Energy-saving potential A case study of the Danish building stock. Kim B. Wittchen Danish Building Research Institute, SBi AALBORG UNIVERSITY

Transkript

1 Energy-saving potential A case study of the Danish building stock Kim B. Wittchen Danish Building Research Institute, SBi AALBORG UNIVERSITY

2 Short and long term potentials Potential energy savings on short term Economic feasible investments Existing building s share in achieving a CO 2 emission free society by 25 Energy saving possibilities 2

3 Facts about Denmark 43,94 km² 5,564,219 inhabitants 59.3 % live in single family houses (farm, detached or terraced houses) 3

4 Energy saving potentials Knowledge from EPC data on external walls, roofs, floors and windows U-values Areas Extrapolation to all Denmark using BBR (building stock register) Statistics Denmark Calibration of calculation model according to Danish Energy Agency s energy statistics 4

5 Energy certified detached houses (24) - according to construction year hollow core walls insulated hollow core first energy requirements in BR61 new energy requirements in BR72 new energy requirements in BR78 new energy requirements in BR98 BR6 21 5

6 External walls U-values Ydervægge, registreret 1,4 1,2 1 U-værdi [W/m²K],8,6,4, Stuehuse Parcelhuse Rækkehuse Etageboliger Handel & service 7

7 Windows, U-values 2,8 2,7 2,6 U-værdi [W/m²K] U-value 2,5 2,4 2,3 2, Farm, Detached, Terraced, Block of flats, Trade & Service 8

8 Roofs Etageboliger ( ) Block of flats Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) 5% 2, 5% 2, 5% 2, 45% 5% 1,8 45% 1,8 45% 2, 1,8 4% 1,6 4% 1,6 4% 1,6 35% 3% 45% 1,4 1,2 35% 3% 1,4 1,2 35% 3% 1,8 1,4 1,2 25% 1, 25% 1, 25% 1, 2% 4%,8 2%,8 2% 1,6,8 15%,6 15%,6 15%,6 1% 5% 35%,4,2 1% 5%,4,2 1% 5% 1,4,4,2 % 3% -,1,1 -,2,2 -,3,3 -,4,4 -,5,5 -,6,6 -,7,7 -,8,8 -,9,9-1 > 1 U-værdi, % -,1,1 -,2,2 -,3,3 -,4,4 -,5,5 -,6,6 -,7,7 -,8,8 -,9,9-1 > 1 U-værdi, % -,1,1 -,2,2 -,3,3 -,4,4 -,5,5 -,6,6 -,7,7 -,8,8 -,9,9-1 > 1 U-værdi 1,2, Etageboliger Etageboliger, kedel Etageboliger, fjernvarme Etageboliger, el U_gns Etageboliger Etageboliger, kedel Etageboliger, fjernvarme Etageboliger, el U_gns Etageboliger Etageboliger, kedel Etageboliger, fjernvarme Etageboliger, el U_gns 25% Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) 1, 5% 45% 2% 2, 1,8 5% 45% 2, 1,8 5% 45%,8 2, 1,8 4% 1,6 4% 1,6 4% 1,6 35% 15% 1,4 35% 1,4 35%,6 1,4 3% 1,2 3% 1,2 3% 1,2 25% 2% 1% 1,,8 25% 2% 1,,8 25% 2%,4 1,,8 15% 1% 5%,6,4 15% 1%,6,4 15% 1%,2,6,4 5%,2 5%,2 5%,2 % % -,1,1 -,2,2 -,3,3 -,4,4 -,5,5 -,6,6 -,7,7 -,8,8 -,9,9-1 > 1, %, % -,1,1 -,2,2 -,3,3 -,4,4 -,5,5 -,6,6 -,7,7 -,8,8 -,9,9-1 > 1 -,1,1 -,2,2 -,3,3 -,4,4 -,5,5 -,6,6 -,7,7 -,8,8 -,9,9-1 > 1 U-værdi U-værdi U-værdi -,1,1 -,2,2 -,3,3 -,4,4 -,5,5 -,6,6 -,7,7 -,8,8 -,9,9-1 > 1 Etageboliger, fjernvarme Etageboliger, el U_gns Etageboliger Etageboliger, kedel Etageboliger, fjernvarme Etageboliger, el U_gns Etageboliger Etageboliger, kedel Etageboliger, Etageboliger Etageboliger, kedel fjernvarme Etageboliger, el U_gns U-værdi,, Etageboliger Etageboliger, kedel Etageboliger, fjernvarme Etageboliger, el U_gns 9

9 Windows Etageboliger ( ) Block of flats Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) 8% 7% 8% 8 7 8% 7% 8 7 8% 7% % 6 6% 6 6% 6 5% 7% 5 5% 5 5% 7 5 4% 4 4% 4 4% 4 3% 2% 6% 3 2 3% 2% 3 2 3% 2% % 1 1% 1 1% 1 % 5% -,5, ,5 1, ,5 2, ,5 3, ,5 4,5-5 > 5 % -,5, ,5 1, ,5 2, ,5 3, ,5 4,5-5 > 5 % -,5, ,5 1, ,5 2, ,5 3, ,5 4,5-5 > 5 5 U-værdi U-værdi U-værdi Etageboliger Etageboliger, Kedel Etageboliger, Fjernvarme Etageboliger, El U_gns Etageboliger Etageboliger, Kedel Etageboliger, Fjernvarme Etageboliger, El U_gns Etageboliger Etageboliger, Kedel Etageboliger, Fjernvarme Etageboliger, El U_gns 4% Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) Etageboliger ( ) 4 8% 8 8% 8 8% 8 7% 3% 7 7% 7 7% 3 7 6% 6 6% 6 6% 6 5% 4% 2% 5 4 5% 4% 5 4 5% 4% % 3 3% 3 3% 3 2% 1% 2 2% 2 2% 1 2 1% 1 1% 1 1% 1 % % -,5, ,5 1, ,5 2, ,5 3, ,5 4,5-5 > 5 % % -,5, ,5 1, ,5 2, ,5 3, ,5 4,5-5 > 5 -,5, ,5 1, ,5 2, ,5 3, ,5 4,5-5 > 5 U-værdi U-værdi U-værdi Etageboliger Etageboliger, Kedel Etageboliger, -,5 Fjernvarme Etageboliger,,5 - El 1U_gns 1-1,5 1,5-2Etageboliger2 Etageboliger, - 2,5 Kedel Etageboliger, 2,5 - Fjernvarme 3 Etageboliger, 3-3,5El U_gns 3, ,5 Etageboliger 4,5 Etageboliger, - 5 Kedel Etageboliger, > 5 Fjernvarme Etageboliger, El U_gns U-værdi Etageboliger Etageboliger, Kedel Etageboliger, Fjernvarme Etageboliger, El U_gns 1

10 Heat loss profile,

11 Heat loss profile,

12 Heat balance, detached houses TJ 2 15 Solar Internal Gratisvarme loads Heating Varmeanlæg system Ventilation Windows Vinduer External Ydervægge walls Floor+foundation Gulv+fundament Roof Tag Varmt brugsvand DHW Drift af bygninger - fokus på energieffektivitet 13

13 Heat balance, block of flats PJ 8 6 Solar Gratisvarme Internal loads Varmeanlæg Heating system Ventilation Vinduer Windows Ydervægge External walls Gulv+fundament Floor+foundation Tag Roof Varmt DHW brugsvand Drift af bygninger - fokus på energieffektivitet 14

14 Heat balance, Trade & service PJ Solar Internal Gratisvarme loads Heating Varmeanlæg system Ventilation Windows Vinduer External Ydervægge walls Floor+foundation Gulv+fundament Roof Tag DHW Varmt brugsvand Drift af bygninger - fokus på energieffektivitet 15

15 Scenario 1 Ext. walls Roofs Floors Windows U-value limit,9,3,5 2,5 Improvement share in percent Extra insulation / new U-value , PJ 8 TJ Parcelhuse Rækkehuse Stuehuse Etageboliger Handel&service 16

16 Savings per m² kwh/m² pr. år Stuehuse Parcelhuse Rækkehuse Etageboliger Handel & service 17

17 Investments pr. m² Total investments: 26.5 billion Marginal investments: 5 billion 1. kr. pr. m² km, highway and train connection Stuehuse Parcelhuse Rækkehuse Etageboliger Handel&service 18

18 Potential savings 1 TJ Farm Detached Terraced Blocks Trade & service

19 Potential savings 1 Percent Farm 3 % 32 % 26 % 19 % 17 % 23 % Detached 29 % 27 % 25 % 14 % 17 % 14 % Terraced 34 % 35 % 28 % 19 % 22 % 19 % Blocks 32 % 33 % 3 % 19 % 22 % 2 % Trade & service 32 % 34 % 35 % 24 % 24 % 27 % 2

20 Technical installations Solceller Solar cells Varmepumpe Heat pumps Solvarme Solar thermal Vandinstallationer Vater installations Belysning Lighting Fordeling Distribution & & automatik automatics Varmt DHW vand Varmeanlæg Heating systems & kedel & boiler Mekanisk Mechanical køling cooling Vent., Ventilation naturlig (mek+nat) og mek. 2 Farm Stuehus houses Detached Parcelhuse houses Række/kædehuse Terraced houses Etageboliger Block of flats Handel Trade & service Service Total I alt , , , , ,82 TJ/år TJ/yr Electricity heraf el,8.8 4, , , , TJ/år TJ/yr 21,163 TJ/yr 69 TJ/yr Drift af bygninger - fokus på energieffektivitet 21

21 Long term potential / possibilities 22

22 When and how much to intervene Walls Ceilings Floors Windows U-value threshold [W/m 2 K] / insulation thickness (1 mm) (15 mm) (5 mm) Added insulation [mm] / Improved U-value [W/m 2 K]

23 Upgrading percentage Percentage upgraded [%] Walls Ceilings Floors Windows Ventilation Domestic hot water Scenario A / 5 5 Scenario B / 5 75 / 5 Scenario C / 5 8 / 5 24

24 Single family houses 25

25 Block of flats 26

26 Trade and service buildings 27

27 Savings possibilities Single-family house Block of flats Trade & service Total saving Reduction Scenario [TJ] [TJ] [TJ] [TJ] [%] [Mt CO 2 ] A 46,379 22,65 12,59 81, B 59,686 27,593 15,59 12, C 67,464 31,175 17,78 115,

28 but it costs Total investments: 1.2 % of GNP (29) every year until 25 Marginal investments: Scenario.65 A % Scenario of GNP B Scenario C 29

29 Thank you! Kim B. Wittchen 3