Utfordringer og løsninger Varme og kjøling

Transkript

1 Utfordringer og løsninger Varme og kjøling Energiriktige bygninger - i dag og i morgen Olavsgaard 25. februar 2013 Sylvia Skar, energi og miljørådgiver, Norconsult shs@norconsult.no

2 Amibisjonspyramide Verktøy LCC LCA klimagassregnskap Indikatorer Andre miljøparametre Transport: Future Built, Framtidens bygg, Breeam Materialer ZEB Energi: Energimerkeordningen Passivhus Innemiljø UU TEK-krav

3 Zero Emission Buildings, ZEB Forskningssenter for miljøvennlig energi (FME) støttet av Norges Forskningsråd Skal utvikle materialer, komponenter og bygningskonsepter samt metoder og verktøy Inkluderer produksjon av bygget, utslipp fra energi til drift og utslipp ved rivning For å oppnå en nullutslippsbalanse må bygget levere mer energi i løpet av året enn det bruker, slik at utslippene over byggets levetid balanseres Energikilder som kan brukes er sol, vind, bio- og omgivelsesvarme

4 Tema og vekting i Breeam Miljøområder Vekting (%) Ledelse (MAN) 12 Helse og innemiljø (HEA) 15 Energi (ENE) 19 Transport (TRA) 10 Vann (WAT) 4,5 Materialer (MAT) 14 Avfall (WST) 7,5 Bruk av areal og økologi (LE) 10 Forurensing (POL) 8 Innovasjon (INN) 10

5 Trender i energimarkedet Lavere oppvarmingsbehov i nye bygg Energimerking påvirker løsninger i nybygg BREEAM - økt oppmerksomhet på miljø og energi Energimerkeordning favoriserer varmepumpeløsninger Stor etterspørsel etter energibrønnanlegg for termisk sesonglagring Periodevis høye elpriser - trenger alternativer Olje/gass er ut - som hovedoppvarming, kan brukes som backup/spisslast i eldre bygg Elkjeler for tilfeldig kraft er på veg ut. Nye næringsbygg har kan ha balanse i varme/kjølebehov over året Økt oppmerksomhet om nullhus og plusshus

6 Energikvalitet Høyverdig energi kan utføre arbeid Energiformer som kan drive en motor eller gjøres om til elektrisitet. Elektrisitet kan omformes til andre energiformer. Eksergi er den delen av den termiske energien som kan gjøres om til arbeid. Lavverdig energi kan brukes til varme Energi som ikke kan omformes til andre energiformer Termisk energi kan være både lavverdig og høyverdig. Energikvaliteten er avhengig av temperatur. Formål som kan utnytte lavverdig energi frigjør høyverdig energi til de formål som ikke kan bruke lavverdig energi. Lavverdig energi kan produseres av omgivelsene 6

7 Noen utfordringer Lavt tempo for eksisterende bygg hvor potensialet er stort Fjernvarme som løsning leverer sjelden fornybar kjøling tariffering som hindrer FV som spisslast og back-up Systemgrenser for energi Utslippsfaktorer strøm, faktor er harmonisert mellom aktører avfall, ikke harmonisert Klimagassregnskap på områdenivå Manglende data om målt energi Adferd og forbruk

8 Fjernvarme som løsning Konflikt kan oppstå mellom fjernvarme og andre løsninger med alternativ energi Dyrere fjernvarmetariff hvis det bygges varmepumpeanlegg med energibrønner Leverandør kan ikke tilby kjøling. Kombinasjon kjøling/varme gjør energibrønnanlegg svært gunstig mange steder. Mulig å søke fritak fra tilknytningsplikt for varmeløsninger som kan dokumenteres som mer miljøvennlig enn fjernvarme. Dette krever en livsløpsanalyse.

9 Beregningsstandard NS 3031

10 Systemgrenser 10

11 NS 3031:2007 Beregning av bygningers energiytelse Metode og data Systemgrensene for standarden er netto energi, levert energi og primærenergibehov Levert energi er summen av energi uttrykt per energivare, levert over byggets systemgrenser for å dekke bygningens samlede energibehov inkludert systemtap som ikke gjenvinnes Primærenergi er energi i sin opprinnelige form som ikke er omdannet eller gått over i andre energiformer Primærenergifaktor er primærenergi dividert med levert energi. Primærenergi tar hensyn til energibehovet til utvinning, prosessering, lagring, transport, generering, omdanning, overføring, distribusjon og andre nødvendige trinn for å levere energi til bygningen 11

12 Definisjon oppvarmet areal oppvarmet bruksareal den delen av bruksarealet (BRA) etter NS 3940 som tilføres varme fra byggets varmesystem og er omsluttet av byggets klimaskjerm. Dvs bruttoareal minus yttervegger minus uoppvarmede arealer (som har en lavere temperatur) 12

13 Passivhus

14 NS 3700 PH-standard boliger Oppvarmingsbehov: ca. 15 kwh/m²år Noe høyere for boligbygning < 250 m² Noe høyere for bygninger med årsmiddel utetemperatur < 6,3 grader C Krav til at varmesystem i vesentlig grad benytter annet enn elektrisitet og fossile brensler. Levert elektrisk og fossil skal være mindre enn totalt netto energibehov fratrukket 50 % av netto energibehov til varmtvann etter gitt ligning. (TEK-regler gjelder i tillegg). Minstekrav til bygningsdeler, komponenter og lekkasjetall 14

15 Krav til passiv/lavenergihus etter NS3700 Må benytte energiteknologier som solvarme, solelektrisitet, bioenergi og/eller varmepumpe for å tilfredsstille kravene. Dette er strengere enn TEK10-kravet. Men det er tilstrekkelig å dekke kravet gjennom oppvarming av tappevannet. 15

16 Utfordringer lavenergi/passivhus En bolig kan huse: Eldre folk, få personer, høyere temperatur, har ikke huset fullt av pc-er, tver og annet strømkrevende utstyr. Dusjer ikke 2 ganger om dagen, men kanskje bare 1-2 ganger i uka. Tenåringsfamilie hvor dusjen står konstant på fra 7-8 hver morgen (og kveld?), og hvor hvert soverom har en tv, 2 pcer, og lys på fra 16:00-04:00 hver kveld/natt En yngre singel mann som liker å ha det kaldt Trendy beboere med en 50W spot pr m² tak Eller alle varianter mellom dette Passivhus/lavenergihus må ha fleksible oppvarmingsløsninger, ha et varmesystem som takler alle ytterpunkter av bruk og ytre klima Tette og godt isolerte boliger kan gi kjølebehov Vinduslufting må være mulig, men kan ikke løse alle driftssituasjoner 16

17 Oppvarmingsløsninger - muligheter Punktoppvarming med el/ovner/kaminer Luftbåren varmedistribusjon (varmepumper, ventilasjon) Vannbåren varmedistribusjon (radiatorer, konvektorer, gulvvarme) Vannbåren varme gir de største mulighetene for miljøvennlig oppvarmingsløsninger med tilstrekkelig grad av komfort og energiøkonomiske løsninger En varmesentral må (bør) alltid bygges opp med en grunnlast basert på en rimelig energibærer/brensel og en spisslast for å dekke behovet for oppvarming på de kaldeste dagene I tillegg bør det være en backupkapasitet som dekker hele behovet i tilfelle bortfall av grunnlasten Backup og spisslast er normalt samme kjelsystem 17

18 18

19 Boliger - dagens krav - minimumsløsning Små eneboliger < kwh (<200 m²?) Større boliger > kwh (>200 m²?) Blokker/ rekkehus > 500 m² Krav 2010 Ingen krav til fornybare energiløsn. Må skorstein for fast ildsted 40% av netto varmebehov (beregnet) må dekkes opp med ny fornybar energi 60% av netto varmebehov (beregnet) må dekkes opp med ny fornybar energi Løsning Kan bruke panelovner/el-bereder. Uteluft-vp ok Energibrønnvp/gulvvarme blir ikke lønnsomt - for spesielt interesserte Solvarme og/eller vp til tappevann god løsning for de som vil være litt grønnere Unntaksbestemmelsen krever bruk av skorstein for fast ildsted Luft/vann-vp m/gulvvarme For store eneboliger bør energibrønn-vp være lønnsomt. Sentral tappevannproduksjon CO 2 -varmepumpe? I blokker - forenklede radiatorløsninger med max 2-3 radiatorer pr leil.

20 Passivhus er ulike Enklest for bygningstyper uten kjølebehov småhus, leilighetsbygg, barnehager, grunnskoler, sykehjem Større og mer kompliserte bygg trenger ofte både varme og kjøling kontorer, sykehus, industri, høgskoler/universiteter) Fare for overtemperatur i bygg med høye internlaster 20

21 21

22 Merkostnader PH 22

23 Rehabilitering til PH Viktig klimatiltak med mange utfordringer Ulike tilfeller krever ulike løsninger Krevende tiltak: Etterisolering Må ofte isoleres utvendig, fasadeendringer, krever plass på fortauet Tetthet Ventilasjonsanlegg Mindre krevende tiltak: Styringssystem og regulering Vinduer Lys Behovsstyring Erstatte fossil energiforsyning med fornybar 23

24 Næringsbygg - enøktiltak Lysstyring og moderne armatur gir stor reduksjon i energiforbruk til belysning (opp til 85% reduksjon) -> mer varme må leveres fra varmeanlegget.

25 Oslo fra oven - tilfeldig sted, krysset Grensen/Akersgaten

26 Sjøvann der man har muligheter til det Kilde: Varmenormen 2012

27 Boring av energibrønner Totalt installert over varmepumper med energi fra grunnen Det bores energibrønner i året med en samlet lengde på nærmere 1000 km. Gir mulighet for en varmeproduksjon på mer enn 100 GWh eller nok til å dekke varmebehovet i boliger

28 Klimasimuleringer

29 Takvennlige anlegg Sesonglagring frigjør takplass, fjerner støy, reduserer kostnader og føringsveger for tørrkjølerrør. Overskuddsvarme dumpes i energibrønnene om sommeren for uttak om vinteren. Skorsteiner kan unngås ved at anlegget dimensjoneres med 100 % varmepumpedekning, med bruk av elkjel som delvis backup/og spisslast. Varmeanlegg kan i dag dimensjoneres med lavtemperaturløsninger (maks C utgående temperatur) Dette gir høy COP på varmepumpen Ikke nødvendig med solvarme når det er tilgjengelig overskuddsvarme fra kjøleanlegget om sommeren.

30 Foto: Aspelin Ramm Eiendom Fra Vulkan, Mathallen

31 Flere energikilder

32 Termisk energilager Krever anlegg med både varme- og kjølebehov Kan etableres under fotavtrykket til ett bygg. Ikke avhengig av adkomst til brønnene i ettertid Skalerbart i alle størrelser Krever fast fjell mindre enn m for at kostnadene ikke skal bli for store

33 Tung konstruksjon som energilager 33

34 Frikjøling 34

35 Energistrategi Handling krever kunnskap i befolkning og næringsliv Synliggjøring av målt energi skaper bevissthet og motivasjon Forbilder gir nye erfaringer og flytter grenser Nye bygninger bruke lite energi Eksisterende bebyggelse må energieffektiviseres og tilføres fornybar energi Bygninger må ha smart styring og smart drift Mer energieffektiv infrastruktur, gatelys og vannforsyning Mer gjenvinning av energi Helhetlige løsninger for energiforsyning Flere lokale energiprodusenter Økt bruk av lavverdig energi Mer tilbakelevering av energi

36 36