Energioptimalisering i kjøpesentre gjennom reduksjon av negative energikonsekvenser fra store glassflater

Abstract

Bygninger står for over en tredjedel av energiforbruket i Norge, og dette energiforbruket er ansett som økende. Innlemmelsen av EU-kommisjonens storsatsning mot å bli et lavutslippssamfunn gjennom energieffektivisering, medfører ytterligere press på byggeiere. I næringsbygg er det et stort forbedringspotensial til å utnytte tilgjengelige energiressurser optimalt, og samtidig minimere unødvendig energiforbruk. Kjøpesentrene City Syd og Tiller Torget lokalisert i Trondheim kommune er i gang med et forprosjekt der aktuelle energioptimaliseringstiltak undersøkes. I løpet av denne prosessen er det undersøkt flere ulike energieffektive tiltak for å forbedre energiforbruket deres. I yrkesbygg generelt krever belysning, ventilasjon, teknisk utstyr, klimakjøling og rom- og ventilasjonsvarme mest energi, og det er dermed fordelaktig å fokusere på å minimere energiforbruket for disse faktorene. Foruten at store glassfasader i næringsbygg brukes for estetisk arkitektur, vil det også bidra til utnyttelse av naturlig lys. Samtidig medfører utformingen negative konsekvenser for energibehovet, inkludert redusert isolasjonsevne og økt behov for kjøling grunnet overoppheting om sommeren. I forbindelse med dette ble det undersøkt hvordan implementering av solfilmer og utskiftning av eksisterende glass påvirker energibehovet til sentrene. Gjennom et dypdykk i solinnstråling, solskjerming og energibehovet til yrkesbygg la dette grunnlaget for å bedre forstå det faktiske energibehovet til bygninger, samt solens påvirkning på energibalansen. I kombinasjon med casestudien av City Syd og Tiller Torget, som rettet seg mot det byggtekniske aspektet der glassoverflatene spiller en sentral rolle, ble det lagt grunnlag for videre studie. Kartlegging av glassoverflater og solenergi ga fundamentet for å undersøke energioptimalisering ved tre forskjellige scenarioer. Scenario 1 og 2 undersøkte effekten av å implementere to forskjellige solfilmer med ulike virkningsgrader i kombinasjon med glass, mens Scenario 3 vurderte effekten av å skifte ut de eldste glassene. Energibesparelse og kostnadseffektivitet for kjøpesentrene vektlegges, og målet med oppgaven er å komme frem til en konklusjon som tydeliggjør utfallene av de ulike scenarioene satt av oppgavens rammer. Funnene fra scenarioene gjør det mulig å konkludere med at Scenario 3 er den mest optimale løsningen for City Syd, mens for Tiller Torget vil det derimot ikke lønne seg å anvende noen av scenarioene på nåværende tidspunkt. Bakgrunnen for å anvende Scenario 3 for City Syd kommer fra et fremtidsrettet perspektiv. Scenario 2 førte til størst reduksjon av både solenergi og kjøleforbruk samtidig som det var mest kostnadseffektiv. Scenario 3 foretrekkes fremfor Scenario 2 grunnet den byggtekniske alderen på de eldste glassene. Glassene er ikke skiftet ut siden bygget ble satt i drift og de begynner å nærme seg teknisk levealder. Med dette tatt i betraktning vil det være mer bærekraftig å investere i nye glass enn solfilmer som implementeres på gamle glass. For Tiller Torget med sin nordvente fasade hadde alle scenarioene minimal påvirkning på reduksjon av kjøleforbruk samtidig som kostnadsvurderingene var lite tilfredsstillende. Det konkluderes derfor med at ingen av de gitte scenarioene er hensiktsmessige, og fokuset bør heller være på andre energioptimaliserende tiltak. Oppgaven er utarbeidet og gjort i samarbeid med driftssjefen for City Syd og Tiller torget og konsulentselskapet Rambøll med en hensikt å evaluere energioptimaliseringstiltak for kjøpesentrene. Konklusjonen er fundamentert i grundige analyser for tiltakene for implementering av solfilmer og utskifting av eksisterende glass, og bør sees i lys av oppgavens rammer og begrensinger.

Buildings account for over one third of the energy consumption in Norway, and this energy consumption is considered to be increasing. In commercial buildings, there is significant potential for improvement in utilizing available energy resources optimally whilst minimizing unnecessary energy consumption.

City Syd and Tiller Torget shopping centers located in Trondheim are undertaking a pre-project where relevant energy optimization measures are being explored. During this process, several different energy-efficient measures have been identified to improve their energy consumption. In commercial buildings in general, lighting, ventilation, techincal equipment, air conditioning, and heating consume the most energy, making it advantageous to focus on minimizing energy consumption for these factors. In addition to utilizing aesthetic architecture, large glass facades in commercial buildings will also contribute to the utilization of natural light. However, this design also brings negative consequences for energy demand, including reduced insulation capacity and increased cooling needs due to overheating in summer. In this context, the impact of implementing solar films and replacing existing glass on the centers' energy requirements was investigated.

Through an in-depth analysis of solar energy, solar shading and the energy needs of commercial buildings, the groundwork for better understanding the actual energy needs of buildings and the sun's influence on the energy balance was laid. In combination with the case study of City Syd and Tiller Torget, which focused on the technical aspect where glass surfaces play a central role, laid the foundation for further study. Mapping of glass surfaces and solar energy provided the basis for investigating energy optimization through 3 different scenarios. Scenarios 1 and 2 examined the effect of implementing two different solar films with varying effectiveness in combination with glass, while Scenario 3 assessed the effect of replacing the oldest glasses. Energy savings and cost-effeciency for the shopping centers are emphasized, and the goal of the task is to arrive at a conclusion that clarifies the outcomes of the different scenarios set by the task's framework.

The findings from the scenarios make it possible to conclude that Scenario 3 is the most optimal solution for City Syd, while for Tiller Torget, it will not be beneficial to apply any of the scenarios at the current time. The reason for applying Scenario 3 for City Syd comes from a future-oriented perspective. Scenario 2 resulted in the greatest reduction in both solar energy and cooling consumption while being the most cost-effective. Scenario 3 is preferred over Scenario 2 due to the technical age of the oldest glass. The glasses have not been replaced since the building was put into operation and are approaching their technical lifespan. Considering this, it will be more sustainable to invest in new glasses rather than solar films implemented on old glass. For Tiller Torget with its north-facing facade, all scenarios had minimal impact on reducing cooling requirements, while the cost assessments were unsatisfactory. Therefore, it is concluded that none of the given scenarios are appropriate, and the focus should instead be on other energy optimization measures.

The assignment has been developed in collaboration with the operations manager for City Syd and Tiller Torget and the consulting company Rambøll with the purpose of evaluating energy optimization measures for the shopping centers. The conclusion is based on thorough analyses of measures for the implementation of solar films and replacement of existing glass and should be viewed in light of the task's framework and limitations.