Slik kan du forenkle varmeanlegget i nye bygg
Teknisk forskrift slår fast at bygninger over 1 000 m2 skal ha energifleksible varmeløsninger og det tilrettelegges for bruk av lavtemperatur varmeløs...
Byggbloggen
Hvordan identifiserer du de mest energieffektive løsningene for varme- og kjølesystemer til større bygninger? Systemvirkningsgrader og mest mulig presist effektbehov er nøkkelfaktorer.
Utgangspunktet for å optimalisere varme- og kjølesystemer er netto energibehov og energibudsjett med termiske energiposter: romoppvarming, ventilasjonsvarme, varmtvann, romkjøling og ventilasjonskjøling. Det kan også være nyttig å inkludere strømbehov for å beholde overblikket over behovet for levert energi. For å beregne levert energi for en bygning, trenger du netto energibehov og virkningsgrader for energiproduksjon, distribusjon og romregulering.
Systemvirkningsgrad eller effektfaktor for et energisystem er produktet av verdiene for produksjon, distribusjon og romregulering. Denne tabellen viser noen konkrete eksempler:
| Varmesystem for boligblokk | Virkningsgrad/effektfaktorer | |||
| Produksjon | Distribusjon | Romregulering | Totalt | |
| Fjernvarme, tur-returtemperatur 80/60, normalt isolerte rør, radiator | 0,98 | 0,92 | 0,89 | 0,80 |
| Fjernvarme med tur-returtemperatur 60/40, godt isolerte rør, radiatorer | 0,98 | 0,94 | 0,91 | 0,84 |
| Varmepumpe-brønner med tur-returtemperatur 35/28, godt isolerte rør, gulvvarme | 3,3 | 0,96 | 0,92 | 2,91 |
SN/TS 3031:2016 – Bygningers energiytelse – Beregning av energibehov og energiforsyning
Som tabellen over viser, er tur- og returtemperatur viktige størrelser for å sikre effektive løsninger. Ifølge teknisk forskrift (TEK17) skal bygninger med over 1000 m² oppvarmet BRA tilrettelegges for bruk av lavtemperatur varmeløsninger. Veilederen definerer dette som turtemperaturer på 60 °C eller lavere.
For varmepumpesystemer gir lavere tur-temperatur betydelige gevinster: Som tommelfingerregel er det vanlig å anslå at effektfaktoren blir 2-3 % høyere per grad lavere temperaturløft. Jo større areal varmeavgivere har, jo lavere turtemperatur kan du ha. Derfor er gulvvarme mer gunstig enn radiator for varmepumpen sin del. Lavere tur-temperaturer enn 55 °C er i utgangspunktet ønskelig for de fleste typer varmepumpeløsninger.
Erichsen & Horgen har prosjektert en barnehage på 1512 m² som skal bli plusshus. Derfor er det svært viktig å redusere behov for levert energi, siden det dette påvirker behovet for lokal energiproduksjon. Utgangspunktet for å vurdere energiløsninger er energibudsjettet som vist i denne tabellen:
| Energipost | Energibehov (kWh) | Spesifikt energi- behov (kWh/m2år) |
| 1 a Romoppvarming | 26535 | 17,5 |
| 1b Ventilasjonsvarme (varmebatterier) | 11089 | 7,3 |
| 2 Varmtvann (tappevann) | 15153 | 10 |
| 3 a Vifter | 15120 | 10 |
| 3 b Pumper | 1802 | 1,2 |
| 4 Belysning | 17759 | 11,7 |
| 5 Teknisk utstyr | 7893 | 5,2 |
| 6a Romkjøling | 0 | 0 |
| 6b Ventilasjonskjøling (kjølebatterier) | 2181 | 1,4 |
| Totalt netto energibehov, sum 1-6 | 97532 | 64,5 |
Netto energibehov til oppvarming er summen av 1a og 1b: 37600 kWh. KILDE: Erichsen & Horgen.
Tre alternativer er vurdert for å løse det termiske energibehovet i barnehagen:
Systemvirkningsgrader/effektfaktorer for disse tre alternativene:
| Oppvarming | Tappevann | Kjøling | |
| Fjernvarme-løsning | 0,8 | 0,6 | 2,2 |
| Varmepumpeløsning 1 | 2,3 | 1,6 | 10,0 |
| Varmepumpeløsning 2 | 4,4 | 2,8 | 10,0 |
Verdiene for frikjøling mot brønnpark i varmepumpeløsningene, og verdier for varmepumpene i varmepumpe-løsning 2 er ikke basert på standardverdier, men på egne vurderinger gjort i dette prosjekt.
Ut fra disse faktorene beregnes levert energi for de ulike løsningene. For å dekke netto energibehov på 97600 kWh, blir levert energi for
Den mest effektive varmepumpeløsningen kan med andre ord halvere behovet for levert energi sammenlignet med fjernvarme-alternativet. Og det reduserer behov for levert energi med 18 % sammenlignet med standard varmepumpeløsning.
En optimalisering som denne er ikke særlig kostbar, men krever mer omhu når du velger systemløsning og komponenter. Du må også ha kunnskap om samspill mellom forskjellige komponenter i systemet.
Hvis barnehagen skulle forsynes med strøm fra solceller, vil en forholdsvis optimal vinkel på taket og godt produktvalg kunne gi en årlig produksjon i størrelsesorden 170 kWh per m² solcelle. For den beste varmepumpeløsningen må summen av levert energi over året være 56800 kWh – og til det trenger prosjektet bare 334 m² solceller.
Den installerte effekten for romoppvarming og ventilasjonsvarme er en driver for kostnader, og som prosjekterende bør du derfor ha et avklart forhold til installert effekt.
Tidligere var det vanlig å tenke at overdimensjonerte anlegg sikrer robusthet og fleksibilitet.
Nå er oppmerksomheten flyttet over på kostnader: Overdimensjonerte anlegg øker kostnader til investering, drift og energi, det gir dårlig arealutnyttelse og kan bety at man velger feil løsning og energitiltak. Anlegg som går på lav dellast gir ineffektiv drift og unødvendig høye energikostnader.
Viktige hensyn du bør ta når du bestemmer effektbehov, kan oppsummeres slik:
Her er det lett å gjøre feil slik at du overvurderer effektbehovet, for eksempel ved å forutsette infiltrasjon i alle rom i bygget samtidig, eller at du regner med samtidig 100 % drift på både radiatorer, ventilasjonsanlegg og tappevann. Begge scenarioer er svært usannsynlige. For eksempel vil ikke ventilasjonsanlegget går for fullt før bygget har nok/mye internvarme, og da vil ikke romvarmebehovet være maksimalt samtidig. Likevel er dette vanlige – og feil – forutsetninger når dimensjonerende effekt beregnes.
Særlig for kombinasjonsløsninger som varmepumpe i grunnlast med en spisslast som har rimeligere effektkostnad, er det viktig å kjenne varighetskurven for forventet virkelig drift. Da kan du velge hovedkomponenter i korrekt størrelse.
Du bør også gjøre en realistisk vurdering av driftsmønster, fordi endringer i driftsmønster kan endre både som hva er den mest optimale energiforsyningen, og hvilke størrelser enkelt-komponenter bør ha.
Det er også viktig å legge til rette for mest mulig effektiv drift. For eksempel kan det være gunstig med to eller flere varmepumper som trinnes inn etter behov, i stedet for en stor som må gå på dellast mye av tiden.
