PAPERS PRESENTED AT THE CONFERENCE PASSIVHUSNORDEN 2012

PAPERS PRESENTED AT THE CONFERENCE PASSIVHUSNORDEN 2012

TABLE OF CONTENTS DAY 1 MAIN CONFERENCE HALL... 5 THE SKARPNES RESIDENTIAL DEVELOPMENT - A ZERO ENERGY PILOT PROJECT... 5 NET ZEB OFFICE IN SWEDEN - A CASE STUDY, TESTING THE SWEDISH NET ZEB DEFINITION... 6 DESIGN OF A ZERO ENERGY OFFICE BUILDING AT HAAKONSVERN, BERGEN... 7 PASSIVE- AND PLUS ENERGY ROW HOUSES IN NEAR-ARCTIC CONTINENTAL CLIMATE... 8 POWERHOUSE ONE: THE FIRST PLUS-ENERGY COMMERCIAL BUILDING IN NORWAY... 9 SMALL CONFERENCE HALL A... 10 RETROFITTING OF EXISTING BUILDING STOCK AN ARCHITECTURAL CHALLENGE ON ALL SCALES... 10 DESIGN OF A PASSIVE HOUSE OFFICE BUILDING IN TRONDHEIM... 11 PASSIVE HOUSE WITH TIMBER FRAME OF WOOD I-BEAMS MOISTURE MONITORING IN THE BUILDING PROCESS... 12 TIMBER FRAME CONSTRUCTIONS SUITABLE FOR PASSIVE HOUSES... 13 SMALL CONFERENCE HALL B... 14 IMPROVEMENT OF TRADITIONAL CLAMPED JOINTS IN VAPOUR- AND WIND BARRIER LAYER FOR PASSIVE HOUSE DESIGN... 14 PASSIVE DYNAMIC INSULATION SYSTEMS FOR COLD CLIMATES... 15 POSSIBILITIES FOR CHARACTERIZATION OF A PCM WINDOW SYSTEM USING LARGE SCALE MEASUREMENTS... 16 ENERGY DESIGN OF SANDWICH ELEMENT BLOCKS WITH AGGREGATED CLAY... 17 HEATING AND COOLING WITH CAPILLARY MICRO TUBES INTEGRATED IN A THIN-SHALE CONCRETE SANDWICH ELEMENT... 18 SMALL CONFERENCE HALL C... 19 GUIDELINES FOR DEVELOPING ONE-STOP-SHOP BUSINESS MODELS FOR ENERGY EFFICIENT RENOVATION OF SINGLE FAMILY HOUSES... 19 OPPORTUNITIES AND BARRIERS FOR BUSINESS MODELLING OF INTEGRATED ENERGY RENOVATION SERVICES... 20 PROMOTION OF ONE-STOP-SHOP BUSINESS FOR ENERGY EFFICIENCY RENOVATION OF DETACHED HOUSES IN NORDIC COUNTRIES... 21 AMBITIOUS UPGRADING OF POST-WAR MULTI-RESIDENTIAL BUILDINGS: PARTICIPATION AS A DRIVER FOR ENERGY EFFICIENCY AND UNIVERSAL DESIGN.... 22 2

DAY 2 - MORNING SESSION MAIN CONFERENCE HALL... 23 DEVELOPMENT OF ENERGY EFFICIENT WALL FOR RETROFITTING... 23 ENERGIKONSEPT FOR OPPGRADERING AV NORDRE GRAN BORETTSLAG I OSLO... 24 KAMPEN SCHOOL - RETROFITTING OF AN HISTORIC SCHOOL BUILDING WITH ENERGY EFFICIENT VENTILATION AND LIGHTING SYSTEM... 25 REDUCING ENERGY CONSUMPTION IN A HISTORICAL SCHOOL BUILDING... 26 EXAMPLES OF NEARLY NET ZERO ENERGY BUILDINGS THROUGH ONE-STEP AND STEPWISE RETROFITS. 27 SMALL CONFERENCE HALL A... 28 OPTIMAL SPACE HEATING SYSTEM FOR LOW-ENERGY SINGLE.FAMILY HOUSE SUPPLIED BY LOW- TEMPERATURE DISTRICT HEATING.28 PERFORMANCE EVALUATION OF A COMBINED SOLAR-THERMAL AND HEAT PUMP TECHNOLOGY IN A NET-ZEB UNDER STOCHASTIC USER-LOADS... 29 HEAT PUMP SYSTEMS FOR HEATING AND COOLING OF PASSIVE HOUSES... 30 UTFORDRINGER MED INNREGULERING AV VAV ANLEGG I PASSIVHUS... 31 THE POTENTIAL OF FAÇADE-INTEGRATED VENTILATION (FIV) SYSTEMS IN NORDIC CLIMATE... 32 SMALL CONFERENCE HALL B... 34 MARIENLYST SCHOOL COMPARISON OF SIMULATED AND MEASURED ENERGY USE IN A PASSIVE HOUSE SCHOOL... 34 VERIFICATION OF ENERGY CONSUMPTION IN 8 DANISH PASSIVE HOUSES... 35 A PASSIVE HOUSE BASED ON CONVENTIONAL SOLUTIONS ON THE MARKET... 36 MEASUREMENTS OF INDOOR THERMAL CONDITIONS IN A PASSIVE HOUSE DURING WINTER CONDITIONS... 37 SMALL CONFERENCE HALL C... 38 FROM PASSIVE HOUSE TO ZERO EMISSION BUILDING FROM AN EMISSION ACCOUNTING PERSPECTIVE... 38 LIFECYCLE PRIMARY ENERGY USE AND CARBON FOOTPRINT FOR CONVENTIONAL AND PASSIVE HOUSE VERSIONS OF AN EIGHT-STORY WOOD-FRAMED APARTMENT BUILDING... 39 COST EFFECTIVENESS OF NEARLY ZERO AND NET ZERO ENERGY BUILDINGS... 40 ARCHITECTURAL FREEDOM AND INDUSTRIALIZED ARCHITECTURE - RETROFIT DESIGN TO PASSIVE HOUSE LEVEL... 41 ARCHITECTURAL QUALITIES IN PASSIVE HOUSES... 42 SUSTAINABLE VENTILATION... 43 3

DAY 2 - AFTER LUNCH SESSION MAIN CONFERENCE HALL... 44 ERFARINGER MED PASSIVHUS ET SYSTEMATISK OVERBLIKK... 44 LIVING IN SOME OF THE FIRST DANISH PASSIVE HOUSES... 45 EVALUATION OF THE INDOOR ENVIRONMENT IN 8 DANISH PASSIVE HOUSES... 46 LESSONS FROM POST OCCUPANCY EVALUATION AND MONITORING OF THE 1 ST CERTIFIED PASSIVE HOUSE IN SCOTLAND... 47 OVERHEATING IN PASSIVE HOUSES COMPARED TO HOUSES OF FORMER ENERGY STANDARDS... 48 SMALL CONFERENCE HALL A... 49 BOLIGPRODUSENTENES BIM-MANUAL FOR PASSIVHUSPROSJEKTERING... 49 SIMULATION OF A LOW ENERGY BUILDING IN SWEDEN WITH A HIGH SOLAR ENERGY FRACTION.... 50 SS 24 300: A SWEDISH STANDARD FOR ENERGY CLASSIFICATION OF BUILDINGS... 51 NS3701: A NORWEGIAN STANDARD FOR NON-RESIDENTIAL PASSIVE HOUSES... 52 SMALL CONFERENCE HALL B... 53 GEOMETRISKE KULDEBROERS INNVIRKNING PÅ NORMALISERT KULDEBROVERDI... 53 HAM AND MOULD GROWTH ANALYSIS OF A WOODEN WALL... 54 HYGROTHERMAL CONDITIONS IN EXTERIOR WALLS FOR PASSIVE HOUSES IN COLD CLIMATE CONSIDERING FUTURE CLIMATE SCENARIO... 55 PERFORMANCE OF 8 COLD-CLIMATE ENVELOPES FOR PASSIVE HOUSES... 56 LABORATORY INVESTIGATION OF TIMBER FRAME WALLS WITH VARIOUS WEATHER BARRIERS... 57 SMALL CONFERENCE HALL C. 58 VAD BEHÖVS FÖR ETT MARKNADSGENOMBROTT AV NYBYGGNATION OCH RENOVERING TILL PASSIVHUS - ANALYS FRÅN SEMINARIESERIE... 58 KOMMUNERS MÖJLIGHETER ATT STYRA UTVECKLINGEN MOT PASSIVHUS I SVERIGE OCH UTBILDNING AV BESTÄLLARE INOM KOMMUNAL SEKTOR... 59 PASSIVHUSCENTRA I NORDEN... 60 BUILD UP SKILLS NORWAY: COMPETENCE LEVEL ON ENERGY EFFICIENCY AMONG BUILDING WORKERS... 61 4

Sammenligning av klimagass-utslipp med naturlig- og balansert ventilasjon Vegard Heide og Matthias Haase NTNU, ZEB Research Centre Alfred Getz vei 3, 7491 Trondheim, Norway, telephone +47 92260501, e-post matthias.haase@sintef.no Innledning Dagens byggeforskrifter krever mye ekstra dokumentasjon om en ikke skal ha balansert ventilasjon, og dette legger i praksis sterke føringer for valg av ventilasjonsløsning. Imidlertid er klimagassutslipp med ulike ventilasjons-konsept i liten grad undersøkt. Problemstilling Kan et bolighus med naturlig ventilasjon ha like lave klimagassutslipp som et med balansert ventilasjon med varmegjenvinning? Kan større varmetap fra luftskiftet bli oppveid av mindre strømforbruk til vifter, lavere temperatur, mindre grå utslipp, sonedeling osv? Er den reelle gevinsten fra en luft-luft varmegjenvinner så stor som oppgitte virkningsgrader gir inntrykk av? Metode For å sammenligne balansert- og naturlig ventilasjon er klimagassutslipp fra en bygningsmodell med de to ventilasjons-konseptene kalkulert i ulike varianter. Dette ble gjort ved hjelp av simuleringer av energiforbruk og CO2eq i driftsfasen i det dynamiske simuleringsprogrammet SIMIEN 5.010 [Programbyggerne 2012]. I tillegg er utslipp forbundet med produksjon av ventilasjons-anlegget tatt med i beregningene. Simien-modellen brukt i simuleringene er på 160 m2 over to etasjer, laget som passivhus i henhold til NS 3700 [NS 3700:2010]. Avgrensing og omfang Studien er begrensa til å analysere situasjonen i en enebolig isolert på passivhus-nivå. Hovedfokus er på det energimessige regnskapet i forhold til ventilasjon, og problemstillinger som kald-trekk, temperaturfordeling, regulering av luftmengder, lufthastigheter blir ikke belyst. Det forutsettes at anlegg for naturlig ventilasjon kan lages, justeres og driftes på en tilfredsstillende måte. Cases Utgangs-situasjonen er balansert ventilasjon med varmegjenvinning og konstant luftmengde, typisk for et passivhus i Norge. Case med naturlig ventilasjon beregnes i utgangspunktet med samme luftskifte som balansert. De ulike case har bokstav B for balansert og N for naturlig, dessuten nummerert 1-6, sammenfattet i tabell 1. Case-oversikt Naturlig ventilasjon Balansert ventilasjon El-oppvarming 50% biobrensel El-oppvarming 50% biobrensel 1. 24 timers driftstid, 21 C N1e N1b B1e B1b 2. 20 C (adaptiv komfort) N2e N2b 3. 7 timers lav-nivå (21 balansert 20 naturlig) N3e N3b B3e B3b 4. Forvarming i ventilerte vindu, 20, 7 t lav-nivå N4e N4b 5. Forvarming i kulvert, 20, 7t lav-nivå N5e N5b 6. Åpent soveromsvindu: 15 t lav-nivå N6e * N6b * B6e ** B6b ** Tabell 1. Oversikt over beregningsmodellene 1 *Forvarming av luft i ventilerte vindu, 20 C inne. **Set. temp: 21 C.

I tillegg er alle varianter simulert både med elektrisk oppvarming, og med halvparten av rom-oppvarminga fra biobrensel. Disse to variantene er angitt med en siste bokstav: e eller b. Disse har samme netto energibehov, men ulike klimagassutslipp. Forutsetninger og parametre Konstante inn-data -Modellhus: BRA160 m2, 2 etasjer -klimaskjerm etter passivhus-kriterier i NS 3700 -interntilskudd etter NS 3700 -luftskifte: 1,2 m3/m2*h -roterende varmegjenvinner, nominell virkningsgrad 80% -Oslo-klima -CO2-faktor for elkraft: 355 g CO2eq / kwh -CO2-faktor for tre-pellets: 50 g CO2eq / kwh -virkningsgrad pelletsovn: 0,77 Virkningsgrad varmegjenvinning Fig 1. Kubisk matrise som illustrerer mulige typer virkningsgrad, en kombinasjon av (1)energikomponent, (2)systemgrense og (3) tidspunkt. Det avgjørende for den reelle nytten er aggregatets årsvarmevirkningsgrad som bør være de tre nærmeste, inkludert den skraverte brikken. Fra Schild [2003] Aggregatets reelle temperatur-virkningsgrad. Studier som har målt reell virkningsgrad på gjenvinnings-aggregat, finner klare avvik fra nominelle verdier, typisk ca 10% lavere [Roulet et al 2001, Sjøvold 2008, Petersen et al 2009, Lassen et al 2009]. Dette kan ha flere grunner: ubalanserte luftmengder, resirkulasjon, varmetap fra aggregatet, kanalbøy før aggregat, smuss, urent filter, lekkasjer og varmetap fra kanaler. For bruk i simuleringene reduserer jeg temperatur-virkningsgraden med 10% pga de ovennevnte faktorer. Energitap i fukt tilført innelufta. Inneluft blir tilført energi ved temperaturstigning, og ved økt fuktinnhold (latent varme) fra diverse kilder i huset. Ca 1/3 av fukten kommer direkte fra mennesker (energikilden er mat), men mesteparten er fra planter, koking, vasking og tørking, og belaster husets energiforsyning [Kalamees et al 2006]. Den latente varmen blir vanligvis ikke gjenvunnet med en roterende varmeveksler, og ved beregning av virkningsgrad blir denne latente varmen oversett. Like fullt er den latente varmeenergien er en del av ventilasjons-varmetapet, sjøl om den ikke er praktisk mulig å gjenvinne eller redusere. For å gi et riktig bilde av de faktiske forholda bør virkningsgraden regnes i forhold til summen av sensibel og latent varme (entalpi). Dette gjelder spesielt om en skal sammenligne situasjonen med og uten gjenvinner. Fukt-tilførselens andel av inneluftas entalpiøkning ble beregna med mollierediagram. Andelen varierer noe med ute-temperaturer. Med 21grader i avkastlufta og total vann-tilførsel på 1,5 g/m3, ble det anslått at fuktproduksjon utenom personer utgjør 10% av entalpiøkningen til innelufta, i snitt i oppvarmingsperioden. For å få en reell virkningsgrad for gjenvinning av tilført energi (entalpiøkning) i innelufta må temperaturvirkningsgraden reduseres med 10%. 2

Virkningsgrad: sum input-data SIMIEN Både kjøkkenventilatorer (150-700 m3/h ) og sentralstøvsugere (180-200 m3/h), på det norske markedet drar ut luftmengder tilsvarende luftinntaket fra ventilasjon. Derfor antas at varmegjenvinneren i praksis er ute av drift når disse brukes. Jeg forutsetter at kjøkkenvifta går 1/2 time pr dag, og sentralstøvsuger 1 time i uka. Som en forenkling reduseres aggregatets momentane virkninggrad på grunn av dette med henholdsvis 2% og 0,6% i simuleringene. Nominell temperatur-virkningsgrad: 80% -korrigert for ubalanse, lekkasjer, smuss o.l: 72% -korrigert for latent varme ikke gjenvunnet: 65% -korrigert for bruk av kjøkkenviftet: 63,5% -korrigert for bruk av sentralstøvsuger: 63% Virkningsgraden som legges inn i SIMIEN er altså 63%. Forvarming av inntaksluft i vinduer (case N4 og N6) Med naturlig ventilasjon er det likevel mulig å forvarme inntakslufta ved å la den passere mellom glassene i et ventilert vindu, komme inn i rommet i overkant av vinduet. Energien som tilføres lufta tilsvarer reduksjonen i transmisjonstap fra vinduene. Lavere temperatur i de ytterste glassa fører også til høyere G- verdi. Vinduene har 3 lags glass med energibelegg og argon i innerste mellomrom. Med 3/5 av vindusarealet ventilert blir luftstrømmen på 3 l/s. Ifølge Markussen Raffnsøe får man da en Ueff med vanlig luftstrøm på 0,4 W/m2k og en Ueff på lav-nivå luftstrøm (0,9 l/s) på 0,7 W/m2k. G-verdien blir 0,6 for vanlig luftstrøm og 0,55 for lav-nivå luftstrøm [Markussen Raffnsøe 2007]. Forvarming i kulvert (case N5) I et naturlig ventilasjonsanlegg er drivkreftene ofte svake. Vi kan regne med opptil 5 Pa oppdriftskrefter i en vanlig 2-etasjes enebolig [Mathiesen et al, 2004]. For å beregne varme-utbyttet fra en kulvert, er dataprogrammet GAEA (Graphische Auslegung von ErdwarmeAustauschern) brukt [Universitetet Siegen 2012]. Med vår luftmengde på 192 m3/h, og et 23m langt rør med Ø 280mm, blir trykkfallet gjennom kulverten på 1,58 Pa. GAEA kalkulerer varmeutbyttet til 1623 kwh i året. Fig 2. Temperatur og varmeutveksling i kulvert beregna med dataprogrammet GAEA [Universitetet Siegen 2012] I en kulvert i et naturlig ventilasjonssystem basert på vind- og oppdriftskrefter, vil lufthastigheten variere noe, slik at også varmeutbyttet varierer, og det totale utbyttet blir mindre. Dessuten vil ikke hele det beregna varmetilskuddet fra kulverten komme til nytte. Grunnen til dette er at oppvarmingsbehovet som ikke dekkes av interne tilskudd og soltilskudd, i perioder kan være mindre enn utbyttet fra kulverten. For å korrigere for disse to faktorene er det årlige varmeutbyttet justert ned til 1200 kwh. 3

Lavere temperatur akseptert i naturlig ventilerte bygninger (case N2-6) Det adaptive prinsipp: Både de Dear og Brager, de Dear et al og Leaman og Bordass, har vist at folk aksepterer større svingninger i temperatur i naturlig ventilerte bygninger [de Dear og Brager 1997; de Dear et al 1998; Leaman og Bordass 1997]. Dette er bl.a. et resultat av større mangfold i termisk opplevelse i bygningen, og brukerne blir mer aktive i å ta i bruk ulike virkemidler for å tilpasse seg temperaturen: Dette dreier seg om både personlige valg, vaner, og kulturelle normer. Endring i påkledning, oppførsel og praktiske tiltak representerer bare halve tilpasningen, den andre halvdelen består av psykologisk og fysiologisk tilpasning. Følelsen av å ha ansvar og kontroll sjøl gjør at folk blir mindre kritiske og forlangende, dessuten kan hvilestoffskiftet øke [Claessens-van Ooijen et al 2006, Wijers et al 2007]. Prinsippet gjelder i sterkest i forhold til kjølebehov, men har også gyldighet i forhold til oppvarmingsbehov. Dersom man kan oppnå høyere luftfuktighet inne i om vinteren (vha. hygroskopisk masse og mer behovsstyring) blir varmetapet fra kroppen lavere. 10% høyere RH tilsvarer 0,3 lavere temperatur [NS-EN ISO 7730:2005]. Denne effekten trekker i samme retning. Sammenligning av ulike temperaturgrenser for naturlig ventilerte bygninger i forhold til ute-temperatur ble undersøkt i [Hellwig et al 2006]. På bakgrunn av de ovennevnte faktorer brukes en grad lavere innetemperatur i tilfellene med naturlig ventilasjon (unntatt case N1). Redusert luftskifte utenom oppholdstid (case N3, B3, N4, N5, N6, B6) Det forutsettes at huset er tomt 7 timer pr dag, slik at luftskiftet blir redusert i denne perioden. Ifølge Nielsen og Drivsholm var leiligheter og rekkehus i Stockholm tomme 37% av døgnet, dvs. 9 timer [Nielsen og Drivsholm 2010]. Luftskiftet utenom oppholdstida er på 0,36 m3/h. TEK 10 har som minstekrav 0,7 m3/ h*m2 i boliger utenom bruk. Grini og Wigenstad (2011) hevder det ikke fins noe entydig faglig underlag for kravet i TEK [Grini og Wigenstad 2011]. I Sverige er minimumskravet 0.1 l/s*m2 (0,36 m3/h*m2) i boliger utenom bruk [Boverket 20089]. Den Tyske standarden Din 1946 Teil 2, har ingen minstekrav til luftmengder utenom bruk [Din 1946 Teil 2]. NS-EN 15251:2007 anbefaler en minste luftmengde i boliger utenom oppholdstid på 0,18 0,36 m3/h*m2 (hvis det ikke er gitt verdier på nasjonalt nivå). Mathisen (2009) anbefaler en reduksjon ned til 0,36 m3/h i tomme boliger [Mathisen 2009]. Bruk av svært lav-emitterende materialer er en forutsetning for et så lavt luftskifte utenom oppholdstida. Sove med åpent vindu (case N6, B6) Ifølge Schild [2003] sover 26% av befolkninga med åpent vindu hele året. Som et estimat av denne situasjonen, kjøres ventilasjonsanlegget på lavt luftskifte (0,36 m3/h*m2) i 8 timer, i tillegg til de 7 timene om dagen, altså 15 timer i alt. Det forutsettes isolerte innervegger og bra tette soveromsdører, og dermed moderat varmetap fra resten av huset. Reduserte transmisjonstap fra soverom, og tap til soverom beregnes ikke, da de antas å utligne hverandre. Grå utslipp (komponent-utslipp) fra selve ventilasjonsanlegget Klimagassutslipp ventilasjonsanlegg i bolig. Utenom driftsfase. kg CO2eq kg CO2eq Kilde Database kg CO2eq /m2 /m2*år EMPA 2.2e, Rundsum (Ecoinvent) 60 år, 130 m2 1377 10,6 0,18 Cradle to gate KBOB 2009/1, Rundsum (Ecoinvent) 60 år 1950 13 0,22 Cradle to gate Kari Sørnes (egne mengder) Ecoinvent 50 år, 187 m2 1525 8,1 0,16 Cradle to site A. S. Nordby (mengder Klimagsssregnskap 50 år 1478 9,9 0,2 Cradle to site fra Winther 1998) Snitt 0,19 Klimagassutslipp kulvert / jordvarme-veksler for enebolig. Utenom driftsfase. KBOB 2009/1, Rundsum For bolig 60 år 2,95 0,05 Cradle to gate KBOB 2009/1, Rundsum For kontor, kort 60 år 5,1 0,09 Cradle to gate KBOB 2009/1, Rundsum For kontor, lang 60 år 12,8 0,21 Cradle to gate EMPA 2.2e, Rundsum For bolig 60 år, 130 m2 697 5,3 0,09 Cradle to gate Snitt 0,11 Tabell 2. Grå utslipp fra balansert ventilasjonsanlegg for enebolig 4

kg CO2eq / m2*år kwh og CO2eq / m2*år Det er grå utslipp bare fra ventilasjons-anlegget som er medregna, siden resten av huset er likt for alle de ulike case. For beregninger av totale klimagassutslipp brukes et snitt av rund-summer fra databaser, og andre studier, sammenstilt i tabellen over, altså 0,19 kg CO2eq / m2*år for ventilasjonsanlegget, og 0,11 kg CO2eq / m2*år for kulverten (se tabell 2). Resultater El-oppvarming 50% oppvarm fra biobrensel Driftsfase Inkl mat. Driftsfase Inkl mat. Levert Oppvarm vifter Dir. el CO2eq CO2eq Dir. el CO2eq CO2eq Biobrensel kwh/m² kwh/m² kwh/m² kg/m² kg/m² kwh/m² kg/m² kg/m² kwh/m² B0 Bal 80% nominell virkn.g 35,4 4,4 98,4 34,9 35,1 B1 Bal 63% virkn.g 42,2 4,4 105,2 37,3 37,5 88,8 32,6 32,8 21,3 N1 Nat 21 C 67,7 0 126,4 44,9 44,9 92,5 35 35,0 43,9 N2 Nat 20 C 62,5 0 121,2 43 43,0 89,9 34 34,0 40,6 N3 Nat 20 C 7tUte 54,6 0 113,2 40,2 40,2 86 32,3 32,3 35,4 B3 Bal 63% 7tUte 39,2 3,3 101,2 35,9 36,1 31,4 31,6 N4 Nat 20 C 7tUte Vindusvent 49,4 0 108,1 38,4 38,4 83,4 31,2 31,2 32,1 N5 Nat 20 C 7tUte Kulvert 47,1 0 105,7 37,4 37,4 31,1 31,1 N6 Nat 20 C 7tUte Vindusvent ÅpVindu 41 0 99,7 35,4 35,4 79,2 29,4 29,4 26,6 B6 Bal 63% 7tUte ÅpVindu sov 35,6 2 96,4 34,2 34,4 81,1 29,8 30,0 19,8 Tabell 3. Årlig energibehov og klimagassutslipp for passivhus med ulike ventilasjons-konsept. Utslipp fra komponenter ventilasjons-system inkludert, men ikke oppvarmingsystem. Resultater er oppsummert i tabell 3 og figur 3. Man ser at: -N1b har lavere utslipp enn B1e -N1 N2: utslipp redusert med 4%. -N2 N3, utslipp redusert med 6,5% -N3b har 2% høyere utslipp enn B3b. N3b har mindre utslipp enn B1b. -N4e har bare 2% høyere utslipp enn B1e. -N6e har litt høyere utslipp enn B6e, men N6b har lavere enn B6b. Fig 3. Utslipp fra komponenter ventilasjons-system inkludert, men ikke oppvarmingsystem eller bygningskropp. CO2-utslipp for både el-oppvarming og 50% av rom-oppvarminga fra biobrensel. Merk at klimagassutslipp er for husets totale forbruk (inkludert belysning, varmtvann osv.) 70 60 50 40 30 20 10 0 Totale klimagassutslipp. Netto energi til varme og ventilasjon B0 B1 N1 N2 B3 N3 N4 N5 B6 N6 Case Vifter Varmebatteri Romoppvarming CO2 El-oppvarm CO2 50% bio Årlige klimagassutslipp 45 Fig 4. Klimagassutslipp med ulike ventilasjons-case. Utslipp fra komponenter i ventilasjons-system inkludert, men ikke oppvarmingsystem eller bygningskropp 40 35 30 25 N1 N2 N3 N4 N5 N6 Naturlig vent Eloppvarm Naturlig vent. 50% bio Case B1 el-oppvarm Case B3 el-oppvarm Case B1 50% bio 5 Case

kg CO2eq / m2*år Kg CO2eq / m2*år kg CO2eq / m2*år -Alle tilfeller med naturlig ventilasjon og 50% biobrensel har lavere utslipp enn B3e. -Ser ut som kulvert gir mer forvarming enn ventilerte vindu. -N5e og N6e har lavere utslipp enn B1e (som representerer et typisk norsk passivhus). -N6b har 21,6% lavere utslipp enn B1e. Simuleringer med samme innetemperatur (ser bort fra adaptiv komfort-prinsippet) Vi ser at N3²¹ har litt høyere, og N4²¹ har Årlige klimagassutslipp litt lavere utslipp enn B1, når alle har 45 50% biobrensel. N3²¹b og N4²¹b has mye lavere utslipp enn B1 og B3 med eloppvarming. 40 Fig 5. Utslipp fra N1 (som alltid), N3, N4 og N6 med 21 C innetemp. N2 har fortsatt 20 C. 35 30 25 N1 N2 N3²¹ N4²¹ N6²¹ Naturlig vent Eloppvarm Naturlig vent. 50% bio Case B1 el-oppvarm Case B3 el-oppvarm Case B1 50% bio Sensitivitetsanalyser Ulike steder / klima Med el-oppvarming øker den relative fordelen med varmegjenvinning med kaldere vinter. Med halve rom-oppvarminga fra biobrensel gir tilfellet med naturlig ventilasjon mindre utslipp. Årlig klimagass-utslipp, ulike lokaliteter 60 Fig 6. Klimagassutslipp for 2 ventilasjonscase på ulike lokaliteter. Utslipp fra komponenter i ventilasjons-system inkludert, men ikke oppvarmingsystem eller bygningskropp. 50 40 30 20 10 0 Trondheim Stavanger Oslo Røros Karasjok Case B1 El-varme Case N4 El-varme Case B1B 50%bio Case N4B 50%bio CO2-faktorer; har relativt liten innvirkning på forholdet mellom case B1 og N4. Årlige klimagass-utslipp, ulike CO2-faktorer for el. 60 Fig 7. Klimagassutslipp for 2 ventilasjons-case med ulike CO2-faktorer. Utslipp fra komponenter i ventilasjonssystem inkludert, men ikke oppvarmingsystem eller bygningskropp. 40 20 0 UCTE 595 6 Simul ering 355 NORD EL 210 ZEB 132 NO 17 Case B1 El-varme Case N4 El-varme Case B1B 50%bio Case N4B 50%bio

kg CO2eq /m2*år kg CO2eq / m2*år Virkningsgrad gjenvinner Også med 90% virkningsgrad har B1b større utslipp enn N4b. Og B1e har større utslipp enn alle naturlig ventilerte case med 50% biobrensel. Med el-oppvarming må B1 ha virkningsgrad på over 73% for å ha mindre utslipp enn N4. Fig 8. Simuleringer med ulik virkningsgrad gjenvinning. De heltrukne strekene er med el-oppvarming, de stipla med biobrensel. Årlige klimagass-utslipp, ulik virkningsgrad gjenvinner 65 70 75 80 85 45 40 35 30 90 Aggregatets nominelle temperatur-virkningsgrad % Case B1 El-varme Case B1B 50%bio Case N1B 50%bio Case N2 El-varme Case N2B 50%bio Case N3 El-varme Case N3B 50%bio Case N4 El-varme Case N4B 50%bio Utslippsbalanse ventilasjonsanlegg Vi ser at med 50% biobrensel-oppvarming sparer ventilasjonsanlegget bare litt mer enn det koster, regna i klimagassutslipp. De totale klimagass-utslippene er typisk 30 og 40 kg CO2eq / m2*år, mens komponent-utslippet fra ventilasjons-anlegget er på 0,19 kg CO2eq / m2*år, altså et forhold på 200:1. Klimagassutslipp balansert ventilasjon. Case B1e / B1b 2 Fig 9. Forholdet mellom klimagass-utslipp fra komponenter og viftedrift, og varmeutbyttet fra gjenvinner, i et balansert ventilasjons-anlegg. 0-2 -4-6 -8 El-oppvarming 50% biobrensel Varmeutbytte Komponentutslipp Utslipp viftedrift Konklusjon I en reell vurdering av hvor stor andel ventilasjons-varme som gjenvinnes, bør den latente varmen som tilføres innelufta inkluderes. Beregningene indikerer at de totale klimagass-utslipp fra en bolig med naturlig ventilasjon kan være like lave som med balansert ventilasjon med varmegjenvinning. Vurdering av reell virkninggrad varmgjenvinning er basert på et begrensa antall studier, og noen av dem en del år gamle og få er fra boliger. Det er riktignok gjort en Sensitivitets-analyse av virkningsgrader som viser at selv med 85% nominell virkningsgrad (eller 80% nominell, bare redusert med 5%) har case B1b og N3b omtrent like utslipp. Imidlertid kan mindre interntilskudd pga mer energieffektivt utstyr i framtida, øke oppvarmingsperioden, og dermed øke nyttig tilskudd fra varmegjenvinner. Et typisk norsk passivhus med el-oppvarming og balansert ventilasjon ser ut til å ha høyere klimagass-utslipp enn et med naturlig ventilasjon og 50% av rom-oppvarmingsbehovet dekt av biobrensel. Et naturlig ventilert hus isolert på passivhus-nivå, med forvarming av luft i kulvert, og redusert luftskifte på dagtid når folk er ute, kan har like lav klimabelastning som et typisk passivhus, når begge er el-oppvarma. Dette indikerer at naturlig ventilasjon ikke er noen dårlig løsning vurdert i forhold til klimagass-utslipp, men 7

er litt mer avhengig av energikilde med lav utslippsfaktor enn balansert ventilasjon. På bakgrunn av dette virker de norske byggeforskriftene for «smale» til å være optimale verktøy i arbeidet for å bremse den globale oppvarminga. Det er fare for en sub-optimering, med bygninger med lavt energiforbruk til oppvarming, men ikke nødvendigvis lave totale klimagass-utslipp. Referanser [Boverket 2008] Regelsamling för byggande, BBR 2008, Boverket, Karlskrona, Sweden. [Claessens-van Ooijen 2006] Claessens-van Ooijen, A.M.J., Westerterp, K.R., Wouters, L., Schoffelen, P.F.M., Van Steenhoven, A.A., Van Marken Lichtenbelt, W.D. 2006. Heat production and body temperature during cooling and rewarming in overweight and lean men. [de Dear og Brager 1998] de Dear, R.J. and Brager, G., 1998. Developing an adaptive model of thermal comfort and preference. ASHRAE Transactions 1998;104(1):145e67. [de Dear et al. 1997] de Dear, R.J., Brager, G.S., Cooper, D., 1997, Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference, Final Report ASHRAE RP- 884, Results of Cooperative Research between the American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc., and Macquarie Research, Ltd, [EMPA 2.2e] Ökologische Baustoffliste (Version 2.2e), publisert av Swiss Federal Laboratories for Material Science and Technology, EMPA. [Grini og Wigenstad 2011] Grini, C. og Wigenstad, T., 2011. LECO, Behovstilpasset ventilasjon. Sintef Byggforsk, Prosjektrapport 73. [Hellwig et al 2006] Hellwig, R.T., Brasche, S., Bischof, W., 2006. Thermal comfort in offices natural ventilation vs. air conditioning. Proceedings of conference: Comfort and Energy Use in Buildings London. [Kalamees et al 2006] Kalamees, T., J. Vinha, and J. Kurnitski. 2006. Indoor humidity loads and moisture production in lightweight timber-framed detached houses. Journal of Building Physics 29(3):219 46. [KBOB 2009/1] Ökobilanzdaten im Baubereich, publisert av Koordinationskonferenz der Bau- und Liegenschaftsorgane der öffentlichen Bauherren. [Lassen et al 2009] Lassen, N., Fylling, A., Mysen, M., Dokka, T. H., Bordewich, L., 2009. Passivbygg som forskriftskrav i 2020. Multikonsult, Sintef. [Leaman og Boardass 1997] Leaman, A.J. and Bordass, W.T., 1997. Productivity in Buildings: the Killer Variables, Workplace Comfort Forum, London. [Markussen Raffnsøe 2007] Markussen Raffnsøe, L., 2007. Thermal Performance of Air Flow Windows. Master Thesis, BYG DTU Department of Civil Engineering. [Mathisen 2009] Mathisen, H. M., 2009. Behovsstyrt ventilasjon i passivhus og lavenergiboliger. Husbanken 2009. [Nielsen og Drivsholm 2010] Nielsen, T. og Drivsholm C., 2010. Energy efficient demand controlled ventilation in single family houses. [Nordby] Nordby, A. S., 2011. Carbon reductions and building regulations: the case of Norwegian mountain cabins. Building Research and Information, 39:6, 553-565. [Petersen et al 2009] Petersen, A. J., Bryn, I., Schild, P. G., Haugen, E. N., Nilson, G., Kjell Høydahl, K., 2009. Forhold tilknyttet bruk av roterende gjenvinnere i skoler. Erichsen & Horgen og SINTEF [Programbyggerne 2012] Dataprogram: SIMIEN 5.010. Tilgjengelig på: www.programbyggerne.no [Roulet et al. 2001] Roulet, C., Heidt, F., Foradini, F., Pibiri, M., 2001. Real heat recovery with air handling units: Energy Buildings 33:495 502. [Schild 2003] Schild, P., 2003. Nasjonal undersøkelse av boligventilasjon med varmegjenvinning. Norges byggforskningsinstitutt. Prosjektrapport 341. Oslo, 2002. [Sjøvold 2008] Sjøvold, O., 2008. VVS Aktuelt 17.04.08. webside: www.vvsaktuelt.no/xp/pub/hovedmeny/varme_og_energi/298481, access date: 22.04.2012 [Sørnes 2011] Sørnes, K., 2011. Heating and Ventilation of Highly Enegy Efficient Residential Buildings: Environmental Assessment of Technology Alternatives. Masteroppgave NTNU. [Universitetet Siegen 2012] GAEA, Universitetet i Siegen 2012. Avdeling for Bygningsfysikk og solenergi. http://nesa1.uni-siegen.de/index.htm?/softlab/gaea_e.htm, access date 01.04.2012 [Wijers et al 2007] Wijers, S.L.J., Saris, W.H.M., van Marken Lichtenbelt, W.D., 2007. Individual Thermogenic Responses to Mild Cold and Overfeeding Are Closely Related. Journal of clinical endocrinology and metabolism, 2007, Vol 92; NUMB 11, pages 4299-4305. 8

www.akademikaforlag.no