Forskriftskrav til energieffektivitet og energiforsyning i TEK10

Transkript

1 Til: PG Fra: Norconsult AS v/ Dennis Joseph Dato/rev.: TRØGSTADSKOLENE VURDERING AV ENERGIEFFEKTIVITET Bakgrunn Norconsult AS har på oppdrag fra Trøgstad Kommune utført energisimuleringer av nye Trøgstad barneskole samt nytt vrimleareal i ungdomskolen mot energikravene i Byggteknisk forskrift til Plan- og Bygningsloven (TEK10). Idrettsbygget er ikke simulert siden endelig utforming ikke er bestemt. Dette notatet beskriver forslag til materialegenskaper som de forskjellige konstruksjonsdelene bør ha for å oppnå energikravene. Energiberegningene viser at både barneskolen og vrimlearealet tilfredsstiller energikravene i TEK10. Dette forutsetter verdiene gitt i dette notatet. Forskriftskrav til energieffektivitet og energiforsyning i TEK10 TEK 10 gir to alternative metoder for å dokumentere forventet energibruk for et bygg: Energitiltaksmetoden: Det er stilt krav til U-verdi for ytre bygningsdeler, totalt areal for glass/vindu/dører i forhold til BRA, lufttetthet og varmetap fra kuldebroer, samt noen krav til de tekniske installasjonene, se tabell 1. De enkelte bygningsdelene og komponentene må tilfredsstille disse kravene. Enkelte krav mht. varmetap gjennom ytterkonstruksjonene kan overskrides ved omfordeling mellom postene. Ved bruk av lokal kjøling må rammekravsmetoden benyttes. Rammekravsmetoden: Byggets samlede netto energibehov skal ikke overskride en rammeverdi i TEK 10 som gjelder for aktuell bygningskategori. Ved beregningen forutsettes standardiserte verdier for klima, driftstider og internlaster. I tillegg gjelder en del minstekrav som ikke kan overskrides, se tabell 1. Tabell 1: Øvre grenseverdier i energitiltaksmetoden og minstekrav i TEK10. Bygningsdel Energitiltaksmetoden Absolutte minstekrav U-verdi gulv 0,15 W/m 2 K 0,18 W/m 2 K U-verdi tak 0,13 W/m 2 K 0,18 W/m 2 K U-verdi yttervegger 0,18 W/m 2 K 0,22 W/m 2 K U-verdi vinduer og dører (inkludert karm/ramme) 1,2 W/m 2 K 1,6 W/m 2 K Samlet glass-, vindus- og dørareal per BRA 20 % - Lufttetthet. Antall luftvekslinger per time ved 50 Pa trykkforskjell 1,5 h -1 3,0 h -1 Normalisert kuldebroverdi (totalt per BRA) 0,06 W/m Side 1 av 10

2 Årsmidlere temperaturvirkningsgrad for varmegjenvinner i ventilasjonsanlegg for leilighetene (nærings- og kulturdelen) 80 % - Spesifikk vifteeffekt i ventilasjonsanlegg, SFP-faktor 2,0 kw/m 3 /s - Det skal være mulighet for natt- og helgesenking av innetemperatur. I tillegg gjelder følgende minstekrav: a) U-verdi for glass/vindu/dør inkludert karm/ramme multiplisert med andel vindus- og dørareal av bygningens oppvarmede BRA skal være mindre enn 0,24. b) Total solfaktor for glass/vindu (g t ) skal være mindre enn 0,15 på solbelastet fasade, med mindre det kan dokumenteres at bygningen ikke har kjølebehov. c) Rør, utstyr og kanaler knyttet til bygningens varme- og distribusjonssystem skal isoleres for å hindre unødig varmetap. Bygning over 500 m 2 oppvarmet BRA skal prosjekteres og utføres slik at minimum 60 % av netto varmebehov kan dekkes med annen energiforsyning enn direktevirkende elektrisitet eller fossile brensler hos sluttbruker. Rammekravsverdien iht. TEK10 for skolebygg er netto energibehov på maksimalt 120 kwh/m² BRA per år. Beskrivelse av byggene Trøgstad barneskole skal ha tre plan hvor det ene planet er under terreng. Plan 2 skal bestå av klasserom samt kontor, møte- og personalrom for lærerne. I plan 1 skal det også være klasserom samt en kulturdel med blant annet musikkrom, scene og et amfi som går over to plan. Plan U inneholder en vaskesentral, teknisk rom, diverse lager samt en teknisk kulvert. Bæresystemet er i stål og betong. Det er tenkt flate tak. Figur 1: Trøgstad barneskole, vestvendt fasade. Vrimlearealet er tenkt slik at det kobler sammen to av byggene som utgjør ungdomskolen. I vrimlearealet skal det være to grupperom og et amfi som skal romme ca. 80 personer. Den vestvendte fasaden skal bestå av et stort vindusfelt. Figur 2: Vrimleareal i ungdomsskolen. Vrimlearealet er merket med blått Side 2 av 10

3 Energiforsyningen til begge byggene blir dekket av varmepumpe og elektrisk kjel. Tabell 2: Areal og volum av bygningsdeler for Trøgstad barneskole. Bygningsdel Oppvarmet BRA [m 2 ] 3620 Oppvarmet volum [m 3 ] Yttervegger [m 2 ] 1922 Vinduer og ytterdører [m 2 ] 373 Gulv [m 2 ] 1688 Tak [m 2 ] 1688 Tabell 3: Areal og volum av bygningsdeler for vrimlearealet. Bygningsdel Oppvarmet BRA [m 2 ] 338 Oppvarmet volum [m 3 ] 1082 Yttervegger [m 2 ] 64 Vinduer og ytterdører [m 2 ] 103 Gulv [m 2 ] 338 Tak [m 2 ] 338 Beregningsmetode Simuleringene er utført med beregningsprogrammet Simien fra Programbyggerne. Simien utfører simuleringen iht. NS 3031:2014 "Beregning av bygningers energiytelse. Metode og data. Beregningsgrunnlag Beregningene er utført på grunnlag av: Tabell 4: Beregningsgrunnlag energiberegninger Dokumentnavn Filtype Datert Utarbeidet av Snitt DWG Sivil Arkitekt MNAL Plan Uetg DWG Sivil Arkitekt MNAL Plan 1etg DWG Sivil Arkitekt MNAL Snitt plan DWG Sivil Arkitekt MNAL T_Kart_2D DWG Sivil Arkitekt MNAL Vrimleareal DWG Sivil Arkitekt MNAL Side 3 av 10

4 Beregningsforutsetninger Energiberegninger mot TEK10 setter en del krav til standardiserte inndata som er gitt i NS 3031:2014. Dette gjelder blant annet driftstider, energibehov til belysning og teknisk utstyr og luftmengder i ventilasjonsanlegget. I tillegg skal beregninger mot TEK10 bruke standardisert Osloklima. De standardiserte inndataene er gitt i Tabell 5. Tabell 5: Standardiserte inndata ved beregninger mot TEK10 og inndata for ventilasjon barneskolen og vrimlearealet. Inndata Uteklima Standard Osloklima Driftstider for belysning, teknisk utstyr, oppvarming, ventilasjon og personer 10 / 5 / 44 Settpunkttemperatur for oppvarming (driftstid/utenfor driftstid) 21 C / 19 C Belysning: Gjennomsnittlig effektbehov og varmetilskudd i driftstiden [W/m 2 ] 8* Teknisk utstyr: Gjennomsnittlig effektbehov og varmetilskudd i driftstiden [W/m 2 ] 6 Varmtvann: Gjennomsnittlig effektbehov i driftstiden [W/m 2 ] 5,1 Varmeavgivelse personer: Gjennomsnittlig varmetilskudd i driftstiden [W/m 2 ] 1,9 Luftmengder ved bruk av behovsstyring (driftstid/utenfor driftstid) [m 3 /(m 2 h)] 12,8 (80 % av veiledende luftmengde i NS 3031) * ved bruk av behovsstyringssystem for belysning. Inndata for øvrig er gitt i Tabell 6. Tabell 6: Generelle inndata for Trøgstad barneskole Element Kommentar Referanse U-verdi gulv mot friluft 0, mm isolasjon i bindingsverk, λ = 0,037 W/(mK) i bindingsverk av trevirke med tykkelse 36 mm. BKS Tabell 222 U-verdi yttervegg over terreng 0,18 36 mm bindingsverksvegg med 250 mm isolasjon, λ = 0,035 W/(mK). BKS Kapittel 42 L'' 4,5 U-verdi yttervegger mot terreng (utenom teknisk kulvert) 0,26 *** 150 mm kontinuerlig XPS utvendig med λ = 0,038 W/(mK). For vegg som vender under plan 1 er det 100 mm kontinuerlig XPS utvendig med λ = 0,038 W/(mK). BKS Kapittel 411 U-verdi yttervegg mot terreng for teknisk kulvert 0,33 * 100 mm kontinuerlig XPS utvendig med λ = 0,038 W/(mK). BKS Kapittel 411 U-verdi gulv mot grunn (utenom teknisk kulvert) 0,23 * 150 mm kontinuerlig trykkfast isolasjon med λ = 0,038 W/(mK). BKS Kapittel Side 4 av 10

5 U-verdi gulv mot grunn for teknisk kulvert 0,23 * 150 mm kontinuerlig trykkfast isolasjon med λ = 0,038 W/(mK). BKS Kapittel 411 Gjennomsnittlig U-verdi for vinduer og ytterdører 1,0 ** Forutsatt U-verdi flatt tak 0, mm gjennomsnittlig kontinuerlig isolasjon, λ = 0,038 W/(mK). BKS Tabell 52 Normalisert kuldebroverdi (totalt per BRA) 0,11 Bygning med bæresystem av betong eller stål og 7-8 cm kuldebrobryter NS 3031:2007. Tillegg A interpolert. Lufttetthet. Antall luftvekslinger per time ved 50 Pa trykkforskjell 1,5 h -1 Forutsatt Systemvirkningsgrad oppvarming elektrisk kjel 0,88 Forutsatt elektrokjel med vannbåren distribusjon med radiatorer Systemvirkningsgrad oppvarming varmepumpe Solfaktor for vinduer med solavskjerming utvendige persienner i aktivisert stilling/ ikke aktivisert stilling. 2,26 0,05/0,4 Forutsatt varmepumpe som tar spillvarme fra jord/fjell eller vann. Vannbåren varmeavgivelse, radiatorer. Tilsvarer lyse utvendige persienner 80 mm lameller, 3-lags rute, 1 energiglass. Solskjermingen styres manuelt for leilighetsdelen (solskjermingen aktiviserer ved solflux gitt i NS 3031) og automatisk for nærings- og kulturdelen. Solfaktor for vinduer uten solavskjerming (vinduer mot nord) 0,45 Tre lag glass, hvorav to er energiglass Grunnforhold (varmeledningsevne / varmekapasitet) 2 W/(mK) / 556 Wh/(m3K) Sand/grus * Varmemotstand i grunnen er ikke inkludert i oppgitt U-verdi. U-verdien reduseres av varmemotstanden i grunnen. ** en er inkludert varmemotstanden i karm/ramme. *** Inndata verdien er modifisert fra 0,23 til 0,26 da ytterveggen som vender innover under gulvet i plan 1 kun skal ha 100 mm isolasjon (0,33 ). Dette er grunnet varmetap fra plan 1 ned i grunnen Side 5 av 10

6 Tabell 7: Generelle inndata for vrimlearealet Element Kommentar Referanse U-verdi fasader 0,18 36 mm bindingsverksvegg med 250 mm isolasjon, λ = 0,035 W/(mK). BKS Kapittel 42 L'' 4,5 U-verdi skillekonstruksjon mot traforom 0,18 36 mm bindingsverksvegg med 250 mm isolasjon, λ = 0,035 W/(mK). BKS Kapittel 42 L'' 4,5 U-verdi gulv mot grunn 0,23 * 150 mm kontinuerlig trykkfast isolasjon med λ = 0,038 W/(mK). BKS Kapittel 411 Gjennomsnittlig U-verdi for vinduer, ytterdører og vindusfelt 0,8 ** Egendefinert slik at (U * A) / BRA < 0,24 ivaretas U-verdi flatt tak 0, mm gjennomsnittlig kontinuerlig isolasjon, λ = 0,038 W/(mK). BKS Tabell 52 Normalisert kuldebroverdi (totalt per BRA) 0,09 Bygning med bæresystem av betong eller stål og 10 cm kuldebrobryter NS 3031:2007. Tillegg A Lufttetthet. Antall luftvekslinger per time ved 50 Pa trykkforskjell 1,5 h -1 Forutsatt Systemvirkningsgrad oppvarming elektrisk kjel 0,88 Forutsatt elektrokjel med vannbåren distribusjon med radiatorer Systemvirkningsgrad oppvarming varmepumpe Solfaktor for vinduer med solavskjerming utvendige persienner i aktivisert stilling/ ikke aktivisert stilling. 2,26 0,05/0,4 Forutsatt varmepumpe som tar spillvarme fra jord/fjell eller vann. Vannbåren varmeavgivelse, radiatorer. Tilsvarer lyse utvendige persienner 80 mm lameller, 3-lags rute, 1 energiglass. Solskjermingen styres manuelt for leilighetsdelen (solskjermingen aktiviserer ved solflux gitt i NS 3031) og automatisk for nærings- og kulturdelen. Solfaktor for vinduer uten solavskjerming (vinduer mot nord) 0,45 Tre lag glass, hvorav to er energiglass Grunnforhold (varmeledningsevne / varmekapasitet) 2 W/(mK) / 556 Wh/(m3K) Sand/grus * Varmemotstand i grunnen er ikke inkludert i oppgitt U-verdi. U-verdien reduseres av varmemotstanden i grunnen. ** en er inkludert varmemotstanden i karm/ramme Side 6 av 10

7 Tabell 8: Inndata ventilasjon for barneskolen og vrimlearealet. Element Dimensjonerende luftmengder tilluft (Driftstid/utenfor driftstid) Dimensjonerende luftmengder avtrekk (Driftstid/utenfor driftstid) Årsmidlere temperaturvirkningsgrad for varmegjenvinner i ventilasjonsanlegg 12,8 m 3 /(hm 2 ) / 2,0 m 3 /(hm 2 ) 12,8 m 3 /(hm 2 ) / 2,0 m 3 /(hm 2 ) 80 % Spesifikk vifteeffekt i ventilasjonsanlegg, SFP-faktor 2,0 kw/m 3 /s Tabell 9: Inndata beregnet ut ifra antatt materialbruk Element Barneskolen Vrimlearealet Normalisert varmekapasitet 26,8 Wh/(m 2 K) 28,6 Wh/(m 2 K) Side 7 av 10

8 Resultater Trøgstad barneskole Resultatene fra energiberegningene er presentert i Tabell 10, Tabell 11 og Tabell 12. Kun en av tabellene behøver å være innenfor for å ivareta kravene i TEK10. Tabell 11 og Tabell 12 viser at vrimlearealet er innenfor kravene til energieffektivitet i TEK 10 mht. henholdsvis omfordeling ( 14-3 (2)) og energirammekravene ( 14-4). Tabell 10: Resultat av energiberegning mot energitiltaksmetoden i TEK 10 Energitiltak ( 14-3 (1)) Beskrivelse Krav Samlet glass-, vindus og dørareal delt på bruksarealet [%] 10,3 20,0 U-verdi yttervegger [W/m²K] 0,19 0,18 U-verdi tak [W/m²K] 0,13 0,13 U-verdi gulv mot grunn og mot det fri [W/m²K] 0,14 0,15 U-verdi glass/vinduer/dører [W/m²K] 1,00 1,20 Normalisert kuldebroverdi [W/m²K] 0,11 0,06 Lekkasjetall (lufttetthet ved 50 Pa trykkforskjell) [luftvekslinger pr time] 1,50 1,50 Årsmidlere temperaturvirkningsgrad varmegjenvinner ventilasjon [%] Spesifikk vifteeffekt (SFP) [kw/m³/s]: 2,00 2,00 Tabell 11: Resultat av energiberegning mot energitiltaksmetoden i TEK 10 ved omfordeling Omfordeling energitiltak ( 14-3 (2), varmetapstall) Beskrivelse Krav Varmetapstall yttervegger 0,10 0,08 Varmetapstall tak 0,06 0,06 Varmetapstall gulv på grunn/mot det fri 0,06 0,07 Varmetapstall glass/vinduer/dører 0,10 0,24 Varmetapstall kuldebroer 0,11 0,06 Totalt varmetapstall 0,44 0,51 Tabell 12: Resultat av energiberegning mot rammekravsmetoden i TEK 10 Beskrivelse Energiramme ( 14-4, samlet netto energibehov) 1a Beregnet energibehov romoppvarming 1b Beregnet energibehov ventilasjonsvarme (varmebatterier) 34,7 kwh/m² 16,4 kwh/m² 2 Beregnet energibehov varmtvann (tappevann) 10,1 kwh/m² 3a Beregnet energibehov vifter 3b Beregnet energibehov pumper 19,2 kwh/m² 1,8 kwh/m² 4 Beregnet energibehov belysning 17,7 kwh/m² 5 Beregnet energibehov teknisk utstyr 13,3 kwh/m² 6a Beregnet energibehov romkjøling 6b Beregnet energibehov ventilasjonskjøling (kjølebatterier) Totalt beregnet energibehov, sum 1-6 Forskriftskrav netto energibehov 0,0 kwh/m² 5,2 kwh/m² 118,3 kwh/m² 120,0 kwh/m² Side 8 av 10

9 Resultater vrimlearealet Resultatene fra energiberegningene er presentert i Tabell 10, Tabell 14 og Tabell 15. Kun en av tabellene behøver å være innenfor for å ivareta kravene i TEK10. Tabell 14 viser at vrimlearealet er innenfor kravene til energieffektivitet i TEK 10 mht. omfordeling ( 14-3 (2)). Tabell 13: Resultat av energiberegning mot energitiltaksmetoden i TEK 10 Energitiltak ( 14-3 (1)) Beskrivelse Krav Samlet glass-, vindus og dørareal delt på bruksarealet [%] 30,6 20,0 U-verdi yttervegger [W/m²K] 0,18 0,18 U-verdi tak [W/m²K] 0,12 0,13 U-verdi gulv mot grunn og mot det fri [W/m²K] 0,14 0,15 U-verdi glass/vinduer/dører [W/m²K] 0,80 1,20 Normalisert kuldebroverdi [W/m²K] 0,09 0,06 Lekkasjetall (lufttetthet ved 50 Pa trykkforskjell) [luftvekslinger pr time] 1,50 1,50 Årsmidlere temperaturvirkningsgrad varmegjenvinner ventilasjon [%] Spesifikk vifteeffekt (SFP) [kw/m³/s]: 2,00 2,00 Tabell 14: Resultat av energiberegning mot energitiltaksmetoden i TEK 10 ved omfordeling Omfordeling energitiltak ( 14-3 (2), varmetapstall) Beskrivelse Krav Varmetapstall yttervegger 0,03 0,05 Varmetapstall tak 0,12 0,13 Varmetapstall gulv på grunn/mot det fri 0,14 0,15 Varmetapstall glass/vinduer/dører 0,24 0,24 Varmetapstall kuldebroer 0,09 0,06 Totalt varmetapstall 0,63 0,63 Tabell 15: Resultat av energiberegning mot rammekravsmetoden i TEK 10 Beskrivelse Energiramme ( 14-4, samlet netto energibehov) 1a Beregnet energibehov romoppvarming 1b Beregnet energibehov ventilasjonsvarme (varmebatterier) 44,7 kwh/m² 16,9 kwh/m² 2 Beregnet energibehov varmtvann (tappevann) 10,1 kwh/m² 3a Beregnet energibehov vifter 3b Beregnet energibehov pumper 19,2 kwh/m² 2,3 kwh/m² 4 Beregnet energibehov belysning 17,7 kwh/m² 5 Beregnet energibehov teknisk utstyr 13,3 kwh/m² 6a Beregnet energibehov romkjøling 6b Beregnet energibehov ventilasjonskjøling (kjølebatterier) Totalt beregnet energibehov, sum 1-6 Forskriftskrav netto energibehov 0,0 kwh/m² 5,5 kwh/m² 129,6 kwh/m² 120,0 kwh/m² Side 9 av 10

10 Konklusjon Forutsatt verdiene gitt i dette notatet viser energiberegningene for Trøgstad barneskole og nytt vrimleareal i ungdomskolen at: Barneskolen tilfredsstiller energikravene i TEK10 Vrimlearealet tilfredsstiller energikravene i TEK10 Sandvika, Dennis Joseph Ingve Ulimoen Eivind Wium Utarbeidet av Fagkontroll Godkjent Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS for den oppdragsgiver og i anledning det oppdrag som fremgår ovenfor. Innholdet i dokumentet er Norconsult AS eiendom og skal behandles konfidensielt. Dokumentet skal bare benyttes for det formål som oppdraget gjelder, og må ikke kopieres eller gjøres tilgjengelig i større utstrekning enn formålet tilsier Side 10 av 10