Smarte Hjem & Bygg Kan vi lage bygninger uten utslipp av klimagasser? Hans Martin Mathisen Leder av arbeidspakke for energiforsyning og tekniske installasjoner i FME ZEB Professor ved Institutt for energi- og prosessteknikk ved NTNU 2016-12-01
Energibruk i Norge 83 TWh til bygninger, hvorav 80% er elektrisitet Kilde: Energibruk i Fastlands-Norge, NVE, 2011
Skjerpede krav til energibruk i bygg kwh/m 2 per år Energibehov til drift Energiproduksjon, fornybar Eksisterende snitt TEK'10 TEK'15 passivhus TEK'20 nesten nullenergi TEK'25 nullenergi
Skjerpede krav til energibruk i bygg kwh/m 2 per år Energibehov til drift Energiproduksjon, fornybar Energibruk til materialer Eksisterende snitt TEK'10 TEK'15 passivhus TEK'20 nesten nullenergi TEK'25 nullenergi
The Research Centre on Zero Emission Buildings Forskningssenter for nullutslippsbygg
ZEBs hovedmål Utvikle produkter og løsninger som vil lede til markedsgjennombrudd for bygninger med null utslipp av klimagasser knyttet til deres produksjon, drift og avhending. Illustration: Snøhetta/MIR Senteret ser på boliger, yrkesbygg og offentlige bygninger. www.zeb.no
Fakta om ZEB ZEB er et forskningssenter for miljøvennlig energi (FME), finansiert av Norges forskningsråd og 25 partnere. NTNU er vertsinstitusjon og Sintef Byggforsk og SINTEF Energi er forskningspartnere. Senteret startet i november 2009 og pågår til midten av 2017. Forskningsrådet støtter senteret økonomisk i 8 år. 50% av støtten kommer fra industrien. Total budsjett: Ca. 290 MNOK (+ ekstra til forskningsinfrastruktur)
ZEBs forskningsaktiviteter WP1 Avanserte materialer WP2 Klimatilpassede, energieffektive bygningskonstruksjoner WP3 Energiforsyning og tekniske installasjoner WP4 Bruk, drift og implementering WP5 Pilotbygg, konsepter og strategier for nullutslippsbygg VIP Leca Isoblokk ZEB Living Lab Nano isolasjonsmaterialer Membran varmeveksler ZEB pilotbygg A world where buildings do not contribute with ZEB Definisjon greenhouse gas emissions
Emission of CO 2 Payback of CO 2 Use of energy Production of renewable energy Definisjon av nullutslippsbygg (Zero Emission Buildings) Materials Construction Use Demolition
ZEB pilotbygg: Powerhouse Kjørbo, Sandvika Ambisjon: ZEB OM-EQ. Gjenbruk av materialer (bærekonstruksjon og glass), energieffektiv ventilasjon, tre i fasade, 1560 m 2 solceller, grunnvarme varmepumpe Illustrasjon: Snøhetta/MIR
TEKNISKE LØSNINGER
Borehull og varmepumper Varmeveksling med grunnen 10 brønner a 200 m Til kjøling om sommeren Varmekilde for varmepumper Varmepumper Tappevann Romoppvarming og ventilasjon
Solceller på tak
Prinsipp for lufttilførsel og avtrekk
Ventilasjon fortrengning minimalt med kanaler Return Convection plume Air supply
Typisk gulvplan med ventilasjon og oppvarming Air supply CAV
Bundet energi LCA primærenergibalanse beslutningsstøtte Bundet energi energi brukt under bygging og transport av materialer ved bruk av primærenergifaktor konvertert til gjennomsnittlig årlig ekvivalent elektrisitsbruk for bygningens forventede levetid. Ekvivalent årlige bundet elektrisitet for alle materialer er 11,9 kwh/m2/year. (60 års levetid) For bygging og transport av materialer 1,4 kwh/m 2 /år
Materialemisjoner Powerhouse Kjørbo
HVORDAN VIRKER LØSNINGENE?
Noen målte ytelser Varmepumper og brønner Kjøling med varmefaktor 20 Varmepumpe med varmefaktor 4.2 for oppvarming Varmefaktor 3 for tappevann Solcellene produserte 223 000 kwh det første året, estimert var 227 000 kwh Totalt målt første års forbruk for ventilasjons-, rom- og vannoppvarming, kjøling, ventilasjon og sirkulasjonspumper var 23,7 kwh/m 2, mens den estimerte var 23,5 kwh/m 2
Kilde: Bjørn Jenssen: POWERHOUSE KJØRBO FØRSTE OG ANDRE DRIFTSÅR
Temperaturfordeling vinter Målinger under vinterforhold (-6 C ute) Forskjellene mellom ulike deler er innenfor komfortgrensene Temperature distribution a typical winter day. Radiators marked in red. Displacement ventilation inlets marked in blue.
Inneklima Første bygning i Norge som oppnår BREEAM outstanding Mer enn 85% av brukerne var fornøyd med det termiske miljøet Mer enn 95% var fornøyde med luftkvaliteten
Noe mer bak tallene? Noe er bedre enn estimert, noe dårligere I sum stemmer det meget godt Varmegjenvinner oppnår ikke estimert effektivitet Fortrengningsventilasjonen gir ikke så god effektivitet som estimert Oppvarmebehovet er lavere enn estimert Kjøleløsningen er meget effektiv, dvs mekanisk kjøling har ikke vært nødvendig. Kun varmeveksling i borehull. Den behovsstyrte ventilasjonen funger godt, dvs mindre energi til drift av vifter
KONKLUSJON Powerhouse Kjørbo: Energimessig er målene nådd De fleste tekniske løsningene fungerer godt Det er mulig å oppnå enda bedre ytelser FME ZEB Gjennom flere pilotbygg er det vist at nullutslipp er mulig