0-Energihuse. Casper Christensen

Transkript

1 Casper Christensen 0-Energihuse 7.sem. speciale. Bygningskonstruktøruddannelsen VIA University College, Campus Aarhus Vejleder: Per Charles Secher Schwartz-Jensen Afleveret den. 13. maj 2013 (Figur 1)

2 TITELBLAD RAPPORT TITEL: 0-energihuse VEJLEDER: Per Charles Secher Schwartz-Jensen FORFATTER: Casper Christensen DATO/UNDERSKRIFT STUDIENUMMER: OPLAG: 2 SIDETAL (á 2400 anslag): 16 sider ( anslag) GENEREL INFORMATION: All rights reserved ingen del af denne publikation må gengives uden Forudgående tilladelse fra forfatteren. BEMÆRK: Dette speciale er udarbejdet som en del af uddannelsen til Bygningskonstruktør alt ansvar vedrørende rådgivning, instruktion eller Konklusion fraskrives. Side 1

3 Forord Denne rapport, er en del af bygningskonstruktøruddannelsens afsluttende eksamen. Jeg har valgt at skrive om 0-Energihuse, fordi jeg synes det er spændende at arbejde, med fremtidens huse og arbejde med de teknologier, der gør at man kan bygge et hus, der ikke bruger så meget energi, til opvarmning og som kan udnytte den varme, som solen kan levere. 0-energihuse er et udtryk for et hus, der ikke bruger noget energi, til opvarmning af huset, som huset ikke selv producere. Side 2

4 Abstract This report, is part of the construction manager program final exam. I have chosen to write about zero-energy houses. The report's purpose is to clarify, what a zero-energy house is. The report also aims to clarify how, some of the techniques used, in a zero-energy house work and what influence they have, on the design of the house. Furthermore I will try to clarify, what the climate, which is being built in, giving the challenges and what influence they have, on what techniques to use. For my studies, I will use books and articles that are appropriate to the topic. Side 3

5 Billedliste Figur 1: Forside Forside. Figur 2: 0-energihus i Lystrup. Side 11 Figur 3: Snit af 0-energihus i Lystrup. Side 12 Figur 4: Solindfald og varmtabs skema. Side 13 Figur 5: Eks. på 0-energihus. Side 14 Figur 6: Eks. på 0-energihus stueplan. Side 15 Figur 7: Eks. på 0-energihus 1.salsplan. Side 15 Figur 8: Eks. på integreret passiv solvarme. Side 18 Figur 9: Eks. på indvendig solafskærmning. Side 20 Figur 10: Eks. på solafskærmning i konstruktionen. Side 21 Figur 11: Klimazone opdeling. Side 22 Figur 12: Vejr data Grønland. Side 23 Figur 13: Vejr data Malaga i Spanien. Side 25 Figur 14: Vejr data Brasilien. Side 26 Side 4

6 Indholdsfortegnelse TITELBLAD... 1 Forord... 2 Abstract... 3 Billedliste Indledning med problemformulering Baggrundsinformation og præsentation af emne Begrundelse for emnevalg og fagligt formål Problemformulering Hvad er et 0-energihus? Hvordan kan et 0-energihuse bygges i Danmark? Hvad er passiv solvarme? Hvordan kan man lave solafskærmning? Afgrænsning Valg at teoretisk grundlag og kilder Valg af metode og empiri Rapportens struktur og argumentation Hvad er et 0-energihus?... 9 Delkonklusion Hvordan kan et 0-energihuse bygges i Danmark? Et eks. på et 0-energihus i et andet klima end Danmarks Hvad er passiv solvarme? Delkonklusion Hvordan kan man lave solafskærmning? Delkonklusion Hvad er klimazoner og hvordan påvirker de designet af 0-energihuse? Polarklima: Tempereret klima: Subtropisk klima: Tropisk klima: Delkonklusion Konklusion Kildeliste Side 5

7 2. Indledning med problemformulering 2.1 Baggrundsinformation og præsentation af emne Denne rapport er udarbejdet som en del af bygningskonstruktøruddannelsens afsluttende Speciale på 7.semester. 2.2 Begrundelse for emnevalg og fagligt formål I de seneste år, er der ikke blevet bygget så mange huse, som tidligere. Det skyldes primært finanskrisen, som startede midt i 2008 og stadig kan mærkes i dag. Den typiske førstegangskøber, som oftest er et par med et eller flere børn, har ofte ikke råd, til at købe hus. Det har at gøre med, at bankerne er blevet mere påpasselige, med at låne penge ud. Samtidig er priserne på el og olie steget markant, de seneste år. Det har gjort det mere attraktivt, at bygge energirigtige huse, da de er mere fremtidssikre. Derfor er de nemmere at låne penge til, da der kommer et langt mindre varme- og elforbrug, hvilket skaber lidt mere luft i budgettet. Der findes efterhånden mange, der tilbyder energirigtige huse, og der findes mange forskellige huskoncepter, indenfor denne type bebyggelse. Et af dem er 0-energihuse og som navnet antyder, er det et hus der ikke bruger noget energi. Det vil sige, at man ikke bruger noget energi til opvarmning af huset, som huset ikke selv producere. Der er ikke noget regelsæt for, hvad f.eks. U-værdierne på konstruktionerne skal være, i et 0- energihus. Eller noget maksimalt varmeforbrug pr. m 2 der må bruges. Så længe det overholder det gældende bygningsreglement. Der er efterhånden mange byggefirmaer, der sælger 0-energihuse og har forskellige meninger, om hvordan et 0-energihus skal bygges op og hvilke energiproducerede metoder de vil bruge. 2.3 Problemformulering Rapportens formål er at afklare, hvad et 0-energihus er. Derfor vil jeg undersøges, hvordan et 0- energihus kan opbygges og hvilke ting, man skal tage højde få, når man bygger et 0-energihus. Rapporten formål er desuden at afklare, hvordan nogle at de teknikker, som bruges i et 0- energihus fungere og hvilken indflydelse, de har på designet af huset, her vil jeg tage fat i passiv solvarme og solafskærmning. Desuden vil jeg prøve at afklare, hvad klimaet som der bygges i, giver af udfordringer og hvilken indflydelse, de teknikker man bruger, har på designet af huset. Side 6

8 2.3.1 Hvad er et 0-energihus? At afklare hvad et 0-energihus er. Hvad der er grundprincipperne i et 0-energihus og hvilke teknikker man bruger, til at bygge et 0-energihus. Spørgsmålets formål, er at skabe en viden omkring 0-energihuse. Til at afklare dette vil jeg bruge internettet og få min viden fra bøger omkring emnet 0-energihuse Hvordan kan et 0-energihuse bygges i Danmark? Spørgsmålet skal afklare, hvordan 0-energihuse kan bygges i Danmark. I forhold til det danske klima. Her vil jeg prøve at komme, med et eksempel på et 0-energihus, som er bygget i Danmark, hvordan man har designet huset, i forhold til at kunne udnytte solens energi, hvordan man har bygget konstruktionerne, så man kan holde på varmen og hvordan man har brugt energi producerende teknologier i huset. Til at afklare dette, vil jeg bruge internettet Hvad er passiv solvarme? Her vil jeg prøve at tage fat, i en af de teknikker, som oftest brugers, når man vil bygge et 0- energihus, lige meget i hvilken klimazone, man bygger i. Spørgsmålet skal afklare hvad passiv solvarme er, hvilke forskellige principper der findes og hvilke fordele og ulemper passiv solvarme har. Hvordan kan man bruge passiv solvarme i nybyggeri? Spørgsmålet skal afklare, hvordan man kan bruge passiv solvarme i nybyggeri Hvordan kan man lave solafskærmning? Solafskærmning er en af de teknikker, der bliver brugt oftest, i bestræbelserne på at bygge et 0- energihus, teknikken bliver brugt i alle klimazoner, for ikke at skabe overophedning. Spørgsmålet skal afklare hvad solafskærmning er, hvilke form for solafskærmning der er og afklare hvilke fordele og ulemper, de har overfor hinanden og hvilken der er bedst. Hvad er klimazoner og hvordan påvirker de designet af 0-energihuse? Den klimazone 0-energihuset bliver bygget i, har den største indflydelse på husets design. Med spørgsmålet vil jeg afklare hvad klimazoner er, jeg vil prøve at beskrive de forskellige klimazoner og prøver at afklare hvilke udfordringer, de forskellige klimazoner bringer, hvis man gerne vil bygge et 0-energihus i disse klimazoner og hvordan det påvirker arkitekturen. Side 7

9 2.4 Afgrænsning I mine undersøgelser, vil jeg holde mig til at finde ud af, hvad et 0-energihus er og hvilke teknikker man kan bruge. Jeg vil ikke prøve, at gå i dybden med alle de teknikker, som man kan bruge, til at bygge et 0-energihus, men jeg vil prøve, at gå lidt mere i dybden, men nogle af de ting, der påvirker designet af et 0-energihus mest. Jeg vil ikke komme ind på det økonomiske, i et 0- energihus f.eks. hvilken solafskærmningsløsning der er den billigste eller hvor meget man kan spare på energi, ved at bygge et 0-energihus. Jeg vil prøve at holde mig til de teknikker, der har den største indflydelse, på designet at 0-energihuse. 2.5 Valg at teoretisk grundlag og kilder Til mine undersøgelser vil jeg bruge bøger og artikler, der er skrevet af personer, der er uafhængige af producenters indflydelse. Dette kunne være bøger, der er skrevet af personer fra teknologiske institutter eller personer med tilknytning til undervisnings institutioner. Dette vil jeg bruge til, at kunne gå mere i dybden, i nogle af de teknikker, der kan bruges i et 0-energihus. Da disse uafhængige bøger og artikler, skaber et mere troværdigt billede. Jeg vil også bruge eksempler fra nogle producenter, dette kan være producenter, der har prøvet at bygge 0-energihus. Dette vil jeg bruge til, at kunne beskrive hvordan man kan bygge 0-energihuse. 2.6 Valg af metode og empiri Jeg vil starte med at læse bøger og artikler, som omhandler emnet, får at skabe en basis viden og forståelse omkring emnet, som jeg kan bruge til min rapport. Derefter vil jeg bruge undersøgelser og artikler, som allerede er lavet. Jeg vil ikke selv lave undersøgelser, som spørgeskemaer og interviews. Da jeg mener at jeg godt kan finde, objektive undersøgelse, som allerede eksistere. 2.7 Rapportens struktur og argumentation Denne rapport starter med en beskrivelse af hvad 0-energihuse er, fra hvad principperne i et 0- energihus er, hvilke teknikker man kan bruge. Derefter kommer der en delkonklusion på dette. Efter beskrivelse af hvad et 0-energihus er, vil jeg komme med et eksempel, på hvordan et 0- energihus kan bygges i Danmark. Derefter vil jeg prøver, at gå i dybden med nogle af de teknikker, der er mest brugt, i bestræbelserne på at bygge et 0-energihus. Jeg vil prøve at undersøge hvilke principper der er i de Side 8

10 forskellige teknikker og finde ud af hvilke fordele og ulemper der er ved de forskellige principper og finde ud af hvilket der er bedst og komme med en delkonklusion på dette. Derefter vil jeg undersøge hvordan klimaet påvirker hvordan 0-energihuse bygges i de forskellige klimazoner og komme med en delkonklusion på dette. Til sidst vil jeg komme med min endelige konklusion på hvad 0-energihuse er og hvilke teknikker bruger man. 3.1 Hvad er et 0-energihus? Et 0-energihus kan bygges på mange forskellige måde, alt afhængeligt af, hvilket klima det skal bygges i, men grundprincipperne er de samme. Man skal forsøge at lave huse så energineutralt, som muligt og gerne så omkostningseffektivt, som muligt. 0-energihuse skiller sig ud fra andre energi koncept huse, ved at der ikke er lavet et regelsæt, for hvordan det skal laves. Som f.eks. der er i passivhus konceptet, hvor der f.eks. er regler for U-værdier og varmetab. Denne form for koncept er tilpasse et bestemt klimaforhold. 0- energhuse der i mod kan bygges over hele verden, hvor de forskellige klimaer skaber forskellige udfordringer for dem der skal designe huse. I designfasen kan man ved hjælp at 3D computerprogrammer, lave en model af huset og ligge det på den mest fordelagtige sted på grunden, i forhold til solen, for at kunne udnytte den passive varme, som solen levere. I computerprogrammerne kan man også simulere solens bane, fra den står op til den går ned igen. Dette kan laves for alle årstider, fra om sommeren hvor solen står højt på himmelen, til om vinteren hvor solen står lavt, dette bruges til at kunne få den bedste placering af vinduer og døre, i forhold til at udnytte solens varme bedst muligt. Som udgangspunkt, når man laver et 0-energihus, vil man i koldere klima, som f.eks. i Danmark begynde med at laver en højisoleret skal. Det vil sige vægge, gulv og tag, da det er et godt udgangspunkt at reducere forbruget at energi, før man begynder med at tilføre energiproducerende apparater. I Danmark kan det være et godt udgangspunkt at følge bygningsreglementets energikrav for dermed er man sikker på at man har et udgangspunkt for et 0-energihus, som er meget energieffektivt. Når man bygge et 0-energihuse, er det nødvendigt at lave det så energibesparende som muligt. For ikke at skulle tilføre, så mange energiproducerende apparater. Udover at huset er godt isoleret, er det nødvendigt at benytte, høj isolerende vinduer, genveksanlæg med en høj temperatur genvinding og andre teknikker. Dette afhænger efter hvilken klimazone man bygger i. 0-energihuse bygges med markante energibesparende teknologier. Udover at konstruktionerne i bygningen er høj isoleret og vinduerne er tre lags vindue, som holder på Side 9

11 varmen, så prøver man også at spare på energien ved at f.eks. sænke brugen af varmtvand ved vandbesparende installationer, som vandhanner og bruser armaturer. Andre besparende områder, som man ville kigge på når man lave et 0-energihus, er belysning. Her kan man spare helt op til 1/3 af strømmen til belysning ved at bruge LED-belysning. Man vil også gå ind og kigge på om man ikke kan udskifte noget af den kunstige belysning, med naturlig belysning, da man alligevel skal lave en masse vinduespartier, til passiv solvarme. Små ting som elektriske apparater, som bare står på standby i løbet at dagen, når der alligevel ikke er nogen hjemme i bygningen, er med til at øge strømforbruget, som man skal til at kompensere for, ved hjælp at energiproducerende teknologier. Når man bygger et 0-energihus vil man gå ind og kigge på de hårde hvidevarer, man vælger for at få de mest energirigtige, så man bruger så lidt energi som muligt. Ved et 0-energi vil man også prøve at udnytte energien to gange, det kan være at man prøver, at udnytte den varme, som hårde hvidevarerne lave når de køre, eller udnytte varmen i afløbsvandet fra bruseren. Delkonklusion Et 0-energihus er et hus, hvor man prøver at bygge et energineutralt hus, som ikke bruger noget energi til opvarmning, som huse ikke selv producere. Når man bygger et 0-energihuse, bruger man mange forskellige former for energibesparende og energiproducerende teknikker. 3.2 Hvordan kan et 0-energihuse bygges i Danmark? Et dansk eksempel på et 0-energihus kan være VELUX Gruppen og VELFAC promoverings projekt Model Home 2020, hvor de har opført en række huse i forskellige lande. Et at husene er opført i Lystrup, lidt nord for Århus. Huset er faktisk et aktivhus, men principperne er de sammen, der er bare tilført lidt flere energiproducerende teknologirer, så huse producere mere energi end det bruger. Huset arkitektur er mere lig et traditionelt dansk hus, men skrå tag, dog hælder taget mindre på syd siden af huset, i forhold til nord siden. Dette er gjort, for at tagfladen mod syd har den rigtig hældning mod solen, så solcelleanlægget og solfangerne, har de mest optimale betingelser, for at kunne producere energi. I tagkonstruktionen er der monteret overlys vinduer i køkkenalrummet, for at udenytte solens stråler til passiv solvarme. Nogle af overlys vinduerne, set udefra er faktisk solfangere, som er lavet så de ligner overlys vinduer. Dette er gjort fordi at, almindelige solcelleanlæg og solfanger anlæg, tit er nogle klodset kasse, der monteret på taget og ikke altid give et flot arkitektonisk udtryk. Ved at lave dem så de ligner overlys vinduer, virker de mere diskrate på Side 10

12 taget. Solfangerne skal være med til at lave varmtvand, sammen med vandpumpen, til brug til vandbaseret gulvvarmen. På taget er der også monteret 50m 2 solceller. Her har man igen prøvet, at lave det så diskrat som muligt. Da taget er af skiffer har man prøvet af lave solcelleanlægget så det ligner at det bare er skiffer pladerne der fortsætter der opad. Solcelleanlægget er tiltænkt, til at skulle producere el til installationer, husholdning og belysning i huset. I syd facaden, er der monteret et stort vinduesparti, for at skabe en masse passiv solvarme som vist på (Figur 2) Hvor vinduespartirene tillader, at der kommer et stort solindfald i huset. Udover passiv solvarme skaber vinduespartierne også en masse naturlig lys i huset og der med kan man spare på dem kunstige belysning. Taget på syd siden går ud og skaber et udhæng, udover vinduespartirene. Dette er gjort for at standse solindfaldet om sommer, hvor man ikke har brug for så meget passiv solvarme. ( Figur 2) 0-energihus i Lystrup Side 11

13 (Figur 3) Snit af 0-energihus i Lystrup. Huset er opbygget med en høj isoleret skal. Det vil sige at gulvet, vægge og tag er meget isoleret. (Figur 3) Gulvkonstruktionen er bygget op, med et isolerings lag på 500mm polystyren (trykfast isolering, som ikke giver efter for tryk) med et lag armeret beton på 100mm, med gulvvarme slanger til vandbaseret gulvvarme, som skaber en konstruktion med en U-værdi på 0,07 Wm 2 *K Ydrevægs konstruktionerne er bygget op, som en let trækonstruktion, med I-bjælker og limtræsdrager, som den bærende konstruktion. I mellem I-bjælkerne er der 395mm isolering, som skaber en konstruktion med en U-værdi på 0,10 Wm 2 *K Tagkonstruktionen er også bygget op, som en let trækonstruktion med I-bjælker. I mellem I- bjælkerne er der 550mm isolering, som skaber en konstruktion med en U-værdi på 0,07 Wm 2 *K Side 12

14 Vinduerne i bygget op med karme, med et meget lille varmetab i forhold til almindelige vindue, der bare overholder U-værdi kravene i bygningsreglementet. Ruderne er højisolerede tre lags glas, som med en lav U-værdi. Ovenlysvinduerne er også med højisolerende ruder, med tre lags glas, med en lav U-værdi. Resultatet at de høj isoleret konstruktioner og måden man har designet huset på, i forhold til at skabe meget passiv solvarme og laver sol afskærmning for solindfaldet om sommeren. Har givet fløjene data. Sammenlignet med solindfald og varmetab i et traditionelt dansk enfamiliehus. (Figur 4).(dataend er samlet ind i løbet af første brugs år) Varmetabet i huset er lavere, i forhold til et traditionelt dansk hus, på grund af den megen isolering i konstruktionerne. De koldeste måneder ligger varmetabet på omkring de 2MWh pr. måned. Her kan den passive solvarme ikke gå ind og kompensere for dette. Men imellem april og oktober kan den passive solvarme mere eller mindre kompensere for varmetabet i huset. I de varmeste måneder på året fra april til september, går solafskærmningen ind og søger for at solindfaldet ikke er så stort i de perioder på dagen hvor solen står højst på himmelen og at den passive solvarme ikke kommer over 1,5 MWh pr. måned. Grunden til at de ikke vil have mere passiv solvarme, er at de ikke vil ende at skabe overophedning i huset og skulle til at kompensere for det, ved hjælp af køling, der muligvis skulle bruge en masse energi. (Figur 4) Solindfald og varmtabs skema. Side 13

15 3.2.1 Et eks. på et 0-energihus i et andet klima end Danmarks. Et godt eksempel på et 0-energihus, hvor designet i huset, bærer meget præg af, at der er brugt mange metoder hvor på, man udnytte den passive solvarme og prøver at solskærme, er et hus der hedder Z6 House, som ligger i Santa Monica i Californien, USA. Huset er et enfamilies hus på 230m 2. Her har arkitekten, lagt meget vægt på integreret passiv solvarme og solafskærmning, i form af udhæng og forskydninger i facaden. (Figur 5) (Figur 5) Eks. på 0-energihus Santa Monica ligger i et subtropisk klima. hvor gennemsnitstemperaturen for den varmeste måned ligger på 32 o C og hvor gennemsnitstemperaturen for den koldeste måned ligger på 5 o C. Nogle af de udfordringer de har stået overfor, i dette klima, har været den meget høje gennemsnitstemperatur i de varmeste måneder, som har givet at der er brug for at køle bygningen. Side 14

16 Huset er bygget af præfabrikeret bygge moduler, som så siddes sammen på byggepladsen. Projektgruppen brugte udtrykket seks nuller til at beskrive deres mål, for projektet. Det betyder nul spild, nul energi, nul vand, nul kulstof, nul-emissioner, og nul uvidenhed. Deres mål har været med til at definere designet af huset, som består af mange glaspartier i facade, for at kunne udnytte solens energi bedst muligt, suppleret med træ. Stueetagen er lavet som et stort rum, med stue, køkkenalrum og kontor for at hele huset for glæde af det passive solvarmt. Vinduerne er truget ind i forhold til træ facaden, for at vinduerne kan få skygge, når solen står højest på himmelen. (Figur 6) (Figur 6) Eks. på 0-energihus stueplan Første salen er lavet med tre værelser, hvor de to af dem ligger mod nord. På syd siden af værelserne, er der skydevægge, som føre ud til et hul ned til stue i stueetagen. For at skabe et naturligt ventilations flow gennem bygningen. Her har man også truget vinduerne ind i bygningen, hvor taget så går udover og give skygge til vinduerne. (Figur 7) Eks. 0-energihus 1.salsplan Side 15

17 Man har prøvet at drage fordel af solen energi, ved at etableret et solcelleanlæg på taget til at skabe energi, solcelleanlægget er bygget, som et lille halvtag med et lille fald mod syd. På taget af bygningen er der også placeret et solfangeranlæg til at producere varmt vand. 3.3 Hvad er passiv solvarme? Passiv solvarme er hvor man udnytter solens stråler, til at opvarme bygningen, som en form for bygningsintegreret solvarme. For at kunne udnytte den passive solvarme bedst muligt og få det maximale ud at solens stråler, til opvarmning af bygningen, er den nemmeste løsning at have en integreret del af facader, som er vinduer, en anden løsning kan være at man laver en solstue eller glashus, som en tilbygning til huse, dette sker dog oftest i situationer hvor man laver en renovering af en bygning. Der er to forskellige principper indenfor passiv solvarme, som har hver deres indflydelse på bygningens design og arkitektur. At optage solvarme igennem f.eks. en integreret glasfacade. Dette kaldes integreret passiv solvarme. Denne form bruges oftest i nybyggeri da man skal arbejde med dette allerede i designfasen. I forhold til placering at vinduer. At optage solvarme igennem en solstue eller glashus, som føres videre ind i bygningen. Dette kaldes adderet passiv solvarme. Denne form kan med fordel laves, som en tilbygning til et eksisterende huse. Men kan også laves til nybyggeri. Fordelene ved passiv solvarme: Passiv solvarme giver en opvarmning der er gratis og som kan udnyttes i hele bygningens levetid. Der kommer ingen yderligger udgifter til vedligeholdelse, i form af tekniske fejl eller mangler, som kunne opstå, i f.eks. solcelle- og jordvarmeanlæg. Udover almindelig vedligeholdelse. Når man bruger passiv solvarme får man tilført, en stor del af den varme man skal bruge til opvarmning af bygningen, at man ikke behøves at tilføre, så meget energi fra dyre energiproducerende apparater, som solcelle- og jordvarmeanlæg. Da den passive solvarme kommer ind gennem glas i facaden, skaber det også et godt dagslysforhold inden i bygningen og hjælper til at nedsætte behovet for kunstig belysning. Ulemperne ved passiv solvarme: Passiv solvarme kan give overophedning og dårligt indeklima, specielt om sommeren, hvor solen står højt på himmelen. Det er ikke muligt at regulere den passive solvarm, der kommer igennem vinduerne. Der for kan det skabe et behov for nedkøling, hvilket er energikrævende og som går imod principperne, om et energineutralt hus. Derfor er Side 16

18 det nødvendigt at tænke på placering og skabe en mulighed for udluftning, allerede i designfasen af bygningen. Under designfasen er det også vigtigt at tænke over, behovet for at skabe skygge for vinduespartierne, da det kan være en måde at undgå overophedning om sommeren, på en energibesparende måde. En integreret passiv solvarme, som også kaldes en solvæg, kan også laves på andre måder, end men en stor glasfacade, det kan f.eks. være en ydervæg, hvor det yderste lag er af metal eller et andet materiale der kan optage solens varme. Dette kunne være i form af en konstruktion, af facadeisolering og solfanger og /eller solcelle. Energien fra en solvæg med et yderlag af metal, med et hulrum bagved, kan bruges til at foropvarme ventilationsluft, der komme fra det fri og skal ind i ventilationsanlægget, der ved kan man varme luften et par grade, før den komme ind i ventilationsanlægget og der med skal ventilationsanlægget ikke bruge så meget energi på at varme luften op. Energien fra en solvæg med solfangere og/eller solcelle bruges til, enten at opvarme vand, til brug til enten vandførende gulvvarme eller radiatorer. Eller med solcelle hvor energien kan bruges til el-gulvvarme, eller til opvarmning af vand Hvordan kan man bruge passiv solvarme i nybyggeri? Det er vigtigt at planlægge bygningens orientering i forhold til, solens bane, så man kan opnå den maximale mængde passiv solvarme. Det er vigtigt at planlægge hvilke rum i bygningen der skal have denne passive solvarme f.eks. ville man måske gerne have stue og køkken opvarmet mere end f.eks. soveværelser eller toilet. Vinduesplacering, størrelsen på vinduerne og opbygningen har indflydelse på, hvor meget passiv solvarme der kommer ind i rummene. Det vil sige at der er tre ting at tage hensyn til, når man vil udnytte passiv solvarme i nybyggeri. I vinter månederne hvor solen står lavt på himmelen og ikke kan give så meget energi fra sig, er det vigtigt at have så store vindues overflader, som muligt, for at kunne udnytte den energi der kommer. I sommer månederne hvor solen står højt på himmelen, er der til gengæld ikke brug for så meget passiv solvarme, Side 17

19 (Figur 7) Eks. på integreret passiv solvarme Dette er et eksempel på integreret passiv solvarme, (Figur 8) fra start 90`erne, husene ligger i det økologiske landsbysamfund i Torup ved Hundested på Sjælland, hvor man har prøver at skabe et samfund, med økologiske værdiger. Her findes mange eksempler på passiv solvarm, bæredygtige energitiltag og alternative byggematerialer. I dette tilfælde har man prøver at lave integreret passiv solvarme ved at sidde vinduerne, så de følger solenbane og udnytte solens energi fra morgen til aften. Ulemper ved dette kan være overophedning og dårligt indeklima, da der ikke er mulighed for at afskærme for solen, i sommer månederne hvor solen levere meget passiv solvarme. Delkonklusion Passiv solvarme, er en møde at udnytte solen energi på. Der findes 2 former for passiv solvarme, den ene kaldes integreret passiv solvarme, dette laves f.eks. som et stort vinduesparti, som tillader at solens energi kan komme ind og opvarme luften i bygningen. Det kan også laves, som en væg, med en beklædning, som kan absorbere solens energi og overføre den til f.eks. nogle vandførende rør eller luft i et hulrum bag ved beklædningen, til brug til ventilationsanlægget. Den anden form for passiv solvarme kaldes adderet passiv solvarme. Dette lavet ved at bygge, en glasstue eller glashus, til sin bygning. Denne form for passiv solvarme, bruger mest ved renovering, hvor man gerne vil benytte passiv solvarme. Side 18

20 3.4 Hvordan kan man lave solafskærmning? Overophedning forekommer oftest i 0-energihus, i løbet af dagtimerne, når solen står højest på himmelen og solen levere meget energi. Dette medfører, at der skabes et dårligt indeklima i bygningerne. Dårligt indeklima kan give problemer med åndedrættet og give problemer i form at hovedpine og kvalme. Solafskærmning er en nem måde at løse problemer med overophedning på. Men kan også være med til at påvirke arkitekturen, Der findes tre måder at solafskærme på: Det kan være et fast element som skygger for solenstråler. Dette kan f.eks. være andre bygninger, beplantning, tagudhæng og fremspring i bygningen. Det kan være solskærmene glas, hvor ruden er solskærmene. Dette kan ske med en belægning på ruden eller farvning af ruden. Det kan være et mekanisk element, som kan variere hvor meget sol der må kommer ind at ruden, som f.eks. persienner, rullegardiner og markiser. Mekanisk solafskærmning kan opdeles i tre principper alt efter hvor i konstruktionen den er placeret, da solafskærmningen kan placeres: Indvendigt i konstruktionen Mellem glassene i selve ruden Udvendigt i konstruktionen Fordelen ved at lave en effektiv solafskærmning, er at man kan være med til at kontrollere, hvor meget passiv solvarme, der bliver produceret. Man har mulighed for at bestemme hvor meget solvarme man får i de forskellige måneder på året. Solafskærmning indvendigt i konstruktionen. Til indvendig solafskærmning benyttes oftest persienner eller rullegardiner. (Figur 9) I den følgende tekst, er fordel og ulemper ved brugen at indvendig solafskærmning, her sammenlignes med udvendig solafskærmning og solafskærmning integreret i ruden. Fordelene ved en indvendig solafskærmning: Selve solafskærmningen, persiennen eller rullegardinerne er beskyttet mod vejr og vind påvirkninger. De kan betjenes manuelt efter hvilket behov der er for solafskærmning. Økonomisk er det en billig løsning. Side 19

21 De kan monteres i eksisterende bygninger, uden at skulle til at ændre på bygningens udseende. Ulemper ved en indvendig solafskærmning: Denne form for solafskærmning har en væsentlig ulempe. Solenstråler vil stadig kunne komme ind og opvarme luften inde mellem ruden og solafskærmningen og man kommer dermed ikke at, med det problem der hedder overophedning. Indvendig solafskærmning skaber et begrænset udsyn ud igennem vinduerne. Man vil få et markant tab at dagslys, som skaber et behov for at kompenseres for, ved hjælp at kunstig belysning. (Figur 9) Eks. på indvendig solafskærmning. Solafskærmning mellem glaslagene i ruden: Til solafskærmning mellem glaslagene i ruden benyttes oftest persienner. (Figur 10) I den følgende tekst, er fordel og ulemper ved brugen at solafskærmning integreret i ruden, her sammenlignes med udvendig solafskærmning og indvendig solafskærmning. Fordelene ved en solafskærmning imellem glassene: Selve solafskærmningen, persiennen er beskyttet mod vejr og vind påvirkninger. De kan levere en fornuftig solafskærmning. da solenstråler kun kan nå ind til ruden og ikke kan varme noget luft, inden i bygningen op. Side 20

22 Ulemper ved en solafskærmning imellem glassene: Det kræver et stort mellemrum mellem glassene, hvor solafskærmningen skal sidde og gør derfor ruden meget tyk. Ventilationsmuligheden imellem glassene hvor solafskærmningen skal sidde, har stor betydning for, hvor effektiv denne løsning er. Denne form for solafskærmning skaber et begrænset udsyn ud gennem vinduerne. Kan skabe en temperaturstigning i mellem glassene, dette giver en stor belastning på kanten, hvor ruder er forseglet. For at kunne lave en effektiv solafskærmning i ruden, skal afskærmningen placeres på den kolde side at ruden, i en tre-lags rude. Solafskærmning udvendigt i konstruktionen: Til udvendig solafskærmning benyttes oftest tagudhæng. I den følgende tekst, er fordel og ulemper ved brugen at udvendig solafskærmning, her sammenlignes med indvendig solafskærmning og solafskærmning integreret i ruden. Fordelene ved en udvendig solafskærmning: (Figur 10) Eks. på solafskærmning i konstruktionen Lave en effektiv solafskærmning, før solstrålerne når at komme ind til ruden. Denne form for solafskærmning, skaber ikke begrænset udsyn, ud gennem ruden. Med udhæng som solafskærmning, begrænser man ikke tilførslen af dagslys. Ulemper ved en udvendig solafskærmning: Solafskærmningen er ikke beskyttet mod vejr og vind påvirkninger og det vil derfor være nødvendigt med vedligeholdelse. Solafskærmning som udhæng, påvirker bygningens arkitektur. Den udvendige solafskærmning skaber den mest effektive solafskærmning, da solens stråler ikke komme ind og rammer ruden. Men den skaber forholdsvis store krav, til udhænges konstruktionens holdbarhed, da den er udsat for vejr og vind påvirkninger, som vind, regn, sne og UV-stråler. Side 21

23 Delkonklusion Der er tre principper af solafskærmning. Indvendigt solafskærmning, indenfor konstruktionen, imellem glassene i selve ruden og udvendigt solafskærmning, udenfor konstruktionen. Udvendig solafskærmning er den bedste løsning, da solens stråler, er forhindret i at kunne komme ind og opvarme luften inden i bygningen. Udvendigt solafskærmning har også den fordel, at dagslys kan komme ind i bygningen. 3.5 Hvad er klimazoner og hvordan påvirker de designet af 0-energihuse? Den faktor der har den største indflydelse, på designet af et 0-energihus, er klimaet, som huset bliver bygget i. Der findes flere måder på hvordan klimazoner er delt op på, nogle mere detaljeret end andre, men overådnet er der 7 klimazoner på jorden. I den følgene tekst vil jeg prøve at beskrive de forskellige klimazoner og prøver at afklare hvilke udfordringer, de forskellige klimazoner bringer, hvis man gerne vil bygge et 0-energihus i disse klimazoner og hvordan det påvirker arkitekturen. Jeg har taget brug af, den danske geograf, Martin Vahls inddeling af klimazoner, som er bygget på gennemsnitstemperaturen i den varmeste og koldeste måned på året og kommet med et eksempel på en by der ligger i denne klimazone og prøver at afklare igennem vejr data fra, de forskellige byer hvilke udfordringer de står overfor, i de forskellige klimazoner, når man vil bygge et 0-energihus. Jorden er som sagt delt op i 7 klimazone. På ækvator har man det varmeste område, som kaldes tropisk klima. Syd og nord for det tropiske område, har man et subtropisk område. Så kommer der et område der betegnes, som tempereret område hvor Danmark ligger i. Til sidst kommer polerne. Sydpolen og nordpolen, som kaldes polarområde. (Figur 11) (Figur 11) Klimazone opdeling. Side 22

24 3.5.1 Polarklima: Kendetegnene for polarklima er at gennemsnits temperaturer ikke kommer over 10 o C i alle månederne på året, der er begrænset plantevækst og ingen skov. Ikke meget regn, lav fordampning og der med stor jordfugtighed. Områder med polarklima har lange strenge vintre og kølige somre. Polarklima kan også findes udenfor polarklimazonerne, over trægrænsen. En udfordring i polarområderne, kan være at, der i nogle områder findes permafrost i jorden. Ca. 25 % af jorden i nordpolen og lidt mindre i sydpolen, er dækket af permafrost. Permafrost er et lag af frost og is, der ligger et par meter under jorden og kan i vise områder, mest i Sibirien, nå ned til en dybde på op til 1,5 km. Permafrosten lukke af for jodens varm og gør at gennemsnitstemperaturen på jordens overflade, sjældent kommer over -2 til -6. Dette gør at man vil have svært ved at kunne isolere nok mod kulden fra jorden. Den kolde jord gør det også svært, nærmest umuligt, at udnytte jordens energi, i form at jordvarmeanlæg. En anden udfordring, hvis man vil bygge et 0-energihus i en polarklimazone er, at solskindstimerne variere utroligt meget fra sommer til vinter. Hvor det om sommeren er lyst alle døgnets 24 timer og om vinteren er mørkt i alle døgnets 24 timer. Dette gør det svært, at udnytte den passive solvarme året rundt. Variationen i solskindstimer gør det også svært, at udnytte energiproducerende aberater, så som solcelle og solfangere. Grønland er f.eks. beliggende i en polarklimazone, hvor gennemsnits dagtemperaturen ikke kommer over de 10 o C i alle månederne på året. En anden væsentlig ting er at der er rigtig mange solskindstimer om sommeren og at der er rigtig få solskindstimer om vinteren. Det gør det f.eks. svært at få passiv solvarme i halvdelen at året.(figur 12) (Figur 12) Vejr data Grønland. Side 23

25 3.5.2 Tempereret klima: Kendetegnene for tempereret klima er, at vintrene er lange og der forekommer frost og sne. Minimumsmiddeltemperaturen for den varmeste måned ligger på 10 o. Der findes meget plantevækst i tempereret klima. Udfordringerne i et tempereret klima er, at man om vinteren kommer ned på minus grader og om sommeren kan komme op på middeltemperature på op til 20 grader. Så der er store temperatur forskelle i mellem sommer og vinter. Danmark ligger f.eks. i en tempereret klimazone, hvor vi i mange år, har prøver på at bygge hus, som 0-energihuse. Her har udgang punkt, for at bygge et 0-energihus været, at man er begyndt med at putte en masse isolering i konstruktionerne, da temperaturen i en tempereret klimazone, kommer ned under frysepunktet i de koldeste måneder om året. En af ulemperne ved den megen isolering i konstruktionerne, er at væggene og taget, er blevet meget tykke at se på. Dette sidder et stort præg på bygningens arkitektoniske udtryk. Der er dog forskel på, hvor tykke vægge og tage bliver, alt efter hvilke materialer man benytter. Bygger man f.eks. huse i trækonstruktioner, så ligger isoleringen, inde sammen med de bærende bjælker. Bygger man der imod et hus, med beton indervæg og skalmur af teglsten, så kommer isoleringen til at være, et ekstra lag i væggen og kommer derfor til at virke meget tyk. Derfor er mange forsøg på at bygge 0-energhuse i Danmark, laver som trækonstruktioner. Det tempererede klima, gør det også muligt, at benytte passiv solvarme, som præger huset indretning og udvendige design. Huset skal indrettes, så de rum man gerne vil have opvarmet, ligger mod syd, dette er oftest rum, som køkken og stue. For at producere passiv solvarme, skal der laves store vinduespartier på syd facaden. Det tempererede klima, gør det også muligt at bruge energiproducerende produkter, som solceller, solfangere og jordvarme. Solceller kan bruge til produktion at EL, solceller har dog den ulempe, at de skal monteres uden på taget. Solcelle er oftest store kasser, som virker lidt klodes og oftest reflektere sollyst, til gene for andre. Jordvarme er en energiform, der kan bruges i et tempereret klima, som ikke påvirker arkitekturen, som solceller og solfangere gør. Jordvarme er en vandbaseret varm, hvor man enten graver en slange ned, i jorden i sin græsplæne eller bore et dybt hul til et enkelt rør. Side 24

26 3.5.3 Subtropisk klima: Kendetegnene for subtropisk klima er, at der er lange varme somre, med en middeltemperatur på 20 o C i de varmeste måneder om året. Der er kortvarig mild vinter, hvor der kan forekomme frost. Middeltemperaturen for de koldeste måneder er over 10 o C. subtropisk klima er tørt, med lav luftfugtighed og der er svære betingelser for beplantning, nogle steder er der så tørt at der ingen beplantning overhovedet. I subtropisk klima, er nogle af udfordringerne, at det er meget tørt og der er mange solskindstimer. Hvilket giver behov for solafskærmning og køling af bygningen. Da der ikke er mange træer eller andet til at skygge for solen, er det en mulighed, at solafskærme med udhæng på bygningen. Dette påvirker dog arkitekturen meget, da udhængene, oftest kan stikke lidt over en meter ud fra bygningen. Et eksempel på en by, der ligger i et subtropisk klima, kan være Malaga i Spanien. På (Figur 13) kan man se, at der er mange solskindstimer hele året rundt. Hvilket går det muligt, at udnytte solens energi, til at producere energi. (Figur 13) Vejr data Malaga i Spanien. Side 25

27 3.5.4 Tropisk klima: Kendetegnene for tropisk klima er at der aldrig er frost og middeltemperaturen i alle månederne, altid er over 15 o C. Der er stor beplantningsvækst, fælles for områder i tropisk klima er også, at der er meget vådt året rundt og at der tit, kommer perioder med meget regn. De høje temperature gør, at kravene til bygningens konstruktioner, som gulv, ydrevægge og tag ikke er så store. I stedet for, at konstruktionerne skal have en isolerende effekt, er det en større fordel, at konstruktionerne har en kølede effekt. En udfordring i et tropisk klima er, at der er mange solskindstimer året rundt. Dette er selvfølgelig en god ting, i forhold til at udnytte passiv solvarm, men de mange solskindstimer, kan også medføre overophedning, i de timer hvor solen står højest på himmelen. Her er det en nødvendighed med solafskærmning. Dette kunne gøres med udhæng i facade, hvilket vil påvirke, det arkitektoniske udtryk på bygningen. Fordelene ved de mange solskindstimer er også, at man kan producer en del energi, ved hjælp af solceller og solfangere. En anden udfordring i et tropisk klima er, at det kan regne meget og kombineret med en høj temperatur, gør at luftfugtigheden er høj og man vil derfor gerne, have mulighed for at køle og affugte bygningen. Ulemper ved dette er, at anlæg til køling og affugtning af bygninger, bruger en masse energi og udleder en masse CO2. hvilket er ting man prøver at undgå, når man bygger 0-energihuse. Brasilien er f.eks. beliggende i tropisk klima, (Figur 14) hvor gennemsnits dagtemperaturen ikke kommer under 15 o C i nogle af månederne på året. Væsentligt er at gennemsnitlige solskinstimer ligger meget konstant. Se figur Hvis man skulle bygge et 0-energihus, under disse forhold, er nogle af de udfordringer man står overfor, at temperaturen er meget høj, hele året rundt, med stor luftfugtighed og derfor vil man nok gerne køle bygningen, hvilket er meget energikrævende. (Figur 14) Vejr data Brasilien. Side 26