Energieffektivisering i byggeriet nybyggeri samt ved renovering

Transkript

1 Energieffektivisering i byggeriet nybyggeri samt ved renovering EnergiForsk juni 2013 Kirsten Engelund Thomsen SBi, Aalborg Universitet København

2 Indhold Nye bygninger, bygningsklasse energirammekrav, tæthed, - eksempler på lavenergibygninger Energirenovering - komponentkrav - analyser for netværk for energirenovering - eksempler på energirenoveringer 2

3 Lavenergibyggeri

4 Energibehovet i nybyggeriet % af 2006 krav <

5 EU-direktivet - EPBD Recast, Maj 2010 Direktiv 2002/91 om bygningers energimæssige ydeevne nearly Zero Energy Buildings Definition nearly Zero Energy Building (nzeb) næsten energineutral bygning : en bygning, der har en meget høj energimæssig ydeevne. Den ubetydelige eller meget lille energimængde, der kræves, bør i meget væsentlig grad dækkes af energi fra vedvarende energikilder, herunder vedvarende energi produceret på stedet eller i nærheden; Medlemslande skal sikre at: 31. December 2020 alle nye bygninger er nzeb 31. December 2018 alle nye offentlige bygninger er nzeb 5

6 Energiramme for boliger m.m. Energiramme 52, /A kwh/m 2 pr. år ( gammel LE-klasse 2) Lufttæthed 1,5 l/s pr. m 2 Lavenergiklasse 2015 /Bygningsklasse /A / 20 kwh/m 2 pr. år Lufttæthed 1,0 / 0,5 l/s pr. m 2 Fjernvarmefaktor 0,8 / 0,6 Elfaktor 2,5 / 1,8 Krav til overtemperatur i klasse 2015 og

7 Dimensionerende transmissionstab BR etage 5 W/m 2 klimaskærm 4 W/m 2 3,7 W/m 2 2 etager 6 W/m 2 5 W/m 2 4,7 W/m 2 3 el flere etager 7 W/m 2 6 W/m 2 5,7 W/m 2 Klimaskærm ekskl. vinduer og yderdøre Supplement til energiramme Ønske om fremtidssikring af klimaskærm; lang levetid 7

8 kwh/m² år Etagehus med fjernvarme Energiramme 2008: Mek. udsug.; Vinduer 2-lags; Loft: 250 mm; Væg: 150 mm; Dæk: 100 mm 2010: Mek. vent.; Vinduer 3-lags; Loft: 350 mm; Væg: 190 mm; Dæk: 150 mm 2015: Mere effektiv mekanisk ventilation, bedre tæthed og ydervæg 250 mm 2020: Som

9 Energibehov, kwh/m² år 120 Bygninger med fjernvarme inkl. andet elforbrug fx pc, tv, hvidevarer (ekskl. fx elevatorer, servere og udelys) El-Andet x 1,8 El-Bygning x 1,8 Rumopvarmning x 0,6 Varmt brugsvand x 0, Parcelhus Rækkehus Etagehus Kontorhus 9

10 Krav til bygningers lufttæthed Luftskiftet må ikke overstige 1,5 l/s pr. m 2 ved 50 Pa Kommunen skal i mindst 5% af byggerier stille krav om måling Utætte konstruktioner kan medfører risiko for fugtskader, dårlig varmekomfort, dårlig varmeøkonomi, øget vedligehold 10

11 Vinduer Facadevinduer Tagvinduer E ref = I g w G U w = 196,4 g w U w Energitilskud i kwh/m 2 år 11

12 Termisk indeklima Det termiske indeklima på varme dage skal dokumenteres gennem beregning og for boliger, institutioner, kontorer mm. må det termiske indeklima ikke overskride 26 C, bortset fra nogle få timer i forhold til normalåret Dokumentation for det termiske indeklima kan ske på grundlag af BSim simulering af forholdene i de kritiske rum eller anden tilsvarende simulering. For boliger kan eftervisning ske på grundlag af en forenklet beregning i Be10 Antallet af timer med temperaturer over 26 C fastsættes i forhold til normalåret for VVS-tekniske beregninger af bygherren. For boliger bør 26 C på varme dage ikke overskrides med mere end 50 timer pr. år 12

13 Hvordan opfyldes lavenergiklasse 2015 Reduktion af kuldebroer Ekstra isoleringstykkelse i vægge og loft Brug af højisolerende ruder Optimal udnyttelse af solindfald og dagslys, herunder orientering af bygning i forhold til sol- og skyggeforhold Energieffektiv ventilation Energieffektiv belysning Udjævning af temperaturændringer over døgnet ved brug af materialer indendørs med høj varmekapacitet 13

14 Bygningsklasse 2020 Det er vanskeligt at opnå 2020 alene ved nye tiltag i fx klimaskærm, ventilation og belysning Det er også nødvendigt at anvende vedvarende energi De nødvendige tiltag er ikke umiddelbart privat-økonomisk rentable Samfundsøkonomien (CO 2 -skyggeprisen) er en udfordring i både 2015 og 2020 Tiltagenes anvendelse og økonomi i 2020 kræver målrettet produktudvikling og markedsmodning Andet elforbrug til apparater mv. dominerer det samlede energiforbrug i bygninger efter

15 Eksempler på eksisterende lavenergihuse

16 KAB bebyggelsen, Stenløse Syd 65 almene boliger 2-3 etager tæt-lav bebyggelse Rumstore elementer Projekteret som lavenergiklasse 1 Forventet varmeforbrug 15 kwh/m 2 Faktisk varmeforbrug 26 kwh/m 2 Forklaring Tæthed Forventet 1,0 l/s pr. m 2 Faktisk 1,9 l/s pr. m 2 Temperatur Forventet 20,0 C Faktisk 22,0 C 16

17 Ny skole i Ørestaden 17

18 Ørestadsskolen Varme - god isolering, ingen kuldebroer, god tæthed, rimelige vinduesarealer i forhold til samlet areal, varmegenvinding, behovsstyring Kontrol af overtemperaturer - solafskærmning - Microshade, Suncool vinduer, natventilation styret af CTS Belysning - effektiv belysning - LED, behovsstyring Ventilation - effektive ventilatorer, reducerede lufthastigheder, behovsstyring Pumper - effektive pumper, behovsstyring El egenproduktion m² solceller på taget 18

19 Eksisterende bygninger 19

20 U-værdier og linjetab - uddrag Eksisterende bygninger Ændret anv. og tilbygning Pavillon Enkeltforanst. Sommerhus Minimum U-værdi krav - W/(m 2 K) Kap Bilag Ydervægge og kældervægge mod jord 0,15 0,20 0,20 0,25 0,30 Terrændæk mv. 0,10 0,12 0,12 0,15 0,20 Loft- og tagkonstruktioner 0,10 0,15 0,15 0,15 0,20 Vinduer 1,40 1,50-1,80 - Ovenlysvinduer 1,70 1,80 1,65 1,80 1,80 Linietab W/(m K) Fundamenter 0,12 0,20 0,12 0,15 0,20 Saml. - ydervæg og vindue 0,03 0,03 0,03 0,03 0,06 20

21 Etagebolig 1960 erne kwh/m 2 pr. år Varme El Energibehov Ændring Basishus 127,4 9,7 151,6 0,0 Enkelttiltag hver for sig: 1. Etageadskillelse 119,3 9,7 143,5-8,1 2. Ydervæg, udvendig isolering 115,5 9,7 139,6-12,0 3. Loft 120,3 9,7 144,4-7,2 4. Kælderydervæg 121,3 9,7 145,4-6,2 Ad 1. Opsætning af 100 mm isolering under betondæk Ad mm udvendig isolering samt udvendigt pudslag Ad mm isolering tilføjes til de eksisterende 100 mm Ad mm isolering udvendigt på kælderydervægge og fundamenter i forbindelse med etablering af omfangsdræn 21

22 Energiaftale fra marts 2012, energiforsyning i 2050 skal dækkes af vedvarende energi El- og varmeforsyning skal være uafhængig af fossile brændsler fra 2035 Udarbejdelse af Strategi for energirenovering Bred kreds af interessenter, nedsat september 2012 Forslag til fremme og forbedring af energirenovering Energiforbrug reduceres med 50% frem til

23 Analyserapporter til Netværk for Energirenovering Task Force - Indsamling og præsentation af eksisterende kerneviden om energirenovering af eksisterende bygninger Varmebesparelser ved bygningsrenovering frem til 2050 Fremtidssikring af komponentkrav Varmepumper, Smart grid og lavtemperaturfjernvarme (TI) Overholdelse af kravene i bygningsreglementet Incitamenter og virkemidler til fremme af energibesparelser Model for adfærdens effekt på energiforbruget Sammenhæng mellem energimærke og salgspris 23

24 SBi 2012:09 Task Force eksisterende kerneviden om energirenovering State-of-the-art beskrivelser Besparelsespotentialer i bygningsmassen Renoveringseksempler erfaring og evaluering Nye bygnings- og installationsteknologier Energiforsyning på selve bygningen og fra net Virkemidler, incitamenter og barrierer Litteratur opdelt på hovedområder 24

25 Rapport Findes på 25

26 Model for enhedsforbrug i den danske bygningsmasse kwh/m² pr. år Før Efter 2006 Stuehus 185,6 172,6 163,1 152,3 137,5 118,1 101,5 82,0 67,6 Parcelhus 171,6 166,1 165,5 156,2 135,7 121,1 106,7 85,0 68,2 Række/kædehus 159,5 159,0 150,6 144,1 121,2 114,1 98,1 82,6 67,4 Etagebolig 152,5 155,3 158,3 149,4 133,9 122,5 109,8 85,2 61,8 Kollegium 139,1 150,5 137,5 147,1 132,0 140,5 133,1 85,1 59,1 Døgninstitution 165,4 163,0 153,5 141,3 144,6 138,2 117,2 95,4 64,2 And. helårsbolig 162,3 167,0 159,7 162,6 137,4 134,3 102,2 81,7 67,8 Kontor/handel 131,0 126,4 130,2 128,0 118,7 121,0 104,5 90,7 83,6 Hotel og service 173,1 167,7 153,6 162,0 158,4 173,4 142,9 123,5 121,8 And. hand/serv. 83,5 1) 120,1 125,1 108,8 127,2 141,3 117,6 103,5 96,6 Kulturbygning 167,2 157,2 157,5 140,5 127,0 119,8 132,5 106,2 97,6 Undervisning 127,3 137,5 142,3 135,2 136,5 146,8 116,3 101,3 87,1 Sygehus 196,4 179,5 174,3 178,3 154,8 157,3 150,6 139,4 130,5 Daginstitution 172,0 183,0 175,1 173,0 174,5 167,6 144,8 135,2 116,8 And. institution 179,1 176,9 179,4 203,1 1) 180,5 170,4 140,6 136,4 118,7 Sommerhus 207,5 164,0 152,0 178,6 156,3 127,9 136,8 92,6 74,9 Feriebygning 140,8 151,7 173,7 113,0 139,7 123,5 126,9 70,1 36,7 Sportsanlæg 199,1 207,8 188,9 174,4 166,0 163,7 155,7 139,1 119,8 And. fritidsbygn. 164,5 133,1 150,9 156,3 130,8 130,8 116,6 100,1 77,9 1) Ser umiddelbart underlig ud, men passer med EMO data, og skyldes formodentlig forkert anvendelseskode på en række bygninger og/eller forkert arealoplysning. 26

27 Udvikling i energiforbrug 27

28 Incitamenter og virkemidler til fremme af energibesparelser i bygninger SBi 2013:05

29 Virkemidler Oplysning Rådgivning Lovkrav Økonomiske virkemidler Fremme af Fremtvingelse af Nedbrydning af Skabelse af Incitamenter Barrierer Handling Handling Energispareadfærd Energibesparelser Forbrugsreduktion Bygningsrenovering 29

30 Interventionsstrategier Virkemidler Synliggørelse Måleraflæsning Forbrugs-apps Kampagner Hjemmesider Brochurer Oplysning Information Kurser Workshops Hotlines Helpdesk -hjælp Demonstration Demo-projekter Åben-hus Messer Engagement Naboskabsaftaler Kommunal assistance Præmiering Prisuddeling Rådgivning Feedback Energimærketjek Bygningstjek Vejledning Håndværkerråd Pakkeløsninger Arkitekthjælp Lovkrav Lovgivningskrav Bygningskrav Komponentkrav Tvungen opsparing Økonomiske virkemidler Finansielle ord. Tilskudsordninger Billige lån ESCO-ordninger Feed-in tariffer Fondsmidler Green Deal Skatteordninger Skattefradrag Energiafgifter 30

31 Sammenfatning - virkemidler Flere områder har en veludviklet incitamentstruktur: Statens bygninger Almene boligselskaber Visse Kommuner Flere strategiske netværk Brug af alle virkemidler er det mest virkningsfulde Adgang til økonomiske virkemidler øger effekten Tvungen opsparing en vigtig løftestang, jf. LB Men, men. Det går stadig for langsomt Stat og banker kunne tage ved lære af de grønne fonde i Holland 31

32 Traneparken, Hvalsø, Denmark Project summary Energy concept: Background for the renovation reasons The buildings had to be renovated because they were worn down. The overall intentions were to: Renovate buildings because needed especially the concrete external walls Improve energy conditions (insulation windows doors) Improve indoor climate Improve flats by adding and external balcony Improve the outdoor areas Site: xxx Traneparken 2, Hvalsø 4330 Hvalsø, Denmark Altitude 4? xx 47 Meter m Heating degree days: xx 2906 Cooling degree days: xx 0 Owner: xx Hvalsø Boligselskab Architect: xx ARKIPLUS Engineer: Sigfried Lorentzen Engineer: Sigfred xx Rådgivende Lorentzen, Ingeniørfirma Rådgivende Ingeniørfirma Building description /typology 3 blocks of prefabricated concrete sandwich element buildings Built: 1969 General information: Energy label E Gross heated floor area: 5293 Contact person: Flemming Østergaard, Building Association Zealand Photo of 2 of the 3 blocks at Traneparken. The end wall of one being renovated and the facade of the one not yet renovated. Important dates: Beginning of the renovation: November 1, End of the renovation: October 1, 2012 Date template completed: March 12, 2013

33 Building envelope, heating, ventilation, cooling and lighting systems before the energy renovation Description of building (building situation, building system, renovation needs and renovation options. Traneparken consists of 3 multistory blocks of flats situated in the village Hvalsø, 55 km west of Copenhagen. Each block has 3 storys and altogether 66 flats. The residents are an average part of Danish population except for 48 % being singles (rather small apartments). However there is a rather big change of residents every year in Traneparken. Building envelope The buildings are typical 60- buildings made of prefabricated enforced sandwich concrete elements with approx. 50 mm insulation. Between the windows are panel walls insulated with approx. 6 mm. Floor insulation to basement is approx. 45 mm. The roof is insulated with approx. 190 mm. Windows are double glazed with U-value 1.8. Heating, ventilation, cooling and lighting systems before retrofit The buildings are heated by district heating let into the basement of block A to a 200 kw plate heat-exchanger. From there it is distributed to the 3 blocks. There are pre-insulated domestic hot water tanks in each block. Altogether there are eight 300 liter tanks. The flats are ventilated by a mechanical exhaust air system from bathroom, toilets and kitchens. Light: There are energy-saving-bulbs in all indoor lights on the staircases. It is equipped with automatic switch-off controls based on presence detectors. Outdoor light has automatic daylight switch-off. The buildings seem rather grey and boring with problems from facades, windows, roofs, etc. The indoor climate was bad and the energy consumption was unacceptable large. It was the intention that the renovation will make Traneparken more attractive for existing and new residents. Facades before and after: Element (only block A) Exterior walls Floor over basement Area, m2 U-value before renovation Panel Wall 106 0,7 0,11 Windows, doors 205 (176 iflg ing) Roof 333 0, U-value after renovation

34 Kindergarten Vejtoften, Høje-Taastrup, Denmark Vejtoften 1, 2630 Taastrup 1. INTRODUCTION PROJECT SUMMARY Construction year: 1971 Energy renovation: 2010 No past energy renovations SPECIAL FEATURES Insulation of thermal envelope New windows with 3 layers of glass New ventilation system with higher efficiency and heat recovery MAIN CONTRACTOR Timbra ARCHITECTURAL ADVISOR Nøhr & Sigsgaard A/S ENERGY CONSULTANT Terkel Pedersen & Søn A/S PARTNERS Rockwool A/S OWNER Municipality of Høje Taastrup Brochure authors: Jørgen Rose and Kirsten Engelund Thomsen Danish Building Research Institute, AAU Contact: jro@sbi.aau.dk IEA SHC Task 47 Renovation of Non-Residential Buildings towards Sustainable Standards

35 4. THERMAL ENVELOPE SUMMARY OF U-VALUES [W/m 2 K] BEFORE AND AFTER RENOVATION. Before After Slab floor Roof mm facade cladding 25x50 mm laths 8 mm wind barrier 58x200 mm wood 195 mm mineral wool 19 mm woodbased plate 95 mm mineral wool 45x200 mm sill Joint Façade Windows Pro Tec 7 wood/alu window 12 mm MDF Mineral wool edge insulation As it can be seen the floor slab has not been insulated. Energy renovation of the floor slab would have been quite expensive and would have required a much longer period in which the kindergarten was inoperative. THERMAL BRIDGES From the cross sections shown to the right, it is clear that the thermal bridges have been reduced significantly. The foundation was insulated with 200 mm polystyrene to a depth of 400 mm, which reduced the heat loss through the slab floor and foundation considerably. Cross section window/wall joint. The existing insulation of 95 mm have been replaced and a new layer of 195 mm insulation have been added to the exterior wall. The window has been moved out in the construction. The original thermal bridges in the wall and the thermal bridge at the joint are reduced significantly. Cross section floor slab/wall. 200 mm x 400 mm insulation has been added to the base of the building to reduce thermal bridge effects. In addition to reducing the heat loss this has also raised the temperature of the floor and thereby improved the indoor climate. Now the entire floor area is useable for the occupants.