Praktiske erfaringer og resultater for miljøriktig og energieffektiv drift. Oppfølging og dokumentasjon fra

Transkript

1 Praktiske erfaringer og resultater for miljøriktig og energieffektiv drift Oppfølging og dokumentasjon fra Februar 2005

2 Oppsummering og konklusjon med anbefalinger Prosjektet Kirkeoppvarming Miljøriktig og Energieffektiv (KME-prosjektet) er et landsomfattende samarbeid mellom ansvarlige myndigheter og fagorganer. Prosjektets hovedmål er å bidra til realisering av energieffektiv og miljøriktig drift i norske kirker. Bakgrunn og hensikt Ved oppstart av prosjektet var tilgjengelig kunnskap og erfaringer mangelfulle og lite systematisert til praktisk bruk ute i den enkelte kirke. Ganske tidlig i prosjektet ble kartlegging og grundig dokumentasjon av dagens situasjon for å komme frem til aktuelle forbedringer og konkrete tiltak i såkalte forsøkskirker gjennomført. Oppsummering og konklusjon av oppnådde resultater 16 forsøkskirker ble valgt ut i fra alder, størrelse, type bygning og oppvarming, bruk og klima. 11 av kirkene var direkte elektrisk oppvarmet, 3 med gass strålevarme og 2 med vannbåren oppvarming. Gjennom aktiv oppfølging av kirkenes bruk og energibruk sammen med målinger av inneklimaet over tid ble kirkenes tilstand kartlagt. Resultatet viste at kirkene blir oppvarmet med for høy temperatur spesielt i perioder når de ikke er bruk. Dette førte til lav luftfuktighet med dårlig bevaringsmiljø for bygning, interiør og kirkekunst. Det ble påvist omfattende tørkeskader i mange av kirkene. Videre var energibruken høyere enn forventet. En direkte sammenligning av to like kirker med helt forskjellig oppvarmingsmønster viste klart hva som er riktig miljø- og energimessig. Brukstilpasset oppvarming med lav hviletemperatur i kirker med relativt liten bruk gir følgende fordeler: Akseptabel luftfuktighet også i kalde vinterperioder (de fleste steder i landet) 50-60% lavere årlig energibruk (sammenlignet med jevn oppvarming nær opp til brukstemperatur) Brukstilpasset oppvarming krever imidlertid tilstrekkelig installert varmeeffekt for rask og sikker gjennomføring i kalde vinterperioder. Dette resulterer at de fleste kirker må fremskaffe tilleggsvarme eller i verste fall skifte til nytt med tilstrekkelig kapasitet. Da er det viktig å se oppvarmingen i sammenheng med andre tiltak som for eksempel etterisolering og tetting av kirkebygning. Dette kan føre til betydelig lavere behov for varmeeffekt. Arbeidet ute i forsøkskirkene har også resultert i praktiske erfaringer som: Bruken med forskjellige typer systemer og produkter for oppvarming i kirkerom Gode kombinasjonsløsninger med både generell oppvarming og nærvarme De fleste luftfukteres begrensede kapasitet og rekkevidde Erfaringstall for energibruk og nødvendig effektbehov ved brukstilpasset oppvarming Godt utviklet og utprøvd praktisk arbeidsmetodikk og -verktøy Arbeidet har også påvist noen større barrierer som kan hindre en rask realisering av brukstilpasset oppvarming for energieffektiv og miljøriktig drift i våre kirker. Anbefalinger til videre og nødvendig arbeid For å eliminere eller fjerne ovennevnte hindringer er det behov å tilrettelegge for følgende: Forankring av kunnskap og kompetanse lokalt gjennom praktisk opplæring over tid Utvikling og utprøving av nye effektive varmeløsninger og enkel varmestyring Etablering av en Kirketariff for å fremme bruken av brukstilpasset oppvarming Bedre kunnskap med klare retningslinjer for riktig inneklimatisk drift av orgler Alle er viktige oppgaver som må løses så raskt som mulig. Noen er allerede satt i gang. 2

3 Forsøkskirker Resultatene og erfaringene fra ovennevnte spørreundersøkelse sammen med direkte kontakt med mange kirkelige fellesråd og kirkeverger viser at kunnskapen innen dette fagområde var mangelfull både lokalt og sentralt. I et forsøk på å fremskaffe praktiske erfaringer og kunnskap om riktig miljømessig og energieffektiv drift av kirkebygg ble prosjektets hovedaktivitet med forsøkskirker gjennomført. Målet med forsøkskirkene var å få svar på følgende sentrale spørsmål: Hvordan brukes og varmes kirkene opp? Hva påvirker kirkenes energibruk og inneklima? Hvilken type oppvarming og drift er akseptabelt? Hva kan gjøres for å oppnå energieffektiv og miljøriktig drift av våre kirkebygg? Hvilke barrierer hindrer en effektiv realisering? Det har tidligere ikke vært gjennomført praktisk kartlegging av et slikt omfang for å besvare ovennevnte spørsmål i norske kirker. Utvelgelse av forsøkskirkene 16 forsøkskirker ut i fra alder, størrelse, bygningskonstruksjon, oppvarming, bruksmønster og ytre klima ble valgt ut, som vist nedenfor. Kirkens navn Bispedømme Klima Alder Areal Bygn.matr. Type oppvarming (m2) Ullern krk Hamar Innenlands Mur/tegl El-strålevarme i benker Hamar domkrk Mur/tegl El-gulvvarme Veldre krk Tre/bindingsv. Vannvarme (el.kjel+vp) Øyer krk Tømmer/utv. panel El-strålevarme benk/organist Raufoss krk Mur/tegl El-luftgj.strømn.ovn på vegg Tingvoll krk Møre Kyst/innenl Stein/mur Vannvarme (oljekjel+vp) Halsa krk Tømmer/utv. panel El -> Vannvarme/biobrensel Vike kpl - - Kyst Mur/lettbetong El.-Eswa - tak i kirkerom Narvik krk S.Hålogaland Stein/mur/betong El-rørovner under benker Saltstraumen krk Tømmer/panel u/i El.-> Gass-strålevarme Sørnes krk Stavanger Mur/tegl Gass-strålevarme/el-luftvarme Julebygda kap Stein/mur/tre Gass-strålevarme/el-panelovn Stord krk Bjørgvin Pusset tegl Gass-strålevarme/el.panelovn Prestebakke krk Borg Kyst/innenl Tømmer/utv. panel El-rørovner under benker Kråkstad krk Stein/mur El-rørovner under benker Kroer kirke Tømmer/utv. panel El-rørovner/panelovner 3

4 Eidsberg kirke Stein/tegl/mur El-rørovner/panelovner 4

5 Ved utvelgelsen ble det også lagt vekt på å velge ut kirker som enten har installert nyere oppvarming eller har forsøkt å endre til et mer miljøriktig bruksmønster. Arbeidet ute i den enkelte kirke Aktiv oppfølging ble igangsatt for å kunne dokumentere de inneklimatiske og energimessige forhold i forsøkskirkene under forskjellig bruk både i den kaldere og varmere årstid. Ved oppstart ble kirkenes driftsansvarlig eller kirketjenerne orientert om hensikten med aktiv oppfølging og grundig satt inn i arbeidsoppgaver og rutiner. Arbeidet bestod i daglig registrering av kirkens bruk og ukentlig registrering av energibruken. Parallelt ble det satt i gang målinger over tid av temperatur og luftfuktighet i kirkenes viktigste brukerområder. Temperatur og luftfuktighet ute sammen med tilført effekt til oppvarming ble også gjennomført som en viktig referanse, se plansjen til venstre nedenfor. Aktiviteter og ansvar for aktiv oppfølging Vanlig periode for aktiv oppfølging og målinger For å sikre kvalitetsmessig god dokumentasjon av erfaringer og resultater ble oppfølgingen av forsøkskirkene gjennomført over 4-5 måneder. De 2-3 første månedene ble utført for å fastlegge hvordan kirkens oppvarming og bevaringsmiljø er under dagens driftsforhold. Videre i de neste 1-2 månedene ble det utført testing av oppvarmingens kapasitet med vekt på varmeanleggets oppvarmingshastighet. Dette for konkret å vurdere muligheter til forbedringer for oppnåelse av mer energieffektiv og miljøriktig drift, se plansjen til høyre ovenfor. For å oppnå god oversikt og dokumentasjon av de inneklimatiske forholdene i kirkene ble det plassert dataloggere for kontinuerlig måling av temperatur og luftfuktighet i kirkenes kor, benkeområde og på galleri, se fotos nedenfor. Datalogger i alterring Datalogger under benk Datalogger ved organist Datalogger på el-inntak 5

6 Tilført effekt til oppvarming ble målt med strømtenger med dataloggere som vist i foto til høyre ovenfor. I tillegg ble det utført øyeblikksmålinger av fuktigheten i materialer i både bygningskonstruksjon og interiør under montering og demontering av måleutstyr og ved tømming av måledata. Dette for nærmere å undersøke og dokumentere hvor raskt uttørringen og oppfuktningen i de forskjellige materialer skjer ved endringer i de inneklimatiske forhold. Oppnådde resultater og erfaringer Ut i fra den aktive oppfølgingen og de utførte målinger i alle forsøkskirkene ble det generert en rekke interessante og nyttige resultater og praktiske erfaringer. I tillegg fikk deltakerne med driftsansvar for forsøkskirkene større forståelse og praktiske erfaringer med hva som må til for å oppnå miljøriktig og energieffektiv drift av sin egen kirke. Mange tørkeskader ble påvist på bygning, interiør og kirkekunst Under befaringene ble det påvist skader som sprekker i materialer og avflassing av forskjellige typer overflatebehandling på bygningsdeler, interiør og kirkekunst i de fleste av forsøkskirkene. Eksempler på typiske skader er vist nedenfor. Sprekk søyle under galleri Sprekk i prekestol Avflassing på altertavle Sprekk i altermaleri Skadene er i enkelte av kirkene av så stort omfang at de vil kreve omfattende stor restaurerings-arbeider. I en del tilfeller vil skadene ikke la seg reparere eller settes tilbake i sin tidligere stand. Skadene har stort sett oppstått under lengre perioder med uttørking. I de fleste tilfeller skyldes dette ukritisk oppvarming ved høy innetemperatur enten kontinuerlig eller gjennom lange perioder. Brukstilpasset oppvarming med lav hviletemperatur gir store fordeler En aktiv oppfølging av to kirker med relativt lik bygningskonstruksjon, oppvarming og bruk er sammenlignet, da de gjennomfører forskjellige oppvarmingsrutiner. 6

7 Den ene benytter brukstilpasset oppvarming med lav hviletemperatur og den andre har relativt konstant oppvarming gjennom hele vinterhalvåret, som vist diagrammene på neste side. Prestebakke kirke med jevn oppvarming Kroer kirke med brukstilpasset oppvarming Oppnådde gjennomsnittsverdier i hele måleperioden: Temperatur, kor 17,3 o C Luftfuktighet, kor 30,0 %RF benker 18,0 o C benker 29,0 %RF organist 17,8 o C organist 30,3 %RF Oppnådde gjennomsnittsverdier i hele måleperioden: Temperatur, kor 7,9 o C Luftfuktighet, kor 54,5% RF benker 8,1 o C benker 54,9 %RF organist 8,2 o C organist 54,8 %RF Resultatet fra målingene viser at jevn oppvarming nær opptil til brukstemperaturer på o C gir gjennomsnittlig luftfuktighet rundt 30 %RF. Derimot gir brukstilpasset oppvarming med lave hviletemperaturer ned mot 5-7 o C i lange perioder en midlere temperatur i denne vinterperioden på rundt 8 o C som igjen resulterer i en gjennomsnittlig luftfuktighet på 55 %RF. Dette viser at riktig brukstilpasset oppvarming med lave hvileperioder i kirker med relativt liten bruk vil kunne oppnå en midlere luftfuktighet nær 50 %RF i normale vinterperioder. I kirken med jevn oppvarming med lav luftfuktighet i vinterhalvåret var omfanget av skadene store. I kirken med brukstilpasset oppvarming med lav hviletemperatur og høy midlere luftfuktighet ble det påvist små til ubetydelige såkalte tørkeskader. Dette bekrefter at brukstilpasset oppvarming med lav hviletemperatur er betydelig bedre bevaringsmessig en jevn oppvarming med høy temperatur. Direkte sammenligning av normalisert netto energibruk for begge kirkene er vist nedenfor. Dette viser at energibruken i kirken med brukstilpasset oppvarming med lav hviletemperatur og liten bruk er 60-70% lavere enn i kirken med kontinuerlig oppvarming. 7

8 Erfaringstall for brukstilpasset oppvarming og nødvendig effektbehov Gjennom den aktive oppfølgingen og uttestingen av forsøkskirkenes oppvarming har det så langt vært mulig å anslå foreløpige erfaringstall for nødvendig effektbehov for å kunne gjennomføre effektiv brukstilpasset oppvarming i kirkerom i kalde vinterperioder som vist nedenfor. Foreløpige erfaringstall for effektiv brukstilpasset oppvarming av kirkerom Oversikten viser at spesifikk tilgjengelig effekt til oppvarming bør ligge mellom W/m 2 oppvarmet areal eller mellom W/m 3 oppvarmet volum for å kunne gjennomføre effektiv brukstilpasset oppvarming i kirkerom. Videre vil nærmere fastlegging av nødvendig effekt til brukstilpasset oppvarming være avhengig av det enkelte kirkeroms takhøyde, bygningskonstruksjon og isolasjon. Hvor effektiv kirkens oppvarming er til å fordele og levere varmen til rett sted og til rett tid er også avgjørende. De fleste av våre kirker har i dag ikke tilstrekkelig tilgjengelig effekt for å kunne gjennomføre brukstilpasset oppvarming i kalde vinterperioder. Riktignok vil mange kirker kunne gjennomføre brukstilpasset oppvarming om våren og høsten og i de mildere perioder om vinteren. Separate luftfuktere har ofte begrenset kapasitet og rekkevidde Flere av forsøkskirkene var utstyrt med separate luftfuktere ofte plassert nær orgel. Flere forskjellige typer var i bruk, som vist nedenfor. Luftfukter, type 1 Luftfukter, type 2 Luftfukter, type 3 Luftfukter, type 4 De to luftfukterne til venstre ovenfor er av typen som baserer seg på vannfordampning, mens de to typene til høyre ovenfor baserer seg på vannforstøvning. Målingene viser med all tydelighet at de fleste luftfuktere har begrenset kapasitet og rekkevidde. Derimot har det oppstått lokale og betydelige fuktskader ved ukritisk bruk av luftfukting i mange kirker. 8

9 Erfaringer med flere typer oppvarming Gjennom forsøkskirkene er det også oppnådd verdifulle driftserfaringer med forskjellige typer oppvarming med hensyn til funksjonalitet og termisk komfort. Flere systemer, produkter og oppvarmingsmønster er testet og dokumentert gjennom oppfølging og målinger over tid, se noen eksempler på varmeprodukter og -systemer vist nedenfor Elektrisk benkevarme Elektrisk nærvarme Gass strålevarme Vannbåren varme Behovet for strekkelig installert effekt resulterer i begrensninger i valget av produkter og systemer for oppnåelse av brukstilpasset oppvarming gjennom hele fyringssesongen. Kombinasjoner med generell oppvarming og nærvarme har i en del tilfeller gitt god termisk komfort. Foreløpig er det enkelte elektriske varmeprodukter til bruk under faste benker og flyttbare varmeprodukter til bruk som nærvarme som viser størst effektivitet og komfort. Høytemperatur strålevarme (såkalt rød infravarme) avgir høy varmeeffekt og kan være aktuell i kirker med store takhøyder og volum. Plassering denne type strålepaneler (med stort sett industridesign) må utføres med stor forsiktighet med hensyn til estetiske og arkitektoniske forhold. Vannbåren oppvarming er stort sett ikke aktuelt i kirker med relativt liten bruk på grunn av lav avgitt varmeffekt og høye gjennomførings- og driftskostnader. Normtall for energibruk ved brukstilpasset oppvarming Gjennom arbeidet i forsøkskirkene har det også vært mulig gjennom innsamlet energibruk for den enkelte kirke med etterfølgende energiberegninger vært mulig å utarbeide foreløpige normtall som viser årlig energibehov ved brukstilpasset oppvarming, se oversikten nedenfor. 9

10 Fremstillingen på forrige side viser at kirker med brukstilpasset oppvarming vil normalt oppnå en årlig energibruk som ligger mellom kwh/m 2 år eller mellom kwh/m 3 år. Hvor energibruken i den enkelte kirke vil ligge vil være avhengig av en rekke bygningsmessige og driftsmessige forhold. Stor takhøyde og lang brukstid (oppvarmingsperiode) vil øke energibruken, mens god isolasjon og tettere bygningskonstruksjoner vil bidra til senking av energibruken. Tilstrekkelig høy tilgjengelig effekt er nødvendig for å kunne gjennomføre brukstilpasset oppvarming med lav energibruk som resultat. Godt utprøvd og etablert arbeidsmetodikk Med forsøkskirkene ble det arbeidet grundig og metodisk. Dette for å få oversikt over de viktigste forhold som har betydning for kirkenes miljø og energibruk. Resultatet av dette arbeidet er at det er utviklet og prøvet ut i praksis de siste årene arbeidsmetodikk og rutiner som er viktig for å utnytte fremover. Praktisk verktøy for aktiv oppfølging av kirkenes bruk og energibruk Effektiv analysemetode og presentasjonsverktøy for raskere realisering av tiltak Anbefalinger til videre arbeid Gjennom det praktiske arbeidet i forsøkskirkene er det dokumentert på en meget grundig faglig måte at mer brukstilpasset oppvarming vil bidra til kostnadseffektiv og miljøriktig drift av våre kirker. Dagens situasjon tilsier at dette kan bli vanskelig å få realisert i en stor del av våre kirker ut i fra følgende forhold: Praktisk kunnskap om energieffektiv og miljøriktig drift er liten eller mangelfull blant kirkens ansvarlige for drift og vedlikehold Lav installert effekt og lite brukervennlig varmestyring gir begrensninger i praktisk gjennomføring Over 95 % av våre kirker er elektrisk oppvarmet. Høyere effekt til oppvarming vil ofte føre til økte energikostnader gjennom omlegging og avregning etter maksimaleffekt. Stor usikkerhet og uenighet om inneklimaets betydning og innvirkning på orglenes drift og bevaring For å eliminere eller fjerne ovennevnte hindringer er det behov å tilrettelegge for følgende: Forankring av kunnskap og kompetanse lokalt gjennom praktisk opplæring over tid Utvikling og utprøving av nye effektive varmeløsninger og enkel varmestyring Etablering av en Kirketariff for å fremme bruken av brukstilpasset oppvarming Bedre kunnskap med klare retningslinjer for riktig inneklimatisk drift av orgler Alle er viktige oppgaver som må løses så raskt som mulig. Noen er allerede satt i gang. Mer utfyllende opplysninger fra forsøkskirkene fås gjennom prosjektrapporten Praktiske erfaringer og resultater for miljøriktig og energieffektiv drift Oppfølging og dokumentasjon fra forsøkskirkene. 10