 2.17 Bly (tonn) CO2 (mill. tonn) - 5tasjonære kilder - Mobile kilder ~1995! J ' 4.:- 4.0j Kilde: SSB. NP