Energi +Hus P1 Projekt Gruppe D315 Byggeri & Anlæg Aalborg Universitet Den. 19. december 2012

Transkript

1 Energi +Hus P1 Projekt Gruppe D315 Byggeri & Anlæg Aalborg Universitet Den. 19. december 2012

2

3 Studenterrapport Første Studieår v/ Det Teknisk- Naturvidenskabelige Fakultet Byggeri og Anlæg Strandvejen Aalborg Titel: Energi +Hus Projekt: P1-projekt Projektperiode: Oktober December 2012 Projektgruppe: D315 Deltagere: Morten B. Jakobsen Mette Larsen Jesper Lauridsen Jakob Kondrup Sørensen Karl Kristian Almerstrøm Vinojan Vethanayagam Mikkel Færgemand Hansen Vejledere: Jesper Nørgaard Synopsis: Dette P1-projekt omhandler moderne beboelsesejendomme i form af energi +Huse. Rapporten er overordnet delt op i to dele, hvor den første del er et litteraturstudie, som har til formål at redegøre og analysere for de teoretiske aspekter, der ligger til grund for et +Hus. Materialevalgene er afgørende for det færdige resultat. Derfor vil materialernes egenskaber og funktioner fylde en stor del. Herunder vil der også indgå beregninger. Formålet med denne del er at finde de optimale materialevalg med henblik på at opføre +Huset. I den anden del, +Huset, videreføres resultaterne. Produktet er et energi +Hus, som er et hus, der producerer mere energi, end det bruger. Dette +Hus vil blive designet i henhold til Bygningsreglementet for 2010, samt retningslinjer for bygningsklasse 2015 samt Oplagstal: 10 Sidetal: 68 Bilag på CD: 17 Afsluttet Løbende igennem projektet vil teorien blive holdt op med virkelighedens faktorer, hvor især brugeradfærd spiller en væsentlig rolle. Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

4

5 Forord Denne rapport er udarbejdet af en gruppe studerende på 1. semester på Byggeri og Anlægsuddannelsen ved Aalborg Universitet. Model og Virkelighed er det overordnede tema for projektet, hvor valg af projekt er faldet på Plus/Minus-Energi-Byggeri - Hvor svært kan det være?. Forudsætningerne for at læse rapporten er et vist kendskab til BR10 samt den moderne byggesektor i al almindelighed. Der rettes stor tak til vejleder Jesper Nørgaard for inspirerende og givende vejledning samt konstruktiv kritik igennem hele forløbet. Læsevejledning Der vil igennem rapporten fremtræde kildehenvisninger, og disse er samlet i en kildeliste bagerst i rapporten. Der er i rapporten anvendt kildehenvisning efter Harvardmetoden, så i teksten refereres en kilde med [Efternavn, År]. Denne henvisning fører til kildelisten, hvor bøger er angivet med forfatter, titel, udgave og forlag, mens internetsider er angivet med forfatter, titel og dato. Figurer og tabeller er nummereret i henhold til kapitel, dvs. den første figur i kapitel 7 har nummer 7.1, den anden, nummer 7.2 osv. Forklarende tekst til figurer og tabeller findes under de givne figurer og tabeller. Løbende i rapporten benyttes begrebet +Hus. +Husets definition er identisk med energi +Husets, men er ofte brugt i rapporten, da det er et mere anvendt begreb. I rapporten bliver der afrundet decimaler med henblik på at skabe en mere læselig rapport. Alle decimaler er brugt i selve udregningerne. Morten B. Jakobsen Mette Larsen Jesper Lauridsen Jakob Kondrup Sørensen Karl Kristian Almerstrøm Vinojan Vethanayagam Mikkel Færgemand Hansen v

6

7 Indholdsfortegnelse Kapitel 1 Indledning 1 Kapitel 2 Problemformulering Problemformulering Problemafgrænsning Kapitel 3 National Politik 5 Kapitel 4 Typer af huse Lavenergihuse klasse Passivhuse Energineutrale huse Nul-energi huse Energi +Huse Kapitel 5 Casehus 11 Kapitel 6 Teknisk Transmissionstab Transmissionskoefficient Isolans Varmeledningsevne Linjetab Isolering Varmeledningsevne Transmissionskoefficient Vinduer Transmissionskoefficient Solenergitransmittans Energireference Solindfald Kapitel 7 Elementer på +Huset Terrændæk Sundollit gulvisolering Vægkonstruktion Rockwool Super A-Murbatts Loftkonstruktion Rockwool Flexibatts Vinduer Vinduer på huset vii

8 Gruppe D315 Indholdsfortegnelse 7.5 Linjetab Ventilationstab Energibehov Kapitel 8 Energikilder Solceller Lovgivningen på området Solceller på byggeriet Solfangere Opbygning Jordvarme Opbygning Jordvarme i Byggeriet Valg af varmekilde Dimensionering af jordvarmeanlæg Dimensionering af solfangeranlæg Det endelige valg Kapitel 9 Indeklima Termisk klima Termisk komfort PMV og PPD Atmosfærisk indeklima Kapitel 10 Brugeradfærd i boliger Brugernes energivariation Muligheder for energibesparelse Kapitel 11 +Huset Fra model til virkelighed Beregninger til Be Be10 til virkelighed Fra Casehus til +Hus Kapitel 12 Konklusion 61 Litteratur 65 viii

9 Indledning 1 Igennem de seneste år er der for alvor kommet fokus på den globale opvarmning og de konsekvenser, den menes at medfører. Konsekvenserne omfatter både mennesker, natur samt klimaet, og derfor bør verden tage stilling og agere. Én ting er, at konsekvenserne mærkes, én anden er, at mennesket sandsynligvis er en del af problemet igennem udledningen af drivhusgasserne. Klimaforandringerne har indflydelse på menneskets levemåde, hvor ekstreme vejrforhold og naturkatastrofer synes at blive mere hyppige og intense end tidligere. Hedebølger, tørke, orkaner og oversvømmelser er blot nogle af de vejrfænomener, som hvert år koster menneskeliv. På baggrund af ovenstående beskæftiger forskere sig hele verden over med problemerne og forsøger at klarlægge, hvad der ligger til grund for disse ekstreme vejrforhold. Hovedparten er enige om, at pilen helt eller delvist skal rettes mod os selv. Den menneskelige udledning af drivhusgasser ser ud til at være en betydende faktor i dette regnskab. Drivhusgasserne udledes blandt andet på grund af behovet for el- og varmeproduktion, transport, husholdning og lignende, som oftest er baseret på fossile brændsler [EEA, 2012]. På nuværende tidspunkt arbejdes der både internationalt og nationalt med at nedbringe energiforbruget og udledningen af drivhusgasser - emissionsreduktion. Kyoto-aftalen er anset som det første trin i retningen mod en nedtrapning af drivhusgasser. Herefter fulgte den Europæiske Klimakommission op på emissionsreduktionerne. Alt dette har ført til nationale programmer, som alle sigter mod at reducere emissionerne. I Danmark har regeringen en energipolitisk målsætning, hvor et af punkterne består i at nedbringe bruttoenergiforbruget med 12% inden 2020 [Energistyrelsen, 2012a]. I takt med den teknologiske udvikling og stigende velstand, stilles der større krav til energiforbruget. Dette afspejler sig blandt andet i byggesektoren, hvor nye metoder og materialer optimerer nutidens energieffektive bygninger. Det er også nødvendigt, hvis energiforbruget i byggesektoren skal reduceres, da dette tegner sig for omkring 40% af Danmarks samlede energiforbrug [Energistyrelsen, 2012b]. Energien i bygninger bruges til f.eks. lys, varme og ventilation. Derfor er bygninger ét af indsatsområderne. Her udgør beboelsesbygninger en stor andel af de samlede bygninger, og er det derfor det, der primært er fokus på. De skærpede krav til boligerne kommer til udtryk i bygningsreglementet, hvor husets tekniske egenskaber skal være i højsædet. Nye bygningers energiforbrug er derved reduceret i forhold til forbruget i ældre bygninger. Dog er bygningens energiforbrug under indflydelse af brugernes adfærd, og det kan derfor være svært at opnå den estimerede energireduktion. På baggrund af dette er de globale bekymringer taget ned på et konstruktivt, nationalt niveau. Formålet med dette projekt er derfor at undersøge, hvordan moderne 1

10 Gruppe D Indledning byggematerialer kan udnyttes optimalt. Dertil kommer eventuelle energiproducerende tiltag, som er med til at gøre huset til et +Hus. De optimale valg og løsninger integreres herefter i produktet, som er selve +Huset. I teorien kan dette konstrueres uden synderlige problemer, men problemerne opstår, når teorien skal implementeres i virkeligheden. Konflikten mellem hus og brugeradfærd har vist sig at være blandt de største problemstillinger de seneste år, og er af samme årsag en del af problemstillingen i dette projekt. 2

11 Problemformulering 2 I de seneste år er der blevet sat stort fokus på den globale klimasituation. Der bliver globalt og nationalt sat fokus på de mulige konsekvenser for klimaet, som opstår på baggrund af menneskets forbrug af CO 2. Denne påvirkning regnes for at bidrage til den globale opvarmning af jorden. Der er derfor indgået internationale aftaler om, at dette forbrug bør nedsættes for at undgå at påvirke naturens balance. Der er en international politisk målsætning om, at CO 2 -forbruget skal nedsættes, og i disse år har klimasituationen været diskuteret til hudløshed i flere fora. Klimasituationen er under konstant forandring og menneskeheden må acceptere, at den er en aktiv part i dette regnskab. Derfor bør mennesket beherske sig og undgå unødvendig forbrug, når det kommer til energi. Både globalt og nationalt anvendes energikilder, som har et stort CO 2 -udslip. Derfor er det væsentligt at have fokus på de områder, hvorpå dette energiforbrug kan nedsættes - eller måske helt erstattes med andre og mere grønne energikilder. I Danmark er der allerede lavet en række tiltag, og opsat mål for hvor meget CO 2 -forbruget skal nedsættes inden Grundlæggende deles det danske energiforbrug op i to sektorer; erhverv og privat. Erhvervssektoren er blevet underlagt klare politiske krav om at nedsætte energiforbruget med henblik på at reducere CO 2 -udslippet. Derimod er der i privaten større frihed til at vælge, hvorvidt det ønskes at deltage i den nationale nedsætning af energiforbruget. Et af de steder, hvor der alligevel er stillet en række krav, er på boligsektoren i form af bygningsreglementer, som beskriver, hvor meget energi nybyggede huse må udlede. Med nutidens teknologi er der skabt lettere betingelser for at bygge disse energirigtige huse, som bruger langt mindre energi end hidtil set. 2.1 Problemformulering I takt med behovet for energireducering og kravene til nybyggerier vil der i denne opgave være fokus på følgende: Hvordan optimeres et hus, så dette producerer mere energi, end det bruger - et energi +Hus? 3

12 Gruppe D Problemformulering 2.2 Problemafgrænsning Med udgangspunkt i ovenstående problemformulering vil der blive set på mulighederne for at optimere et sådan hus uden at gå på kompromis med æstetik og det naturlige udseende. Målsætningen er ikke at producere et stort energioverskud, men derimod at designe et moderne +Hus, som er selvforsynende forstået på den måde, at der produceres mere energi end +Huset bruger på årsbasis. Ydermere ønskes det, at brugeren af +Huset et i fysisk og psykisk komfort, hvilket sætter fokus på indeklimaet, men også at +Huset er brugervenligt, så der ikke opstår konflikter imellem +Hus og bruger. Det er også relevant at kigge på det økonomiske aspekt i dette forløb, men sådanne beregninger vil være for omfattende, såfremt dette skal være et gennemgående element i rapporten. Selvom der ikke laves dybdegående beregninger, tages der stadig højde for, at løsningerne skal være forsvarlige set i et økonomisk perspektiv. På baggrund af denne afgrænsning opstilles følgende problemstillinger: Hvilke materialer vil være optimale at anvende til at opføre et +Hus. Hvordan kan moderne energikilder integreres i et +Hus, så disse udnyttes optimalt? Hvilken indflydelse har indeklimaet i et +Hus? Hvilken betydning har brugeradfærd for et +Hus? Med denne problemformulering samt de underordnede problemstillinger, som er et resultat af problemafgrænsningen, er rammerne for projektet således fastlagt. 4

13 National Politik 3 Som led i den internationale målsætning om at nedbringe udledningen af drivhusgasser og reducere energiforbruget, har Danmark som nation valgt at være en aktiv del i denne proces. Derfor er der i dag både en Energistyrelse samt Klimakommission, der varetager den danske klima- og energipolitik. Klimakommissionen er nedsat i marts 2008, og har blandt andet til formål at give et bud på, hvordan Danmark i fremtiden kan blive uafhængige af fossile brændstoffer. Energistyrelsen er en styrelse i Klima- og Energiministeriet, som varetager opgaver indenfor produktion og forbrug af energi. Derudover har Energistyrelsen også ansvaret for den nationale indsats, der ydes på områderne indenfor klima og energi [Energistyrelsen, 2012a]. Selvom fokus er på nationale områder, afhænger disse ofte af udefrakommende faktorer. Således er der også, nationalt, taget udgangspunkt i EU s ambition om emissionsreduktionerne, som ligger på mellem 60% til 80% inden Nationalt er dette løftet til et højere niveau, hvor det er bekendtgjort, at Danmark skal være uafhængige af fossile brændstoffer, hvilket betyder at VE-andelen (VE, vedvarende energi) skal være 100% inden år 2050, som illustreret på figur 3.1 [Energistyrelsen, 2012c]. Dette er først og fremmest en delvist påtvunget opgave, da det internationalt ønskes, at udledning af drivhusgasser reduceres. Som sidegevinst vil dette være en stor økonomisk og miljømæssig fordel for Danmark, såfremt landet i fremtiden bliver selvforsynende. Figur 3.1. Danmarks langsigtede vision om at opnå en VE-andel fra 12% i 2008 til 30% i 2020 og endelig 100% i

14 Gruppe D National Politik En selvstændig energiforsyning vil betyde, at der nationalt kan fokuseres på andet end energi og frygten for den kommende mangel på fossile brændstoffer. Dette er bestemt ikke nogen nem opgave, og bestræbes det, at Danmarks energiforsyning udelukkende kommer fra vedvarende energikilder, er det ikke hensigtsmæssigt blot at øge produktionen af vedvarende energi. En reducering af det nationale energiforbrug er også en nødvendighed, hvis ambitionen om at være selvforsynende i 2050 skal indfries. I første omgang er fokus på målene for Den 22. marts i år lykkedes det regeringen at opnå en historisk bred energiaftale, hvor grundlaget netop er effektivisering og reducering [Energiministeriet, 2012]. Specielt to områder i den nye energiaftale er relevante for dette projekt: En reduktion på 12% af det nationale energiforbrug i 2020 i forhold til Mindst 30% af det samlede energiforbrug skal stamme fra vedvarende energi. Ved første øjekast ligner dette to særskilte opgaver, men graves der dybere, er der argumenter for, at disse punkter afhænger af hinanden. En reduktion på 12% af de fossile energikilder vil betyde, at VE-andelen stiger. Hvis ambitionen er at være selvforsynende, må produktionen være større eller lig forbruget. Derfor kan der med fordel kastes et blik på fordelingen af den nationale energiproduktion. Diagrammerne i figur 3.2 inkluderer kun første kvartals værdier, og på den baggrund kan der ikke konkluderes noget generelt. Figur 3.2. Danmarks energiproduktion for henholdsvis 1. kvartal 2008 og 2010 [Dansk Statistik, 2010]. Fakta er dog, at VE-andelen i første kvartal af 2010 er steget med over 2,5%-point sammenholdt med første kvartal i Ud fra disse diagrammer kan det ikke ses, hvilke ændringer der er sket, men blot at forholdet har ændret sig i en positiv retning, set fra et klimavenligt perspektiv. Kigges der på de bagvedliggende værdier, tegner der sig et godt billede af, hvad der ligger til grund for den stigende VE andel. 6

15 Aalborg Universitet Råolie Naturgas Vedvarende Energi 1. kvartal ,4 PJ 103,1 PJ 34,5 PJ 1. kvartal ,6 PJ 81,2 PJ 34,5 PJ Tabel 3.1. Energiproduktion i Peta Joule (10 15 ) i Danmark ( ) [Dansk Statistik, 2010] Som det bemærkes i tabel 3.1 er produktionen af vedvarende energi konstant over den to årige periode, som i begge tilfælde er 34,5 PJ. Grunden til den stigende VE andel er derimod et resultat af produktionsreduceringen af både råolie og naturgas. På den måde fungerer regeringens to punkter som et sammenhængende element, hvor de vil være afhængige af hinanden. Banen er således kridtet op, da der ønskes et energieffektivt samfund med minimalt energispild. Det betyder, at der øjensynligt er grundlag for boliger med et minimalt energiforbrug eller måske lige frem et hus, der producere mere energi, end der er behov for. 7

16

17 Typer af huse 4 Byggesektoren udleder ca. 40% CO 2 af Danmarks samlede energiforbrug. Dette ønskes reduceret igennem optimering af klimavenlig nybyggeri, hvor det følgende afsnit belyser de typer af lavenergihuse, der er. Der er flere forskellige definitioner af lavenergihuse, som har hver deres betegnelse, men ikke alle typer er fastsat med en konkret definition i henhold til direktiver. Kravene for energirammen dækker det samlede tilførte energibehov, som er energi til opvarmning af boligareal, varmt brugsvand, køling og ventilation. Forbrugernes elforbrug er ikke medregnet i energirammen [Bygningsreglementet, 2012a]. Derudover er der nogle begreber indenfor de energiressourcer, som der anvendes. Det er on-side, off-side og forsyningsnet. On-side beskriver elementer, som er mulige at tilføje til huset, hvilket for eksempel kan være solceller, solfangere og i nogle tilfælde en vindmølle. Ved off-side hentes der vedvarende energi udefra, som anvendes til at generere energi on-side. Dette kan eksempelvis være biodiesel, træpiller eller, at der ejes en andel i f.eks. en vindmølle eller solcellepark. Det sidste begreb er forsyningsnet. Dette betyder, at huset er tilsluttet et netværk, hvor energien produceres af forskellige energiselskaber. Dette kan f.eks. være fjernvarme, atomkraftværk og naturgas [Marszal et al., 2012]. Det er ikke nok at stille en række tekniske direktiver op for at få et lavenergihus til at fungere. De forskellige typer af lavenergihuse kræver tilvænning fra forbrugerne, og ikke mindst deres vaner, da det har stor indflydelse på husets optimale udnyttelse. Her er det en nødvendighed at se på forbrugernes livsstil, da det ellers kan påvirke el- og varmeforbruget. For at hjælpe forbrugerne kan der installeres intelligente styringssystemer på blandt andet el, varme og belysning. I det følgende beskrives der fem forskellige typer af huse, som er energibesparende. Lavenergihuse klasse 2020 Passivhuse Energineutrale huse Nul-energi huse Energi +Huse 4.1 Lavenergihuse klasse 2020 I bygningsreglementet for 2010 findes en definition på lavenergibygninger for bygningsklasse For at en bygning kan klassificeres som en lavenergibygning klasse 2020, gælder der, at: Bygningens samlede behov for tilført energi, som blandt andet er varmt brugsvand, ventilation og opvarmning ikke overstiger 20 kwh/m 2 pr. år. 9

18 Gruppe D Typer af huse Ifølge bygningsreglementet forventes det, at lavenergibygninger klasse 2020 er et lovkrav for nybyggerier og renovering fra Det vil sige, at bygningerne som minimum skal følge dette lovkrav [Bygningsreglementet, 2012b]. 4.2 Passivhuse Da der ønskes, at energiforbruget reduceres indenfor byggesektoren, benyttes konceptet passivhuse, som første gange blev realiseret i i Tyskland. Disse huse blev hurtigt en succes, da det er huse med et meget lavt energiforbrug til henholdsvis rumopvarmning, teknik og husholdning. Kravene for passivhuse er strammere end ved lavenergihuse klasse Definitionen på et passivhus lyder således: Det samlede varmebehov skal være begrænset til 15 kwh/m 2 pr. år. Det primære energibehov, som blandt andet er varmt brugsvand, ventilation, strøm til husholdningsapparater, opvarmning og nedkøling er begrænset til 120 kwh/m 2 pr. år. Passivhus er ikke en beskyttet betegnelse, hvilket vil sige, at alle i princippet kan kalde deres hus for et passivhus uden, at huset er det. Dertil er der lavet en certificeringsordning, hvor der gælder, at hvis bygningen opfylder kravene til et passivhus, får bygningen et certifikat [sbi, 2012]. 4.3 Energineutrale huse Et energineutralt hus er et hus, hvis samlede forbrug er lig med den netto energi, som produceres i huset [Marszal et al., 2012]. 4.4 Nul-energi huse Et nul-energi hus defineres som et hus, der ikke har brug for varmetilførsel før udetemperaturen falder til 0 C. Det er derfor sjældent nødvendigt at tilføre varme til huset fra et forsyningsnet.[trelleborg, 2012] 4.5 Energi +Huse Definitionen af et energi +Hus er, at det skal producere mere energi fra VE-kilder end bygningen forbruger pr. år, hvilket betyder, at forbrugerens elforbrug ikke medregnes. Et energi +Hus bygningsforbrug vil hovedsageligt være dækket af on-side og/eller off-side VEenergikilder til at få netto forbruget i minus. +Huset kan være tilkoblet et forsyningsnet, når disse VE-energikilder ikke dækker netto forbruget. Udover dette er +Huset normalt tilkoblet et forsyningsnet til dækning af elforbrug [Energi +Huset, 2012]. Definitionen af energibesparende typer af huse er nu fastsat, samt hvilke forudsætninger og forventninger, der er til et energi +Hus. I det efterfølgende tages der udgangspunkt i et casehus, som vil danne grundlag for beskrivelsen af, hvorledes et energi +Hus kan opføres. 10

19 Casehus 5 I dette projekt arbejdes der med opbygningen af et hus, som producerer mere energi, end det bruger på årsbasis. Der tages udgangspunkt i et casehus fra Danfoss, hvor grundplanen er vist på figur 5.1, og snittegning på figur 5.2 med henblik på at opføre et +Hus. Casehuset er klassificeret som et +Hus med plads til en familie med børn med et areal på 185 m2. I projektet vil grundplanen forblive som den er i Danfoss casehus. Med dette udgangspunkt vil der blive set og beregnet på, hvilke byggetekniske muligheder der er for at opføre et hus, som leverer mere energi, end det bruger. I den forbindelse vil der blive gået i dybden med tekniske muligheder for produktion af energi til elektricitet og varme. Ydermere vil der blive lavet vurderinger og beregninger på materialevalg til opførelse af et +Hus. Endelig vil der blive sat fokus på, hvordan husets beboere kan have indflydelse på, om et hus kan fungere som et +Hus eller ej. På figur 5.1 ses en plantegning af Danfoss casehus, som projektet bliver opbygget omkring. Plantegninger viser huset med interiør. Dette er der ikke er taget forbehold for i beregningerne i denne rapport. Endelig er husets ydre areal på 185 m2, mens det indre areal er på 158 m2. Figur 5.1. Plantegning af Danfoss casehus. Huset indre areal er på 158 m2 eksklusion garagen på 71,4 m2 [Danfoss, 2012a] 11

20 Gruppe D Casehus På figur 5.2 ses et tværsnit af Danfoss casehus. Denne viser husets ydervægskonstruktion og tagkonstruktionen. Ydervæggen er konstrueret af teglsten af dansk normalformat, 260 mm rockwool, dampspærre, murpap, m.m. Derudover viser tværsnittet et tag med en to siders hældning på 25, og en indvendig lofthøjde på 2520 mm. Figur 5.2. Tværsnit af Danfoss casehus.[danfoss, 2012a] På figur 5.3 ses en grundplans tegning af Danfoss casehus. På denne tegning kan det ses, at solcellerne i casehuset er vendt henholdsvis mod sydøst og sydvest. Derudover kan det ses, at huset følger grunden. Figur 5.3. Grundplan, Danfoss casehus.[danfoss, 2012a] 12

21 Aalborg Universitet Med udgangspunkt i disse grundtegninger er de ydre rammer for et +Huset opsat. Der vil i den resterende del af denne rapport, blive set på, forskellige metoder til at optimere et +Hus, herunder byggeelementer, energikilder, elektroniske styringssystemer samt brugeradfærd. Dette gøres med henblik på at samle disse forskellige faktorer og komme med et bud på, hvordan et +Hus optimeres. 13

22

23 Teknisk 6 I dette afsnit vil de materialer, som er nødvendige for, at der kan designes et energi +Hus, beskrives. Materialerne vil blive beskrevet fra en teknisk vinkel, hvor de væsentlige tekniske specifikationer for hvert af disse materialer, vil blive beskrevet. Herefter bliver der beregnet på materialer på baggrund af den teoretiske del af afsnittet. Materialerne er energirigtige, således energitabet formindskes. Desuden vil der ikke blive kigget på materialer, som stadig er i konceptfasen, men kun materialer, som bliver produceret, og er i handel. 6.1 Transmissionstab Når temperaturen inde i en bygning er højere end udenfor bygningen, vil der forekomme en varmetransport, som resulterer i et varmetab. Dette varmetab er defineret ved formel 6.1. Φ = U A T (6.1) Hvor: Φ Varmetabet [W] U Transmissionskoefficienten [W/m 2 K] A Arealet [m 2 ] T Temperatur forskellen i [K] Transmissionskoefficient Når der kigges på, hvor stort et energiudslip der forekommer, bruges transmissionskoefficienten, som også kaldes U-værdien. U-værdien indgår i formel 6.1, hvor den angiver, hvor stor en mængde energi, der transmitteres gennem et materiale pr. m 2, når der er en temperaturforskel på 1 K på hver sin side af materialet. For at opnå det mindst mulige varmetab, skal U-værdien være så tæt på 0 som muligt. Det ideelle tilfælde ville være en U-værdi på nul, da der ikke vil forekomme nogen varmestrømning. U-værdien er givet ved formel 6.2. U = 1 R = 1 R si + R h + R se (6.2) Hvor: 15

24 Gruppe D Teknisk R R si R h R se Isolansen [m 2 K/W] Indre isolans Den homogene isolans Ydre Isolans Korrektion af transmissionskoefficient U-værdien for et materiale i en bygningsdel er ikke altid den samme, som den U-værdi den har, når materialet af blevet implementeret i byggeriet. Dette skyldes, at installationen af materialer sjældent er perfekt installeret, hvilket resulterer i, at U-værdien derfor ikke er den samme som angivet af producenten. Derfor gøres der brug af korrektioner, som tager forbehold for disse fejl. Der skelnes mellem tre korrektioner [Dansk Standard, 2011]: sprækker og spalter i isoleringen bindere og tilsvarende mekaniske fastgørelser nedbør på omvendt tag Isolans En anden måde at anskue formindskelsen af varmetabet er ved at se på et materiales varmemodstandsevne (R), som indgår i formel 6.2. Varmemodstanden er beskrevet ved formel 6.3. Jo højere varmemodstand et materiale har, jo bedre kan det isolere, og dermed formindskes varmetabet gennem bygningsdelen. R = d λ (6.3) Hvor: d λ Tykkelsen [m] Varmelidningsevne [W/mK] Da der ønskes det mindst mulige varmetab, er det essentielt at have fokus på tykkelsen af materialet, samt dets varmeledningsevne. Overgangsisolans Bygningsdele er i sig selv også isolerende, da der forekommer en isolans ved varmetransport ved bygningsdelene. Denne isolans kaldes for overgangsisolansen, og gælder for begge sider af bygningsdelen. Det er sammenspillet mellem konvektion og stråling, som resulterer i isolans omkring bygningsdelene. Overgangsisolansen er forskellig for varmestrømningens retning samt, om det er den indre eller den ydre side, som det kan ses i tabel 6.1. Varmestrømnings retning Opad Vandret Nedad R si 0,10 0,13 0,17 R se 0,04 0,04 0,04 Tabel 6.1. Overgangsisolanser for indre- og ydre overgangsisolanser [Dansk Standard, 2011]. 16

25 6.2. Isolering Aalborg Universitet Varmeledningsevne Varmeledning er en varmetransport, hvor frie elektroner i et materiale vil overføre varmen i form af kinetisk sammenstød [Den Store Danske]. Denne egenskab kaldes for varmeledningsevnen (λ). Jo lavere en varmeledningsevne et materiale har, jo mindre varmegennemstrømning og dermed mindre varmetab. Altså er varmeledningsevnen en vigtig faktor, når det kommer til bestræbelsen efter et lavt varmetab Linjetab Linjetabet er defineret som varmetabet gennem en lineær kuldebro, hvor det er forskellen mellem den endimensionelle og den todimensionelle varmestrøm [Dansk Standard, 2011]. Φ Ψ = Ψ L T (6.4) Hvor: Φ Ψ L Linjetabet [W/mK] Længden [m] 6.2 Isolering Isoleringen er betegnelsen for materialer med lav varmeledningsevne. Dette ses i tabel 7.3, hvor den har den største varmemodstand af elementerne i ydervæggen. Dens gode evner til at modvirke varmetabet skyldes netop dets lave varmeledsningsevne. Disse vil der nu kigges nærmere på Varmeledningsevne For at finde et materiale, som vil være fordelagtigt at installere som isoleringsmateriale i +Huset, kan der kigges på forskellige materialers varmeledningsevner. Materialer har vidt forskellige varmeledningsevner, som det kan ses i tabel 6.2. Materialer λ [W/mK] Aluminium 220 Rustfrit stål 17 Beton Glas 0.8 Mursten Mineraluld (Sten- og glasuld) Stillestående luft 0,024 Tabel 6.2. λ-værdien for forskellige materialer. [Bolius, 2012] 17

26 Gruppe D Teknisk Som det kan ses i tabel 6.2, er aluminium et godt materiale til at lede varmen. Dette opleves eksempelvis ved, at aluminiums stellet på en cykel kan føles koldere, end sædet der fyldt med skum. Følelsen af at aluminium er koldere skyldes netop aluminiums høje varmeledningsevne (ved antagelse af, at stellet er koldere end hånden). Modsat aluminium, som det ses i tabel 6.2, har stillestående luft en lav varmeledningsevne på 0,024 W/mK, hvilket næsten er identisk med værdien for mineraluld (0,03-0,10 W/mK). Mineraluld er et materiale, hvor stillestående lufts lave varmeledningsevne udnyttes. Dette sker ved, at mineraluld er et porøst materiale, hvori luftens indkapsles således, at lufts isolerende egenskab udnyttes til at formindske varmetabet. Dette gør mineraluld fordelagtigt til brug som isoleringsmateriale Transmissionskoefficient Som beskrevet i afsnittet for transmissionskoefficienten, kan et materiales evne til at holde på varmen beskrives ved dets U-værdi. Som det kan ses på figur 6.1, falder U-værdien for isoleringen, når tykkelsen øges. Desuden kan det også ses på grafen, at den kan beskrives som værende en hyperbel. Dette giver et andet perspektiv til tykkelsen af isoleringen, når der tænkes på formel 6.3 for isolansen. Formlen viste, at jo tykkere en isolering der blev brugt, jo bedre isolerede det. Men i og med at den aftager tilnærmelsesvis eksponentielt, vil det efter en isoleringstykkelse på mm ikke kunne betale sig, da U-værdien aftager ubetydeligt lidt. Figur 6.1. Udviklingen af U-værdien når tykkelsen stiger for isoleringen. Beregningen er foretaget på Rockwools Super A-Murbatts isolering Rockwool [2012b]. 6.3 Vinduer Vinduet har en række forskellige funktioner i en bygning. Ud over at vinduet skal kunne give udsyn og fungere som klimaskærm på samme tid, skal det også kunne give dagslys ind til rummene i bygningen. Ved at tilføre dagslys kan der spares på den kunstige belysning, men sollys er også en fysiologisk nødvendighed for mennesker [Jacobsen og Jørgensen, 2011]. Vinduer har også den egenskab, at når de bliver bestrålet af solens stråler, vil det bagvedliggende rum blive opvarmet. Ved den korrekte udnyttelse af dette varmetilskud, 18

27 6.3. Vinduer Aalborg Universitet kan der spares penge, og derudover skånes miljøet også. Det er først over det sidste årti, at bevidstheden omkring vinduets evner og samtidig dets mangler har resulteret i, at der er forsket og stillet skrappere krav i bygningsreglementerne. Retningslinjerne for bygningsklasse 2020 er ikke en undtagelse, og der vil kun blive stillet endnu skrappere krav, end det ses i bygningsreglementet i dag. Derfor stiller det krav til vinduesproducenterne, som for tiden producerer mere og mere energivenlige vinduer, som kan anvendes i fremtiden Transmissionskoefficient U-værdien angiver hvor stor en varmestrøm (W ), der strømmer gennem 1 m 2 af vinduerne, når temperaturforskellen er 1 K mellem den indvendige og udvendige side af vinduet. Jo lavere en U-værdi der er tale om, jo bedre isoleringsevner har vinduet. Ligning 6.5 angiver U-værdien for vinduer [Østergaard, 2010a]. Hvor: U w = A g U g + A f U f + L g Ψ g A w (6.5) U w U-værdien af hele vinduet i [W/m 2 K] U g U-værdien af glasset i [W/m 2 K] U f U-værdien af ramme-karmarealet i [W/m 2 K] A g Synligt glasareal i [m 2 ] A f Ramme-karmareal i [m 2 ] L g Glassets areal i [m 2 ] A w Vinduets areal i [m 2 ] Som det ses i ligning 6.5 afhænger vinduets U-værdi blandt andet af glasandelen (f f ), som vil stige i takt med størrelsen af vinduet stiger. Dette kan også ses i grafen for figur 6.2. Her ses det, at U-værdien falder i takt med, at størrelsen for vinduet stiger. Dermed kan det bedst betale sig at have store vinduer. 19

28 Gruppe D Teknisk Figur 6.2. U-værdien for forskellige størrelser af vinduer i casehuset samt et referencevindue, hvor x-aksen angiver glasandelen i vinduet. Dataetiketten angiver vinduets dimensioner. Grafen er baseret på vinduesmodellen Idealcombi Futura Solenergitransmittans Når solen skinner, bidrager den ikke kun med sollys igennem vinduerne. Solens langbølget infrarøde strålinger bliver transmitteret ind i huset gennem vinduerne, hvor de bliver omdannet til kortbølget infrarøde strålinger, som giver varme [Science Daily, 2012]. Solenergitransmittansen, også kaldet g-værdien, angiver den procentdel af solens energi, som passerer gennem vinduet og kommer ind i bygningen. Jo højere en g-værdi, jo mere energi kommer der ind gennem vinduet. Som det ses på figur 6.3 er det ikke al strålingen, som kommer gennem ruden. Dette skyldes, at vinduet reflekterer en hvis mængde af strålerne. Desuden er der en mængde af strålerne, som absorberes i glasset og mellemrummet mellem glaslagene. Fra dette mellemrum er der en vis procentdel, som ledes ud igen, hvor resten ledes ind i bygningen. Størrelserne på g-værdien er forskellige fra vindue til vindue, da alle vinduer er produceret forskelligt alt efter krav og specifikationer. Figur 6.3. Sollystransmittansen for et vilkårligt vindue [De Store Bygningers Økologi, 2012]. Grafen i figur 6.4 viser, at g-værdien stiger, når vinduets størrelse stiger. Det vil sige, at større vinduer er bedre end små vinduer, da de store vinduer kan lade mere solenergi passere end de små. Hvis der forekommer store vinduer, betyder det ikke, at de har en 20

29 6.3. Vinduer Aalborg Universitet større U-værdi, som det kan ses på grafen i figur 6.2. Dermed betaler det sig faktisk for både den tilførte energi i form af solenergi, samt tabet af energi i form af U-værdien, hvis der anvendes større vinduer. Figur 6.4. Graf over g-værdien for forskellige størrelser af vinduer samt et referencevindue, hvor x-aksen angiver glasandelen i vinduet. Dataetiketten angiver vinduets dimensioner. Grafen er baseret på vinduesmodellen Idealcombi Futura Energireference For bygningsreglementet 2010 blev der indført en værdi, kaldet energireferencen (E ref ). Energireferencen angives ud fra et standard vindue, som måler 1,23 m x 1,48 m, og har enheden [W/m 2 gpr år]. Energireferencen er defineret ud fra solenergitransmittansen (g-værdien) og transmissionskoefficienten (U-værdien)ved følgende ligning [Østergaard, 2010a]: E ref = 196, 4 g w f f 90, 36 U w (6.6) Hvor: 196,4 Konstant 90,36 Konstant g w Rudens totale g-værdi f f Vinduets glasandel U w Vinduets areal i [m 2 ] Som det ses på figur 6.5 fortæller energireferencen, hvor stort soltilskuddet gennem vinduet er i forhold til tabet. Dermed vil den mest ideelle energireference opnås ved at have et vindue med høj g-værdi og lav U-værdi, således, at energireferencen bliver et positivt tal. 21

30 Gruppe D Teknisk Figur 6.5. Energireference for et vindue Solindfald Jorden bevæger sig konstant rundt om solen, mens jorden også roterer om sig selv. Dette betyder, at solen har forskellige indfaldsvinkler til forskellige tidspunkter. Det påvirker mængden af kortbølget IR-strålinger, som passerer vinduet, og dermed den energi, der kan opnås. For at beregne solindfaldet for en given periode, bruges følgende ligning [sol]: Φ sol = g g f β f afsk f skyg f f A w I sol (6.7) g g f β f afsk f skyg I sol Rudens g-værdi Vinkelfaktor Afskærmningsfaktor Skyggefaktor Solindfald på glasfladen [Wh/m 2 pr døgn] For at finde solindfaldet på et vindue for hele året ændres I sol for hver måned samtidig med, at antal af dage for den pågældende måned ganges på. Dette gøres for alle vinduer i bygningen, og det medfører, at vinduerne har et samlet solindfald på 5268 kwh. Se bilag "solindstråling". 22

31 Elementer på +Huset 7 Beregning af energirammen, som i bygningsreglementet defineres som det maksimale tilladte årlige behov for tilført energi, vil blive påbegyndt i sidste del af afsnittet. +Huset, som casehuset er bestemt til at være, er ikke indbefattet af et bygningsreglementet. Huset er derfor kun lovmæssigt pålagt at overholde BR10. Der er en forventning til hvad, der forventes, at der fås ud fra et +Hus i forhold til energirammen. Huset designes til at overholde disse forventninger. Energirammen for et +Hus skal være negativ. Hvilket betyder, at husets behov for tilført energi er negativt, hvilket betyder, at huset skal producere energi. Energirammen indbefatter bygningens dimensionerede varmetab, brugsvand, ventilation og pumper. Fra energirammen kan der fradrages tilskud fra interne varmetilskud, solindfald og fra vedvarende energikilder såsom solceller eller lignende. I de efterfølgende afsnit kommer der teori og beregninger på nogle af elementerne i energirammen for casehuset. Til sidst vil der være en opsamling af de fundne varmebehov og tilskud. Det dimensionerede varmetab er varmetabet ved et fastdefineret temperatursæt henholdsvis inde og ude fra bygningen. Det svarer således til den mængde energi, der skal tilføres for at opretholde inde temperaturen ved den givne ude temperatur. I det dimensionerede varmetab indgår transmissionstabet og ventilationstabet. Der vil blive kigget på transmissionstabene for de forskellige bygningsdele og ventilationstabet med henblik på at finde husets dimensionerede varmetab. 7.1 Terrændæk I BR10 er der defineret en række krav til, hvordan en bygning skal opbygges, og herunder findes der også et krav til varmetabet. De oplyste U-værdier i BR10 er gældende for hele bygningsdelen, og for varmetabet ved terrændækket gælder der, at der maksimum må være et varmetab på 0,20 W/m 2 K. Det valgte +Hus er udstyret med gulvvarme, hvilket betyder, at det er vigtigt, at terrændækket er godt isoleret for, at det kan leve op til BR10 s krav om varmetab ved både fundament og terrændæk. Terrændækket bygges op efter Komfort hus 37 i Stenagervænget 37 i Vejle (se figur 7.1). 550 mm isolering af polystyren Radon- og fugtspærre 100 mm beton med gulvarme(armering, 6 eller 8 mm) Klinker eller trægulv på ca. 20 mm 23

32 Gruppe D Elementer på +Huset Figur 7.1. Tværsnit af terrændæk [Isover, 2010] Sundollit gulvisolering Ved isoleringen af terrændækket kan der ikke bruges mineraluld. Dette skyldes, at der på terrændækket vil forekomme store trykbelastninger fra bygningens egenlast, inventar og beboerne selv. Dette stiller krav til det ønskede isoleringsmateriale således, at det kan klare store tryk, men samtidig skal det stadig have gode egenskaber således, at der ikke opstår et stort varmetab gennem terrændækket. For at opfylde kravene til, at materialet skal kunne tåle tryk, er det fordelagtigt at anvende polystyren (flamingo, red.), da det har en trykstyrke på kpa. Selvom polystyren har en høj trykstyrke, går det ikke ud over dets egenskaber som isoleringsmateriale, da polystyren har en varmeledningsevne på 0,034-0,041 W/mK [Danmark Tekniske Universitet, 2012]. Da polystyren har disse klare fordele, når det kommer til isolering af terrændæk, er det også det materiale, der vil blive anvendt. Der vil blive brugt polystyren fra Sundollit, som leverer polystyren med trykstyrke på 80 kpa ved korttidslast og 24 kpa ved langtidslast. Derudover har Sundollits gulvisolering en varmeledningsevne på 0,038 W/m 2 K [Billig Byg, 2012]. Varmetab for terrændæk Varmetabet gennem terrændækket findes ved hjælp af formel 6.3 og 6.2. d λ R U [m] [W/mK] [m 2 K/W] [W/m 2 K] Indvendig overgangsisolans 0,17 Fliser 0,01 2 0,005 Betonlag med gulvarme 0,10 1,4 0,07 Isolering 0,40 0,04 10,52 Kapillarbrydende lag 0,15 0,11 1,39 Isolans for jord 1,50 R = 13,49 0,074 Tabel 7.1. Transmissions tab for ydrevæg Af tabel 7.1 fremgår det, at terrændækkets U-værdi er 0,074 W/m 2 K. Dette må siges at være godkendt i forhold til lovgivningens krav på 0,20 W/m 2 K. 24

33 7.2. Vægkonstruktion Aalborg Universitet 7.2 Vægkonstruktion Til +Huset er den valgte mur bygget op af tre dele. Se figur 7.2. Ved ydermuren anvendes der mursten, der har en bredde på 108 mm. Imellem yder- og indermuren anvendes der 380 mm isolering. Indermuren består af beton, som har en bredde på 100 mm. U-værdien for ydervæggene ned mod jorden er opgivet med en U-værdi på maksimum 0,30 W/m 2 K. Væggene sikres mod fugt ved hjælp af murpap, som lægges imellem soklen og mursten. Figur 7.2. Tværsnit af væggen Rockwool Super A-Murbatts Det er meget normalt, at der gøres brug af mineraluld som isoleringsmateriale. Desuden er det ikke en meget dyr affære at få installeret mineraluld. Den billigere pris (i forhold til alternativerne) betyder ikke, at det er et dårligt isoleringsmateriale. Derfor er Super A- Murbatts, som er af stenuld, det isoleringsmateriale, som bliver implementeret i det valgte +Huset. Der findes mange forskellige former for isoleringsmaterialer på markedet, som hver især har deres fordele og ulemper. Som det kan ses i tabel 7.2, og som det er skrevet, findes der bedre alternativer til Super A-murbatts. Men der er andre vigtige faktorer end den lave varmeledningsevne. Materialet skal også have en lang levetid, da det ville være for dyrt at skulle skifte isolering jævnligt. Eksempelvis er der Vakuum isoleringen, som kan ses i tabel 7.2, som har en meget lav varmeledningsevne. Problemet med dette produkt er, at det er forholdsvis nyt, og derfor er der få erfaringer med dette produkt. Samtidigt kendes dets levetid heller ikke, derfor kan det være, at det har en så kort levetid, at det ikke er rentabelt at få installeret. Derfor er det vigtigt, at der ikke kun fokuseres på varmeledningsevnen for et isoleringsmateriale, men også for dets levetid og rentabiliteten. 25

34 Gruppe D Elementer på +Huset Varmeledningsevne, λ [W/mK] Rockwool Super A-Murbatss 0,034 Mineraluld (sten- og glasuld) 0,032-0,040 Silica aerogel 0,017 Vakuum isolering 0,006-0,008 Tabel 7.2. Tabel over isoleringsmaterialer og deres varmeledningsevne. [Østergaard, 2010b] [Rockwool, 2012b]. En anden klar fordel ved stenuld er, at stenuld har et smeltepunkt på 1000 C. Det høje smeltepunkt gør det yderst brandsikkert, hvilket også har givet det klassifikationen A1 [Rockwool, 2012b]. Derfor er Super A-Murbatts et godt isoleringsmateriale at anvende i et husbyggeri. Varmetab gennem ydervæg Varmetabet gennem ydervæggen findes ved hjælp af formel 6.3 og 6.2. d λ R U [m] [W/mK] [m 2 K/W ] [W/m 2 K] Udv. overgangsisolans 0,04 Tegl 0,108 0,62 0,19 Isolering 0,38 0,034 11,18 Beton 0,10 1,4 0,07 Indv. overgangsisolans 0,13 d = 0,59 R = 11,56 0,09 Tabel 7.3. Transmissionstab for ydervæg. Af tabel 7.3 fremgår det, at ydervæggens U-værdi er er 0,086 W/m 2 K. I forhold til lovgivningen på området, hvor en ydervæg maksimum må have 0,30 W/m 2 K er den U- værdien for casehuset tilfredsstillende. 7.3 Loftkonstruktion Som nævnt tidligere er det vigtigt, at der er en god isolering, og det gælder ligeledes ved tagkonstruktionen, for at kravene fra BR10 bliver opfyldt. U-værdien for loftkonstruktion ligger på 0,20 W/m 2 K. Loftkonstruktionen, set ud fra et tværsnit, består af fem elementer. Se figur 7.3[Energistyrelsen, 2010]. 26 Spær, der bærer tagkonstruktionen Isolering på 600 mm Dampspærre på 0,2 mm Forskalling på 22 x 95 mm

35 7.3. Loftkonstruktion Aalborg Universitet Loft på 14,5 x 120 x 4200 mm Figur 7.3. Tværsnit af loftkonstruktion Rockwool Flexibatts I loftet vil der blive implementeret Rockwools Flexibatts, som har de samme egenskaber som Super A-Murbatts. Forskellen er, at Flexibatts er designet med henblik på implementering i loftet. Loftisolering er eksempelvis mere fleksibelt, da spærene i loftet oftest kan være en hindring for tætheden af isoleringen, hvilket er essentielt for formindskelse af varmetabet. Flexibatts har, sammenlignet med Super A-Murbatts, en lidt højere varmeledningsevne, der er på 0,037 W/mK [Rockwool, 2012a]. Varmetab gennem loft Til at finde det samlede transmissionstab for loftkonstruktionen benyttes formel 6.3 og derefter 6.2. d λ R U [m] [W/mK] [m 2 K/W] [W/m 2 K] Indv. overgangsisolans 0,1 Træloft 0,0145 0,12 0,12 Spredt forskalling 0,025 0,16 Mineral uld 0,405 0,04 10,95 Spær og mineral uld 0,195 0,04 4,64 Tagrum og tag 0,30 Udv. overgangsisolans 0,04 R = 16,310 0,061 Tabel 7.4. Transmissionstab for loftkonstruktion. 27

36 Gruppe D Elementer på +Huset Af tabel 7.4 fremgår det, at loftets U-værdi er 0,06 W/m 2 K. I forhold til lovgivningen på området kan det konstateres, at loftets U-værdi er tilfredsstillende i forhold til lovkravene. 7.4 Vinduer Vinduerne plejer ofte at være en af de store syndere, når det kommer til tabet af energien i et hus. Da der ønskes et +Hus, hvor mængden af den tabte energi er mindre end mængden af den optaget energi, skal vinduerne være energirigtige. For at opfylde disse krav gøres der brug af Idealcombi Futura+ vindues serie [Energi vinduer, 2012]. Serien har til formål at tilbyde så energivenlige vinduer, som det er muligt. Dette sker uden at gå på kompromis med udseende og vedligeholdelse [Idealcombi, 2012]. Idealcombis Futura+ serie kan levere følgende værdier [Idealcombi, 2012]: U w = 0,87 W/m 2 K g g = 0,63 Ψ g = 0,038 W/mK E ref = 24,1 kwh/m 2 pr. år Vinduer på huset Herunder ses en tabel for det samlede transmissionstab for alle vinduerne i huset. Formel 6.1 anvendes for at udregne resultatet i tabellen. Areal U T Φ [m 2 ] [W/m 2 K] [K] [W] Værelse 11,5 m 2 S 1,79 0, ,98 Bad 6,4 m 2 S 0, Alrum 20,7 m 2 SV 3,79 0, ,66 Stue 27,7 m 2 V 3,79 0, ,66 Stue 27,7 m 2 S 1,88 0, ,54 Stue 27,7 m 2 S 3,76 0, ,27... Facadedør 2,08 1, ,53 Φ = 958,84 Tabel 7.5. Samlet transmissionstab for vinduer. Det samlede transmissionstab for vinduerne er 958,84 W. 7.5 Linjetab Linjetabs værdierne hentes fra huset på Stenagervænget 37, som hører ind under konforthusene i Vejle [Isover, 2010]: 28

37 7.6. Ventilationstab Aalborg Universitet Ψ [W/m 2 K] Ψ f Fundament -0,043 Ψ sa Dør/vinduer 0,000 Ψ y Ydervæg 0,000 Ψ vt Væg/tag 0,000 Tabel 7.6. Linjetabs værdierne for +Huset. Fundamentets ydre og indre omkreds findes til henholdsvis 57,1 m og 52,12 m. Nu fndes Ψ f for fundamentet vha. formel , 12 0, 043 (20 ( 12)) = 71,71 W Da Ψ sa, Ψ y og Ψ vt er 0, vil det medføre, at tabet ved disse samlinger er 0. Ψ y = 57, 1 0 (20 ( 12)) = 0 W Af ovenstående beregninger fremgår det, at det samlede transmissionstab i huset er Φ Ψ 71,71 W. 7.6 Ventilationstab Ventilationstabet er varmemængden, der tabes som følge af luftudskiftningen gennem ventilationsanlægget. Ventilationstabet beregnes ved formel 7.1. Φ v = ρ c q A T η (7.1) Hvor: Φ v Ventilations tab [W] ρ Luftens massefylde [kg/m 3 ] c Luftens varmefylde [J/kg K] q Luftstrøm af tilførst udeluft [m 3 /s m 2 ] A Areal [m 2 ] T Temperatur forskellen [ C] η Nyttevirkning [%] Til +Huset er valgt et Nilan Comfort 300 ventilations anlæg [Nilan, 2012]. Ventilationsanlægget er opbygget af fem dele: Ventilator, som er til indblæsning Ventilator, som er til udsugning. 29

38 Gruppe D Elementer på +Huset Modstrømsveksler To filtre, som fanger støvpartikler. Dette anlæg udskifter op mod 325 m 2 pr. time luft ved 100 Pascal. Som tilbehør kan der monteres eftervarmeplader, som tilsluttes til husets centralvarmeanlæg, således, at det er muligt på kolde vinterdage at få en behagelig indblæsningstemperatur. Anlægget er et varmegenvindings anlæg, dvs., at det ved luftudskiftning overfører varmen fra det udgående luft til det indkommende luft udefra. I hvor høj grad anlægget kan overføre varmen fra det udadgående luft til det indkommende, kaldes nyttevirkningen (η). Nyttevirkningen for Nilan Comfort 300 anlægget afhænger af mængden af luft, som anlægget skal udskifte og temperaturforskellen mellem inde og ude luften. I databladet for Nilan Comfort 300 kan nyttevirkningen aflæses ud fra luftudskiftningsstrømmen i m 3 /h. Luftmængden, der skal udskiftes, er i henhold til BR10 0,3 l/sm 2. Luftmængden der skal udskiftes, kan derpå findes ved at gange med arealet af huset. q = 0,3 l/m 2 158,05 m 2 = 47,415 l/s = 170,69 m 3 /h I databladet aflæses nyttevirkningen ud fra luftudskiftningsstrømmen til 93%. Ventilationstabet beregnes ud fra formel 7.1. Φ v = 1,205 kg/m J/kg K 0,047 m 3 /s (20 ( 12))K (1 0, 93) = 128,99 W Φ v = 129W Ventilationstabet for +Huset er på 129 W pr. time. 7.7 Energibehov I det følgende afsnit vil det samlede transmissionstab, Φ t, blive beregnet, hvorpå graddage vil blive sat på og det varme brugsvand, internt varmetilskud og solindfaldet vil blive inkluderet i regnskabet. U A T Φ [W/m 2 K] [m 2 ] [K] [W] Ydervæg 0, , ,3 Garage væg 0,086 21, ,5 Loft 0, ,5 Terrændæk 0, ,91 Ψ L T Φ [W/mK] [m] [K] [W] Fundament -0,043 52, ,71 Vinduer og døre 0, , Vinduer 958,84 Ventilationstab 128,99 Φ = 1954 Tabel 7.7. Samlede transmissionstab. 30

39 7.7. Energibehov Aalborg Universitet Graddage ganges på for at beregne varmetabet over et år. Graddage for et døgn er forskellen mellem husets basis-temperaturen, der i Danmark er sat til 17 C, og døgnets middeltemperatur. Hvis et døgns middel temperatur er 12 C, svarer det til 5 graddage. Da husets er placeret i Isenvad, er det gennemsnitlige graddage for Isenvad taget per måned for årene [Danmarks Meteorologiske Institut, 2012]. Der bruges følgende formel samt værdier fra 7.7: Hvor: σ = 24 Φ T G B (7.2) σ Varmetab [kwh] 24 Antal timer på et døgn B Energi tilskud G Samlede transmissionstab omregnet til kwh Som der ses i formel 7.2, er der brug for graddagene for den enkelte måned, dette vil kunne findes i bilag "Graddage". Solindstrålingen for hver måned vil kunne findes i bilag "Solindstrålingen". Det interne varmetilskud for personer og elektriske apparater er på 3 W/m 2 i opvarmningssæsonen. Det interne varmetilskud udregnes ud fra, at personerne i hustanden opholder sig i gennemsnit 18 timer i døgnet i hustanden hele året rundt. Dette er udregnet ud fra en arbejdsdag på 8 timer, og derfor vil beboerne være væk fra huset en del af døgnets timer. Til at regne det årlige interne varmetilskud anvendes formel 7.3. Φ i = I A T D 1000 (7.3) Hvor: I T D A Internt varmetilskud Tid i timer Antal dage Beboelses areal Φ i = = 3114 kwh Om året vil der være et internt varmetilskud på 3114 kwh. Tilskuddet antages at være jævnt fordelt over hele året. I hvilke måneder der er behov for rumopvarmning kan ses i tabel 7.8. For at finde værdierne i tabellen er formel 7.2 anvendt, hvor det interne varmetilskud og den respektiv månedes solindstråling er indsat på B s plads. 31

40 Gruppe D Elementer på +Huset Jan Feb Marts. Okt Nov Dec Graddage 500,4 451,6 435,6. 261, ,4 Solindfald 145,87 238, ,28 159,15 96,45 Internt varmetilskud σ = 326,37 162,79-11, ,87 100,44 342,15 Tabel 7.8. Varmebehov til rumopvarmning. Fra tabel 7.8 ses der, at der er behov for rumopvarmning fra november til februar. Dette giver tilsammen 932 kwh. Ifølge Dong Energy forbruger en typisk familie på fire personer mellem kwh pr. år. Derfor sættes hustandens forbrug for varmt brugsvand til 4000 kwh pr. år. Forbruget antages at være jævnt fordelt over året [Dong Energy, 2012]. På baggrund af ovenstående beregninger kan der konkluderes, at +Husets samlede varmebehov er 4932 kwh. 32

41 Energikilder 8 I dag er det muligt at supplere energirammer med alternative VE-kilder. Der findes vindog solenergi, og derudover kan den naturlige varme fra blandt andet jorden, søer, luften og solen udnyttes. Varmen kan bruges til at opvarme brugsvand og rumopvarmning. I Danmark er solceller, solfangere og jord- og luftvarmepumper populære valg for en privat person, hvis denne ønsker at sænke sin varme- og elregning. En fordel med disse energikilder er, at de kan trække energirammen ned. Det vil sige, hvis pengene er til rådighed, er det muligt at få et energi +Hus kun ved hjælp af disse energikilder. I følgende afsnit bliver solceller, solfangere og varmepumpe anlæg undersøgt. 8.1 Solceller En solcelle er opbygget med et glaslag øverst, hvis primære opgave er at beskytte resten af modulet mod vand m.m. Det næste lag består af et antireflekterende materiale. Herefter er halvlederne placeret, som består af grundstoffet silicium. Der er to forskellige lag af sicilium, hvor det ene absorberer, og det andet konverterer fotonerne i sollyset til elektrisk energi. For at kunne anvende elektriciteten, skal den producerede jævnstrøm konverteres til vekselstrøm. Herefter kan elektriciteten ledes direkte ned til forbruget, eller det kan lagres i et batteri alt efter hvilket system, hustanden besidder [Tabak, 2009] Lovgivningen på området Den 15. november 2012 blev der indgået en ny aftale vedrørende solcelleanlæg mellem regeringen og nogle partier i oppositionen. I aftalen bliver nettomåleordningen ændret fra årsbasis til timebasis. Dette vil medføre, at den elektricitet, som en hustand ikke når at forbruge indenfor en time (ca. 40% af den producerede strøm), vil blive solgt som overproduktion til en fast pris de første ti år. Herefter vil den følge markedsprisen. Prisen pr. kwh overproduktion vil være 130 øre for et privat anlæg, hvis det bliver købt i 2013, herefter vil prisen for overproduktionen falde år efter år, indtil den i 2018 vil være på 60 øre per kwh. Loftet på et solcelleanlæg på 6 kw for private ejere fjernes. Dette gøres for at give incitament til boligforeninger m.m., således de vil investere i anlæg. Ifølge regeringens beregninger vil det tage ti år at tilbagebetale et anlæg [Klima, 2012a][Klima, 2012b][Hansen, 2012] Solceller på byggeriet For en hustand i Danmark er den mest optimale placering for solceller med en sydvendt orientering. Dette skyldes, at solens bane over himlen går fra øst mod vest i en sydlig retning. Det betyder, at en sydvendt solcelle vil blive udsat for langt flere soltimer end 33

42 Gruppe D Energikilder f.eks. en nordvendt solcelle [Tabak, 2009]. Dette kan eftervises i programmet Be10. Solcelle størrelsen sættes til 43 m 2, Peak Poweren sættes til 0,174 og systemvirkningsgraden 0,75. Peak Poweren ([Wp]) er den maksimale effekt, som solcellen kan producere Syd 44,4 kwh 44,6 kwh 44,8 kwh 45 kwh Nord 25 kwh 23,2 kwh 21,3 kwh 19,4 kwh Tabel 8.1. Vinkel- og orienteringafhængighed. Værdierne produktionen pr. m 2 pr. år. Af tabel 8.1 fremgår det, at et sydvendt solcelle anlæg er væsentligt mere effektiv end et nordvendt. Det fremgår også, at en hældning på 45 er det mest optimale. Forskellen mellem en hældning på 45 og 30 er minimal. Til +Huset vælges en hældning på 30 da det vurderes, at det ikke kan betale sig at bygge taget med 45 hældning frem for et på 30. Figur 8.1. Årlige solindstråling over Danmark [Šúri et al., 2012] [Huld et al., 2012]. På figur 8.1 ses det, at et solcelleanlæg på 1 kwp, der er placeret i Isenvad i Midtjylland, ca. producerer 900 kwh årligt. Dette betyder, at hvis en hustand besidder et anlæg på 5 kw, så vil dette anlæg kunne producere = 4500 kwh årligt. Dette giver et godt grundlag for at bestemme hvilket solcelleanlæg, der skal placeres på byggeriet. 34

43 8.2. Solfangere Aalborg Universitet 8.2 Solfangere Varmt brugsvand er et krav i dagens samfund, men det er et utroligt stort energi konsumerende område. En metode til at nedsætte omkostninger ved opvarmning af vandet kan være ved hjælp af solfangere Opbygning Øverst er der placeret en glasplade, hvis formål er at beskytte resten af komponenterne, og herefter kommer absorberingspladen. Under disse to komponenter er der placeret et rør, hvori der befinder sig en væske, som ofte er en blanding af vand og glycol, som også kaldet arbejdsvæsken. Grunden til, at der blandes glycol sammen med vand, er, at væsken har et lavt frysepunkt. Da arbejdsvæsken er blevet opvarmet ved hjælp af solen, transporteres det ned i varmebeholderen, hvor det ved hjælp af konvention vil opvarme brugsvandet. Når arbejdsvæsken ikke har mere energi til at opvarme brugsvandet, vil det blive transporteret tilbage til solfangeren for at gennemgå processen igen. Dette system kræver en pumpe, der kan pumpe væsken rundt [Tabak, 2009]. 8.3 Jordvarme Da +Huset ikke er placeret ved en sø, det er derfor ikke muligt at bruge en søvarmepumpe. Der vil derfor kun blive fokuseret på et jordvarmeanlæg. Et jordvarmeanlæg er et varmetransporterende aggregat, der ved tilført elektrisk strøm kan overføre varme fra jorden til vand eller luft. Når anlægget er installeret som primær varmekilde i et hus, overføres varmen til vand, der bruges som varmt brugsvand og til boligopvarmning. Idéen med anlægget er, at det producerer mere varme, end den mængde strøm, som anlægget får tilført. Et jordvarmeanlæg kan dimensioneres, så det kan bruges i både industrielle bygninger og private boliger Opbygning Et jordvarmeanlæg består af en varmepumpe samt jordslanger, der er gravet ned i frostfri dybde. I Danmark er frostfri dybde omkring 0,9 meter alt efter jordforhold. En varmepumpe er et lukket system, som består af fire hovedkomponenter: Fordamper Kompressor Kondensator Ekspansionsventil 35

44 Gruppe D Energikilder Figur 8.2. Illustation over en varmepumpes opbygning [DVI A/S, 2012] Igennem de fire komponenter passerer et kølemiddel i en cyklus. Igennem jordslangerne bliver der fra varmepumpen pumpet kold brine, der optager termisk energi fra den omkringliggende jord. Når den nu varmere brine returneres til varmepumpen, overfører det i fordamperen, varmen til det kolde kølemiddel i varmepumpen, hvorefter brinen igen føres ud i jordslangerne. Kølemidlet fordamper helt eller delvist ved varme optagelsen. Kølemidlet bliver ført til kompressoren, hvor trykket hæves, og temperaturen stiger som resultat heraf. Derefter afgiver kølemidlet i kondensatoren varme til husets varmtvandsbeholder. Varmepumpens sidste interne fase af cyklusen sker i ekspansionsventilen, hvor trykket sænkes, kølemidlet fortættes og køles som resultat heraf, og er igen klar til at optage varme fra brinen i jordslangerne i fordamperen. Til at vurdere forholdet mellem tilført elektrisk energi og udvundne varme, bruges COPværdier (Coefficient of performance). COP-værdien er en faktor, der beskriver forholdet mellem tilført og udvundet energi, det vil sige, hvor meget mere energi anlægget producerer, end det bruger. Hvis et anlæg f.eks. tilføres 2,5 kw og producerer 7,5 kw, vil COP-værdien blive 7,5 kw/2,5 kw = 3. Anlægget producerer altså 3 gange så meget varmeenergi i forhold til den elektriske energi, som det bruger Jordvarme i Byggeriet I boligbyggeri skal en jordvarmepumpe producere varmt brugsvand og varme til boligopvarmning. Temperaturen på vandet til boligopvarmning afhænger af husets varmefordelingsanlæg. Gulvvarme kører normalt med et fremløb på 35 C, mens radiatorer, alt efter type, kører på C. Et varmeanlæg er ikke lige effektivt ved alle temperaturer. COP-værdier gælder kun inden for bestemte temperaturområder. Udenfor disse temperaturområder vil COP-værdien være lavere. En COMBI 305 c jordvarmepumpe 36

45 8.4. Valg af varmekilde Aalborg Universitet har f.eks. ved en jordtemperatur på 5 C og en fremløbstemperatur 30 C en COP-værdi på 4,5 [Klimadan, 2012]. Ved samme jordtemperatur og en fremløbstemperatur på 40 og 50 C er COP-værdien henholdsvis 3,8 og 3,1. Med denne varmepumpe vil det være en fordel at have gulvvarme, da temperaturerne til drift af dette passer bedst til temperaturområdet for den højeste COP-værdi. For varmepumper gælder det, at jo lavere temperaturforskel mellem varmekilden og den ønskede temperatur i mediet der overføres til, jo højere vil COP-værdien blive. Der kan f.eks. være op til 15 % forskel på at holde vandet på 45 C i stedet for 50 C. Ved hvilke temperaturer forskellige jordvarmeanlæg opnår hvilke COPværdier er forskelligt. For at få det optimale ud af sin jordvarmepumpe skal der således vælges et anlæg, der passer til husets varmefordelingsanlæg. 8.4 Valg af varmekilde Først vil jordvarmeanlægget dimensioneres efter varmebehovet i +Huset og herefter vil solfangeren gennemgås efter samme model Dimensionering af jordvarmeanlæg For at beregne, hvor meget strøm en COMBI 300 c skal bruge for at forsyne huset med varme er det nødvendigt at dele varmebehovet op i varmt brugsvand og vand til gulvvarme. Det skyldes, at varmt brugsvand og vand til gulvarme har forskellig temperatur. Temperaturene er henholdsvis 55 C og 35 C. Jordvarmeanlægget har forskellig COPværdi ved de to temperaturer. Ved 55 C er COP-værdien 2,635 og ved 35 C er den 4,15. Forbruget til varmt brugsvand er tidligere fundet til at være på 4000 kwh om året. For at bestemme, hvor meget elektrisk energi jordvarmeanlægget skal tilføres for at levere denne mængde varme, deles varmebehovet med COP-værdien kwh 2, 635 = 1518 kwh Fra tabel 7.8 vides det, at behovet for opvarmning er 932 kwh. 932 kwh 4, 15 = 224 kwh Jordvarmeanlæggets samlede behov for tilført strøm er summen af de to forbrug kwh kwh = 1742 kwh/år Dimensionering af solfangeranlæg Der er til +Huset valgt solfangeranlægget Universal fra firmaet Nordic Energy Group [Nordic Energy Group, 2012a]. Her vælges det at anskaffe 6,54 m 2 solfanger. Til anlægget installeres en varmtvandsbeholder på 264 l også fra Nordic Energy Group [Nordic Energy Group, 2012b]. I databladene fra solfangerne kan starteffektiviteten ved 1. varmetabskoefficent og 2. varmetabskoefficent ses. I Be10 aflæses disse tal, og derfra kan der skabes følgende tabel. 37

46 Gruppe D Energikilder Figur 8.3. Produktion kontra varme og varmvandsbehov. I tabel 8.3 ses der, at solfangere ikke kan dække hele varmebehovet. Dette skyldes, at solfangeren kun producerer varme, når der er sol. Dette betyder, at varmeforbruget om natten ikke kan dækkes af solfangere. Det skal derfor ses som et supplement til varmtvandsbehovet og rumopvarmningen. Det ses tydeligt, at i de måneder, hvor der er behov for opvarmning, producerer solfangeren ingenting. Dette medfører, at en hustand er nødt til opvarme det resterende behov ved hjælp af elvarme. Anlægget opvarmer dog brugsvandet i sommermånederne. Sammenlagt vil solfangeren producere 1430 kwh/år, og resten af det resterende varmebehov på 3502 kwh/år vil blive dækket af el. Derudover vil solfangeren have et driftsforbrug på 104 kwh/år. Samlet energiforbrug til opvarmning ved solfanger/el løsningen er 3606 kwh/år Det endelige valg I det følgende afsnit vil der være en sammenligning af solfanger- og jordvarmeløsningen, og et solcelleanlæg vil blive dimensioneret efter den valgte. Solfanger og elvarme Jordvarme Forbrug til varme 3606 kwh 1742 kwh Tabel 8.2. Sammenligning af forbrug. Som der ses i tabel 8.2 vil løsningen med solfangere og elvarme bruge mere strøm pr. år end jordvarmeanlægget. Derfor vælges jordvarmeanlægget grundet det lave forbrug, og den kan producere i vintermånederne. Derfor vælges der til +Huset at installere et jordvarmeanlæg. Ifølge databladet for ventilationsanlægget vil det bruge 450 kwh pr. år [Nilan, 2012]. Dette medfører, at +Husets samlede strømforbrug pr. år vil være på 2192 kwh, hvilket solcelleanlægget skal dimensioneres efter. 38

47 8.4. Valg af varmekilde Aalborg Universitet Ud fra figur 8.1 kan det ses at solindstrålingen omkring Isenvad er omkring 900 kwh om året. Ud fra dette ses der, at for at dække forbruget kræves et anlæg på 2,43 kwp. Derfor vælges der et solcelleanlæg fra Tysksolenergi.dk på 2,5 kwp, der er på 15 m 2 [Tysksolenergi.dk, 2012]. Dette vil betyde, at energirammen bliver: 2192 (2, 5 900) = 58 kwh. Energirammen definerer, at huset er et +Hus, da energirammen går i minus. Da køling ikke medregnes i den manuelle energiramme, opstår der en problematik om sommeren, da der ikke er indsat et kølingssystem, og derfor forekommer der ikke køling udover cirkulation fra ventilatoren. Figur 8.4. Bygningens energi balance På figur 8.4 ses der tydeligt, at der i nogle måneder er stort overskud af energi i bygningen. Specielt i sommermånederne er der et stort energioverskud, hvor det kan forventes at personerne i hustanden kommer i termisk diskomfort, dette kan føre til at forbrugerne kan være nødsaget til at åbne et vindue for at skabe køling, så der opstår termisk komfort. 39

48

49 Indeklima 9 Et dårligt indeklima kan være årsag til sygdomme og gener i form af hovedpine, tørre øjne og kvalme. At have et godt indeklima i en bygning er derfor en vigtig faktor, og en realitet er, at mennesker opholder sig indendørs det meste af deres dagligdag. Et godt indeklima er derfor vigtigt, hvilket opnås med en ren og frisk luft samt passende temperaturer i rummene [?] I det følgende kapitel beskrives definitionen af indeklima samt hvilke undersøgelser, der foretages, for at opnå det optimale indeklima i en bygning. Når der snakkes indeklima, tages der hensyn til forbrugernes fysiske velvære, da det er med til at påvirke forbrugernes psykiske velvære. Hvis begge tilstande bliver opfyldt til fulde, oplever forbrugerne et indeklima, der ligger indenfor behagelighedsområderne. Dette medfører, at forbrugerne har optimal produktivitet og effektivitet samt behag i det miljø, som de befinder sig i. For at opnå det optimale indeklima, skal de forskellige indeklimafaktorer være opfyldt. Dette gøres ved at kategorisere de forskellige faktorer hver for sig og derefter gå i dybden, således det rigtige helhedsperspektiv bliver fundet for det givne hus. De forskellige indeklimafaktorer er: Termisk klima Atmosfærisk klima Visuelt klima Akustisk klima Figur 9.1. Indeklimafaktorer [Hyldgård et al., 1997] 41

50 Gruppe D Indeklima I det følgende afsnit tages der udgangspunkt i termisk klima. Her ses der på PMV og PPD indekserne, og hvordan hovedsageligt kulde og varme påvirker termisk komfort.[hyldgård et al., 1997] 9.1 Termisk klima Når der snakkes termisk klima er der en vigtig sammenhæng mellem menneskets fysiologi og dets omgivelser. Der skal opnås et klima, hvor kroppen er termisk neutral.[hyldgård et al., 1997] Termisk komfort Forbrugerne ønsker, at indeklimaet ligger indenfor komfortzonerne for at undgå ubehag. For at disse zoner er acceptable, skal der tages hensyn til følgende variabler: 1. Aktivitetsniveau 2. Beklædningens varmeledningsmodstand 3. Lufttemperaturen 4. Middelstrålingstemperaturen 5. Den relative lufthastighed 6. Luftens vanddamppartialtryk Punkt 1 og punkt 2 har betydning for, hvordan det rum, som der tages udgangspunkt i, bliver anvendt, og de sidste fire punkter medvirker til det termiske indeklima. Når der snakkes termisk komfort tages der udgangspunkt i, at kroppen hverken må fryse eller have det for varmt. Dette kaldes termisk neutralitet, hvilket betyder, at kroppen ikke ønsker omgivelserne koldere eller varmere. Der skal være ligevægt imellem den mængde varme, der produceres i kroppen samt den mængde varme, der afgives til omgivelserne.[hyldgård et al., 1997] PMV og PPD Der tages højde for en række faktorer og parametre, når der tages hensyn til et menneskes velvære i et termisk klima. Når de forskellige faktorer og parametre ved forbrugerne er defineret eller bestemt, kan de sættes ind i en tabel over indekser, der bruges til evaluering af et termisk klima. Disse indekser står beskrevet blandt andet i ISO 7730 og Grundlæggende Klimateknik og bygningsfysik, hvor PMV står for Predicted Mean Vote (forventet middelvotering), og PPD står for Predicted Percentage Dissatisfied (forventede procent utilfredse). PMV indekset opererer ud fra en 7-trins skala, hvor den ser på den termiske følelse af et individ. Skalaen går fra +3, som er meget varmt og til -3, som er meget koldt. I midten ligger 0, som er følelsen af termisk neutralitet, hvor individet hverken ønsker klimaet koldere eller varmere. Dette ses på tabel 9.1. Indekset anvendes ved en større gruppe mennesker, der fortæller, hvordan deres følelse af velbehag termisk set er, når de befinder sig i det lokales klima, som testes. Da ingen mennesker reagerer fuldstændig ens på det termiske klima, er det derfor nødvendigt at bestemme en middelværdi ud fra de samlede svarresultater, der fremkommer af testen. 42

51 9.1. Termisk klima Aalborg Universitet +3 Meget varm +2 Varm +1 Lidt varm 0 Neutral -1 Lidt koldt -2 Koldt -3 Meget koldt Tabel trins skala over termisk følelse på et individ [Hyldgård et al., 1997] PPD indekset giver et andet syn på tingene. Figuren 9.2 tager udgangspunkt i en middelvotering for det samme miljø af en gruppe, hvor PPD indekset ser på den estimeret procentdel af folk, som er utilfredse med det termiske klima, på trods af PMV måske ligger på 0. Det er altså folk, der ligger på faktorerne +2,+3,-3,-2 i forhold til klimaet. Det ses på figur 9.2, at minimumsværdien er 5%, da det forudsættes, at der altid vil være personer i en stor gruppe, som er utilfredse med klimaet [Hyldgård et al., 1997]. Figur 9.2. PPD indeks. [ISO, 2005] Atmosfærisk indeklima Det valgte casehus er udstyret med et ventilationsanlæg. Ventilationsanlægget hjælper med at opnå et optimalt indeklima ved at transportere nyt ilt, fugtig luft, lugt og støvpartikler væk fra rummene samt andre gasser og dampe. Det er vigtigt, at der tages hensyn til disse faktorer, hvis der skal være et behageligt indeklima i huset [Hyldgård et al., 1997]. Indeklima påvirker derfor forbrugernes evne til at føle behag i et rum, men også deres evne til at være produktive i det klima, de befinder sig i. Dette emne bliver normalt ned prioriteret grundet de omkostninger, der ligger i at oprette et behageligt indeklima. 43

52

53 Brugeradfærd i boliger 10 Med det store fokus på at leve grønnere og udlede mindre CO 2, er der opstået en større opmærksomhed på at bygge miljørigtigt og følge de enkelte bygningsreglementer. Disse foreskriver, hvilke energikrav et nyt hus skal opfylde. I takt med, at kravene bliver skærpet, bliver byggematerialerne ligeledes udviklet, så disse er optimeret til at minimere energitabet. Disse nye byggetekniske muligheder gør, at det i praksis kan lade sig gøre at bygge et +Hus. Konflikten mellem teori og virkelighed, opstår først i det øjeblik, der flytter personer ind huset. Dette har en større betydning i eksempelvis +Huse, da det forventede energiregnskabet ikke overholdes. Grundlæggende skyldes det beboerne, som ofte vil agere anderledes sammenholdt med kalkulationerne i tegne- og byggefasen. Ofte er der foretaget beregninger uden hensyntagen til brugernes adfærd, da dette er svært at tage højde for i beregningerne. Brugeradfærd dækker over en lang række af faktorer, hvor det grundlæggende forholder sig således, at menneskets adfærd i en bolig bestræber sig efter at have det optimale indeklima i det rum, som det befinder sig i. Derfor er det vigtigt at kunne integrere en familie i et +Hus samtidigt med, at huset skal producere mere energi, end det bruger. Det enkelte individs adfærd i boligen er derfor en væsentlig faktor i dette kapitel. Begrebet brugeradfærd er utrolig bredt og indeholder mange emner. Nedenstående punkter er kun problemorienteret emner, da det er de relevante i forhold til brugeradfærd i et moderne +Hus: Ventilation Udluftning Dårlige vaner Frås med el-forbrug Frås med brugsvand Frås med belysning Temperatursetpunkter Som det ses styres brugeradfærd af en lang række faktorer, og såfremt emnet som helhed skal belyses, kræver det separat afhandling. Der er derfor kun taget udgangspunkt i enkelte dele, som er med til at give en forståelse af vigtigheden af brugeradfærd. I det følgende behandles dårlige vaner, herunder el-forbrug og brugsvand, som udmønter sig i variationer i energiforbruget. Efterfølgelde ses der på muligheder for energibesparelse i det enkelte hjem. 45

54 Gruppe D Brugeradfærd i boliger 10.1 Brugernes energivariation Inden der fokuseres på mere konkrete beregninger og gennemsnitlige værdier, er det vigtigt at have en dybere forståelse for de variationer, der forekommer, når der arbejdes med mennesker. Det faktiske forbrug kan på den måde afvige fra det forventede forbrug. Derfor er dette komplekst, og det at overføre modellerne til virkelighedens verden har vist sig at være en kritisk operation. Formålet er ikke at opnå en assimilering, men at brugerne skal integreres i huset. Det følgende vil derfor omhandle forskellige variationer i husstanden. Figur Gennemsnitligt energiforbrug til rumopvarmning samt opvarmning af brugsvand [Michaelsen og Svendsen, 2011]. Først iagttages energiforbruget i 13 tilfældigt udvalgte boligområder i figur Disse resultater bekræfter variationen i energiforbruget, hvor der i flere boligområder bruges over dobbelt så meget energi til varme sammenholdt med det boligområde, som bruger mindst energi. Dette er i sig selv en markant variation. Det skal dog bemærkes, at varmeforbruget i dette tilfælde dækker over både energi til rumopvarmning samt energi til opvarmning af brugsvand. Den store afvigelse mellem boligområderne kan skyldes forskellige livsstile, eller at der bor bestemte typer med f.eks. samme baggrund eller samfundsklasse i samme område. På baggrund af dette er det svært at konkludere, at der er en generel variation, da den muligvis ikke er så markant i de enkelte boligområder. Derfor kan det reelt være et spørgsmål om livsstile i de forskellige boligområder. For at komme det nærmere er det en nødvendighed at behandle og sammenligne data fra samme boligområde. Derfor er målingerne fra figur 10.2 lavet i samme boligområde. Målingerne er foretaget i Køge kommune, nærmere betegnet Herfølge. De ni parcelhuse er nøje udvalgt (til projekt Fremtidens Parcelhus [Kristensen og Jensen, 2010]), da beboerne i de ni huse alle har boet der i over et år, hvilket eliminerer eventuelle indkøringsudsving. Husene er opført i 2006, og er alle klassificeret som det daværende lavenergiklasse 2. 46

55 10.1. Brugernes energivariation Aalborg Universitet Figur Gennemsnitligt energiforbrug til rumopvarmning samt opvarmning af brugsvand [Kristensen og Jensen, 2010]. På figur 10.2 sesdet at det ikke kun boligområderne imellem, hvor der forekommer udsving. Disse ni parcelhuse er alle opført samme år, og er beliggende i samme boligområde. Alligevel er der store variationer i mellem husene. Gennemsnitligt bliver der brugt 48,4 kwh/m 2 pr. år, som illustreret med den stiplede linje på figuren. Den bolig med det største forbrug, hvad angår energi til opvarmning, bruger altså fire gange så meget energi, sammenholdt med den husstand der bruger mindst Som skrevet dækker energiforbruget i de to ovenstående tilfælde både rumopvarmning og opvarmning af brugsvand. Derfor er det ikke til at konkludere, hvor meget energi, der er blevet brugt til hver enkelt del i disse tilfælde, da der ikke skelnes mellem energi til rumopvarmning og til brugsvand. Jean Paul Zimmermann har lavet et forsøg over en række parcelhuse i Sverige, hvor der blev foretaget separate målinger af energiforbrug til rumopvarmning. Figur Gennemsnitligt energiforbrug separart for rumopvarmning [Zimmermann, 2009]. 47

56 Gruppe D Brugeradfærd i boliger Af figur 10.3 ses det, at der stadig en betydelig variation mellem de enkelte huse. Dette skyldes med stor sandsynlighed brugernes individuelle vaner. Udluftning, energispild og frås er blot nogle af de elementer, som kunne spille ind i denne variation. Dertil kommer selvfølgelig bygningens isolering, eller mangel på samme, som også er en medvirkende faktor til de markante udsving i energiforbrug til rumopvarmning. Antallet af personer i husstanden har der imidlertid ikke været fokus på. Umiddelbart er forestillingen, at flere personer pr. husstand ville mindske de store variationer. Der er i Århus foretaget målinger af elforbruget i en række huse af forskellig størrelse, men i samme boligkvarter. Derved er der mulighed for at analysere, og derudfra vurdere, om der er nogle ligheder eller forskelle, når det kommer til personer pr. husstand. Figur Gennemsnitligt elforbrug i husstande (1-5 beboer) [Jensen, 2002]. Som det ses på figur 10.4 bliver variationerne mindre pr. person desto flere personer, der bor i husstanden. Der kan ydermere også konkluderes, at det er en fordel at bo flere pr. husstand. På figur 10.4, kan det konkluderes, at flere personer pr. husstanden er medvirkende til et lavere elforbrug pr. person, som er illustreret ved den stiplede linje. Dette skyldes blandt andet, at der er flere til at afgive varme. Derudover deler de også flere områder såsom drift, belysning og apparater så som køle/frys, ovn og komfur. Indtil videre er forskellige boligområder blevet sammenholdt dernæst parcelhuse af samme klassificering i samme boligområde. Desuden har der været fokus på rumopvarmning, og senest er effekten af antallet af personer i husstanden blevet belyst. I alle tilfælde er der observeret større eller mindre variationer, og der synes ikke at være nogen gennemgående systematik. Den eneste fællesnævner, der forekommer, er, at variationerne er tilstede, og dette bør der med sikkerhed tages højde for. Konklusionen er, at det er muligt at konstruere et +Hus. Det svære er at forudsige, hvordan det vil fungere i praksis. Her kommer den netop belyste faktor, brugeradfærd, i spil. 48

57 10.2. Muligheder for energibesparelse Aalborg Universitet 10.2 Muligheder for energibesparelse Når der snakkes integration mellem mennesker og bolig spiller energiforbruget en stor rolle, og det er derfor væsentligt at betragte, hvor meget energi den enkelte hustand samt beboer bruger i løbet af et år. I det følgende vil der således indrages værdier for energiforbruget [Goenergi, 2012]. Boligtype Energiforbrug Antal boliger Gennemsnitsforbrug pr. bolig Parcelhuse m.m GWh/år kwh/år Etageboliger GWh/år kwh/år Samlet GWh/år kwh/år Tabel Varmeforbrug for beboet bolig, inklusiv el til opvarmning i år 2010 [Goenergi, 2012]. I tabel 10.1 ses det først og fremmest, hvor meget varme, der i gennemsnit bliver brugt pr. bolig pr. år. I tabellen ses det også, at varmeforbruget er ca. 90% større i parcelhuse i forhold til etageboliger, som er en markant forskel. Størstedelen af forklaringen findes dog ved at kaste et blik på tabel Boligtype Gennemsnitligt Gennemsnitsforbrug Gennemsnitsforbrug antal beboere pr. bolig pr. person Parcelhuse m.m. 2, kwh/år kwh/år Etageboliger 1, kwh/år kwh/år Samlet 2, kwh/år kwh/år Tabel Varmeforbrug for beboet bolig pr. person, inklusiv el til opvarmning i år 2010 [Goenergi, 2012]. I tabel 10.2 er det gennemsnitlige energiforbrug af varme opgjort pr. person. Som det ses er forskellen i energiforbruget reduceret til 31%. Antallet af personer spiller således en væsentlig rolle i forhold til energiforbruget i den givne bolig. Dette er således hovedårsagen til forskellene i energiforbruget. Som det ses er der stadigvæk en forskel på 31%. En del af denne forskel skyldes sandsynligvis at parcelhuse har en større klimaskærm, da disse oftes er placeret i frie omgivelser mens etageboligers klimaskærm er mindre end parcelhuses, da de grænser op til andre etageboliger. En anden mulig faktor, som kan være medvirkende til denne forskel, er størrelsesforskellen, da der i parcelhuse ofte er mere plads pr. person. Dette bevirker, at der er et naturligt større areal, som skal opvarmes i parcehuse sammenholdt med etagerboliger. Som det ses i tabel 10.1 er energi til varmeforbrug stort. Det er derfor naturligt at sætte fokus på at nedbringe af denne energikilde, hvilket kan foretages på forskellige måder. En af disse kunne være styring af termostater. Termostaterne kan styres således, at de automatisk 49

58 Gruppe D Brugeradfærd i boliger indstiller temperaturen efter de enkelte situationer. Eksempelvis kan de indstilles til skrue ned om natten, eller når beboerne er på arbejde. Et eksempel på disse termostater er Danfoss living termostaterne [Danfoss, 2012b]. Disse er udstyret med en føler, som vil registrere, hvis der åbnes for et vindue, og på baggrund af dette vil termostaten automatisk skrue ned for temperaturen. Ydermere kan termostaterne programmeres til at skrue gradvist ned til en bestemt temperatur, når beboerne for eksempel er på arbejde eller på ferie. Danfoss udtrykker, at der med deres system, kan spares op til 23%, hvilket kan være lidt misvisende, da der ikke foreligger nogle konkrete data på dette. Ydermere er varmeforbruget meget sæsonpræget, hvilket kræver, at brugeren skal justere sine systemer jævnligt. Udover forbruget af varme er el den anden store energisluger. Forbruget af el pr. bolig er angivet i tabel Boligtype Energiforbrug Antal boliger Gennemsnitsforbrug pr. bolig Parcelhuse m.m GWh/år kwh/år Etageboliger GWh/år kWh/år Samlet 8.649GWh/år kWh/år Tabel Elforbrug for beboet bolig eksklusiv el til opvarmning i år 2010 [Goenergi, 2012]. Ligesom ved varmeforbrug kan der også ses en væsentlig forskel på energiforbruget ved el i parcelhuse og etageboliger. Forskellen på el er på 67%. Derfor er der igen belæg for at kigge nærmere på antallet af beboere. Boligtype Gennemsnitligt Gennemsnitsforbrug Gennemsnitsforbrug antal beboere pr. bolig pr. person Parcelhuse m.m. 2, kwh/år kwh/år Etageboliger 1, kWh/år 1.450kWh/år Samlet kWh/år 1.600kWh/år Tabel Elforbrug for beboet bolig eksklusiv el til opvarmning i 2010 [Goenergi, 2012]. I tabel 10.4 angives det gennemsnitlige forbrug pr. person. Forskellen er på 15%. Denne relative lave forskel skyldes formentlig stadig det større beboelsesareal og dermed flere enheder, som bruger strøm, som f.eks. ovn, opvaskemaskine og TV. Men i forhold til varmeforbruget er forskellen på elforbruget ca. halveret pr. person. Grunden til dette, er af det samme faktum, som belyses i figur Det vil sige, at jo flere personer, der bor i en bolig, desto mindre er forbruget af strøm pr. person. Da der i parcelhuse bor 2,45 personer i gennemsnit, og 1,68 i etageboliger, er der en forskel i antallet af beboere på 46%, hvor differencen i elforbrug kun er 15%. Derfor kan det antages, at der er en tendens til, at strømforbruget er dalende i takt med antallet af personer. Baggrunden for dette faktum er, at der er flere personer til at deles om eksempelvis apperater som f.eks. køle/frys, 50

59 10.2. Muligheder for energibesparelse Aalborg Universitet kaffemaskine, men også belysning i et parcelhusene sammenlignet med etageboligerne. I et moderene hjem findes der forskellige elektriske apparater alt fra hårde hvidevarer til computer og tv. Selvom apparaterne er slukket, står disse stadig i standby. Denne standby tilstand bruger ca. 10% af det årlige strømforbrug i en familie med børn [NRGi A/S, 2012]. Ydermere bruges der ca. 13% af det årlige strømforbrug til belysning, hvilket vil være et væsentligt sted at undersøge mulighederne for at spare. På figur 10.5 ses fordelingen af elforbruget i en dansk bolig i Figur Fordeling af elforbrug i enfamiliebolig 2010 [Goenergi, 2012]. For at kunne lave et hus, som leverer mere energi, end det bruger, er det væsentlig at se på, hvilke steder det bruger unødig energi. Med unødig energi menes der energi, som nødvendigvis ikke skal bruges. Et eksempel kan her være de elektriske apparaters energi, når de er i standbytilstand. På figur 10.5 kan det ses, at elektronisk underholdning udgør 34% af det samlede årlige elforbrug i en bolig, hvor standbyforbruget er inkluderet. Det ovenstående forbrug kan naturligvis ikke reduceres 100%, da der er brug for lys, brugsvand osv, og ligeledes gælder det for nogle elektriske apparater, at de ikke kan afbrydes, eksempelvis indbyggede ovne, vaskemaskiner med mere. I tabel 10.5 er der opstillet en liste med forskellige elektriske apparaters aktive eller passive standbyforbrug. Alle punkterne i tabellen er eksempler på enheder, som bruger energi grundet standby tilstand. Der er forskellige definitioner af standbyforbrug, og i denne rapport skelnes der mellem følgende: Helt afbrudt - intet forbrug. Passiv standby - apparat, der afbrydes med f.eks fjernbetjening. Aktiv standby - apparat, der står klar til aktivering, f.eks. en printer eller en router, der er inaktiv på baggrund af, at der ikke er tilsluttet en computer. Tændt apparat, som aktivt bruges. 51

60 Gruppe D Brugeradfærd i boliger Enheder i et Moderne Gennemsnit arbejdsværelse apparater apparater Pc 11 24,5 Bærbar Pc 3 5 Computer skærm Fladskærm 17" 8 20 Printer, lille laser 78,5 98,5 Scanner 39,5 39,5 Højtaler Router 33,5 33,5 Modem/ADSL Halogen bordlampe 9,5 39,5 Oplader til mobil 9 20 Samlet ,5 Tabel Standbyforbrug for elektriske apparater i arbejdsværelse pr. år angivet i kwh [NRGi A/S, 2012]. At have enheder til at stå på standby, som vist i tabel 10.5, er i nogle tilfælde spild af penge samt unødig brug af energi. Med udgangspunkt i en pris for strøm på 2 kr./kwh vil der i dette arbejdsværelse, ved brug af moderne elektriske apparater, være en pris på 2 kr. 278 kwh = 556 kr./år. I tabellen ses der en tydelig forskel på de enkelte enheders forbrug, hvilket også er afhængig af deres funktionalitet. En laserprinter kan f.eks kræve meget strøm og tid at starte op fra afbrudt tilstand, og denne vil derfor ofte være at fortrække i en aktiv standby tilstand. Det samme gælder for internetopkoblingen, herunder modem og router, hvor der antages, at folk ønsker en hurtig aktivering, og konstant tilkobling, da moderne teknik ofte er styret via internettet eller trådløst netværk i huset. Der er forskellige muligheder indenfor strømbesparelse på de ovenstående punkter. Det kan blandt andet være en vanesag såsom at slukke på afbryderen i væggen frem for på selve apparatet, eller en el-spareskinne, som afbryder visse enheder, når andre bliver slukket samt en form for intelligent strømstyring, som kan tilpasses efter forbrugerens behov og vaner. Der findes flere forskellige systemer til at styre elektriciteten med. Her har firmaet Zensehome blandt andet udviklet et system, der styrer elektriciteten [Zensehome, 2012b]. Disse systemer er opbygget af forskellige enheder, lige fra bevægelsessensorer til stikkontakter, hvilket i praksis handler om, at der bliver afbrudt for strømmen de steder, hvor den ikke bruges. Hvis der eksempelvis er bevægelsessensorer på et toilet, vil lyset tænde, når en person træder ind i rummet, og slukke når der ikke længere registreres bevægelse i rummet. En programmering af en stikkontakt til f.eks en kaffemaskine vil kunne laves således, at strømmen bliver afbrudt to timer efter stikkontakten er taget i brug, hvilket vil være praktisk i de tilfælde, hvor maskinen ikke slukker af sig selv. Ydermere kan systemernes stikkontakter være forsynet med en indbygget mikroprocessor og strømmåler, således, at stikkontakten selv kan registrere, hvis en enhed bliver sat på standby, og dermed afbryde for strømmen fra stikkontakten. Derudover kan der laves 52

61 10.2. Muligheder for energibesparelse Aalborg Universitet forskellige programmeringer til lyset i forskellige situationer efter ønsker og behov. På denne måde vil der spares en del unødigt energi, som ellers ville være gået til standbyforbrug og unødigt belysning. Det er dog væsentligt at huske, at den nye teknologi med disse styringssystemer, også har et energi forbrug. Dernæst er der en del af funktionerne i systemet, som bliver aktiveret over det trådløse netværk eller internettet. Dette kræver en konstant tilkobling af router og modem. Dette gælder også i situationer, hvor personerne ikke er hjemme, og der er et ønske om at benytte mulighederne for at tænde lyset, så det ligner, at der er nogen i huset. Yderligere vil de enkelte enheder også kræve strøm, eksempelvis vil bevægelsessensorerne stå i aktiv standby, så disse er klar til at registre, når der sker en bevægelse. De enkelte stikkontakter og bevægelsessensore i Zensehome systemet et forbrug på kwh pr. år [Zensehome, 2012a]. Der er nu stiftet bekendtskab med fænomenet brugeradfærd, som har indflydelse på husets energiramme. I boligområder og i de enkelte huse forekommer der således variationer som konsekvens af brugeradfærd. Selvom brugeradfærd er en svær faktor at forudsige er der opfundet enheder som kan hjælpe brugeren med ikke at bruger unødig energi. Disse erfaringer inddrages i det videre forløb, når brugerne skal integreres i +Huset. 53

62

63 +Huset 11 Et +Hus udnytter naturens ressourcer til produktion af energi. Dette kan gøres på mange måder, og det er derfor vigtigt at overveje de forskellige muligheder og kombinationerne af disse inden designfasen startes. Kombinationen af moderne byggematerialer og tekniske styresystemer til regulering af energiforbrug og indeklima gør det muligt at bygge et +Hus, hvor den svære del bliver at integrere brugerne i +Huset. For at designe +Huset er der gjort overvejelser omkring, hvilke materialer, der skal benyttes for at give en optimal løsning for +Huset. Der er lavet en række undersøgelser for VE-kilder, hvilket har medført, at energirammen går i minus. Derudover ses der på brugernes adfærd samt deres påvirkning på energiforbruget I teorien vil det altid være muligt at skabe et +Hus, hvis de enkelte parametre, som har indflydelse på energidannelse og forbrug, ikke har nogen begrænsning. Ønskes der at lave en stor mængde energi, kan der i teorien opsættes et ubegrænset størrelse solcelleanlæg inden for den private grund, og dermed danne en mængde energi, som let kan dække forbruget. Dette vil dog ikke være en naturlig ting at gøre, da det ikke er sikkert hvor vidt det er rentabelt, men også grundet det æstetiske udtryk for et moderne hus, hvor det kan være svært at integrere solceller. I denne opgave er der taget udgangspunkt i at bruge forskellige moderne energikilder, som tilsammen kan skabe rammerne for +Huset. Der er i de kommende beregninger taget udgangspunkt i en familie bestående af to voksne og to børn Fra model til virkelighed Et overordnet problemorienteret element er udtrykket Fra model til virkelighed. Af den grund er dette således også et vigtigt element i denne rapport. Såfremt +Huset kun fungerer i teorien, er det værdiløst, og derfor er det en væsentlig opgave at få det implementeret i virkeligheden. For er opnå en grundlæggende forståelse imellem de simplificerede beregninger, modellen samt virkeligheden kastes et blik på figur 11.1, som illustrerer sammenhængen. De følgende afsnit vil således behandle overgangen imellem disse stadier. 55

64 Gruppe D Huset Figur Figuren illusterer sammenhængen mellem de manuelle beregninger, BE10 samt virkelighedens verden Beregninger til Be10 Der er lavet en række brugbare værktøjer, eksempelvis Be10, som bruges til at beregne energirammen indenfor bygningsklasserne. I Be10 er der opsat en model for energiramme klasse Be10 regner med flere variabler og faktorer end ved manuelle beregninger, hvilket betyder, at resultaterne fra Be10 er mere reelle end de manuelle beregninger. Be10 bestemmer et totalt elforbrug på 32,9 kwh/m 2 pr. år, hvor resultatet fra de manuelle beregninger er 14,59 kwh/m 2 pr. år. Be10 totale elforbrug er altså 2,25 gange højere pr. år sammenholdt med de manuelle beregninger. Dette er en stor forskel, som blandt andet kan forklares ved, at de har køling med varmetab i rør og varmekedler, hvilket Be10 tager højde for, og de faktorer er ikke med i de manuelle beregninger.[be10 JV bilag] Be10 finder også frem til et større netto varmebehov end i de manuelle beregninger. Nettobehovet for varmt brugsvand i Be10 fremkommer på baggrund af 250 liter vand pr. m 2, der antages til forbrug pr. år. I de manuelle beregninger er fremgangsmåden en anden, da det her antages, at der bruges 1000 kwh pr. person til varmt brugsvand. Ved disse manuelle beregninger fremkommer der derved et større behov for varmt brugsvand i forhold til Be10. I denne sammenhæng er der en forskel på 7,5 kwh/m 2 i netto varmebehovet for rumopvarmning.[be10 JV bilag] Først og fremmest skal det konstateres, at jo flere faktorer, der tages højde for, desto bedre og mere præcist er det teoretisk set. Det er de manuelle beregningsresultater, som anvendes i energirammen for +Huset, og set i det forrige afsnit er Be10 en god model at perspektivere til, og det belyser, at de manuelle beregninger er simplificeret. Overordnet set er Be10 s beregninger mere troværdige end de manuelle beregninger. Forudsætningerne for at forudsige virkelighedens værdier er større, da Be10 tager flere 56

65 11.2. Fra Casehus til +Hus Aalborg Universitet faktorer med i udregningerne. Be10 er således noget mere kompleks i forhold til de manuelle beregninger Be10 til virkelighed Modellen er således på plads, da det uden de store problemer kan lade sig gøre på papiret, hvor det er forholdsvis nemt at gå i minus. Energirammen i +Huset er på 58 kwh pr. år. Det betyder, at der årligt produceres overskydende energi, hvilket er definition på et +Hus. Energirammen er altså teknisk set opnået. Større vanskeligheder er der, når virkeligheden flytter ind i modellen. Integration mellem +Hus og beboerne har vist sig at være en vanskelig opgave, som er belyst i afsnittet om brugeradfærd. Det kræver således en tilvænningsperiode inden integrationen er fuldendt. Dernæst må variationer i forbruget blandt familier imellem accepteres. Type, livsstil og størrelse spiller ind på energiregnskabet og det er derved næsten uforudsigeligt at bestemme energiforbruget på forhånd. Dog er der konkrete tiltag, som kan hjælpe beboerne f.eks. de omtalte termostater og sensorer. Dette betyder også, at konsekvenserne ikke er lige så store ved manuel udluftning om sommeren, som de er om vinteren, da det er nødvendigt at lufte ud om sommeren, da der ikke er indsat et kølingsanlæg i +Huset. Disse tiltag betyder, at en total assimilering undgås, hvilket gør det nemmere for brugerne, som i flere tilfælde har vanskeligheder ved blot at integrere sig.[be10 JV bilag] Overordnet set er overgangen fra model til virkelighed en afgørende proces, for det er her huset klassificering står og falder. +Huset er forholdsvist nemt at konstruere, men mødet med virkeligheden kan være problematisk og i flere tilfælde betyde, at klassificeringen som +Hus ikke er virkelighed Fra Casehus til +Hus I det kommende afsnit vil der blive set på, hvilke materielle ændringer, som kan laves for at optimere +Huset. Med udgangspunkt i de tekniske beskrivelser i afsnit 7 er der blevet ændret en række parametre i forhold til det byggetekniske. Danfoss casehus er i forvejen klassificeret som et +Hus, men efter den nye lovgivning om solceller er casehuset ikke optimalt, da det ikke længere har den samme rentabilitet. Der er således belæg for at udbedre huset og derved optimere det nuværende casehus. Først og fremmest er husets orientering ændret. Oprindeligt var casehuset sydøst vendt som sandsynligvis skyldes grundens udformning. Der er dog flere fordele ved at vende +Huset stik syd, da det betyder at aftensolen rammer +Husets store vinduespartier. Husets orientering ses på figur 11.2, hvor de oprindelig mål er bibeholdt. Dertil er det også eftertragtet af have en sydvendt have, og det kan således forsvares at ændre orienteringen. Dette er blot en lille ændring, som ikke er af væsentlig betydning i det store hele. 57

66 Gruppe D Huset Figur Husets plantegning En anden og mere betydende ændring er reduktionen af solcelleanlægget. Casehusets anlæg var bestemt til 6 kwh, men den nye lov på området betyder, at der ikke længere kan afregnes på årsbasis, men fremover på timebasis. Dette betyder, at udbyttet af solcellerne er langt ringere end tidligere og derfor bestræbes der efter at sænke energiforbruget i +Huset. Første skridt er at sænke varmebehovet. Dette er gjort ved at isolere +Huset bedre. Casehusets isolering er 260 mm. Isoleringstykkelsen er i +Huset øget til 380 mm som ses på figur Dette er med til at minimere varmetabet. Det andet tiltag er at erstatte elvarme som varmekilde med et jordvarmeanlæg. Jordvarmeanlægget producerer den samme varmemængde, men med et mindre energiforbrug, hvilket er argumentet for udskiftningen. 58

67 11.2. Fra Casehus til +Hus Aalborg Universitet Figur Tværsnit af +Husets ydermur samt loftkonstruktion Gennem disse tiltag er energibehovet formindsket, hvilket betyder, at der kan dimensioneres et mindre solcelleanlæg. Solcelleanlægget er således dimensioneret til 2,5 kwp mod de 6 kwp som casehuset var udstyret med. Det nye solcelleanlæg fylder kun 15 m 2, hvilket er yderst tilfredstillende både i forhold til gældende lovgivning, men ikke mindst for +Husets æstetiske udtryk, som har været i fokus gennem hele rapporten. Tagkonstruktionen er også ændret. Casehuset havde en taghældning på 30, men beregninger i teoriafsnittet konkluderede, at det er fordelen ved at have en større taghældning. Selvom en taghældning på 25 er nær det optimale, er der stadig andre ting i spil. Først og fremmest er det omkostningsfuldt at opføre et tag på 45. Dernæst er husets udtryk også i fokus. Derfor er der valgt en taghældning på 30 som ses på figur Gevinsten ved at have en taghældning på 45 kontra 30 er på 2,2 kwh pr m 2 pr år. +Huset er således optimeret i forhold til de værdier og rammer, der var i fokus ved projektets begyndelse. 59

68

69 Konklusion 12 Med udgangspunkt i den globale og nationale klimasituation er der i denne opgave foretaget en problemafgrænsning, hvor der blev set på hvilke faktorer, som havde indflydelse på den udledning af CO 2. Med udgangspunkt i, at byggesektoren udleder 40% af det samlede CO 2 -udslip i Danmark, blev projektet indgrænset til at omhandle denne problematik. Set i dette perspektiv, blev projektet afgrænset til at omhandle energirigtige huse, dette førte til en belysning af, hvordan et hus optimeres, således det producerer mere energi, end det bruger på årsbasis. I håbet om at opnå et +Hus er det nødvendigt at anvende materialer, som er energivenlige. Der er på baggrund af dette, blevet set på forskellige materialer, som alle har det tilfælles, at de er energivenlige. Ved +Huset er der valgt materialer til terrændæk, vægkonstruktion, loftkonstruktion samt vinduer. Terrændækket består af 550 mm isolering af polystyren, da der opstår tryk i fundamentet, er det nødvendigt at anvende et materiale med høj trykstyrke. Dette er begrundelsen for valget af polystyren. Ovenpå polystyren monteres 100 mm beton med gulvvarme. I vægkonstruktionen er der 380 mm isolering. Til væggene er produktet Rockwool Super A-Murbatts valgt som isoleringsmateriale. Rockwool Super A-Murbatts er af mineraluld, hvilket er valgt, da det har en lang levetid samt gode isoleringsegenskaber. Ved loftkonstruktionen isoleres loftet med 600 mm. Valget af isoleringsmateriale til loftet er Rockwool Flexibatts. Grunden til, at der ikke bruges det samme isoleringsmateriale, som bruges ved væggene er, at Rockwool Flexibatts er mere fleksibelt, og derved nyttigt på loftet, da spærrene kan være en udfordring. Vinduerne, der er valgt til +Huset, er af mærket Idealcombi Futura+, og er en tre-lags lavenergirude. Grunden til dette valg er, at de har en forholdsvis lav U-værdi, som er på 0,87 W/m 2 K, hvilket er lavere end alternativerne. Samtidig har vinduet en energireference på 24,1 kwh/m 2, hvilket er væsentligt højere end alternativerne. Selvom de beskrevne materialer er energivenlige, og er med til at reducere energiforbruget, går huset ikke i plus uden tilkobling af VE-kilder. Til +Huset monteres der solceller på taget samt et jordvarmeanlæg. Solcellernes funktion er at producere strøm til husets energiforbrug, og jordvarmeanlægget har til formål at levere varmt vand til brugsvand samt opvarmning. Som der blev beskrevet i problemafgrænsningen, var formålet med +Huset ikke, at få det til at producere en væsentlig større mængde energi, end det brugte. Det var derimod, at det skulle gå i plus, uden at der skulle placeres solceller på hele tagarealet. Ud fra energirammeberegningerne kunne det ses, at der for +Huset var et varmebehov på 4932 kwh, som dækker både varmt brugsvand på 4000 kwh/år og rumopvarmningen på 932 kwh/år. For at dække varmebehovet stod valget mellem at anvende enten solfangere 61

70 Gruppe D Konklusion eller jordvarmeanlæg. Ved en direkte sammenligning af de to energikilder viste det sig, at jordvarmeanlægget var ca. 52% mere effektivt end solfangerne i forhold til den tilførte energi. Dette skyldes, at solfangerne kun kan dække varmebehovet, når solen skinner, hvilket bedst kan udnyttes om sommeren samt om dagen. Derimod kan jordvarmeanlægget tilføre varme når som helst. Derfor faldt valget på jordvarmeanlægget COMBI 300 c. COMBI 300 c skulle tilføres 1742 kwh/år, hvilket skulle dækkes ved hjælp af solceller. Desuden blev det også besluttet at installere et ventilationsanlæg fra Nilan, som ville bruge 450 kwh/år, hvilket vil give et total el-forbrug på 2192 kwh/år. Energirammeberegningerne viste, at der derfor skulle anvendes et solcelleanlæg med 2,5 kwp, hvilket svarer til 15 m 2. Dette betød, at resultatet for energirammen blev -58 kwh/år. Resultatet for energirammen viser, at målet med dette projekt er nået, da den går i minus, hvilket betyder, at energiregnskabet går i plus. Det var målet, at +Huset ikke skulle dækkes af store arealer af solceller, som ville være forstyrrende for den naturlige udseende. Som det er beskrevet ovenfor, er der blevet opsat nogle klare rammer for hvilke byggetekniske elementer, det krævede at opføre et +Hus, som dækker den mængde energi et hus til en familie på fire personer bruger i løbet af et år. Der vil således stadig være mulighed for at spare på energien, uden at gå på kompromis med brugernes komfort. Med udgangspunktet i at se på mulighederne for at optimere et +Hus, således at dette producerede mere energi, end det brugte på årsbasis, blev der hurtigt fundet et entydigt svar om, at dette kunne lade sig gøre. Ikke mindst efter 15. november 2012, hvor nye regler fjernede den forhenværende lov om begrænsningen på solcelleanlæggets effekt. Dette betyder, at det i praksis nemmere kan lade sig gøre at optimere et +Hus således, at det producerer mere energi, end det bruger. Med brugeradfærd i fokus blev det klargjort at integrationen mellem moderne energi +Huse og mennesker ikke var lige til. Dette skyldes menneskets tendens til variation i adfærd, hvor menneskets termisk komfortzone kan variere. Som det ses i afsnittet om indeklimas PPD tabel, antages det at 5% altid som udgangspunkt, er utilfredse med det termiske klima. Ydermere er der ikke to personer som agerer ens, og dermed er situationen ret kompleks. En måde at imødekomme disse konflikter på er ved at installere forskellige systemer så som ventilationsanlæg, hvilket er vigtigt både psykisk og fysisk for beboerne. Et system som Zensehome, der styrer elektriciteten eller termostater, som kan sættes til at styre varmen. Fælles for disse systemer er, at de er automatiske og har til formål at gøre det lettere at bo i eget hus. Desuden er det med til at føre til besparelser på energiregningen sammenlignet med de manuelle systemer. Med disse systemer kan der skabes et bedre indeklima, men som beskrevet, vil der altid være forskellige meninger om at være i termisk komfort. Det er dermed ikke muligt at programmere et hus, så dette automatisk lufter ud, tænder lys og sætter temperaturen, så det er behageligt for alle brugerne. Dette betyder, at der på trods af de byggetekniske elementer, energikilder og styringssystemer opsættes muligheder for at danne et hus, der producerer 58 kwh pr. år mere end det bruger, når der ses bort fra elforbrug. Målet med at lave et mordene hus med god æstetik er nået. Dog er der en række faktorer, som vil have indflydelse. Dette gør, at der ikke kan gives et enentydigt svar på, om det kan lade sig gøre at optimere et +Hus samtidig med, at husets æstetiske værdi med moderne 62

71 Aalborg Universitet udseende bibeholdes. I projektet er der set bort fra de økonomiske aspekter, hvilket betyder, at der ikke er blevet set på hvorvidt opførelsen af +Huset ville være rentabelt. Dog er der som udgangspunkt blevet brugt økonomisk forsvarlige løsninger, som er let tilgængelige på markedet. Hvilket betyder, at huset, set med et økonomisk vinkel, er muligt at bygge, men det vil også kræve at beboeren er miljøbevidste. 63

72

73 Litteratur Be10 JV bilag. Be10 JV bilag. Be10 Jordvarme. Billig Byg, Billig Byg Bolius, Bolius. Isolering og varmetab, Bygningsreglementet, 2012a. Bygningsreglementet. Energiramme Downloadet: Bygningsreglementet, 2012b. Bygningsreglementet. Lavenergihuse klasse Downloadet: Danfoss, 2012a. Danfoss. Danfosscase-konstruktionsskitse, Downloadet: Danfoss, 2012b. Danfoss. Termostater Downloadet: Danmark Tekniske Universitet, Danmark Tekniske Universitet. Bygningsisolering - Oversigt over egenskaber, Danmarks Meteorologiske Institut, Danmarks Meteorologiske Institut. Graddage Dansk Standard, Dansk Standard. Beregning af bygningers varmetab Downloadet: Dansk Statistik, Dansk Statistik. Fald i energiforbrug De Store Bygningers Økologi, De Store Bygningers Økologi. U-værdien og andre værdier. A6rdierogandrev%C3%A6rdier/tabid/514/Default.aspx, Den Store Danske. Den Store Danske. varmledning. Udbredelse,_ledning,_k%C3%B8ling_og_opvarmning/varmeledning. Dong Energy, Dong Energy. Typisk vandforbrug, DVI A/S, DVI A/S. Opbygning af varmepumpe Downloadet: EEA, EEA. Klimaændringer

74 Gruppe D315 Litteratur Energi +Huset, Energi +Huset. Energi +Huse. wp-content/uploads/2011/11/energihuset_4s_brochure.pdf, Downloadet: Energi vinduer, Energi vinduer. Energimærkningscertifikat reg.nr Energiministeriet, Energiministeriet. Politisk Aftale d. 22. maj %20Energiaftalen%20kort%20fortalt.pdf, Energistyrelsen, Energistyrelsen. Bygningsreglementet Energistyrelsen, 2012a. Energistyrelsen. Politisk aftale. dansk-klima-og-energipolitik.aspx, Energistyrelsen, 2012b. Energistyrelsen. Danmarks energiforbrug. dk/da-dk/forbrugogbesparelser/indsatsibygninger/sider/forside.aspx, Energistyrelsen, 2012c. Energistyrelsen. EUs Ambition. KLIMAKOMMISSIONEN/Sider/Forside.aspx, Goenergi, Goenergi. Oversigt over danskernes elforbrug. dk/presse/presseservice/fakta-og-noegletal/fakta-om-elforbrug, Downloadet: Hansen, Theis Holtz Hansen. Her er regeringens udspil til en ny solcelleordning her-er-regeringens-udspil-til-en-ny-solcelleordning, Downloadet: Huld et al., T. Huld, R. Müller og A. Gambardella. A new solar radiation database for estimating PV performance in Europe and Africa, Hyldgård et al., Carl Erik Hyldgård, E. J. Funch og M. Steen-Thøde. Grundlæggende klimateknik og bygningsfysik, Idealcombi, Idealcombi. Futura Downloadet: ISO, ISO. ISO 7730, Isover, Isover. Komfort Husene - Erfaringer, viden og inspiration Jacobsen og Jørgensen, Simon Jacobsen og Andreas Schjørring Jørgensen. Optimering af bygningers varmeisolering. institutter/byg/publications/students/byg%20s pdf, Jensen, Jesper Ole Jensen. Livssil, boform og ressourceforbrug. livsstil-boform-og-ressourceforbrug,

75 Litteratur Aalborg Universitet Klima, 2012a. Energi-og Bygningsministeriet Klima. Energi aftale. dk/documents/presse/2012/solceller/sol%20aftale% finaltilweb.pdf, Downloadet: Klima, 2012b. Energi-og Bygningsministeriet Klima. Energi udspil. regeringensudspilomsolceller.aspx, Downloadet: Klimadan, Klimadan. Installationsvejledning Combi 300 C serie, Kristensen og Jensen, Lars Kristensen og Ole Michael Jensen. Fremtidens Parcelhuse Marszal et al., Anna Joanna Marszal, Per Heiselberg, J.S. Bourrelle, E. Musall, K. Voss, I. Sartoni og A. Napolitano. Zero Energy Building Downloadet: Michaelsen og Svendsen, Lars Michaelsen og Louise Svendsen. Brugeradfærd Nilan, Nilan. Nilan Comfort, Nordic Energy Group, 2012a. Nordic Energy Group. Datablad for solfanger, Nordic Energy Group, 2012b. Nordic Energy Group. Datashet Varmvandsbeholder. datablad-varmtvandsbeholder.pdf, Downloadet: NRGi A/S, NRGi A/S. Standbyforbrug. 20Net/Energir%C3%A5dgivning/Pdf/Standby-forbrug.pdf, Šúri et al., M. Šúri, T.A. Huld, E.D. Dunlop og H.A. Ossenbrink. Potential of solar electricity generation in the European Union member states and candidate countries, Rockwool, 2012a. Rockwool. Flexibatts, Rockwool, 2012b. Rockwool. Super A-Murbatts sbi, sbi. Passivhuse. passivhuse-i-dansk-kontekst-vejledning-hjelpeverktoj-og-eksempler/ passivhuse-i-dansk-kontekst pdf, Downloadet: Science Daily, Science Daily. World s Most Powerful Infrared Camera Opens Its Eyes On The Heavens Downloadet: Østergaard, 2010a. Rene Østergaard. Fortolkning af energikrav i BR 10, Downloadet:

76 Gruppe D315 Litteratur Østergaard, 2010b. Rene Østergaard. U-værdier, linietab og materialer, Downloadet: Tabak, John Tabak. Solar and Geothermal energy. ISBN: Facts On File, Trelleborg, Trelleborg. Nul-energi huse Downloadet: Tysksolenergi.dk, Tysksolenergi.dk Zensehome, 2012a. Zensehome. Enhedsforbrug Zensehome, 2012b. Zensehome. Strømstyring Downloadet: Zimmermann, Jean Paul Zimmermann. Energy project. 20energistatistik/Festis/Final_report.pdf,