Solfanger og varmepumpe gir nær null-bygg

Frydenhaug skole i Drammen har mål om 37 kWh/m2år levert energi. Forklaringen er solfanger og varmepumpe i et optimalt samspill, ifølge teknisk leder Geir Andersen.

0

Lenge hadde Drammen kommune rekorden for Norges største passivhus-skole med Marienlyst, men i sommer måtte de se seg slått da Oslo åpnet Bjørnsletta skole. I oktober åpner Drammen landets første nær nullenergi-skole: Frydenhaug. Den nye skolen er også et FutureBuilt-prosjekt.

– Nøkkelen er varmepumpe i et optimalt samspill med solfangere som produserer og lagrer energi, sier Andersen i Drammen kommunale eiendom KF. Det handler naturligvis om bergvarmepumpe (140 kW), og skolen har 13 energibrønner og 150 m2 solfangere.

Godt klimaskall og behovsstyring
Men selv ikke dette samspillet kommer nær null i levert energi uten de etter hvert opplagte valgene som er gjort for Frydenhaug: Blant annet at
• bygningskroppen er godt isolert,
• lekkasjetallet er lavt (0,6) og
• vinduene holder passivhusstandard.
God behovsstyring, høy varmegjenvinning og lav SFP-faktor i ventilasjonsanlegget er også obligatorisk for et ambisiøst prosjekt.

Optimal drift for varmepumpa
Med disse valgene ender bygget med lavt varmebehov, så Andersen er raskt til å trekke fram helheten i løsningene ved Frydenhaug.

– Vi ønsker ikke at varmepumpa skal gå når behovet er så lite at den får dårlig effektfaktor. Solfangerne kan dekke varmebehovet vår og høst, og da sliter vi ikke på varmepumpa, poengterer han.

I juni kan bygget frikjøles via ventilasjonen; det er ikke så mange dager hvor en skole sliter med overtemperatur. En viktig grunn til å velge solfangere er også at skolen har et terapibasseng.

Dumper varmen i bakken
I juli lagres varmeoverskuddet i energibrønnene.
– Det har vi gjort med hell på Skoger skole, og slik sikrer vi oss mot at brønnene blir kjørt for hardt, fastslår Andersen. Forutsetningen er at grunnforholdene tillater lagring.

– Så samspillet mellom solfanger og varmepumpe gir billig energi, mulighet til kjøling og varmepumpa får pause, oppsummerer Andersen.

God reguleringsevne
Med så høye ambisjoner er det ekstra viktig å velge riktig komponenter. Skolen får ei  pumpe med fire stempelkompressorer, og den har meget god reguleringsevne.

– Pumpa skal greie COP på 4. Uten det hadde vi aldri klart energimålene, understreker Andersen. Varmepumpas COP måles kontinuerlig, det samme med temperatur opp og ned i borehullene. Varmen distribueres til gulvvarme, og kombibatterier i ventilasjonsanlegget muliggjør gratis kjøling.

Måler SFP
Ventilasjonsanlegget har høy varmegjenvinning og lav SFP-faktor.

– Det har vi fulgt opp og passet på. Og så skal vi måle SFP kontinuerlig – det er nytt for oss, sier Andersen. Han tror disse målingene vil gi byggherren et bedre anlegg, ved at det vil skjerpe de som leverer.

Behovsstyringen er DCV (demand controlled ventilation) med en trykkoptimalisert løsning, og CO2- og temperaturregulering. 

– Det er ikke spesielt nytt, men vi har passet på at alle spjeld er optimalisert i forhold til størrelse og plassering, slik at vi god reguleringsevne og ikke får for mye turbulens, forklarer ingeniør Rune Simensen.

Sparer vedlikehold
CO2-følere for personbelastning har også nytteverdier ut over energibruk.

– Vi kan måle luftkvalitet og dokumentere både CO2 og temperatur, og sparer mye penger på vedlikehold, reparasjon og oppfølging, sier Simensen.  Det skyldes blant annet at unødvendig service og reparasjoner unngås.


Energigjerrig teknisk utstyr og LED-lys er med på å presse ned energibehovet for Frydenhaug skole. Foto:Hilde Kari Nylund

Marienlyst som referanse
Energimålene for Frydenhaug er satt opp i forhold til målte tall for Marienlyst skole som tabellen under viser (alle tall er kWh/m2år). Lavere personbelastning senker flere av postene.  Høyt fokus på SFP-faktor presser ned energibehov til vifter og pumper, mens LED-lys kniper ned på belysningsposten. Også teknisk utstyr er lavere.

– Vi tror vi skal klare å få til 37, og ser ikke bort fra at vi kan komme enda lavere. Dette måler vi selvfølgelig, sier Andersen.

Energipost TEK10-krav
Ramme
Marienlyst
målt 2012
Frydenhaug skole
Ambisjon levert energi
Romoppvarming 39 15,8 6,5
Tappevannsvarme 10 3,5 2,0
Ventilasjonsvarme 10 6,7 2,5
Vifter og pumper 25 12,0 8,0
Belysning 22 12,2 10,0
Teknisk utstyr 13 13,7 8,0
Sum energiposter 120 63,9 37,0

Tabell: Energimål for Frydenhaug skole. Svømmehall og snøsmelting inngår ikke. Frydenhaug er spesialskole og har derfor behov for terapibasseng, som er på 55 m2.
– 75 % av energitilskuddet fra solfangerne er lagt inn i bassenget for ikke å jukse med tallene for totalt energibruk, understreker Geir Andersen.

Krevende prosjekt
Men å lykkes med det tekniske samspillet er ingen enkel sak; Andersen understreker at man ikke kan ta lett på denne typen prosjekter. Systemoppbyggingen har vært veldig utfordrende, og prosjektet har krevd tett oppfølging fra byggherres side.

– Vi har hatt behov for å følge opp fra ende til annen, og måtte bruke Thermoconsult med Helge Lunde og Gjermund Vittersø for å få dette til. For DCV har vi fått god hjelp av Mads Mysen i Sintef Byggforsk, understreker Geir Andersen.

Tre store utfordringer

– Å få systemskjemaet riktig har vært en formidabel jobb, fastslår Geir Andersen. Foto: Hilde Kari Nylund

Han oppsummerer utfordringene i prosjektet med tre punkter.
1. Det har vært en formidabel jobb å få systemskjemaet riktig og få det dokumentert.
2. På komponentnivå begynner det å bli veldig viktig å velge riktig, som her å få inn riktig varmepumpe, VAV-spjeld, og annet. 
3. Komponentene skal monteres og kobles riktig – og få til en ordentlig innregulering.
innreguleres riktig.

Bruk veiledere fra Sintef
– Jeg synes hele bransjen bør ta veilederne til Mads Mysen og Peter Schild i Sintef Byggforsk og lese dem begjærlig, sier Andersen, og viser til Behovsstyrt ventilasjon, DCV – krav og overlevering, som tar for seg systemløsninger og innregulering Behovsstyrt ventilasjon, DCV – forutsetninger og utforming. (Gratis nedlastbare via lenkene).

Andersen mener det er viktig ikke bare å fokusere på energi- og CO2-beregninger, men også gjøre en skikkelig jobb med det faglige.
– Hvis man kan beherske de tre punktene over, kommer de fine energitallene helt av seg selv

– Spennende anlegg

60 solfangerpaneler er montert i snorrette rekker på flatt tak, fastslår Morten Blom Carlsen (til venstre) fra SGP og Olav Strøm fra Vito. Foto: SGP.

SGP Varmeteknikk har levert mesteparten av de tekniske komponentene til varmeanlegget; solfanger, varmepumpe, akkumulatortank og elkjel som spiss- og reservelast. 

– Omfanget av solfangere er litt spesielt her, med 150 m2. Kombinasjonen med en ganske avansert varmepumpe er spennende, mener daglig leder Jo Helge Gilje.

Varmepumpa har fire stempelkompressorer, og de har bedre egenskaper på dellast enn scrollkompressorer.

– Scroll er billigere, men her går de for ei skikkelig varmepumpe, fastslår Gilje.

Elkjel som spiss/reserve
Kommunens erfaringer tilsier at de ikke får mye behov for elkjelen. Gilje er likevel ikke spesielt begeistret for el som spiss/reserve, men ser fordelene.

– Det er en rimelig og teknisk sett god løsning fordi den modellerer bra. En tilsvarende oljekjel ville gått inn med 30-50 % av dimensjonerende last. Selv en modulerende biooljebrenner klarer ikke å modellere like bra som en elkjel, poengterer Gilje.

Greit å montere
For Vito Teknisk Entreprenør  var det første solfanger-prosjekt i denne størrelsesorden. Panelene er montert på flatt tak.
– De 60 panelene monterte vi på ca ei uke. Det gikk forholdsvis smertefritt, forteller Olav Strøm, prosjektleder VVS. Han mener montøren hadde den fineste arbeidsplassen i Drammen den uka, med strålende sol.

Panelene er lagt med kobberrør som er sølvloddet, isolert og mantlet med stålmantel.
– Vi valgte å bruke kobberrør og isolere sjøl på grunn av kostnader, for vi kunne valgt preisolerte rør, sier Strøm.

Robuste
Panelene er godt fundamenterte med betongelementer slik at de ikke skal blåse vekk, og samtidig heves de litt opp slik at snø ikke dekker panelene.

Strøm understreker at Vito har fått god oppfølging fra leverandør SGP.

– De har stilt opp og bistått under montasjen, og vi er veldig fornøyde med det, sier Strøm.