School of the Future : Gennemgribende energirenovering af Hedegårdsskolen i Ballerup

Transkript

1 School of the Future : Gennemgriende energirenovering f Hedegårdsskolen i Bllerup Forfttere: Ove Mørck, Kirsten Engelund Thomsen, Birgit Elley Jørgensen c Cenergi Rådgivende Ingeniører, Herlev Hovedgde 195, 2730 Herlev, Dnmrk Sttens Byggeforskningsinstitut, SBi, Alorg Universitet Køenhvn, 2450 Køenhvn SV, Dnmrk c Bllerup Kommune, Bllerup Rådhus, Hold-n vej 7, 2750 Bllerup, Dnmrk Den gennemgriende energirenovering f Afdeling F f Hedegårdsskolen i Bllerup, Dnmrk er ét f fire demonstrtionsprojekter i EU 7FP projektet School of the Future. Energirenoveringen f Hedegårdsskolen indeholdt følgende elementer: klimskærmen, elysningssystemer, vedvrende energi og energistyringssystem (CTS). Indledning Afdeling F f Hedegårdsskolen i Bllerup er levet energirenoveret i løet f årene , som ét f fire demonstrtionsprojekter i EU 7FP projektet School of the Future. Hedegårdsskolen ligger i et reltivt åent yområde med primært lv-tæt eyggelse. Hedegårdsskolen er én f ni skoler i Bllerup. Afdeling F er en veldefineret del f skolen, og ruttoetgerelet er m 2. Bygningen hr femten trditionelle klsseværelser, to rum til fysik/vidensk, ét uditorium, ét lærerværelse og ét cfeteri til eleverne i kælderen. Figur 1 viser illeder fr Afdeling F. Figur 1. () Skolens østfcde; () Typisk klsseværelse. Skolen er mere end 35 år gmmel, og renovering vr nødvendig. Tget vr ikke tæt, vinduerne vr flere steder punkteret og ikke tætte og isoleringstykkelsen i vægge og loft vr eskeden. Herudover vr elysningen i gngrelerne gmmeldgs og rugte for meget energi. Alle fire demonstrtionsprojekter i School of the Future -projektet hr smme mål: Reduktion f det totle energiforrug > fktor 3, eftervist gennem målinger Reduktion f energiforruget til opvrmning > 75 %, eftervist gennem målinger Foredring f indeklimet (luft, dgslys, kustisk, termisk komfort) Før renoveringen f skolen vr omkostningerne til energi: Opvrmning: 187 kwh/m² pr. år á 0,60 kr./kwh = kr./år Elektricitet: 22 kwh/m² pr. år á 1,95 kr./kwh = kr./år Sum: = kr./år 1

2 Bygningen før energirenoveringen Klimskærmen fcde Ydervæggene vr hulmure som vist i figur 2. Mellem de to lg mursten vr der 70 mm isolering. Væggene vr imidlertid flere steder mssive og indeholdt dermed væsentlige kulderoer. Vinduerne vr trditionelle termoruder plceret i et ånd næsten hele vejen rundt om ygningen, se figur 1. Mnge f termovinduerne vr punkterede, og flere vinduesrmmer hng i eslgene og trængte til t live mlet. Der vr således to muligheder: t rette og mle de eksisterende vinduer og udskifte glsset eller en totl udskiftning f smtlige vinduer. Belysningsnlægget Figur 2. Lodret snit i ydervæggen under vinduer. Den elektriske elysning i klsseværelserne er lysstofrør (T8), som styres f tilstedeværelsessensorer. Systemet er rimeligt effektivt, og det er vnskeligt t opnå et fkst på en investering i et nyt elysningssystem lene ud fr de opnåede energiesprelser. Men vedligeholdelsen udskiftning f rør mv. kn reduceres etrgteligt ved t instllere et nyt LED-seret system, og dette vil smtidig foredre elysningsniveuet og lysets ensrtethed. I gngrelerne i den centrle del f ygningen vr elysningssystemet ikke kontrolleret optimlt og elysningsniveuet vr ujævnt. Området nvendes også til undervisning, og derfor vr der ehov for en opgrdering med hensyn til elysningens kvlitet og niveu. Se figur 3. Figur 3. Den elektriske elysning i øst-gngen vr ret ujævn og dårlig. 2

3 Ventiltionsnlæg Klsseværelserne ventileres ved et hyridt ehovsstyret ventiltionssystem, der tger friskluft ind gennem fcden, hvorefter den forvrmes, hvis nødvendigt ved hjælp f specielle rditorer. Afkst er i tget. Hvis CO 2 -niveet stiger over en given grænseværdi strtes ventiltorer i såvel rditorer som fkstventil. Kontorerne ventileres med et meknisk ventiltionssystem, der før renoveringen kørte 24/7. Til kntineområdet i underetgen vr et seprt ventiltionsnlæg, som vr st ud f funktion, indtil det vr levet esluttet hvd området senere skulle enyttes til. Vedvrende energi og energistyringssystem (CTS) Der vr ikke instlleret vedvrende energi inden renoveringen f skolen. Der vr forskellige, individuelle systemer til styring f ventiltion i henholdsvis klsseværelser og kntineområde. Ventiltionen i kontorområdet lev ikke styret. Desuden vr det et meget enkelt system til styring f vrmesystemet. Vrmefordelingsnlægget fungerede således, t rditorerne kun kunne tændes eller slukkes som en helhed, så når et enkelt klsseværelse skulle ruges om ftenen, måtte hele ygningen opvrmes. Der vr seprte tilstedeværelsessensorer til styring f elysningen i klsseværelserne. Energirenoveringstiltg Klimskærmen Energirenoveringen reducerer i høj grd vrmetet gennem klimskærmen. Der er i gennemsnit levet tilføjet 250 mm isolering i tgkonstruktionen, så den gennemsnitlige tykkelse nu er 450 mm. Der lev overvejet tre forskellige muligheder for renovering f fcden: 1. Isolering på ydersiden f den eksisterende væg, 2. Nedrivning f formuren, efterisolering og etlering f ny teglformur og 3. Nedrivning f formuren, efterisolering og etlering f en ny og let fcdeeklædning. Den tredje mulighed vr den mest omkostningseffektive og smtidig gv den mulighed for den edste isolering f konstruktionen. Én f fordelene herved vr, t fundmentet ikke skulle ændres. Derfor er formuren og den eksisterende isolering fjernet lle steder og erstttet f ny isolering og en ny udvendig eklædning. Smtidig er lle vinduer erstttet med nye 3-lgs vinduer. Den nye ydervæg er isoleret med 330 mm minerluld med en vrmeledningsevne på 0,034 W/mK og vinduerne hr 3 lg gls og et rmmesystem med meget lv U-værdi (0,7 W/m 2 K). Se figur 4 () og (). Figur 4. () Den nye ydervæg under opygning, () Snittegning f krmen i de nye 3-lgs vinduer. 3

4 Belysningsnlæg i klsseværelser Som tidligere nævnt vr elysningssystemerne i klsseværelserne gnske effektive og en omkostningerne til en udskiftning i lle klsselokler ville ikke kunne dækkes f den opnåede energiesprelse. Kommunen er imidlertid meget interesseret i t opnå erfringer med nye (LED) elysningssystemer, og derfor vlgte mn t gennemføre tests f forskellige LED-systemer i to klsseværelser. De to LED-systemer vr henholdsvis runde og firkntede. Antllet f lmper er forskelligt i de to klsseværelser, idet egenskerne ved de to typer lmper er forskellige. Kvliteten f lyset vil live evlueret åde ved direkte måling og ved t spørge lærere og elever. I egge klsseværelser styres lmperne f vncerede systemer seret på tilstedeværelses- og dgslyssensorer. Se figur 5 (). Tvleelysningen i de to klsseværelser er også levet foredret ved hjælp f LED. Her er der instlleret et ånd f LED-lysdioder i en reflektor over og forn tvlerne. Belysningsnlæg i gngreler I gngrelerne vr der et stort ehov for t foredre den elektriske elysning, og det lev derfor esluttet t opgrdere elysningsniveuerne svrende til det som fndtes i klsseværelserne, således t gngrelerne kunne nvendes som udvidede undervisningsområder. LED-elysning lev instlleret til dette formål. Antllet og plceringen lev vlgt for t give en ensrtet fordeling f lys. De to rækker f lysrmturer styres individuelt efter dgslysniveuet, se figur 5 (). Figur 5 () LED-elysning i klsseværelser, () LED-elysning i korridorer. Vedvrende energi Med ggrund i Bllerup Kommunes ønske om øget nvendelse f vedvrende energi, lev der instlleret et solcellenlæg (PV-nlæg) på det sydvendte skrånende tg på et f skoleygningens ovenlys, se figur 6. Anlægget er 152 m² og den smlede instllerede effekt er 22,5 kw p. Den forventede årlige produktion er 22,5 MWh, hvilket svrer til 5,8 kwh/m² pr. år. Figur 6. PV-nlæg plceret smmen med tgvinduer. 4

5 Energistyringssystem (CTS) Krvet til energistyringssystemer i School of the Future -projektet vr, t de skulle opgrderes således t mn: kn gennemføre målinger som krævet i EU-projekter gør det muligt for lærerne t ruge de målte energidt i undervisningen kn opsætte en præsenttionsskærm, som viser de målte energidt, centrlt i ygningen For t opfylde disse krv lev energistyringssystemet opgrderet på følgende områder: Afsnit F f Hedegårdsskolen er levet kolet til det eksisterende CTS-system, der overvåger de øvrige dele f skolen. Energimålere til el og vrme leverer utomtisk dt til CTS-systemet, og produktionen f elektricitet vi PV-nlægget overvåges også f det nye CTS-system. Lærerne kn logge på systemet fr klsseværelserne, således t dt for energiforruget kn vises til eleverne og ruges direkte i undervisningen. En monitor er levet instlleret i skoleygningens hovedkorridor, hvor den opnåede energiesprelse smt produktionen fr PV-nlægget kn følges løende, se figur 7. Konklusion Reliserede energiesprelser Figur 7. Skærm der viser diverse energiforrug. Energiforruget i Afsnit F f Hedegårdsskolen er levet målt i ét år før og to år efter energirenoveringen. Det resulterende reducerede energiforrug til el og vrme er vist i figur 8 i kwh/m² pr. år, og til smmenligning er vist det eregnede (forventede) forrug. Af figuren fremgår det, t energiesprelserne er gnske tæt på målet om en smlet reduktion f energiforruget med en fktor 3. Efter renoveringen f skolen vr omkostningerne til energi: Opvrmning: 63 kwh/m² pr. år á 0,60 kr./kwh = kr./år Elektricitet: 21 kwh/m² pr. år á 1,95 kr./kwh = kr./år Sum: = kr./år Besprelsen er således c kr./år. Den smlede investering til den energirelterede del f renoveringen vr 4,1 mio. kr. excl. moms, og den simple tilgeetlingstid er således 17,6 år. 5

6 Figur 8. Energiforrug før/efter energirenovering. Indeklim spørgeskemundersøgelser I forindelse med EU-projektet gennemførtes en spørgeskemundersøgelse med elever i to klsselokler før og efter renoveringen. Resulttet viser, er t eleverne oplever, t indeklimet er stort set det smme før og efter renoveringen. Dog med en tendens til t det vurderes lidt edre efter renoveringen. Det skl emærkes, t spørgeskemet ikke er esvret f smme hold elever før og efter renoveringen. Figur 9. Spørgeskemundersøgelse om temperturen i klsseværelse før/efter energirenovering. 6

7 Energirenoveringen f Hedegårdsskolen, der er gennemført som en del f rejdet med EU-projektet School of the Future, må etrgtes som en succes, hvor de reliserede energiesprelser stemmer godt med de eregnede og indeklimet er smtidigt foredret. På smme måde er de tre øvrige demonstrtionsprojekter i School of the Future projektet levet vellykkede eksempler på energirenovering f skoleyggeri i forskellige klimer. Figur 10 viser de fire projekter i hhv. Tysklnd, Itlien, Norge og Dnmrk. Yderligere informtion om disse demonstrtionsprojekter, smt resultter fr det øvrige rejde i projektet f.eks. de udrejdede vejledninger for energirenovering kn findes på projektets hjemmeside: Figur 7. Energiforrug før/efter energirenovering. Figur 10. De fire demonstrtionsprojekter i School of the Future projektet. 7