Molde Eiendom KF MOLDE KULTURSKOLE nybygg og rehab FORPROSJEKT Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04
nybygg og rehab 1 2013-10-04 Energiberegninger forprosjekt Idunn Rausand Hege Løkken Hansen Rev. Dato: Beskrivelse Utarbeidet Fagkontroll Godkjent Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS som del av det oppdraget som dokumentet omhandler. Opphavsretten tilhører Norconsult. Dokumentet må bare benyttes til det formål som oppdragsavtalen beskriver, og må ikke kopieres eller gjøres tilgjengelig på annen måte eller i større utstrekning enn formålet tilsier. Norconsult AS Ingvald Ystgaardsv. 3A, NO-7047 Trondheim Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 2 av 18
nybygg og rehab Innhold 1 Bakgrunn 6 2 Forskriftskrav i TEK10 7 3 Byggets energisystem 8 4 Beregningsmetode og -grunnlag 9 4.1 Beregningsgrunnlag 9 4.1.1 Nybygg 9 4.1.2 Eksisterende bygg 9 4.2 Beregningsforutsetninger 9 4.2.1 Nybygg 9 4.2.2 Eksisterende bygg 10 5 Resultater 11 5.1 Nybygg 11 5.1.1 Energitiltak (godkjent) 11 5.1.2 Energiramme (godkjent) 13 5.1.3 Alternativ optimalisering 14 5.1.4 Oppdragsgivers energikrav (oppfylt) 15 5.1.4.1 Energimerke-beregning i SIMIEN 15 5.1.5 Årssimulering i SIMIEN nybygg 16 5.2 Eksisterende bygg 17 5.2.1 Årssimulering i SIMIEN eksisterende bygg 17 6 Konklusjon 18 Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 3 av 18
Sammendrag Det skal bygges nytt bygg for kulturskolen i Molde. Arealer i «Gamlefengselet», som består av rådstue og cellebygning, skal delvis rehabiliteres og være en del av den nye skolen. Nybygget er plassert nord-øst for «Gamlefengselet». Byggene skal huse formidlingssal, administrasjon, musikk, teater/dans, billedkunst og undervisningsrom. Det er gjennomført energiberegninger vha. dataprogrammet SIMIEN versjon 5.018 for Molde kulturskole separate beregninger er utført for henholdsvis nybygg og rehab (av eldre fengselsbygning). Nybygg skal tilfredsstille krav i TEK10, i tillegg er det satt krav fra oppdragsgivers side. Det var ønske om å oppnå minimum energiklasse B (fra byggeprogram, datert 28.06.2012), som for skolebygg utgjorde levert energi på maksimum 118 kwh/m² oppvarmet areal. Med innføring av ny skala fra 1.7.2013 tilsvarer dette energiklasse C. Generelt gjelder at TEK10 nå er utgangspunkt for å oppnå energiklasse C. For rehab av eksisterende bygg er det ikke satt konkrete energikrav. Molde kulturskoles nybygg vil automatisk tilfredsstille energikrav i TEK10 hvis man legger verdier i henhold til energitiltaksmetoden (krav i tabell 2) til grunn for evalueringen, se avsnitt 5.1.1. Det er videre et potensiale for å optimalisere mellom verdier og kostnader, og fremdeles tilfredsstille energikrav i TEK10, da i henhold til energirammemetoden. Eksempelvis kan man her tillate U-verdier for yttervegger og tak på nivå med minstekrav (tabell 1), og fremdeles komme innenfor energirammekravet som for skolebygning er et netto energibehov på 120 kwh/m², se avsnitt 5.1.2. Byggeforskriftenes energikrav kan tilfredsstilles på flere vis. En økonomisk analyse burde ligge til grunn for det endelige valget. Oppfyllelse av krav til termisk komfort og krav til solfaktor må dokumenteres separat, dette avhenger blant annet av valg av løsninger for vinduer og solskjerming i detaljeringsfasen. Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 4 av 18
Nybygget vil tilfredsstille TEK10, samtidig som oppdragsgivers energikrav er tilfredsstilt. Under forutsetningene som er benyttet i energiberegningen kan nybygget oppnå energikarakter B (gul). Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 5 av 18
1 Bakgrunn Det skal bygges nytt bygg for kulturskolen i Molde. Arealer i «Gamlefengselet», som består av rådstue og cellebygning, skal delvis rehabiliteres og være en del av den nye skolen. Nybygget er plassert nord-øst for «Gamlefengselet». Byggene skal huse formidlingssal, administrasjon, musikk, teater/dans, billedkunst og undervisningsrom. Norconsult AS har på oppdrag fra Molde Eiendom KF utført energiberegning av Molde kulturskole nybygg og rehab. Det er utført to separate energiberegninger for henholdsvis nybygg og rehabiliterte deler. Energiberegningene er utført som dokumentasjon på bygningens energibehov, dokumentasjon av at nybygg tilfredsstiller energikrav satt av oppdragsgiver i byggeprogram, og at nybygg tilfredsstiller offentlige energikrav gitt i Teknisk forskrift til Plan- og Bygningsloven (TEK10), 14-2 Energieffektivitet. Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 6 av 18
2 Forskriftskrav i TEK10 Generelt gjelder energikravene for bygningens oppvarmede bruksareal (BRA). U-verdier beregnes som gjennomsnittsverdi for de ulike bygningsdeler. 14-2 Energieffektivitet TEK 10 gir to alternative metoder for å dokumentere forventet energibruk for et bygg: 1. Energitiltaksmetoden: Det er stilt krav til U-verdier (se TEK10 14-3) for ytre bygningsdeler, totalt areal for glass/vindu/dører i forhold til oppvarmet BRA, lufttetthet og varmetap fra kuldebroer, samt noen krav til de tekniske installasjonene. De enkelte bygningsdelene og komponentene må tilfredsstille disse kravene. Enkelte krav til varmetap gjennom ytterkonstruksjonene kan overskrides ved omfordeling mellom postene. 2. Rammekravsmetoden: Byggets samlede netto energibehov skal ikke overskride en rammeverdi i TEK10 14-4 som gjelder for aktuell bygningskategori. Ved beregningen forutsettes standardiserte verdier for klima, driftstider og internlaster. Uansett valg av metode ( 14-3 eller 14-4) skal minstekrav i 14-5 oppfylles, se tabell 1. Tabell 1. Minstekrav i TEK 10, 14-5. Bygningsdel Krav U-verdi yttervegg [W/m²K] 0,22 U-verdi tak [W/m²K] 0,18 U-verdi gulv på grunnen og mot det fri [W/m²K] 0,18 * U-verdi vinduer og dører [W/m²K] 1,6 ** Lekkasjetall. Antall luftvekslinger per time ved 50 Pa trykkforskjell [h -1 ] 3,0 U-verdi for glass/vindu/dør inkludert karm/ramme multiplisert med andel vindus- og dørareal av bygningens oppvarmede BRA < 0,24 Total solfaktor for glass/vindu (g t) på solbelastet fasade < 0,15 *** * U-verdi av konstruksjonen inkludert varmemotstanden i grunnen. ** U-verdien er inkludert karm/ramme. *** Gjelder med mindre det kan dokumenteres at bygningen ikke har kjølebehov. Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 7 av 18
3 Byggets energisystem For opplysninger om energisystem og ventilasjon, henvises til beskrivelse i forprosjekt (datert 27.09.2013). Kort oppsummert er det benyttet varmepumpe og elkjel for varmeanlegget, og ventilasjon med kjøling. Luftmengder og soneinndeling ventilasjon fra forprosjekt er utgangspunkt for soneinndeling i energiberegningene. Det er lagt inn 10 % reserve i de oppgitteluftmengdene, så de reelle verdiene er noe lavere. Det vil si at reserven oppfattes som ubenyttet reservekapasitet, og ikke er tatt med i utgangspunktet for energiberegningen. Det er i tillegg korrigert for samtidighet ved variable luftmengder (VAV), og tatt utgangspunkt i 80% av reell maksimal luftmengde i energiberegningen. Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 8 av 18
4 Beregningsmetode og -grunnlag Simuleringene er utført med beregningsprogrammet SIMIEN fra Programbyggerne (versjon 5.018). SIMIEN utfører simuleringen i ht. NS 3031:2007 Beregning av bygningers energiytelse. Metode og data. 4.1 BEREGNINGSGRUNNLAG 4.1.1 Nybygg Forutsetninger for energiberegning for Molde kulturskole nybygg: Foreløpig tegning nybygg (datert 26.8.2013) og Revit-modell, tilgjengelig fra 28.8.2013. Utskrift fra byggeprogram som var en del av konkurransegrunnlaget, mottatt 18.9.2013. Bygget er her forutsatt å vurderes som skolebygning. Luftmengder kulturskole, mottatt 26.9.2013. Reviderte tegninger mottatt fra arkitekt 1.10.2013. Tegningene er skalert etter oppgitt fasademål fra arkitekt mottatt på e-post 30.9.2013. IFC-fil for Molde kulturskole mottatt 30.9.2013, brukt for å bestemme fasader og vindusstørrelser på bygget. U-verdier for vinduer er 1,2 W/m²K, opplyst av arkitekt. Isolert del av glassfasadene er bekreftet å være en veggkonstruksjon, U-verdi som for yttervegg. 4.1.2 Eksisterende bygg Forutsetninger for energiberegning for eksisterende del av Molde kulturskole (gamle Molde fengsel): Tegningene er skalert etter oppgitt skala på tegningene, dette for å finne riktig oppvarmet areal. IFC-modell for Molde gamle fengsel fra 13.11.2012, er benyttet for å finne fasadearealer, vindus- og dørarealer. 4.2 BEREGNINGSFORUTSETNINGER 4.2.1 Nybygg På dette stadiet er ikke vindusmål endelig fastlagt. Mål for vinduene som ligger bak glassfasadene, er beregnet med omtrentlig mål fra IFC-/solibri-modellen. Der det ikke er valgt U-verdier for bygningskonstruksjonen er det benyttet U-verdier for å tilfredsstille TEK 10. Det er vurdert om nybygg tilfredsstiller TEK10 både ved å velge verdier ihht. energitiltaksmetoden og ihht. energirammemetoden (hvor noen verdier kun oppfyller minstekrav) Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 9 av 18
Ved årssimulering av energibehov benyttes faktiske verdier for bygningen, der dette er innlagt i modellen. Eksempel på antagelser: Driftstid ventilasjon nybygg 8 timer daglig (kl. 13-21) Generelt gjelder at ved evaluering mot TEK10 og for beregning av energimerke benyttes standardverdier for bygningskategori, her skolebygning. Eksempel på hvor det benyttes standardverdier: 1. Uteklimaet, satt til Oslo-klima 2. Skjermingsfaktoren til bygningen, satt til moderat skjerming, mer enn en vindutsatt fasade 3. Driftstider for personer, ventilasjon og internlaster er satt til 10/5/44 (t/u; d/u u/år) 4. Settpunkttemperatur for oppvarming, satt til 21/19 C (driftstid / ikke driftstid) 5. Belysning satt til 10 W/m 2 6. Teknisk utstyr satt til 6 W/m 2 7. Varmtvann satt til 1,9 W/m 2 8. Varmeavgivelse personer satt til 12 W/m 2 4.2.2 Eksisterende bygg Det er ikke satt energikrav til eksisterende bygg. Kjeller inngår ikke i prosjektet, og er ikke tatt med i energiberegning Loft er uoppvarmet og inngå ikke i oppvarmet bruksareal Prosjekterte verdier for ventilasjon er lagt til grunn Energiberegning er utført med forutsetninger for eldre bygningsmasse, og omfang for tidligere utbedringer er ikke kjent. U-verdier er ikke oppgitt for bygningskonstruksjonen og har derfor benyttet verdier representative for byggeperioden, erfaringstall er hentet fra potensial og barrierestudie for norske næringsbygg, for kategorien eldre bygninger. Driftstid ventilasjon eksisterende bygg 10 timer daglig (kl. 07-17) Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 10 av 18
5 Resultater 5.1 NYBYGG Energiberegninger viser at nybygg tilfredsstiller byggeforskriftens energikrav under følgende forutsetninger: 1. Verdier ihht. energitiltaksmetoden tilfredsstiller TEK10 og krav fra oppdragsgiver 2. Verdier ihht. energitiltak, kan kombineres med minstekrav for enkelte verdier (f.eks. yttervegger og tak), og fremdeles tilfredsstille TEK10 og krav fra oppdragsgiver 3. Alternativt kan verdier ihht. energitiltak optimaliseres mot eksempelvis større vindusareal Oppfyllelse av krav til termisk komfort og krav til solfaktor må dokumenteres separat, dette avhenger blant annet av valg av løsninger for vinduer og solskjerming i detaljeringsfasen. 5.1.1 Energitiltak (godkjent) Nybygg tilfredsstiller energitiltaksmetoden med god margin for vindusareal, og dermed tilfredsstiller evalueringen alle punkter, se tabell 2. Nybygget har store vindus-/glassflater på fasadene, men deler av denne glassfasaden er å betrakte som yttervegg (isolert glassfasade med U-verdi som for yttervegg), vindusareal blir dermed betydelig mindre enn først antatt. Dette gir videre potensiale for å oppfylle kravene i TEK10, samtidig som man senker kravet til de enkelte bygningsdeler, se avsnitt 5.1.2 Energiramme og avsnitt 5.1.3 Alternativ optimalisering. En videre optimalisering kan være aktuelt i detaljeringsfasen. Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 11 av 18
Tabell 2. SIMIEN-resultater som viser input-verdier for energitiltak (etter reduksjon vindusareal) Tabell 3. SIMIEN-resultater for evaluering mot TEK10 Tabell 4. SIMIEN-resultater for omfordeling energitiltak (potensiale for endringer) Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 12 av 18
Tabell 5. SIMIEN-resultater for energiramme (potensiale for endringer) 5.1.2 Energiramme (godkjent) Det er potensiale for å opprettholde TEK10-nivå for nybygg også om man for eksempel benytter minstekrav for U-verdi yttervegger (og for isolert glassfasade) sammen med minstekrav for U-verdi tak. Bygget vil da tilfredsstille energirammemetoden og minstekrav (men ikke energitiltaksmetoden). Tabell 6. SIMIEN-resultater for evaluering mot TEK 10 Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 13 av 18
Tabell 7. SIMIEN-resultater som viser input-verdier, hvor ikke alle oppfyller krav for energitiltak Tabell 8. SIMIEN-resultater for omfordeling energitiltak Tabell 9. SIMIEN-resultater for energiramme 5.1.3 Alternativ optimalisering I avsnitt 5.1.2 er U-verdi yttervegger og U-verdi tak brukt som eksempel på konstruksjoner som kan endres. I prinsippet kan alle verdiene i tabell 10 endres, nærmere minstekrav, men slik at man fremdeles tilfredsstiller kravene i TEK10 (energirammemetoden). Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 14 av 18
Tabell 10. Alternative input-verdier for optimalisering mellom energitiltak (Verdi) og minstekrav (Krav) 5.1.4 Oppdragsgivers energikrav (oppfylt) Oppdragsgivers formulering (fra byggeprogram, datert 28. juni 2012) angående energiklasse: Nytt bygg skal ha min. ha energiklasse B, evt. den best mulig oppnåelige energiklasse i forhold til de forutsetninger som er satt. Vi har valgt å legge bygget i bygningskategori skolebygg fordi det i utgangspunktet er et skolebygg som ønskes, dvs. at energibehovet ikke skal overstige 118 kwh/m²(bra)/år. Beregninger skal gjøres etter NS3031.» Ut fra dette skal nybygget tilfredsstille krav i TEK10, i tillegg er det satt krav fra oppdragsgivers side om at energibehovet ikke skal overstige 118 kwh/m² per år. Ønsket om å oppnå minimum energiklasse B (fra bygge-program, datert 28.06.2012), utgjorde for skolebygg levert energi på maksimum 118 kwh/m² oppvarmet areal. Med innføring av ny skala fra 1.7.2013 tilsvarer dette nå energiklasse C. Generelt gjelder at TEK10 nå er utgangspunkt for å oppnå energiklasse C. 5.1.4.1 Energimerke-beregning i SIMIEN Beregninger i SIMIEN viser at man for nybygg oppnår energimerke B, enten hvis man har oppfylt kravene i energitiltaksmetoden eller i energirammemetoden (med minstekrav for U-verdier for yttervegg og tak). For å oppnå energimerke B, med ny skala innført 1.7.2013, er kravet for skolebygning levert energi på maksimalt 100 kwh/m². Levert energi ligger med disse forutsetningene godt innenfor kravet til oppdragsgiver, se verdier for normalisert og lokalt klima i tabell 11. Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 15 av 18
Tabell 11. SIMIEN-resultater Energimerke-beregning, levert energi Oppfyllelse av TEK10 Energimerke (skala per 1.7.2013) Levert energi normalisert klima [kwh/m²] Levert energi lokalt klima [kwh/m²] 1. Energitiltaksmetoden B (gul) 86 76 2. Energirammemetoden med minstekrav for U- verdier for yttervegg og tak B (gul) 88 78 5.1.5 Årssimulering i SIMIEN nybygg Med utgangspunkt i samme energimodell som i avsnitt 5.1.2 Energiramme, kan man gjennomføre en årssimulering med følgende resultat. Totalt netto energibehov er beregnet til 236.000 kwh (99,5 kwh/m²), se tabell 12. Levert energi til bygningen er vesentlig lavere, grunnet utnyttelse av varmepumpe, og er beregnet til 169.000 kwh (71,5 kwh/m²), se tabell 13. Tabell 12. SIMIEN-resultater årssimulering Energibudsjett, netto energibehov Tabell 13. SIMIEN-resultater årssimulering Levert energi Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 16 av 18
5.2 EKSISTERENDE BYGG Det er ikke satt konkrete energikrav til eksisterende del av Molde kulturskole. 5.2.1 Årssimulering i SIMIEN eksisterende bygg Energiberegning ved hjelp av SIMIEN gir følgende resultater. Totalt netto energibehov er beregnet til 172.000 kwh (263 kwh/m²), se tabell 14. Levert energi til bygningen er vesentlig lavere, grunnet utnyttelse av varmepumpe, og er beregnet til 114.000 kwh (174,5 kwh/m²), se tabell 15. Tabell 14. SIMIEN-resultater årssimulering Energibudsjett, netto energibehov Tabell 15. SIMIEN-resultater årssimulering Levert energi Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 17 av 18
6 Konklusjon For å tilfredsstille energikrav i TEK10, kan man enten ta utgangspunkt i energitiltaksmetoden eller energirammemetoden. Man vil da samtidig tilfredsstille oppdragsgivers energikrav. Molde kulturskoles nybygg vil automatisk tilfredsstille energikrav i TEK10 hvis man legger verdier i henhold til energitiltaksmetoden (krav i tabell 2) til grunn for evalueringen, se avsnitt 5.1.1. Det er videre et potensiale for å optimalisere mellom verdier og kostnader, og fremdeles tilfredsstille energikrav i TEK10, da i henhold til energirammemetoden. Eksempelvis kan man her tillate U-verdier for yttervegger og tak på nivå med minstekrav (tabell 1), og fremdeles komme innenfor energirammekravet som for skolebygning er et netto energibehov på 120 kwh/m², se avsnitt 5.1.2. Byggeforskriftenes energikrav kan tilfredsstilles på flere vis. En økonomisk analyse burde ligge til grunn for det endelige valget. Oppfyllelse av krav til termisk komfort og krav til solfaktor må dokumenteres separat, dette avhenger blant annet av valg av løsninger for vinduer og solskjerming. Nybygget vil tilfredsstille TEK10, samtidig som oppdragsgivers energikrav er tilfredsstilt. Under forutsetningene som er benyttet i energiberegningen kan nybygget oppnå energikarakter B (gul). Rapport Molde kulturskole rev.docx - Energiberegning i forprosjektfase 2013-10-04 Side 18 av 18