Citation for pulished version (APA): Haahr, M. T., Hansen, P., & Houe, S. (2011). BRINT DOME CITY: BACHELOR AFGANGSPROJEKT.

Danish University Colleges BRINT DOME CITY Haahr, Meinhardt Thorlund; Hansen, Peter; Houe, Søren Publication date: 2011 Link to publication Citation for pulished version (APA): Haahr, M. T., Hansen, P., & Houe, S. (2011). BRINT DOME CITY: BACHELOR AFGANGSPROJEKT. General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal Download policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Download date: 02. Jan. 2017

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 BILAG TIL BRINT DOME CITY BACHELOR AFGANGSPROJEKT

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 Side 2 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 BILAG TIL RAPPORT OM: BRINT DOME CITY BACHELOR AFGANGSPROJEKT Bilag og rapport er udarbejdet i forbindelse med det afsluttende bachelorprojekt i energi og indeklima, byggeteknisk linje på Ingeniørhøjskolen Århus. Bilag og afgangsrapporten er skrevet af: Meinhardt Th. Haahr studie nr.: 07765 Peter Hansen studie nr.: 08957 Søren Houe studie nr.: 08803 Vejleder: Niels Uhre Christensen Afleveret d. 14-12-2011 Ingeniørhøjskolen Århus Dalgas Avenue 2 8000 Aarhus C Forsideillustration: Billede af model af brint-dome. Fra Projektoplæg Brint Dome City af Lars Campradt. Side 3 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 Afleveret d. 14-12-2012 Meinhardt Th. Haahr Studie nr.: 07765 Peter Hansen Studie nr.: 08957 Søren Houe Studie nr.: 08803 Side 4 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 INDHOLDSFORTEGNELSE 1. Bilag: Indledning... 7 1.1. Bilag: Problemformulering... 7 1.2. Bilag: Projektoplæg fra Lars Campradt... 17 2. Bilag: Forudsætninger... 20 2.1. Bilag: Bygningsbeskrivelse... 20 2.1.1. Bilag: Plantegning... 20 2.1.2. Bilag: Snittegning... 21 2.1.3. Bilag: Mål og arealer.... 22 2.1.4. Bilag: Overslag på u-værdier... 23 2.2. Bilag: Indeklimaforudsætninger... 24 2.3. Bilag: BSim forudsætninger... 24 2.4. Bilag: Krav til udførelse af brintanlæg... 29 3. Bilag: Kortlægning af energiforbrug... 30 3.1. Bilag: Elforbrug... 30 3.1.1. Bilag: Primært elforbrug... 30 3.1.2. Bilag: Sekundært elforbrug... 34 3.2. Bilag: Rumopvarmning og indeklima... 40 3.3. Bilag: Brugsvand... 40 3.4. Bilag: Komfur... 43 4. Bilag: Systemopbygning... 46 4.1. Bilag: Principtegning... 46 4.2. Bilag: Flowchart... 47 5. Bilag: Lagring af brint... 48 6. Bilag: Produktion af brint... 48 7. Bilag: Vedvarende energi... 55 7.1. Bilag: Solceller... 56 7.2. Bilag: Vindmøller... 58 7.3. Bilag: Effektiv Strømproduktion... 62 7.4. Bilag: Solfanger.... 63 8. Bilag: Parametervariationer... 64 8.1. Bilag: Træstruktur parametervariationer... 67 8.2. Bilag: Liste Excel-filer... 68 9. Bilag: Endelig dome-bygning... 69 10. Bilag: Alternativ forsyning... 69 Side 5 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 10.1. Energi... 70 10.2. Energiramme... 72 10.3. Økonomi... 74 Side 6 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 1. BILAG: INDLEDNING 1.1. BILAG: PROBLEMFORMULERING Skrevet af: Meinhardt Th. Haahr, Peter Hansen og Søren Houe. PROJEKT BRINT DOME CITY PROBLEMFORMULERING TIL BACHELORPROJEKT FOR: MEINHARDT TH. HAAHR 07765 PETER HANSEN 08957 SØREN HOUE 08803 VEJLEDER: NIELS UHRE CHRISTENSEN Side 7 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 Indhold problemformulering 1. Indledning... 9 2. Problemformulering... 9 2.1. 1 Målsætninger......1 3. Uafklarede spørgsmål og opgaver, som forudses... 11 4. Projektafgrænsninger og forudsætninger... 11 5. Metoder... 12 6. Grundlag (med henvisning til bilag)... 12 7. Tidsplan... 12 8. Opgavefordeling... 12 9. Beskrivelse af projektets foreslåede vægtning af bedømmelse af læringsmål... 13 10. Beskrivelse af indhold (tentativ indholdsfortegnelse og tegningsfortegnelse)... 14 Bilag 1: Tidsplan.16 Side 8 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 INDLEDNING Dette er problemformuleringen til bachelorprojektet for: Meinhardt Th. Haahr 07765 Peter Hansen 08957 Søren Houe 08803 PROBLEMFORMULERING Projekt Brint Dome City [fremover BDC] indgår i Energiby Kolding, hvor ideen er at etablere et innovationscenter med demonstration af vedvarende energi og brintteknologi. Boligerne tænkes opført som selvforsynende med minimal emission af affald og spildevand. De opføres med alternative installationer, f.eks. brintkomfur, samt med ny byggeteknik der medfører minimalt varmetab. Fastlæggelse af Dome boligens energibehov Det ønskes med dette projekt at fokusere på et typehus fra BDC projektet. Her kortlægges husets energibehov. Dette gøres ud fra det tegningsmateriale, som er tilgængeligt, vedrørende BDC samt en forudsætning om et tilfredsstillende indeklima. Det, der ønskes undersøgt, kan stilles op på følgende måde: Kortlægning af BDC typehusets energiforbrug, herunder om huset overholder den nuværende energiramme iht. bygningsreglementet (BR10) eller om den endda kan overholde de forventede krav til det kommende bygningsreglement for år 2020. Både energi til bygningsdrift (el og varme), men også energibehovene til komfur, køleskab og toilet, når det forsynes af brint, samt sekundært elforbrug (el til pc, fjernsyn legetøj m.m.) undersøges for at fastlægge boligens komplette energibehov. BDC huset skal, efter bygherres ønske, så vidt muligt være selvforsynende, energien skal komme fra vedvarende energikilder såsom sol- og vindenergi. Da den vedvarende energiproduktion er ujævn henover året, ønskes det at lagre energien. Idéen bag BDC projekt er at den vedvarende energi lagres ved hjælp af brint. Dette gøres ved at udvinde brint fra vand, når der er overproduktion af vedvarende energi og brinten lagres i tanke placeret under vand. Når den vedvarende energi ikke kan forsyne huset, benyttes brintlageret. Størrelsen af brintlageret samt størrelsen af de vedvarende energikilder undersøges. Herunder undersøges hvordan brint kan omdannes til hhv. el og varme, hvordan brint kan lageres og hvordan brint kan udskilles. For hvert led i energikæden forventes det at der er en form for virkningsgrad og ud fra viden om hvad BDC husets årlige energibehov er, Side 9 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 kan der regnes baglæns og størrelse af brintlager og vedvarende energikilder kan findes. Se også diagram 1, hvor energikæden er optegnet. Alternativt købes el Alternativt opvarmes med fjernvarme el. BDC hus Udvinding af el fra brint Udvinding af varme fra brint Lagring af brint Udskilling af brint fra vand Strøm fra solceller Strøm fra vindmøller Diagram 1 Energikæden til BDC huset. Overholder BDC huset ikke energirammen, eller hvis størrelsen af brintlager eller størrelsen af anlæggene til vedvarende energi er urealistiske, undersøges der hvilke forbedringer der kan foretages for at optimere på disse. Desuden ønskes det at sammenligne BDC huset med alternativer løsninger. Der sammenlignes med hvis husets energibehov bliver opfyldt ved hjælp af fjernvarme. Dette for at kunne tegne et billede af hvordan brint løsningen er i forhold til den traditionelle energiløsning. Side 10 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 Udover de energi- og indeklimamæssige undersøgelser skal projektet også beskrive, hvilke tekniske problemstillinger der er i forbindelse med udnyttelsen af brint som energilager. Herunder ønskes det undersøgt/beskrevet, hvad det sikkerhedsmæssigt betyder at anvende brint som energilager. En beskrivelse af hvordan BDC projektet kan indgå i Danmarks fremtidige energiplanlægning, her tages der udgangspunkt i energistrategi 2050. MÅLSÆTNINGER Det forventes, at det samlede energiforbrug for BDC boligen kan findes. Med denne viden, antages det, at det er muligt at finde ud af om brintlagerløsningen illustreret i figur 1, samt størrelsen af de vedvarende energianlæg, er realistiske. Derudover vil projektet redegøre for fordele og konsekvenser for BDC typehuset. Det forventes, at der ud fra relevant viden, kan opstilles realistiske bud på virkningsgrader for de forskellige led i energikæden. Det forventes, at undersøgelserne giver en opfattelse af BDC typehuset som en mulig fremtidig løsning på selvforsynede boliger med minimal energi og emission. UAFKLAREDE SPØRGSMÅL OG OPGAVER, SOM FORUDSES I forbindelse med problemformuleringen er der en række uafklarede spørgsmål der skal løses før og under selve projektarbejdet. Der er fundet følgende problemstillinger der skal løses: - Hvordan kan energiforbruget til dannelse af 1 m 3 brint bestemmes? - Hvor meget el og varme kan der dannes ud fra 1 m 3 brint? - Kan der bruges jævnstrøm direkte i apparater i stedet for vekselstrøm; da bl.a. strøm fra solceller er jævnstrøm? Hvilke tab er der og er de væsentlige? - Kan dome konstruktionen indsættes i beregningsprogrammerne, hvis nej hvordan kompenseres der? - Skal der være et ellager (batteri)? PROJEKTAFGRÆNSNINGER OG FORUDSÆTNINGER Der regnes på et gennemsnitligt BDC typehus med 4 beboere. Energibehovene undersøges via beregningsprogrammer, samt gennemsnitstal for de sekundære elforbrug, idet boligerne endnu ikke er opført. For at analysere energiforbruget skal programmerne BE10 og BSim anvendes. Til udregningen af besparelser vil landsgennemsnittet for energipriser blive anvendt ved sammenligningerne. Side 11 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 Energioptimeringen skal tage udgangspunkt i materialevalg, styringsstrategi, facadeløsninger. Prioriteringsmæssigt forventes det at behovet for at spare energi lægger over ønsket for at godt indeklima. Indeklimaet designes derfor så det netop overholder minimumskrav fra bygningsreglementet og bygherrekrav. METODER Projektet ønskes beskrevet i en rapport. Energikortlægningen foretages med simuleringsprogram. For at analysere energiforbruget og indeklima anvendes programmerne BE10 og BSim. De sekundære energiforbrug antages at svare til gennemsnitlige forbrug. Programmer Projektet omhandler energiforbrug og indeklima og i den forbindelse vil diverse simuleringsprogrammer blive benyttet, herunder: - BE10-beregninger skal dokumentere husets overholdelse af bygningsreglementets krav. - Programmet BSim skal anvendes til at undersøge husets termiske- og atmosfæriske indeklima samt dets energiforbrug. Indeklimaberegninger og klasser Vil blive behandlet i forhold til DS 1752, DS 474, DS 447 samt det nye DSF 3033. GRUNDLAG (MED HENVISNING TIL BILAG) Som grundlag fra beregningerne anvendes udleveret materiale (fra Campus), samt materiale givet fra projekt udlæggeren (Lars Campradt). TIDSPLAN Se bilag 1. OPGAVEFORDELING Fremgår af tidsplan i bilag 1. Side 12 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 BESKRIVELSE AF PROJEKTETS FORESLÅEDE VÆGTNING AF BEDØMMELSE AF LÆRINGSMÅL Anvende videnskabelige forskningsresultater og indsamle teknisk viden til løsning af tekniske problemstillinger: I denne afhandling tages der udgangspunkt i Projekt Brint Dome City. Det er specielt resultater fra forskning vedrørende brintteknologien der inddrages som ny viden, til løsning af tekniske problemstillinger ved hjælp af indsamlet viden. Der fokuseres på enkelte løsninger som har betydning for energiforsyningen til et BDC hus. Udvikle nye løsninger: Grundlaget for selve projektet er at undersøge hvorvidt BDC typehuset og brintteknologien er anvendelig i en fremtidig bolig. Herunder bliver fordele og konsekvenser for et BDC typehus klargjort. Tilegne sig og vurdere ny viden inden for relevante ingeniørmæssige områder: I dette projekt bliver der arbejdet med brint teknologiske løsninger i et BDC typehus. Til bearbejdning af disse to områder vil der blive tilegnet ny viden, som sammen med allerede indlært viden, vil resultere i en ingeniørmæssig teknologisk løsning. Udføre ingeniørmæssige rutinearbejde inden for fagområdet: I forbindelse med energikortlægning af BDC typehuset, bliver der udført ingeniørmæssigt rutinearbejde inden for fagområdet. Derudover bliver der foretaget en indeklimaundersøgelse af BDC typehuset. I denne forbindelse bliver ingeniørmæssige rutinearbejder behandlet med ofte benyttede beregningsprogrammer. Kommunikere resultater af et projekt skriftligt til fagfolk såvel som kunder Slutproduktet af projektet resulterer i en skriftlig rapport, hvor både underviser og kunder vil kunne læse den igennem og få en forståelse af helheden og resultaterne. Rapporten bliver suppleret med bilag, hvor baggrunden for resultaterne behandles. Præsentere resultater af et projekt mundtligt og ved hjælp af forskellige audiovisuelle kommunikationsværktøjer Side 13 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 Efter aflevering af afhandling vil projektet blive præsenteret af hele gruppen ved hjælp af PowerPoint. Herefter vil enkelte medlemmer i gruppen, hver for sig, præsentere projektet mundtligt. Integrere sociale, økonomiske, miljømæssige og arbejdsmæssige konsekvenser i en løsningsmodel I projektet skal der laves ingeniørmæssige behandling/undersøgelse, hvor resultaterne analyseres ud fra et ingeniørmæssigt synspunkt. Herunder skal energiforbrug og indeklima analyseres. Til sidst udføres en sammenligning mellem de traditionelle løsninger og den beskrevne brintløsning. Denne holdes eventuelt op på Danmarks fremtidige energistrategi for år 2050. BESKRIVELSE AF INDHOLD (TENTATIV INDHOLDSFORTEGNELSE OG TEGNINGSFORTEGNELSE) Det forventes at rapporten får følgende opbygning: Forside Indholdsfortegnelse Resume 1. Forord 2. Indledning 3. Forudsætninger 3.1. Bygningsbeskrivelse 3.2. Indeklima forudsætninger 3.3. Energipriser/tal for alternative løsninger 4. Fastlæggelse af bygningens energibehov 4.1. Bygningens energibehov (inkl. drift) 4.1.1. BSim beregninger 4.1.2. Be10 beregninger 4.2. Sekundære energibehov 4.2.1. El 4.2.2. Varme 4.3. Solfanger 5. Udvinding af energi fra brint 5.1. Varme 5.1.1. Metode/teknologi beskrivelse 5.1.2. Virkningsgrad 5.1.3. Nødvendig mængde brint 5.2. El 5.2.1. Metode/teknologi beskrivelse 5.2.2. Virkningsgrad 5.2.3. Nødvendig mængde brint Side 14 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 6. Lagring af brint 6.1. Metode/teknologi beskrivelse 6.2. Virkningsgrad 6.3. Nødvendig størrelse lager 7. Udskille brint fra vand 7.1. Metode/teknologi beskrivelse 7.2. Virkningsgrad 7.3. Nødvendig mængde energi til opfyldning af lager 8. Vedvarende energi 8.1. Metode(r)/teknologi beskrivelse 8.2. Virkningsgrad 8.3. Nødvendig størrelse anlæg 9. Optimering af behov (ud fra ny viden) 10. Alternative løsninger 10.1. Behov opfyldes ved køb af el og fjernvarme 10.2. Behov opfyldes ved køb af el og naturgas 10.3. Behov opfyldes ved køb af el og varmepumpe 11. Sammenligning af løsninger 12. Konklusion 13. Bilag Dog forventes det at der under projektarbejdet kan fremkomme flere relevante afsnit som så indsættes. Side 15 af 78

BT E11 4 Bachelorprojekt IHA d. 14-12-2011 Bilag 1: Tidsplan Denne tidsplan er kun midlertidig og ændres gennem projektet. F.eks. kan der komme flere arbejdsopgaver og dermed skubbes tiderne. Side 16 af 78

1.2. BILAG: PROJEKTOPLÆG FRA LARS CAMPRADT Udleveret af Lars Campradt. Projekt Brint Dome City, BDC. Side 17 af 78

Problemstillinger der kan tages op: Se de to forskellige tegninger her over. hovedlink http://www.sek.dk/brintdomecity/ Byggemetoden: http://www.sek.dk/brintdomecity/brintpage10.html (Byggemetoden her over, kunne forenkles ved, at få elementerne leveret til og sat op på byggepladsen.) Byggeudgifter: BDC huset i forhold til den vi anvender i dag. - herunder en vurdering af vejrlig m.m. - denne bygning bygges indefra og ud - Blower door: BDC huset i forhold til traditionel membran tæthed og kuldebroer. Isolering: Hvor meget isolering skal der reelt bruges i denne type bygning for, at nå til bedste niveau. Materiale forbrug: Mængden af materialer i forhold til bebygget areal. - Her under materiale forbrug i forhold til spændvidde.. LCA. Byggemetoden: BDC huset i forhold til traditionel Pladefundament contra pilletering lette indervægge der kan flyttes rundt da bygnings skallen er selvbærende. Klimatilpasning: Styrken i BDC huset i forhold til traditionel Her under mere vind (orkaner) og mere vand fra oven og oversvømmelser samt forsikrings spørgsmål. Energiforbrug: Energiforbrug i BDC i forhold til traditionel. - mængden af Vedvarende Energi. Side 18 af 78

Brint som lager for vedvarende energi: Brug af lavtryksbrint i stedet for Strøm. - Hvad betyder der for hele energikæden, at benytte brinten direkte i stedet for, at konverterer den til strøm via en brændselscelle her under levetider på komponenterne. - Betydning af brinttoilet contra vandskyld. Bolig og helbred: Har det betydning at bo i en rund bygning i forhold til en firkantet? - har det betydning at have sin egen hule omgivet af en have under glas? Lys i boligen: BDC huset i forhold til traditionel- hvor mange lux. Kommer der ind i huset? Andre links mm. Projekt Brint Dome City, BDC. Projektet blev udarbejdet af Energitjenesten for Fyn- og Sydjylland: http://www.energitjenesten.dk/ som bidrag til Klima-DM og Kolding kommunes udnævnelse til energiby. Primusmotor er Lars Campradt, der sidder hos Energitjenesten i Kolding. Se evt. videoen, der introducerer projektet: http://www.klima-dm.dk/bidrag/brint-dome-city Hjemmesiden kan være lidt vanskelig at finde rundt på, så her er lidt vejledning: Adressen er: http://www.sek.dk/brintdomecity/ og ligger som en lang række af sider. Brug Tilbage og Frem i øverste venstre hjørne. Hovedafsnittene er: Først er en række billeder, der giver det visuelle indtryk Oprindelig projektbeskrivelse: http://www.sek.dk/brintdomecity/brintpage9.html Hvordan bygges husene: http://www.sek.dk/brintdomecity/brintpage10.html Brint som primær energibærer: http://www.sek.dk/brintdomecity/brintpage22.html Supplerende links: http://www.sek.dk/brintdomecity/brintpage31.html og frem Forslag til indretning af en beboelsesdome: http://www.sek.dk/brintdomecity/page35.html Økonomi: http://www.sek.dk/brintdomecity/brintpage34.html Arkitekten Ruben Kramer Sørensen skitseforslag til projektets fælleshus: http://www.sek.dk/brintdomecity/materialer/projektforslag.pdf Side 19 af 78

2. BILAG: FORUDSÆTNINGER 2.1. BILAG: BYGNINGSBESKRIVELSE Af Peter Hansen. 2.1.1. BILAG: PLANTEGNING Udleveret af arkitekt. Her ikke i målestok. Mål i mm. Side 20 af 78

2.1.2. BILAG: SNITTEGNING Udleveret af arkitekt. Her ikke i målestok. Side 21 af 78

2.1.3. BILAG: MÅL OG AREALER. Opmålt i AutoCad fra DWG filer udleveret af arkitekt, samt efter BSim model. Sted: Mål: Note: Etageareal ekskl. hems 85,6 m 2 Målt i DWG fil Etageareal hems 34,5 m 2 Målt i DWG fil, efter beregningsregler i bilag 1 til BR10 Totalt etageareal 120,1 m 2 Areal Glastilbygning 122,4 m 2 Målt i DWG fil, ekskl. carport og plantekummer Volumen af brintlager 13 m 3 Målt i DWG fil. Indre volumen af dome 383 m 3 Af BSim model Tabel 1: Mål og arealer for dome-bygningen. Side 22 af 78

2.1.4. BILAG: OVERSLAG PÅ U-VÆRDIER Overslag på uværdier. λ værdi for PUR skum er sat til 0,03 W/m K og for andet isoleringsmateriale er den sat 0,037 W/m K. Overslagene for u-værdier bygger på beregningsmetoder fra DS 418. Da et tag med kun 100 mm PUR isolering ikke kan overholde BR10 krav 1 på maksimum 0,2 W/m 2 K, regnes der også på et tag med 200 mm PUR isolering. Ud fra målene fra tegningerne er følgende u- værdier fundet: 1 U tag1 := = 0.283 W 0.14 m2 K W + 0.1m + 0.1m m 2 K Den der ikke over holder krav. 0.03 W mk 1.72 W mk 1 U tag2 := 0.14 m2 K 0.20m + W + 0.1m = 0.146 W m 2 K Den der overholder krav. 0.03 W mk 1.72 W mk 1 U gulv := = 0.1 W 1.67 m2 K W + 0.15m + 0.3m + 0.15m m 2 K 1.72 W mk 0.037 W mk 1.72 W mk 1 U væg := = 0.097 W 0.17 m2 K W + 0.1m + 0.3m + 0.1m m 2 K 2.1 W mk 0.03 W mk 1.72 W mk 1 U glas := = 5.634 W 0.17 m2 K W + 0.006m m 2 K Overslag på u-værdi for glasrude i glastilbygning. 0.8 W mk For vinduer skal det kontrolleres, at den energimængde der kommer igennem dem ikke overstiger 10 kwh/m 2 for ovenlysvinduer og 33 kwh/m 2 for andre vinduer. Dette gøres med formler fra bilag 6 i BR10, ud fra u-værdi på 1 W/m 2 K og g-værdi på 0,56: Det ses, at de med de valgte værdier overholder kravet. E ref_oven := 345 0.56 90.361 = 102.84 E ref_facade := 196.40.56 90.361 = 19.624 1 Kap. 7.6 stk. 1, i BR10. Side 23 af 78

2.2. BILAG: INDEKLIMAFORUDSÆTNINGER Ingen bilag. 2.3. BILAG: BSIM FORUDSÆTNINGER Af Søren Houe. Beregning af naturlig ventilation Domen tænkes oprindeligt ventileret ved naturlig ventilation. Ved indetemperaturer over 24 C forudsættes det at beboerne benytter naturlig ventilation. Fire vinduer i underetagen og fire lodrette ruder i ovenlysvinduet skal medføre luftudskiftning ved termisk opdrift. Systemets princip kan ses af figur 1. Luftskiftet i rummet holdes under 5,22 h -1 af hensyn til diskomfort Figur 1. Ventilationsprincip for dome. Kold luft strømmer ind gennem vinduerne i bunden og den varme luft fra bygningen vil komme ud gennem vinduet i taget. ved træk og er fundet ved beregninger af naturlig ventilation herefter. For at simulere dette i BSim, skal en basisventilation opgives. Denne er forskellig fra måned til måned. Basisventilationen bestemmes som en gennemsnitlig ventilation med åbne vinduer over en periode. Naturlig ventilation er afhængig af to parametre: vind og temperaturforskel. Vinden kan både virke som positiv og negativ i tryk. For at bestemme vindens indvirkning på basisventilationen skal en retning bestemmes. Retningerne over et år kan ses af figur 2. Data er hentet fra BSim. Vindretningens påvirkning kan desuden være afhængig af omkringliggende bygninger og objekter. Dette er der dog ikke taget højde for, idet der regnes med et fritliggende dome-hus, hvor der er langt til naboerne. Det ses af grafen, at vindvariationen er tilfældig gennem året og det kan derfor ikke beregnes om vinden vil virke forstærkende eller retarderende på ventilationsflowet. Vindens påvirkning udlades derfor i beregningen af basisventilationen i BSim-beregninger. Side 24 af 78

Retning [Grader] 400 350 300 250 200 150 100 50 VINDRETNINGER 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 Time nr Figur 2. Vindretninger over et år. 0 er mod nord og 90 er mod vest. Vinduerne i taget, anvendt som ventilationsåbninger, åbner med en vinkel på 45 og har en effektiv højde på 0,44 m. Hele tagvinduet har i plan en diameter på 3 m. Vinduerne i tagvinduet åbner udad. Det forventes ikke, at brugerne åbner mere end 4 vinduer af gangen. Det samlede areal findes ved hjælp af udtryk 9.9. i By og Byg anvisning 202. Der skal korrigeres ved hjælp af formfaktoren Cd som har værdien 0,7. Arealet i tagvinduet: Figur 3. Isometrisk tegning af tophængt vindue. Numrene 1,2 og 3 viser vinduets delarealer hvor ventilationsluften kommer ud. - Areal 1: 0,44 å 3 4 1,66 10 Side 25 af 78

- Areal 2 45 0,44 0,31 0,44 0,31 0,13 0,31 0,13 0,34 3, 4 1,17 Figur 4: Snit af vindue, der viser delareal 3, samt sidelængden til areal 2. - Areal 3. Der er anvendt til vinduer. 2 0,31 0,44 4 0,55 2 Affektive areal i overetagen 1 1 1 1 2 3 0,84 I underetagen skal døre og vinduer anvendes til at ventilere bygningen. Dette foregår ved at den øverste del af døren/vinduet skal kunne åbnes. Fire døre med en højde på 1,7 m skal virke som åbninger ved at den øverste halve meter kan åbne indad. Samlet bredde er 6,8 m. Åbningernes areal er: - Areal 1 - Areal 2 6,80 0,44 2,99 45 0,44 0,31 0,44 0,31 0,13 0,31 0,13 0,34 6,80 0,31 2,11 - Areal 3. Der er anvendt til vinduer. 2 0,31 0,44 4 0,55 2 Affektive areal i underetagen: Side 26 af 78

1 1 1 1 2 3 1,39 BSim skal desuden kende et basis luftskifte når alle åbninger er helt åbne ved normale udeklimaforhold. Der bestemmes et luftskifte for sommertilstand. En normal temperatur om sommeren vurderes til to grader under indetemperaturen. Højden af topvinduer er 5,75 m og højden af vinduer i underetagen er 1,88 m. Luftskiftet kan nu bestemmes ved beregning af opdriftsventilation. Til at foretage beregningerne anvendes By og Byg anvisning 202 s. 62-63. Differenstrykket over nederste og øverste åbning bestemmes ud fra formlerne: 1 2 Neutralplanets placering bestemmes af formlen: 1 2 - T i og T u er indetemperaturen i domen og udetemperaturen - er udetemperaturen i domen - g er tyngdeaccelerationen - ρ i og ρ u er luftens massefylde i domen og uden for domen - P er differenstrykket - H er højden i til midten af ventilationsåbningen Flowet kan nu beregnes ved hjælp af formel 9.23 a og b i By og Byg anvisning 202. 2, 2, 0 2, 2, Ved iteration kan H 0 udledes, da alle andre værdier er kendt. Dette gøres i Excel-fil Beregning af naturlig ventilation. Basis flowet for hver måned beregnes til forskellige værdier som sættes ind i programmet. Værdierne ses af tabel 2. Side 27 af 78

jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec 10,40 10,50 9,81 9,31 8,07 7,06 6,41 6,48 7,57 8,03 8,96 9,88 Tabel 2: Basisventilation i domen for årets måneder.tallene er udtryk for luftskifte i timen. Glastilbygningen skal fungere som en zone med mulighed for at anvende luften til den naturlige ventilation. Det kan aflæses at luftskiftet fra naturlig ventilation vil være mellem 10,5-6,41 gange pr. time. Luftskifterne er større end det maksimalt ønskede luftskifte på 5,22 gange i timen som anvendes i beregningerne. Træk i opholdszonen For at afgøre om der kan forekomme ubehag, som følge af træk, i opholdszonen, kan en trækvurdering foretages. For at finde mængden af personer som føler ubehag anvendes formel (A.1) i DS/CEN/CR 1752. - t a, lufttemparatur - v, lokale middellufthastighed - Tu, lokale turbulensintensitet 34 0,05, 0,37 3,14 Mængden af utilfredse personer vælges til maksimalt 25 %, hvilket svare til indeklimaklasse C. Indeklimatilstande findes ved hjælp af BSim. Ved stort ubehag skal indetemperaturen være lav samtidig skal lufthastigheden og turbulensintensiteten være høj. Programmet BSim bruges til at fastslå, hvilke perioder der skal ventileres med mere end minimumværdien på 0,3 l/s m 2. Data kan ses i Excel-filen BSim_rumopvarming_1. Ventilationsluftskiftet ved naturlig ventilation er som bekendt 0,3 gange i timen ved indetemperaturer under 24 C, se afsnit 2.2. Indeklimaforudsætninger. Ved temperaturer over 24 C øges ventilationsmængden. Lufttemperaturen (t a ) bestemmes til 24 C. Turbulensintensiteten sættes til 40 % som er normalt for opblandingsventilation. Lufthastigheden i opholdszonen kan nu bestemmes. 25 34 24 0,05, 0,37 40 3,14 0,25 / Impulsstrømmen i indblæsningsåbningen bestemmes ud fra Danvak Ventilation 2 : Hvor:, 0,25 2,08 0,2 0,2 0,6 - X, afstand fra vindue - l 0,2, kastelængde - K arm, konstant der afhænger af armaturets udformning - A 0, effektivt indblæsningsareal - V, volumen af dome (383,23 m 3 ) 2 Danvak Ventilation s. 82 Side 28 af 78

K arm, kan findes i Danvak Ventilationsteknik 3. Værdien bestemmes til 8,8. Åbningsarealet er 1,94 m 2 i alt for 4 åbninger. Hver åbning har derfor et areal på 0,49 m 2. Lufthastigheden i åbningen kan nu bestemmes.,, 2,08 0,40 / 8,8 0,35 Nu kendes den maksimale lufthastighed gennem vinduet. Det maksimale luftskifte, bestemt ud fra overholdelse af indeklimaklasse C, kan efterfølgende bestemmes. Åbningsarealet er på 1,39 m 2. 0,40 1,39 3600 383,23 5,22 Tallet sættes ind i BSim, så det sikres at indeklimaet holdes i klasse C. Nu undersøges lufthastigheden om vinteren Det antages at udetemperaturen kan være -15 C. Indetemperaturen sættes til 20 C og luftskiftet sættes til minimumværdien 0,3 h -1. Opholdszonen antages at være 0,6 m inde i rummet. Maksimal lufthastighed i opholdszonen bestemt ud fra indeklimaklasse C er: 25 34 20 0,05, 0,37 40 3,14 0,19 / Det antages, at kun en åbning anvendes til udluftning om vinteren. Arealet for åbningen er: 1,39 4 0,35 Lufthastigheden gennem ventilationsåbningen kan beregnes da luftskiftet kendes. Lufthastigheden er: å 3600 / 383,23 0,3 0,35 3600 0,09 Da lufthastigheden gennem vinduet er lavere end den tilladte hastighed i opholdszonen vil der ikke være risiko for træk. 2.4. BILAG: KRAV TIL UDFØRELSE AF BRINTANLÆG Ingen bilag. 3 Danvak Ventilationsteknik appendiks A.17. Side 29 af 78

3. BILAG: KORTLÆGNING AF ENERGIFORBRUG 3.1. BILAG: ELFORBRUG Af Meinhardt Thorlund Haahr. 3.1.1. BILAG: PRIMÆRT ELFORBRUG Af Meinhardt Thorlund Haahr. I arket Primært el i Excel-beregneren er energiforbruget, til primært elforbrug, beregnet for hver time i året ud fra effekterne af komponenterne. Forneden er beskrevet antagelser, metoder og forklaringer til udregningerne. Figur 5 viser udsnit af arket Primært el fra Excel-beregneren. Figur 5: Udsnit af arket Primært el fra Excel-beregneren. Hvor kolonne: - G er gulvvarme behov for gulvvarme - H er solfanger produktion - I er gulvvarmepumpe ved ydelse på 10 W - J er gulvvarmepumpe ved ydelse på 5 W - K er gulvvarmepumpe ved ydelse på 7,5 W - L er Solfangerpumpe ved ydelse på 7,5 W - M er vindue styring, ved motor ydelse på 24 W - N Styre og måleudstyr - O Samlet forbrug Side 30 af 78

Gulvvarme pumpe For at fordele varmen ud til gulvvarmeslangerne, installeres der pumper. Effekten til pumpen er afhængig af flowet, tryktabet i gulvvarmeslanger samt pumpens virkningsgrad. Tabet i ledningerne skal være af en størrelse, hvor der opstår turbulent strømning i slangerne, det er antaget at være tilfældet. Der vælges en pumpe ud fra et ønsket flow. Bestemmelsen af massestrømmen findes ved følgende sammenhæng: Hvor:, - m, masseflov - Φ effekt for varmeanlægget - C p,vand er varmkapaciteten for vand - Δt er temperaturforskellen mellem rummet og gulvvarmeslangerne Ud fra BSim modellen findes timeværdien hele årets effekt for varmeanlægget samt temperature for rummet og gulvvarmeslangerne. Maksimalt masseflow findes til 0,245 kg/s, som opstår ved største effekt, hvor temperaturforskellen også er højest. Flowet findes ved: 0,245 998,2 0,245 Pumpen der anvendes, antages at være en ALPHA2 15-60, data kan ses på figur 6 4. Pumpen kan anvende 3 hastigheder, hvor hastighed 3 er størst. Med indstilling 1 kan det maksimale flow opnås. Til at drive vandet rundt anvendes indstilling 1 som har en effekt mellem 5-10 W. Det vurderes, at den gennemsnitlige effekt er 7,5 W, når der er varmebehov. Når der ikke er varmebehov yder pumpen 0 W. I arket Primær el, kolonne G, er der, ud fra BSim modellen for dome-huset, er gulvvarmeforbruget for hver time indført. I kolonne K, indsættes funktionen for gulvvarme pumpens ydelse, se også figur 5: - K2: (=HVIS(G2>0;7,5;0) - G2, er første time for varme forbrug Altså er pumpeydelsen 7,5 W når pumpen er i brug og 0 når den ikke benyttes. Års energiforbruget bliver: å,, 23,6 4 Fundet på Grundfos's hjemmeside på: http://www.grundfos.fi/web/homefi.nsf/grafikopslag/alpha2databooklet/$file/alpha2%20databooklet.pdf d. 06-12-2011 Side 31 af 78

For at se betydningen af den fejl, der muligvis er lavet ved antagelse af en gennemsnits ydelse på 7,5 W, findes de to ydreværdier også. å, 15,7 å, 31,5 Det fremgår, at der er en relativ stor forskel på resultaterne. Dog er størrelserne ret små set i sammenhæng med det samlede årlige elforbrug. Af 3.1.2 Bilag: Sekundært elforbrug ses det at det sekundære elforbrug ligger omkring 2,97 MWh til 4,97 MWh (hhv. lavt og højt forbrug). Solfangerpumpe Det antages at der benyttes samme type pumpe til gulvvarme og solfangersystemet. Ligeledes antages det at det gennemsnitlige forbrug for pumpen er 7,5 W når den er i brug. I arket Solfanger i Excel-beregneren, er solfangerproduktionen vist for hver time, disse data er hentet til arket Primær el, kolonne H. I kolonne L, indsættes funktionen for solfanger pumpens ydelse, se også Figur 5figur 5. - L2: (=HVIS(H2>0;7,5;0) - H2, er første time for Solfanger produktion Vinduesstyring Ved naturlig ventilation er det antaget, at der er mekaniske vinduesåbnere i ovenlysvinduet i toppen af domen. Vinduerne i glastilbygningen er manuelt styrede. Forneden er skrevet de antagelser til beregning af det gennemsnitlige daglige forbrug. Motor: Paskvilmotor/ låsemotor 5 Effekt for motor 24W Åbnings tid: 5 s Antal vinduer: 5 stk. 24 5 5.å 3600 0,167 I løbet af dagen benyttes den til 4 åbninger og 4 lukninger. Ved årlig beregning antages at disse 8 motorydelser opstår hver 3. time. Time 3,6,9,12,15,18,21 og 24 I kolonne M, sættes E motor pr. åbning ind for hver 3. time, se figur 5. Styre- og måleudstyr m.m. Udstyret til styring og måling af systemerne i dome-huset, herunder el fra vindmølle og solceller samt overvågning af brint, antages at have en gennemsnitlig effekt på 10 W i alle årets dage. I kolonne N, sættes E styre-måle = 10 W for alle årets timer, se figur 5. 5 Fundet på Window Masters hjemmeside: http://shop.windowmaster.com/images/pdf/datablade/wmb%20801-802_data_ver04-dk.pdf d. 23.11.2011. Side 32 af 78

Samlede energiforbrug til primært el Kolonne O viser det samlede energiforbrug, hvilket for time 1 er: - O2 = (=(K2+L2+M2+N2)/1000) [kwh] - K, er gulvvarmepumpe ved ydelse på 7,5 W - L, er Solfangerpumpe ved ydelse på 7,5 W - M, er vindue styring, ved motor ydelse på 24 W - N, Styre og måleudstyr Det årlige forbrug er summen af hele årets timeforbrug. Eks. =sum(o2:o8761). På tabel 3 vises de årlige forbrug for de forskellige komponenter. Sammenlignet med det sekundære elforbrug er det meget lavt (se evt. afsnit herover). Gulvvarme pumpe Solfanger pumpe Vinduesstyring Styring/måle udstyr Total Årlige forbrug 18,9 kwh 23,1 kwh 0,48 kwh 86,75 kwh 129,3 kwh Tabel 3 : Årlig forbrug til primær el, gældende for domebygningen. Bemærkning Ved de forskellige parametervariationer er ikke taget hensyn til ændring af kolonne N, styre- og måleudstyr. Dog vil fejlen være minimal. Sammenlignet med det sekundære elforbrug er det meget lavt, se afsnit 3.1.2 Bilag: Sekundært elforbrug. Det sekundære elforbrug ligger årligt mellem 2,97 MWh til 4,97 MWh (alt efter om der anvendes lavt eller højt forbrug). Af det samlede årlige elforbrug udgør det primære forbrug maksimalt, i forhold til det samlede elforbrug: 129 100% 4,2% 2970 129 Side 33 af 78

Figur 6: Pumpekarakteristik for ALPHA2. Fundet på Grundfos's hjemmeside. 3.1.2. BILAG: SEKUNDÆRT ELFORBRUG Af Meinhardt Thorlund Haahr. Det sekundære elforbrug er forbruget af el til husholdningsapparater. Det, der har indflydelse på det sekundære elforbrug, er diverse apparaters effektbehov, antal og brugstid. Alle disse faktorer afhænger også af forbrugerens holdning og livsstil. Set igennem et døgn vil time belastningen af forbruget variere meget. Døgnbelastningen vil derimod over et år være rimelig konstant. Udover el til belysning kan man kan forstille sig at de fleste apparater bliver brugt jævnt lige meget over et år. Som udgangspunkt forudsættes det, at en familie der flytter ind i dome-huset er energibeviste. Dog kan det forventes, at huset igennem sin levetid får beboere, som ikke nødvendigvis er energibeviste. Derfor er der ved fastsættelsen af det sekundære elforbrug lavet tre variationer af forbrugsstørrelsen, for at synliggøre betydningen af denne parameter. Disse benævnes i det følgende henholdsvis tilfælde 1, 2 og 3. Tilfælde 1: Den energibeviste familie Ved tilfælde 1 er det forudsat, at familien kun benytter udstyr med en god energimærkning helst energimærkning A. Derudover regnes der med, at tingene slukkes, når de ikke er i brug, således at der ikke er noget standby forbrug Side 34 af 78

Tilfælde 2: Den ikke energibeviste familie Ved tilfælde 2 er det forudsat, at familien benytter udstyr med energimærkning B eller derunder. Tilfælde 3: Mellem familien Ved tilfælde 3 er det forudsat at familiens forbrug ligger imellem tilfælde 1 og 2. Til beregning af de sekundære elforbrug er der forudsat, hvilke apparater, antal, effektbehov samt tappetid der er benyttet. Kilder anvendt ved vurdering af apparaters effekter og energiforbrug 6. Figur 7 viser et udsnit af tabel fra arket Sekundært el i Excel-beregneren, heraf ses de benyttede værdier for de forskellige tilfælde. Figur 7: Udsnit der viser eksempel på beregning af energiforbrug. Fra tabel i fra arket Sekundært el i Excelberegneren I en anden tabel (se arket Sekundært el i Excel-beregneren) er der derefter opstillet de forskellige benyttede apparaters energiforbrug pr. time for et døgn. Således er elforbruget for hvert apparat beregnet for et gennemsnits hverdagsdøgn og weekenddøgn. Herunder vises to eksempler. 50 3600 æ, 3600 50 Forklaring: Et styk TV er tændt i 1 time. Havde det kun været tændt i en halv time ville der ganges med 0,5. Se time 17, tilfælde 1. 1800 450 æ, 3600 150 Forklaring: Et styk El-kedel er tændt i 450 s. Hvis den var benyttet to gange i en time, ville der ganges med 2. Figur 8 og figur 9 er lavet på baggrund af beskrevne regneark, de viser gennemsnitlige tilstande for det sekundære elforbrug for forholdsvis en hverdag og en weekenddag. For hverdagen ses det, at der i alle tre tilfælde opstår en stor belastning om morgenen og to gange om aftenen. 6 Natlexs hjemmeside på: http://www.natlex.dk/elenergi.html d. 06-12-2011, anvendt til estimering af totalforbrug. HFBs (Byggecentrum) hjemmeside på: http://www.hfb.dk/fileadmin/templates/hfb/dokumenter/beregn/elforbrug.pdf. d. 06-12-2011 forskellige apparaters energiforbrug. Go energis hjemmeside på: http://www.goenergi.dk/forbruger/apparater/it-og-elektronik, d. 06-12-2011, forskellige apparaters lave energiforbrug. TRE-FORs hjemmeside på: http://www.trefor.dk/default.aspx?m=2&i=1308 d. 06-12-2011, elapparaters standbyforbrug. Electroluxs hjemmeside på: http://www.electrolux.dk/products/opbevaring_af_mad/fritst%c3%a5ende_k%c3%b8l_og_frys/k%c3%b8le- _fryseskab/ena38953w. d. 06-12-2011, anvendt til estimat på hårde hvidevares energiforbrug. Side 35 af 78

Spidsbelastningen opstår om aftenen. For weekenddagen ses det, at der er flere toppe. Sen morgen, middag og aften, hvor den sidst nævnte er spidsbelastningen. Det ses også, at der i weekenden opstår en lille top kl. 1 om morgenen, denne opstår, fordi der regnes med at beboerne evt. ser fjernsyn lidt ud på natten. SEKUNDÆRT ELFORBRUG HVERDAG 6 Tilfælde 1 (Hverdag) Tilfælde 2 (Hverdag) Tilfælde 3 (Hverdag) 5 4 kwh 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Timer Figur 8: Beregnede elforbrug for gennemsnitlig hverdag ved tilfælde 1,2 og 3. SEKUNDÆRT ELFORBRUG WEEKEND 6 Tilfælde 1 (Weekend) Tilfælde 2 (Weekend) Tilfælde 3 (Weekend) 5 4 kwh 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Timer Figur 9: Beregnede elforbrug for gennemsnitlig hverdag ved tilfælde 1,2 og 3. Side 36 af 78

Ved summering af timeforbrugene for et helt døgn findes det daglige gennemsnitlige forbrug. Til bestemmelse af det årlige sekundære elforbrug laves en gennemsnitlig uge på baggrund af 5 gennemsnitlig hverdage og 2 gennemsnitlige weekenddage. Det årlige forbrug findes ved at gentage ugeforbruget 52 gange. Figur 10 viser resultaterne. GENNEMSNITLIGT SEKUNDÆRT ELFORBRUG 160 140 kwh 120 100 80 60 40 20 kwh kwh MWh 0 Hverdag Weekenddag Uge år Tilfælde 1 7,57 9,60 57,05 2,97 Tilfælde 2 20,45 21,81 145,89 7,59 Tilfælde 3 13,56 13,88 95,56 4,97 Figur 10: Søjlediagram over beregnet gennemsnits energiforbrug for: Hverdag, - weekenddag, uge og årligt for henholdsvis tilfælde 1,2 og 3. Dong Energi De tre tilfælde sammenlignes med værdier fra Dong energi for at afgøre deres pålidelighed. Af figur 11 ses energimærkningen af elforbruget fra Dong Energi 7. Det ses, at energiforbruget for tilfælde 1 kan siges at tilhøre energimærkning A, tilfælde 2 tilhøre energimærkning F og tilfælde 3 tilhøre energimærkning D. 7 Fundet på DONGs hjemmeside på: http://www.dongenergy.dk/privat/energiforum/tjekditforbrug/typiskelforbrug/pages/hus.aspx d. 18.11.2011, Tabellen viser, hvilket energimærke du har alt efter dit elforbrug. A er udtrykket for meget lavt, mens G er udtryk for meget høj) Side 37 af 78

Figur 11: Uddrag fra DONGenergy. Tabellen viser energimærke efter elforbrug. A er udtryk for meget lavt forbrug, mens G er udtryk for meget højt. Rapport "SBi 2005:12 - husholdningers elforbrug 8 Endvidere sammenlignes elforbrugende for tilfælde 1 til 3 med rapporten "SBi 2005:12 Husholdningers elforbrug. Rapporten bygger på en undersøgelse af det sekundære elforbrug i 50.000 husstande sammen med socio-økonomiske oplysninger. Herudover er der i SBi-rapporten lavet forbrugsmålinger i 100 husstande, hvor 10 % af dem er interviewet grundigt for at belyse holdningers og vaners betydning for behovet. I undersøgelserne fandt man frem til at 30-40 % af det sekundære elforbrug kan forklares ud fra objektive oplysninger om beboerne og deres bolig. Den største indflydelse herpå er antallet af personer i husstanden, men også husstandens samlede indkomst har stor betydning. 60-70 % af det sekundære elforbrug kan imidlertid forklares af husstandens adfærd og holdning. Ud fra kvalitative spørgeskemaer og interviews er der påvist, at husholdninger med relativt lave elforbrug er energibeviste og benytter apparater med lavt el-forbrug. Derudover viser undersøgelserne, at det sekundære elforbrug varier meget. F.eks. benytter børnefamilier normalt mere el til tøjvask, tørring og opvask, mens ældre og enlige normalt har større elforbrug til køl og frysning. Endvidere er der forskelle på elforbrug til standby funktioner. Nogle familier slukker apparaterne efter brug, så der nærmest intet forbrug er, mens det hos andre udgør 15-20 % af deres samlede elforbrug. På side 10 i "SBi 2005:12 - Husholdningers elforbrug fremgår en tommelfingerregel til beregning af det sekundære elforbrug for et normalt hus.. å 530 12 690 8 Husholdningers elforbrug bliver i afhandlingen benævnt sekundært elforbrug Side 38 af 78

Antages det sekundære elforbrug i dome-bygningen at være tilsvarende et normalt parcelhus, vil elforbruget ifølge tommelfingerregelen være: 530 120 12 4 690 4730. å (A) Af denne tommelfingerregel er der alene taget højde for antal personer og størrelsen af boligen, hvilket i følge "SBi rapporten" også er de to mest betydningsfulde faktore for 30-40 % af det sekundære forbrug. Af figur 12 fremgår en anden metode til beregning af det sekundære elforbrug. Figur 12: Uddrag fra side 11 i "SBi 2005:12 - Husholdningers elforbrug". Original figurtekst: Parcelhuse: væsentligste baggrundsvariables forklaringskraft over for elforbrug, opgjort som effekkt i kwh og ændring i R 2 (%), hvis de enkelte variable tages hver for sig, samt hvis de indgår i en samlet model. R 2 er et tal for, hvor stor en del af variationen i elforbruget de enkelte variable forklarer. I dome-huset er det svært at forudsige, hvordan den samlede indkomst vil blive, samt hvor mange børn på 0-6 år og/eller unge på 13-19 der er. Betragtes en normal familie, vil elforbruget være størst, hvis begge børn er mellem 13-19 år samt begge forældre arbejder. Vurderes det, at begge forældre har en indkomst på 25.000 kr. om måneden, samt begge børn har en samlet indkomst på 100.000 kr. om året, vil den samlede indkomst være 700.000 kr. Beregnes det samlede elforbrug ud fra figur 12. findes. 628 4 541 7 90 12 90 2 179 4860. å Med en variation fra 500.000 kr. til 900.000 kr. findes resultaterne 4680 kwh og 5040 kwh. Hvilket har en procentforskel på forholdsvis:.. 100 % 100 % 3,7 %... 100 % 100 % 3,7 %. Det ses, at en variation på 200.000 kr. giver en forskel på 3,7 %, hvilket betyder at en fejlvurdering af den samlede bruttoindkomst ikke har en stor indflydelse. Side 39 af 78

Af figur 13 ses det sekundære elforbrug i husstanden i forhold til antallet af personer i husstanden. Grafen viser fem forskellige kurver i intervallet fra de 5 % laveste forbrug til de 95 % laveste forbrug. Sammenlignes de tidligere beregninger af årlige elforbrug med graferne på figur, ses det at tilfælde 1 svarer til de 5 % laveste forbrug. Tilfælde 2 ligger mellem de 75 % og 95 % laveste forbrug. Og tilfælde 3 ligger på medianen. Figur 13. Uddrag fra side 11 i "SBi 2005:12 - Husholdningers elforbrug (Kristen Gram Hansen)". Parcelhus elforbrug. Gennemsnit og spredning som funktionen af antal personer i husstanden. Området mellem den mørkegrønne og den røde indikerer, hvor 90 % af husholdningernes elforbrug befinder sig. 3.2. BILAG: RUMOPVARMNING OG INDEKLIMA Af Søren Houe. Se Excel-fil BSim_Rumopvarmning_1 3.3. BILAG: BRUGSVAND Af Peter Hansen. Det forudsættes, at det daglige vandforbrug pr. person i domen er på 120 l, altså lidt højre end gennemsnitsvandforbruget på 114 l pr. person 9. Det antages, at ca. 1/3 af vandforbruget går til varmt brugsvand, svarende til 58,4 m 3 varmt vand pr. år. Hermed fås et årligt energibehov til brugsvand, idet det antages at vandet skal opvarmes fra 10 C til 45 C, på: 58,4 998 4,2 45 10 3600 2380 9 Fra side 5 i Vand i tal 2010 udgivet af DANVA. Side 40 af 78

Dette er det forventede årlige energiforbrug til opvarmning af brugsvand. For at fordele forbruget ud på hele året, opstilles der et tappeprogram for gennemsnitshverdage og et for weekenddage. Det antages, at alle ugerne følger et program bestående af 5 hverdage samt to weekenddage. Det er antaget, at der er et let forhøjet varmtvandsforbrug på weekenddage i forhold til hverdage. Dermed er det gennemsnitlige energiforbrug til varmt vand på en hverdag er på 6,3 kwh og en weekenddag på 7,2 kwh. Dette giver et gennemsnitligt ugentligt energiforbrug på 45,6 kwh. Af figur 14 ses tappeprogrammet for en uge Energi [kwh] 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 TAPPEPROGRAM FOR EN UGE 0,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Time Figur 14: Antaget tappeprogram for gennemsnits uge. I beregning af årsforbruget gentages det ugentlige tappeprogram 52,14 gange, svarende til 52 uger og én hverdag, eller i alt 8760 timer. Dette indsættes i Excel-beregneren under arket Årsforbrug vv til parametervariation, hvor varmebehovet til brugsvand antages uændret ved alle parametervariationsberegningerne. Dimensionering Der anvendes en varmtvandsbeholder (fremover VVB) til brugsvandet. Således akkumuleres varmt vand, når der er gunstig varmeproduktion. Til bestemmelse af beholderens størrelse, samt bestemmelse af den installerede effekt, anvendes tappeprogrammet fra DS439, som indtegnet i figur 15. Side 41 af 78

TAPPEPROGRAM Bruser Køkkenvask 2,5 Energiforbrug [kwh] 2 1,5 1 0,5 0 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040 1080 1120 1160 1200 1240 1280 1320 1360 1400 Tid i minutter (i alt 24 timer) Figur 15: Tappeprogram over 24 timer, ved anvendte værdier som angivet i DS439. Ud fra tappeprogrammet er der opstillet et regneark 10, som ud fra hvornår der produceres varme, udregner den effektive volumenstørrelse af VVB. Kan ses i Excel-beregneren under arket Dim. af VVB. Dette gøres på baggrund af det nødvendige maksimale energiindhold i VVB. Energi [kwh] 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 VARMTVANDSBEHOLDER Energi i tank Tappebehov Produktion 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Time Figur 16: Tappeprogram, varmeproduktion samt energiindhold i VVB. 10 Opstillet ud fra metode beskrevet i Brugsvandsprioriteret Varmtvandsproduktion løsningsmetode A, udarbejdet af Niels Uhre Christensen. Side 42 af 78

Antages det, at systemet er brugsvandsprioriteret og at der kan leveres energi til varmtvandsbeholderen i 5 timer, skal brintkedlen og/eller el-patronen kunne yde en effekt på 4,31 kw. Det antages, at opvarmningen foregår i dagtimerne, idet varmebehovet antages at være lavere pga. solindfaldet. Af figur 16, (også aflæst i Excel beregner, se Excel-fil Undesøgelse 1.1 ) ses det, at det højeste energiindhold i VVB er på 13,23 kwh og ud fra dette kan den effektive volumen af VVB findes ved: Hvor: 994 - V eff er det effektive volumen - ρ vand er densiteten på vand - cp vand er vands specifikke varmekapacitet - t bv er temperaturen på det varme brugsvand - t bk er temperaturen på det kolde brugsvan 13,23 4,2 0,254 55 10 Altså skal der anvendes en brintkedel med en effekt på mindst 4,31 kw og en VVB med et effektivt volumen på ca. 255 l. 3.4. BILAG: KOMFUR Af Meinhardt Thorlund Haahr. I dome-bygningen antages det, at komfuret benytter brint direkte til affyring i kogeblus. Det antages, at der er installeret 4 kogeblus (A-brændere). Forbruget er 0,4 m 3 /h bygas ved øvre brandværdi på 17,6 MJ/m 3. Se figur 17. 11 Antages det, at der kan opnås den samme virkningsgrad ved afbrænding af brint som ved bygas, skal der bruges tilsvarende mængde energi. Effekten udregnes til: Φ 0,4 Ved fire kogeplader vil effekten være: 1 17,6 0,4 17,6 1,96 3600 Φ 1,96 4 7,84 Da brints øvre brandværdi er 141,79 MJ/kg vil forbruget af brint findes til: 12 11 Fundet på HFB's hjemmeside (Byggecentrum): http://www.hfb.dk/fileadmin/templates/hfb/dokumenter/beregn/gasforbrug.pdf D.06-12-2011 12 Fundet på Wikipedia's hjemmeside på: http://da.ikipedia.org/wiki/br%c3%a6ndv%c3%a6rdi#.c3.98vre_br.c3.a6ndv.c3.a6rdi.2c_kalorimetrisk_br.c3.a6ndv.c3.a6rdi. 05-12-2011 Side 43 af 78

eller eller 1 1,9 141,79 1000 1,9 3600 0,09 12,76 0,552 0,552 0,09 49,68 49,68 4 198,72 Et komfur vil dog ikke i bruge den nominelle effekt i hele brugstiden. For at finde et dagligt gennemsnitligt forbrug, tages der udgangspunkt i en årlig gennemsnitsværdi. Dong Energy 13 oplyser et årligt forbrug for komfur med el blus ligger mellem 215 223 kwh pr. år, alt efter udstyr. Da beboerne regnes med at være energibeviste, reduceres dette til 175 kwh pr. år, hvilket svarer til 0,48 kwh pr. døgn. Det antages at forbruget opstår i timerne 17-18. I regne arket, vil den daglige tapningen af brint til komfuret derfor opstår som: 0 kwh fra 0-17 0,48 kwh fra 17-18 0 kwh fra 18-24 Fundet på DONG's hjemmeside på: http://www.dongenergy.dk/privat/energiforum/tjekditforbrug/typiskelforbrug/pages/apparater.aspx d. 05-12-2011 Side 44 af 78

Figur 17: Gasforbrug for enkelte apparater. Uddrag fra "Håndbog for Bygningsindustrien" Side 45 af 78

4. BILAG: SYSTEMOPBYGNING 4.1. BILAG: PRINCIPTEGNING Af Meinhardt Th. Haahr. Side 46 af 78