Lønner rehabilitering sig økonomisk og i et klimaperspektiv Hva kan vi oppnå, og hvilke krav bør vi stille til forbedring og fornying av ulike komponenter og installasjoner i bygg som skal rehabiliteres Arne Førland-Larsen Docent Sivilingeniør - Asplan Viak
Agenda Strategi for miljøbygg Hva er mulig for ulike bygg resultater fra GBA rapport «Nullutslippsbygg er det mulig?» Case bygninger Skatteetaten «Sentralen» Oslo
Ny GBA-rapport Nullutslippsbygg begreper og definisjoner Scenarier energibruk og klimagassutslipp Gjennomgang av sentrale teknologier Framtidige rammebetingelser Vedlegg veiledende beregninger 1930 Bygg 1990 Bygg TEK 10 Bygg 3
Overordnet mål i klimaperspektiv Det overordnede målet for utbyggeren: Et velfungerende bygg med godt inneklima og fornøyde brukere samt: - Lavest mulig klimagassutslipp - Lavest mulig energibruk - Lavest mulig kostnad
M a T rid Strategi mot lavenergi / nullutslipp Bygningsform og disponering Reduser energibruk ved optimering av form, dagslys mm Bygningsskall Reduser energibruk gjennom optmering av, U- verdi, tetthet mm. Energiforsyning Energiforsyning med lavt klimagasudslip. Materialer Knappe ressurser Lavt klimagasutslip Prosess - integrert (energi) design - ID
Balansering energibruk Energiproduksjon Effektivisering: - Bygg - Tekniske systemer Byggets utgangspunkt 6
Veiledende beregninger Netto energibruk Balansering Tiltak Bygg Tiltak teknisk 7
Valgte forutsetninger i scenariene Utslippsfaktorer El: 132 g CO 2 /kwh (ZEB) Bio: 14 g CO 2 /kwh (ZEB) Fjernvarme:111 g CO 2 /kwh (Hafslund) Sol: 0 g CO 2 /kwh (ZEB) Tillater utveksling av egenprodusert el til elnettet Lokal produksjon er regnet som netto produksjon over året. Har ikke regnet med utveksling av varme eller kjøling til et eksternt fjernvarmenett
Termisk energi fra Mikro CHP (Sterling) Biokjel, og FJV Virkningsgrad: El 15 % Termisk 60 % (www.sterling.dk) Bio kjel Fjernvarme Virkningsgrad: Termisk 85 % (NS 3031) Virkningsgrad: Termisk 88 % (NS 3031)
2 byggtyper høy og lav 11
El - Solceller Ytelse solceller Loddrett på fasader Øst Syd Vest Tak (optimal orientering) Syd 20 o 70 kwh/m 2 år 100 kwh/m 2 år 70 kwh/m 2 år 150 kwh/m 2 år Netto mulig areal Fasader Tak (opt. orientering) 60 % 80 % av tett felt Optimale forhold: Produksjon lav bygning: 40 kwh/m 2 BRA år Produksjon høy bygning: 26 kwh/m 2 BRA år 12
Hva gjør vi her? 13
Forutsetninger bygningsskall og tekniske systemer bytte yttervegg? Oversikt energikvalitet 3 og 10 plan bygg Bygningsmodel 1930 Bygg 1930 Bygg 1930 bygg 1990 bygg 1990 bygg 1990 bygg Nybygg Nybygg som bygget eks. Fasade litt isol. som bygget ny Fasade eks. fasade TEK 10 Passiv nivå Bygningsskall alt 1 alt 2 alt 1 alt 2 U-verdi yttervegger [W/m²K] 1,00 1,00 0,35 0,28 0,14 0,28 0,17 0,12 U-verdi tak [W/m²K] 1,00 0,10 0,10 0,22 0,10 0,1 0,13 0,1 U-verdi gulv [W/m²K] 0,19 0,19 0,19 0,36 0,36 0,36 0,13 0,13 U-verdi vinduer og ytterdører [W/m²K] 2,80 1,00 1,00 1,80 0,80 0,8 1,2 0,8 Normalisert kuldebroverdi [W/m²K]: 0,15 0,15 0,15 0,12 0,03 0,12 0,09 0,03 Lekkasjetall (n50) [1/h]: 4,00 1,00 1,00 2,00 0,60 0,6 1,5 0,6 Oversikt energikvalitet 3 og 10 plan bygg Bygningsmodel 1930 Bygg 1930 Bygg 1930 bygg 1990 bygg 1990 bygg 1990 bygg Nybygg Nybygg som bygget eks. Fasade litt isol. som bygget ny Fasade eks. fasade TEK 10 Passiv nivå Tekniske systemer alt 1 alt 2 alt 1 alt 2 Temperaturvirkningsgr. varmegjenvinner [%]: 60,0 86,0 86,0 60,0 86,0 86,0 70,0 86,0 Spesifikk vifteeffekt (SFP) [kw/m³/s]: 3,0 1,0 1,0 3,0 1,0 1,0 2,0 1,0 Luftmengde i driftstiden [m³/hm²] 7,0 7,0 7,0 12,0 7,0 7,0 12,0 7,0 Spesifikk pumpeeffekt [kw/(l/s)]: 0,5-0,6 0,3 0,3 0,5-0,6 0,3 0,3 0,5-0,6 0,3 Effektbehov belysning i driftstiden [W/m²] 8,0 5,0 5,0 8,0 5,0 5,0 8,0 3,5 Vannbåren varme nej ja ja ja/nej ja ja ja ja Lokal kjøling nej ja ja ja ja 14 ja ja ja COP varmepumpe kjøling 2,4 4,0 4,0 2,4 4,0 4,0 2,4 4,0
«1990» bygg ny / eks. fasade Oversikt 3 plan bygning 1990 ny Fasade 1990 eks. fasade Levert energibruk før tiltak kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år El inkl. Pumper og vifter (uten teknisk utstyr) 68 68 Varme (fjernvarme) 136 136 Kjøling (fjernkjøling) 18 18 Samlet uten teknisk utstyr 222 222 Klimagassutslipp 24,1 24,1 C1 D1 Energibruk og utslipp etter tiltak Energibruk etter energitiltak på bygningskropp 175 18 183 19 Reduksjon energibruk pga forbedring bygningskropp 21 % 25 % 18 % 20 % Energibruk etter energitiltak på bygningskropp og tekn. anlegg 79 7 87 8 Reduksjon energibruk pga forbedring av tekniske anlegg 43 % 48 % 43 % 48 % Samlet reduksjon med forbedring av bygningsskropp og tekn. anlegg. 65 % 72 % 61 % 67 % Energibalanser / klimagassutslipp med egenproduksjon på bygget Bygg energisystem, fjv (Hafslund 2012), + egen prod. Kjøling -61 7,4-72 8,6 Bygg energisystem, bio kjel, + egen prod. Kjøling -65 4,6-77 4,7 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio), + egen prod. Kjøling -61 4,0-71 3,8 Bygg energisystem, varmepumpe, + egen prod. Kjøling -38 4,6-42 5,0 Bygg energisystem, bio kjel + solceller, + egen prod. Kjøling -25-0,7-37 -0,6 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio)+solceller, + egen prod. Kjøling -21-1,3-31 -1,5 Bygg energisystem, varmepumpe + solceller, + egen prod. Kjøling 2-0,7 15-2 -0,3 Bygg energisystem, fjernvarme + solceller, + egen prod. Kjøling -21 2,1-31 3,3
Termisk energi fra varmepumpe samlet system effektfaktor 5,5 16
Klimagassutslipp til materialbruk nybygg rehabilitering Utslipp materialer ligger i størrelsesorden : nybygg: 10-20 kg CO 2 /m 2 år (varierer også med valg av materialtyper) rehabilitering med ny fasade: 2-4 kg CO 2 /m 2 år rehabilitering der fasaden beholdes: 1-2 kg CO 2 /m 2 år
Oversikt 3 plan bygning Levert energibruk før tiltak 1930 bygg litt isol. kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år kwh/m² år kg CO 2 /m 2 år El inkl. Pumper og vifter (uten teknisk utstyr) 52 40 Varme (fjernvarme) 223 61 Kjøling (fjernkjøling) 8 26 Samlet uten teknisk utstyr 283 127 Klimagassutslipp 31,6 12,1 B1 Nybygg E1 Energibruk og utslipp etter tiltak Energibruk etter energitiltak på bygningskropp 135 15 117 10 Reduksjon energibruk pga forbedring bygningskropp 52 % 52 % 8 % 18 % Energibruk etter energitiltak på bygningskropp og tekn. anlegg 89 9 67 5 Reduksjon energibruk pga forbedring av tekniske anlegg 16 % 21 % 40 % 38 % Samlet reduksjon med forbedring av bygningsskropp og tekn. anlegg. 69 % 73 % 48 % 56 % Energibalanser / klimagassutslipp med egenproduksjon på bygget Bygg energisystem, fjv (Hafslund 2012), + egen prod. Kjøling -77 9,1-50 6,1 Bygg energisystem, bio kjel, + egen prod. Kjøling -83 4,7-53 3,9 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio), + egen prod. Kjøling -77 3,6-50 3,4 Bygg energisystem, varmepumpe, + egen prod. Kjøling -44 5,2-31 3,7 Bygg energisystem, bio kjel + solceller, + egen prod. Kjøling -43-0,6-13 -1,4 Bygg energisystem, stirling - mikro CHP (bio)+solceller, + egen prod. Kjøling -36-1,7-9 -2,0 Bygg energisystem, varmepumpe + solceller, + egen prod. Kjøling -4-0,1 10-1,6 Bygg energisystem, fjernvarme + solceller, + egen prod. Kjøling -36 3,8-10 0,8 Utslipp materialer Rehabilitering: Nybygg: 1-2 kg CO 2 /m 2 år 10-20 kg CO 2 /m 2 år
Magma Center Tenerife foto Torben Eskerod 19
Prosess med brukeren Gjennomgang av kravsspesifikasjon Interne laster fra PC målinger av reell effekt Brukstid Lux nivåer 500 / 300 LUX Inneklimakrav Inneklima i dagens- og nytt bygg Dagslys i dagens- og nytt bygg Energibruk 20
Energi strategi Optimer bygning og overflater. Optimer tekniske systemer Gjenbruk av overskuddsvarme
Fasaden 02-04-2014 22
24
Materialer 50% CO 2 reduksjon
Budget energireduktion ca 50% Budget energibrug Eksisterende bygg Frederik Selmersvei Elbrug Elbrug Fjernvarme Total Energirenoveret bygg - 35.119 m 2 BRA Energi besparelse Levert energi kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år kwh/ m 2 år Romoppvarming 57 3 5 7 50 Varmebatterier ventilation 23 1 2 3 20 Vannopvarmning 5 1 2 3 2 Vifter 15 12 12 3 Pumper 1 2 2-1 Belysning 32 16 16 16 Teknisk utstyr 40 40 40 0 Kjøling 4 6 6-3 Kjøkken -process 8 8 8 0 Heiser 2 2 2 0 Udelys 1 1 1 0 Øvrigt forbrug 3 3 3 0 Energibruk el: ~ 90 % Energibruk opvarming ~ 10 % Samlet forbrug 190 95 8 103 87 26
Measure Describtion Amount Unit Extra Energy saving Energy saving Energy saving Payback investment saving time [Euro] [kwh/ year] [kwh/ m2 year] [euro/ year] [year] Building envelope: Walls above ground U- value improved from 0,3 in average 14 500 m 2 1 680 000 249 375 7,1 31 172 54 to 0,15 W/m2 K Walls belove ground U-value improved from 0,47 in average 1 500 m 2 80 000 13 125 0,4 1 641 49 to 0,37 W/m2 K (basement are 4,5 m belove ground level in average) Roof U- value improve from 0,22 in average 4 480 m 2 110 000 61 250 1,7 7 656 14 to 0,13 W/m2 K Roof basement Roof in basement belove ground level 2 800 m 2 130 000 476 875 13,6 59 609 2 (facing ground), from 1,0 to 0,15 W/m2 K Air tight building Air tightness improve from 1,5 to 132 000 m 3 125 000 271 250 7,7 33 906 4 0,6 h -1 (n 50 value) (volume building) Passive house windows U-value improved from 1,2 i average 3 500 m 2 350 000 118 125 3,4 14 766 24 to 0,8 W/m2 K Cold bridges Improved from 0,15 to 0,03 W/m2 K 35 000 m 2 50 000 91 875 12,6 11 484 4 Floor facing outside U- value improved from 0,22 in average 450 m 2 70 000 7 000 0,2 875 80 above the ground to 0,13 W/m2 K Bygnings overflate «lav» kostnytteverdi Technical system and energy supply Heat recovery and Heat recovery on mechanical ventilation 240 000 m 3 /h 240 000 843 500 24,1 105 438 2 VAV mechanical vent. improved from 70% to 85% in average, and demand controlled VAV mechanical ventilation. SFP Specific fanpower reduced from 2,0 240 000 m 3 /h 120 000 122 500 3,5 15 313 8 to 1,5 kw/ m3/s in average Efficient lighting Efficiency of lighting system improved 35 000 m 2 840 000 420 000 12,0 52 500 12 from LENI 25 to 12,4 kwh/m2 year Energy supply System for heatrecovery from data 35 000 m 2 100 000 560 000 16,0 70 000 1 facility in basement (water based heating system not included) Tekniske system høy kostnytteverdi Process planing quality ensurance Extra project planning cost, quality planning etc., course 35 000 m 2 170 000 - - - - workers on site. Overall budget investments cost 4 065 000 3 234 875 102 404 359 10 Subsidized 2 400 000 Pay back time with subsidizing 1 665 000 4,1 Snitt høy kost nytteverdi
Sentralen Oslo
Hybrid Ventilasjonsstrategi Luft inntak vindu i glasstak/ Sommer ventilasjon gjennom brannåpninger mot Øvre Slottsgate, Avtrekk tak og sosiale soner Avkast på takk gjennom el/vinndreven vifte på tak alt. Varmegjenvinning med avtrekks varmepumpe. Kontorer møterom langs fasader Mekanisk basis ventilasjon ca. 6 m3/m2 h Supplert med naturlig nattekjøling Overstrømning og sentralt avtrekk Naturlig lufting fra glassgård, til rom i kjernen av bygget i kombinasjon med behovsstyret avtrekks ventilasjon. Avtrekk via trapperom
Dags ventilasjon prinsipp etasje 2, 4 og 5 Mekanisk ventilasjon Hybrid ventilasjon 22-24 oc 21 oc Avtrekk i trappero m Overstrøm ing 22-24 oc Åpningsbare vindu for nattekjøling..
Oppsummering rehabilitering økonomisk - klimaperspektiv Fasaden er sentral men vurder om andre mer kostnadseffektive tiltak kan gi samme eller større reduksjon av både energibruk og klimagassutslipp Viktige parametere: Isolasjonsstandard på eksisterende fasade Gir ny fasade andre kvalitetsforbedringer?: Bedre dagslysforhold Reduserte kuldebro verdier og dermed risiko for innvendig kondens Forbedret lekkasjetall Alternativer til ny fasade?: Innvendig isolasjon av eksisterende fasade Tettetiltak på eksisterende fasade 31
Oppsummering rehabilitering økonomisk - klimaperspektiv Tekniske tiltak er oftest mest lønnsomme - Belysning - Ventilasjon vurder gjenbruk hybrid ventilasjon For eldre bygg der rehabiliteres må energiforsyning være en del av løsningen 32
Takk for oppmerksomheten! Ved spørsmål kontakt: Arne Førland-Larsen arne.forlandlarsen@asplanviak.no 33