1 6. December 2006 Termoaktive betonkonstruktioner, Projektleder, COWI Energi i bygninger 1 Skærpede energirammekrav i Bygningsreglementet Typiske gamle værdier for brutto energiforbrug: Rumopvarmning 40-55 kwh/m 2 pr år Varmt brugsvand ca. 5 - Belysning x 2,5 28-45 - Mek. ventilation x 2,5 15-25 - Køling/overtemp x 2,5 20-25 - Pumper mv. 2-5 -. I alt 110-160 kwh/m 2 pr år Vs. ny krav om max 95 kwh/m 2 pr år => Krav om egen produktion eller energibesparelser 2
2 Udnyttelse af bygningens varmeakkumulering er vigtig Let bygning Store temperatur sving Kølebehov om dagen Varmebehov om natten Højt energiforbrug Ingen lastudjævning Tung bygning Varmeakkumulering Lille kølebehov Lavt energiforbrug Krav til regulering 1/3 mindre installeret effekt 3 Kyoto-processen i projektering af energieffektiv køling / ventilation Lager / mekanisk + Totaløkonomisk optimering Frikøling / Naturlig ventilation (helst om natten) Valg af medietemperatur nær rumtemperatur = store flader Varmeakkumulering og lastudjævning Minimering af varmebelastninger fra sol, lys og apparatur 4
3 28.04.04 Kommunikat ion & Design, 2004 Termoaktive konstruktioner (TABS) har mange termiske fordele Slanger indstøbt i prefab. betondæk Køleydelse 3 gange større end ved in-situ støbt gulvkøling Høj-temperaturkøling, 17-20oC Aktiv energilagring i konstruktion Lav-temperaturopvarmning, 25-35oC Energigenvinding fx. fra serverrum 5 06.12.2006 Reto M. Hummelshøj Bet ons energi mæssige f ordele og udf ordri nge r Termoaktive konstruktioner som prefab. betonelementer fra Spæncom tilpasset dansk byggeskik 6 06.12.2006 Reto M. Hummelshøj Bet ons energi mæssige f ordele og udf ordri nge r
4 Spiralformede slangeelementer 1-2 spiraler pr. element For at beskytte rør må der ikke bores dybere end 5 cm Ved nedhængte lofter bør der opsættes skinner som fastgøres kontrolleret fx i element fuger Beskadiget rør kan udbedres ved udmejsling og muffe eller bandage i krympeplast 7 Adgang og tilslutning til indstøbte rør Nedefra Oppefra 8
5 Termoaktive konstruktioner giver god komfort og nye muligheder for energilagring og nye driftsstrategier Operativ temperatur [ C] 30 28 26 24 22 20 Operativ temperatur i rum ved forskellig flowstrategi Sluk i peak Sluk dag Altid tændt 18 24 6 12 18 24 6 12 18 24 Tid [time på dag] CR 1752 CEN 1998 Indeklimanorm 24,5 o C A: PPD 6% 23,5-25,5 o C B: PPD 10% 22,5-25,5 o C C: PPD 15% 21-26 o C Brugstid fra kl. 9-17 0,5 clo 1,2 met 0,6 o C/h stigning ok DS 474 Vejl. specifikation af indeklima 100 h > 26 C 25 h > 27 C 9 Ideelt sammen med naturlig ventilation Kun tilførsel af nødv. friskluft, evt. suppleret med nattekøling Ventilationsluft skal ikke bære køle- og varmelast Elbesparelser til ventilation og køling Lydløs og usynlig installation Gulvvarme kompenserer for træk Ingen eller mindre ventilationskanaler / nedhængt loft Større rumhøjde og -volumen med mindre bruttoetagehøjde Bedre udnyttelse af dagslys 10
6 Systemintegrationen er udfordringen Termoaktive konstruktioner er en nøgle til brug af vedvarende energi 11 Danske eksempler Det Kgl. Teaters ny skuespilhus Lundgård & Tranberg 12
7 Udnyttelse af overskudsvarme og havvand med varmepumpe 13 Energilagring i TABS (Thermo-Active Building Systems) Merinvestering til samlet energikoncept udgør ca. 9,6 mio. kr. ~ 2% Tilbagebetalingstid er ca. 8.7 år 14
8 Føringsveje under gulv 15 Middelfart Sparekasse's ny hovedsæde - Energi i den integrerede designproces 3 x Nielsen 16
9 Hvor kan termoaktive konstruktioner anvendes med fordel? 3 x Nielsen 17 Frikøling hele året ved COP 25-35, og mekaniske kompressorkøleanlæg behøves ikke 80% besparelse 18
10 Der er kun behov for at trække på spidslast (lager) i ganske få timer årligt Hverdage 23-08 Timer over 20 19 18 17 16 15 Timer i alt Jan 0 0 0 0 0 0 207 Feb 0 0 0 0 0 0 180 Mar 0 0 0 0 0 0 189 Apr 0 0 0 0 0 0 198 Maj 0 0 0 0 0 5 207 Jun 0 1 5 6 19 30 180 Jul 1 3 7 20 36 50 207 Aug 0 5 12 23 28 54 198 Sep 0 0 0 2 3 10 189 Okt 0 0 0 0 0 0 207 Nov 0 0 0 0 0 0 189 Dec 0 0 0 0 0 0 198 19 Hvordan ser det ud? 20
11 Hvad koster det / sparer man Brug af termisk masse reducerer spidslast (mindre køle- og ventilationsanlæg). Total økonomisk er er termoaktive konstruktioner ca. 300 kr. billigere pr. m 2 i anlægsinvestering selv om dækket i sig selv koster lidt ekstra. Ved brug af termoaktive konstruktioner kan der årligt typisk spares ca. 16 kwh/m 2 el eller 40 kwh/m 2 i primærenergiforbrug dvs. energirammen kan lettere opfyldes => øget arkitektonisk frihed. Der spares årlig servicering af køle- og ventilationsanlæg og reinvesteringer - typisk ca. 27 kr./m 2 år i D&V og reinvest. Besparelsen i el og D&V modsvarer en merinvestering på 600-1200 kr./m 2 Der kan yderligere spares på rumopvarmningsforbrug ved anvendelse af varmedrevne varmepumper. Udfordring: Rigtigt design af akustik regulering og systemintegrationen på energisiden er afgørende for at opnå disse resultater. 21