Introduksjon til passivhuskonseptet med praktiske eksempel

Transkript

1 Introduksjon til passivhuskonseptet p med praktiske eksempel Plankonferansen i Hordaland Bergen, 2. november 2010 Arkitekt Michael Klinski, SINTEF Byggforsk SINTEF Byggforsk 1

2 Energi i boliger i Norge Gjennomsnittlig boenhet: 214 kwh/m²a totalt levert energi Teknisk k forskrift TEK 1997: kwh/m²a oppvarmingsbehov, beregnet i standardklima (Oslo) TEK 2007 fra august 2009: kwh/m²a totalt netto energibehov, kwh/m²a oppvarmingsbehov indikeres Lave strømpriser > høyt forbruk, spesielt for varmtvann, belysning og utstyr (brukervaner!) SINTEF Byggforsk 2

3 Utgangspunkt: Funksjonskrav i passivhus Tysk definisjon: Komfortabelt inneklima kan oppnås uten konvensjonelt oppvarmingssystem og uten kjøleanlegg Prinsipp: Alt oppvarmingsbehov kan dekkes av ventilasjonsanlegget Tanken bak norsk passivhusstandard NS 3700: Prinsipp: Alt oppvarmingsbehov kan dekkes av et sterkt forenklet vannbårent system SINTEF Byggforsk 3

4 Hva er et passivhus? Tysk definisjon: Komfortabelt inneklima kan oppnås uten konvensjonelt oppvarmingssystem og uten kjøleanlegg Årlig oppvarmingsbehov 15 kwh/m² Nødvendig oppvarmingseffekt 10 W/m² (boliger) Primærenergibehov totalt 120 kwh/m²år (multipliserer strøm med 2,6) Beregnet i klima på byggested Prinsipp: Alt oppvarmingsbehov kan dekkes av ventilasjonsanlegget SINTEF Byggforsk 4

5 Hva er et passivhus? Norsk standard NS 3700: Oppvarmingsbehov 15 kwh/m²år for kystnære strøk på Østlandet, Sørlandet, Sørvestlandet hvor årsmiddeltemperatur t er minst 6,3 C Mulig høyere oppvarmingsbehov for boliger under 250 m² og boliger i kaldere strøk av landet Minimumskrav til fornybar energi og bygningskroppen Beregnet i klima på byggested Tanken bak: Alt oppvarmingsbehov kan dekkes av et sterkt forenklet vannbårent system SINTEF Byggforsk 5

6 Mildt kystklima og kaldt innland Bergen Oslo SINTEF Byggforsk 6

7 Krav til passivhus etter NS 3700 Eksempel småhus i kaldere strøk Utgangspunkt: g Oppvarmingsbehov 15 kwh/m²år ved årsmiddeltemperatur minst 6,3 C, BRA 250 m² Ved årsmiddeltemperatur kun + 4 C: tillegg på 4,8 kwh/m²år Ved oppvarmet BRA kun 200 m²: tillegg på 2,7 kwh/m²år Hvis årsmiddeltemperatur + 4 C og BRA 200 m²: totalt tillegg på 8,2 kwh/m²år, dvs. tillatt oppvarmingsbehov 23,2 kwh/m²år SINTEF Byggforsk 7

8 Passive tiltak kommer først Passiv Aktiv SINTEF Byggforsk 8

9 Hva må til? Kompakte bygg, kuldebroer må unngås U-verdi ikke større enn 0,15 W/(m²K) - vegger, tak (0,13), gulv (dvs cm isolasjon) 0,8 W/(m²K) - vinduer inkl. ramme og karm Lufttette bygg (ukontrollert o t lekkasje ikke mer enn 0,6 husvolumer per time ved trykktest) Balansert ventilasjon med høyeffektiv varmegjenvinning (minst 80 %) [Dette er minstekrav som må tilpasses aktuelt bygg og klima på stedet!] SINTEF Byggforsk

10 Hva sørger for oppvarming? Passiv solvarme Interne varmekilder - beboere - belysning, PC, TV, kjøleskap, komfyr Varmegjenvinner i ventilasjonsanlegget Resten (10 W/m² hvis kun ventilasjonsvarme) dekkes av et enkelt etteroppvarmingsregister i ventilasjonsanlegget (varmepumpe eller andre energikilder) eller andre enkle oppvarmingssystemer SINTEF Byggforsk 10

11 Oppvar rmingsbe ehov i kwh/m²a Bygningsdybde g y i m Oppvarmings- behov, Etasjer bygningshøyde g y og bygningsdybde Men: mht. dagslys er m dybde optimalt (prosjekt i Mellom-Europa, passivhusstandard, byggets lengde 40 m) SINTEF Byggforsk 11

12 Oppvarmingsbehov og hovedfasadens orientering i kilowattimer (midtrekkehus i Mellom-Europa) Oppvarm mingsbeh hov i kw Wh/m²a Eksister. Laven. Passiv Nord Øst Sør Vest Nord SINTEF Byggforsk 12

13 Oppvarmingsbehov og hovedfasadens orientering i ulike passivhustyper med lik energistandard Op ppvarmin ngsbeho ov i kwh h/m²a Frittstående enebolig 15 kwh/m²a Rekkehus Blokkbebyggelse i Mellom-Europa Nord NØ Ø SØ Sør SV V NV Nord SINTEF Byggforsk 13

14 Oppsummering sted, bygningsform, orientering 1. Energetisk konsept/standard t d ligger i bunn 2. Kompakt bygningsstruktur veier mye 3. Tilgang på sol kan være avgjørende i gitte situasjoner Kompakt bebyggelse gir stort spillerom for god stedsutvikling med spennende romvirkninger Sørvest/sør/sørøstorienterte hus bør ha høyere andel enn øst/vest, spesielt hvis småhus Eneboligfelt lt må optimeres mht. tilgang på sol og lite skygge for å kunne oppnå passivhusstandard med akseptable kostnader SINTEF Byggforsk 14

15 Bevisst bruk av glass 1 Optimalisere vindusandel: Dagslys Utsyn Innsyn Passiv solvarme/varmetap om vinteren Overoppheting om sommeren Helglassfasader reduserer sommerkomforten betydelig og kan gi vinterproblemer også Mht. energi er optimal glassandel i sørfasaden % i Mellom-Europa, ikke mest mulig >> >> Må analyseres konkret! SINTEF Byggforsk 15

16 Bevisst bruk av glass 2 Større glassareal mot sør gir ikke alltid netto mer soltilskudd enn varmetap, sjelden i Norge Effektbehov kan øke, selv om oppvarmingsbehov minker Til tross for korrekt beregning kan det i praksis bli for kaldt Store glassfelt over flere etasjer: varmen forsvinner oppover >>> varmekilde ved vinduet kan bli nødvendig SINTEF Byggforsk 16

17 Unngå sommerproblemer Skjerming mot overoppheting, helst utvendig med 75 % reduksjonsfaktor -ellers ikke mer glass mot øst og vest enn 15 % av bruksareal bak (25 % mot sør) Energibesparende hvitevarer, TV osv. Noen tyngre bygningsdeler som kan lagre kulde og varme og dempe temperatursvingninger Naturlig ventilasjon (åpne vinduer) må være mulig, gjennomgående leiligheter eller boliger over flere etasjer er en fordel mht. dette SINTEF Byggforsk 17

18 De første eksempler fra Norge, omtrent på passivhusnivå Ferdigstilt: Tomannsbolig, Oslo 2005 Enebolig og 7 rekkehus, Tromsø 2005/07 Enebolig, Skien 2006 SINTEF Byggforsk 18

19 Passivhuset NorONE på Sørumsand Prosjektert og prefabrikkert i Tyskland Ambisjoner: Sertifisering av Passivhusinstituttet i tt t Selvforsynt på energi gjennom året Skisse tegnet av Toril Grønvold Slik ble det bygd etter Harald Ringstads tilpasninger SINTEF Byggforsk 19

20 Stor, kompakt enebolig Totalt bruksareal 340 m², inkludert 80 m² utleieleilighet i underetasjen Formfaktor A/V = 0,65 Universell utforming, tilgjengelig med rullestol Hovedfasade nøyaktig mot sør Vinduer 144% 14,4 av gulvarealet l I hovedsak mot sør og vest, kun 2,4 m² mot nord Asymmetrisk saltak muliggjør sørvendte vinduer på loftet SINTEF Byggforsk 20

21 Vegger I underetasjen: LECA-elementer med tilleggsisolasjon SINTEF Byggforsk 21

22 Andre vegger og tak: prefabrikkerte treelementer med celluloseisolasjon loseisolasjon (vegger 2 lag) SINTEF Byggforsk 22

23 Diffusjonsåpen konstruksjon OSB-plater som innvendig dampbremse og lufttetting Skjøter og overganger teipet med lufttett klebebånd Impregnerte trefiberplater som vindtetting/tilleggsisolering Porøse trefiberplater 35 mm (mot karmen 50 mm) Celluloseisolasjon 241 mm OSB-plater 15 mm Celluloseisolasjon 140 mm Gipsplater 18 mm Lufttetting Vegg/vindu SINTEF Byggforsk 23

24 U-verdier [W/m²K] Gulv på grunn: 008 0,08 Yttervegger underetasje 0,13 Yttervegger ellers 010 0,10 Yttertak 0,10 Vinduer 077 0,77 Ytterdører 0,75 Kuldebroverdier di i sum negativ (relatert til utvendige mål etter prosjekteringsverktøyet PHPP) SINTEF Byggforsk 24

25 Teknisk utstyr Balansert ventilasjon med 86 % varmegjenvinning Forvarming/-kjøling via jordvarmeveksler Separat komfyrvifte med kullfilter Gråvann-varmeveksler Vakuum-solfanger Luft-til-vann-varmepumpe El-kolbe Vannbåren gulvvarme Vedovn Overvåkingssystem Belysning og hvite-/brunevarer med lavt energibehov SINTEF Byggforsk 25

26 Løvåshagen i Bergen 80 leiligheter i Fyllingsdalen utenfor Bergen, 28 passivhus i 2 hus + 52 lavenergileiligheter ili Snittstørrelse på ca. 80 m² - fra 75 til 89 m² Ill: MIR/ABO SINTEF Byggforsk 26

27 Energi- og byggekonsept Løvåshagen Passivhus: lavblokk i 2-3 etasjer, med plate på mark Bærekonstruksjon: Dekker og skillevegger i plasstøpt betong Lett tretak, I-profil bjelker i pulttak på 5 Svalgang og balkonger er mest mulig dekoplet bæremessig fra bygningskroppen SINTEF Byggforsk 27

28 Isolasjonstykkelser og U-verdier Bygningsdel Isotykkelse Konstruksjon Yttervegg langvegg 350 mm Dobbeltvegg-konstruksjon, med 98 mm innervange og yttervange, og 150 mm mellomliggende isolasjon. Yttervegg gavlvegger 400 mm Dobbeltvegg-konstruksjon, som over men med 200 mm mellomliggende isolasjon. Yttertak 500 mm I-profil bjelker som åstak (bæres på skillevegger i betong), 3 lufting og papptekking. Gulv på grunn 350 mm Isolasjon på kultlag, med 100 mm påstøp U-verdier/kuldebroer/lekkasjetall /l kk jtll Løsning Yttervegg U = W/m²K Dobbeltvegg-konstruksjon. Yttertak U = 0.08 W/m²K Luftet tretak med I-profil bjelker. Gulv på grunn U = 0.08 W/m²K Plate på mark med 350 mm isolasjon. Vinduer U = W/m²K 3 lags ruter med argon, superspacer og isolert karm Dører U = 1.0 W/m²K Godt isolerte ytterdører. Normalisert < W/m²K Prosjekterte detaljer. kuldebroverdi Lekkasjetall N50 < 0.6 ach@50 Pa Kontinuerlig vindsperresjikt, prosjekterte detaljer, god KS byggeprosess. SINTEF Byggforsk 28

29 Tak- og veggdetalj Prinsipp SINTEF Byggforsk 29

30 Detalj: Yttervegg-balkong Kuldebroverdi: = W/mK. Meget lavt. SINTEF Byggforsk 30

31 Eksempel Løvåshagen: Lavt effekt- og oppvarmingsbehov SINTEF Byggforsk 31

32 Varmekilde ved vindu ikke nødvendig (Forutsetning: Passivhusvinduer, ikke over flere etasjer) SINTEF Byggforsk 32

33 SINTEF Byggforsk 33

34 Kostnader Løvåshagen Helt vanlig I underkant av andre blokkprosjekter samme tid SINTEF Byggforsk 34

35 Forbildeprosjekter 4-mannsbolig i passivhus- standard utenfor Gøteborg SINTEF Byggforsk 35

36 Enebolig i massivtre i Oslo (Stein Stoknes) SINTEF Byggforsk 36

37 Marienlyst skole i Drammen SINTEF Byggforsk 37

38 Passivhus- boligblokk i Dornbirn, Østerrrike SINTEF Byggforsk 38

39 Passivhus- skole i Østerrike SINTEF Byggforsk 39

40 Kommunehus/Rådhus i Østerrike Passivhus i massivtre med solcelleanlegg i overbygg SINTEF Byggforsk 40

41 Montessoriskole i Aufkirchen, Tyskland SINTEF Byggforsk 41

42 SINTEF Byggforsk 42

43 SINTEF Byggforsk 43

44 SINTEF Byggforsk 44

45 Kontorbygg i Stadl-Paura,,Østerrike SINTEF Byggforsk 45

46 Supermarked i Kirchberg-Thening, Østerrike Oppvarmes med spillvarme fra kjøleanlegg og bakeriets ovn. Solceller skaffer 40 % av strømbehov SINTEF Byggforsk 46

47 Klimavennlige bygg og arkitektur kt og energiproduserende fasader Vannsolfangere (hus nærmest) og solceller (hus nr. 2) i fasader i passivhus i Roosendal i Nederland. Kilde: SINTEF Byggforsk Vakuumsolfangere i rekkverk. Boligblokk ved Zürich. Kilde: Robert Hastings Solceller i fasadene i rekkehusprosjekt. Nederland. Kilde: Kiss&Cathcart Gregory Kiss SINTEF Byggforsk 47