Fremtidens energiløsninger for boligkomplekser

EnergiBolig-prosjektet har utviklet en varmegjenvinner som øker gjenvinnings¬graden fra brukt ventilasjonsluft med mer enn 10 prosent. Dette er et bidrag til at bygningssektoren kan oppfylle nær nullenergikravene, og god hjelp til å nå målet om nullutslipps¬samfunnet. Det er innlevert en patentsøknad for dette utstyret, og produksjon forventes å starte i løpet av et par år. I Norge, som i de fleste industrialiserte land, står bygningssektoren for nesten 40 prosent av den totale energibruken. Derfor er tiltak i denne sektoren viktig for å redusere verdens klimagassutslipp. I Europa skal alle nye bygninger være såkalt nær null-energi innen 2020. Det kommer også strengere krav til rehabiliterte bygninger. EnergiBolig-prosjektet har bidratt til overgangen til et mer energieffektivt og miljøvennlig samfunn gjennom å utvikle ventilasjonsløsninger som er mer effektive enn dagens løsninger, og som er godt tilpasset nordisk klima. Løsningene kan brukes i boliger, boligblokker, yrkesbygg og til oppgradering av eksisterende bygninger. EnergiBolig er et innovasjonsprosjekt som passer godt inn i ENERGIXs strategi for å oppnå mer energieffektive løsninger og for en mer bærekraftig, verdiskapende og konkurransedyktig norsk industri. For å holde godt hygienisk klima innendørs er ventilasjon nødvendig. Når vi ventilerer en bygning med frisk uteluft, vil energi bli brukt til å varme den opp til romtemperatur. Når den brukte luften ventileres ut av bygningen igjen går denne energien tapt. Derfor har i mange år gjenvinning av energi fra brukt luft vært vanlig, også i boliger. Typen av gjenvinnere som er vanligst i Norge er såkalte roterende gjenvinnere. Varmen overføres kontinuerlig fra varmluftluft til kald uteluft ved hjelp av et porøst hjul som roterer mellom de to luftstrømmene. De siste årene har fokuset på energibruk økt, og det er ønskelig å øke energigjenvinningen fra de 70 til 80 prosent som har vært vanligst til 90 prosent. Men gjennom målinger og teoretisk betraktinger er det vist at dagens teknologiske løsninger begrenser effektiviteten til knappe 80 prosent. Først fokuserte prosjektet på å studere fysikken og deretter på å lage matematiske modeller av hva som skjer i en gjenvinner. Deretter startet arbeidet med å utvikle nye løsninger med økt effektivitet. Målinger viser at enkelte av prototypene oppnår gjenvinningseffektivitet nær 90 %, slik som de teoretiske modellene forutser. Dette er et bidrag å nå nesten nullenergibehov i bygninger. I prosjektet har også et verktøy som heter EffMaster blitt utviklet. Dette simulerer effektiviteten for ulike løsninger. Deretter har en beregningsmodell for innendørs fuktgenerering blitt utviklet og koblet til EffMaster. For å utvikle denne modellen var det nødvendig å innhente data fra flere kilder. Blant annet ble modellen verifisert mot egne målinger i NTNU/SINTEFs Living Lab. Med denne modellen kan fuktighetsproduksjon gjennom hele dagen simuleres. Ved samsimulering med EffMaster kan skreddersydde løsninger tilpasset lokalt klima, bruk av bygningen, brukere etc. I tillegg kan den relative fuktigheten til inneluften beregnes for hvilken som helst time på året. Dette gjøres med hensyn til hvor mye fuktighetsgjenvinning rotorhjulet gir for ulike forhold. Andre gjenvinningsløsninger kan også simuleres. Det kan for eksempel sjekkes om det er fare for kondens på vinduer eller om fuktighetsnivået overstiger ønskede verdier. Det er også mulig å kvantifisere effektivitets¬reduksjonen dersom avtrekksluften kondenserer og danner frost på varmevekslerflatene. En forenklet beregning av ventilasjonsrelaterte energibehov er også utviklet. Arbeidet har vært basert på boligventilasjon, men løsningene vi har utviklet kan skaleres for bruk i alle typer bygninger.

Sammenlignet med den opprinnelige målsetningen har prosjektet lagt hovedvekten på energieffektiv ventilasjon, og da spesielt å utvikle mer effektiv varmegjenvinning fra ventilasjonsluft. Gjennom tidlig arbeid i prosjektet ble det funnet at dagens teknologi for roterende varmegjenvinnere begrenser gjenvinningsgraden til litt under 80 %. Vi har gjennom prosjektet utviklet nye løsninger som øker denne med 10 %. Det betyr redusert energibruk og effektbehov til klimatisering av bygninger. Det er videre arbeidet med å bestemme hvordan virkningsgraden for gjenvinnere begrenses ved lave utetemperaturer og hvordan fuktgjenvinning påvirker innendørs relativ fuktighet. Alt dette er resultater som bidrar til det overordnede målet om utvikling av med effektive løsninger tilpasset nordisk klima. Det er laget en patentsøknad som et resultat av prosjektet.

Boliger står i dag for omtrent 40 % av Norges energiforbruk og cirka 25 % av blokkbebyggelsen skal renoveres innen 2025. Fra 2020 vil det bli krav om near Zero Emmison Buildings. Flexit AS vil i samarbeid med NTNU, SINTEF Byggforsk og SINTEF Energi AS, utvikle en komplett produktlinje for boligklimatisering som tilfredsstiller de strengere, kommende kravene, heriblant varmegjenvinning på over 85 %. Løsningene må velges og samspille optimalt for hvert tilfelle og tilpasses brukernes svært varierende varme- og evt. kjølebehov for å sikre et godt inneklima. Flere nåværende utfordringer knyttet til ventilasjon, luftkvalitet og energiløsninger må løses. Dette gjelder spesielt i energieffektive bygg hvor et godt inneklima er avhengig av tilstrekkelig ventilasjon .Prosjektideen er å utvikle en modulbasert løsning med forbedrede komponenter tilpasset nordisk klima som integrerer ventilasjon, romtemperering og tappevannsoppvarming slik at totale kostnader, ressurs- og energibruk reduseres God, romtilpasset klimatisering skal sikres gjennom effektive, stillegående vifter med SFP på 1,0, membranteknologi for å unngå frost og lukt, induksjonsventil og/eller varmepumpe for romklimatisering, samt at andre ressurser til oppvarming og/eller kjøling skal fungere sammen, herunder varme som kan hentes fra sol, gråvann og avtrekksluft. Hvilke ressurser og hvilken systemløsning (desentralisert eller sentralisert f.eks.) som bør velges skal avgjøres ved simuleringer, som også vil brukes til optimalisering av enkeltkomponenter. Arbeidet med EnergiBolig vil innebære simuleringer, utvikling av styresystem basert på eksisterende sensorteknologi, labtesting, teknologiforbedring og uttesting i LivingLab ved NTNU for å sikre velfungerende energisamspill, brukervennlighet, fleksibilitet og kvalitet.