Hvad skal nye materialer og løsninger kunne i fremtiden?

Transkript

1 Hvad skal nye materialer og løsninger kunne i fremtiden? Per Heiselberg Strategisk Forskningscenter for Energineutralt Byggeri Institut for Byggeri og Anlæg Aalborg Universitet

2 Conclusions related to buildings Necessary to reduce building energy use Heating by 50-60% in average for all buildings Heating by more than 75% in new buildings Electricity in households by 50% through development of more efficient products Flexible demand of electricity and heat Intelligent electricity system Intelligent control of heat pumps in combination with heat storage

3 Recast of Directive on Energy Performance of Buildings 2010 Members States shall ensure that: by 31 December 2020, all new buildings are nearly zero-energy buildings, and after 31 December 2018, new buildings occupied and owned by public authorities are nearly zeroenergy buildings. intermediate targets for improving the energy performance of new buildings, by 2015.

4 Regeringens Energistrategi 2050 Målsætning Reducer brugen af fossile brændsler Øge andelen af vedvarende energi til Reducere bruttoenergiforbruget 33% 100 % 30% 100 % 6% >50 %

5 Regeringen vil Målrette energiselskabernes besparelsesforpligtelser mod bygningsrenovering og konvertering af olie- og naturgasopvarmningen. Indsatsen finansieres via nettarifferne. Fremtidssikre de minimumskrav for bygningskomponenter (vinduer, isolering mv.), der skal opfyldes ved renoveringer af bygninger. Kravene vil blive fastsat under hensyntagen til privatøkonomisk rentabilitet, sundt indeklima og arkitektonisk frihed. Initiativer som kan sikre en større overholdelse af kravene vil blive overvejet Konvertere olieopvarmning og senere også naturgasopvarmning til fjernvarme, varmepumper og andre vedvarende energiformer. Det vil ske gennem: stop for installering af oliefyr i eksisterende bygninger fra 2017og stop for installering af olie- og naturgasfyr i nye bygninger fra Markedsfremmende initiativer for energieffektive varmepumper og solvarme, Indarbejde en lavenergiklasse-2020 i bygningsreglementet med henblik på at fremme etableringen af nye bygninger med et meget lavt

6 Primær Energiforbrug (kwh/m 2 år) Udvikling i maksimalt energiforbrug i nye bygninger Residence (150 m2) Office (1500 m2)

7 Heat Exchanger Efficiency Specific Fan Power (J/m2) Envelope Heat Loss (W/m2) Eref (kwh/m 2 year) Udvikling i krav til andre parametre i nye bygninger One floor Two floors Roof Facade Other buildings Residence Other buildings Residence

8 Diffus loftsindblæsning

9 The Test Room with Two Persons Length, width and height equal to 4.2 m, 3.6 m and 2.5 m. The heat load consists of two PCs, two desk lamps and two manikins producing a total heat load of 480 W.

10 Six Different Air Distribution Systems

11 Types of Diffuser

12 q o - T o Design Chart

13 Statiske løsning for glasfacaden Teknologier Flere lags glas Lav varmeledning i rammer/profiler Solfilmsteknologi til refleksion af solenergi

14 Energy Demand in Typical Office Building Cooling Lighting Misc. Heating Ventilation Conditions U-value: 1,5 W/m²K g-value: 0,60 Lt-value: 0,70 SFP: 2,1 kj/m³ Light control: Manual Thermal mass: Light 30 % window area in relation to floor area Total energy demand 96 kwh/m² Energy demand distribution

15 Statiske løsning for glasfacaden 100 kwh/m² 80 kwh/m² 60 kwh/m² Misc. Ventilation Plant Lighting 40 kwh/m² Heating Cooling 20 kwh/m² BR kwh/m² Basis Be06 U-værdi: 1,5 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 Lt-kontrol: M +lowu U-værdi: 0,7 G-værdi: 0,6 Lt-værdi: 0,7 Lt-kontrol: M +lowg U-værdi: 0,7 G-værdi: 0,25 Lt-værdi: 0,3 Lt-kontrol: M +IntLight U-værdi: 0,7 G-værdi: 0,25 Lt-værdi: 0,3 Lt-kontrol: K 2020

16 Intelligent facades - the dynamic approach Dynamic heat transfer Insulating material shall cover the weakest link =0,015 W/mK Lowers the U-value substantially 1,5 0,5 W/m 2 K with 1,5 cm PUR This concept is active outside working hours when the exterior temperature is below a given level

17 Intelligent facades - the dynamic approach Control of irradiance Control according to room temperature Is activated when irradiance is above a given level Irradiance has to be higher than the internal load from lighting The concept has also to be activated due to daylight In practise possibility of manual override

18 Intelligent glazed facades - the dynamic approach Conditions U-value: 1,5 W/m²K dynamic g-value: 0,60 dynamic Lt-value: from 0,70 - dynamic SFP: 2,1 kj/m³ Light control: from Manual to Continuous Thermal mass: Light 30 % window area in relation to floor area Change in energy demand Heating: -11 kwh/m² Cooling: -13 kwh/m² Ventilation: - Lighting: --13 kwh/m² Miscellaneous: - Total reduction: -37 kwh/m² Total energy demand: 59 kwh/m² Cooling Lighting Misc. Heating Ventilation Reduction Energy demand distribution

19 Integration of PCM in glazing

20 Integration of PCM in glazing Development of new glazing model

21 Temperaturforløb i glas med PCM over hele året (DRY) PCM Glas Rumtemperatur: 24 C 3 Lags Glas

22 Temperaturforløb i glas med PCM over 7 dage (DRY) PCM Glas Rumtemperatur: 24 C 3 Lags Glas

23 Luftpermeabel varmevekslende beton Forbedret udnyttelse af termisk masse og natkøling Forvarmning af ventilationsluft

24 Permeabilitet og Styrke

25 Opsummering 2020 kravene skal være med til at fremme innovation og være teknologineutral!! Overordnet ramme OK Men de stillede krav til bygningens klimaskærm og komponenter tager i for høj grad udgangspunkt i dagens teknologi og i løsning af gårsdagen problemer er primært relevante for boliger låser udviklingen fast i allerede kendte spor virker snarere som en barriere for innovation og for implementering af nye teknologier

26 Hvad skal nye materialer og løsninger kunne i fremtiden? Bygningens klimaskærm er afgørende for både energiforbrug og indeklima Klimaskærmen kan ikke længere betragtes som en simpel skærm mod udeklimaet med statiske egenskaber. Klimaskærmens karakteristiske egenskaber og funktioner bør kunne tilpasses de skiftende udeklimaforhold og krav til indeklimaet. Dette giver en række nye udfordringer i forhold til udvikling af nye systemer, udvikling af nye styringsstrategier og i interaktionen med bygningens brugere.

27 Tak for opmærksomheden