Evaluation of Energy Saving Potentials in Non-Residential Buildings with Small Rehabilitation Measures

Abstract

Årlig erstattes rundt 1-3% av eldre bygninger med nybygg. Det er estimert at de fleste bygninger som brukes i 2050 allerede er bygd. Rehabilitering av eksisterende bygninger er derfor avgjørende for å redusere det totale energiforbruket i byggesektoren. Simuleringsverktøy kan brukes til å forutsi energiytelsen i et bygg og bidra i utvelgelsesprosessen for mulige energitiltak.

Oppgaven hadde som mål å lage en simuleringsmodell av en kommersiell bygning i Nordre Gate 10 i Trondheim. Målet var å lage en grunnmodell som gjenspeilte bygningen så realistisk som mulig. Modellen ble videre brukt som grunnlag for sammenligningen av energitiltak. Det var ønskelig å evaluere forbedringspotensialer til mindre rehabiliteringstiltak, i form av energibruk og inneklima.

Oppgaven er oppbygd med litteraturstudier av relevante temaer som historiske forskrifter, energibruk i bygninger samt relevante statistikker, inneklima parametere, oppbygging av varme- og ventilasjonssystemet og relevant teori om rehabilitering av bygninger. Videre ble det gjennomført en analyse av bygget der parametere for bygningskroppen og tekniske anlegg ble bestemt og implementert i en grunnmodell med simuleringsverktøyet IDA ICE. Energibruk og termisk komfort var deretter sammenlignet og vurdert for de ulike rehabiliteringsmodellene utviklet med grunnmodellen som basis.

Grunnmodellen resulterte i et årlig energiforbruk på 215 kWh/m2, 9.8% mindre enn faktisk forbruk. Rehabiliteringsmodellen som tok for seg samtlige energitiltak resulterte i høyest energibesparelse for oppvarming med opp mot 68% reduksjon sammenlignet med grunnmodellen. Oppgaven tok kun i betraktning energitiltak som berørte bygningens fysiske egenskaper og evaluerte resultatene ut i fra energibesparelse. Det er anbefalt ved videre arbeid å se på andre mulige tiltak som fokuserer på interne laster og brukeratferd samt en detaljert simulering med behovsstyrt ventilasjon. Tiltakets økonomiske kostnader bør tas med i betraktning.

The replacement rate of existing buildings is only around 1-3% per year and most of the buildings in use in 2050 have already been built. Rehabilitating existing buildings is therefore essential for reducing the total energy use in the building sector. Simulation tools can be useful in the prediction of a building’s energy performance and used in the selection process for energy measures.

It was of interest to evaluate the effectiveness of small efficiency measures at improving the energy profile and indoor climate in older non-residential buildings.

The thesis aims to create a simulation model that represents the case building on Nordre Gate 10 as realistically as possible and to be used as a basis for comparison of rehabilitation measures. The thesis is structured with a literature study on relevant topics such as historical building codes and its development, energy use in buildings and related statistics, parameters in the indoor environment, components in a HVAC system, and theory related to rehabilitation of buildings. Furthermore, a thorough investigation of the case building is conducted and used to develop a base case model with the simulation tool IDA ICE. The base case was used as a basis for further simulations 10 rehabilitation scenarios where results of energy use and thermal comfort were compared with each other.

Results showed a specific annual energy use of 215 kWh/m2 for the Base Case, 9.8% less than measured. The rehabilitation scenario that included all evaluated measures resulted in the highest heat energy saving with up to 68% of the Base Case. Rehabilitation measures in this thesis focused only around improving the building’s physical properties and compared purely base on energy savings. For future work it was suggested to to look into measures on internal loads and occupant behaviour, as well as a more detailed simulation on a demand controlled ventilation system. Economic costs of rehabilitation measures should also be taken into consideration.