Aktive energiegenskaper i bygget - Ventilasjon Jens Petter Burud Direktør for Teknologi og Utvikling 25.2.2013 YIT i Miljømarkedet Litt om vår eier Hovedkontor i Helsinki Ca. 25.500 ansatte Aktivitet i Norge, Finland, Sverige, Danmark, Baltikum, Russland og Sentral-Europa. Årlig omsetning: NOK 35 mrd Notert på børsen i Helsinki Største eiere er forsikringsselskaper med langsiktighet YIT 2 Internal
Nøkkeldata Norge Omsetning: ca 4 mrd. kroner Antall ansatte: ca 3500 Landsdekkende med ca. 60 avdelinger over hele landet Mer enn 35.000 kunder årlig Sertifisert av DNV etter Kvalitetsstandard NS-EN ISO 9001:2000 Helse- og sikkerhetsstandard OHSAS18001:2007 Miljøstandard NS-EN ISO 14001:2004 YIT har de komplette servicetjenester
Agenda Energikrav Innemiljø Ventilasjon og energi, hva påvirker? Case Sparebank1 Midt Norge, Trondheim Case Havutsikt, Mandal Energikrav Energimerking Fornybar energi TEK10 Energikrav i teknisk forskrift Kapittel 14. Energi EUs fornybardirektiv Energi-inspeksjon Lov om ELsertifikater AMS Beregningsmetode YIT i Miljømarkedet
Nye EU-krav til energieffektiv ventilasjon I en nylig fremlagt EU-rapport framheves moderne energieffektiv ventilasjon som en av EU s viktigste viktig energisparere. Allerede i dag sørger moderne energieffektiv ventilasjon for 10 % redusert oppvarmingsbehov i EU, sammenlignet med behovet ved bruk av naturlig ventilasjon. Fremtidig potensiale er meget stort, i perioden frem til 2025 kan aktiv bruk av moderne energieffektiv ventilasjon redusere oppvarmingsbehovet med 1200 TWh, eller 5 ggr. den samlede energibruken i Norge. YIT i Miljømarkedet Vi bygger for mennesker! Vi bygger for å få et godt og produktivt liv. Vi bygger ikke for å bruke minst mulig energi. Det vi har behov for er: Bærekraftig energi-/ ressursbruk for helse og godt innemiljø! Ref: Jan Vilhelm Bakke, Phd. Overlege, spesialist i arbeidsmedisin, Førsteamanuensis NTNU, Institutt for energi- og prosessteknikk YIT i Miljømarkedet
Innemiljøets syv søstre Innemiljø er et komplekst fagfelt som er avhengig av en rekke faktorer: 1. Termisk innemiljø Temperatur, trekk, og kuldestråling 2. Atmosfærisk innemiljø (luftkvalitet) Lukter, damper, støv (luftinntak, materialer, rengjøring) 3. Akustisk innemiljø Støy, viberasjoner, lydoverføring, og etterklangstid 4. Aktinisk innemiljø Belysning, blendingsforhold, radon, og elektromagnetisk stråling 5. Mekanisk innemiljø Ergonomi, sittestilling, og arbeidsplasser 6. Psykososialt innemiljø Mellommenneskelige relasjoner 7. Estetisk innemiljø Alt som innvirker på våre sanser Trekk Temperaturgradienter Kaldt Varmt Lyd Lukt Fukt CO 2 Radon Sopp Bakterier Levetid Energi YIT 9 Internal Forskning og utvikling «Har du tenkt over at den eneste grunnen til at vi bygger hus, er at vi trenger et innemiljø!» Innemiljøet må ses som et verktøy for å kunne utføre tankearbeid. Ragnhild Wiik, forsker YIT bruker årlig betydelige beløp til forskning og systemutvikling. En samarbeider blant annet med NTNU/- SINTEF for testing/verifisering av løsninger. Ragnhild Wiik er engasjert for å finne sammenheng mellom produktivitet og innemiljø (2004-2010) Ragnhild Wiik (Dr. scient/ Master of Management) YIT 10 Energi og Teknologi i Bygg
Innemiljøfaktorer og produktivitet Rangering av innemiljøfaktorer med hensyn til betydning for innemiljøpåvirkbar produktivitet 25 % av produktiviteten er innemiljøstyrt YIT 11 Energi og Teknologi i Bygg Beregning av luftmengder Luftmengder beregnes normalt etter 3 variabler for rom i bruk: Friskluftbehov mennesker (varierer med aktivitetsnivå) Er avhengig av antall personer Materialtyper (avgassing etc.) Kan påvirkes med materialvalg Prosesser (varme fra sol/utstyr, eller forurensninger fra kopimaskin etc.) Kan påvirkes med gode løsninger for solavskjerming, lavere forurensningog varmelast fra utstyr. Dagens luftmengder ligger på 8-20m 3 /h pr. m 2 gulvflate for kontoralealer i bruk, alt etter kjølesystem og kjølebehov. Anbefalte minimumsluftmengder finnes i Arbeidstilsynets veiledning nr. 444. Eksempel cellekontor 10m 2 : Luftmengde pr. person 7-10l/s* x 3,6 = 25-36m 3 /h (omregningsfaktor l/s - m 3 /h = 3,6) Luftmengde materialer 0,7-2,8l/s pr. m 2 gulvflate = 25-100m 3 /h (udokumenterte matr., høyeste verdi) 12 YIT-skolen_2007_AMS
Romtemperatur, operativ Lufthastighet Temperatur- Luft- Lyd- Friskluft Dimensjonerende Aktivitet/romtype Sommer Vinter 25oC 20oC gradient fuktighet nivå luftmengder oc oc oc oc m/s m/s oc/meter db(a) m3/m2 m3 pr. person Min. Maks. Min. Maks. Maks. Maks. Maks. Min. Maks. Maks. Min. Min. Auditorium 21 25 20 24 0,2 0,15 2,00 32-25 Kantine/møterom 21 25 20 24 0,2 0,15 2,00 35 20,00 25 Kontor 21 25 20 24 0,2 0,15 2,00 35 12,50 - Undervisningsrom 21 25 20 24 0,2 0,15 2,00 32 22,00 45 Resepsjon/fellesarealer 21 25 20 24 0,2 0,15 2,00 35 12,50 - Gardarobe/dusj 21 25 20 24 0,2 0,15 2,00 35 20,00 25 EDB-rom 21 25 20 24 0,2 0,2-30 50 55 10,00 - Lager/arkiv 21 25 15 21 - - - - 5,00 - Bøttekott - - 20 - - - - - 5,00 - Lagerhall (1) - - 18 21 - - 2,00 45 7,00 - Verkstedhall (2) - - 16 20 - - 2,00 45 12,00 - Utendørs - - - - - - - 45 (3) - - 1) Forutsetter ingen permanente arbeidsplasser 2) Forutsetter rent mekanisk arbeid 3) Målt 20 m fra støykilde Luftmengder gjelder for opplevd luftkvalitet, ved kjøling via luft kan de bli større. Lydnivå gjelder lyd fra tekniske installasjoner målt i oppholdssone, husk også krav til overhøringslyd mellom rom. Forskjell i temperaturkrav sommer/vinter skyldes i hovedsak forskjell i bekledning, men også forskjell i temperatur på flater (strålingsforskjell). Ved høyere innetemperatur kan en tåle høyere lufthastighet uten å føle trekk. Det gjøres normalt ikke tiltak mot luftfuktighet i kontorbygg. Maks. temperatur gjelder ved DTU for gjeldende sted (dimensjonerende temperatur). For hver o C over denne temperatur må en regne med ca. 0,5 o C høyere innetemperatur. 13 Luftmengdetabell Energibruk i bygg Forbrukspost (kwh/m 2 år) Kontorbygg TEK07 Enova undersøkelser Romoppvarming 33 30-107 Oppvarming ventilasjon 21* 9-122 Vannoppvarming 5 1-14 Vifter og pumper 22* 16-64 Belysning 25 17-47 Teknisk utstyr 34 2-49 Kjølebatteri 24* 0-24 Utendørs SUM 165* * De røde postene utgjør 41% av totalt energibudsjett
Energibruk i bygg Forbrukspost (kwh/m 2 år) Kontor passivhus Enova undersøkelser eks. Romoppvarming 14,9 30-107 Oppvarming ventilasjon 0* 9-122 Vannoppvarming 5,0 1-14 Vifter og pumper 9,0* 16-64 Belysning 15,7 17-47 Teknisk utstyr 18,8 2-49 Kjølebatteri 8,2* 0-24 Utendørs SUM 71,6* * De røde postene utgjør 24% av totalt energibudsjett Energibruk til ventilasjon Hva påvirker energibruk i ventilasjonsystem: 1. Trykktap i aggregat/aggregatrom 2. Trykktap i kanalnett med tilhørende komponenter 3. Varmegjenvinning 4. Type vifte og drivsystem 5. Styrings- og reguleringsstrategi YIT 16 Internal
Ventilasjonsprinsipper Balansert ventilasjon Mest brukt, Gir god kontroll på inneklima og varmegjenvinning. Avtrekksventilasjon Mye brukt på boliger tidligere. Ingen kontroll på tilluftstemperatur og ingen varmegjenvinning. Hybrid ventilasjon I prinsippet et balansert ventilasjonsanlegg som utnytter oppdriftskrefter i anlegget for avlastning av viftedrift når det ligger til rette for det. Koster like mye eller mer enn et konvensjonelt anlegg. Naturlig ventilasjon Ventilasjon basert på naturlig oppdrift og utskifting av luftmengder. Krav til inneklima kan vanskelig tilfredsstilles gjennom et helt driftsår med et slikt system. Kan evt. supplere et konvensjonelt system i varme perioder eller for nattkjøling av bygg. Er ofte basert på vinduslufting, dette gir tilførsel av støy og forurensing i byer og tettsteder. YIT 17 Internal Aggregat - komponenter Vifte Varmegjenv. Filter Spjeld Aggregat normalt bestående av: Vifte Tilluft - Spjeld, filter, varmegjenvinner, varmebatteri, kjølebatteri, vifte (normalaggregat) Avtrekk - Spjeld, filter, varmegjenvinner, vifte (normalaggregat) Spjeld Filter Varme Frekvensomformere for turtallsregulering vifter Vifte Varmegjenv. Kjøling Spjeld Som regel er det komponentene i ventilasjonsaggregatet som utgjør de største trykktapene i et ventilasjonssystem. Derfor er det svaært viktig å ikke underdimensjonere aggregat og komponenter. Tilkobling av kanalnett og luftekniske riktig utforming av kanaldeler og kanalnett i teknisk rom er også svært viktig for å minimalisere trykktap. Spjeld Filter Varme Kjøling Vifte
Energi, varmegjenvinning 1 Godt system for varmegjenvinning er en forutsetning 2 3 Varmegjenvinner, kan leveres i flere utgaver 1) Batterier, virkningsgrad ca. 50-65% 2) Plate, virkningsgrad ca. 50-60% 3) Roterende, virkningsgrad ca. 70-85% Virkningsgrad varmegjenvinner (n v ) (T tilluft T ute ) n v = ---------------------------- x 100% (T inne T ute ) T ute = Utendørs temperatur (eks. -15 o C) T inne = Innendørstemperatur (= avtrekkstemperatur) (eks. 22 o C) T tilluft = Tillufttemperatur før oppvarming i varmebatteri (eks. 5 o C) n v eksempel = (5 (-15)) / (22 (-15) x 100% = 20/37 x 100% = 54% Energi, vifter SFP faktor SFP faktor er et mål på energi til lufttransport (samlet vifteenergi i forhold til luftmengde = kw/(m 3 /s). SFP i nybygg, maks. ca. 2,5 SFP = Spesific Fan Power Eksempel: Tilluft Avtrekk Luftmengde: 50.000m 3 /h= 13,9m 3 /s 48.000m 3 /h= 13,3m 3 /s Trykkfall aggregat: 650Pa 550Pa Trykkfall kanalnett: 300Pa 210Pa Viftemotor 19,3kW 14,8kW 19,3kW + 14,8kW SFP = ------------------------ = 2,45 13,9m 3 /s TEK10/NS 3031 Bolig: Øvrige bygg: Passivhus: SFP like eller mindre enn 2,5 kw/(m3/s) SFP like eller mindre enn 2,0 kw/(m3/s) SFP like eller mindre enn 1,5 kw/(m3/s 20 YIT-skolen_2007_AMS
Kanalanlegg - dimensjonering Feil dimensjonering av kanalanlegg kan medføre: Vanskelig innregulering Lydproblemer Høyt energiforbruk Viktig med god dimensjonering og riktig luftteknisk utførelse av kanalsystemene. Dette er gammel kunnskap som står i lærebøkene. Ø315mm, 1300m 3 /h A, Ø200mm, 200m 3 /h 2,4m B, Ø200mm, 200m 3 /h Ø315mm, 900m 3 /h Ønskelig med lavt trykkfall i kanalnett og sluttorgan/ventil. Men viktig at ventil har tilstrekkelig autoritet for å ha kontroll på luftmengdene. 21 YIT-skolen_2007_AMS Energi, vifter q 1 /q 2 = n 1 /n 2 P 1 = (q 1 x pt)/1000 kw pt 1 / Δpt 2 = (n 1 /n 2 ) 2 P 1 /P 2 = (n 1 /n 2 ) 3 q 1 = Luftmengde før i m 3 /s q 2 = Luftmengde etter i m 3 /s n 1 = Turtall vifte før i o/min. n 2 = Turtall vifte etter i o/min. Δpt 1 = Trykkøkning vifte før Pa Δpt 2 = Trykkøkning vifte etter Pa P 1 = Teoretisk vifteeffekt før i kw = Teoretisk vifteeffekt etter i kw 10% økning av luftmengde gir: 10 % økning av turtall vifte 21 % økning av trykk over vifte (1,1 x 1,1) 33 % økning av teoretisk effektbehov el. motor (1,1 x 1,1 x 1,1) P 2 Behovstyrt ventilasjon er et svært effektivt energitiltak på et yrkesbygg. 22
Fremtiden er behovsstyrt I et kontorbygg er det ikke nødvendig å ventilere alle arealer for fullt hele tiden. En god strategi er å ventilere bygget etter tilstedeværelse av personer og temperaturnivå pga. Solbelastning. Dette gir flere fordeler: Lav gjennomsnittlig SFP Man varmer og kjøler kun med den luftmengde det er behov for Komponenter i aggregatrom kan nedskaleres (aggregat og kjølemaskin) Energiforbruket til ventilasjon blir optimalisert og lavt YIT 23 Internal Energi, variabel luftmengde IR-detektor/termostat/CO 2 føler kan styre: Ventilasjon (lav/høy) Varme/kjøling Lys (av/på) PC skjerm (av/på) VAV (variabel luftmengde) gir redusert anleggsinstallasjon og lavere energiutgifter Utnyttelse av betong gir mindre svingninger i energibehov Faktorer som reduserer byggets personsamtidighet: Sykefravær Fleksitid Interne møter Eksterne møter Reiser Lunsj Ferie/avspasering etc. 24 YIT-skolen_2007_AMS
Vifter SFP (Spesific Fan Power) 21.000m 2 oppvarmet areal): Aggregater CAV 230.000m 3 /h SFP 3,0 Driftstid 47 uker à 55h Vifteeffekt: Energibruk vifter: 190 kw (nto.) 500.000 kwh/år (24kWh/m 2 /år) Aggregater VAV 50.000-180.000m 3 /h (snitt 140.000m 3 /h i driftstid) SFP 3,0-180.000m 3 /h SFP 1,8-140.000m 3 /h (samme aggregat og kanalanlegg som ovenfor) Driftstid 47 uker à 55h Vifteeffekt, 180.000m 3 /h: Vifteeffekt, 140.000m 3 /h: Energibruk vifter: 150 kw (nto.) 70 kw (nto.) 182.000kWh/år (8,7kWh/m 2 /år) Vifteenergi reduseres (mål SFP lavere enn 1,5) I tillegg reduseres oppvarmingsbehov for ventilasjonsluft (luftmengde reduseres vinter) Distriktspresentasjon Oslo og Akershus 25 Systemløsninger for VAV Det finnes en rekke systemløsniger for VAV og ulike strategier. God VAV funksjon krever: Riktig oppdeling i soner avhengig av bygningen bruk Riktige styreparametere på romnivå, som temperatur, tilstedeværelse, CO2 eller ur. Eksempel på systemløsninger: Trykkstyring av kanalnett (trykk konstant, luftmengde varierer avhengig av uttak på romnivå) Summasjon av luftmengder, krever sonespjeld eller ventiler med måling Styring med optimizer funksjon, ikke høyere trykk i anlegget enn at den til enhver ugunstigste sone/ventil får nok luft. YIT 26 Internal
Passivhus varme-/ventilasjon Lavt varme- og kjølebehov og kvalitet på vinduer som gjør at man kan se bort fra kaldrasproblemer gir iflg. SINTEF muligheter for forenkling av varmeog kjølesystemer. Forenklet vannbårent system, reduksjon på rør og komponenter 50 75 %? Luftbårent system som også kan brukes til oppvarming? YIT 27 Energi og Teknologi i Bygg Luftoppvarming Bygg med lavt romoppvarmingsbehov og liten fare for kaldras fra vinduer gir muligheter for å tenke nytt. Oppvarming med ventilasjonsluft blir nevnt som mulig løsning. Dette bør gjøres med forsiktighet av følgende årsaker: Det skal svært liten overtemperatur til før spredningsmønster og ventilasjonseffektivitet endres. Med ventilasjonssystemet som eneste oppvarmingskilde er man avhengige at dette er i drift døgnkontinuerlig i fyringssesong YIT 28 Internal
Sparebank1 Midt-Norge Nytt kontorbygg i Trondheim sentrum Ferdigstilt høsten 2010 Krav TEK7, bygget ble prosjektert og levert med betydelig høyere energistandard Bygget har vært i drift i over to år med meget lavt energiforbruk. Eks. kontorblokk C har ligget på et energiforbruk på 65,9 kwh m2/år Bygget har interessante energiløsninger både på bygg og teknikk Status 2007 Eksisterende lokaler svært ineffektive for bankvirksomhet De gamle lokalene var meget energikrevende - over 500 kwh/m 2 /år Dårlig fleksibilitet og store arealer per ansatt Dårlig inneklima - belastende for ansatte Ønske om å samle konsernets virksomheter i Trondheim i samme bygg
Snitt av bygget Snitt Ref: Agraff Arkitekter Energifokus ventilasjon/kjøling Behovsstyrt i alle rom (CO 2 /temp/tilstedeværelse) Lavtrykksanlegg Lav SFP Lagring av kjøling i dekker
Ventilasjonsprinsippet
Energibehov til vifter svært lavt SFP-faktoren er funnet ved å analysere data fra SD-anlegget. Lavere SFP når det ikke er behov for gjenvinning og klimalukene er åpne Luftmengde (l/s) Effekt (kw) Avlest SFP (kw/m 3 /s) Lukestyring Illustrasjon: Evotek AS v/ Rasmus Høzeggen
Varmegjenvinner Virkningsgraden er funnet ved å analysere data fra SD-anlegget. Temperaturvirkningsgraden ligger over 85 % når det er balanse i systemet, fullt regulatorpådrag og ved full luftmengde Pådrag Temp.virkningsgrad (%) Luftmengde tilluft/avtrekk (l/s) Utetemp ( C) Illustrasjon: Evotek AS v/ Rasmus Høzeggen Blokk C - Kontordel Energipost Kontordel Blokk C (kwh/m 2 ) Kontorbygg TEK 10 (kwh/m 2 ) Romoppvarming 4,9 34 Ventilasjonsvarme 3,9 22 Varmt forbruksvann 5,3 i 5 Vifter, pumper og vent.kjøling 7,1 29 ii Teknisk utstyr og belysning 44,7 iii 59 Romkjøling 0 0 Totalt 65,9 144 i Beregnet ut fra fjernvarmeforbruk når det ikke er oppvarmingsbehov i bygget. ii Beregnet med årsvirkningsgrad på 2,0 for ventilasjonskjøling iii Medregnet reservekraft = 10,0 kwh/m 2 for kontordel (målte verdier fra Blokk E)
Til sammenligning 550 500 450 400 350 kwh/m 2 300 250 200 150 100 50 0 Kvartalet 2007 Snitt kontorbygg Norge Totalt for Kvartalet TEK '10 for kontorbygg Blokk C - kontordel Hva med de "andre"? Alt i et løsningen KlimaTak TM byggets tekniske motorvei i dag og i fremtiden Utviklet, patentert og produsert i Norge for nordiske forhold YIT 40 KlimaTak 2012
Styring på en smartere måte Med KNX MultiLight plasseres sensorer der du oppholder deg - rett over din arbeidsplass. KNX MultiLight erstatter dagens trekksnor i en nedhengt lysarmatur. KNX MultiLight er tilpasset teamkontor, landskap og cellekontorløsninger og vil erstatte vegg-/ takmonterte enkeltkomponenter som lysbryter, bevegelsesmelder, temperaturregulator og relé for lysstyring. YIT 41 KlimaTak 2012 Passivbygget havutsikt Nytt kontorbygg i Mandal 3.265 m2 Energimål: 66 kwh/m2 i ht. Normalisert klima og levert energi. Ferdigstilles primo 2013 YIT 42 Internal
Havutsikt, varmeløsning Strålevarme 4500mm 1800mm 4500mm 1800mm 4500mm YIT 43 Ny varmeløsning i passivhus Havutsikt varmeløsning YIT 44 Internal
Kunnskapssenteret St. Olavs hospital i Trondheim blir Norges første sykehusbygg med passivhus-standard Passivhus Sykehusbygg Kunnskapssenteret, Trondheim Sykehus: 171 kwh/m 2 /år Universitet: 92 kwh/m 2 /år Passivhus og energimerke A Bruk av BIM-teknologi Godt isolert og tett bygg Dagslysstyring Behovsstyrt ventilasjon Høyeffektiv varmegjenvinning YIT har TTE-kontrakt på dette prosjektet YIT - Prognosesenterets fagseminar 2012 Kunnskap fra C til A Sykehus Forskrift: 300 kwh/m 2 år Energimerke C Universitetsbygg Forskrift: 160 kwh/m 2 år Energimerke C Sykehus Kalkulert pr. dd.: 171 kwh/m 2 Energimerke A Universitetsbygg Kalkulert pr. dd.: 92 kwh/m 2 år Energimerke A C A
Kunnskap fra C til A Behovsstyrt energibruk Energi brukes der folk er til stede. Bruk av YITs KlimaTak-løsning muliggjør utstrakt behovsstyring av ventilasjon, varme, lys. Dette får man til meget kostnadsoptimalt. Energigjenvinning Høyeffektiv varmegjenvinning fra ventilasjon Lavenergi utstyr Fokus på lavenergi i forhold til valg av brukerutstyr. BIM buildingsmart Bruk av ny metodikk, industrialisering av byggeprosess. Kompetanse Krever god kompetanse på håndtverk, leverandør, rådgivning og metodikk. YIT 48 Internal