Energieffektive konstruksjoner med trebaserte løsninger TID for TRE i fremtidsbyen Bergen 16. Juni 2009 Arkitekt Michael Klinski, SINTEF Byggforsk 1
Blokkbebyggelse Rekkehus Enebolig Tre-ferdighus -------------- kalksandstein og polystyren --------- trestender og cellulose Miljøregnskap per kvm oppvarmet areal for ulike bygningstyper med lik energistandard og materialbruk, sammenliknet med treferdighus (livssyklus produksjon, vedlikehold, drift, uten riving) Passivhus, Tyskland 2
Utredning fra Østerrike: Passivhus er bra, men kan optimeres Ressursbehov for produksjon og bygging tilsvarer rundt 100 års ressursbehov for drift av passivhus 3 prosent ekstra ressurser til bygging er nedbetalt på få år Ressursbehov for bygging og vedlikehold kan minskes med 30 % Mest å spare: fornybare materialer til yttervegg og tak 3
Mildt kystklima og kaldt innland Bergen Oslo 4
Energi i boliger i Norge Gjennomsnittlig boenhet: 214 kwh/m²a totalt levert energi Teknisk forskrift TEK 1997: 60-90 kwh/m²a oppvarmingsbehov, beregnet i Oslo-klima TEK fra august 2009: 120-140 kwh/m²a totalt netto energibehov, 40-60 kwh/m²a oppvarmingsbehov indikeres Lave strømpriser > høyt forbruk, spesielt for varmtvann, belysning og utstyr (brukervaner!) 5
Hva er et passivhus? Tysk definisjon: Komfortabelt inneklima kan oppnås uten spesielt oppvarmingssystem og uten kjøleanlegg Årlig oppvarmingsbehov 15 kwh/m² Nødvendig oppvarmingseffekt 10 W/m² Primærenergibehov totalt 120 kwh/m²år (multipliserer strøm med 2,7) Prinsipp: Alt oppvarmingsbehov kan dekkes av ventilasjonsanlegget 6
Hva er et passivhus? Mulig norsk definisjon: Oppvarmingsbehov 15 kwh/m²år for Østlandet, Sørlandet, Sørvestlandet (og dalstroka innafor) hvor årsmiddeltemperatur er minst 5 C Mulig litt høyere oppvarmingsbehov for eneboliger under 200 m² og boliger i kaldere strøk av landet Minimumskrav til fornybar energi Prinsipp: Alt oppvarmingsbehov kan dekkes av et sterkt forenklet vannbårent system 7
Hva må til? Kompakte bygg, kuldebroer må unngås U-verdi ikke større enn 0,15 W/(m²K) - vegger, tak, gulv (dvs. 25-40 cm isolasjon) 0,8 W/(m²K) - vinduer inkl. ramme og karm Lufttette bygg (ukontrollert lekkasje ikke mer enn 0,6 husvolumer per time ved trykktest) Balansert ventilasjon med høyeffektiv varmegjenvinning (minst 75 %) [Dette er minstekrav som må tilpasses aktuelt bygg og klima på stedet!] 8
Hva sørger for oppvarming? Passiv solvarme Interne varmekilder - beboere - belysning, PC, TV, kjøleskap, komfyr Varmegjenvinner i ventilasjonsanlegget Resten (10 W/m² hvis kun ventilasjonsvarme) dekkes av et enkelt etteroppvarmingsregister i ventilajonsanlegget (varmepumpe eller andre energikilder) eller andre enkle oppvarmingssystemer 9
Oppvarmingsbehov i kwh/m²a Bygningsdybde i m Etasjer Oppvarmingsbehov, bygningshøyde og bygningsdybde Men: mht. dagslys er 11-12 m dybde optimalt (prosjekt i Mellom-Europa, passivhusstandard, byggets lengde 40 m) 10
Oppvarmingsbehov og hovedfasadens orientering i kilowattimer (midtrekkehus i Mellom-Europa) Oppvarmingsbehov i kwh/m²a Eksister. Laven. Passiv Nord Øst Sør Vest Nord 11
Oppvarmingsbehov og hovedfasadens orientering i ulike passivhustyper med lik energistandard Oppvarmingsbehov i kwh/m²a Frittstående enebolig 15 kwh/m²a Rekkehus Blokkbebyggelse i Mellom-Europa Nord NØ Ø SØ Sør SV V NV Nord 12
Oppsummering sted, bygningsform, orientering 1. Energetisk konsept/standard ligger i bunn 2. Kompakt bygningsstruktur veier mye 3. Tilgang på sol kan være avgjørende i gitte situasjoner Kompakt bebyggelse gir stort spillerom for god stedsutvikling med spennende romvirkninger Sørvest/sør/sørøstorienterte hus bør ha høyere andel enn øst/vest, spesielt hvis småhus Eneboligfelt må optimeres mht. tilgang på sol og lite skygge for å kunne oppnå passivhusstandard med akseptable kostnader 13
Bevisst bruk av glass 1 Optimalisere vindusandel: Dagslys Utsyn Innsyn Passiv solvarme/varmetap om vinteren Overoppheting om sommeren Helglassfasader reduserer sommerkomforten betydelig og kan gi vinterproblemer også Mht. energi er optimal glassandel i sørfasaden 40-70 % i Mellom-Europa, ikke mest mulig >> >> Må analyseres konkret! 14
Bevisst bruk av glass 2 Større glassareal mot sør gir ikke alltid netto mer soltilskudd enn varmetap, sjelden i Norge Effektbehov kan øke, selv om oppvarmingsbehov minker Til tross for korrekt beregning kan det i praksis bli for kaldt Store glassfelt over flere etasjer: varmen forsvinner oppover >>> varmekilde ved vinduet kan bli nødvendig 15
Unngå sommerproblemer Skjerming mot overoppheting, helst utvendig med 75 % reduksjonsfaktor - ellers ikke mer glass mot øst og vest enn 15 % av bruksareal bak (25 % mot sør) Energibesparende hvitevarer, TV osv. Noen tyngre bygningsdeler som kan lagre kulde og varme og dempe temperatursvingninger Naturlig ventilasjon (åpne vinduer) må være mulig, gjennomgående leiligheter eller boliger over flere etasjer er en fordel mht. dette 16
De første eksempler fra Norge, omtrent på passivhusnivå Ferdigstilt: Tomannsbolig, Oslo 2005 Enebolig og 7 rekkehus, Tromsø 2005/07 Enebolig, Skien 2006 17
Passivhuset NorONE på Sørumsand Prosjektert og prefabrikkert i Tyskland Ambisjoner: Sertifisering av Passivhusinstituttet Selvforsynt på energi gjennom året Skisse tegnet av Toril Grønvold Slik ble det bygd etter Harald Ringstads tilpasninger (balkonger gjenstår) 18
Stor, kompakt enebolig Totalt bruksareal 340 m², inkludert 80 m² utleieleilighet i underetasjen Formfaktor A/V = 0,65 Universell utforming, tilgjengelig med rullestol Hovedfasade nøyaktig mot sør Vinduer 14,4 % av gulvarealet I hovedsak mot sør og vest, kun 2,4 m² mot nord Asymmetrisk saltak muliggjør sørvendte vinduer på loftet 19
Vegger I underetasjen: LECA-elementer med tilleggsisolasjon 20
Andre vegger og tak: prefabrikkerte treelementer med celluloseisolasjon (vegger 2 lag) 21
Diffusjonsåpen konstruksjon OSB-plater som innvendig dampbremse og lufttetting Skjøter og overganger teipet med lufttett klebebånd Impregnerte trefiberplater som vindtetting/tilleggsisolering Porøse trefiberplater 35 mm (mot karmen 50 mm) Celluloseisolasjon 241 mm OSB-plater 15 mm Celluloseisolasjon 140 mm Gipsplater 18 mm Lufttetting Vegg/vindu 22
U-verdier [W/m²K] Gulv på grunn: 0,08 Yttervegger underetasje 0,13 Yttervegger ellers 0,10 Yttertak 0,10 Vinduer 0,77 Ytterdører 0,75 Kuldebroverdier i sum negativ (relatert til utvendige mål etter PHPP) 23
Teknisk utstyr Balansert ventilasjon med 80 % varmegjenvinning Forvarming/-kjøling via jordvarmeveksler Separat komfyrvifte med kullfilter Gråvann-varmeveksler Vakuum-solfanger Luft-til-vann-varmepumpe El-kolbe Vannbåren gulvvarme Vedovn 37 m² solcelleanlegg (?) Overvåkingssystem Belysning og hvite-/brunevarer med lavt energibehov 24
Løvåshagen i Bergen Ill: MIR/ABO 80 leiligheter i Fyllingsdalen utenfor Bergen, 28 passivhus i 2 hus + 52 lavenergileiligheter Snittstørrelse på ca. 80 m² - fra 75 til 89 m² 25
Energi- og byggekonsept Løvåshagen Passivhus: lavblokk i 2-3 etasjer, med plate på mark Bærekonstruksjon: Dekker og skillevegger i plasstøpt betong Lett tretak, I-profil bjelker i pulttak på 5 Svalgang og balkonger er mest mulig dekoplet bæremessig fra bygningskroppen 26
Isolasjonstykkelser og U-verdier Bygningsdel Isotykkelse Konstruksjon Yttervegg langvegg 350 mm Dobbeltvegg-konstruksjon, med 98 mm innervange og yttervange, og 150 mm mellomliggende isolasjon. Yttervegg gavlvegger 400 mm Dobbeltvegg-konstruksjon, som over men med 200 mm mellomliggende isolasjon. Yttertak 500 mm I-profil bjelker som åstak (bæres på skillevegger i betong), 3 lufting og papptekking. Gulv på grunn 350 mm Isolasjon på kultlag, med 100 mm påstøp U-verdier/kuldebroer/lekkasjetall Løsning Yttervegg U = 0.10 0.12 W/m²K Dobbeltvegg-konstruksjon. Yttertak U = 0.08 W/m²K Luftet tretak med I-profil bjelker. Gulv på grunn U = 0.08 W/m²K Plate på mark med 350 mm isolasjon. Vinduer U = 0.70-0.80 W/m²K 3 lags ruter med argon, superspacer og isolert karm Dører U = 1.0 W/m²K Godt isolerte ytterdører. Normalisert ψ < 0.015 W/m²K Prosjekterte detaljer. kuldebroverdi Lekkasjetall N50 < 0.6 ach@50 Pa Kontinuerlig vindsperresjikt, prosjekterte detaljer, god KS byggeprosess. 27
Tak- og veggdetalj Prinsipp 28
Detalj: Yttervegg-balkong Kuldebroverdi: ψ = 0.01 0.03 W/mK. Meget lavt. 29
Pilotprosjekt Myhrerenga, Skedsmo Rehabilitering med passivhuskomponenter Oppvarmingsbehovet reduseres med 90 % Levert energi reduseres med 70 % Bedre inneklima og komfort Månedlige kostnader er lavere enn med vanlig fasaderehabilitering 30
Myhrerenga: vindu og diff.-åpen vegg Lufttetting: ekspanderende bånd OSB-plate og ny isolasjon på eksisterende stendervegg (men vertikal utlekting) Arkitektskap AS 31
Risør vgs: Rehab med prefabrikkerte fasadeelementer Før Etter Bilder og detaljer fra Trebyggeriet v/ Sigbjørn Daasvatn www.trebyggeriet.no 32
Risør videregående skole 33
Risør videregående skole 34
Veggkonstruksjoner med U-verdi 0,12 W/m²K Holzbau Handbuch, www.passiv.de 35
Rapporter fra Byggforsk 36
Forbildeprosjekter 5-mannsbolig med passivhusstandard utenfor Gøteborg 37
Passivhusboligblokk i Dornbirn, Østerrrike 38
Passivhusskole i Østerrike 39
Kommunehus/Rådhus i Østerrike Passivhus i massivtre med solcelleanlegg i overbygg 40
Montessoriskole i Aufkirchen, Tyskland 41
42
43
44
45
Kontorbygg i Stadl-Paura, Østerrike 46
Supermarked i Kirchberg-Thening, Østerrike Oppvarmes med spillvarme fra kjøleanlegg og bakeriets ovn. Solceller skaffer 40 % av strømbehov 47