Analyse av oppvarmingsalternativer for frostsikring av en fritidsbolig

Abstract

Masteroppgaven vurderer mulighetene for å senke energibruken og bruke miljøvennlige oppvarmingsmetoder til å frostsikre en fritidsbolig. Oppgaven tar utgangspunkt i en hyttemodell designet av tidligere studenter med en ekstra isolert indre sone hvor alt av sanitæranlegg har blitt plassert. Det har blitt foretatt en sammenligning av forskjellige oppvarmingsløsninger for denne hytta med tanke på å holde sanitæranlegget frostfritt. Her har robusthet, vedlikeholdsbehov, relaterte klimagassutslipp og økonomi blitt tatt i betraktning.Hytta og dens ekstra isolerte indre sone har blitt simulert i simuleringsprogrammet ESP-r. Ytterveggene har i tidligere oppgaver vært simulert som laftede. Her har de blitt endret til mer moderne vegger med isolasjon. Isolasjonstykkelsen på indre sone er vurdert og det har blitt funnet at 25 cm polyuretanskum gir lav U-verdi samtidig som den ikke tar for mye av boligarealet. Klimaet det er tatt utgangspunkt i er fra Östersund i Sverige, ettersom dette var det mest passende tilgjengelig for ESP-r. Dette skal tilsvare klimaet vi finner i fjellområder i Sør-Norge. Det er grunn til å nevne at oppgaven kan ha overføringsverdi til godt isolerte bygg som passivhus, hvor det er behov for oppvarming med lav effekt. Infiltrasjonen har blitt satt til å oppfylle TEK 10 sitt krav om 0.7 m^3/h/m^2. Med denne ventilasjonen har det blitt funnet oppvarmingsbehov på 4078.1 kWh med flytende effekt for å holde hele hytta på 10 °C gjennom vinteren. For indre sone er det blitt funnet et oppvarmingsbehov på 182.69 kWh og 319.80 kWh for termostattemperaturer på henholdsvis 5°C og 10°C.Det er i oppgaven lagt vekt på løsninger som solcellepanel og solfangere. For å støtte disse til frostsikringen har bensinaggregat, brenselcelle og pelletsovn blitt vurdert. De tre sistnevnte har blitt simulert i ESP-r plassert i indre sone. På grunn av høy oppvarmingseffekt har det blitt simulert hvordan en varmtvannstank kan jevne ut temperaturkurven og redusere antall oppstarter. Dette ble ansett som en god løsning som fint kan kombineres med et solfangeranlegg og akkumulatortank.Livsyklussanalyse over hyttas levetid på 60 år av de fem nevnte oppvarmingsløsningene har blitt gjort med Arda 17.0 samt beregninger basert på tidligere studier. Her har klimagassutslippene blitt vurdert etter midpoint hierarchial ReCiPe method. Både solcellepanel og solfanger klarer seg bra i denne analysen med 719.6 og 755.40 kg CO2 eq i klimagassutslipp. Av de tre andre oppvarmingsløsningene er det pelletsovnen som gir minst klimagassutslipp i løpet av 60 år. Det er mye på grunn av at utslippene under bruk er vurdert som klimanøytrale, men med en GWP-faktor på 0.44 for bruk av pellets blir resultatene jevnere.Livsløpskostnadene er størst for det metanolbaserte brenselcelleaggregatet, både i investeringskostnad og driftskostnader. Solcelle- og solfangeranleggene er de rimeligste alternativene, ettersom de har lang levetid og ingen driftskostnader. Pelletsovnen er rimeligst i drift og totalt av de støttevarmende løsningene.Totalt sett er solcellepanel og bensinaggregat en enkel og utbredt løsning. Pelletsovn er en bedre løsning med tanke på klimagassutslipp og kostnader, men den krever derimot mer tilpasning for å kunne fungere i en ubebodd hytte. Brenselcellen er forholdsvis enkel og driftsikker, men kan ikke konkurrere på pris.