Beregning af bruttoenergi

BEREGNING AF BYGNINGERS Kaj Christensen Beregning af bruttoenergi Forenklet beregning BRUTTOENERGIBEHOV... 3 1. INDLEDNING... 3 2. BEREGNING AF VARMEENERGIFORBRUGET... 4 2.1. BEREGNING AF TRANSMISSIONSTAB OG VENTILATIONSTAB Q T OG Q V... 5 2.2. BEREGNING AF NYTTIGGJORT VARMETILSKUD Q I... 8 2.3 BEREGNING AF IKKE-UDNYTTET VARMETAB Q TAB... 10 2.4 BEREGNING AF ENERGIFORBRUG TIL VARMT BRUGSVAND Q VARMT VAND... 11 2.5 VIRKNINGSGRADEN... 11 ÅRSVIRKNINGSGRADEN Η ÅR ANGIVER HVOR STOR EN DEL AF DEN TILFØRTE ENERGI VARMEANLÆGGET LEVERER TIL HUSETS OPVARMNING. RESTEN ER GÅR TABT, MEN DET HELE SKAL TILFØRES HUSET OG SKAL NATURLIGVIS MEDTAGES I BRUTTOENERGIBEREGNINGEN... 11 3. BEREGNING AF ELENERGIFORBRUGET... 12 3.1 ELFORBRUG TIL CIRKULATIONSPUMPER... 12 DANMARKS 3.2 ELFORBRUG TIL VENTILATORER... 13 TEKNISKE 3.3 ELFORBRUG I FYR... 13 UNIVERSITET 3.4 ELFORBRUG TIL KØLING... 13 3.5 ELFORBRUG TIL BELYSNING... 14 Undervisningsnotat BYG DTU U-063 2004 5. BRUTTOENERGIRAMMEN... ISSN 1601-8605 7. OPGAVE... 16 SPØRGSMÅL 1... 17 SPØRGSMÅL 2... 17 1

BEREGNING AF BYGNINGERS BRUTTOENERGIBEHOV... 3 1. INDLEDNING... 3 2. BEREGNING AF VARMEENERGIFORBRUGET... 4 2.1. BEREGNING AF TRANSMISSIONSTAB OG VENTILATIONSTAB Q T OG Q V... 5 2.2. BEREGNING AF NYTTIGGJORT VARMETILSKUD Q I... 8 2.3 BEREGNING AF IKKE-UDNYTTET VARMETAB Q TAB... 10 2.4 BEREGNING AF ENERGIFORBRUG TIL VARMT BRUGSVAND Q VARMT VAND... 11 2.5 VIRKNINGSGRADEN... 11 3. BEREGNING AF ELENERGIFORBRUGET... 12 3.1 ELFORBRUG TIL CIRKULATIONSPUMPER... 12 3.2 ELFORBRUG TIL VENTILATORER... 13 3.3 ELFORBRUG I FYR... 13 3.4 ELFORBRUG TIL KØLING... 13 3.5 ELFORBRUG TIL BELYSNING... 14 3.6 DET SAMLEDE ELFORBRUG Q EL... 14 4. BRUTTOENERGIFORBRUGET... 14 5. BRUTTOENERGIRAMMEN... 14 6. DIMENSIONERENDE TRANSMISSIONSTAB... 15 7. OPGAVE... 16 SPØRGSMÅL 1... 17 SPØRGSMÅL 2... 17 2

Beregning af bygningers bruttoenergibehov 1. Indledning EU har i et direktiv den 16. dec. 2002 besluttet, at alle EU-lande senest den 1. januar 2006 skal udforme regler, som skal forbedre alle nye bygningers energieffektivitet. Der skal foretages en beregning af alle nye bygningers energimæssige ydeevne og det skal eftervises, at bygningen ikke bruger mere energi end Bygningsreglementet tillader. De nye regler er udformet af Erhvervs- og Boligstyrelsen i samarbejde med SBi. Dette har resulteret i følgende nye bestemmelser gældende for Danmark: 1. Der er en øvre grænse for det årlige energiforbrug for en bygning, kaldet bruttoenergirammen 2. Der er en grænse for det dimensionerende transmissionstab (effektforbruget), som er husets øjeblikkelige varmetab gennem bygningens klimaskærm, når udetemperaturen er 12 0 C. 3. Der er en øvre grænse for.transmissionskoefficienterne (U-værdierne) for hver bygningsdel For bygninger med specielle energimæssige forhold, fx sportshaller, kirker mm. og for større renoveringer af eksisterende bygninger gælder der særlige regler. Nedenfor gennemgås to metoder til beregning af en bygnings bruttoenergiforbrug. Metode 1, som er den nøjagtigste og den som Bygningsreglementet anviser, går ud på at bestemme det samlede energiforbrug måned for måned under hensyntagen til bl.a. varmetilskud fra sol, personer, maskiner mm. Det årlige energiforbrug kan herefter bestemmes ved addition af de månedlige energiforbrug. I omtalen af metode 1 udelades dog nogle specielle beregninger, som fx beregning af kølebehov, dagslysberegninger o. lign. Metode 2 er en hurtig, men også mere unøjagtig, metode til en hurtig bestemmelse af størstedelen af bruttoenergiforbruget. Metoden baserer sig på begrebet graddage. Bruttoenergiforbruget er som nævnt den samlede årlige energimængde, som skal tilføres bygningen. Denne energi kan være naturgas, olie, fjernvarme, solvarme, elektricitet mv, men den tilførte energi omsættes inde i huset til 2 energiformer, nemlig til varme og elektricitet. I det følgende ses der på disse to energiformer hver for sig, således at der foretages en beregning af varmeenergiforbruget og elenergiforbruget hver for sig. Summen af disse to størrelser vil udgøre bruttoenergiforbruget. Opdelingen i varme og el gøres, fordi alt elforbrug skal multipliceres med 2,5 for at tage hensyn til den større udledning af kuldioxid, der kommer i forbindelse med el-produktion i forhold til varmeproduktion. Det vil derfor i fremtiden være væsentligt for en bygnings bruttoenergiforbrug at reducere især el-forbruget, hvilket kan gøres ved fx. at anvende energirigtige pumper og ventilatorer 3

Fig 1. Varmeenergiudvekslinger i en bygning 2. Beregning af varmeenergiforbruget. På fig. 1 ses en bygning og de varmeenergiudvekslinger som sker mellem bygning og omgivelser. Som det ses er der en række energitab (som hovedsagelig er transmissionstab og ventilationstab) og en række energitilskud ( som hovedsagelig kommer fra radiatorer, personer, maskiner, belysning og solindfald). Bygningens behov for energi i form af varme kan bestemmes ved at opstille en varmebalance for bygningen: tilført varmeenergi = tabt varmeenergi + akkumuleret varmeenergi Den akkumulerede varmeenergi er er den energimængde, som om dagen opsamles i bygningens konstruktioner og som om natten afgives igen. Over et helt år vil den akkumulerede varmeenergi være nul, for varmebalancen for et helt år bliver: tilført varmeenergi = tabt varmeenergi ( regnet for et helt år) Den tilførte varmeenergi består af a) den energi som tilføres bygningen til dækning af opvarmningsbehovet (= varme, udnyttet varmetab i varmerør og varmvandsbeholder, varmt brugsvand og opvarmning af ventilationsluften), b) nyttiggjort varmeenergi fra personer og maskiner og c) nyttiggjort varmeenergi fra solen. 4

Den tabte varmeenergi består af a) varmetab (også kaldet transmissionstab), som sker gennem bygningens overflader, b) ikke-udnytteligt varmetab fra varmerør og varmvandsbeholder uden for den opvarmede del af bygningen og c) den energi, som skal bruges til at opvarme den luft, som tilføres bygningen og fjernes igen ved ventilation samt d) energi til det forbrugte varme brugsvand. Dvs at ligningen kan skrives: Q varme + Q i = Q t + Q v + Q tab + Q varmt vand eller Q varme = Q t + Q v + Q tab + Q varmt vand - Q i [1] Q varme Q t Q v Q tab Q varmt vand Q i = opvarmningsvarmebehovet = det årlige energiforbrug til opvarmning, udnyttet varmetab, varmt brugsvand samt ventilation. = det årlige energiforbrug til transmissionstab = det årlige energiforbrug til ventilation = Det årlige ikke-udnyttelige energitab fra varmerør og varmvandsbeholder = energiforbruget til varmt brugsvand = den nyttiggjorte energi fra maskiner, belysning, personer samt nyttiggjort solenergi Q varme er således den del af bruttoenergien, som vedrører varme. Dertil skal så lægges elforbruget, som omtales senere. Nedenfor gennemgås beregningerne af de enkelte led i højresiden af lign. [1] Varmeenergiforbruget beregnes i to faser: 1. Beregn Q varme af formel [1] 2. Beregn bruttovarmeenergien ved at indregne årsvirkningsgraden for varmeanlægget 2.1. Beregning af transmissionstab og ventilationstab Q t og Q v Beregningen af det øjeblikkelige transmissions- og ventilationtab sker ved formel [2] og [3]: Transmissionstab Φ t = U A (t i t e ) = H t (t i t e ) [W] [2] H t = U A kaldes det specifikke varmetab H t er et udtryk for, godt huset er isoleret Ventilationstab Φ v = (1-η) ρ c q ( t i t e ) =(1-η) 0,34 n V ( t i t e ) = H v ( t i t e ) [W] [3] t e og t i er ude- og indetemperaturen, q er volumenstrømmen i m 3 /s, V er husets volumen i m 3, n er luftskiftet i h -1, H v kaldes det specifikke ventilationstab 5

og η er en såkaldt temperaturvirkningsgrad for varmeveksleren, hvis en sådan er monteret. Uden varmeveksler er η = 0 Luftskiftet i boliger skal ifølge Bygningsreglementet være mindst 0,5 gang i timen, svarende til en volumenstrøm på 0,35 l/s pr. m 2 gulvareal ved en rumhøjde på 2,5 m. Ventilationsanlæg med såvel indblæsning som udsugning skal ifølge Bygningsreglementet forsynes med varmegenvinding med temperaturvirkningsgrad på mindst 65 %. Det samlede varmetab til varmetransmission og ventilation kan derfor skrives: Φ = ( H t + H v ) ( t i t e ) = H ( t i t e ) [W] [4] Det årlige transmissionstab og ventilationstab kan herefter beregnes efter to forskellige metoder. Metode 1. Det årlige tab kan beregnes ved at man måned for måned beregner transmissionstab og ventilationstab vha de enkelte måneders gennemsnitlige udetemperatur. Herefter summeres de månedlige tab over et år. På fig 2 er angivet de forskellige gennemsnitlige månedsudetemperaturer for hele året. Der regnes normalt ikke med varmetab og ventilationtab i sommerperioden (juni, juli og august) Udetemperatur, θ u i C jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec -0,5-1,0 1,7 5,6 11,3 15,0 16,4 16,2 12,5 9,1 4,8 1,5 Fig 2. Månedsmiddeltemperaturer ( her kaldet θ u ) for er normalår i Danmark. En måneds energitab vil herefter kunne beregnes således: Q = Q t + Q v = 0,024 H (t i t e ) m [kwh] [5] Q = det månedlige transmissions- og ventilationstab i kwh 0,024 = antal timer pr døgn divideret med 1000 for at omsætte fra W til kw H = H t + H v, se lign [4] t i = indetemperaturen, normalt 20 0 C t e = den månedlige middel-udetemperatur m = antallet af dage i den betragtede måned Q beregnes måned for måned og summeres over varmesæsonen. Bygningsreglementet foreskriver denne metode. Metode 2. En anden beregningsmetode, som er nemmere, men knap så nøjagtig, er at indføre begrebet graddage, som er et gammelt udtryk af dansk oprindelse. Graddagetallet GD er et udtryk for stort behovet for rumopvarmning er i en bestemt periode, fx en dag, en uge, en måned eller et helt år. Graddagetallet for et givet døgn bestemmes normalt som differensen mellem en basistemperatur på 17 0 C og udetemperaturen i middel over døgnet. Basistemperaturen på 17 0 C indikerer at man er i stand til at holde en indetemperatur på 20 0 C, fordi tilskudsvarme supplerer op fra 17 0 C til 20 0 C. Et døgn med en udemiddeltemperatur på 10 0 C har derfor 17-10 = 7 graddage. Graddagetallet er altså et udtryk for døgnets middeltemperaturdifferens mellem ude og inde. 6

Ved at summere en hel varmesæsons graddage haves et mål for kold den pågældende varmesæson har været. Et normalår har ca. 2800 graddage lidt afhængig af lokalitet og opgørelsesmetode, fx om der medtages solstråling og vind. De 2800 graddage er som nævnt baseret på basistemperaturen 17 0 C. Hvis tilskudsvarmen fra personer, sol, belysning og apparater er stort, skal varmeanlægget måske kun klare opvarmning til 15 0 C, efter tilskudvarmen klarer resten. Dvs, at jo større internt varmetilskud Φ i der er i bygningen, jo lavere basistemperatur skal der regnes med, og dermed bliver graddagetallet lavere. Beregningen at basistemperaturen t b sker således: t b Φ i = ti [6] H t b = t i = Φ i = H = basistemperaturen til beregning af graddagetallet den ønskede indetemperatur det interne udnyttelige varmetilskud (W), beregnet som et gennemsnit for varmesæsonen det specifikke varmetab for transmission og ventilation Den faktor k, som det normale graddagetal GD skal ganges med for at tage hensyn til den lavere basistemperatur t b beregnes således: GD = (17 a n= 1 a t e ) k GD = ( t b t e ) = (17 t ) + ( t 17) = GD + a(tb 17) n= 1 a n= 1 e a n= 1 a er antallet af dage i opvarmningsperioden. Ligningen løses mht k og GD sættes til 2800: b a( t 17) k = 1 + b 2800 [7] Er basistemperaturen fx 15 0 C og a = 273 får k af ovennævnte formel værdien 0,81. Derfor skal der regnes med et korrigeret graddagetal GD korr på GD korr = 0,81 2800 = 2268 graddage Det årlige energitab til varmetransmission og ventilation bliver derfor: Φ t + Φ v Q = Q t + Q v = GD korr 24 = (H t + H v ) 24 GD korr [8] 32 Φ måles normalt i W, hvilket er det samme som Wh/h, som multipliceret med 24 h/døgn giver energiforbruget pr. døgn. Ved at multiplicere med GD og dividere med 32 (som er temperaturforskellen mellem inde og ude i det dimensionerende døgn), fås derfor årets energiforbrug. 7

2.2. Beregning af nyttiggjort varmetilskud Q i I formel [1] indgår det interne nyttiggjorte varmetilskud Q i, som stammer fra personer, apparatur, belysning og solindfald. For boliger og andre bygninger med overnatning fx kollegier, hoteller mv. kan det gennemsnitlige nyttiggjorte varmetilskud fra personer som en god tilnærmelse sættes til 1,5 W pr. m 2 opvarmet etageareal i middel for hele den opvarmede del af boligen og hele døgnet i varmesæsonen. Varmetilskuddet fra apparatur og belysning kan tilsvarende sættes til 3,5 W pr m 2 opvarmet etageareal. I et kontor på ca. 10 m 2 og én person kan der typisk regnes med 20 W pr. m 2 i brugstiden af de ca. 6 W pr. m 2 kommer fra personer. De 20 W pr m 2 er 4 gange så stort som for boliger, men gælder til gengæld kun i arbejdstiden. Det større tal skyldes især varmeafgivelsen fra kortormaskiner som PC, opladere, printere mv. Det er klart, at såfremt man kender det konkrete personantal, den aktuelle belysning og detaljer om det øvrige elektriske udstyr, bruger man selvfølgelig de faktiske tal for energi og ikke disse tilnærmede erfaringstal. Til Q i i formel [1] skal der derudover adderes bidrag fra solindfald gennem vinduer og døre med glaspartier. Solindfaldet afhænger af vinduesglassets areal og dets solvarmetransmittans (g-værdi) samt solindfaldsvinklen. Der tages endvidere hensyn til skygger på vinduet både fra lige omkring vinduet og fra omgivelserne. I figur 2 ses de gennemsnitlige solindfald i MJ/m 2 pr. måned på ydersiden af en vinduesrude for de forskellige måneder og forskellig hældning og orientering af vinduerne Solindfald i MJ/m² for årets måneder jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec 90n 22 41 78 129 193 216 205 147 93 51 25 15 90nø/nv 22 44 96 184 274 286 273 202 125 58 26 15 90ø/v 46 85 165 278 380 369 358 301 210 113 51 29 90sø/sv 108 164 245 339 413 377 374 372 286 194 117 73 90s 143 210 289 348 390 345 348 387 321 243 154 97 45n 29 53 97 180 330 385 361 217 114 63 33 21 45nø/nv 29 60 133 263 401 426 409 302 175 79 34 21 45ø/v 56 110 217 376 527 525 509 427 274 144 65 36 45sø/sv 107 179 299 458 601 573 563 523 360 220 120 72 45s 132 213 337 486 617 579 572 558 397 258 146 89 0-56 114 231 410 588 593 576 481 290 150 67 37 Fig 3. Solindfald I s på ydersiden af en vinduesrude i MJ/m 2 pr måned For at beregne solindfaldet ind til rummet skal der beregnes en reduktionsfaktor som tager hensyn til virkningen af skygger, rudens andel af vinduesarealet (der skelnes mellem vindue og rude!) og glastypen. Reduktionsfaktoren beregnes som: F = F s F a g F = F s = F a = g = den resulterende reduktionsfaktor skyggefaktoren arealfaktoren glassets solvarmetransmittans 8

Skyggefaktoren F s ligger typisk på værdier mellem 0,5 og 0,9 afhængig af det ydre terræn og vinduets udhæng. Arealfaktoren F a, som tager hensyn til stor en andel ruden udgør af det samlede vinduesareal ligger typisk på 0,6 til 0,8. g-værdien tager hensyn til solvarmetransmissionen gennem den aktuelle rude. Faktoren ligger normalt i intervallet 0,1 0,85, idet den laveste værdi er for solafskærmende glas og den højeste værdi er for en 1 lags rude. For en to-lags energirude er værdien g- værdien som regel i intervallet 0,6 0,7. Det beregnede solindfald er en maksimumsværdi, som ikke altid vil kunne udnyttes helt som varmetilskud. Hvis huset er velisoleret er transmissionstabet lille og kun en lille del af solenergien vil derfor kunne udnyttes. Endvidere kan et tungt hus udnytte mere af solenergien end et let hus. Udnyttelsesfaktoren afhænger også af årstiden, idet soltilskuddet bedre kan udnyttes om vinteren end i de sene forårsmåneder og tidlige efterårsmåneder. Udnyttelsesfaktoren η i vil typisk ligge på 0,7 1,0, størst om vinteren og størst for tunge huse. En måneds samlede udnyttelige solindfald kan derfor beregnes således: Q s = A v F I s η i 0,278 [kwh] [9] Q s = en måneds samlede solindfald i kwh ( 1 MJ = 0,278 kwh) A v = arealet af vinduet i m 2 F = reduktionsfaktoren I s = solindfaldet aflæst af fig. 3 i MJ/m 2 pr. måned η i = udnyttelsesfaktoren for solindfaldet 0,278 omsætter MJ til kwh En måneds varmetilskud Q i fra personer, belysning, el-udstyr og solindfald beregnes herefter således: Q i = η i Φ i A 0,024 m + A v F Is η i 0,278 [kwh] [10] Q i = det månedlige energitilskud fra personer, belysning og el-udstyr i kwh η i = udnyttelsesfaktoren for det interne varmetilskud Φ i = internt varmetilskud i W/m 2 A = det opvarmede areal m = antal dage i måneden A v = vinduesarealet F = reduktionsfator I s = solindfald i MJ/m 2 pr måned 0,024 = antal timer pr. døgn divideret med 1000 for at omsætte fra W til kw. Q i beregnes måned for måned og summeres over varmesæsonen. Hvis bygningen har installeret et solvarmeanlæg til varmt brugsvand og evt. også varme bestemmes bidraget måned for måned og adderes til Q i Beregningen afhænger af den aktuelle udformning af anlægget herunder størrelse, orientering og hældning af solpaneleren. 9

2.3 Beregning af ikke-udnyttet varmetab Q tab I opgørelsen af Q tab indgår varmetab Q rør fra varmerør uden for bygningens isolering og ikke-udnyttet varmetab Q vv fra varmtvandsbeholder. Varmetabet fra varmerør Q rør afhænger af flere faktorer: ledningslængder, isoleringstykkelse og omgivelsernes temperatur. De typiske varmetab pr. m rør pr.k, Φ rør, ligger på 0,20 W/m/K for små rør til omkring 0,8 W/m/K for større rør med normal isoleringstykkelse. Fx ligger et 3/4 rør (også kaldet et 20 mm rør) med isoleringstykkelsen 30 mm på 0,2 W/m/K. Ved at opmåle rørlængderne l rør uden for isoleringen og skønne den gennemsnitlige omgivelsestemperatur fås Q rør for en måned således: Q rør = l rør Φ rør Δt m 0,024 [kwh] [11] Q rør = Varmetabet fra rør uden for husets isolering i kwh for en måned l rør = længden af rør uden for isoleringen Φ rør = effekttabet fra rør i W/m/K Δt = temperaturforskellem mellem rørets indre og omgivelserne m = antallet af dage i måneden 0,024 = antal timer pr. døgn divideret med 1000 for at omsætte fra W til kw Varmetabet fra en varmvandsbeholder Q vv afhænger af beholdertypen, størrelsen, isoleringsgraden og omgivelsernes temperatur. Typiske effekttab Φ vv ligger fra 1 W/K for beholder med 80 120 mm isolering til 7 W/K for en 500 l beholder med 20 mm isolering. En måneds tab Q vv fra en varmtvandsbeholder kan beregnes således: Q vv = Φ vv Δt m 0,024 [kwh] [12] Q vv = det årlige varmetab fra varmtvandsbeholder i kwh Φ vv = effekttabet fra varmtvandsbeholderen Δt = temperaturforskellen mellem beholderens indre og omgivelserne m = antallet af dage i måneden 0,024 = h/døgn divideret med 1000 for at omsætte fra W til kw Formel [12] angiver varmetabet fra en varmtvandbeholder, men det er ikke nødvendigvis hele dette tab, som går tabt. Ligger varmtvandsbeholderen inde i bygningen på den varme side af husets isolering, bidrager dette varmetab til opvarmningen og skal derfor ikke medregnes i Q tab. Ligger varmtvandsbeholderen derimod i et separat rum på den kolde side af isoleringen vil al energitabet gå tabt og skal derfor medregnes helt i Q tab. Dette tab vil normalt være hele året, dvs i 12 måneder. Q rør og Q vv beregnes måned for måned og summeres over året. 10

2.4 Beregning af energiforbrug til varmt brugsvand Q varmt vand Energiforbruget til det varme brugsvand er meget individuelt og afhænger desuden af hvilken bygningstype det drejer sig om. For boliger, herunder kollegier, plejehjem mv., regnes der normalt med, at det årlige forbrug af varmt vand mindst ligger på 0,25 m 3 pr. m 2 opvarmet etageareal. Dette forbrug antages normalt jævnt fordelt over året For andre bygninger er der store variationer, men for et kontor vil der typisk kunne regnes med et årligt forbrug på gennemsnitligt 0,10 m 3 pr m 2 opvarmt etageareal. Q varmt vand for et helt år kan herefter beregnes som: Q varmt vand = ρ c Δt V 0,278/10 6 [kwh] [13] Q varmt vand = energiforbruget til varmt vand i kwh for et helt år ρ = vandets densitet = 1000 kg/m 3 c = vandets varmefylde = 4190 J/kg/ 0 C Δt = opvarmningen af vandet fra fx. 10 0 C til 55 0 C V = det vandvolumen, som skal opvarmes i m 3 0,278/10 6 = omsætningsfaktor fra Joule til kwh 2.5 Virkningsgraden Størrelsen Q varme består af energi fremstillet i et varmeanlæg, fx gasfyr. Der vil normalt i et varmeanlæg være et vist tab, for et gasfyr eller oliefyr kaldes det skorstenstab, for der skal tilføres huset mere energi end tallet Q varme angiver. Årsvirkningsgraden η år angiver stor en del af den tilførte energi varmeanlægget leverer til husets opvarmning. Resten går tabt, men det hele skal tilføres huset og skal naturligvis medtages i bruttoenergiberegningen. For et naturgasfyret varmeanlæg kan der normalt regnes med en årsvirkningsgrad η år på min. 0,87. Dette betyder at der skal leveres 1/0,87 = 1,15 x Q varme for at der er energi nok til Q varme. For et fjernvarmeanlæg regnes der normalt med en årsvirkningsgrad på 1,0, dvs at der ikke regnes med tab. 11

3. Beregning af elenergiforbruget De væsentligste elforbrug som skal medtages i bruttoenergiberegningen er el til cirkulationspumper el til ventilatorer elforbrug i fyr el til køling el til belysning Med hensyn til det sidste punkt, el til belysning, skal dette ikke medtages i boliger og andre bygninger til overnatning fx hoteller, kollegier mv. I andre tilfælde bestemmes elforbruget og dermed også varmetilskuddet fra almen- og arbejdsbelysning i de enkelte rum. Elforbruget bestemmes ud fra den installerede effekt og driftstiden under hensyntagen til styringen af belysningen. 3.1 Elforbrug til cirkulationspumper Typiske elforbrug til pumper er meget forskellig alt efter hvilke størrelser og typer der er installeret. Hvis de eksakte tal ikke kendes for de aktuelle pumper, kan følgende data bruges som retningsgivende for varmeanlægget: Effekt (W) Typisk årsforbrug (kwh/år) Enfamiliehus Enfamiliehus Ældre cirkulationspumpe uden styring Ny cirkulationspumpe med proportionalstyring 40 350 60 240 Etageejendom med 10 lejligheder Ny cirkulationpumpe uden styring 250 1770 Etageejendom med 10 lejligheder Ny cirkulationspumpe med proportionalstyring 250 990 Etageejendom med 100 lejligheder Ny cirkulationpumpe uden styring 600 4250 Etageejendom med 100 lejligheder Ny cirkulationspumpe med proportionalstyring 600 2390 Fig. 4 Typiske effekter og årsforbrug for forskellige pumper til varmeanlæg (NESA) Elforbruget til cirkulation af det varme brugsvand kan som en tilnærmelse regnes som det halve af elforbruget til pumperne til varmeanlægget. 12

3.2 Elforbrug til ventilatorer I enfamiliehuse er ventilationen normalt i form af naturlig ventilation, varmeenergibehovet er beregnet under Q v, se ligning (1). Der er dog krav om en emhætte i køkkenet, som kan yde en konstant luftmængde på 20 l/s. Ventilationsanlæg med et årligt elforbrug på mindre end 420 kwh er dog undtaget. Dermed regnes emhætter og andre simple udsugningsanlæg undtaget. For etageboliger er der krav om konstant mekanisk udsugning på min. 20 l/s fra køkkener og 15 l/s fra bade- og WC-rum. For rene udsugningsanlæg må må elforbruget til lufttransport ikke overstige 1.000 J/m 3 luft. Denne værdi kaldes SEL-værdien eller det specifikke elforbrug, som er et udtryk for forholdet mellem ventilatormotorens forbrug af elektrisk energi inden for et bestemt tidsrum og den luftmængde som ventilatoren transporterer inden for samme tidsrum.enheden J/m 3 er identisk med W/(m 3 /s). Ventilationsanlæg med mekanisk udelufttilførsel kan arbejde med konstant eller variabel ydelse. I et ventilationsanlæg med konstant luftydelse, må elforbruget til lufttransport ikke overstige 2.100 J/m 3 udeluft. Der er skærpede krav til ventilationsanlæg, der kun betjener én bolig, elforbruget til lufttransport ikke må overstige 1200 J/m³. Elforbruget for en måned vil kunne beregnes således: Q v = A (T d / 168) q SEL m 24 10-6 [kwh] [14] Q v = elforbruget ved ventilation i kwh/måned A = arealet i m 2 T d = driftstiden i timer pr. uge 168 = antal timer pr. uge q = den beregningsmæssige ventilation i (l/s)/m 2 SEL = det specifikke elforbrug i W/(m 3 /s) m = antal dage i måneden 24 = er antal timer pr. døgn 10-6 = omsætningsfaktor for at omsætte W til kw og liter til m 3 For ventilationsanlæg med variabel luftydelse er den maksimalt tilladelige SEL-værdi 2.500 J/m 3 udeluft ved maksimal ydelse. Elforbruget udregnes her som for anlæg med konstant ydelse, idet der deles op i tidsperioder og luftmængder. 3.3 Elforbrug i fyr Elforbrug i kedler er meget forskellig alt efter hvilken type brænder, pumpe, ventilator og styring, der er i kedlerne. Ifølge Dansk Gasteknisk Center ligger forbruget i små gaskedler mellem 100 og 1000 kwh/år. 3.4 Elforbrug til køling Kølebehovet for et rum bygning beregnes direkte ud fra varmeoverskuddet i bygningen. Beregningen ligner i store træk den der anvendes til bestemmelse af varmebehovet, blot med modsat fortegn. Det skal herefter overvejes, om varmeoverskuddet kan fjernes med forceret ventilation eller mekanisk køling eller en kombination. I alle tilfælde skal elforbruget bestemmes måned for måned. 13

I begge formler betyder A det opvarmede areal i m 2 14 3.5 Elforbrug til belysning Elforbruget til boliger og andre bygninger med overnatning skal som tidligere nævnt ikke medregnes. I andre tilfælde bestemmes elforbruget og dermed også varmetilskuddet fra almen- og arbejdsbelysning i de enkelte rum. Elforbruget bestemmes ud fra den installerede effekt og driftstiden under hensyntagen til styringen af belysningen. 3.6 Det samlede elforbrug Q el Det samlede årlige elforbrug opgøres som summen af de månedlige elforbrug til cirkulationspumper, ventilatorer, fyr, køling og evt belysning summeret over et helt år. 4. Bruttoenergiforbruget Når den årlige værdi af Q varme og E el er bestemt ved summation af de enkelte måneders værdier, fås det detårlige bruttoenergiforbrug Q brutto som: Q brutto = Q var me η år + Q η el el [15] Q brutto = bygningens årlige samlede bruttoenergiforbrug η år = årsvirkningsgraden for fyret Q el = det årlige elforbrug η el = elvirkningsgraden, som skal sættes til 0,4 ( som svarer til at gange elforbruget med 2,5) 5. Bruttoenergirammen I det nye tillæg til Bygningsreglement 95 er der angivet nogle grænser for bruttoenergiforbruget, som skal overholdes. Uden at gå ned i alle detaljer er grænserne angivet nedenfor.: Enfamiliehuse, rækkehuse, etageboliger, kollegier, hoteller m.m. : Q brutto = 70 + 2200 A kwh/m 2 pr. år Kontorer, skoler, institutioner og andre bygninger: Q brutto = 95 + 2200 A kwh/m 2 pr. år

6. Dimensionerende transmissionstab Det er ikke nok for en bygning at overholde bruttoenergirammen. For at sikre opførelsen af en klimaskærm af rimelig energimæssig standard er der også et krav til det øjeblikkelige energitab gennem klimaskærmen, kaldet det dimensionerende transmissionstab. Det dimensionerende transmissionstab for klimaskærmen eksklusiv vinduer og døre må ikke overstige 6 W pr. m² klimaskærm for bygninger under 3 etager eller 8 W pr. m² klimaskærm for bygninger på 3 etager eller derover. Desuden er der specielle krav til vinduers isoleringsevne som fremgår af Bygningsreglementet. 15

7. Opgave Fig.4 Fotografi og plantegning af Bülow & Nielsen hus 16

På ovenstående figur ses et Bülow & Nielsen hus opført i 2002. Det ønskes undersøgt, om huset opfylder de nye energibestemmelser om bruttoenergi og dimensionerende transmissionstab. Følgende kan oplyses om huset: Opvarmet areal 133 m 2 H t, gulv 18,0 W/K gulvtemperatur 30 0 C i opvarmningssæsonen pga. gulvvarme, jordtemperatur 10 0 C hele året H t, ydervæg og tag 43,2 W/K indetemperatur 20 0 C Vinduesareal nord 2,2 m 2 F s = 0,7 F a = 0,68 g = 0,59 U = 1,5 W/m²K Vinduesareal øst 9,1 m 2 F s = 0,75 F a = 0,68 g = 0,59 U = 1,5 W/m²K Vinduesareal syd 8,8 m 2 F s = 0,8 F a = 0,68 g = 0,59 U = 1,5 W/m²K Vinduesareal vest 12,6 m 2 F s = 0,7 F a = 0,68 g = 0,59 U = 1,5 W/m²K Udnyttelsesfaktor for 0,85 Gælder for september og maj solindfald η s Udnyttelsesfaktor for solindfald η s 0,98 gælder oktober, november, december, januar, februar, marts og april Varmerør Ligger inden for isoleringen Varmtvandsbeholder Ligger inden for isoleringen Gasfyr, årsvirk- 0,95 ningsgrad Ventilationsanlæg konstant udsugning og indblæsning 0,4 l/s/m 2 ; varmegenvinding med temperaturvirkningsgrad på 65 % Elforbrug i gasfyr 200 kwh El-forbruget pr. år Evt. manglende oplysninger skønnes bedst muligt. Spørgsmål 1 Bestem det dimensionerende transmissionstab og afgør, om det opfylder de nye energibestemmelser i Bygningsreglementet. Spørgsmål 2 Bestem bruttoenergiforbruget og undersøg, om det holder sig inden for bruttoenergirammen. 17

18