ENERGI & MILJÖSMARTA BYGGNADER FÖR ETT LÅNGSIKTIGT HÅLLBART SAMHÄLLE

Transkript

1 ENERGI & MILJÖSMARTA BYGGNADER FÖR ETT LÅNGSIKTIGT HÅLLBART SAMHÄLLE DELTAte Södra Gubberogatan Göteborg Torkel Andersson torkel.andersson@deltate.se Hemsida

2 ENRGIKRAV I BOVERKETS BYGGREGLER BBR

3 Sverige BBR (2011) (2012) Boverkets byggregler Klimatzon I II III Bostäder Energianvändning Kwh/m² Lokaler Energianvändning Kwh/m² Bostäder med elvärme Energianvändning Kwh/m² Lokaler med elvärme Energianvändning Kwh/m²

4 Skärpta energikrav i BBR Ändrade kravnivåer för bostäder som har annat uppvärmningssätt än elvärme från 1 januari Klimatzon: Klimatzon 1 är Norrbottens, Västerbottens och Jämtlands län. Klimatzon 2 är Västernorrlands, Gävleborgs, Dalarnas och Värmlands län. Klimatzon 3 är övriga län.

5 PASSIVHUS

6 Passivhus Effektbehov för värme vid dimensionerande utetemperatur Energibehov BBR Bostäder Zon III 110 kwh/m² Zon II 130 kwh/m² Zon I 150 kwh/m²

7 Passivhus

8 OLIKA ÅSIKTER OM PASSIVHUS KRITISK Christer Harrysson Passivhus kräver särskild utbildning av projektörer, byggare och brukare. Med passivhus ökar risken för byggskador, innemiljöproblem och miljöpåverkan. Komplicerade lösningar för värme och ventilation, till exempel FTX-ventilation med liten energibesparing och golvvärme. Passivhusens totala energianvändning i driftskedet ligger obetydligt under lågenergialternativet med frånlufsvärmepump. Passivhusen har större innetemperaturvariationer och minskat gratisvärmeutnyttjande med en centralt placerad termostat i ventilationsaggregatet, som inte har möjligheter att åstadkomma en individuell rumstemperaturfördelning. FÖRESPRÅKARE Hans Eek Vi bygger hus för att skydda oss mot klimatet. Vi bygger passivhus för att skydda klimatet mot oss. Att passivhusen ställer högre krav på kvalitet och kontroll är väl snarare är en styrka än en brist. Den ökade risken för fuktproblem i de yttre delarna av klimatskalet i och med ökad isolering är marginell, och uppvägs mer än väl av det ökade arbete med byggfukt och lufttäthet pasivhusbyggande innebär. Ja det är svårighet att tillgodose olika temperaturer i olika rum om luften används som värmebärare. Vilket inte är ett krav, men ger bättre ekonomi.

9 VENTILATION

10 Frågor man bör ställa sig som beställare och VVS-Konsult. Är det rätt att ventilera med konstanta luftflöden oavsett ventilationsbehov? Är det rätt att ventilationsmässigt inte beakta utomhustemperaturvariationer mellan sommar och vinter? Är det rätt att inte beakta de termiska drivkrafternas påverkan på byggnaden och dess klimatsystem vintertid? Är det rätt att ventilera med höga tillufttemperaturer (18-20 C) i lokaler med överskottsvärme? Är det rätt att tvinga frisk uteluft igenom smutsiga filter innan den tillförs lokalerna?

11 Alternativ! Är det rätt att ventilera med konstanta luftflöden oavsett ventilationsbehov? Alternativet: Behovsstyrd ventilation. Är det rätt att ventilationsmässigt inte beakta utomhustemperaturvariationer mellan sommar och vinter. Alternativet: Årstidsanpassad ventilation. Är det rätt att inte beakta de termiska drivkrafternas påverkan på byggnaden och dess klimatsystem vintertid? Alternativet: Tryckbalansering. Är det rätt att ventilera med höga tillufttemperaturer (18-20 C) i lokaler överskottsvärme? Alternativet: Sänkt tillufttemperatur på tilluften i kombination med behovsstyrning och variabelflödesdon. Är det rätt att tvinga frisk uteluft igenom smutsiga filter innan den tillförs lokalerna? Alternativet: Konstruera klimatsystem som inte behöver traditionella filter.

12 VÄRMEVÄXLING ett sätt att spara i slöseriet

13 Olika ventilationssystems elförbrukning S Vargbroskolan: fläkt + pump el 2 kwh/m2, år

14 Värmeväxling, ett sätt att spara i slöseriet! Att ventilera med konstanta flöden då behovet varierar är inte energieffektivt och miljövänligt och därmed ett slöseri med energi och miljö. Att använda värmeväxling för att spara i slöseriet är inte en optimal lösning då dyr elenergi används för att spara billigare värmeenergi.

15 BEHOVS-OCH ÅRSTIDSANPASSAD VENTILATION

16 Behovsstyrd- och årstidsanpassad ventilation Behovsstyrda luftflöden kan reducera värme- och elenergianvändningen för ventilation med upp mot 60 % i förhållande till konstantflödesdrift. Årstidsanpassade luftflöden kan ytterligare reducera värme- och elenergianvändningen för ventilation med ytterligare ca 20 %. Denna reducering slår ofta ut lönsamheten med att installera värmeväxlare. Utan värmeväxlare öppnar sig möjligheter till mycket intressanta alternativa lösningar.

17 Årstidsanpassad ventilation Tillufttemperaturen sänks i takt med att utomhustemperaturen sjunker. Tilluften får då en större kylande verkan och därmed behövs mindre luft för att hålla inställd rumstemperatur. Mindre luft som skall värmas till lägre temperatur reducerar uppvärmningsbehovet och fläktenergi. Den relativa fuktigheten blir inte lika låg vintertid p.g.a lägre luftomsättning och rätt rumstemperatur.

18 Varvtalstyrning av fläktar och pumpar VARVTAL FLÖDE TRYCK EFFEKT 100% 100% 100% 100% OBS! Gäller varvtalsstyrning med frekvensomriktare

19 ALTERNATIVA VVS-SYSTEM

20 MODERNA SJÄLVDRAGSSKOLOR Vind- och termikdrivet variabelflödessystem med passiv värme och kyla ur marklager Fredkullaskolan i Kungälv 1992

21 Temperatur i kulvert Gratis kyla Gratis värme

22 Riseberga skola

23 Traditionellt / Alternativt Klimatsystem

24 Moderna självdragsskolor

25 BOSTADSVENTILATION Fläktförstärkt självdrag

26 Kv Birgittas Trädgårdar Vadstena Fläktförstärk självdragsventilation i flerbostadshus på 1990-talet

27 Kv Birgittas Trädgårdar Vadstena

28 Trekantsgatan GBG Solfångare Fläktförstärk självdragsventilation i flerbostadshus 2011

29 Trekantsgatan GBG Luftintag

30 Trekantsgatan GBG Jordrör tilluft

31 Ventilationsfilter Ljuddämpare för hjälpfläkt Spjäll för brandfläkt Tilluftkammare

32 Trekantsgatan GBG Hjälpfläkt Brandfläkt

33 Trekantsgatan GBG Tilluftkanaler till lägenheter Gråvattenvärmeväxlare Ventilationskulvert som hämtar värme och kyla ur marklager

34 Trekantsgatan GBG Tilluftventil i sovrum

35 Trekantsgatan GBG Frånluftventil och spisfläkt

36 Trekantsgatan GBG Fuktstyrd frånluftfläkt i bad

37 Trekantsgatan GBG Växlare för värme och varmvatten

38 Trekantsgatan GBG Acktankar för solvvärme

39 JOACHIM EBLE ARCHETEKTUR

40 JOACHIM EBLE ARCHETEKTUR

41 JOACHIM EBLE ARCHETEKTUR

42 HYBRIDVENTILATION

43 Hybridventilation Tilluftkulvert under byggnaden som passivt värmer och kyler tilluften. Behovs- och årstidsanpassad ventilation via lågtrycksfläkt och variabelflödesdon. Passiv frånluft via korridorer, trapphus och spjällförsedda huvar på tak. Låg energi- och miljöbelastning. Moderna tekniklösningar.

44 DRIFTERFARENHETER FRÅN EN ENERGIEFFEKTIV SKOLA Vargbroskolan Vargbroskolan har en total viktad energianvändning som hamnar 30 procent lägre än PH09-kriterierna (nya kriterier för passivhusstandard) och hela 70 procent lägre än Boverkets byggreglers (BBR) nya krav.

45 World Sustainable Building Conference

46 World Sustainable Building Conference

47 Hybrid ventilation Vargbroskolan Ritad av Björn Johansson, K-Konsult arkitekter i Värmland, 2005

48 Ventilationskulvert på Vargbroskolan

49 Vargbroskolan

50 Ventilationskulvert på Vargbroskolan VARVTAL FLÖDE TRYCK EFFEKT 100% 100% 100% 100%

51 Temperaturgivarplacering i ventilationskulvert på Vargbroskolan

52 Tillufttemperaturer dagtid på Vargbroskolan Stor skillnad på utomhustemperatur liten skillnad på tillufttemperatur efter kulvert

53 Vargbroskolan-uppföljning Inomhusmiljö personalen överlag upplever inneklimatet som mycket positivt uppmätt rumsmedeltemperatur i klassrum: mellan 20,2 o C till 20,4 o C, de kallaste vinterdagarna mellan 20,4 o C till 20,7 o C, vårdagar

54 GRAVITATIONSFILTER PÅ VARGBROSKOLAN

55 Gravitationsfilter

56 Solceller 131 m² solceller på skolans brutna sydtak Maximal el-effekt drygt 18 kw

57 VARGBROSKOLAN

58 Vargbroskolan-uppföljning

59 Gröna rummet och solcellanläggning Varmvattenberedning Tänkvärt! 131 m² solceller och en liten vindsnurra på Vargbroskolan räcker för att täcke den el som krävs till fläkt- och pumpel och varmvattenberedning samt komfortkyla på skolan.

60 Passiv kyla Vargbroskolan har ett alternativt men fullvärdigt klimatsystem med passiv kyla som klarar hålla behagligt svala lokaler även när utomhustemperaturen överstiger +30 C. Alternativt klimatsystem med kyla Traditionellt klimatsystem med kyla Miljövänlig och elfri komfortkyla Elintensiv och miljovänliga kylkmedie

61 Värmeförbrukning, fjärrvärme + fast. el Värmeförbrukning, fjärrvärme och fastighetsel i kwh/m² BRA (summan av invändig yta) BBR SFP Klimatzon I II III kw/(m³/s) Passivhus 0,35 l/s p m² kwh/m² o år. 2,0 Bostäder 0,35 l/s p m² kwh/m² o år. 2,0 Lokaler max 1,0 l/s p m² kwh/m² o år. 2,0 REPAB Fakta 2007 Grupp Låg Medel Hög Skolor värme kwh/m² Skolor fastighetsel kwh/m² Skolor värme+f.el kwh/m² Vargbroskolan värme 35 kwh/m² (Klimatzon II) Vargbroskolan fastighetsel 4 kwh/m² ( solceller) SFP < 0,4 kw/(m³/s) Vargbroskolan värme + f.el 39 kwh/m²

62 ENERGI JÄMFÖRELSE Passivhus i Vargbroskolan Lindås Total energiförbrukning pellets 35 + el 25 kwh/m²= 60 kwh/m²år Totalt 35 + (25 x 2,5) = 98 Med bergvärmepump ( ) x 2,5 = kwh/m² Total energiförbrukning el 68 kwh/m²år Totalt 68 x 2,5 = 170

63 Hanemåla skola i Nybro

64 HANEMÅLA SKOLA I NYBRO KLIMATANLÄGGNING VENTILATION OCH KYLSYSTEM

65 HENÅNS SKOLA PÅ ORUST

66 HENÅNS SKOLA PÅ ORUST KULVERTVENTILATION FASADVENTILATION

67 GOTA MEDIA Kalmar

68 Gota Media Principschema ventilation

69 Markvärmeslinga

70 Energi- och miljösamordnare I takt med att allt högre krav ställs på bra inomhusklimat, energieffektiv drift och miljövänligt byggande krävs stor samlad kunskap. En energi-och miljösamordnares arbetsuppgift i ett byggnadsprojekt är att hjälpa till att utforma byggnaden beträffande energi- och miljöriktig gestaltning, material och dimensionering samt att hjälpa till att välja och utforma byggnadens klimatanläggning. Energi- och effektberäkning och LCC-beräkningar samt upplägg för driftuppföljning hör också till arbetsuppgifterna. DELTAte har denna tjänst för fastigheter med alternativa klimatsystem.

71 Tack för uppmärksamheten!

72 Helhetssyn Arkitekt Byggnadsplacering Byggnadens utformning (volym, tyngd) Beställaren Krav på inneklimat Energibehov Kostnad Fönsterplacering, typ, storlek, solavskärmning VVS Värme/energi Ventilation Kyla Termiskt klimat Miljö Samhällets krav BBR Projektledare Energi- och miljö samordnare System val Energiberäkningar LCC-beräkningar Samverkan Konstruktör Klimatskal Täthet!! Köldbryggor! El Belysning Utrustning LCC Formar inomhusklimatet, energiprestanda och miljöbelastning för byggnaden

73 Slinky i dike

74 Den stora utmaningen Sveriges nationella mål är att minska energianvändningen i byggnader med 20 procent till 2020 och med 50 procent till 2050 jämfört med 1995 års nivå. Nybyggnationen motsvarar ca 1 % per år av de befintliga byggnaderna. Det betyder att ca 70 % av det totala byggnadsbeståndet 2050 utgörs av hus som finns redan. Vi måste alltså ge oss på klimatanläggningarna i våra befintliga byggnader i stor omfattning under de kommande åren om målet skall kunna uppnås.

75 Energieffektivisering på 1980-talet Klimatzon I II III Lokaler max 1,0 l/s p m² kwh/m² o år. FRÖLUNDA TORG BBR krav 2009 Värme Besparing 65% Före 210 kwh/m² Efter 73 kwh/m² Fastighets El Besparing ca 60% Kyleffektreducering ca 50 % från ca 6 MW till ca 3 MW

76 Klimatförbättring och energibesparing genom ändrad driftstrategi

77 Total energianvändning

78 FILTER

79

80 Ventilationsfilter Med mekanisk ventilation kom behovet av filter för att skydda installationerna från nedsmutsning. Filter i mekaniska klimatsystem är inte problemfritt.

81 Ventilationsfilter

82 LUFTFILTER

83

84 Bakterie- och mögeltillväxt i ventilationsfilter

85 Filterbyte

86

87

88

89 Ventilationsfilter kan vara (ett) skämt I en undersökning i Danmark där försökspersonerna fick lukta sig till problem fann Ole Fanger att luftkvaliteten till 42% bestämdes av lukt från ventilationssystemet, till 20% av material i rummet och bara till 13 procent av människorna som vistades där. Det är därmed inte alltid möjligt att förbättra luftens kvalité i en lokal enbart genom att öka luftutbytet. En ökning av luftflödet i en luktande anläggning kan tvärt emot syftet ge sämre luft. Ventilationsfilter är ofta bra grogrund för mikroorganismer (mögel och bakterier), enl. Morey, England. Kvalster sitter i filtren med öppen mun, och in flyger organiska ämnen. I vadden kan de frodas och må gott. Deras avföring bärs bort av luftflödet och kommer in i rummen. Visserligen är det småskit, men det är högst allergent. Bakterier bryter ned organiska ämnen som fastnat i filtret och snart är det nya filtret ett skämt-filter. Det börjar lukta från filtret av bakterier och härsknande organiska substanser som fångats in. Filtret må vara effektivt i infångande men avger både mikropartiklar och gaser.

90 Förslag till konsultupphandling Information och kravspecifikation om skolans klimatanläggning Skolan som skall byggas skall i stället för ett traditionellt FTX system projekteras med ett alternativt klimatsystem där friskluften tillförs lokalerna via en markförlagd kulvert under byggnaden utan någon luftkvalitetsförsämrande behandlig i form av traditionella filter och batterier. Den markförlagda ventilationskulverten som utnyttjar markvärme vintertid och markyla sommartid skall dimensioneras och utformas så att ingen extra värme eller kyla behöver tillsättas tilluften någon gång under året. Klimatsystemet skall projekteras och drivas med behovs- och årstidsanpassade luftmängder inom intervallen 1,5-9 oms/h i varje undervisningslokal. Fläktstyrda tilluftflöden och passiva avluftflöden till och från undervisningslokaler, sammanträdesrum och kontorslokaler. Tillufttryck i ventilationskulvert max 100 Pa. Värmesystem Värmesystemet projekteras och injusteras som ett lågflödessystem med företrädesvis endast en radiator per lokal. Styranläggning Styranläggningen projekteras för individuell luftflödesstyrning i sekvens med radiatorn i samtliga lokaler med respektive lokals rumstemperatur som ledvärde. Utomhustemperaturberoende rumsbörvärde med stor reglernoggrannhet max +/- 0,5 grader. Den relativa fuktigheten skall styras att hållas inom intervallet % i befolkade undervisnings-lokaler. Energiförbrukning Skolan skall klara följande energikrav. Värmeenergiförbrukning under 45 kwh/m² för uppvärmning. Elenergiförbrukningen för fläktar och pumpar under 7 kwh/m².

91 Aggregat max 5m 3 /s Drifttid är (12h/dygn) Endast drift under vardagar Driftfall VVX: Jämförelse aggregat Konstantflöde. FTX T till =18 C Roterande turborotor Konstantflöde. FTX T till =18 C Roterande Standard Variabelflöde* FTX T till >13 C Roterande standard Variabelflöde* T T till >13 C Nej Variabelflöde* T T till >5 C Pris aggregat: Variabelflödesdon + styr (15 klassrum) N/A N/A Verkningsgrad vinterfall: 82,3% 78,1% 83,9% N/A N/A Flöde sommarfall (medel): 100% 100% 50% 50% 50% Flöde vinterfall (medel): 100% 100% 25% 25% 15% Värmebatteri Fjärrvärme Fjärrvärme Nej Fjärrvärme Fjärrvärme Värme via batteri: 1 54 kwh kwh 0 kwh kwh kwh Energi fläktar: kwh kwh kwh kwh kwh Värme + El aggregat kwh kwh kwh kwh kwh Tot driftkostnad per år: (El 1.0kr, Fj 0.7kr Per kwh) kr kr kr kr kr Nej Bra inomhusklimat Bra inomhusklimat Bra inomhusklimat

92 Aggregat max 5m 3 /s Drifttid är (12h/dygn) Endast drift under vardagar Jämförelse aggregat Driftfall Exempel på gammalt befintligt aggregat. FT T till =18 C FT Konstant-flöde. FTX T till =18 C VVX: Nej Roterande Standard Nej Variabel-flöde. T T till >5 C Pris Aggregat: N/A Ca * Variabelflödesdon + styr (15 klassrum) Verkningsgrad vinterfall: N/A 78,1% N/A Flöde sommarfall (medel): 100% 100% 50% Flöde vinterfall (medel): 100% 100% 15% Värmebatteri Fjärrvärme Fjärrvärme Fjärrvärme Värme via batteri: kwh kwh kwh Energi fläktar: kwh kwh kwh Värme + El aggregat kwh kwh kwh Tot driftkostnad vid: El 1kr, Fj 0,7kr Per kwh * Pris för upprustning av aggregat kr kr kr Bra inomhusklimat

93 Aggregat max 5m 3 /s Drifttid är (12h/dygn) Endast drift under vardagar Jämförelse ombyggnad Driftfall Exempel på gammalt befintligt aggregat. FT T till =18 C FT Konstant-flöde. FTX T till =18 C VVX: Nej Roterande Standard Nej Variabel-flöde. T T till >5 C Pris Aggregat: N/A Ca Variabelflödesdon + styr (15 klassrum) Tot driftkostnad vid: El 1kr, Fj 0,7kr Per kwh N/A kr kr kr Besparing per år. N/A Återbetalningstid N/A 2,6 år* 2,4 år * Ofta tillkommer kostnader för nytt eller större fläktrum Bra inomhusklimat Fläktstyrd tilluft, passiv frånluft via korridorer och trapphus. Tryckstyrt spjäll under takhuv.

94 Aggregat max 5m 3 /s Drifttid är (12h/dygn) Endast drift under vardagar Jämförelse nybyggnad Driftfall Konstant-flöde. FTX T till =18 C Variabel-flöde. FTX T till >13 C Variabel-flöde. T T till >5 C VVX: Roterande Standard Roterande standard Nej Pris Aggregat: Variabelflödesdon + styr (15 klassrum) Tot driftkostnad vid: El 1kr, Fj 0,7kr Per kwh kr kr kr Tot kostnad inkl 2 års drift Tot kostnad inkl 5 års drift Tot kostnad inkl 10 års drift Bra inomhusklimat Bra inomhusklimat Fläktstyrd tilluft, passiv frånluft via korridorer och trapphus. Tryckstyrt spjäll under takhuv.

95 FOR nr 489: Forskrift om tekniske krav til byggverk (Byggteknisk forskrift) Ventilasjon i byggverk for publikum og arbeidsbygning (1) I byggverk for publikum og arbeidsbygning skal frisklufttilførsel på grunn av forurensninger fra personer med lett aktivitet være minimum 26 m 3 pr. time pr. person. Ved høyere aktivitet skal frisklufttilførsel økes slik at luftkvaliteten blir tilfredsstillende. (2) Friskluft på grunn av lukt og irritasjonseffekter fra stoffer som avgis fra bygningsmaterialer og inventar, skal minimum være 2,5 m 3 pr. time pr. m 2 gulvareal når bygningen eller rommene er bruk. Frisklufttilførsel når bygningen eller rommene ikke er i bruk skal være minimum 0,7 m 3 pr. time pr. m 2 gulvareal. 26 m³/h o p = 7,2 l/s o p 2,5 m³/h o p = 0,7 l/s o p 0,7 m³/h o m² = 0,2 l/s o m²