EnergyFlexHouse - Konstruktioner. Ditte Marie Jørgensen, Konsulent i Center for Energieffektivisering og Ventilation, Taastrup

Transkript

1 EnergyFlexHouse - Konstruktioner Ditte Marie Jørgensen, Konsulent i Center for Energieffektivisering og Ventilation, Taastrup 1

2 Lette konstruktioner Stue 2

3 BR77 BR95 BR08, LE kl. 1 1.sal Ydervæg 3

4 Fundamenter Family Lab Indvendig tung væg i Lab 4

5 Vinduesprincip Vindue/søjle, 1. sal 5

6 Tagfod Kip 6

7 Ovenlys Family: 2 ovenlys mod nord Lab: 2 ovenlys mod nord og 2 mod syd Tæthed BR08-krav: 1,5 l/s pr m 2 Lab: 0,79 l/s pr m 2 Family: 0,42 l/s pr m 2 7

8 Solafskærmning EnergyFlexHouse - Installationer Christian Holm Christiansen, Seniorkonsulent i Center for Energieffektivisering og Ventilation, Taastrup 8

9 Installationer i EnergyFlexHouse lab & family EFH lab EFH Family Udendørs installationer Solfangere 12,5 m2 5 m2 Solceller 40 m2 60 m2 Fjernvarmetilslutning Ja Ja Jordvarmeslanger Ja Ja Udedel til luft/vand VP Ja Forberedt Indendørs installationer Gulvvarme Ja Ja Radiatorer Ja Ja Aktuel varmeforsyning Sonnenkraft PSP 6 Nilan VP18 Compact (Luft/vandvarmepumpe + (jordvarmepumpe + solvarme liter akkumuleringsbeholder) solvarme + ventilationsvarmepumpe) og Danfoss Redan lavtemperatur fjernvarmeunit Aktuelt ventilationsaggregat Genvex (passiv veksler) Nilan VP18 Compact (passiv veksler + ventilationsvarmepumpe) Mulighed for brændeovn Ja Ja Solceller og solvarme EFH Lab 12,5 m2 Solfangere 40 m2 Solceller EFH Family 5 m2 Solfangere 60 m2 Solceller 9

10 Fjernvarmesystem Jordvarmeslanger 10

11 Teknikrum - family Varmeanlæg 1. Sal Let gulvvarme Radiatorer (55 C/25 C) Stueplan Let gulvvarme (family) Tung gulvvarme (lab) Radiatorer (55 C/25 C) - indvendig/udvendig placering 11

12 Varmeanlæg Stuen, lab 1. sal, lab Brugsvandsanlæg EFH Lab Tapperobot Vilkårligt forbrugsmønster EFH Family Inliner system (rør i rør) Familiens forbrugsmønster 12

13 Ventilationsanlæg Naturlig ventilation (lab) Aggregat på hems Friskluftsventiler (lab) Aggregat i teknikrum Ventilationsanlæg Muligheder og design Valgfri placering af aggregat: Teknikrum/Hems Lavtrykskanalsystem Hovedkanaldimension: ø200 mm ~ 2,5 m/s Riste til udeluftindtag og afkastluft 1 dimension større end den kanal de betjener Mulighed for indblæsning og afkast i alle rum styres af motorspjæld Indregulering: Varialbel regulering af motorspjæld vha. computer Alle armaturer fuldt åbne Friskluftsventiler i alle rum i lab EFH Lab aktuelt aggregat Passiv veksler Placering på hems EFH Family-aktuelt aggregat Passiv veklser + varmepumpe i afkast Placering i teknikrum 13

14 PAUSE Ifølge planen indtil 11:00 Erfaringer EFH LAB Fjernvarmesystem til lavenergibyggeri Christian Holm Christiansen, Seniorkonsulent i Center for Energieffektivisering og Ventilation, Taastrup 14

15 Fjernvarmesystemer til lavenergibyggeri 3 eksempler på projekter med EnergyFlexHouse: Fjernvarmeunits og stikledninger til lavenergibyggeri (EUDP-projekt: Demonstration i Lystrup og EnergyFlexHouse) Radiatoranlæg indvendig eller udvendig placering af radiatorer (Afgangsprojekt) Fjernvarme og solvarme (EUDP-projekt: Lavressourcefjernvarme (LAREF)) Lavenergifjernvarme, et designkoncept for fjernvarme til lavenergibyggeri - Implementeret i EnergyFlexHouse Lab: Lavenergibyggeri (lavt forbrug mindre indtægt for fjernvarmeværket) En mindre enklave/område af bygninger (ensartede driftsforhold) Fjernvarmebeholderunit (udjævnet flow - akkumulering) Varmeanlæg udlagt for lav temperatur (gulvvarme og/eller radiator 55 C/25 C) Lave fjernvarmetemperaturer fremløb ned til 50 C (lavere varmetab) Mindre ledninger (lavere varmetab og mindre investeringer) Brug af twinrør i alle ledningsstørrelser (lavere varmetab og mindre investeringer) Fleksibel stikledning som twinrør Medierør ø14 mm, indvendig dia. 10 mm 15

16 Fjernvarme-beholderunit 50 C FVF 45 C BV 25 C FVR BK 10 C VF VR Fjernvarmeunits og stikledninger test i EFH Lab Ingen beboere derfor simuleret forbrugsmønster Eksempel på tappemønster med udgangspunkt i DS 439: Tid Qtap flow [hh:mm] [kwh] [l/min] 06:00 2, :20 2, :40 1, :00 1, :00 0, :20 0, :00 0, :20 0, :40 0, :00 0, :00 0, :20 0,523 4 I alt 12,837 16

17 Fjernvarmeunits og stikledninger tappemønster Beholdertemperatur top Beholdertemperatur bund Koldtvandsstemperatur Varmtvandsstemperatur Fjernvarmeunits og stikledninger målte temperaturer Periode: 24 december 2009 til 30 december 2009 TEMPERATURER C LABO_T_vejrstation 1,6 LABO_T-udsugning 19,4 LABO_Tfrem-gulvvarmekreds1+4 29,3 LABO_Tfrem-gulvvarmekreds ,0 LABO_Tfrem-gulvvarmekreds5+6 28,2 LABO_Tfrem-gulvvarmekreds7+8 32,0 LABO_T - 14mm frem inde 52,5 LABO_T - 14mm retur inde 24,3 17

18 Radiatoranlæg Alternativ til gulvvarme Ydelser 70/40/20 60/30/20 55/25/20 Aritm. DeltaT 35,0 25,0 20,0 Højde (mm.) Type Længde (mm.) W W W /25/20 17,5 W Radiatorer Side by side rum EnergyFlexHouse - Lab Konvektorer ved vinduer PKKP 141 x 83 x 1500 mm (h x d x l) Målt temperatursæt, 55/30 Ydelse, ca. 235 W Radiatorer ved indervæg PKKP 955 x 100 x 790 mm (h x d x l) Målt temperatursæt, 52/22 Ydelse, ca. 305 W Velegnet til fjernvarme! 18

19 Radiatorer test i side by side rum Radiatorer test i side by side rum Oplevet temperatur = Komfort Målinger i 0,6 meters højde 1,1 meters højde 19

20 Radiatorer test i side by side rum - temperaturgradient Fjernvarme og solvarme: Soltage på udvalgte bygninger 2 problemstillinger: - køb og salg af varme - kollektiv vedvarende energi i bygnngsreglementet 20

21 Energifaktorer Bygningsreglementet Bygningsreglementet 2015: I forbindelse med lavenergibygninger klasse 2015, der forsynes med fjernvarme, gælder en energifaktor på 0,8 for fjernvarme ved sammenvejning med anden energiforsyning. Fjernvarme og solvarme: Eksempel for blokvarme med soltag på enkelt bygning 10 huse (som EFH lab) 62,5 m2 solfangere på et hus Beholderunits 100 liter Yderligere 4000 liter akkumuleringsbeholder 15 meter stikledning og 20 meter gadeledning Designtemperaturer 60 C/30 C Ledningstab: 5,7 kwh/m 2 bolig (216 m2) 21

22 Samlet energibehov i EnergyFlexHouse lab Energiramme, lavenergibyggeri klasse 1(BR08)/2015 (BR10), kwh/m2 System Installationsløsning BR08 40,1 BR10 34,6 1 Fjernvarmeunit med varmtvandsbeholder, 100 liter kwh/m2 kwh/m2 36,3 30,8 2 Fjernvarmeunit liter solvarmebeholder til varmt brugsvand + 5,1 m2 solfangere 28,3 22,7 3 Blokvarmeledningsnet til 10 huse + 62,5 m2 solvarmetag på 1 hus + fjernvarmeunit med varmtvandsbeholder, 100 liter i 10 huse 30,7 23,8 4 Fjernvarmeunit med varmtvandsbeholder, 100 liter + 3,8 m2 solceller 30,1 24,5 5 Luft/vand-varmepumpe 27,8 27,8 6 Luft/vand-varmepumpe liter solvarmebeholder til varmt brugsvand + 5,1 m2 solfangere 22,3 22,3 7 Luft/vand-varmepumpe liter solvarmebeholder til både varmt brugsvand og rumvarme + 12,5 m2 solfangere 20,2 20,2 Estimerede investeringer for forskellige installationsløsninger System Installationsløsning 1 Fjernvarmeunit med varmtvandsbeholder, 100 liter Investering pr. hus, kr. ekskl. moms Fjernvarmeunit liter solvarmebeholder til varmt brugsvand + 5,1 m2 solfangere Blokvarmeledningsnet til 10 huse + 62,5 m2 solvarmetag på 1 hus + fjernvarmeunit med varmtvandsbeholder, 100 liter i 10 huse Fjernvarmeunit med varmtvandsbeholder, 100 liter + 3,8 m2 solceller Luft/vand-varmepumpe Luft/vand-varmepumpe liter solvarmebeholder til varmt brugsvand + 5,1 m2 solfangere Luft/vand-varmepumpe liter solvarmebeholder til både varmt brugsvand og rumvarme + 12,5 m2 solfangere

23 Erfaringer EFH LAB Lavenergivinduer og vakuumisolering René Østergaard, Konsulent i Center for Murværk og Byggekomponenter, Aarhus Lavenergivinduer og vakuumisolering Kuldebrofri indbygning(vakuumisolering) Udvendig kondensdannelse Energiafskærmning 23

24 Kuldebrofri indbygning Figur 1 som indbygget i EFH Kuldebrofri indbygning Figur 2 optimal indbygning og bedre materialevalg 24

25 Kuldebrofri indbygning Figur 3 som indbygget i EFH, VIP monteret 25

26 Kuldebrofri indbygning Kuldebrofri indbygning Figur 6 temperatur i falsen i perioden kl til

27 Kuldebrofri indbygning Målepunkt Beskrivelse Min. Temp. [ C] Max. Temp. [ C] Avg. Temp. [ C] MP 1 VIP, bund 17,1 17,4 17,2 MP 2 VIP, højre midt på nederste 19,8 19,9 19,8 panel MP 3 VIP, højere midt på øverste 19,9 20,1 20,0 panel MP 4 VIP, venstre midt på panel 19,8 19,9 19,8 MP 5 Venstre midt på lysning 19,6 19,8 19,7 MP 6 Top midt på lysning 20,0 20,2 20,1 MP 7 VIP, højre samling mellem 19,4 19,5 19,5 paneler MP 8 VIP, nederste højre samling 14,7 15,2 14,9 Kuldebrofri indbygning Sammenfatning Anvendelsen af vakuumisolering i byggeriet primært vil være relevant i de tilfælde, hvor VIP panelerne kan anvendes i store regulære felter. Endvidere bør den forventede levetid på år inddrages i vurderingen. Et eksempel på, hvor VIP paneler kan anvendes, kunne være blændfelter i glasfacader. 27

28 Udvendig kondensdannelse Udvendig kondensdannelse De nedenstående grafer viser måneds- og døgnfordelingen af kondensdannelse for en rude med U-værdi på 0,6 W/m2K, monteret lodret i ydervæg uden udhæng, med orientering mod nord. 28

29 Udvendig kondensdannelse Løsningsmodeller Aktiv belægning Markise eller udhæng Vinduessystem med udvendig skodde/screen Udvendig kondensdannelse Aktiv belægning 29

30 Udvendig kondensdannelse Markise eller udhæng Betegnelse U-værdi [W/m 2 K] Omfang af kondens [timer/år] Energi til opvarmning af det udvendige glas [kwh/m 2 ] 3-lags energirude 0, ,6 3-lags energirude med et mindre udhæng 0, ,1 Energiafskærmning 30

31 Energiafskærmning Energiafskærmning Status på fastgørelse af dug Forøgelse af isolansen [m 2 K/W] Fastgjort langs kanter og top 0,16 Fastgjort langs kanter 0,20 Teoretisk vil forøgelsen af isolansen være i størrelsesordenen 0,09 0,13 m 2 K/W, jf. DS418. (uden hensyntagen til den lave overfladeemissivitet). 31

32 Energiafskærmning Rudetype Rude U-værdi, uden dug [W/m 2 K] Rude U-værdi, med dug [W/m 2 K] Forbedring [%] 2-lags termorude 2-lags energirude 3-lags energirude 2,60 1, ,10 0, ,60 0,55 8 Baseret på en forøgelse af isolansen på 0,15 m 2 K/W Energiafskærmning Sammenfatning Ved nybyggeri, hvor der ofte ledes efter selv små energibesparelser, vil en udvendig afskærmning kunne udvikles til en elegant løsning med positiv indvirkning på både: Energibehov til køling Energibehov til opvarmning Udvendig kondensdannelse 32

33 Tak for opmærksomheden René Østergaard: Direkte telefon: Mail: Erfaringer EFH LAB Faskiner Ulrik Hindsberger, Centerchef i Rørcentret, Taastrup 33

34 Hvorfor faskiner med overløb til regnbed? Faskiner på EFH Klimaændringer og stigende mængder regnvand presser afløbssystemer i både Danmark og udlandet Det er derfor vigtigt at kunne udforske nye muligheder for at aflede regnvandet Der er etableret faskiner mange steder i Danmark. Der mangler dog generelt dokumentation for, hvor godt de virker - eksempelvis hvor hurtigt tømmes de i forbindelse med en længerevarende regn? Skal faskinen renses på trods af en sandfangsbrønd i tilløbet? - Og i så fald hvor ofte? Vil rødder være til gene til trods for at faskinen bliver beskyttet af en geotextil? Endelig er oplysninger om faskinernes levetid mangelfuld. Skal de graves op efter en årrække fordi funktionsevnen er nedsat? 34

35 Faskiner på EFH Faskiner på EFH 35

36 Hvorfor faskiner med overløb til regnbed? Regnbed/regnhave på EFH 36

37 Hvorfor et regnbed/regnhave Når faskinerne er fyldt, samles overskydende regnvand i et regnbed, som er et område med varierende former for beplantning, der både kan tåle at stå i vand og være tør Tilløbet til regnbedet er placeret i et bassin, hvor regnvandet stiger op gennem en brønd Bassinet er opbygget på et stabilt underlag, der tillader minimal eller ingen nedsivning Hvorfor et regnbed/regnhave Det indre bassin forventes at være helt fyldt eller løbe over til det omgivende terræn flere gange om året (scenarie 1) 37

38 Hvorfor et regnbed/regnhave Den omkringliggende zone 2 rummer det vand, der løber over fra zone 1 (scenarie 2) og tillader nedsivning i jorden Derefter forsvinder vandet i terrænet først og til sidst i det indre bassin. Ved ekstremregn Hvorfor et regnbed/regnhave Ved ekstremregn (scenarie 3) stiger vandet yderligere og løber ud i zone 3, der følger den eksisterende terrænform og som tillader nedsivning Området fungerer udelukkende som nødoverløb. 38

39 Kombination af faskiner og jordvarme Projektforslag: Udvikling af faskine med jordvarmeslanger Projektets formål er at udvikle en prototype til en faskine, der kombineres med jordvarmeslanger Der bliver udført beregninger der dokumenterer hhv. økonomisk og miljømæssig gevinst ved prototypen Erfaringer EFH LAB Klimaskærmen som varmelager Casper Rosengaard Villumsen, Konsulent i Center for Beton, Taastrup 39

40 Klimaskærmen som varmelager 1. Tunge materialer - Betongulv med PCM: Phase change materials 2. Natkøling (ventilation) - Reduktion af overtemperaturer Varmeakkumulering i bygninger Vinterhalvåret Varme akkumuleres i dagtimer og afgives om natten, hvorved energibehovet til opvarmning reduceres Sommerhalvåret Overskudsvarme akkumuleres i dagtimer og afgives om natten, hvorved energibehovet til køling i dagtimerne reduceres Varmeakkumuleringens effekt på energibehovet bestemmes af: Bygningens nettovarmebehov Varmetilskuddet Bygningens varmekapacitet 40

41 Varmeakkumulering i funktion Høj varmeakkumuleringsevne: mulighed for at spare på varme- og køleregningen (overtemperaturer) Absorberer og lagrer varme, som igen kan frigives, når omgivelserne er koldere end konstruktionen Øget komfort i bygningen, når de daglige temperaturudsving begrænses Høj termisk masse. Indetemperatur. Lav termisk masse. Indetemperatur. Udetemperatur Spidstemperaturen forsinket op til seks timer Stor forskel mellem den udvendige og den indvendige spidstemperatur 25 C 16 C PAS PÅ OVERTEMPERATURER! Dag Nat Dag PCM-beton i EnergyFlexLab Faseskift: fra fast til flydende absorberes energi fra flydende til fast frigives energi REF. PCM-gulv 5 vægt-% PCM tilføjet (ca. 140 kg) BASF Micronal. Faseskift v. 21 C 11 m 2 27,5 m 3 Dias # 82 41

42 Resultater - PCM Vi har ikke set tydelig effekt af den tilførte PCM i den daglige drift Rumtemperaturer: PCM-gulv Reference Resultater - PCM Vi har ikke set tydelig effekt af den tilførte PCM i den daglige drift Gulvtemperaturer, 30 mm nede: PCM-gulv Reference 42

43 Resultater - PCM Provokerede forsøg, aktiv påvirkning lige over temperaturfølere: Gulvtemperaturer, 30 mm nede: PCM-gulv Reference Resultater - PCM Provokerede forsøg, køling via åbent vindue i 4 timer: Gulvtemperaturer, 30 mm nede: PCM-gulv Reference 43

44 Resultater - PCM I EFH: meget begrænset effekt af PCM Årsager? - Støbeforhold (PCM- kugler ødelægges i blanderen, temperaturer) - PCM i betonen gør ledningsevnen dårligere -> mindre indtrængsningsdybde og mindre aktiveret konstruktionsvolumen - Meget af den tilførte PCM udnyttes ikke, da det er fordelt i hele dækkets tykkelse og ikke koncentreret øverst mod rummet. Yderligere undersøgelser pågår, fx i det 3-årige projekt: PCMconcrete bedre indeklima og mindre energiforbrug. Projektet er støttet af Højteknologifonden og udover Teknologisk Instit er AAU, Spæncom og BASF deltagere i projektet. Natkøling Der er i perioder meget varmt i rummene. De to rum er blevet benyttet til forsøg med natkøling. Da der dels ikke er set den store effekt af gulvets PCM-indhold, og fordi temperaturen alligevel i denne periode er over smeltepunktet for PCM er det vurderet, at forsøg og sammenligninger mellem rummene kan foretages. Styring, rum med natkøling: 7-17: luftskifte ½ h : luftskifte 2, 4 og 8 h -1 Referencerum : 0-24: luftskifte ukendt, men lavt. Vindue på klem, naturlig ventilation via sprække under dør mod gangareal 44

45 Natkøling - målinger hest Natkøling - målinger 45

46 Natkøling - resultater Der skal et stort luftskifte til på op mod 8 h-1 før effekt af natkølingen ses Ventilationssystemet i EFH er ikke designet til natkøling, så indblæsningsluften bliver opvarmet 6-9 C i forhold til udetemperaturen. Der skal en velovervejet styring af solafskærmning, opvarmning, ventilation, når der er en stor termisk masse, da det ses, at når først temperaturen i rummene er blevet høj, er det vanskeligt at komme af med overskudsvarmen Spørgsmål og debat vedrørende EFH LAB Indtil frokost kl. 12:15..Herefter mødes vi kl. 13:00 i receptionen indgang 8 til RUNDVISNING 46