Hvordan å utløse miljøpotensialet i arkitektur? På vei mot passivhus og utover Inger Andresen NNTU Fakultet for arkitektur og billedkunst / Skanska Annemie Wyckmans NTNU Fakultet for arkitektur og billedkunst annemie.wyckmans@ark.ntnu.no Hvorfor?
Mot et nullutslippssamfunn Norge har sammen med EU forpliktet seg på en målsetning om å unngå en global l temperaturøkning t på over 2 C i 2050. For å nå denne målsetningen må globale utslipp av klimagasser reduseres med hele 80 prosent fra 2000-nivå[1]. For Norges vedkommende betyr det at vi bør redusere netto utslipp med over 90 % i løpet av denne perioden[2]. Gjennom Klimaforliket har den norske regjeringen derfor forpliktet seg til å bli et nullutslippssamfunn innen 2030. [1] http://www.zero.no o [2] Fordi vi må akseptere en noe lavere reduksjon i fattige land som vil ha behov for økt levestandard f CO 2 Gt of 45 40 35 30 25 20 Energy-Related CO 2 Emissions Reference Scenario 450 Stabilisation Case CCS in industry CCS in power generation Nuclear Renewables Switching from coal to gas End Use electricity efficiency End Use fuel efficiency 15 10 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Forventet vekst i globale CO2-utslipp uten tiltak (øverste kurve), sammenlignet med det nivået som er nødvendig for å begrense global oppvarming til 2.4 C. Kilde: IEA World Energy Outlook
Hvorfor arkitektur? BAE-næringen = 40% bransjen: Forbruker 40% av all energi Forbruker 40% av alle materialer Genererer 40% av alt avfall i Norge og den vestlige verden Hvorfor arkitektur? Energibruk i Norge Bygninger: g 40% United Nations Environment Programme Sustainable Buildings & Construction Initiative Illustrasjon: http://www.unepsbci.org Sintef BYGGFORSK
Hvorfor arkitektur? Energibruk per energikilde i norske bygg, per bygningstype Kilde: Enova energistatistikk 2007 Norske bygg står for 40 % av det totale energiforbruk og 50 % av elforbruket. En stor andel (rundt 70 %) av varmebehovet dekkes direkte av elektrisitet. Hvorfor arkitektur? Reduksjon av energibruk til oppvarming, kjøling og belysning av både nye og eksisterende bygninger er blant de mest effektive og lønnsomme tiltakene for å redusere klimagassutslipp [IEA 2008]. En kwh spart er bedre enn en kwh produsert Kyoto pyramiden: de riktige tiltakene i riktig rekkefølge 5 velg energikilde (helst fornybar) 4 styr energibruk 3 solenergi: utnyttelse + skjerming 2 reduser energibruk strømforbruk 1 reduser varmetap/overoppheting 0 lokale forhold: klima omgivelser
Hva er et passivhus? Primærkriterier: Oppvarmingsbehov 15 kwh/m2/år Totalt primærenergibehov 120 kwh/m2/år / Sekundære kriterier: Effektbehov oppvarming 10 W/m2 Tetthetskrav, n50 0,6 oms/h U-verdi vindu 0,8 W/(m2K), U-verdi vegg/tak/golv 0,15 W/(m2K) Isoler, tett og gjenvinn varme så godt at man nesten ikke trenger noe oppvarmings-anlegg Gitte forutsetninger t mht. luftmengder og internlaster (lys, utstyr, bruk) Redusere energiforbruk = redusere arkitektonisk kvalitet?
Redusere energiforbruk = redusere arkitektonisk kvalitet? Også en økning på 2 o C kommer til å påvirke lokalklima, natur og samfunnsliv. Flere momenter underbygger den sentrale rollen arkitektur kt og omgivelser spiller for å takle fremtidige klimautfordringer. Derfor: Fokus på innemiljø, utforming & kostnader Godt inneklima Ventilasjonsanlegget l sikrer et hygienisk luftskifte til en hver tid Ingen luftlekkasjer og kontrollert innblåsning eliminerer trekkproblemer Høye overflatetemperaturer på vinduer hindrer kaldras og kaldstråling og gir møbleringsfrihet Generelt høy strålingstemperatur gir mulighet for lavere lufttemperatur, som gir bedre opplevd luftkvalitet. lit t Bilde: Christiane Johanssen
God sommerkomfort Fornuftig fasadedesign (størrelse, plassering av vinduer) Effektiv solavskjerming (utvendig el. mellom glass) Utnyttelse av termisk masse Effektiv krysslufting Er det økt risiko for fukt/muggproblemer i passivhus? Årsak til fukt/muggproblemer Risiko ik i Passivhus Høy luftfuktighet inne Fuktkonveksjon inn i konstruksjoner Overflatekondens/sverting på overflater Lekkasjer i bad og i takkonstruksjoner Innbygging av fukt i byggefase Mindre risiko pga. balansert ventilasjon Mindre risiko pga. tetthetskrav Eliminert i passivhus Samme som i andre Større pga. tregere uttørking
Kostnader Investeringskostnader 0-10% høyere Under halvparten av driftskostnadene Forutsigbarhet mht økende energipriser Samfunnsøkonomisk lønnsomt! Kr 9 000,- /år 80 m 2, 75 øre/kwh iutgifte er Energ Kr 7 200,- /år Kr 6 000,- /år Kr 3 900,-/år Dagens standard Teknisk forskrift 2007 Lavenergi Passivhus
Hva kan vi? Hva kan vi? kwh/m²ye ear 250 200 150 100 50 Electricity Hot W ater Heating 0 Existing Regulations EPBD 2007 Low Energy Passive Housing 1997-2007 Regulations Housing Housing Zero Emission Building (FME-senter) Energibruk i norske boliger. Illustrasjion: T.H. Dokka (SINTEF Byggforsk) EPBD = European Energy Performance in Buildings Directive
Internasjonal status Passivhuskonseptet ble utviklet av professor Bo Adamsson og professor Wolfgang Feist på slutten av 80-tallet Det første passivhuset i verden ble bygget i Darmstadt i 1991 kanskje...
Internasjonal status Passivhuskonseptet ble utviklet av professor Bo Adamsson professor Wolfgang Feist på slutten av 80-tallet Det første passivhuset i verden ble bygget i Darmstadt i 1991 Det første passivhuset i Norden ble bygget i Lindås i Sverige i 2001 Det første passivhuset i Norge ble bygget i Tromsø i 2005 Wolfgang Feist og Bo Adamsson
Det første passivhuset - Darmstadt Wolfgang Feist og Bo Adamsson
Det første passivhuset i Norden Lindås Park
Arkitekt Hans Eek Norges første passivhus: I-Box, Tromsø 1 hus ferdigstilt 2005 7 hus ferdigstilt 2007 Arkitekt t og energi-e konsept: Steinsvik Arkitekter Massivtre-elementer fra Østerrike
I-box Tromsø 1. varmtvannsbereder 2. solfanger 3. tilførsel friskluft 4. ventilasjonsaggregat med motstrømsveksler 5. luft/vann varmepumpe 6. jordvarmekollektor 7. termostatstyrte persienner 8. omluftsirkulasjon med pollenfilter Norges første PHI-sertifiserte passivhus: NorOne, Sørumsand Arkitekt og energirådgiver: PassivBau, Tyskland Prefabrikerte elementer fra Tyskland www.norone.info
NorOne, Sørumsand Norges foreløpig største passivhusprosjekt: Løvåshagen - Bergen ABO Arkitekter
Mer informasjon www.lavenergiboliger.no no www.passiv.no www.enova.no www.altompassivhuse.dk www.passivhuscentrum.se www.europeanpassivhouses.org www.passiv.de www.cepheus.de www.hausderzukunft.at www.igpassivhaus.at www.lavenergiboliger.tv Les foredragene på www.passivhusnorden.no For program og påmelding, se www.passivhusnorden.se
Fremtiden? Hva kan vi? kwh/m²ye ear 250 200 150 100 50 Electricity Hot W ater Heating 0 Existing Regulations EPBD 2007 Low Energy Passive Housing 1997-2007 Regulations Housing Housing Zero Emission Building (FME-senter) Energibruk i norske boliger. Illustrasjion: T.H. Dokka (SINTEF Byggforsk) EPBD = European Energy Performance in Buildings Directive
350 men vises det i praksis? Energy use in Norway, according to building type kw Wh / m 2 300 303 289 278 279 273 264 250 255 250 245 243 236 231 231 231 234 før 1931 217 218 200 204 1931-54 1954-70 174 166 167 165 150 161 160 1971-87 1988-97 100 etter 1997 50 0 66 37 73 94 51 34 13 15 15 18 19? 49 39 141 107 23 29? 12 37 52 24 31 Kontor Hotell Grunnskole Sykehjem Enova energistatistikk 2003 Nye bygninger forbruker mer enn eldre bygninger, til tross for ny kunnskap, ny teknologi og strengere lovgivning. 6. Reduserte energikostnader gir lavt økonomisk insentiv Kontorbygninger i Norge Enova energistatistikk 2007
Forskjeller i bruk kwh / år Kilde: TOBB statistikk Tor Holm Fremtiden? Utvikling av en målrettet strategi og arkitekturpolitikk som leder Norge og verdenen mot et mer bærekraftig forbruk av ressurser Behov for forskning og arkitektonisk kt i k nyskaping: 1. Å utvikle og evaluere innovative løsninger og verktøy som kan takle fremtidige klimautfordringer 2. Å forstå bærekraftig arkitektur som en del av en samfunnsmessig og kulturell kontekst 3. Å utvikle helhetlige virkemidler for å endre arkitekturpraksis i en mer bærekraftig retning
De viktigste hindringene mot energieffektivitet i bygg er: 1. Mange, men individuelt id små reduksjonsmuligheter 2. Fragmentering av byggebransjen 3. Sprikende (økonomiske) interesser 4. Mangel på informasjon, kunnskap & forståelse 5. Fornemmelse av høy risiko mot lav avkastning 6. Reduserte energikostnader er svakt økonomisk insentiv Kunnskap, samhandling & erfaringsoverføring f i (eller: gulrot, pisk & utdanning) United Nations Environment Programme Sustainable Buildings & Construction Initiative http://www.unepsbci.org Om man fikk opp volumet av lavenergiløsninger (nye bygg og rehabilitering) kan det føre til at slike løsninger blir tilgjengelige og vanlige. Ingen store aktører har hittil valgt å gå foran og innføre lavenergibygg som standard. Enova / Energy Camp http://www.gronnboks.no
Norske passivhusprosjekter spredning i markedet 8 boliger i Tromsø Ferdigstilte prosjekter: 8 boliger i Tromsø 1 bolig på Sørumsand 28 leiligheter Bergen (Løvåshagen) 1b barnehage på åfrosta Under planlegging/bygging: 700 boliger i Stavanger ange (Jåtten) 200 boliger i Trondheim (Lerkendal+Moholt) 2 boliger i Grimstad 12 boliger i Skaun 21 boliger på Røros 25+8 boliger i Fjell 15+5 boliger i Øvre Sædal 75.000 m 2 bolig/skole/hotell i Oslo (Filipstad) 1 barnehage/skole i Bærum (Storøya) 1 kontorbygg på Ski (Vestveien) Flere rehabprosjekter (boliger) +++ Spredningspotensial i det norske markedet? Samlet bygningsmasse i Norge i 2006. Enova energistatistikk for 2007
Leietagere og byggeiere etterspør ikke lavenergibygg. Enova / Energy Camp http://www.gronnboks.no Internasjonal status I dag er det bygget over 15.000 passivhus i Europa, de fleste i Tyskland og Østerrike I Norge er det bygget ca. 40 boenheter med passivhusstandard, og flere hundre er under planlegging Passivhus-standard vil trolig bli et minstekrav i mange Europeiske land (inkludert Norge) f.o.m. 2020
Energiledelse i bygg kan gi store besparinger, men det mangler systemer (kultur?) for ansvar, oppfølging og rapportering av energiforbruk. Enova / Energy Camp http://www.gronnboks.no
Norsk standard for lavenergiboliger og passivhus, prns 3700 Krav til oppvarmingsbehov Utgangspunkt: 15 kwh/m 2 /år for passivhus og 30 kwh/m 2 /år for lavenergiboliger Klimakorrigert (årsmiddeltemperatur) Arealkorrigert for småhus Krav til varmetapstall Maks 0,50 W/(m 2 K) for passivhus og 0,65 W/(m 2 K) for lavenergiboliger Krav til CO 2-utslipp el. min andel fornybar energi 25 kg/m 2 /år og 30% for passivhus, 35 kg/m 2 /år og 15% for lavenergiboliger Norsk standard for lavenergiboliger og passivhus, prns 3700 Komponentkrav Minstekrav til U-verdier for vegger, tak, golv, vinduer og dører Minstekrav til normalisert kuldebroverdi Minstekrav til lufttetthet (lekkasjetall) Minstekrav til virkningsgrad varmegjenvinner Minstekrav til SFP faktor for ventilasjonsanlegg Forutsetninger/dokumentasjonskrav Samme driftstider og temperaturkrav som i NS 3031 Lavere internvarmelast Noe lavere luftmengder for leiligheter under 110 m 2 Måling av lufttetthet Samsvarserklæring Forpliktende krav til vedlikehold 5-10 driftsår?
Passivhus på veien mot nullutslippshuset (Lavenergi) (Passivhus) CEPHEUS EU-prosjekt hvor over 100 boenheter i passivhus ble målt og dokumentert
Utbyggere går ikke for lavenergiløsninger g og det kan skyldes mange forhold: manglende standard for lavenergibygg, ingen bestillerkompetanse hos byggeier og aktørene er mer interessert i design og funksjonalitet enn energieffektivitet, i i i tillegg til at besparelsen ikke tilfaller den som tar investeringskostnaden. Enova / Energy Camp http://www.gronnboks.no Det kan løses med teknologi Hva med kvaliteter t som ikke kan måles? Dette kan ikke selges! Er dette ikke bare for øko- entusiaster? t Tverrfaglig samhandling - sprikende interesser & prioriteringer
Fragmentering av byggebransjen Mattar (1983) Buildability and building envelope design. Proceedings, 2nd Canadian conference on Building Science and technology, Waterloo, November 1983. Referred to in WBCSD (2008) Energy Efficiency in Buildings. Business realities and opportunities. http://www.wbcsd.org (World Business Council for Sustainable Development) Forskningssenter for miljøvennlig energi Zero Emission Buildings Nasjonalt forskningssenter som vil plassere Norge i front innen forskning, innovasjon og implementering mht bygninger med svært lavt energibehov og uten netto klimabelastninger. ZEB et landslag: Forskning og undervisning Produsenter av bygningsmaterialer og bygningsprodukter Entreprenører, rådgivende ingeniører, arkitekter Bransjeorganisasjoner Offentlig forvaltning
Partnerne: NTNU SINTEF SINTEF Energiforskning Skanska Maxit Isola Glava Protan Hydro Aluminium YIT Multiconsult Brødrene Dahl Snøhetta Bybo Forsvarsbygg Statsbygg Husbanken Byggenæringens landsforbund Norsk Teknologi Statens Byggetekniske Etat YIT Norsk Teknologi Internasjonalt samarbeid: Internasjonale samarbeidspartnere: VTT (Finland) Chalmers (Sverige) Fraunhofer (Tyskland) TNO (Nederland) LBL (USA) MIT (USA) University of Strathclyde (Skotland) Tsinghua University (Kina) I tillegg deltar vi i en rekke IEA- og EU-prosjekter. Og mange av våre industripartnere er multinasjonale bedrifter Og, mange av våre industripartnere er multinasjonale bedrifter og/eller de har internasjonale partnere.
ZEB budsjett: Total ramme på ca 320 millioner kroner over 8 år Fordelt på ca 110 millioner kroner i egeninnsats og ca 210 millioner kroner direkte finansiering (herav 150 fra NFR) I driftsfasen vil det i tillegg komme nye Forskningsråds- og EU-prosjekter Fem arbeidspakker: WP-1 Advanced Materials Technologies WP-2 Climate-Adapted and Low Energy Building Envelopes WP-3 Energy Supply Systems and Services WP-4 Energy-Efficient Use and Operation WP-5 Concepts and Strategies for Zero Emission Buildings
Det er mangel på kunnskap og koordinering i leverandørkjeden. Dette gjelder både kvalitetskrav og om hva som er mulig å bygge. Kunnskapen om tilgjengelig teknologi virker også lav. Enova / Energy Camp http://www.gronnboks.no Undervisning ved NTNU
Undervisning ved NTNU Fordypningsemner & Etterutdanningskurs ekspert kurs frivillig Grunnutdanning miljø & ressursbruk som ryggrad i arkitekt- og ingeniørutdanning g Samhandling mellom fagretninger mellom skoler mellom forskning, utdanning og praksis Undervisning ved NTNU Etterutdanningskurs : Passivhus og lavenergiboliger Hvert år (annethvert år) 3 dager med forelesninger + ekskursjon Prosjektoppgave: prosjekter et passivhus presentasjon av oppgave med tilbakemelding Skriftlig eksamen Utdannet over 100 fagpersoner som etterpå er blitt sentrale aktører i passivhusutbygging i Norge Målgruppe: arkitekt, ingeniør, utbygger, entreprenør, offentlige forvalter Teoretisk: hvorfor lavenergi- & passivhus; internasjonal status; varmetransport; isolasjon & tetthet; vinduer; solenergi & dagslys; ventilasjon & oppvarming; energiforsyning Eksempler: svensk, tysk & norske passivhus: konsepter, design, sertifisering, tekniske løsninger I tillegg: introduksjon til datasimuleringsprogrammer (energi & inneklima); sertifisering & standardisering; insentiver
Undervisning ved NTNU Samarbeid mellom NTNU (Trondheim) & Chalmers (Gøteborg) 2005 - Energi- og miljøvennlig prosjektering ved NTNU Fakultet for arkitektur og billedkunst Ventilasjonsteknikk ved NTNU Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi Resource Efficient Building for the Future ved Chalmers Arkitektur A4, Design Studio i masterprogrammet Design for sustainable development Samarbeid om kurs og studentkonkurranse: Studentene jobber i tverrfaglige grupper på lavenergi- / nullutslipskonsepter Studentenes prosjekter utstilles og evalueres av en jury av praktiserende arkitekter og ingeniører; de beste prosjektene får premiepenger. p Husbanken og Hans Eek Arkitekter har støttet samarbeidet siden 2005 Undervisning ved NTNU Eksempel konkurranseprosjekt: Solgården (1.premie: 12,000 NOK) Juryen har tildelt Solgården 1.premien for dets vellykkede integrasjon av arkitektur, teknologi, funksjon, både innendørs og utendørs, i et bygg med høye estetiske kvaliteter. Uttrykket er uavhengig av arkitektoniske kt i k trender og snakker direkte til barna. Det kommer til å heve standarden d i hele området. Norsk 1.premie gikk til Solgården. (ARKITEKTER) Mirjam Brende, Sofie Hegli & Gjermund Wibe og (INGENIØRER) Thor-Oskar Tømte & Tore Hjerkinn
Byggenæringen har ingen tradisjon for innovasjon og vektlegging av energiytelse som betingelse for kvalitet. Det er liten sammenheng mellom energiforbruk og hva som oppfattes som kvalitet i byggsektoren. Ofte finnes det heller ingen ordning for premiering av flinke energibrukere, utover spart energikostnad. Enova / Energy Camp http://www.gronnboks.no Reduserte energikostnader gir lavt økonomisk insentiv? Nye energisertifikater t Høyere markedsverdi for energieffektive bygg Boliger: 1.mars 2009 (Trondheim som forsøksområde) Øvrige: januar 2010 Kilde: Dokka (2005) Er lavenergiboliger og barnehager mulig i Norge? Ny energimerkeordning og EUs energidirektiv. Presented at the GRIP forum.
Reduserte energikostnader gir lavt økonomisk insentiv? Adresseavisen 090127 & 090212 Ny prestisje i energieffektivt byggeri?