EP1 Energifremtider og miljøvisjoner Høsten 4 Forelesning 25.8.4 Energibruk i bygninger Energibruk i bygninger Professor Vojislav Novakovic, Dr.ing. Institutt for energi- og prosessteknikk NTNU (Foreleser: Prof. Per O. Tjelflaat) Bygningers funksjon Brukernes behov Bygning Bygget + tekniske installasjoner Konsekvenser av energibruken Innemiljø og utemiljø Behov for energi i bygninger Type og mengde energi Energieffektivitet i bygninger September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 2 Netto innenlands sluttbruk av energi i Norge i år 1 Totalt: 225 TWh Energikrav endret over tid Beregnet for kontorbygning i Oslo-klima 25 9 189 85,3 TWh = 38% 85,8 TWh = 38% 54 TWh = 24% Husholdninger og tjenesteyting Industri og bergverk Transport [kwh/m2 år] 15 1 5 148??? Utslipp knyttet til energibruk i bygninger er 2,1 millioner tonn CO 2 ekvivalenter av totalt 42,4 mill tonn CO 2 ekvivalenter September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 3 Eldre 1987 1997 7 Isolasjon 1 cm 15 cm cm??? cm September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 4 Stasjonær energibruk i Norge Endring - 1976-96 Bygningens omfang og energibruk 2 % 1,8 % 1,9 % Bygninger Byggtype Kontor og forretning Total Brutto areal Energibruk (mill. m 2 ) (%) (TWh) 56 49 16 2 % 1 %,7 % 1, %,7 % Kraftkrevende industri Private husholdninger Yrkesbygg Undervisning 19 17 5 Helse og 8 7 4 omsorg Industri 31 27 7 1 % % -1 % Privat og offentlig tjenestetying Annen industri Andre forbrukere Totalt Boliger SUM 114 1 32 Frittstående 141 69 33 eneboliger Rekke- og 4 19 7 kjedehus -1 % -,6 % Boligblokker 25 13 4 SUM 6 1 44 SUM 3 76 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 5 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 6 1
Energibruk i bygningsmassen fordelt over landet Nord-Norge, kyst 6 % 1 % Midt-Norge 82 % Sør-Norge 2 % Finnmark og indre Troms Hvorfor bygger vi bygninger? Beskyttelse for mennesker og eiendeler mot vær og vind mot innsyn og forstyrrelse Plass og god funksjon til aktiviteter i boliger - søvn, matlaging, hygiene, hobbyer i arbeidslokaler - sikre og effektive arbeids forhold Hvordan oppfyller bygget sin funksjon? bygningskropp og tekniske installasjoner September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 7 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 8 Krav som stilles til bygninger Hva omfatter innemiljø? Må sørge for et komfortabelt og sundt innendørs miljø Må være økonomiske både når det gjelder investerings- og driftskostnader Må gi pålitelige og sikre forhold uten uheldig virkning på utemiljøet Det termiske miljø Det atmosfæriske miljø Det akustiske miljø Det aktiniske miljø Det mekaniske miljø Det estetiske miljø Det psykososiale miljø Inneklima Innemiljø September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 9 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 1 Inneklima Fakta om innemiljøproblemer Termisk innemiljø lufttemperatur strålingstemperatur luftfuktighet lufthastighet bekledning aktivitetesnivå Aktinisk innemiljø stråling, bølger og felt lys Atmosferisk innemiljø gasser damper partikler lukt Akustisk innemiljø lyd støy Mekanisk innemiljø ergonomi Årlig kostnad for samfunnet kr 8-12 Astma hos voksne, kostnader Full lønn ved sykdom 1 Attføringsstønad Uførepensjon 8 Sykebehandling 1 5 Redusert produksjon 4 5 Sum 8 Sykepengeutbetaling 2-3 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 11 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 12 2
Bål Den første kilden til varme og lys Årestue - Grue - Ljore September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 13 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 14 Hus -Peis -Skorstein Varmtvanns sentralvarmeanlegg September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 15 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 16 Klimatisering av bygninger Endring av våre behov over tid Vannbåren kjøling - Kjøletak Bygning - - Matlaging - Lys Hule - Bål - Fakkel Årestue - Åre/Grue - Ljore - Talglys Hus - Peis - Skorstein - Tranlampe Bygning -Ovn -Skorstein -Parafinlampe Større bygg - Sentralvarme - Gass belysning Vannbåren varme Variabel luftmengde - VAV Vannbåren kjøling - Fancoil Store bygg - Skyskrapere - Klimatisering - Husholdningsapparater - Elektrisk belysning September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 17 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 18 3
Hva er tekniske installasjoner? Utstyr som er fast integrert i bygningen som har til hensikt å: opprettholde et ønsket inneklima og yte teknisk service i forbindelse med bruk av bygningen Bygning = Bygg + Tekniske installasjoner Hva inneholder tekniske installasjoner? sanlegg sanlegg Klimaanlegg Sanitæranlegg Kjøleanlegg Sterkstrøm Elektrotekniske anlegg Gassdistribusjon Svakstrøm Person- og varetransportanlegg Brannvarslings- og slokkingsanlegg Adgangs- og innbruddskontroll September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 19 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT Klimatekniske installasjoner Menneskets behov: Frisk luft Riktig temperatur Personlig hygiene - - og Kjøling - Sanitæranlegg Klimainstallasjonenes oppgaver: Erstatte forurenset luft med frisk luft Opprettholde riktig temperatur Tilføre rent vann og lede av forurenset vann INNEKLIMA ER MÅLET > ENERGI ER MIDDELET Krav som stilles til Klimatekniske installasjoner Temperaturkrav Individuell regulering Kollektiv regulering skrav Luftmengde Luftkvalitet Lufthastighet September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 21 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 22 Klimatisering av bygninger Varmtvanns sentralvarmeanlegg Vannbåren kjøling - Kjøletak Vannbåren kjøling - Fancoil Vannbåren varme Variabel luftmengde - VAV September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 23 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 24 4
Energibærere i klimainstallasjoner Primære energibærere Elektrisitet Brensel fast / flytende / gassformig Vann fjernvarme / fjernkjøling Sekundære energibærere Luft Vann / Væske / Kjølemedium 1 8 6 [%] 4 Bygningskostnader Fordeling i forandring 6 88 8 72 23 34 43 37 41 22 35 45 19 193 195 197 199 [År] Installasjoner Innredning Bygningskropp September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 25 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 26 Fordeling av energibruk i boliger Energiprofil for en kontorbygning Tilsiktet oppvarming Klesvask 7 % Matlaging 3 % og annet teknisk utstyr 4 % Kjøl/frys 6 % Varmtvann 6 % % % Bivarme 75 % 25 % Rom oppvarming Annet kwh/m2 år 5 45 4 35 3 25 15 1 5 44 24 1 Varmt vann 17 Vifter/pumper 26 Diverse 24 4 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 27 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 28 Behov for bestemt energikvalitet Elektrisk energi - elspesifikt Elektriske apparater Elektronikk - data, tele, TV, video, audio Matlaging, kjøling og frysing av matvarer Klæsvask, oppvask Varme - substituerbart av: rom, ventilasjonsluft, varmtvann Klimakjøling Temperaturavhengighet i energibruken Avhengig av uteklima dvs utetemperatur av rom av ventilasjonsluft Kjøling av rom og ventilasjonsluft Uavhengig av uteklima dvs utetemperatur av varmt forbruksvann Drift av belysning, teknisk utstyr og komponenter September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 29 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 3 5
[kwh/m2 år] Normtall beregnet for Kontorbygning i Oslo-klima 1 9 8 7 6 5 4 3 1 Ikke elspesifikt Substituerbart Elspesifikt Ikke substituerbart Varmt vann Vifter/pumper Diverse Kjøling Eldre 1987 1997 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 31 Sol Vind Fuktighet Omgivelser Samspill Installasjon Energi- og vannforsyning Varmtvann Kjøling El.apparater Gjenvinning Automatikk Bruker Vaner Holdninger Virksomhet Driftstid Forvaltning Drift Vedlikehold Utvikling Informasjon Kunnskap Energibruk Inneklima Kostnader September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 32 Arkitektur Funksjon Form Planløsninger Lys Farge Estetikk Medvirkende fagdisipliner Bygg Konstruksjon Isolasjon Tetthet Vann, Avløp Renovasjon Vedlikehold Maskin Varme- og vannforsyning Sanitasjon Kjøling Gjenvinning Automatikk Bygning Plassering Orientering Form Planløsning Isolasjon Tetthet Varmekapasitet Vindusløsninger Uteklima Utetemperatur Elektro Elektrisitetsforsyning Elektriske apparater Automatikk Energibruk Inneklima Kostnader September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 33 Helhetlig design av bygninger Når? Planlegging Prosjektering Utførelse Overtagelse Drift Vedlikehold Forvaltning Hvem? Arkitektur -Bygg -Maskin -Elektro Byggherre Bruker Arkitekt Tekniske rådgivere Entreprenører Driftspersonalet September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 34 Potensialet for reduksjon av energibruken i bygninger Nye bygninger oppføre nye bygninger slik at de bruker minst mulig energi Eksisterende bygninger oppgradere eller rehabilitere eksisterende bygninger slik at de bruker minst mulig energi De aller fleste fremtidige bygninger er allerede bygget Fremtidige energisystemer i bygninger skal være Energieffektive Fleksible Desentraliserte Solbaserte September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 35 September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 36 6
Energibruk i bygninger The End Fin Konec Slutt September-3 V.Novakovic NTNU-EPT 37 7