AktivHus evaluering og sommerhave test

Transkript

1 Sommerhave LIVING IN LIGHT BOX Figur 1. Living in light box lå føran på Takkellofvej 1, Holmen. København K og er flyttet permanent til Valvy, Kulbanevej AktivHus evaluering og sommerhave test Living in Light Box, (LiL Box) er en præfabrikeret AktivHus fuldskala testenhed realiseret i forbindelse med EUDP programmet og de to nordiske projekter "Living in Light" og "Active Roofs and Facades in Sustainable Renovation". Konceptet "Living in Light" anvendes samtidigt til renovering og byfornyelse af en lille boligblok i Valvy i København. Formålet med denne demonstrationsenhed er at bevise fordelene ved en synergi mellem Energi, Komfort og Bæredygtighed, som det er kendt fra Active House Standarden. Hovedkarakteristikken for "Living in Light" -konceptet er sommerhavearealet, som er en nyudviklet ide ud fra den traditionelle vinterhave, som både fungerer som et grønt rum og et solrum. Dette er et lukket område med to glasfacader: den ydre glasfacade og den indvendige glasdør. Konceptet er skabt ved at lukke den eksisterende terrasse i lejligheden. Dette nye rum har forskellige funktioner i løbet af året: Vintertid: Den ydre glasfacade er lukket og den indvendige skydedør er åben. Derved er "sommerhaven" inkluderet i beboelsesrummet, hvilket resulterer i et større opvarmet rum. Varmt areal 45 m 2 1

2 Sommerhave LIVING IN LIGHT BOX Sommertid: Den ydre glasfacade er åben, og den indvendige skydedør er lukket. I dette tilfælde introduceres "sommerhaven" som et traditionelt overdækket udendørs rum, som ikke er inkluderet i det opvarmede område. Loftdækket fungerer også som et vandret solskærmsystem. Overdækningen reducerer risikoen for overophedning af hovedarealet i boligen, da den direkte solstråling er koncentreret på "sommerhaven" Varmt areal 35 m 2 Funktionen som "sommerhave" vil blive defineret af lejerne. Der kan blive for varmt om sommeren, hvis de ikke åbner den ydre glasfacade, mens der måske bliver for koldt, hvis den er åben om vinteren. Derfor er begge scenarier blevet evalueret og rapporteret i denne rapport. Kombinationen af begge resultater vil give en endelig AktivHus radar. 1. KOMFORT DAGLYS Dagslys faktoren (DF) er evalueres ved hjælp af VELUX daylight visualizer 3. Byggematerialet har følgende egenskaber: Tabel 1: Klimaskærm karakteristika for DF evaluering Klimaskærm element Refleksionsfaktor Lystransmission Let trægulv 0,842 Let træloft 0,842 Let trævæg 0,842 Ovenlys 0,920 ( hvid ramme) 0,72 Facadedør 0 (sort ramme) 0,71 Figur 2. Box design Figur 3. Indendørs perspektiv 2

3 Vinter scenarie: Figur 4. Dagslys simulering i Living in light Box DF måles for det anvendte område 500 mm afstand fra væggene. Den anvendte DF er beskrevet Tabel 2. Tabel 2. DF evaluering i vinter af hver aktivitet og opholdsrum Areal DF m 2 Belægningsprocent "Sommerhave" (lille) 6,7% 2,28 0,304 Køkken med "sommerhave" 6,2% 14,45 0,304 Soveværelse 6,0% 14,14 0,304 Gennemsnit 6,1 % AktivHus score 1 ( DF >5% over genemsnit) Sommerscenarie: Tabel 3. DF evaluering i sommer af hver aktivitet og opholdsrum. Areal DF m 2 Belægningsprocent køkken 5,8% 8,7 0,304 Soveværelse 6 % 14,14 0,304 Gennemsnit 5,9 % AktivHus score 1 ( DF >5% over gennemsnit) 3

4 Termisk Indeklima og 1.3 Indeklima kvalitet Indeklimaet er blevet evalueret af simuleringsprogrammet kaldet: VELUX Energi og Indeklima visualizer Både vinter og sommer scenarier er blevet evalueret Vinter og sommer scenarier Figue 5. Vinter scenarie model Figur 6. Sommer scenarie model De registrerede input beskrives som følger: Tabel 4. Inputs for EIC Velux. Vinter scenarie Parameter Værdi Kommentarer Opvarmning og afkøling Antal beboere 2 Tidsplan Ikke hjemme fra 8-17 på hverdage U- værdi af klimaskærm U- værdier beregnet ifølge Be15. U- værdi af glas 0,89 - Ekstern og indvendig dør Tagvindue (73 U med klart dæksel). (Standardtype) g- værdi af glas 0,71 - Ekstern og indvendig dør Tagvindue (73 U med klart dæksel). (Standardtype Internt varmetilskud fra apparater 3,5 W/m 2 Opvarmning sætpunkt 21 Maksimal sommer temperatur 26 Intern solskærm er tændt, når T er over: 25 Dobbelt foldet afskærmning styres automatisk af Velux Control Ventilation Vinduer er åbne, når indendørs T er over: 24 Automatisk åbning af tagvinduet. Velux control Natkøling Åben facade og tagvinduer Kontrolleret luftkvalitet Kategori I Ventilationssystem Hybrid Mekanisk ventilation hele året Ventilationshastighed: 0,5h-1 =0,34 l/s m 2 SEL: 0,3 kw/m 3 s Varmegenvindingseffektivitet: 91% Der er fundet de samme resultater for både vinter og sommer scenarier. Resultaterne er følgende: EIC simulering Termisk komfort CO 2 Kategori II I AktivHus score 2 1 ( 500 ppm over udendørs CO 2 koncentration) 4

5 Desuden er der implementeret et innovativt system til "Living in light Box". Et solcelledrevet mekanisk afkastsystem er forbundet med den decentrale ventilationsenhed. Den består af en emhætte installeret i køkkenet, der i normaltilstanden fungerer som en speciel afkastventilator, der drives af et 20 W solcelle-panel integreret ved siden af tagvinduet. Det sikrer m 3 / h afkastluft, når indetemperaturen er over 26 C. Dette system supplerer den naturlige ventilation mod overophedning der sker fra VELUX skylight. Afkastventilationsdiagrammet ses på reference. Derudover er der placeret en luftrensningsenhed i "LiL Box", som kan rense luften for finpartikler som pm 2.5. Det sikrer en god indendørs luftkvalitet. Luftrenserenheden kan ses i referencen. Desværre kan implementeringen af disse to specielle ventilationssystemer ikke simuleres på EIC VELUX-programmet. Det forventes dog at opnå den bedste kategori af både varmekomfort og indendørs kvalitet i vinter og sommer scenarier. Afslutningsvis er de aktive husresultater følgende: AktivHus evaluering Termisk Komfort CO 2 Kategori I I Score 1 1 ( 500 ppm over udendørs CO 2 koncentration) 2. Energi Energibehovet vil blive evalueret over de to scenarier, om vinteren og om sommeren. Forskellene mellem begge scenarier er dybest set det opvarmede areal og omfanget af glas i klimaskærmen. Den udvendige glasfacade er en del af bygningen om vinteren, mens den indvendige glasdør (skydedør) er en del af klimaskæmen om sommeren. U-værdierne for bygningskomponenterne er vist i det følgende: Skydedøre Ovenlys Facadedør & fast sideparti Figur 7. Plan og snit af BOX Tabel 5. Termiske karakteristika af klimaskæm komponenter Komponent U-værdi [W/m 2 K] g- værdi Skydedøre ,61 Ovenlys 1,2 0,51 Facadedør 1,08 0,45 5

6 Fast sideparti 1,16 0,59 Tag 0,102 Ydervæg 0,116 Gulv/dæk 0,095 Desuden er et decentralt mekanisk ventilationssystem fabr. Ecovent installeret i "Living in light Box". Værdierne er trukket ud fra graferne fra producenten. Tabel 6. Ventilationssystem karakteristika Parametre Vinter scenarie Sommer scenarie Minimum ventilationshastighed 0,5 ACH = 0,34 l/s m 2 15,3 l/s 11,9 l/s SEL 0,3 kj/m 3 0,25 kj/m 3 Varmegenvindingseffektivitet 91% 93% Naturlig ventilation Lufttæthed: 0,5 l/s m 2 (BFK2020) q n: 0,07 l/s m 2 q n : 0,07 l/s m Energibehov Energibehovet beregnes iføle Be15. Det månedlige energibehov er trukket ud. Vinter og sommer perioder evalueres uafhængigt. Månederne for vinterperioden er: Jan, Feb, Mar, Apr, Okt, Nov ogdec. Månederne for sommeren er: Maj, Jun, Jul, Aug og Sep Vinter simulering: (Opvarmet areal 45 m 2 ) Tabel 7. Årlig og månedlig energiforbrug beregning i Be15 af vinter scenarie. Energy consumption, Kwh Month SH DHW Ventilation Pumps Lighting January , February , March , April , May , June , July , August , September , October , November , December , Year, kwh Year, KWh/m2 38,4 14,6 0,9 2,3 8,7 6

7 Sommer simulering: (Opvarmet areal 35 m 2 ) Tabel 8. Årlig og månedlig energiforbrug beregning i Be15 af sommer scenarie Energy consumption, Kwh Month SH DHW Ventilation Pumps Lighting January , February , March , April , May , June , July , August , September , October , November , December , Year, kwh Year, KWh/m2 49,4 16,1 0,7 2,9 9,2 Vedvarende energiforsyning Solcelle, tag: 8 paneler af 4 m 2 Samlet areal: 32,6 m 2 Samlet produktion: KWp Orientering: Øst og Vest Hældning: 5 Nominel effekt: 15,35% Systemeffektivitet: 0,85% Fabrikant: Racell VELUX tag vinduer: 2 paneler af 0,94 m 2 Samlet areal: 1,87 m 2 Nominel effekt: 14,9% Fabrikant: Racell Figur 8. Tag PV celle plan Ydervæg solcelle: 12 paneler af 1,856 m 2 Samlet areal: 22,22 m 2 = 3,012 kwp Orientering: Syd Nominel effekt: 13,52% Systemeffektivitet: 0,85% Fabrikant: Racell Batteriløsning: Det er muligt at anvende solenergiproduktionen direkte. En installeret batteriløsning fra SMA dækker imidlertid elforbruget til opvarmning, belysning og andre apparater med 68% Solfanger: 10 paneler af 1,32 m 2 (Aktivareal) Samlet areal: 12 m 2 Orientering: Syd Hældning: 5 Fabrikant: Aventa 7

8 12 PV panels Figur 9. Solfanger design plan Vinter simulering: (Opvarmet areal 45 m 2 ) Sommer simulering: (Opvarmet areal 35 m 2 ) Primær energi ydeevne Vinter simulering: (Opvarmet areal 45 m 2 ) Tabel 9. Beregning Primær energi ydeevne Energi Værdi [kwh/m 2 ] kommenter Forbrug opvarmning Varme behov 38,5 Varmtvand behov 14,6 Varme produktion 38,4 Forbrug opvarmning balance 14,7 ( denne energi er dækket af elvarme) Forbrug Elektricitet Elektrisk varmeapparat 14,7 Ventilation 0,9 Pumpe 2,3 Belysning 8,7 PV produktion -155,9 Forbrug/ Elektricitet balance -129,3 Ekstra el-produktion Primær energibalance -129 * 1,8 = -232,7 kwh/m 2 AktivHus score 1 (Årlig energi primær faktor < 0 kwh/m 2 ) 8

9 Der er overskuds el-produktion på 129 kwh/m 2 = 5819 kwh Den primære energi ydeevne beregnes for el-primærenergifaktoren på 1,8 i henhold til BK2020, hvilket resulterer i en primær energiydelse på 233 kwh / m 2 lig med kwh ekstra el-produktion. En del af denne produktion dækker direkte andre el-udstyrs forbrug for LiL Box, den anden del bliver lagret i SMA batterisystemet, og overskuds el-produktionen vil blive solgt til nettet. Sommer simulering: (Opvarmet areal 35 m 2 ) Energi Værdi [KWh/m2] kommenter Forbrug opvarmning Varm behov 49,4 Varmtvand behov 16,1 Varm produktion 50,2 Forbrug opvarmning 15,3 ( denne energi er dækket af elvarmeren) balance Forbrug Elektricitet Elektrisk varmeapparat 15,3 Ventilation 0,7 Pumpe 2,9 Belysning 9,2 PV produktion -200,5 Forbrug Elektricitet balance -172,3 Ekstra el-produktion Primære energibalance -172 * 1,8 = -310 kwh/m 2 AktivHus score 1 (Årlig energi primær faktor < 0 kwh/m2 ) Der er overskuds el-produktion på 172 kwh / m 2 = 6031 kwh Den primære energimæssige ydeevne beregnes for el-primærenergifaktoren på 1,8 ifølge BK2020, hvilket resulterer i en primær energiydelse på 310 kwh /m2 svarende til kwh ekstra el-produktion. En del af denne produktion dækker direkte andet el-udstyrs forbrug for LiL Box, den anden del lagres i SMA batterisystem, og overskuds el-produktionen vil blive solgt til nettet. Energi evaluering af kombineret sommer og vinter scenario Energy consumption, Kwh Energy production, kwh Month EL Energy balance SH DHW Ventilation Pumps Lighting Solar heating EL heater Solar EL January February March April May June July August September October November December Year, kwh ,0 659, ,175 Year, KWh/m2 38,5 15,7 0,8 2,7 9,2 39,5 14,7 189,9-162,4 Der er overskuds el-produktion på 162 kwh / m 2 = 5845 kwh Den primære energimæssige ydeevne beregnes for el-primærenergifaktoren på 1,8 i henhold til BK2020, hvilket resulterer i en primær energiydelse på 292 kwh / m 2 svarende til kwh el-produktion. En del af denne produktion dækker direkte andet el-udstyrs forbrug for lejligheden, den anden del lagres i SMA batterisystem, og overskuds el-produktionen vil blive solgt til nettet. 9

10 3. Miljø Miljøbelastning Miljøbelastningen er analyseret for de forskellige scenarier. Konstruktionsmaterialet forbliver det samme i hvert scenarie. Energibehovet er imidlertid forskelligt, da det opvarmede område varierer. Afslutningsvis resulterer driften af bygningen på miljøbelastningen. Alle de materialer, der tages i betragtning i evalueringen, beskrives i det følgende: Tabel 10. Bygning elementer tages i betragtning i LCA evaluering Bygning Element Ydervæg består af træramme opbygget med 250 mm mineraluld + 40 mm kooltherm isoleringsplade og træbeklædning. Taget består af beton bund med 250 mm Rockwool MW-Mk mm papir uld Gulvet består af beton med 340 mm EPS isolering og fiberplade med installeret PEX gulvarme. To facadedøre med 3- lags energirude og aluminium ramme 2- lags energirude i ovenlys Velux vindue med PVC ramme 12 m 2 solfanger 57 m 2 solceller Rustfrit stål varmvandsbeholder Decentralt varmegenvindings ventilationssystem Vinter scenarie: Tabel 11. LCA evaluering. Vinter scenarie. Miljøbelastning PE -549 GWP 9,0 ODP 2,64 E-07 POCP 0,0068 AP 0,0558 EP 0,0054 Sommer scenarie: Tabel 12. LCA evaluering. Sommer scenarie. Miljøbelastning PE -736,4 GWP 11,4 ODP 3,39 E-07 POCP 0,0085 AP 0,0716 EP 0,0069 Kombination sommer og vinter scenarier: Tabel 13. LCA evaluering. Kombinerede scenarier: Miljøbelastning PE -622 GWP 10,1 ODP 2,97 E-07 POCP 0,0077 AP 0,0628 EP 0,

11 Koldt brugsvandforbrug Der er ikke installeret opvaskemaskine. Vandbesparende toilet er installeret. Faktisk er forbruget af brugsvand næsten tæt på det danske gennemsnitlige forbrug, hvilket allerede er godt sammenlignet med andre lande. Installation Flyde [l/s] or liters per Tappetid [s] Antal vandhaner / Forbrug / person / dag hanen person / dag Bad-bruser 0, ,8 36 Håndvask (toilet) 0, Håndvask (køkken) 0, Opvaskemaskine - 0,25 Vaskemaskine 41-0,25 10 WC 13,5 (1 lille +1 stor flush) 1 13,5 Samlet brugsvand forbrug 83 Dansk gennemsnit 112 Fast værdi / nationalt gennemsnit forbrug 112 liter / person / dag Forbrug til det egentlige projekt 83 liter / person / dag Gem procent 26 procent Bæredygtig konstruktion "LiL Box" består hovedsageligt af træsandwichelementer, som er genanvendelige og certificeret. På grund af manglen på dokumentation er den certificerede træ % (FSC, PEFC) antaget med mindst % tilladt på 50%. Kun 6% af de andre materialer er kendt, som er certificeret af EPD. De ansvarlige indkøbsparametre skal revurderes, når leverandøren fremlægger den relevante dokumentation. 4. Radar Vinter og sommer scenarier Fra Figur 10, kan både sommer og vinterscenarier ses. Begge er næsten ens, med undtagelse af energibehovet og miljøbelastningen, som det var forventet. Det efterspurgte energibehov svarer til henholdsvis 2,2 og 2,9 point for henholdsvis vinter og sommer. Energibehovet om vinteren er lavere, og giver en bedre score, da det opvarmede område er større ved indførelsen af "sommerhaven". De miljøbelastninger, der findes i begge scenarier, er også forskellige. De fundne resultater er henholdsvis 2 og 2,5 for vinter og sommer. For samme opvarmede opholdsarealer er de miljøbelastninger, der skyldes driften af bygningen lavere i vinterscenariet, hvilket resulterer i en bedre score. Resten af parametrene analyseret under "AktivHus" -evaluering er næsten det samme i begge scenarier, med ubetydelige forskelle, der giver samme score. 11

12 Figur 10. Både vinter og sommer scenaries radarer Kombinerede resultater for vinter og sommer scenarier Gennemsnittet af både vinter og sommer scenarier er vist i Figur 11. Det repræsenterer "AktivHus" radaren af " LiL Box". Det kan ses, at alle parametre er bedre end score 3, undtagen brugsvandsforbruget. Det brugsvandsforbrug, der findes i "LiL Box", ligger meget tæt på det danske landsgennemsnit, hvilket er godt i sig selv at sammenligne med andre lande. Energibehovet er næsten 67 kwh / m 2, hvilket giver en score på 2,3. Det skyldes det store glasområde, der findes på LiL Box, svarende til 39% af det opvarmede område. Resten af parametrene resulterer i en rigtig god kategori. Figur 11. Gennemsnitlig AktivHus radar for "LiL Box 12

13 LIVING IN LIGHT BOX- TESTHUS 13

14 AKTIVHUS SPECIFIKATION Primær Parameter Kriterier KOMFORT ENERGI MILJØ 1.1 Dagslys 1.2 Termisk miljø 1.3 Indendørs luftkvalitet 2.1 Energi behov 2.2 Vedvarende Energiforsyning 2.3 Primær energi ydeevne 3.1 Miljøbelastninger Laveste dagslys for hvert aktivitetsrum (stue, køkken, soveværelser og badeværelser) Maksimal driftstemperatur Minimum driftstemperatur Bygning af primærenergiforbrug i hele livscyklussen Global opvarmningspotentiale (GWP) under bygningens livscyklus Ozonudtømningspotentiale (ODP) under bygningens livscyklus 1. DF >5 % over gennemsnittet 2. DF >3 % over gennemsnittet 3. DF >2 % over gennemsnittet 4. DF >1 % over gennemsnittet 1. Ti,o <25,5 C 2. Ti,o <26 C 3. Ti,o <27 C 4. Ti,o <28 C 1.Ti,o >21 C 2.Ti,o >20 C 3.Ti,o >19 C 4.Ti,o >18 C ppm over udendørs CO 2- koncentration ppm over udendørs CO 2- koncentration ppm over udendørs CO 2- koncentration ppm over udendørs CO 2- koncentration kwh/m kwh/m kwh/m kwh/m % eller mere af den energi, der anvendes i bygningen, produceres på stedet eller i et nærliggende system % af den energi, der anvendes i bygningen, produceres på stedet eller i et nærliggende system % af den energi, der anvendes i bygningen, produceres på stedet eller i et nærliggende system % af den energi, der anvendes i bygningen, produceres på stedet eller i et nærliggende system. 1. < 0 kwh/m 2 bygningsareal kwh/m 2 bygningsareal kwh/m 2 bygningsareal 4. >30 kwh/m 2 bygningsareal 1. < -150 kwh/m 2 x a 2. < 15 kwh/m 2 x a 3. < 150 kwh/m 2 x a 4. < 200 kwh/m 2 x a 1. < -30 kg CO2-eq./m 2 x a 2. < 10 kg CO2-eq./m 2 x a 3. < 40 kg CO2-eq./m 2 x a 4. < 50 kg CO2-eq./m 2 x a 1. < 2.25 E-07 kg R11-eq/m 2 x a 2. < 5.3 E-07 kg R11-eq./m 2 x a 3. < 3.7 E-06 kg R11-eq./m 2 x a 14

15 3.2 Brugsvandsforbrug 3.3 Bæredygtig konstruktion Fotokemisk ozonfremstillingspotentiale (POCP) under bygningens livscyklus Forsyningspotentiale (AP) under bygningens livscyklus Eutrofieringspotentiale (EP) under bygningens livscyklus Minimering af ferskvandsforbrug under bygningens livscyklus Genanvendeligt indhold. Gennemsnittet af genanvendt indhold for alle byggematerialer kan være: Ansvarlig kilde 4. < 6.7 E-06 kg R11-eq./m 2 x a 1. < kg C3H4-eq./m 2 x a 2. < kg C3H4-eq./m 2 x a 3. < kg C3H4-eq./m 2 x a 4. < kg C3H4-eq./m 2 x a 1. < kg SO2-eq./m 2 x a 2. < kg SO2-eq./m 2 x a 3. < kg SO2-eq./m 2 x a 4. < kg SO2-eq./m 2 x a 1. < kg PO4-eq./m 2 x a 2. < kg PO4-eq./m 2 x a 3. < kg PO4-eq./m 2 x a 4. < kg PO4-eq./m 2 x a 1. Forbedring 50% 2. Forbedring 30% 3. Forbedring 20% 4. Forbedring 10% 1. 50% 2. 30% 3. 10% 4. 5% % af det anvendte træ er certificeret (FSC, PEFC) og 80 % af de nye materialeleverandører har en certificeret EPD % af det anvendte træ er certificeret (FSC, PEFC) og 50 % af de nye materialeleverandører har en certificeret EPD % af det anvendte træ er certificeret (FSC, PEFC) og 40 % af de nye materialeleverandører har en certificeret EPD % af det anvendte træ er certificeret (FSC, PEFC) og 25 % af de nye materialeleverandører har en certificeret EPD 15