Prosjektering av passivhus
3 Prosjektering av passivhus Utgiver: Lavenergiprogrammet Postadresse: Postboks 7187 Majorstuen 0307 OSLO Besøksadresse: Næringslivets hus Middelthunsgate 27 Majorstua E-post: info@lavenergiprogrammet.no Telefon: 23 08 75 11 www.lavenergiprogrammet.no 2. opplag 2013 Kursmateriellet til kurs i prosjektering av passivhus er utarbeidet av SINTEF Byggforsk og Rambøll på oppdrag fra Lavenergiprogrammet. Design: Form Farm visuell kommunikasjon Trykk: Grøset
4 Om Lavenergiprogrammet Lavenergiprogrammet utvikler og formidler kunnskap om energieffektivisering av og energiomlegging i bygg. Programmet retter seg først og fremst mot håndverkere, arkitekter og ingeniører, men også mot andre aktører i den profesjonelle delen av byggenæringen samt mot lærere og forelesere i bygg- og arkitekturfag. Lavenergiprogrammet ble etablert i 2007 og er et tiårig samarbeid mellom byggenæringen og statlige etater. Samarbeidspartnerne i Lavenergiprogrammet er: BYGGENÆRINGENS LANDSFORENING ARKITEKTBEDRIFTENE HUSBANKEN STATSBYGG DIREKTORATET FOR BYGGKVALITET NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIDIREKTORAT ENOVA
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 5 Forord Myndighetene har som mål å redusere energibruk i bygg betydelig fram mot 2020. For å nå dette målet vil energikravene i byggeteknisk forskrift bli ytterligere skjerpet. Fra og med 2015 skal alle nye bygg ha passivhusnivå og fra 2020 nesten-nullenerginivå. Ved å spare energi i bygg kan andre sektorer i større grad erstatte forurensende energikilder med fornybare. Et lavere forbruk av vannbasert elektrisitet til oppvarming vil dessuten føre til mindre import av elektrisitet og reduksjoner i utslipp fra kraftanlegg i utlandet. Undersøkelser Lavenergiprogrammet har fått utført, viser at både prosjekterende og utførende instanser har mangelfulle kunnskaper om prosjektering og bygging av passivhus. Lavenergiprogrammet har som mål å heve kompetansen på energieffektivisering og energiomlegging i den profesjonelle delen av byggenæringen. I 2012 ga vi forskere ved SINTEF Byggforsk og konsulenter i Rambøll i oppdrag å utvikle et kurs i prosjektering av passivhus. Dette kursmateriellet har vi bearbeidet og gjort om til den boken du nå holder i hånden. Boken er en del av pensum til kurs i prosjektering av passivhus, men kan også brukes som oppslagsverk og i undervisningen av studenter ved høyskoler og universiteter. Oslo, 1. mars 2013 Guro Hauge Daglig leder Lavenergiprogrammet
6 LAVENERGIPROGRAMMET Prosjektering av passivhus Innhold 1 2 3 4 5 6 7 8 Målsetning for kurset 5 Hva er et passivhus? 8 Miljøklassifisering av bygg 11 Andre lavenergibygg 11 Tilbud om passivhus på markedet 13 Erfaringer med passivhus 14 Energiberegninger 16 NS 3031 Beregning av bygningers energiytelse 17 Varmetapstall 18 Netto energi og levert energi 19 Primærenergi og CO 2 -utslipp 20 Standardverdier i NS 3031 21 Stasjonær varmebalanse for et rom 22 NS 3700 Passivhusstandard for boliger 24 Krav til varmetapstall 25 Krav til oppvarmingsbehov 26 Krav til energiforsyning 27 Minstekrav til komponenter og løsninger 28 Dokumentasjonskrav i NS 3700 29 Byggets form og energibehov 30 Passivhus i ulike klimasoner 32 NS 3701 Passivhusstandard for yrkesbygg 35 Energiberegningsprogrammer 41 Energimerking av boliger 42 Forskjeller i dokumentasjonskrav 43 3 4 5 Byggeteknikk 46 Byggetekniske krav i NS 3700 46 Varmeisolasjon 47 Lufttetthet og fuktsikkerhet 55 Tak 64 Yttervegger over terreng 71 Yttervegger under terreng 78 Gulv på grunn og markisolasjon 79 Vinduer 81 Kuldebroer 89 Innemiljø 96 Erfaringer med innemiljø i passivhus 96 Simulert innetemperatur 99 Veileder for å unngå overtemperaturer 103 Fuktsikring i passivhus 104 Dagslys i passivhus 113 Byggeprosessen veien til et fuktsikkert og tett bygg 122 Fire prinsipper for å unngå byggfukt 124 Hvordan unngå kondens 128 Luftlekkasjer og tetthetsmåling 130 Praktisk gjennomføring av målinger 131 Termografering 132 Typiske feil og avvik 133 11
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 7 6 7 8 9 10 Ventilasjon 138 Ventilasjon i boliger 138 Ventilasjon i næringsbygg 148 Energikilder og varmeløsninger 164 Valg av energikilde 164 Elektrisk oppvarming 166 Biobrensel 167 Solenergi 168 Varmepumper 170 Fjernvarme 177 Kompaktaggregater 178 Distribusjonssystemer for romvarme 179 Drift 182 Målt energibruk vs. beregnet energibruk 183 Årsaker til avvik mellom beregnet og målt energibruk 184 Hvordan sikre optimal drift av bygget? 184 Energiledelse 185 Økonomi 188 Merkostnader ved bygging av passivhus 190 Kostnader knyttet til kravet om fornybar energi 192 Beregning av lønnsomhet 193 Eksempler på norske passivhus 194 Boliger, barnehager, skoler og yrkesbygg 194 Stikkordregister 214
8 Kapittel 1 Om passivhus Om passivhus I DETTE KAPITTELET KAN DU LESE OM: Brattås barnehage, Nøtterøy I dette kapittelet kan du lese om hvilke krav som stilles til et passivhus, og om hvilke erfaringer vi har med passivhus til nå. Andre typer lavenergibygg og miljøklassifiseringen BREEAM blir også omtalt. Et passivhus er et bygg med komfortabelt inneklima som oppnås uten bruk av et konvensjonelt oppvarmings- eller kjøleanlegg. Grunnen til at det kalles passivhus, er at man tar i bruk mest mulig passive tiltak for å redusere energibehovet, slik som ekstra varmeisolasjon, ekstra gode vinduer, konstruksjoner fri for kuldebroer, god lufttetthet, varmegjenvinning av ventilasjonsluft og passivt soltilskudd. LES MER: Passivhaus Institut: www. passiv.de Kunnskapsbank om passivhus: www.passipedia.de (også på engelsk) Norsk standard: www.standard.no
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 9 Den opprinnelige definisjonen på passivhus Tysk definisjon: årlig oppvarmingsbehov 15 kwh/m² år installert oppvarmingseffekt 10 W/m² primærenergibehov 120 kwh/m² år tetthetskrav n 50 0,6 h ¹ like krav for alle typer bygg lokalt klima Det første passivhuset ble bygget i Darmstadt- Kranichstein i 1990. (Foto: Passivhaus Institut) Hvis gjenværende oppvarmingsbehov er tilstrekkelig lavt og vinduer og dører har høye nok innvendige overflatetemperaturer, kan det velges et sterkt forenklet oppvarmingssystem. Tyskland først ute med passivhus Passivhuskonseptet ble opprinnelige utviklet ved det uavhengige forskningsinstituttet Passivhaus Institut i Darmstad i Tyskland på begynnelsen av 1990-tallet. Passivhusinstituttet er ledende på forskning innen konstruksjon og komponenter, planleggingsverktøy og kvalitetssikring av energieffektive bygninger. Det er også det eneste organet som kan utdanne og sertifisere personer som skal sertifisere passivhus. Ut fra den funksjonelle definisjonen setter Passivhusinstituttet i Darmstadt følgende kriterier for bygg, uavhengig av bygningstype, form eller klima: Årlig oppvarmingsbehov defineres som nettoenergibehovet av oppvarming (romoppvarming samt ventilasjonsvarme). Installert oppvarmingseffekt tilsvarer den høyeste effekten oppvarmingssystemet trenger å ha for at huset skal ha et godt inneklima. Ved sertifisering kan man velge mellom å legge kriteriene for oppvarming til grunn eller behovet for effekt. Det vil si at bare ett av kriteriene må være oppfylt. Primærenergibehovet er total levert energi (inkludert husholdningsstrøm) multiplisert med primærenergifaktorer for de enkelte energibærerne. Primærenergifaktoren er avhengig av energibærerens livsløp fra Fra utvinning til distribusjon. Elektrisitet ganges med en faktor på 2,6 (tysk definisjon). Et helelektrisk passivhus kan derfor ikke ha et beregnet totalt energibehov som er høyere enn 46 kwh/m 2 år, inkludert all belysning, teknisk utstyr og varmt vann. Energibehovet skal dokumenteres med et eget beregningsprogram, PHPP, som tar utgangspunkt i lokalt klima på byggestedet. Norsk standard I 2010 fikk vi en norsk definisjon for boliger gjennom Norsk Standards NS 3700:2010 Kriterier for lavenergi- og passivhus. Standarden setter kvantifiserbare krav til lavenergi og passivhus. I 2012 fikk vi også NS 3701 Kriterier for passivhus for yrkesbygg. Større og større utbredelse Passivhus har etter hvert fått relativt stor utbredelse og suksess i Tyskland, Østerrike og Sveits, og andre land følger etter. I Norge er det omlag 1000 boenheter med passivhusnivå som er ferdigstilt, under planlegging eller oppføring (per juni 2012). I tillegg er et stort antall næringsbygg som skoler, kontorer og barnehager oppført som passivhus.
10 Kapittel 1 Om passivhus Løvåshagen i Bergen. 28 flerboliger med passivstandard. Foto: Hilde Kari Nylund LES MER: På nettsidene standard.no finner du: NS 3700:2010 Kriterier for lavenergiog passivhus NS 3701:2012 Kriterier for passivhus for yrkesbygg Passivhus gjenstand for debatt Passivhus er blitt et begrep som vekker både positive og negative assosiasjoner. Ifølge tilhengerne er passivhus ensbetydende med god arkitektur som innebærer fine former og uttrykk og god funksjonalitet. Videre har passivhus høy komfort og god tilgang på dagslys. De er også enkle å drifte og vedlikeholde. Passivhusene er miljøvennlige og energieffektive innenfor forsvarlige økonomiske rammer samtidig som det er viktig at menneskene som bor eller jobber i dem, trives. Motstanderne av passivhus kritiserer imidlertid akkurat de samme faktorene: Passivhus er stygge, upraktiske, har for lite tilgang på dagslys og har store problemer med overtemperaturer om sommeren. Dette er imidlertid fallgruver for all arkitektur. Fordi passivhus foreløpig er det beste svaret vi har på miljø-, klima- og energiutfordringer i bygg, er det kanskje spesielt viktig å løse disse utfordringene i denne typen hus.
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 11 Miljøklassifisering av bygg Passivhus er en av forutsetningene for å oppnå miljøvennlige bygg. Et miljøvennlig bygg ivaretar imidlertid mye mer enn bare energiaspektet ved et bygg. Passivhus reduserer energibruken og ivaretar inneklimaet i en bygning gjennom å redusere varmetapet samt til dels gjennom å benytte fornybar energi til å dekke det resterende oppvarmingsbehovet. BREEAM Miljøklassifiseringen BREEAM er en frivillig klassifisering av næringsbygg som ivaretar helheten i en bygning. BREEAM ble utviklet i Storbritannia, og i 2011 fikk vi en norsk versjon (BREEAM-NOR). Et bygg kan oppnå klassifiseringen pass, good, very good, excellent eller outstanding, der pass oftest betyr at bygget oppfyller forskriftens minimumskrav. Et bygg klassifiseres etter antall poeng. Poengene deles ut innenfor ni kategorier: helse og innemiljø ledelse transport energi arealplan og økologi materialer avfall vann forurensing Det gis også poeng for bruk av innovativ teknologi. Energi i BREEAM I kategorien energi kan et bygg få inntil 24 poeng, noe som utgjør 19 % av det totale antallet BREEAM-poeng. 13 av de 24 poengene går på energieffektivitet og er basert på prosentvis forbedring av byggets beregnede leverte energi i forhold til energikarakter C i energimerkeordningen (Ene 1 BREEAM-NOR). 2 av 24 poeng går på energiytelse og netto energibehov, med et minstekrav om at kriteriene for passivhus (NS 3701) må oppfylles for å oppnå klassifiseringen outstanding (Ene 23 BREEAM-NOR). LES MER: www.breeam.no Foto: Powerhouse Andre lavenergibygg Ved prosjektering av bygg er det mulig å strekke seg etter høyere mål enn passivhus, slik som nesten-nullenergibygg, nullenergibygg eller energiproduserende bygg. Bildet viser Norges første energipositive kontorbygning, Powerhouse one, som er planlagt på Brattørkaia i Trondheim.
12 Kapittel 1 Om passivhus Hustypen Celsius fra Systemhus Foto: Systemhus Boligfelt 1. Rossåsen, Sandnes Foto: Markedsavdelingen AS / Fjogstad-Hus Hustypen ISOBO Aktiv fra Jadarhus Foto: Jadarhus Kundetilpasset Mesterhus Madelen Foto: Sigbjørn Lenes Reklamefoto Bildene over: Det begynner å bli betydelig aktivitet på passivhusmarkedet i Norge. Politiske signaler I 2012 behandlet Stortinget både klimameldingen og byggemeldingen. Begge meldingene varsler tiltak som skal redusere energibruken i både nye og eksisterende bygg. I Stortingsmelding nr. 28 Gode bygg for eit betre samfunn (2012) varsler regjeringen at det vil komme krav om at alle nybygg skal være passivhus fra 2015 og nesten-nullenergibygg fra 2020. Offentlige bygg skal være nesten-nullenergi fra 2018. Hvordan disse nivåene skal defineres, skal fastsettes senere. Bakgrunnen for disse kravene er utredninger av samfunnsøkonomiske og helsemessige konsekvenser samt kartlegging av kompetansen i byggenæringen. EUs bygningsenergidirektiv Bygningsenergidirektivet (2010/31/EU) definerer konkrete krav om energieffektivisering av bygg. Kravene fokuserer på nye minimumsstandarder for energiytelse, energimerking og energieffektiv rehabilitering av bygg. Den europeiske bygningsmassen står for 40 % av det totale energiforbruket i EUlandene. Potensialet for effektivisering er stort. Europakommisjonen anslår at en vellykket implementering av direktivet kan bidra til en reduksjon på 5 6 % av EUs totale energiforbruk. Videre kan direktivet lede til en 5 % reduksjon av klimautslippene i EU. For å sikre at EU når målet må medlemslandene etablere individuelle nasjonale planer. Europakommisjonen vil vurdere progresjonen underveis og om nødvendig å foreslå nye tiltak for å sikre at landene når de definerte målsetningene. Direktivets betydning for Norge Direktivet er implementert i Norge gjennom TEK10 og forskrift om energimerking. Dermed er det målet om nesten-nullenergibygg som er det mest utfordrende i dag.
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 13 Krisesenter, Skien kommune Foto: arkitektkontoret Børge og Borchsenius Miljøhuset GK Foto: GK Norge Bjørnesletta skole, Oslo kommune Illustrasjon: L2 arkitekter Søreide skole, Bergen kommune Illustrasjon: Skanska Tilbud om passivhus på markedet Det begynner å bli betydelig aktivitet på passivhusmarkedet i Norge. Flere av de største boligprodusentene har de siste par årene tilbudt ett eller flere passivhus i sine sortiment. Bildene over: I tillegg til at mange småhus tilbys som passivhus, er det også betydelig aktivitet på yrkesbyggsiden. I tillegg er det flere som nå tilbyr eksisterende hustyper omprosjektert til passivhusstandard. Dette er en interessant utvikling siden disse boligprodusentene opererer i et "normalmarked" der man møter folk flest og ikke bare dem som er spesielt interessert i energieffektivitet. Man skal heller ikke se bort fra at de fremste boligprodusentene ser passivhus som et ledd i en positiv markedsføring der man får positiv omtale av sine prosjekter i medier man normalt ikke opererer i. I tillegg er passivhusutviklingen en god anledning til å videreutdanne håndverkerne, noe som kommer godt med uansett om man bygger boliger med ordinær energistandard eller passivhus standard.
14 Kapittel 1 Om passivhus Erfaringer med passivhus På oppdrag fra Husbanken har SINTEF Byggforsk laget prosjektrapport 90-2012 med systematisk oversikt over erfaringer med passivhusboliger, både i Norge og i andre land. LES MER: Erichsen & Horgen: Rapport om overtemperarturer. 2012 www.lavenergiprogrammet.no Utredningen bygger på en gjennomgang av eksisterende litteratur samt nærmere analyse av noen utvalgte norske prosjekter. Rapporten viser Som et helhetlig, stedstilpasset konsept fører passivhus til bedre kvalitetssikring fordi prosjektene blir fulgt opp bedre på byggeplassen gjennom: presist formulerte krav detaljerte tegninger og beskrivelser korrekte og nøyaktige energiberegninger under reelle forutsetninger og reelt klima Ufordringer i Norge (som er fortsatt i en introduksjonsfase når det gjelder passivhus) Planleggings- og optimaliseringsprosessen kan være mer krevende enn i Mellom-Europa ettersom mange aktører ikke er vant til nye tekniske løsninger og ikke alle komponenter er tilgjengelige. Mange mindre, lokale aktører. Gode forutsetninger i Norge Balansert ventilasjon er allerede mer utbredt enn i Mellom-Europa. Intet stort sprang fra TEK10 til passivhus (strengere forskrift enn i andre land). I Norge har passivhus ikke vesentlig andre eller større utfordringer enn boliger bygget etter TEK10. Noen enkeltfunn fra rapporten Passivhus gir bedre inneklima og helse, mindre muggsopp og radon. Det er mange avvik (+/-) mellom beregnet og målt energi, men ikke mer enn i konvensjonelle bygg. I gjennomsnitt er det god overensstemmelse mellom beregnet og målt energi. Overoppvarming skyldes stort glassareal, lite solskjerming og dårlig luftemulighet ikke at det er passivhus. Åpent soveromsvindu gir kun litt økt energiforbruk. Funnene henger tett sammen med bruken av balansert mekanisk ventilasjon. Noen utenlandske studier refererer også bedring i selvrapportert helse hos beboerne. Ingen studier rapporterer spesielle byggskader eller større behov for vedlikehold av bygningskroppen i passivhus. Konvensjonelle boliger oppleves varmere på sommertid enn passivhus. I passivhus kan en bevisst prosjektering for å redusere varmetap fra tekniske anlegg bidra til å redusere overtemperaturproblemer. God informasjon om bruk og drift av tekniske anlegg i et passivhus er avgjørende for effektiv bruk av bygningen. Dette gjelder imidlertid alle boliger som har balansert ventilasjon eller utstyr som varmepumper og solfangere. Erfaringer fra markedsføring og salg viser at passivhus i hovedsak selges på lik linje med andre boliger på bakgrunn av beliggenhet, planløsning og estetikk. Passivhus kan ha lavere kostnader enn lavenergiboliger med noe høyere energibehov fordi disse trenger et mer komplekst oppvarmingssystem. Merkostnader for passivhus og tilhørende komponenter blir mindre etter hvert som passivhus får en større markedsandel og aktørene har lært av tidligere byggeprosjekter.
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 15 Etter å ha lest dette kapittelet skal du kunne svare på disse spørsmålene: 1. Hva er definisjonen på et passivhus? 2. Når blir passivhusnivå et krav i teknisk forskrift? 3. Hvilke norske standarder tar for seg passivhus? LES MER: www.lavenergiboliger.no www.enova.no www.husbanken.no www.arkitektur.no/ecobox www.arkitektur.no www.passivhuscentrum.se www.altompassivhuse.dk www.passiv.de www.cepheus.de www.passivhausprojekte.de (database) www.hausderzukunft.at www.igpassivhaus.at
16 Kapittel 2 Energiberegninger Energiberegninger I DETTE KAPITTELET KAN DU LESE OM: Marienlyst skole, Drammen Foto: div. A arkitekter Nøyaktige og detaljerte energiberegninger er viktige for å sikre at bygget oppfyller kravene i passivhusstandarden for boliger eller for yrkesbygg. Både varmetapstall, netto energibehov og levert energi er viktige størrelser som beregnes ut fra NS 3031. Passivhusstandarden for boliger stiller krav til hvor stor andel av energiforsyningen som skal komme fra fornybare energikilder, samt minstekrav til både komponenter og tekniske løsninger. Det lokale klimaet skal ligge til grunn for energiberegningene. Passivhusstandarden for yrkesbygg stiller også krav til komponenter, varmetap og luftmengder. LES MER: NS 3031 NS 3700 NS 3701 www.standard.no Energiberegninger er viktig dokumentasjon i prosjektering av passivhus, og tre standarder er spesielt viktige for beregningene. Energidokumentasjon gjennom beregninger er viktig for prosjektering av passivhus. I mange tilfeller er det bare små endringer som skal til for at det planlagte bygget tilfredsstiller kravene til passivhus. Da er det viktig med nøyaktige og detaljerte energiberegninger. Til disse energiberegningene er spesielt tre standarder sentrale: energiberegningsstandarden NS 3031, passivhusstandarden for boliger NS 3700 og passivhusstandarden for yrkesbygg NS 3701.
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 17 Norsk Standard NS 3031:2007 Beregning av bygningers energiytelse Metode og data ICS 01.040.91; 91.120.10 Språk: Norsk NS 3031 brukes til å beregne: varmetapstall varmetapsbudsjett netto energibudsjett levert energi CO 2 -utslipp og primærenergi Standarden har også normative tillegg. Calculation of energy performance of buildings Method and data Innarbeidet i standarden: / Incorporated in this standard: AC:2007 Standard Norge. Henvendelse om gjengivelse rettes til Pronorm AS. www.standard.no NS 3031 Beregning av bygningers energiytelse Standarden NS 3031 inneholder nasjonale regler for beregning av bygningers energiytelse. Energiberegninger for bygninger skal utføres i henhold til NS 3031. Internasjonale standarder ligger i mange tilfeller til grunn for den norske standarden. Standarden kan brukes til å: dokumentere bygningers varmetap ved omfordeling av energitiltak gitt i teknisk forskrift (TEK) dokumentere bygningers netto energibehov opp mot energirammen i TEK dokumentere teoretisk energibehov i energimerkeordningen av bygninger optimalisere energibehovet til en ny bygning ved å bruke metoden på alternative løsninger vurdere effekten av mulige energitiltak på eksisterende bygninger ved å beregne energibehovet også uten energitiltak Standarden omfatter tre forskjellige beregningsalternativer: 1. månedsberegninger (stasjonære), 2. forenklet timeberegning (dynamisk) og 3. detaljerte beregningsprogrammer (dynamiske). Bare månedsberegning er detaljert beskrevet i standarden.
18 Kapittel 2 Energiberegninger Varmetapstall Oppvarmingsbehovet til en bygning avhenger av størrelsen på varmetilskuddet (internlaster, soltilskudd) og størrelsen på varmetapet. Varmetransmisjonen (W/K) gjennom klimaskallet og varmetapet gjennom ventilasjon og infiltrasjon utgjør bygningens varmetap og viser hvor robust bygningens konstruksjon er. Varmetransportkoeffisienten H er gitt ved H = H D + H U + Hg + H V + Hinf (ligning 2.1), der H D er direkte varmetransmisjonstap til det fri H U er varmetransmisjonstap til uoppvarmede soner Hg er varmetransmisjonstap mot grunnen H V er ventilasjonsvarmetap H inf er infiltrasjonsvarmetap Varmetapstallet H" får vi gjennom å dividere varmetransportkoeffisienten H med A fl (oppvarmet del av BRA): H H = (ligning 2.2) A fl Varmetapstallet for konstruksjoner fås gjennom å multiplisere U verdien på konstruksjonen med arealet: Beregninger av disse finnes i NS 3031, kap 6.1.1.1. Varmetapspost Varmetapstall, H" [W/( m2 K)] Yttervegger Yttertak Gulv Vinduer og dører Kuldebroer Infiltrasjon Ventilasjon Samlet varmetapstall Krav til minste varmetapstall Kravet til en bygnings energieffektivitet er oppfylt dersom samtlige energitiltak listet i TEK10 14 3 er gjennomført, eller dersom omfordeling mellom energitiltak viser at varmetapstallet ikke øker. Varmetapsbudsjettet gir også en god pekepinn på hvor det største varmetapet i en bygning er, og dermed på hvor det er hensiktsmessig å utføre tiltak. Passivhus og lavenergistandarden for boliger NS 3700 setter også krav til minste varmetapstall for bygget. Dette er et supplerende krav til maksimalt oppvarmingsbehov og er satt for å unngå konsepter/ løsninger som baserer seg for mye på store soltilskudd. Redusert oppvarmingsbehov gjennom redusert varmetap er alltid mer robust enn å øke varmetilskuddet gjennom solinnstråling. NS 3701 for yrkesbygg (utgitt september 2012) setter også krav til høyeste tillatte varmetapstall, men der vil varmetapstallet bare omfatte transmisjon og infiltrasjon (relatert til bygningskroppen), uten å ta med ventilasjonsleddet. Denne endringen vil med stor sannsynlighet også bli innført i NS 3700.
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 19 Netto energibudsjett En bygnings totale netto energibehov er den totale energien bygningen trenger for å opprettholde et tilfredsstillende inneklima. Ut over energi til oppvarming og varmtvann omfatter energibehovet også energi til vifter og pumper, belysning, teknisk utstyr og kjøling. Netto energibehov påvirkes ikke av virkningsgraden til bygningens energisystem. NS 3031 angir beregningsregler for hvordan de enkelte energipostene kan bestemmes. Tillegg A i NS 3031 angir standardiserte verdier for driftstider, settpunkt-temperaturer, varmtvann, belysning og teknisk utstyr som skal brukes ved forskriftsberegninger (TEK og energimerkeordningen). Ved bruk av energirammemetoden i TEK10 skal det totale energibehovet beregnet for Oslo-klima (normert klima) være lavere enn energirammen ( 14 4) gitt for den aktuelle bygningskategorien. For boliger stiller NS 3700 separate krav til netto oppvarmingsbehov. NS 3701 stiller har separate krav til netto oppvarmingsbehov og kjølebehov (energipost 1. og 6.) samt til maksimalt energibehov til belysning (energipost 4.). Energiposter 1a Romoppvarming 1b Ventilasjonsvarme 2 Varmtvann 3a Vifter 3b Pumper 4 Belysning 5 Teknisk utstyr 6a Romkjøling 6b Ventilasjonskjøling Totalt netto energibehov, sum 1 6 Energibehov [kwh/år] Varmetapstall, H" [W/( m2 K)] Levert energi En bygnings behov for levert energi avhenger av energiforsyning og hvilken virkningsgrad den har. Levert energi fås ved å dividere netto energibehov med energivarens virkningsgrad. For elektrisitet som energivare: Q H,nd f H,er + Q W,nd f W,er E del-el = (ligning 2.4) η er der E del el er levert elektrisitet til elektriske varmesystemer [kwh] Q H,nd er årlig netto energibehov for romoppvarming og ventilasjonsvarme Q W,nd er årlig netto energibehov for oppvarming av tappevann f H,er er andel av QH,nd som dekkes av elektrisk varmesystem f W,er er andel av QW,nd som dekkes av elektrisk varmesystem η er er årsgjennomsnittlig systemvirkningsgrad for elektrisk varmesystem Summen av energien er uttrykt per energivare og skal altså dekke det samlede energibehovet inkludert systemtap som ikke gjenvinnes. (Noe av systemtapet fra varmesystemet kan brukes som nyttig varme i bygget og dermed redusere oppvarmingsbehovet.)
20 Kapittel 2 Energiberegninger Veiledende tall for virkningsgrader Ligningen over viser hvordan man beregner den totale leverte energien fra en energivare, her for elektrisitet. I mange tilfeller brukes direktevirkende elektrisitet som spisslast for romoppvarming og tappevann. Da må man vite det årlige nettoenergibehovet (Q) samt hvor stor del som dekkes av elektrisitet for de enkelte postene. Summen av postene (i dette tilfellet to) divideres med virkningsgraden for elektrisitet for å få fram den leverte energien for elektrisitet. NS 3031 inneholder veiledende tall for virkningsgraden, som kan benyttes hvis det ikke foreligger dokumentert virkningsgrad fra leverandør. Energimerkeordningen er basert på levert energi. For passivhus og lavenergihus stiller standarden NS 3700 spesifikke krav til mengde levert elektrisk og fossil brensel (mer om dette i kapittel 2.13). Levert energi til bygningen Energivare 1 Elektrisitet 2 Olje 3 Gass 4 Fjernvarme 5 Biobrensel 6 Annen energivare ----------------------------------------- Total levert energi, sum 1 6 Primærenergi og CO₂-utslipp NS 3031 angir også hvordan man kan beregne primærenergi, CO₂-utslipp, vektet levert energi og energikostnad ut fra levert energi. Primærenergibehovet er ikke særlig brukt i Norge så langt, men det inngår som et krav i den tyske definisjonen av passivhus. Det er også angitt å være en indikator i det reviderte bygningsenergidirektivet. Primærenergibehovet er den totale leverte energien (inkludert husholdningsstrøm) multiplisert med primærenergifaktoren for de enkelte energivarene. Faktoren avhenger av energibærerens hele livssyklus fra utvinning (gjennom prosessering, lagring, transport, generering, omdanning og overføring) til distribusjon for å levere energien til bygningen. Elektrisitet ganges med en faktor på 2,6 ifølge den tyske definisjonen. En helelektrisk passivbolig ville derfor ikke kunne ha høyere behov for total levert energi enn 46 kwh/m² år, inkludert all belysning, teknisk utstyr og oppvarming av vann. Primærenergifaktorene er omdiskutert, og ulike land bruker forskjellige faktorer, avhengig av kilden til energivaren. For eksempel kan elektrisitet komme fra vind eller vann, men også fra kullkraftverk. Norge har ikke utarbeidet nasjonale faktorer for CO 2 utslipp og energipolitisk vektet levert energi, men det finnes en eldre standard NS EN 15603, med faktorer. (Se ellers artikkelen "Net zero energy buildings: A consistent definition framework", Igor Satori et al, 2012.)
Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET 21 Standardverdier i NS 3031 NS 3031 har et tillegg med standardverdier blant annet for belysning, teknisk utstyr og varmt vann. I energiberegninger bruker vi normtall for driften av bygget, blant annet for driftstider, temperaturer, belysning, teknisk utstyr, varmtvann og antall personer i bygget. Et tillegg til NS 3031 informerer om disse standardiserte verdiene, deriblant verdier for belysning, teknisk utstyr samt varmt vann. Kravene i teknisk forskrift er basert på disse standardverdiene. I 2010 ble disse standardverdiene tatt inn i NS 3031 for å være i samsvar med NS 3700. Verdiene for belysning skal som hovedregel benyttes ved kontrollberegning mot offentlige krav. Dersom det benyttes styringssystem for utnyttelse av dagslys eller styringssystem basert på tilstedeværelse, kan energibehovet til belysning reduseres med 20 %. Eventuelt kan andre verdier for belysning dokumenteres gjennom beregninger etter NS EN 15193 eller tilsvarende. Varmetilskuddet fra belysning skal da reduseres tilsvarende. Verdiene for utstyr og varmtvann brukes ved kontrollberegning mot offentlige krav. Småhus omfatter enebolig, to til firemannsbolig og rekkehus. Lokale klimadata Siden energiberegninger baseres på standardverdier og dermed på perfekte driftsbetingelser og Oslo-klima, er slike beregninger ikke representative for bygningers faktiske behov for levert energi (eller målt energibruk). I motsetning til NS 3031 krever NS 3700 at man bruker lokale klimadata ved beregning av energibehov. Tilleggene har også veiledende verdier, for eksempel for solfaktorer, typiske verdier for bygningens varmekapasitet og kuldebroer. Luftmengder Kravene til minste tillatte luftmengder er de samme både ved kontrollberegning mot teknisk forskrift (TEK10) og i passivhusstandarden NS 3700. Verdiene ble endret like etter at NS 3031 ble revidert i 2010 for at kravene til luftmengder skulle være like i NS 3031 og NS 3700. Disse kravene til minste tillatte ventilasjonsmengder er satt for å unngå at man prosjekterer med luftmengder som er mye lavere enn det som er anbefalt for å opprettholde et godt inneklima. Minste tillatte spesifikke luftmengder Boligtype Minste spesifikke luftmengde ª m³ / (h m²) Leiligheter der A fl < 110 m² 1,6 0,007 (A fl 50) Leiligheter der A fl 110 m² 1,2 Småhus b 1,2 ª Reelle luftmengder dimensjonert ut fra materialbelastning (emisjoner), personbelastning og andre belastninger skal legges til grunn ved beregning av energibehov, forutsatt at de er høyere enn minste luftmengder i tabell A.1. b Småhus omfatter enebolig, to- til firemannsbolig og rekkehus.