Energieffektivisering i typiske norske svømmehaller ved hjelp av smale tiltak

Abstract

Svømmehaller er komplekse og energikrevende bygninger i forhold til andre idrettsbygg. Høy lufttemperatur og luftfuktighet stiller høye krav til bygningstekniske løsninger og ventilering. I tillegg til at mange svømmebasseng befinner seg i eldre bygninger, gir det et stort potensial for energieffektivisering. Hovedmålet med denne oppgaven er dermed å simulere og definere relevante energieffektiviseringstiltak for en typisk svømmehall i Norge. Dette gjøres ved å arbeide med fem ulike caser (modeller), hvor det gjøres endringer i ventilasjonsaggregat og varmeanlegg. Casene anvendes i simuleringsprogrammet IDA ICE, som gir ulike resultater innen klimatisering og energibruk i bygninger.

Bygningen som modelleres består av ett rom med to basseng, rommet er 1400 m2 stort, og bassengene B1 og B2 er henholdsvis på 387,5 og 106 m2 og med temperaturer lik 28◦C og 32◦C. Det brukes to ulike ventilasjonsaggregater i casene, én for case 1, 2 og 3 og en annen for case 4 og 5. Videre er styringen av turtemperaturen i varmeanlegget ulik for casene. I case 1, 2 og 4 er turtemperaturen utekompensert, i case 3 og 5 er den konstant. I første omgang vil ulike resultater for alle casene presenteres, før det til slutt vil arbeides videre med kun én av casene.

Resultatene viser at lufttemperaturen holdes til ønsket verdi på 30◦C hele året for alle casene, men varmebatteriet som står for oppvarmingen av lufta varierer i årlig energibruk avhengig av hvilket ventilasjonsaggregat som anvendes. Bassengtemperaturene opprettholdes kun i case 3 og 5 gjennom året, i resterende caser synker den i sommerhalvåret når utetemperaturen øker, dette er en følge av utekompenseringen i varmeanlegget. Til slutt er ulike parametre for inneklima presentert, disse viser at inneklimaet i alle casene er tilfredsstillende, verken luftfuktigheten eller CO2-konsentrasjonen er for høy, men PMV- og PPD-indeksen tilsier at personene opplever det termiske miljøet som litt for varmt.

Avslutningsvis er det arbeidet videre med case 5, og ulike tiltak for energieffektivisering er definert. Det er gjort undersøkelser av energibruk i forhold til andre svømmehaller, effektvarighetsdiagram er utarbeidet, og det er lagt inn en enkel varmepumpe i varmeanlegget. Den totale energibruken for svømmehallen ble 1373 MWh per år, dette tilsvarer 980 kWh/m2. Bruk av varmepumpe resulterte i 20% lavere energibruk, og viser at muligheten for energieffektivisering med varmepumpe er til stede. Andre energieffektiviserende tiltak omhandler viftedrift, mulige kjølemetoder, styring av ventilasjonsaggregat og varmeanlegg, gjenvinning av gråvann og videre undersøkelse av installasjon av varmepumpe.

Swimming pools are complex, and energy demanding buildings compared to other sports facilities. High air temperature and humidity set high demands to the building’s technical solutions and ventilation. In addition to the fact that many swimming pools are in older buildings, it offers great potential for energy efficiency. The main goal of this task is therefore to simulate and define relevant energy efficiency measures for a typical swimming pool in Norway. This is done by working with five different cases (models), where changes are made to the air handling unit and heating system. The cases are used in the simulation program IDA ICE, which gives different results in air conditioning and energy use in buildings.

The building used in the model consists of a room with two pools, the room is 1400 m2 large, and the pools B1 and B2 are 387.5 and 106 m2 respectively and with temperatures equal to 28◦C and 32◦C. Two different air handling units are used in the cases, one for cases 1, 2 and 3 and another for cases 4 and 5. Furthermore, the control of the supply temperature in the heating system is different for the cases. In cases 1, 2 and 4 the supply temperature is depending on the outside temperature, in cases 3 and 5 it is constant. Initially, different results for all cases will be presented, at last there will only be worked with one of the cases.

The results show that the air temperature is kept at the desired value of 30◦C throughout the year for all cases, but the heating coil that heats the air varies in annual energy consumption depending on which air handling unit is used. The pool temperatures are only kept to the set level in cases 3 and 5 throughout the year, in the remaining cases it drops in the summer when the outdoor temperature increases, this is a consequence of the control method in the heating system. Finally, various parameters for indoor climate are presented, these show that the indoor climate in all cases is satisfactory, both humidity and CO2 concentration is below recommended values, but the PMV and PPD index indicate that people experience the thermal environment as too hot.

Finally, it is chosen to work further with case 5, and various measures for energy efficiency have been defined. A comparison of energy use with other swimming pools, a power duration diagram has been made, and a simple heat pump has been installed in the heating system. The total energy consumption for the swimming pool was 1373 MWh per year, this corresponds to 980 kWh/m2. Using the heat pump resulted in 20% lower energy consumption and shows that the possibility of increasing energy efficiency with a heat pump is present. Other energy-efficient measures include fan operation, possible cooling methods, control of air handling units and heating systems, heat recovery of greywater and further investigation of installing a heat pump.