Evaluering av energisystemet ved Heimdal videregående skole

Abstract

I 2018 sto nye Heimdal videregående skole ferdig som et pilotprosjekt med høye energi- og miljøambisjoner. Bygget har et energisystem bestående av et CHP-anlegg, geotermiske varmepumper og solcelleanlegg. Hensikten med denne oppgaven er å evaluere energisystemet ved skolen og den tilhørende flerbrukshallen ved å sammenligne målte og prosjekterte verdier fra innsamlet data. På denne måten kan eventuelle avvik avdekkes og grunner til dem undersøkes og forklares. Det skal også vurderes tiltak som kan gjennomføres ved oppføring av tilsvarende bygg for å forbedre energiregnskapet med tanke på energi og miljø.

Sammenligning av målte og prosjekterte verdier viste at CHP-anlegget var i drift fra november til mars. Bruksmønsteret og størrelsen på varmeveksleren i Husebyhallen førte til at en mindre andel av produksjonen enn prosjektert resulterte i termisk eksport. Oppvarmingsbehovet til bygget var 130,4 % høyere enn prosjektert grunnet lengre brukstid, høyere settpunkttemperatur og trolig dårlig samspill mellom radiatorer og soneinndelt ventilasjon. Oppvarmingsbehovet til tappevann hadde et avvik på -78,0 % fra beregnet verdi. Usikkerhet i beregningsmetoder og høye standardverdier førte til at dette behovet ble prosjektert for høyt. Heimdal vgs. har bidratt som et av flere referansebygg til å revidere standardverdier til den nye standarden SN-NSPEK 3031:2020.

Over systemgrensen ble det totalt importert 4,8 % mindre energi enn beregnet, med 31,5 % mindre biogassimport og 114,5 % mer fjernvarmeimport. Energiregnskapet hadde et avvik på kun -7,7 % fra EPC-korrigerte verdier. Til tross for noen store enkeltavvik er dette akseptabelt i henhold til EPC-kontrakten. Skolen ble satt opp som en av Norges mest miljøvennlige skoler, og har som pilotprosjekt fungert godt med innovative løsninger. Prosjektet har bidratt til å styre bygg- og anleggsmarkedet i en mer miljøvennlig retning.

For å forbedre energiregnskapet kan flere tiltak vurderes. Ved å forlenge produksjonsperioden til CHP-anlegget vil den termiske eksporten øke og import av fjernvarme bli redusert. Under prosjektering av tilsvarende bygg anbefales det å se på en løsning med rominndelt ventilasjon til tross for dårlig erfaring med dette tidligere. For bygg med soneinndelt ventilasjon burde radiatorene kobles opp mot SD-anlegg for å enklere justere settpunkttemperatur mot ventilasjon. REFTEC-varmepumpen og energibrønnene kunne vært dimensjonert større for å kunne dekke en større del av oppvarmingsbehovet.

In 2018 the new Heimdal vgs. was finished as a pilot project with high energy and environmental ambitions. The building's energy system consists of a CHP-system, geothermal heat pumps, and a photovoltaic system. The purpose of this thesis is to evaluate the school's energy system and the associated multi-purpose hall by comparing measured and estimated values from collected data. This way any deviations can be detected and their reasons examined and explained. There will also be considered measures to help minimize energy consumption and environmental impact of similar buildings.

A comparison of measured and estimated values revealed that the CHP-system was in operation from November to March. A smaller proportion than expected of the production resulted in thermal export, as a result of the usage pattern and size of the heat exchanger at Husebyhallen. The building's heating requirement was 130,4 % higher than estimated value due to extended annual operation of hours, higher set temperature and seemingly poor cooperation between the radiators and the sectioned ventilation system. The tap water heating requirement had a deviation of -78,0 % from estimated value. This heating requirement was estimated too high due to uncertainty in the calculation method and overestimated default values. Heimdal vgs. contributed as one of several reference buildings to update the default values in the new standard SN-NSPEK 3031:2020.

4,8 % less energy than estimated was imported over the system boundary, with 31,5 % less imported biogas and 114,5 % more import of district heating. The energy accounting had a deviation of only -7,7 % from the EPC-emended values. Despite certain larger deviations, these values are approved accordingly to the EPC-agreement. The school was constructed as one of Norway's most environmentally friendly schools, and has been a success being a pilot project with several innovative solutions. The project has contributed to influence the construction market in a more environmentally friendly direction.

Several measures can be considered to improve the energy accounting. By extending the usage pattern of the CHP-system the thermal export would increase and the import of district heating would decrease. While constructing equivalent buildings, a solution with room divided ventilation system is recommended despite bad experiences in the past. In buildings with sectioned ventilation systems, the radiators should be connected to the industrial control system so that the set temperature might be more easily adjusted toward the ventilation. To cover a bigger part of the heating requirement, the REFTEC heat pump and energy wells could have a larger design.