Energieffektivisering av byggnader med superisolering

Transkript

1 Energieffektivisering av byggnader med superisolering Pär Johansson, Tekn. Dr. Bygg- och miljöteknik Byggnadsteknologi

2 5xENERGI Bakgrund EU: Energianvändningen ska minska med Kulturminnesmärkta byggnader får ej förvanskas Superisolering kan spara energi samtidigt som byggnadernas arkitektur bevaras 20% till % till

3 Sveriges energianvändning Energianvändning (TWh) Utrikes transporter och användning för ickeenergiändamål Förluster i kärnkraften Omvandlings- och distributionsförluster, exkl. kärnkraft Bostäder och service* ~40 % Inrikes transporter Industri Statens energimyndighet. (2013). Energiläget 2013, ET 2013:22. Eskilstuna, Sverige. *bostäder, lokaler exklusive industrilokaler, fritidshus, areella näringar och övrig service vilket inkluderar byggsektorn, gatu- och vägbelysning, avlopps- och reningsverk, el- och vattenverk 3

4 Bostäders energianvändning Energianvändning (kwh/m 2 ) Uppvärmning flerbostadshus Uppvärmning småhus Bostäder, BBR 20* Klimatzon 3, 90 kwh/m 2 Klimatzon 2, 110 kwh/m 2 Klimatzon 1, 130 kwh/m 2 Bostäder med elvärme Klimatzon 3, 55 kwh/m 2 Klimatzon 2, 75 kwh/m 2 Klimatzon 1, 95 kwh/m 2 Statens energimyndighet. (2013). Energiläget 2013, ET 2013:22. Eskilstuna, Sverige. *gäller from 1 juli

5 Bostadsbeståndet % av byggnadsbeståndet BBR 20, kapitel 9 Energihushållning U-värde på yttervägg (W/(m 2 K)) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Byggår Byggår Boverket. (2010). Energi i bebyggelsen - tekniska egenskaper och beräkningar - resultat från projektet BETSI. Karlskrona, Sverige. 5

6 Vad är superisolering?! Värmekonduktivitet, λ (mw/(m K)) Superisolering! <25 6

7 Vad är inte superisolering? Reflekterande folier Värmereflekterande målarfärger 7

8 Minskar tjockleken på isoleringen 140 mm 20 mm 9

9 Värmetransport i isoleringsmaterial Värmekonduktivitet (mw/(m K)) Ledning gas (luft) Densitet (kg/m 3 ) 12

10 Aerogel Berge, A., and Johansson, P Literature Review of High Performance Thermal Insulation (Report 2012:2). Gothenburg, Sweden: Chalmers University of Technology, Department of Civil and Environmental Engineering. 13

11 Aerogel Monolitisk λ=17-19 mw/(m K) Granulat λ=13-20 mw/(m K) Berge, A., and Johansson, P Literature Review of High Performance Thermal Insulation (Report 2012:2). Gothenburg, Sweden: Chalmers University of Technology, Department of Civil and Environmental Engineering. 14

12 Används mest i kompositer Polymerfilm λ=14-16 mw/(m K) Berge, A., and Johansson, P Literature Review of High Performance Thermal Insulation (Report 2012:2). Gothenburg, Sweden: Chalmers University of Technology, Department of Civil and Environmental Engineering. Kalkputs λ=28 mw/(m K) 15

13 Fjärrvärmerör med aerogel/vip Minskade förluster 15-20% Ingen försämring efter 1 år 16

14 Vakuumisoleringspaneler (VIP) Laminat med tunna metaliserade plastfilmer Söm Poröst kärnmaterial Photo: VARIOTEC Photo: va-q-tec AG 17

15 VIP: Från kylteknik till byggnader 1930 första patent (Tyskland) 1963 mer specifierat patent (USA) 1990-talet ersättning för CFC 1998 fasad in Tyskland Kylda transporter Kylskåp Varuautomater Källa: va-q-tec Byggnader Källa: Panasonic Källa: ZAE Bayern 18

16 FÄLTFÖRSÖK I GÖTEBORG: KVARTERET MALÖRTEN 19

17 Kvarteret Malörten CHALMERS MARIAPLAN 20

18 Kvarteret Malörten Landshövdingehus från 1930, ombyggt sent 1970-tal Trä Referens Testvägg 110 m 2 Tegel 22

19 Vägg tilläggsisolerad på utsidan 20 mm glasull 20 mm VIP T i 28x70 mm träläkt 20 mm glasull T i 20 mm glasull T e 22 mm träpanel 28 mm luftspalt 30 mm glasull 20 mm VIP 0,2 mm fuktspärr Bärande tegel/träplank T e 24

20 Landshövdingehus (1,1) Bostadsbeståndet % av byggnadsbeståndet BBR 20, kapitel 9 Energihushållning U-värde på yttervägg (W/(m 2 K)) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Punkterad VIP (0,54) Köldbryggor (0,22, 0,28, 0,40) Med VIP (0,17) Byggår Byggår Byta fönster: -15% Boverket. (2010). Energi i bebyggelsen - tekniska egenskaper och beräkningar - resultat från projektet BETSI. Karlskrona, Sverige. Energianv. (kwh/m 2 ) Före: 158,7 Efter: 127,5-20% 26

21 Temperatur och RH Temperature ( C) and RH (%) RH tilläggsisolerad Temp referens RH referens Temp tilläggsisolerad Temperature and relative humidity in the 2 nd floor wall. The reference wall (centerof-panel) is compared to the retrofitted wall during 2011, 2012 and January

22 LABORATORIEFÖRSÖK: ISOLERING PÅ INSIDAN 30

23 Ex: Lyckholms bryggeri 31

24 Beräkningar ger förutsättningar U-värde före Torr: 1.28 W/(m 2 K) Blöt: 2.94 W/(m 2 K) U-värde efter Torr: 0.21 W/(m 2 K) Blöt: 0.23 W/(m 2 K) Köldbryggor 0.49 W/(m 2 K) -62% U-värde -30% energianvändning 32

25 Laboratorieförsök: invändig VIP 33

26 Laboratorieförsök: invändig VIP 34

27 Klimatskalssimulator Utomhus Inomhus Kontroll Vägg 35

28 RH i träbalksändarna Relative humidity (%) W3c W4c W3c VIP W4c VIP Number of weeks 37

29 RH i träbalksändarna (centrum) Relative humidity (%) W4b VIP W3b W3b VIP W4b Number of weeks 39

30 ERFARENHETER FRÅN CENTRALEUROPA 40

31 VIP: Testats i byggnader sedan : 20 fältförsök inom IEA Annex års livslängd baserat på accelererade åldringsförsök Kvalitetskontroll Manuellt Photo: Axel Berge 41

32 5xENERGI VIP: Testats i byggnader sedan : 20 fältförsök inom IEA Annex års livslängd baserat på accelererade åldringsförsök Kvalitetskontroll Manuellt Värmekamera Photo: ZAE Bayern 42

33 Platta tak och takterasser Mineralull 120 mm Samma nivå Willems, W. and Schild, K. (2005). Vacuum Insulated Constructions in Detail. Proceedings of the 7th Symposium on Building Physics in the Nordic Countries, June 13-15, 2005, Reykjavík, Iceland. pp

34 Platta tak och takterasser ( m 2 ) Source: Dr. Samuel Brunner, EMPA 44

35 Väggar 45

36 VIP i yttervägg (puts) Pilotprojekt i Ebnat-Kappel, Schweiz 46

37 VIP i yttervägg (puts) VIP mellan skyddande skiva 47

38 Inre tilläggsisolering Köpenhamn Martin Morelli, Leif Rønby, Svend Erik Mikkelsen, Maja G. Minzari, Troels Kildemoes, Henrik M. Tommerup. (2012). Energy retrofitting of a typical old Danish multi-family building to a nearly-zero energy building based on experiences from a test apartment. Energy and Buildings Volume

39 Kontorshus München Första kommersiella VIP-projektet Betongstomme med VIP, PUR mellan Ultra low energy standard (20 kwh/m 2,å) 52

40 Slutligen Superisolering kan spara energi samtidigt som byggnadernas arkitektur bevaras Tunnare isolering: faktor 5 för samma U-värde Kostar mer: faktor 5 för samma U-värde Aerogel och vakuumisolering mest lovande idag Reflekterande folier och isolerande målarfärger uppfyller knappast det tillverkarna lovar 53

41 54

42 för en hållbar framtid 55