Svømmehaller og krav til energieffektivitet

Abstract

Svømmehaller er en spesiell bygningstype, som med høy innendørs temperatur og luftfuktighet, skiller seg fra andre bygninger som boliger og kontorbygg. Den høye innetemperaturen, forbruket av varmtvann, og fordampning fra svømmebassenget fører til et stort energiforbruk. Svømmehaller er ikke gitt egne krav i Teknisk forskrift til plan- og bygningsloven (TEK), til tross for at energiforbruket kan være tre ganger høyere enn kravene gitt for idrettshaller. Målet med denne rapporten er å finne fornuftige energibrukskrav basert på statistikk fra eksisterende svømmehaller og egne beregninger av energibruk for et typisk opplæringsbasseng.Energirammekrav for svømmehaller kan oppgis på to måter, enten som energibruk per bruksareal (BRA) eller som energibruk per bassengareal. Siden det er bassenget som er hovedfunksjonen i svømmehallen, og siden størrelsen på dette er svært avgjørende for det totale energibruket, vil det for svømmehaller være mest fornuftig å oppgi kravet som energibruk per bassengareal.Statistikk fra svømmehaller i drift viser at det gjennomsnittlige energibruket ligger rundt 500 kWh/m2 BRA eller 4000 kWh/m2 basseng. Statistikken viser også at danske svømmehaller har et litt lavere energiforbruk med rundt 3000 kWh/m2 basseng selv etter at tallene er temperaturkorrigert til Osloklima.For å finne oppnåelige energibrukskrav er det gjort beregninger ved hjelp av energiberegningsprogrammet Simien. Dette programmet tar utgangspunkt i den dynamiske metoden beskrevet i NS 3031, og finner årlig forbruk ved å summere opp simulerte effektbehov med et tidsintervall på 15 minutter. Beregningene er gjort for et 12,5 meter langt opplæringsbasseng, med svømmehall og dusj- og garderobeanlegg dimensjonert etter kravene gitt fra Norges Svømmeforbund. For å undersøke hva som påvirker det totale energibruket er det gjort beregninger med forskjellige tekniske løsninger knyttet til varmtvann og ventilasjon, og med varierende U-verdier på konstruksjonsdelene.Som utgangspunkt i beregningene brukes svømmehallen bygget etter TEK-2010-krav med friskluftsavfukting på romluften. Det årlige energiforbruket er nesten 2800 kWh/m2 bassengareal. At det ligger på nivå med det reelle forbruket til svømmehallene i statistikken, viser at beregningene er rimelige og pålitelige. Resultatene viser at fordampning fra bassengvannet og oppvarming av vann til dusjene er de største energislukene i svømmehallen. Ved å benytte moderne teknisk utstyr for varmegjenvinning fra gråvannet og kjøleteknisk avfukting av romluften, vil det årlige energibruket reduseres til 1825 kWh/m2 bassengareal. Grunnet den store reduksjonen dette gir i energiforbruket må dette utstyret betraktes som påkrevd.Videre er U-verdien til de forskjellige bygningsdelene utbedret en av gangen. Dette fører til en ekstra investeringskostnad knyttet til økte isolasjonstykkelser, bedre vinduer og økt tetthet. Lønnsomheten til de forskjellige tiltakene er vurdert ved å nåverdiberegne de årlige innsparingene det reduserte energiforbruket gir, og sammenligne dette med den økte investeringskostnaden. Det ble funnet at det er lønnsomt å redusere U-verdien til vinduene fra 1,2 til 0,7 W/m2K, redusere U-verdien til ytterveggene fra 0,18 til 0,15 W/m2K, og å øke byggets tetthet fra n50 lik 1,5 til 1,0 luftskifter per time. Basert på antagelsene gjort i denne oppgaven er det ikke lønnsomt å isolere taket og gulvet ut over det som er påkrevd i dagens krav. Det resulterende energibruket etter at de lønnsomme tiltakene var utført ble 1780 kWh/m2 bassengareal.Rundt svømmebassenget går det en inspeksjonsgang som grunnet varmestrømmer fra svømmehallen og bassenget holder en mye høyere temperatur enn det som er påkrevd for at den vanlige driften skal fungere. Det er undersøkt effekten av å isolere bassengveggene og etasjeskilleren mellom svømmehallen og inspeksjonsgangen. Med 50 til 100 mm isolasjon kan det årlig spares rundt 20 kWh/m2 bassengareal. Siden dette ikke er i kommersielt bruk i dag blir det ikke satt som et krav å benytte dette før ytterligere undersøkelser er utført.For å undersøke hvor representative resultatene for 12,5-metersbassenget er for større svømmehaller, er beregningene gjentatt for en større svømmehall med et 25-metersbasseng. Det resulterende energibruket ble nå like over 1600 kWh/m2 bassengareal, altså rundt 10 % lavere enn for 12,5-metersbassenget. Energibrukskravene basert på resultatene fra det minste bassenget vil derfor være oppnåelige også for større svømmehaller.Nøyaktigheten til resultatene er undersøkt ved å variere størrelsen til antagelser som dusjtid per bruker, vannforbruk per dusj og åpningstiden til anlegget. Variasjonen i antagelsene gir størst utslag i beregningene for svømmehallen hvor det ikke er varmegjenvinner på gråvannet og kjøleteknisk avfukter på bassengluften. For svømmehallen utført med de gitte anbefalingene vil derfor resultatene være rimelig pålitelig.

Indoor swimming pools are a special building category, which due to high temperature and moist air is different from other buildings such as residential houses and offices. The high indoor temperature combined with evaporation from the pool results in a high consumption of energy. Indoor swimming pools are not given any specific rules in the Technical Regulations under the Planning and Building Act (TEK), even though the consumption of energy can be three times that given for sports centers. The aim of this report is to find requirements regarding the consumption of energy for indoor swimming pools.The requirements regarding energy consumption in indoor swimming pools can be given in two ways; per available area, or per pool area. As the pool is the most important part of the facility, and as the size of it is crucial for the total energy use, it will be most appropriate to give the requirements per pool area.Statistics from running indoor swimming pools show that the average energy consumption is about 500 kWh/m2 available area or 4000 kWh/m2 pool area. The statistics is also showing that Danish swimming pools are using slightly less energy, with a consumption of 3000 kWh/m2 pool, even after that the numbers have been corrected for the climate difference between Oslo and Denmark.With the use of the energy computation computer program Simien, estimates are done to find an achievable limit for energy consumption in indoor swimming pools. The calculations are done for a 12,5 meter pool with the surrounding building as described in the guideline given by the Norwegian Swimming Federation. It is done calculations with different technical solutions regarding water heating and ventilation, and different U-values for the building envelope to evaluate the factors influencing on the total energy consumption.For the initial calculations the indoor swimming pool is made as stated by TEK-2010 with the use of ventilation to dehumidify the air. The annual energy consumption is almost 2800 kWh/m2 pool area. The fact that it is in the same range as the pools in the statistics show that the computation model is reasonable and reliable. The results are showing that evaporation and heating of water is responsible for the greatest use of energy. By using modern technical equipment for heat recovery and dehumidification of the air, the annual energy consumption can be reduced to 1825 kWh/m2 pool area. This equipment must be regarded as essential as it is giving such a great reduction.The U-values of the different parts of the building envelope is varied one at a time. This results in an increase in the investment cost due to greater insulation thicknesses, more expensive windows and greater air tightness. The profitability of each effort is assessed by using present value to compare the annual energy savings with the increased investment. It was found to be profitable to decrease the U-value of the walls from 0,18 to 0,15 W/m2K and the windows from 1,2 to 0,7 W/m2K, and to increase the air tightness from n50 equal 1,5 to 1,0 air changes per hour. It is not profitable to reduce the U-value for the roof and the floor based on the assumptions made in this report. The resulting energy consumption after performing the profitable efforts is reduced to 1780 kWh/m2 pool area.There is a passage for inspection surrounding the swimming pool, that due to the heat flow from the hall and the swimming pool are holding a greater temperature than necessary for the intended use. The effect of insulating the pool walls and the ceiling of the passage is investigated. With an insulation layer of 50 to 100 mm the annual reduction in energy consumption can be reduced with about 20 kWh/m2 pool area. It will not be set as a demand to perform this action as the technique is not commonly used. Further studies should be performed.The calculations are repeated for a 25 meter pool, to investigate the impact of the swimming pool size on the energy consumption per pool area. The annual consumption for the larger pool became just above 1600 kWh/m2 pool area, about 10 % less than that for the 12,5 meter pool. The requirements given based on the results from the smaller pool will therefore be achievable for larger indoor swimming pools.The accuracy of the results are investigated by varying the assumptions like shower time per user, water usage per shower and opening hours for the swimming pool. The variation is giving the greatest effect for the pool hall without heat recovery on the spill water and dehumidification on the ventilation air. The results must therefore be regarded as reasonable for the swimming pool performed with the recommendations given.