– Vi kan forenkle mye

Stadig bedre isolerte bygg endrer forutsetningene for tekniske installasjoner. Løsningen er å forenkle mest mulig, mener Arne Førland-Larsen i Asplan Viak.

0

Nye forutsetninger er særlig viktig for varmeanlegg i moderne bygg.
– Vi må ta konsekvensen av at det eneste oppvarmingssystemet skal gjøre, er å sørge for at vi har minimumstemperatur. Alt annet er unødvendig, understreker Førland-Larsen, seniorrådgiver i Asplan Viak og docent ved Ingeniørhøjskolen, Aarhus Universitet. Derfor er nøkkelen å forenkle mest mulig.
– Vi kan forenkle mye, så det er bare å sette i gang, oppfordret Førland-Larsen på et temamøte i regi av Grønn Byggallianse.

Slutt på kaldras og trekk
Han trekker fram en rekke forhold i dårlig isolerte bygg som påvirker inneklimaet negativt: Kaldras fra dårlig isolerte vinduer, trekk på grunn av utette vinduer/bygningskropp, strålingsasymmetri på grunn av lave temperaturer på vinduer med dårlig U-verdi og varme panelovner mot kald vegg. Lavenergi- og passivhus har ikke de samme problemene. For eksempel er tetthetskravet til passivhus lekkasjetall på 0,6 ved 50 Pa trykkforskjell.
– Så stor trykkforskjell har vi aldri i praksis – derfor er lekkasjene mye lavere. Det gir liten inntrengning av uteluft og lite trekkproblemer, poengterer Førland-Larsen. Vinduer er mye bedre; U-verdi ned mot 0,8 koster ikke mye ekstra, og vindushøyden skal være ganske stor for å gi kaldras.
– I dag har vi ikke noe problem med kaldras, vi har ikke problemer med utette bygg, og derfor trenger ikke å plassere radiatorer under vinduer, oppsummerer Førland-Larsen.

                                                  ” – Som ingeniører er vi flinke til å lage tekniske systemer
                                         som løser problemer. Vi må heller tenke på å forenkle problemer
                                         og løsninger.” 
Seniorrådgiver Arne Førland-Larsen i Asplan Viak

Tilfredsstillende minimumstemperatur
Han fastslår at heller ikke strålingsasymmetri er noe problem i lavenergi- og passivhus; god isolasjon betyr at det ikke er store temperaturforskjeller mellom ulike flater.  Og lavt varmetapstall – 0,4 W/m2K i passivhus – gir varmetap på 16-20 W/m2 for bygget.
– Da kan vi bruke veldig lave turtemperaturer, så vi får ikke problemer med varmekilder heller, sier Førland-Larsen. Komforttemperaturen er viktig; normalt prosjekteres den til 23-26 °C om sommeren og 20-22 °C om vinteren. (Det forutsetter at ca 10 % blir misfornøyde med inneklimaet). 
– Funksjonskravet til varmesystemet er egentlig bare å holde tilfredsstillende minimumstemperatur, poengterer Førland-Larsen.

Varme fra personer
Internt varmetilskudd fra personer er høyst relevant i lavenergi- og passivhus. Førland-Larsen illustrerer potensialet for et kontorbygg, hvor nødvendig friskluftmengde per person er  26 m3/time.
– For å varme opp denne lufta 1 °C trengs ca 9 W. En person gir fra seg ca 100 W, og klarer dermed å varme opp lufta 11 °C. Det friskluftbehovet vi har, klarer vi selv å varme opp helt ned til 9 grader under romtemperatur, konkluderer han. Når bygget i tillegg har balansert ventilasjon med effektiv varmegjenvinner, betyr det at oppvarmingsbehovet nesten ikke finnes. Selv ved -20°C ute klarer internvarmen fra personer, PCer og belysning å dekke oppvarmingsbehovet, men den gir ikke noe overskudd. (Se tabellen)
– Det er ikke ofte vi har -20 °C ute. Ved 0 °C er varmetapet 8 W/m2, så da har vi overskudd, poengterer Førland Larsen. (Mer om det litt senere).

Eksempel for kontorlandskap [W/m2]
Varmetap ved -20 °C ute 16
Tilskudd fra personer (100 W/person) 6
Tilskudd fra PCer (100 W) 6
Belysning snitt 3
Parasittstrøm 0
Samlet interne tilskudd 15
Varmetap ved 0 °C ute 8

Forutsetninger: Passivhus med varmetapstall 0,40 W/m2K, samtidighet 0,5, 1 person pr 8 m2, 1 PC/person. Kilde: Arne Førland-Larsen

Lite over året
I praksis er internvarme nok til å dekke behovet store deler av året for lavenergi- og passivbygg.
– Stort sett har vi oppvarmingsbehov i januar, februar, mars, november og desember, og litt i oktober, sier Førland-Larsen. Han trekker fram fire ulike prinsipper for å løse oppvarmingsbehovet for kontorbygg:
• Vannbåren varme via radiatorer
• Ventilasjonsluft
• Åpne dører
• Termisk lagring
Radiatorer er en velkjent og klassisk løsning, og prinsippene for å varme opp via ventilasjonsluft er også velkjente. Det å bruke ventilasjonsluft til oppvarming har blitt mer aktuelt med passivhus, og en slik løsning er blant annet tatt i bruk i Miljøhuset GK.

130 W gjennom åpen dør
Strategien med å bruke åpne dører handler om at radiatorer plasseres i sentrale rom i stedet for på hvert cellekontor. Det krever at brukerne lar døra stå åpen når de forlater kontoret på slutten av dagen. Hvor mye varme kan tilføres cellekontoret på denne måten? Førland-Larsen viser til  et nytt eksempel: Med
• Dørareal =1,8 m2
• Temperaturforskjell mellom cellekontor og fellesareal = 1 °C
• Luftstrøm= 0,11 m3/s gir åpen dør varmetilførsel på 130 W. Med 2 °C temperaturforskjell blir luftstrømmen litt større (0,15 m3/s) og varmetilførsel 367 W.

Dekker varmetap ved -20 °C
Til sammenligning er varmetapet fra et 8 m2 cellekontor ved utetemperatur på -20 °C varmetapstall 0,4 W/m2K * 8 m2 *temperaturforskjell 40 K = 128 W

– Det gir veldig godt samsvar med hva vi får gjennom døra. Når det strømmer 130 W inni rommet, klarer vi å holde temperaturen uten lokal varmekilde, konkluderer Førland-Larsen. For kontorlandskap er denne strategien mer krevende; varmetapet for 60 m2 landskap blir 960 W med samme forutsetninger.
– Vi trenger flere dører, men det er mulig å tenke overstrømming her også. Slik kan vi forenkle røropplegget, og la termiske strømningner i bygget fordele varmen. Igjen må vi huske at det eneste formålet med varmesystemet er å holde minimumstemperatur, understreker Førland-Larsen.

Åpne dører-strategi på Kjørbo
Powerhouse-prosjektet på Kjørbo har utnyttet åpne dører-strategi. Netto energibehov for det rehabiliterte kontorbygget som nå huser Asplan Viak er beregnet til 15 kWh/m2. Ute i cellekontorene er det ingen radiatorer, bare tilluftsventiler. Vannbåren varme er lagt i kjerner i bygget. Tekniske føringer ligger i et ”skjørt” midt i bygget, som også er en viktig del av formspråket for bygget.
– Radiatorer sitter rundt dette kjørtet, og dekker hele oppvarmingsbehovet i et plan. Da klarer vi oss med 5-6 radiatorer i stedet for 25 i hvert plan, sier Førland-Larsen. Dette gir selvsagt lavere investeringskostnader, og i tillegg enklere regulering siden radiatorene går med mye større vannmengder.
– Åpne dører er tilstrekkelig til å tilføre cellekontorene varmetapet vi har utenom driftstid, fastslår Førland-Larsen. Varmen som tilføres er fra radiatorer og akkumulert varme i termisk masse 


Tekniske føringer ligger i et ”skjørt” midt i bygget. Illustrasjon: Arne Førland-Larsen

 
Radiatorer (markert med tykke, røde streker)er plassert langs ”skjørtet” i Kjørbo-bygget. Åpne dører sørger for varmetilførsel til cellekontor. Illustrasjon: Arne Førland-Larsen

Eksponert termisk masse
En del av konseptet for Powerhouse er å utnytte eksponert termisk masse.  Termisk lagring handler om å bruke vegger (og tak) som akkumulator.
– Varmeledningstallet til materialet begrenser hvor raskt vi kan flytte varme, og hvor mye vi kan aktivere termisk masse, forklarer Førland-Larsen. For eksempel har betong veldig høy varmeledningsevne, stor termisk masse og god varmekapasitet. Uansett material krever strategien at det er eksponert, ellers får man ikke aktivert den termiske massen.
– Vi kan lagre energi på dagen og spare den til natta. På den måten kan vi redusere både effektbehov og oppvarmingsbehov, poengterer Førland-Larsen.

Betydelig potensial
Eksempelbygget i tabellen over kan fortelle oss noe om potensialet. Med 0 °C ute er varmetapet 8 W/m2, og varmeoverskuddet dermed 7 W/m2. Hvis dette overskuddet kan lagres, kan det brukes til å varme opp bygget om natta. I løpet av brukstid på 10 timer utgjør varmeoverskuddet 70 Wh/m2, mens behovet utenom brukstid er 112 Wh/m2.
– Hvis vi kan lagre overskuddsvarmen på en fornuftig måte, kan den dekke over 60 % av behovet, sier Førland-Larsen, men understreker at dette er en forenkling for å vise potensialet. Blant annet forutsetter det at overskuddsvarmen ikke ventileres vekk, men på en effektiv måte lagres i veggene. I praksis vil flere faktorer begrense lagringen, som beskrevet over.
– Poenget er at vi må prøve å tenke på å utnytte overskuddet. Det er ikke alltid mulig, men noen ganger kan vi gjøre det, poengterer Førland-Larsen.

Forenkle for boliger
Han understreker at det er viktig å forenkle varmesystemer også for boliger.
– Vi trenger ikke dra radiatorer ut til fasaden, men kan vurdere åpne løsninger og sentralt plasserte varmekilder. Varmetapet er veldig lite, så vi har mulighet til  forenkle de tekniske systemene mye, understreker Førland-Larsen. Dessuten er ofte kjølebehovet problemet i lavenergi- og passivhus. Da er det fornuftig å kunne lufte manuelt, for eksempel med små lufteluker på motsatte fasader. Og for alle typer bygg gjelder det samme:
– Det finnes ikke én løsning – det finnes mange løsninger som må kombineres i ulike prosjekter, understreker Arne Førland-Larsen.