SBF51 A06015 RAPPORT. Vinduer og nye energikrav. Marit Thyholt

Transkript

1 SBF51 A06015 RAPPORT Vinduer og nye energikrav Marit Thyholt SINTEF Byggforsk Arkitektur og byggteknikk November 2006

2 SINTEF RAPPORT TITTEL SINTEF Byggforsk AS Arkitektur og byggteknikk Vinduer og nye energikrav Postadresse: 7465 Trondheim Besøk: Alfred Getz vei 3 Telefon: Telefaks: Foretaksregisteret: NO MVA FORFATTER(E) Marit Thyholt OPPDRAGSGIVER(E) Glassbranseforbundet i Norge RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. SBF51 A06015 Åpen Sverre Tangen GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG sider ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) Marit Thyholt Inger Andresen ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) Siri Hunnes Blakstad SAMMENDRAG Denne rapporten beskriver en analyse av energibehovet for småhus, hvor målet er å undersøke om det er mulig å benytte vinduer med dagens løsninger for karm og ramme, dvs uten isolert kjerne, og samtidig oppnå et årlig energibehov lik eller under foreslått energiramme for småhus. En forutsetning for analysen er det skal det benyttes lukkevinduer med tolags ruter (med lavemisjonsbelegg og argonfylling) samt fastvinduer med trelags ruter (med to lavemisjonsbelegg og argonfylling). Det skal heller ikke være nødvendig med kompenserende tiltak på andre bygningsdeler eller installasjoner for å overholde energirammen. Det er også et mål at gjennomsnittlig U-verdi bør ligge rundt 1,2, på tilsvarende måte som i grunnlaget for energirammeberegningene. For at en løsning med lukkevinduer med tolags ruter (ett lavemisjonsbelegg og argonfylling) og fastvinduer med trelagsruter (to lavemisjonsbelegg og argonfylling) ikke skal bidra til høyere energibehov enn energirammemodellen for småhus, må vindusarealet bestående av store fastvinduer, dvs 2,0 m x 2,0 m, utgjøre over 50 % av det samlede vindusarealet. Samtidig viser Tabell 2 at det må benyttes 16 mm hulrom i glassrutene. Vindusarealet må også i stor grad ha solrik orientering. I praksis vil en så stor andel og så store fastvinduer neppe være aktuelt. Dette innebærer at det med de valgte vindustypene ikke vil være mulig å oppnå like lavt energibehov som energirammemodellen for småhus, hvor det er forutsatt vinduer med tolags ruter med lavemisjonsbelegg og argonfylling, isolert kram og ramme, og med en gjennomsnittlig U-verdi på 1,2. Konklusjonen gjelder med de forutsetningene som er lagt til grunn for analysen. Andre løsninger, for eksempel en mer energieffektiv bygningsform, mer energieffektive løsninger for andre bygningsdeler eller installasjoner osv, vil kunne gi andre resultater. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Energi Energy GRUPPE 2 Forskrifter Regulations EGENVALGTE Vinduer Windows

3 2 INNHOLD 1 BAKGRUNN OG MÅLSETNING 3 2 METODE 3 3 U-VERDIER OG SOLTRANSMITTANS FOR VINDUER 4 4 VALG AV VINDUSAREALER OG BEREGNINGSRESULTATER 6 5 KONKLUSJON 7

4 3 1 Bakgrunn og målsetning I løpet av 2007 vil nye tekniske forskrifter tre i kraft. En viktig endring i nye tekniske forskrifter er et kravet til bygningers energiytelse vil bli vesentlig endret sammenlignet med kravene i tekniske forskrifter fra Regjeringen har i regjeringserklæringen ( Soria-Moria-erklæringen ) bestemt at kravene til nye boliger skal ned på lavenerginivå. I forslaget til energirammer som foreligger per i dag 1 er det i beregningsunderlaget lagt til grunn vinduer med gjennomsnittlig U-verdi på 1,2. Statens Bygningstekniske etat har forutsatt at denne verdien skal representere vinduer med tolags ruter med lavemisjonsbelegg og argonfylling samt med isolert karm og ramme. Av den grunn er det forutsatt soltransmittans for denne rutetypen i energirammeberegningene. Denne rapporten beskriver en analyse av energibehovet for småhus, hvor målet er å undersøke om det er mulig å benytte vinduer med dagens løsninger for karm og ramme, dvs uten isolert kjerne, og samtidig oppnå et årlig energibehov lik eller under foreslått energiramme for småhus. En forutsetning for analysen er det skal det benyttes lukkevinduer med tolags ruter (med lavemisjonsbelegg og argonfylling) samt fastvinduer med trelags ruter (med to lavemisjonsbelegg og argonfylling). Det skal heller ikke være nødvendig med kompenserende tiltak på andre bygningsdeler eller installasjoner for å overholde energirammen. Det er også et mål at gjennomsnittlig U-verdi bør ligge rundt 1,2, på tilsvarende måte som i grunnlaget for energirammeberegningene. 2 Metode I energiberegningene er det benyttet samme boligmodell som ligger til grunn for energirammeberegningene fra SINTEF Byggforsk (november 2006). I denne modellen er det forutsatt at vindus- og dørarealet utgjør samlet utgjør 20 % av oppvarmet areal, dvs 20 % av 160 m 2 BRA. U-verdier for vinduene er beregnet i forhold til faktisk størrelse, og basert på beregningsmetoden gitt i EN ISO fra Energiberegningene er foretatt med simuleringsprogrammet Energi i bygninger fra Programbyggerne, tilsvarende som for energirammeberegningene. Beregningene er foretatt for Oslo-klima. I foreliggende forslag til nye energikrav utgjør kravet til småhus 125 kwh/m 2 per år, pluss en korreksjonsnøkkel for areal. Denne korreksjonsnøkkelen kan ventes å bli endret i endelig forskrift. Beregnet årlig energibehov for den boligmodellen som er lagt til grunn for energirammeberegningene utgjør 129 kwh/m 2. I analysen i denne rapporten benyttes 129 kwh/m 2 som referanse for kravnivået, dvs det beregnede energibehovet med den valgte vindusløsningen skal ikke overskride 129 kwh/m 2 per år. 1 Thyholt og Dokka; Nye energikrav. Bygningsmodeller og faste inndata i energirammeberegningene. Nye energirammeberegninger. Notat fra SINTEF Byggforsk, november 2006.

5 4 3 U-verdier og soltransmittans for vinduer U-verdien for et vindu avhenger av type karm og ramme, rutetype, type forsegling i ruten samt vindusarealet og arealet på de ulike komponentene. U-verdien for vinduer kan i henhold til EN ISO beregnes etter likning (1). U w ΣAg U g + ΣA f U f + Σl g Ψg = () (1) ΣA + ΣA g f der A g er arealet av lysåpningen (m 2 ) A f er arealet av karm og ramme, eventuelt også gjennomgående sprosser (m 2 ) l g er omkretsen av lysåpningen (m) U g er varmgjennomgangskoeffisient for ruten () U f er varmgjennomgangskoeffisient for karm og ramme, eventuelt gjennomgående sprosser () Ψ g er den lineære varmgjennomgangskoeffisienten som følge av de kombinerte termiske effektene av rute, avstandsskinne og karm. For trevinduer med avstandsskinner i aluminium og stål (ikke rustfritt) utgjør dette kanttillegget 0,08 W/mK. For trevinduer med avstandsskinner med økte varmeisolerende egenskaper (kriterier gitt i EN ISO (2006)), utgjør kanttillegget 0,06 W/mK. I denne rapporten er det forutsatt bruk av både lukkevinduer og fastvinduer. Karm og eventuelt ramme er utført på tradisjonelt vis, dvs uten isolert kjerne. For lukkevinduet utgjør høyde på karm og rammen 100 mm, mens høyden for fastvinduet utgjør 50 mm. Tykkelsen (eller dybden) på karmen for fastvinduet utgjør 92 mm. For lukkevinduet utgjør tykkelsen på rammen 66 mm, og for karmen 92 mm. Gjennomsnittlig tykkelse for karm og ramme for lukkevinduet, beregnet i henhold til reglene i EN ISO , utgjør 79 mm. På grunnlag av disse målene er U-verdien for fastkarm, og for karm og ramme for lukkevinduet satt lik henholdsvis 1,58 og 1,63 i henhold til EN ISO , del D.3. For glassruten i fastvinduet er det forutsatt trelags glass, hvorav to glass med lavemisjonsbelegg med emisjonsfaktor 0,03. Hulrommene er forutsatt fylt med 90 % argon, og med hulromstykkelse 12 mm. U-verdi i senter av denne ruten er i henhold til Pilkington 2 U g =0,71. For tilsvarende rute, men med hulromstykkelse 16 mm, vil U-verdien i senter av ruten bli U g =0,56. For glassruten i lukkevinduet er det forutsatt tolags glass, hvorav ett glass med lavemisjonsbelegg med emisjonsfaktor 0,03. Hulrommet er forutsatt fylt med 90 % argon, og med hulromstykkelse 16 mm. U-verdi i senter for denne ruten er i henhold til Pilkington U g =1,10. For tolagsruten er det forutsatt bruk av isolerende avstandsskinne, eksempelvis SuperSpacer 3 eller en spacer av rustfritt stål. For trelagsruten er det forutsatt avstandsskinne i aluminium eller stål (ikke rustfritt). 2 Programmet Glass04 no, versjon Spacer av skummet silikon fra Edgetech, USA

6 5 Basert på likning (1) og opplysningene over om de ulike komponentene i vinduet, vil U-verdien for vinduer med ulike arealer bli som vist i Tabell 1. For trelagsvinduet er også U-verdien for et vindu med utvendige mål 1,2 meter x 1,2 meter vist, selv om dette arealet ikke er lagt til grunn for energiberegningene. Dette er et vindu som kan betraktes å ha U-verdi 1,1 når dette referansearealet er lagt til grunn. Tabell 1. U-verdi for trevinduer Vindusareal (m 2 ) 1,2 m x 1,2 m 0,8m x 1,2m 2,0 m x 2,0 m Lukkevindu 16 mm Tolags rute Fastvindu 12 mm Trelags rute Fastvindu 16 mm Trelags rute Lukkevindu 16 mm Tolags rute Fastvindu 12 mm Trelags rute Fastvindu 16 mm Trelags rute Høyde karm og ramme 100 mm 50 mm 50 mm 50 mm 50 mm 50 mm Bredde vindu 1,2 m 1,2 m 1,2 m 0,8 m 2,0 m 2,0 m Høyde vindu 1,2 m 1,2 m 1,2 m 1,2 m 2,0 m 2,0 m Areal vindu (A w ) 1,44 m 2 1,44 m 2 1,44 m 2 0,96 m 2 4,0 m 2 4,0 m 2 Areal karm og ramme (A f ) 0,44 m 2 0,23 m 2 0,23 m 2 0,36 m 2 0,39 m 2 0,39 m 2 Areal glass (A g ) 1,00 m 2 1,21 m 2 1,21 m 2 0,60 m 2 3,61 m 2 3,61 m 2 Omkrets lysåpning (l g ) 4,0m 4,4 m 4,4 m 3,2 m 7,0 m 7,6 m U-verdi karm og ramme (U f ) 1,63 1,58 1,58 1,63 1,58 1,58 U-verdi senter i glassrute (U g ) 1,10 0,71 0,56 1,10 0,71 0,56 Kanttillegg (Ψ g ) 0,06 W/mK 0,08 W/mK 0,08 W/mK 0,06 W/mK 0,08 W/mK 0,08 W/mK U-verdi vindu (U w ) 1,43 1,09 0,97 1,50 0,94 0,81 For tolagsruten med ett lavemisjonsbelegg er soltransmittansen i henhold til Pilkingtons beregningsverktøy. For trelagsruten med to lavemisjonsbelegg er soltransmittansen i følge Pilkington.

7 6 4 Beregningsresultater Med de vindustypene som er valgt benyttet som grunnlag for analysen, er det ved energiberegninger kommet fremt til et eksempel på løsning mht areal og himmelorientering som kan bidra til tilsvarende energibehov som for energirammemodellen for småhus. Denne vindusløsningen er vist i Tabell 2. I tabellen er det også vist til vindusløsningen som er forutsatt i energirammemodellen for småhus. I Alternativ A benyttes 12 mm hulrom i rutene i trelagsvinduene, mens det i Alternativ B benyttes 16 mm. Fra tabellen fremgår det at vindusarealet for den alternative vindusløsningen i noe større grad er orientert mot sør, øst og vest sammenlignet med energirammemodellen. Det samlede vindusarealet er imidlertid det samme. Tabell 2. Energibehov (totalt netto energibehov, dvs inkludert alle energiposter) med ulike vindusløsninger Himmelorientering Referanse: energirammemodellen Alternativ vindusløsning Fastvinduer mot sør Lukkevinduer mot sør Fastvinduer mot vest Lukkevinduer mot vest Fastvinduer mot øst Lukkevinduer mot øst Vindusarealer Type vindu ikke spesifisert. Totalt 10 m 2 Type vindu ikke spesifisert. Totalt 6 m 2 Type vindu ikke spesifisert. Totalt 6 m 2 U-verdier og soltransmittans. 1,2 i snitt 1,2 i snitt 1,2 i snitt Vindusarealer 8,0 m 2 ; to vinduer ã 2,0m x 2,0m 2,9 m 2 ; to vinduer ã 1,2m x 1,2 m 4,0 m 2 ; ett vindu 2,0m x 2,0m 2,9 m 2 ; To vinduer ã 1,2m x 1,2 m 4,0 m 2 ; ett vindu 2,0m x 2,0m 2,9 m 2 ; to vinduer ã 1,2m x 1,2 m Alternativ A U-verdier og soltransmittans. I trelagsruten benyttes 12 mm hulrom U w =0,94 U w =1,43 U w =0,94 U w =1,43 U w =0,94 U w =1,43 Alternativ B U-verdier og soltransmittans. I trelagsruten benyttes 16 mm hulrom U w =0,81 U w =1,43 U w =0,81 U w =1,43 U w =0,81 U w =1,43 Lukkevinduer mot nord Type vindu ikke spesifisert. Vindus- og dørareal 10 m 2 (vinduer 8m 2 )* 1,2 i snitt 5,3 m 2 ; tre vinduer 1,2m x 1,2 m, ett vindu 0,8 m x 1,2 m U w =1,43 for tre vinduer og U w =1,50 for ett vindu U w =1,43 for tre vinduer og U w =1,50 for ett vindu Snitt U-verdi - 1,2 W/m 2-1,17 W/m 2 1,10 W/m 2 Snitt 0,56 0,46 0,46 soltransmittans Totalt 30 m 2-30 m vindusareal Totalt areal med m 2 (53 %) - - vinduer med trelagsruter Årlig energibehov 129 kwh/m kwh/m kwh/m 2 * Det er i energirammeberegningene sett bort fra ytterdør, dvs vindusarealet utgjør 10 m 2 mot nord. Dette innebærer at en ytterdør er forutsatt å ha like stort varmetap som et vindu med samme areal. Annen glasstype (lavemisjonsbelegg)

8 7 Dersom det for trelagsruten benyttes glass med lavemisjonsbelegg med emisjonsfaktor 0,048, dvs det glasset som i hovedsak benyttes i dag, vil U-verdien for et vindu på 2,0 meter x 2,0 meter bli U w =0,97 når det samtidig benyttes argonfylling og 12 mm hulromstykkelse (U-verdi i senter av ruten vil være U g = 0,74 ). Soltransmittansen vil bli g w =0,46. Noe høyere U- verdi, men samtidig også høyere soltransmittans vil gi et årlig energibehov på 130 kwh/m 2, dvs tilsvarende som for Alternativ A i Tabell 2. Med 16 mm hulromstykkelse vil det samme vinduets U-verdi bli U w =0,85 (U-verdi i senter av ruten vil være U g = 0,60 ). Energibehovet med dette vinduet vil bli 129 kwh/m 2, tilsvarende som for Alternativ B i Tabell 2. En endring av emisjonsbelegget på tolagsruten, med noe økt U-verdi samt økt soltransmittans som resultat, vil på tilsvarende måte heller ikke endre beregningsresultatene. 5 Konklusjon For at en løsning med lukkevinduer med tolags ruter (ett lavemisjonsbelegg og argonfylling) og fastvinduer med trelagsruter (to lavemisjonsbelegg og argonfylling) ikke skal bidra til høyere energibehov enn energirammemodellen for småhus, må vindusarealet bestående av store fastvinduer, dvs 2,0 m x 2,0 m, utgjøre over 50 % av det samlede vindusarealet. Samtidig viser Tabell 2 at det må benyttes 16 mm hulrom i glassrutene. Vindusarealet må også i stor grad ha solrik orientering. I praksis vil en så stor andel og så store fastvinduer neppe være aktuelt. Dette innebærer at det med de valgte vindustypene ikke vil være mulig å oppnå like lavt energibehov som energirammemodellen for småhus, hvor det er forutsatt vinduer med tolags ruter med lavemisjonsbelegg og argonfylling, isolert kram og ramme, og med en gjennomsnittlig U-verdi på 1,2. Konklusjonen gjelder med de forutsetningene som er lagt til grunn for analysen. Andre løsninger, for eksempel en mer energieffektiv bygningsform, mer energieffektive løsninger for andre bygningsdeler eller installasjoner osv, vil kunne gi andre resultater.