Konsekvens av klimaendringer for bygninger: Endring i behov for oppvarming og varmeisolasjon i et fremtidig klima

Abstract

Temperaturen i Norge stiger på grunn av global oppvarming. Siden år 1900 har årsmiddel-temperaturen steget med omtrent 1C. Forskning fra FNs klimapanel (IPCC) tyder på at det vil bli enda varmere i årene som kommer. Disse endringene skyldes hovedsakelig utslipp av klimagasser fra menneskelig aktivitet.

Byggteknisk forskrift (TEK) stiller krav til energieffektivitet i bygninger. Det er ikke krav om bruk av lokale eller fremtidige klimadata i dokumentasjon av tilstrekkelig ytelse. En skjerping av kravene de siste tyve årene har resultert i økt mengde varmeisolasjon. Det er foreslått en ytterligere innstramming av kravene og EU ønsker at alle nybygg skal være nesten nullenergibygg.

Ved dimensjonering for tilstrekkelig energieffektivitet i bygninger må det tas hensyn til klima. Det gjøres gjennom klimanormaler fra Meteorologisk institutt som representerer et gjennomsnittsklima over en periode på tretti år. Fra januar 2021 er normalperioden 1991-2020}gjeldende, og erstatter 1961-1990.

IPCC har utviklet avanserte modeller for å forutse hvordan klima kan utvikle seg i fremtiden. Det er publisert fire utviklingsbaner (RCP) for potensielle scenarioer for klimaendring. Ved RCP8.5 anslår IPCC og Meteorologisk institutt en økning på 4,5C av norsk middel-temperatur innen 2100. Formålet med denne oppgaven er å undersøke hvilken effekt dette vil ha på energibehovet i bygninger. Beregningene er gjort på en bestemt bolig på 11 steder.

Temperaturøkningen vil føre til en reduksjon av energibehov til oppvarming for alle elleve plasseringene av boligen. Energibehovet ved temperatur fra normalperioden 1961-1990 er sammenliknet med fremtidsscenariet 2071-2100 (RCP8.5). Reduksjonen varierer mellom 21-41% for stedene beregnet i oppgaven, og er størst i Nord-Norge og Innlandet.

Reduksjon i energibehov til oppvarming gir mulighet for å redusere mengden varmeisolasjon og fortsatt bygge energieffektive bygninger. Det er utført en livssyklusanalyse for å finne den mest gunstige isolasjonstykkelsen med tanke på klimagassutslipp. Resultatene viser at med norsk strømforbruk (17 g CO2e/kWh) lønner det seg ikke å øke isolasjonsmengden over en viss tykkelse. Med energibehovet fra 1961-1990 beregnes 350 mm i yttervegg til optimal mengde. I perioden 2071-2100 kan dette reduseres til 300 mm. Dette gjelder for isolasjonsmaterialet Glava. Rockwool har et noe høyere CO2-avtrykk, og optimal tykkelse reduseres fra 300 mm til 200 mm.

Valg av utslippsfaktor for energi er avgjørende for beregning av optimal isolasjonsmengde. I Europa forventes en gjennomsnittlig faktor til elektrisitet på 130 g CO2e/kWh de neste 60 årene. Legges denne utslippsfaktoren til grunn gir ikke resultatene en optimal tykkelse. Økt isolasjonstykkelse i yttervegg (fra 100 mm til 500 mm) gir redusert totalt klimagassavtrykk.

The temperature in Norway is rising due to global warming. Since year 1900, the mean annual temperature has increased by approximately 1C. Research from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) indicates that it will continue to rise in the future and that greenhouse gas emissions from human activities are the main cause of these changes.

Byggteknisk forskrift (TEK17) includes minimum requirements for energy efficiency in buildings, but it is not required to use local or future climate data when designing. In the last twenty years, the minimum requirements have become stricter. This leads to an increased use of thermal insulation. It has been proposed to implement even stricter requirements in the future.

The energy use is strongly affected by the outdoor temperature and has to be taken into account when designing. The Norwegian Meteorological Institute produces climate normals which represent the average climate in a thirty-year period. The current normal period is 1991-2020 and replaced the former 1961-1990 at the start of 2021.

IPCC has developed four Representative Concentration Pathways (RCP) to predict potential scenarios for climate change. With RCP8.5 the mean annual temperate in Norway will increase by 4,5C by the end of the 21st century. The purpose of this thesis was to investigate how this will impact energy use in buildings.

The increase in temperature will result in a reduced need for heating for all eleven locations of the specific house. The energy use calculated with climate normal 1961-1990 has been compared to the future scenario 2071-2100 (RCP8.5). The size of the reduction varies between 21% and 41% for the eleven locations.

Reduced energy for heating provides an opportunity to reduce the amount of thermal insulation and still build energy-efficient buildings. A life cycle analysis has been performed to calculate the most favorable insulation thickness concerning greenhouse gas emissions. The results show that with the use of Norwegian electricity with low emissions (17 g CO2e/kWh) the optimal amount of insulation in external walls is about 350 mm with temperatures from 1961-1990. This can be reduced to 300 mm in the future if Glava is the chosen material. Rockwool gives slightly higher emissions and the optimal thickness is reduced from 300 mm to 200 mm.

The chosen emission factor is crucial for calculating the optimal insulation thickness. The average CO2factor for the next sixty years is expected to be 130 g CO2e/kWh for European electricity. This number results in no optimal insulation thickness because increased insulation in external walls reduces the total greenhouse gas emissions for all walls calculated (100-500 mm).