Energieffektiv oppgradering av Strømsø skole

Abstract

Temperaturen på jorden stiger, og menneskeskapte utslipp av klimagasser får skylden. Bygninger står i dag for om lag 40 % av all energibruk i verden og europeiske undersøkelser har vist at energieffektivisering av bygg er blant de billigste tiltakene for å redusere utslipp av klimagasser.

I Norge har myndighetene en ambisjon om passivhusstandard for alle nybygg innen 2020. Et passivhus er en bygning som er meget godt isolert, har minimale luftlekkasjer og kuldebroer, og ventilasjon med høyeffektiv varmegjenvinner. Det gjør at energibehovet til bygningen kan reduseres kraftig i forhold til dagens standard.

Hovedbygningen på Strømsø skole er en del av et forbildeprosjekt som skal fremme energieffektiv rehabilitering av bygninger. Bygningen er fra slutten av 1800 tallet og blir i dag brukt til skole. I framtiden er det foreslått at det skal være kunst-, kultur og kontorlokaler i bygningen. Bygningen er i dag dårlig isolert og energibruken er høy. Energiberegninger som er gjort av bygningen i SIMIEN,viser at energibehovet er 266,7 kWh/m2 per år. Kravet til kontorbygg i Teknisk forskrift er 165kWh/m2.

For å gjøre bygningen energieffektiv er det foreslått tre ulike konsepter med ulik grad av energieffektivitet. Hvert av de tre konseptene skal forsøke å oppfylle kravene som stilles til henholdsvis:

- Bygninger bygd etter Teknisk forskrift (TEK)

- Passivhus

- Nullenergihus

På grunn av at fasaden til bygningen er fredet kan ikke teglveggen isoleres utvendig. Samtidig bør en innvendig isolering av teglveggen unngås på grunn av økt risiko for frostskader på teglet. Dette gjør det vanskelig å oppnå ønsket om passivhus og nullenergihus. Ved blant annet å bytte vinduer,etterisolere taket og sette inn nytt ventilasjonsanlegg med varmegjenvinner klarer bygningen å tilfredsstille de kravene som settes for bygningen etter TEK.

Med mer omfattende tiltak beregnes energibehovet til oppvarming for passivhus-konseptet til 43,8kWh/m2 per år. Kravet til passivhus er 15 kWh/m2 per år, og bygningen vil derfor ikke klare å tilfredsstille dette kravet. I den norske passivhusstandarden finnes det en mildere variant av passivhus, lavenergihus. Kravene til et lavenergihus er høyere, og for å tilfredsstille klasse 2,lavenergihus, må energibehovet til oppvarming være under 45 kWh/m2 per år. Det betyr at bygningen med de foreslåtte tiltakene vil tilfredsstille kravet til lavenergihus.

For å oppnå nullenergihus må energibehovet til bygningen reduseres, og det gjenværende energibehovet dekkes inn av energi produsert i bygningen. Bygningskroppen utføres lik som for passivhuskonseptet, og det installeres en varmepumpe, som utnytter energi godt, til oppvarming.Solfangere og solcellepanel monteres på taket for produksjon av energi. Resultatet av simuleringen i SIMIEN viser at bygningen fortsatt vil ha behov for å importere kWh/m2 per år.

De tre nevnte konseptene har bare fokusert på maksimal energieffektivisering av bygningen for åtilfredsstille de kravene som har blitt stilt, men lønnsomheten til tiltakene er også viktig å vurdere.

Det er derfor foreslått et nytt konsept som blir en ”gylden middelvei” mellom kostnad og lavtenergibehov. Nødvendig levert for dette konseptet blir 68,3 kWh/m2 per år.

The temperature of the earth increase and man-made emissions of greenhouse gases are blamed.Currently, buildings account for about 40 % of all energy consumption in the world and Europeanstudies have shown that the energy efficiency of buildings have among the cheapest efforts to reduce emissions of greenhouse gases.

In Norway the authorities have an ambition of Passive House standard for all new buildings by 2020.A Passive House is a building that is very well insulated, have minimal air leakages and thermalbridges, and ventilation with highly efficient heat exchanger. This means that the energy consumtion of the building can be strongly reduced.

The main building at Strømsø School is part of an example project to promote energy-efficient rehabilitation of buildings. The building is from the late 1800's and is now used as a school. In the future it is proposed that it should be art, culture and office spaces in the building. The building is currently poorly insulated and the energy consumption is high. Energy calculations of the building made in SIMIEN, shows that the need of energy is 266.7 kWh/m2 per year. The demand for office buildings in TEK is 165 kWh/m2 per year.

To make the building energy efficient, three different concepts with different levels of energy efficiency is investigated. Each of the three concepts attempts to meet the requirements of:

- The Technical Regulations (TEK)

- Passive House

- Net Zero House

Because the facade of the building is listed, the brick wall can not be isolated on the outside. Isolating on the inside should also be avoided because of increased risk of frost damage to the brick. This makes it difficult to achieve the desire of Passive House and Net Zero House. By changing windows,adding insulation in the roof and insert a new ventilation system with a heat exchanger, the building manages to satisfy the requirements for office buildings in TEK.

With more comprehensive efforts, i.e. the Passive House concept, the calculated energy demand for heating is 43.8 kWh/m2 per year. The requirement for Passive House is 15 kWh/m2 per year. The building will therefore not be able to meet Passive House standards. In the Norwegian Passive Houses tandard, there is a milder form of Passive Houses called low energy houses. The requirements for alow energy house is not that strict, to satisfy Class 2 for low energy houses the heating energy consumtion have to be below 45 kWh/m2 per year. This means that if the proposed efforts are implemented, the building will meet the requirements of low energy houses.

To achieve Net Zero Houses the energy demand of the building have to be further reduced, and the remaining energy consumption must be met by energy produced in the building. The Building envelope is carried out the same way as for the Passive House concept. In addition, it is installed a heat pump which utilize the electric energy well for heating the building. Also solar collectors and solar panels is mounted on the roof for production of energy, still the results of the SIMIEN simulation show that the building would need to import 50.4 kWh/m2 per year.

The three above-mentioned concepts have only focused on maximum energy efficiency of the building to satisfy the requirements that have been set. However, it is also an economic aspect of all the implemented efforts. It is therefore proposed a new concept which is a middle course between cost and low energy requirements. The resulting energy consumption applying this concept is 68.3kWh/m2 per year.