Energieffektivisering av boligbygg

Abstract

Oppgavens hovedhensikt er å kartlegge effektiviteten av ulike renoveringsløsninger for boligbygg og identifisere de alternativene som gir størst fordel. Økonomiske hensyn og energibesparelser er avgjørende faktorer i denne vurderingen. Det er derfor undersøkt flere ulike scenarier.

Denne rapporten undersøker energieffektivisering av bolighus bygget på 70-tallet. Det er tatt utgangspunkt i en utvalgt bolig bygget i 1976 som grunnlag for å kunne spesifisere utregningene for behov og tiltak. Boligen har tre etasjer, kjeller, første etasje og loft.

I oppgaven benyttes programvaren Rhino for diverse analyser. I Rhino blir Grasshopper benyttet som et verktøy for å samle en serie av funksjoner. Grasshopper er integrert i Rhino med programvareutvidelsene Ladybug, Honeybee og EnergyPlus for å utføre omfattende energi- og miljøanalyser av boligen. Det benyttes måledata fra en værstasjon nærliggende boligens eiendom for å analysere lokalklima. Måledataene for klimaanalysen er over lange tidsperioder.

Detaljerte materialegenskaper brukes i Grasshopper-skriptet for å få en presis modell av konstruksjonen. For å finne ut hvilke løsninger som er mest fordelaktig har vi sett på hvert enkelt tiltak, både isolert sett og sammensatt. Dette gjøres for å kunne få et helhetlig bilde av hva som er mest hensiktsmessig å gjennomføre ved renovering av boligen. Oppgaven har som mål å finne den kombinasjonen av tiltak som gir de løsningene som både er mest energieffektive og mest kostnadseffektive.

Det energieffektive huset definert i oppgaven oppnås ved full etterisolering og vindusbytte, noe som gir en årlig reduksjon på 7 600 kWh. Det kostnadseffektive huset i oppgaven er det som gir mest reduksjon i energiforbruk kombinert med lavest økonomisk kostnad for beboerne. Dersom målet er størst reduksjon i energiforbruk per investerte krone får man den løsningen som inkluderer etterisolering fra innside med isolerte gipsplater i 1. etasje og tak, samt etterisolering fra utsiden av kjeller, som best utfall. Dette gir en energireduksjon på 6 400 kWh.

Videre ser oppgaven nærmere på energiproduksjon, for å vurdere muligheten for å dekke husets energibehov etter oppgraderinger av bygningskroppen. Det analyseres produksjonsmetoder som solceller og vindturbin. I analysen blir det undersøkt om det oppstår misforhold mellom energiforbruk og produksjon. Resultater indikerer at energiproduksjon med solceller fører til et høyt sesongbasert misforhold.

Faktorer som tidspress og økonomi er eksempler på hvorfor gjenbruk av materialer nedprioriteres. Oppgaven tar derfor for seg hvordan slike tiltak kan gjennomføres av privatpersoner. Ved beregning av arbeidstimer har det blitt delt opp i to ulike prosesser, riving og oppbygging, for å illustrere den økonomiske gevinsten ved å utføre rivingsarbeidet selv. En av fordelene med dette er muligheten for å demontere materialene på en måte som muliggjør gjenbruk, noe som bidrar til å redusere avfall.

Oppgaven konkluderer med at det scenariet som gir størst energireduksjon ikke nødvendigvis er det mest økonomiske fordelaktige, basert på ulike beregningsmetoder. Resultatene avdekker at en utførelse av etterisolering på kjellerens utside, med etterisolering på innsiden av første etasje og tak utført med isolerte gipsplater, er det som gir den største økonomiske gevinsten.

The main purpose of this bachelor thesis is to assess the effectiveness of various renovation solutions for residential buildings and identify the options that provide the greatest benefits. Economic considerations and energy savings are crucial factors in this evaluation. Therefore, several different scenarios have been examined.

This report examines the energy efficiency of residential houses built in the 1970s. A selected house built in 1976 has been used as the basis to specify calculations for requirements and measures. The house consists of three floors: basement, ground floor, and attic.

In the thesis, the software Rhino is utilized for various analyses. Within Rhino, Grasshopper is used as a tool to assemble a series of functions. Grasshopper is integrated into Rhino with the plug-ins Ladybug, Honeybee, and EnergyPlus to conduct comprehensive energy and environmental analyses of the residence. Weather station measurements from nearby the property are used to analyze the local climate. The measurement data for the climate analysis spans long periods of time.

Detailed material properties are used in the Grasshopper script to create an accurate model of the construction. To determine which solutions are most advantageous, we have examined each individual solution, both in isolation and in combination. This is done to obtain a comprehensive understanding of what is most appropriate to implement during the renovation of the residence. The goal of the thesis is to find the combination of measures that provide solutions that are both the most energy-efficient and cost-effective.

The energy-efficient house defined in the thesis is achieved through full insulation and window replacement, resulting in an annual reduction of 7,600 kWh. The cost-effective house in the thesis is the one that provides the most reduction in energy consumption combined with the lowest economic cost for the residents. If the goal is the greatest reduction in energy consumption per invested krone, the solution that includes internal insulation with insulated plasterboards on the ground floor and roof, as well as external insulation of the basement, yields the best outcome. This results in an energy reduction of 6,400 kWh.

Furthermore, the thesis examines energy production to assess the possibility of meeting the house's energy needs after upgrades to the building envelope. Production methods such as solar panels and wind turbines are analyzed. The analysis investigates whether there is a mismatch between energy consumption and production. Results indicate that energy production with solar panels leads to a high seasonal mismatch.

Factors such as time pressure and economics are examples of why material reuse is deprioritized. Therefore, the thesis addresses how such measures can be implemented by individuals. When calculating working hours, it has been divided into two different processes, demolition and construction, to illustrate the economic benefit of carrying out the demolition work oneself. One of the advantages of this approach is the opportunity to dismantle materials in a way that enables reuse, thus helping to reduce waste.

The thesis concludes that the scenario resulting in the greatest energy reduction is not necessarily the most economically advantageous, based on various calculation methods. The results reveal that implementing external insulation on the basement, along with internal insulation on the ground floor and roof using insulated plasterboards, yields the greatest economic benefit.