Energiforsyningsløsninger forlavenergi yrkesbygg i Norge

Abstract

Stortinget legger grunnlaget for en opptrapping av arbeidet med å redusere klimagassutslippene i Norge med Klimameldingen og Klimaforliket, som fører til stadig strengere krav og økt fokus på energibruken til bygninger. I denne masteroppgaven blir det sett på et 3 000 m2 stort kontorbygg som bygges på kysten i Mandal kommune, og som skal tilfredsstille passivhusstandarden. Det benyttes en ny løsning for varmeavgiver i det vannbårne oppvarmingssystemet, nemlig takvarmepaneler som skal integreres i YIT sitt KlimaTak. EnergyPlus er et dataprogram for energianalyse og termisk simulering, og er det simulerings-programmet som benyttes i denne oppgaven. Det blir bygget en simuleringsmodell av kontorbygget med grunnlag fra arkitektoniske plantegninger, med oppvarmingssystem og med tilhørende takvarme og ventilasjonssystem. Simuleringsmodellen blir kjørt med ulike energikilder til det vannbårne oppvarmingssystemet, der følgende kombinasjoner blir undersøkt: 1. Direktevirkende elektrisitet 2. Luft-veske varmepumpe + elektrisitet som spisslast 3. Vann-veske varmepumpe med energibrønn + elektrisitet som spisslast 4. Solfanger + luft-veske varmepumpe + elektrisitet som spisslast 5. Solfanger + vann-veske varmepumpe med energibrønn + elektrisitet som spisslast Det er varmepumpe med R410a som arbeidsmedium som benyttes, og vann-veske varmepumpa benytter dessuten en energibrønn med en aktiv borehullsdybde på 1 000 m. Oppvarmingssystemet som kom best ut i simuleringene og den økonomiske analysen, var systemet med luft-veske varmepumpe og direktevirkende elektrisitet som spisslast. Dette systemet hadde en investeringskostnad på 246 000 kr og en årlig energisparing i forhold til referanse-systemet med kun direktevirkende elektrisitet som oppvarmingskilde på 57 579 kWh/år. Systemene med solfanger kom dårlig ut på lønnsomhetsanalysen fordi energien fra solfangeren bidro for lite til dekning av energibehovet til bygningen. Solfangersystemet med en 100 m2 solfanger leverte under 1 300 kWh/år, og vil av den grunn ikke kunne rettferdiggjøre en innkjøpspris på 305 000 kr. Om den tapte energien fra solfangeren, som utgjør over 18 000 kWh årlig, kunne utnyttes helt eller delvis, kunne dette utgjøre større utslag på energibruken til oppvarmingssystemet. Behovsimuleringen av kontorbygget der kun oppholdssonene ble klimatisert og det ble benyttet utvendig solavskjerming med styring på innetemperatur og solinnstråling, resulterte i et årlig energibehov på 356 026 kWh/år. Dette er et stort avvik fra tilsvarende simulering i SIMIEN. Det ble også forsøkt simuleringer med varierende styring av innetemperaturen i kontorbygget. Behovsanalysen benyttet en nattsenking av innetemperaturen på inntil 5 ºC senkning utenfor arbeidstid, mens det også ble forsøkt å holde innetemperaturen på konstant 21 ºC over hele døgnet. Det ble imidlertid funnet at en økning i energibehovet på 19 973 kWh ved å gå fra nattsenking til konstant innetemperatur spares inn for oppvarmingssystemene med varmepumpe, fordi en får et mer stabilt effektbehov og dermed bedre arbeidsvilkår for varmepumpa.