6. Sem. Maskiningeniørstuderende. Forår Efterisolering og energibesparelse. VIA University College

Transkript

1 6. Sem. Maskiningeniørstuderende Forår 2009 Efterisolering og energibesparelse VIA University College Udarbejdet af Marianne Gudnor & Vejleder: Åge Bredahl Eriksen Faraidon K. ahab

2 Faraidon ahab Indholdsfortegnelse 1 Introduktion Isolering Træfiberisolering Papirisolering Mineraluld Valg af isolering Valg af kedel og brændsel Beregninger før efterisolering Specifik varmetab (Specific design heat loss) Samlet varmeledningsmodstand for tag Specifik varmetab (Design heat loss) for tag Varmetab (Design heat loss) for vægge og vinduer Varmetab (Design heat loss) for gulv Varmetab (Design heat loss) for ventilation Total design heatloss Specifik Varmetab bliver derfor: Annual heat consumption Beregninger til efterisolering Loft Vægge Kedelberegning Forbrænding Konklusion

3 Faraidon ahab 1 Introduktion Til dette mini-projekt har vi valgt, at arbejde med efterisolering og energibesparelser til et hus som ligger på landet. Huset er 140 m 2 og har skråt tag på 150 m 2. Vi vil i denne rapport beregne, hvor meget det nuværende energiforbrug er, og derefter beregne, hvor meget der kan spares ved efterisolering. Dette er et gammel hus fra 1965 med 50 mm isolering i hulmuren. Der er 100 mm isolering på taget. Vi vil tilføje 150 mm isolering på taget og 100 mm i væggene. Fordi huset ligger på landet, er der ingen mulighed for at anvende fjenvarme. Huset opvarmes på nuværende tidspunkt med olie fra oliefyr, som ikke fungerer optimalt. Efter at have beregnet det forventede årlige forbrug, vil vi undersøge, hvilken type kedel og brændsel, som vil være ideel til opvarmning af huset. 2 Isolering Klimaet i Danmark varierer som bekendt en del i løbet af året. Om sommeren er det relativt varmt, mens det om vinteren kan være bidende koldt. De kolde vintre gør, at det er en rigtig god ide at isolere sin bolig. I disse tider ønsker mange mennesker at have det bedste indendørsmiljø som muligt. Dette har forårsaget en stor industri for økologiske isoleringstyper såsom træfibre og Cellulosefibrene fra genbrugspapir. Ifølge producenterne af disse materialer skal de give et langt sundere indendørsmiljø. Vi har valgt at se på forskellige typer af isolering, for derefter at træffe et valg af den isolering vi finder bedst egnet. 2.1 Træfiberisolering Træfiberisolering er fremstillet af cellulosefibre fra træer. Træfiberisolering er et anerkendt alternativt isoleringsmateriale i Sverige og Finland, hvor det har været brugt siden slutningen af år Træfiberisolering er et komfortabelt materiale at arbejde med i hjemmet. Træfiberisoelring findes som sagt både som løsfyld og som hele måtter. Deres isoleringsevne, 3

4 Faraidon ahab er stort set identiske.varmeledningsevne λ = 0,038 /(m. k) 1. I Danmark har vi indtil for få år siden kun brugt træfiberisolering som løsfyld, da man ikke har kunne få, hele måtter herhjemme. Men disse hele træfiber isoleringsmåtter kan nu fås, og de er ovenikøbet CE mærkede. Det eneste danske krav, er at de skal beklædes med et ekstra lag gips, i henhold til de danske brandkrav. Fordele Træfiberisoleringen falder ikke sammen Let at arbejde med Miljø og allergivenligt Ulemper Det er brandfarligt. Træfiberisoleringen må derfor kun bruges, hvis materialet indkapsles i en brandsikker konstruktion, der lukkes af med 2 lag gips eller lignende Har en tendens til at trække fugt så træfiberisolering bør ikke anvendes i murværkskonstruktion, som kan blive fugtige i perioder med heftige regnskyl. Slagregn vil slå igennem muren og kan give fugtproblemer i konstruktionen Figur 1 Træfiber- måtter Med træfiberisolering følger ingen skarpe fibre eller skadelige kemiske stoffer som kan sætte sig i luftvejene og i huden. Træfiberisoleringen fremstilles af ren træmasse og sørger for at bevare træets naturlige modstandskraft mod biologisk nedbrydning. Derfor tilsættes kun 5 % ammoniumpolyfosfat for at brandhæmme materialet - intet andet. Træfiberisolering er 1 4

5 Faraidon ahab behageligt at arbejde med for såvel professionelle som private. Desuden er det genanvendeligt. 2.2 Papirisolering Papirisolering er et alternativt isoleringsmateriale, der fremstilles ved genbrug af gamle aviser. Papirisolering anvendes normalt som løsfyld, der blæses ind i den konstruktion, der skal isoleres. Men der findes også isoleringsplader af papirisolering. Papirisoleringen bliver tilsat kemiske midler, f.eks. borax, borsyre og aluminium hydroxid, som gør papirisoleringen mindre brandbar. Udover at forhindre papirulden i at brænde forhindrer ovennævnte tilsætningsstoffer også grobund for råd, mikroorganismer og andre skadedyr. Produktionen er miljøvenlig Klør og kradser ikke som mineraluld, da papirisoleringen ikke indeholder mineralske stoffer af nogen art. Lydisolerer lige så godt som mineraluld 2 Figur 2 Indblæsning af papirisolering på loft. 2.3 Mineraluld De mest almindelige materiale til isolering er mineraluld, virksomheden Rockwool er en af de største leverandører af mineraluld i Danmark. Rockwool producerer materiale til at isolere 2 5

6 Faraidon ahab både loft og vægge. Produktet kommer i batts eller som granulat. Batts har en varmeledningsevne λ = 0,037 / (m K). Figur 3 Rockwool badges Granulat har en varmeledningsevne λ = 0044 / (m K). Granulat er vand frastødende og egnet til hule mure, men en ulempe er, at med tiden kan det bryde sammen/synke. 2.4 Valg af isolering Vi lever i en tid hvor der er meget fokus på reduceringen af CO2-udslippet bl.a ved at forbedre isoleringen af vores private boliger. Ved at efterisolere med et CO2 neutralt produkt sparer man på CO2 udslippet. Vælger man at isolere med mineraluld i stedet, kræves der flere mængder af energi i fremstillingen og dette bidrager til CO2-udslippet. Til trods for ovennævnte har vi valgt at bruge mineraluld til efterisolering af taget og vægge, fordi det har den højeste brandsikkerhed. Figur 4 Brandsikker Rockwool Derudover har det en formidabel varmeledningsevne og den laveste pris. Loftet er i forvejen isoleret med 100 mm lag mineraluld, så efterisoleringen vil være nem. Det er blot at tilføje nogle ekstra bats. 6

7 Faraidon ahab Vi har valgt Rockwool A-Murbatts 3, som er fremstillet af fugt- og vandafvisende Rockwool stenuld til isolering af vægge. Vi har valgt Rockwool A-Rullebatts 4, som er fremstillet af fugt- og vandafvisende Rockwool stenuld afdækket på én flade med perforeret papir til loftsisoleringen. Figur 5 Rockwool A-Murbatts Figur 5 Rockwool A-Rullebatts Til beklædning af loft og vægge er valgt 2 gange 13 mm standardgibsplader 5 fra Danogibs. 3 Valg af kedel og brændsel Biomassekedler er nu installeret i mange nye boliger. En ny generation biomasse kedel leveres af TRECO 6 og er nem at installere og let at betjene. Vi har valgt sådan en kedel. TRECO biomassekedler kan sluttes til stort set alle eksisterende varmeanlæg. Den kedel vi har valgt er til træpiller. Træpiller er et brændstof fremstillet af biomasse som bruges til opvarmning af huse og andre rum. Fordi træpiller har højt energiindhold og er nemt at have med at gøre hører det blandt de mest effektive energikilder. Træpiller er også et miljørigtigt brændstof - CO2-udslippet ved forbrænding af pillerne svarer nøjagtig til den mængde CO2, som træet oprindeligt har optaget under sin vækst i skoven og den lille mængde aske der bliver tilbage efter forbrændingen kan godt bruges som gødning. 3 Se bilag 1 murbatts 4 Se bilag 2 Rullebatts 5 Se bilag 3 gibsplade datablad 6 7

8 Faraidon ahab Træpillers egenskaber afspejler sig i dynamisk efterspørgsel efter denne grønne energikilde. I 2002 var træpilleproduktion i Europa 1,3 mio. tons, mens den i 2006 allerede udgjorde over 5 mio. tons. Nu i år 2009 er produktionen endnu højere. Bemærk: 2,0 kg træpiller erstatter 1 liter fyringsolie, 2 m3 svarer til 5 m3 flis som giver 1 ton træpiller, efter en ton forbrændte træpiller er der cirka 4 kg aske tilbage - overgang til træpiller betyder, at CO2 - udslippet mindskes med 2,5 kg pr. hver liter fyringsolie, som er blevet sparet på denne måde, til opvarmning af et parcelhus skal der ca. 5-8 ton træpiller pr. fyringssæson årligt 7. Vi har valgt træpiller fra Shell 8 som brændsel til kedlen og som kedel 9 Biostar 12 box, da denne kedel har den rette kapacitet jf. vore beregninger, som kan ses i afsnit 6. Figur 6 Biostar 12 box ood Pellet Boiler Se bilag 4 Shell 9 Se bilag 5 datablad for Biostar 12box 8

9 Faraidon ahab 4 Beregninger før efterisolering Først beregnes hvor stort forbruget er før efterisolering for til sidst at kunne sammenligne og finde frem til besparelsen ved at foretage efterisolering. Herunder vises 3D inventor tegning af huset. For teknisk tegning af huset se bilag 6. 9

10 Faraidon ahab 4.1 Specifik varmetab (Specific design heat loss) Varmetab for tag Det nuværende loft består af 2 gange13 mm gipsplader samt 100 mm isolation. Data: A hus 140 m 2 gips m gips 0.25 iso 0.1 m R gips gips gips R gips iso R iso iso iso R iso R 0.14 Side 0 i Appendix t i 20 C t u 12 C GD 2909 V Length 18 m 2 Procent af trælægter i isolering Tagarealet er 5.345*14.407=77 m 2 A ptræ m 2 Træ udgør 5.70% af taget A piso m 2 Isolation udgør 94.30% isotræ A ptræ 100 gips A piso 100 iso isotræ R isotræ iso isotræ R isotræ

11 Faraidon ahab Samlet varmeledningsmodstand for tag R tag 0.3 R gulv 1.67 Attec value i Appendix side 0 R tag 0.14 U tag 1 R tag R gips R isotræ R tag U tag Specifik varmetab (Design heat loss) for tag tag U tag A hus t i t u tag S dtag tag t i t u S dtag K 11

12 Faraidon ahab Varmetab i vægge og vinduer Der er Velux Vinduer og døre og arealet for disse beregnes sammen, da de har samme U- værdi. Data: A væg 72 A vin 18 m 2 m 2 L væg 18 m L vin 48 m U vin 1.5 Fra datablad af Velux vinduer væg 0.15 m Det er samme bredde i ydervæg og indervæg Ydervæg er i mursten med lambdaværdi 0.6 (Termodynamik T Indervæg er lavet af armeret gasbeton, som har lambdaværdien 1.7 (Termodynamik). ivæg 1.7 uvæg 0.6 R uvæg væg uvæg R uvæg 0.25 m2 K R ivæg væg ivæg R ivæg m2 K R hul 0.18 q Lvæg 0.22 Appendix side 1. begge værdier er en gennemsnit af min og max 12

13 Faraidon ahab q Lvin 0.05 R væg 0.17 Summern af indvendige og udvendige transions isolance ΣR = Ri + Ru. Appendix 1 side 0 U væg 1 R væg R uvæg R ivæg R hul U væg Varmetab (Design heat loss) for vægge og vinduer vin U vin A vin t i t u q Lvin L vin t i t u vin væg U væg A væg t i t u q Lvæg L væg t i t u væg Varmetab for gulv R io.gulv 1.67 Appendix 1 gulv 0.15 m gulv t o 10 Gulv temperatur U gulv 1 R io.gulv gulv gulv U gulv Varmetab (Design heat loss) for gulv gulv U gulv A hus t i t o gulv

14 Faraidon ahab Varmetab for Ventilation V hus V hus 630 m 3 Side 29 i Mechanical and trade handbook.husets volumen. n 0.5 n er change rate = 0.5 h -1 ; dvs at hal del af luft skal skiftes i løbet af en time. q v n V hus 3600 q v m 3 s luft 1.18 kg m 3 C p 1007 J kg K Varmetab (Design heat loss) for ventilation v q v luft C p t i t u v Total design heatloss d væg vin v tag gulv d Specifik Varmetab bliver derfor: S d d t i t u S d K 4.2 Annual heat consumption Q hy GD S d Q hy kh Dvs at årligt forbrug med 50 mm isolering i vægge og 100mm isolering på taget er kh. 14

15 Faraidon ahab 5 Beregninger til efterisolering Beregninger til efterisolering af indervægge med 100 mm rockwoll og 150 mm rockwoll på loftet. 5.1 Loft isony 0.15 m vægiso 0.1 m iso R tagiso isony iso R tagiso U tag2 1 R tag R gips R isotræ R tag R tagiso U tag tag2 U tag U tag2 A hus t i t u tag Årlig besparelse ved efterisolering af loft S dtag tag2 t i t u S dtag K Q hytag GD S dtag Q hytag Kh Årlig besparelse ved efterisolering af loft vil være Kh 5.2 Vægge Vi har som tidligere nævnt valgt at efterisolere væggene med med 100 mm rockwool. Vægbeklædningen er 2 gange 13mm standard gibsplader. gips m gips 0.25 vægiso 0.1 m R iso2 vægiso iso gips gips R iso

16 Faraidon ahab U væg2 1 R væg R uvæg R ivæg R iso2 U væg væg2 U væg U væg2 A hus t i t u væg S d2 væg2 t i t u S d K Q hyvæg GD S d Q hyvæg kh save tag2 væg2 save Q hyefter Q hyvæg Q hytag Q hyefter kh Årlig forbrug efter isolering af loft og vægge bliver kh 6 Kedelberegning Årligt varmetab i rør er 20% af Q hyefter, side 48 i kompendiet. Q py 0.20Q hyefter Q py k Forbrug af varmt vand En person bruger 30 L/dag varmvand. (B) er det daglige forbrug i en familie bestående af fem personer. B 30 5 B 150 L dag nd 365 Antal dage om året (5-23) side 79 Q wy ( B) nd Q wy kh 16

17 Faraidon ahab Totalt varmeforbrug om året Q tot Q hyefter Q wy Q py Q tot kh Årlig varmeforbrug er kh rd Q wy rd k d.total rd 103 save d.total Der skal altså vælges en kedel med en kapacitet på 7 Kw 7 Forbrænding Årlig udgift ved forskelige slags brændstof boiler 0.9 Q tot kh Olie Hn oil 42.7 MJ kg Oil pris 7 kr L L oil.y Q tot Ganges med 10^-3 for at komme til Hn oil boiler L oil.y L Årligkost oil L oil.y Oil pris 10 3 Årligkost oil kr Træpiller Hn træpiller 17.9 MJ kg Kg træpiller.y Q tot 3.6 Hn træpiller boiler Kg træpiller.y

18 Faraidon ahab Hn træpiller 17.9 MJ kg Kg træpiller.y Q tot 3.6 Hn træpiller boiler Kg træpiller.y træpiller 1kg 2 kr. Med moms Årligkost træpiller Kg træpiller.y træpiller 1kg Årligkost træpiller Electricity EL pris 1.43 kr kh Årligkost EL EL pris Q tot Årligkost EL kr 8 Konklusion Vi kan hermed at konkludere at den årlige besparelse ved at efterisolere vægge og loft i huset vil være Kh Kh = Kh. Ved at opvarme huset med træpiller fremfor olie eller/og el kan man spare mange penge, da træpiller er billigere brændsel end olie og opvarmning med el. Derudover er den største fordel at man ikke udleder CO2, da træpiller er et CO2 neutralt brændsel. 18