S 12-043 - DTU Byg - Danmarks Tekniske Universitet

Transcription

Danmarks Tekniske Universitet
Institut for Byggeri og Anlæg
Udvikling og analyse af
højisolerede
klimaskærmskonstruktioner
Bachelorprojekt
Martin Buhl
Juli 2012
Forord
Dette projekt er udarbejdet af Martin Buhl, s092799, i perioden 1. februar til 9. juli 2012 ved DTU
Byg på Danmarks Tekniske Universitet. Projektet er afslutningen på bachelorstudiet i Byggeteknologi
og repræsenterer 20 ECTS-point. Projektet er udført under vejledning af Professor Svend Svendsen,
DTU Byg, hvem jeg gerne vil takke for hjælp og vejledning.
Der er til rapporten vedlagt en cd-rom med beregningsmateriale. Se bilagslisten for nærmere
beskrivelse af indhold.
9. juli 2012
Martin Buhl, s092799
i
Resumé
Skærpelserne i bygningsreglementet til bygningers energiforbrug har medført en udvikling inden for
isoleringsmaterialer der gør, at der er mange forskellige produkter på markedet. Projektet
undersøger derfor forskellige traditionelle og nye isoleringsmaterialer mht. isoleringsevne og pris.
Den økonomisk bedste løsning findes vha. energispareprisen, der er en økonomisk model der bruges
til at vurdere hvor rentabel en given investering er.
I analysen af klimaskærmen tages der udgangspunkt i et typehus fra Lind & Risør der er optimeret til
at overholde energirammen for bygningsklasse 2020 på 20 kWh/m2 pr. år. Energispareprisen for de
forskellige isoleringsmaterialer sammenlignes ved en fastlagt U-værdi. Ved at bruge denne metode
sammenlignes isoleringsmaterialerne direkte mod hinanden. I beregningen af energispareprisen
tages der højde for de meranlægsudgifter der måtte være ved at bruge en større isoleringstykkelse.
Dette gælder bl.a. for ydervæggen, hvor en øget tykkelse vil kræve et tilsvarende bredere
fundament.
Udover analysen af energispareprisen ses der også på dagslysforhold og indeklima. Hvis der benyttes
et isoleringsmateriale med en høj varmeledningsevne vil det føre til en tykkere ydervæg, hvilket vil
føre til et fald i dagslysfaktoren i boligen, da denne bl.a. afhænger af ydervæggens tykkelse. For at
kompensere for de tykkere ydervægge foretages der en optimering af vinduernes størrelse vha.
programmet Velux Daylight Visualizer, sådan der for alle vægtykkelser opnås den samme
dagslysfaktor i boligens rum. Når vinduesstørrelserne er blevet optimeret ses der på antallet af
overophedningstimer i boligen, da dette bl.a. afhænger af vinduernes størrelse. Analysen af
indeklimaet udføres i programmet WinDesign, hvor effekten af et større vinduesareal på boligens
opvarmningsbehov også undersøges.
Det konkluderes, at det for terrændækket og taget bedst kan betale sig at isolere med materialer der
har en høj varmeledningsevne, da disse har den laveste energisparepris. I ydervæggene er der flere
merudgifterne at tage højde for, hvilket virker til fordel for de dyre isoleringsmaterialer med en lav
varmeledningsevne. Her er resultatet derfor mere blandet. I dagslysoptimeringen og i undersøgelsen
af indeklimaet konkluderes det, at der kan opnås et godt indeklima mht. dagslys og
overtemperaturer i boliger både vha. tynde og tykke vægge. Ydermere viser undersøgelsen, at et
større vinduesareal ikke har nogen synlig effekt på boligens opvarmningsbehov.
ii
Abstract
The restrictions in the new building code concerning the overall energy use in dwellings have led to a
development within the field of building insulation. As a consequence of this there are now many
different available insulation products. This project examines a number of different insulation
materials according to their thermal conductivity and price. The best solution from an economical
point of view is found by calculating the cost of conserved energy (CCE), which is an economic
optimisation method used to determine the most profitable solution.
In the analysis of the building envelope an optimized type house from Lind & Risør is used as a
starting point. The type house has been modified and now meets the requirements in the energy
frame for building class 2020, which is 20 kWh/m2 per year. The cost of conserved energy for the
different insulation materials is calculated at a fixed value for the heat transfer coefficient. By using
this method the insulation materials are compared directly to each other. When calculating the cost
of conserved energy the price for the construction cost is taken into consideration. E.g. when
building an outer wall, an increase in the wall thickness will lead to a similar increase in the width of
the foundation.
Besides the analysis of the cost of conserved energy the daylight factor and indoor environment will
be assessed as all. If an insulation material with a high thermal conductivity is used in the outer
walls, this will lead to a thicker wall and thereby decrease the daylight factor since the daylight
factor depends on the thickness of the wall among others. In order to compensate for the thicker
walls, an optimization of the window sizes will be performed using the program Velux Daylight
Visualizer. Using this method will allow the same amount of daylight to enter the room no matter
how thick the walls are. When the window sizes have been optimized an analysis of the potential
overheating in the dwelling will be performed since this mainly depends on the window areas. The
program WinDesign will be used to evaluate the indoor environment together with an analysis
concerning whether the room heating demand is influenced by the window area.
The result is, that for the slab and the roof the best solution is achieved by using an insulation
material with a high thermal conductivity since these materials have the lowest cost of conserved
energy. In the walls there are more construction costs which work in favour of the more expensive
materials with low thermal conductivities. Therefore the results are not as clear for the analysis of
the walls. In the optimization of the daylight and the investigation of the indoor environment the
results show that acceptable solutions can be based on both thin and thick walls. Furthermore the
investigation shows that the window area has no significant effect on the heating demand of the
dwelling.
iii
Indholdsfortegnelse
Forord....................................................................................................................................................... i
Resumé ................................................................................................................................................... ii
Abstract .................................................................................................................................................. iii
1
Indledning ....................................................................................................................................... 1
1.1
Baggrund ................................................................................................................................. 1
1.2
Formål ..................................................................................................................................... 1
1.3
Metode.................................................................................................................................... 1
1.3.1
Typehuset........................................................................................................................ 2
1.4
Isoleringsmaterialer ................................................................................................................ 4
1.5
Energispareprisen ................................................................................................................... 6
1.5.1
Klimaskærmens energiforbrug........................................................................................ 8
2
Litteraturstudie ............................................................................................................................... 9
3
Analyse af terrændækket .............................................................................................................. 11
4
3.1
Design.................................................................................................................................... 11
3.2
Isoleringsmaterialer .............................................................................................................. 11
3.3
Økonomi................................................................................................................................ 13
Analyse af ydervæggene ............................................................................................................... 16
4.1
Design.................................................................................................................................... 16
4.2
4.3
Økonomi................................................................................................................................ 19
4.4
Holdbarhed ........................................................................................................................... 21
4.5
Dagslysforhold i boligen ........................................................................................................ 22
4.5.1
Fordele ved en høj dagslysfaktor .................................................................................. 22
4.5.2
Dagslysoptimering i Velux Daylight Visualizer .............................................................. 23
4.6
5
Indeklima............................................................................................................................... 25
Analyse af tagkonstruktionen ....................................................................................................... 30
5.1
Design.................................................................................................................................... 30
5.2
5.3
Økonomi................................................................................................................................ 31
6
Konklusion ..................................................................................................................................... 33
7
Litteraturliste ................................................................................................................................ 35
8
Bilagsliste ...................................................................................................................................... 37
iv
1 Indledning
1.1 Baggrund
Med de seneste års skærpelser i bygningsreglementet og med den nylige introduktion af
bygningsklasse 2020 er kravene til bygningers energiforbrug løbene blevet strengere. Kravene er
blevet skærpet som et led i planen om at nedbringe Danmarks samlede energiforbrug, og dermed
også udledningen af CO2. Med tiden vil et lavere energiforbrug også sikre Danmark en højere
forsyningssikkerhed, da man så er mindre afhængig af fossile brændstoffer fra andre lande. Strenge
krav til lavt energiforbrug vil også kunne skabe grøn vækst og sikre beskæftigelse i Danmark.
Bygningsklasse 2020 stiller krav om et samlet energiforbrug i boliger til opvarmning, ventilation,
køling og varmt brugsvand på højst 20 kWh/m2 pr. år. Den nye bygningsklasse er blevet introduceret
allerede nu, på trods af at den først vil gælde ved lov i år 2020. På den måde har byggebranchen
nogle år til at vende sig til den nye standard og til at udvikle nye produkter og billige
standardløsninger der kan hjælpe til at overholde de strenge krav for bygningsklasse 2020.
Den løbende skærpelse af bygningsreglementets krav til energiforbruget har resulteret i, at mange
bygningsdele er blevet videreudviklet og optimeret til at have et lavere energiforbrug. Det gælder
f.eks. ruder og vinduesrammer, ventilationsanlæg og isoleringsmaterialer. Blandt
isoleringsmaterialerne er der både sket en videreudvikling af kendte materialer og der er blevet
udviklet nye materialer, hvilket betyder at der er mange forskellige isoleringsmaterialer på
markedet. F.eks. producerer Isover glasuld med tre forskellige varmeledningsevner. De materialer
der har en lav varmeledningsevne isolerer selvsagt bedst, men de er også dyrere. I rapporten vil det
derfor blive undersøgt, hvilke af de mange isoleringsmaterialer det bedst kan betale sig at bruge, og i
hvilke dele af klimaskærmen de egner sig bedst.
1.2 Formål
Projektets formål er at sammenligne forskellige traditionelle og nye isoleringsmaterialer med henblik
på at finde den økonomisk bedste løsning der samtidig overholder opstillede krav til energiforbrug,
lysforhold og indeklima.
1.3 Metode
I rapporten sammenlignes forskellige isoleringsmaterialer i terrændækket, ydervæggene og taget. I
terrændækket og taget vil energispareprisen for de forskellige isoleringsmaterialer blive udregnet og
undersøgt, og den økonomisk bedste løsning vil blive fundet. I ydervæggene vil den økonomisk
bedste løsning også blive fundet på baggrund af energispareprisen. Ydermere vil der i analysen af
ydervæggene blive foretaget en dagslysoptimering, da store vægtykkelser kan have en effekt på
dagslysfaktoren. Optimeringen vil blive foretaget i programmet Velux Daylight Visualizer og vil
basere sig på de forskellige vægtykkelser der blev fundet i forbindelse med udregningen af
energispareprisen. Til sidst vil det blive undersøgt hvorvidt de optimerede vinduesarealer vil føre til
overtemperaturer i boligen. Vinduesarealets effekt på opvarmningsbehovet vil også blive undersøgt.
Undersøgelsen af overtemperaturer i boligen og boligens opvarmningsbehov vil blive udført vha. af
programmet WinDesign.
1
For at have en baggrund at sammenligne isoleringsmaterialerne på tages der udgangspunkt i et
typehus fra Lind & Risør. Typehuset overholdte oprindeligt BR10, men er i kandidatspecialet
”Undersøgelse og udvikling af metode til økonomisk optimering af lavenergiboliger” [Grøn M, Roed
S, 2011] blevet optimeret til at overholde bygningsklasse 2020. Boligen har efter optimeringen et
årligt energiforbrug beregnet i Be10 på 18,36 kWh/m2, hvilket overholder kravet for bygningsklasse
2020 på 20 kWh/m2. I projektet [Grøn M, Roed S, 2011] blev boligen optimeret økonomisk vha. det
Excel-baserede beregningsprogram CCE-Calc, der er et program der udregner energispareprisen for
alle de energibesparende komponenter i boligen og derefter foreslår den økonomisk mest optimale
sammensætning af komponenter til netop at overholde energirammen. Boligen er altså allerede
blevet optimeret mht. vinduer, ventilationsanlæg, isoleringstype og -tykkelse, m.m. Programmet
CCE-Calc har dog et meget begrænset udvalg af isoleringsmaterialer og det er derfor valgt at
sammenligne forskellige isoleringsmaterialer i dette projekt. For at sammenligne
isoleringsmaterialerne på lige fod, sammenlignes de økonomisk ved den U-værdi der i rapportens
optimering [Grøn M, Roed S, 2011] blev fundet nødvendig for at overholde bygningsklasse 2020. Uværdierne kan ses i Tabel 1. Ved f.eks. at sammenligne forskellige isoleringsmaterialer i
terrændækket ved en U-værdi på 0,070 W/m2K fås der en direkte sammenligning af
isoleringsmaterialerne, og det kan så undersøges hvilken type isolering der billigst kan levere et lavt
varmetab der lever op til bygningsklasse 2020. Det skal bemærkes at der for bygningsklasse 2020
ikke er nogen krav til varmetabet fra de forskellige dele af klimaskærmen, bygningen skal blot
overholde energirammen på 20 kWh/m2 pr. år. Derfor repræsenterer de valgte U-værdier heller ikke
noget krav der skal overholdes generelt, de er alene valgt fordi de ved den tidligere optimering er
blevet fundet tilstrækkelige til, i samarbejde med flere andre energibesparende komponenter, at
overholde energirammen.
Tabel 1: De forskellige isoleringsmaterialer vil blive sammenlignet ved U-værdierne i denne tabel.
Klimaskærm
Terrændæk
Ydervægge
Tag
U-værdi
0,070 W/m2K
0,080 W/m2K
0,070 W/m2K
Note om WinDesign: Ved brugen af det Excel-baserede computerprogram WinDesign har jeg
oplevet en del problemer med fejlmeldinger i Excel der gjorde, at programmet pludselig ikke ville
fungere længere. Disse problemer ophørte da jeg under regnearket ”WinDesign” låste alle
regnearkene op vha. koden ”bygdtu” og i øvrigt fulgte vejledningen i de seks punkter der står
beskrevet samme sted. Koden fandt jeg i en PowerPoint præsentation på samme hjemmeside som
WinDesign kan downloades fra: http://www.vinduesvidensystem.dk/Windesign.html
1.3.1 Typehuset
Det optimerede typehus præsenteres her kort, da det vil blive brugt gennem hele rapporten. Med
en vægtykkelse på 300 mm har huset et bruttoareal på 159 m2, og består af syv primære rum og fem
sekundære rum. Huset kan ses på Figur 1. Der er ikke nogen væg mellem køkkenet og spisestuen, og
rummet fungerer derfor som et stort køkken-alrum. I denne rapport vil der hovedsagligt blive set på
de primære rum, der er markeret med grøn på Figur 1. På figuren er syd opad.
2
Vinduesstørrelserne for de primære rum i typehuset kan ses i Tabel 2. Nogle af vinduerne er
glasarealer i terrassedøre. I disse terrassedøre går glasset ikke helt ned til gulvet, da glas i denne
højde har meget lille effekt på dagslysfaktoren, men kan have en stor effekt på overophedning.
Spisestuen har én dobbeltfløjet terrassedør, stuen har også én dobbeltfløjet terrassedør og
soveværelset har en enkelt terrassedør.
I denne rapport vil optimeringen tage udgangspunkt i dette typehus, og der vil derfor ikke blive
tilføjet nye ting som f.eks. ovenlysvinduer. Husets facon vil heller ikke blive undersøgt, på trods af at
dette har en effekt på bygningens energiforbrug. Huset har dog i forvejen en ret simpel grundplan
(rektangulær), hvilket er en fordel i forhold til mere komplekse grundplaner. En simpel grundplan
giver en mindre omkreds af bygningen og dermed også et mindre facadeareal, hvilket resulterer i et
lavere varmetab gennem facaden [Hviid C, Petersen S, 2005].
Tabel 2: Vinduesstørrelser for alle de primære rum i typehuset. Ved den senere optimering af dagslyset vil der blive
taget udgangspunkt i disse størrelser.
Vinduesstørrelser
Rum
Værelse
Køkken
Spisestue
Stuen
Soveværelse
Værelse
Værelse
Nr.
1
2a
2b
3
4
5
6
Vindueshøjde
m
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
Vinduesbredde
m
1,2
1,2
1,9
1,9
1,9
1,2
1,2
0,6
Antal
vinduer
stk.
1
1
1
2
1
1
1
1
Samlet
vinduesareal
m2
2,04
5,27
6,46
3,23
2,04
3,06
Figur 1: Grundplan af det typehus der analyseres. De primære rum er markeret med grøn mens de sekundære rum er
markeret med blå. På figuren er syd opad.
3
1.4 Isoleringsmaterialer
Nedenfor gennemgås kort de forskellige typer isolering der vil blive undersøgt. Tabel 3 viser en
oversigt over de forskellige isoleringsmaterialers egenskaber. Isoleringsmaterialerne er delt op i to
grupper: Traditionelle isoleringsmaterialer, der har været på markedet i lang tid, og nye
isoleringsmaterialer, der er relativt nye inden for byggebranchen eller inden for almindelig
bygningsisolering.
Traditionelle isoleringsmaterialer
Polystyren
Polystyren findes i to former; ekstruderet polystyren (XPS) og ekspanderet polystyren (EPS), hvor EPS
er den mest anvendte af de to til bygningsisolering i Danmark. Ekspanderet polystyren er en
celleplast bestående af en masse luftfyldte celler der giver en god isoleringsevne. EPS har både en
stor trykstyrke og en kapillarbrydende effekt, hvilket gør den velegnet i f.eks. fundamenter,
kældervægge og terrændæk, hvor der stilles krav om lav fugtoptagelse samt høj trykstyrke.
Varmeledningsevnen for EPS ligger i intervallet 0,033 – 0,041 W/mK. I Danmark forhandles EPS
isolering hovedsagligt af Sundolitt, Thermisol og Styrolit.
Mineraluld
Mineraluld dækker over isoleringstyperne glasuld og stenuld. Produkterne fremstilles i en proces
hvor enten sten eller glas, sammen med nogle andre råvarer, smeltes og derefter spindes i meget
tynde fibre. Fibrene presses herefter sammen til måtter, plader eller andre produkter alt efter ønske.
Mineraluldens specielle fiberstruktur giver en god isoleringsevne pga. den stillestående luft mellem
fibrene. Stenuld forhandles i Danmark primært af Rockwool, hvor den bedste isolering er klasse 34
(0,034 W/mK). Glasuld forhandles af Saint-Gobain Isover, der som det bedste har udviklet en klasse
32 glasuld.
Nye isoleringsmaterialer
PUR
Betegnelsen PUR dækker over isoleringsmaterialer laver af polyurethan (PUR) og polyisocyanurat
(PIR). PUR er et plastmateriale med en lukket cellestruktur der under produktionen skummes op vha.
gassen cyclopentan. PUR isolering kan fremstilles med stor variation i massefylde og stivhed. Som
bygningsisolering findes materialet som plader og blokke og kan også benyttes som kernen i et
sandwichelement med højstyrkebeton på hver side. PUR isolering benyttes også i forbindelse med
isolering af fjernvarmerør, ventilationskanaler, køle/frysesektoren m.fl. Udfordringen ved PUR
isolering er at undgå at drivmidlet (cyclopentan) ikke diffunderer ud og erstattes af atmosfærisk luft.
Dette vil med tiden kunne forhøje materialets varmeledningsevne. PUR bygningsisolering kan fås
med en varmeledningsevne ned til 0,022 W/mK og leveres i Danmark af Kingspan og ThermiSol.
Fenolskum
Fenolskum er en celleplast der fremstilles i hårde plader. Under produktionen blæses materialet op
med en gas, hvilket giver den lave varmeledningsevne. Produktet leveres i Danmark af Kingspan, der
sælger materialet med forskellige ting såsom alufolie eller papir klistret på siden af
isoleringspladerne.
4
Aerowool
Aerowool er udviklet af Rockwool og består af stenuldsfibre tilsat aerogel. Aerogel er baseret på
silicium og er et meget let materiale der næsten udelukkende består af luft fanget i en cellestruktur
på nanoskala. Aerowool markedsføres under navnet Aerorock som en kompositplade bestående af
Aerowool isolering, en dampspærre og en gipsplade. Aerowool har en varmeledningsevne på 0,019
W/mK.
Grå EPS
Grå EPS er almindelig EPS isolering hvor der i produktionsfasen er tilsat grafit, deraf materialets grå
farve. Grafitten hjælper til at reflektere og opsuge infrarød stråling og materialet holder derved
bedre på varmen. Grå EPS har samme mekaniske egenskaber som almindelig EPS mht. trykstyrke og
fugtoptagelse. Både Sundolitt, Thermisol og Styrolit har udviklet deres egen grå EPS med en
varmeledningsevne ned til 0,031 W/mK.
Tabel 3: Oversigt over de forskellige isoleringsmaterialers egenskaber.
Isoleringsmateriale
EPS
Stenuld
Glasuld
PUR
Fenolskum
Aerowool
Grå EPS
Varmeledningsevne
W/mK
0,033-0,041
0,034-0,038
0,032-0,040
0,022-0,026
0,021-0,023
0,019
0,031
Densitet
kg/m3
15-40
30-45
15-25
35-60
35
180
15
I forbindelse med undersøgelsen af isoleringsmaterialerne har det været vigtigt at få nogle
realistiske og tidssvarende priser på de undersøgte materialer. Jeg har derfor rettet henvendelse til
flere producenter med henblik på at få oplyst en pris for nogle af deres produkter. Kilderne til de
priser for isoleringsmaterialer der anvendes i rapporten er listet i Tabel 4.
Tabel 4: Tabellen viser hvem der har oplyst de priser der benyttes i rapporten.
Producent
Sundolitt as
ThermiSol A/S
Rockwool A/S
Kingspan
Insulation
Rockwool A/S
Isover A/S
Isolering
Sundolitt S60
Sundolitt S80
Sundolitt S150
Climate C60
Climate C80
Titan SlimLine+
Aerowool
Kooltherm K8
FlexiBatts
Super FlexiBatts
Murfilt 37
Murfilt 34
Murfilt 32
Kilde
Oplyst telefonisk af salgskonsulent Simon Bruun Stubtoft
Oplyst pr. e-mail af salg og marketingschef Jan Kjeldsen
Oplyst pr. e-mail af teknisk chef Marina Mazin
Oplyst pr. e-mail af business development manager Scott
McMonagle
Priserne er tidligere blevet indsamlet i forbindelse med
rapporten ”Økonomisk optimeret design af lavenergihuse
baseret på komponenters pris-ydelsesdata” [Nielsen K, Secher
A, 2011]. Priserne er således taget fra denne rapport.
5
1.5 Energispareprisen
Energispareprisen er en økonomisk model der bruges til at vurdere hvor rentabel en given
investering er. Energispareprisen kaldes også Cost of Conserved Energy (CCE) eller Cost of Saved
Energy (CSE). Helt konkret fortæller energispareprisen hvor meget det koster at spare én kWh.
Energispareprisen tager både højde for den årlige forrentning af lån, teknisk og økonomisk levetid
samt de energibesparelser som de forskellige tiltag medfører. Definitionen af energispareprisen ses i
Ligning 1 [Petersen S, Svendsen S, 2011]. Der hvor energispareprisen udmærker sig, er ved
sammenligningen af forskellige energibesparende tiltag, hvor de tiltag med den laveste
energisparepris let kan identificeres og udvælges. Når energiforbruget skal nedbringes i en bygning
opnås dette normalt ved at kombinere forskellige energibesparende komponenter og tiltag. Ved
hjælp af energispareprisen kan den mest økonomiske kombination af alle disse komponenter findes,
ved at sørge for at alle de udførte tiltag har den samme energisparepris. Hvis alle tiltagene har den
samme energisparepris er man sikker på, at alle tiltagene er drevet lige langt rent økonomisk, hvilket
betyder at det ikke længere er muligt at bruge mere af ét tiltag og derved få en endnu billigere
løsning.
hvor,
∗ , ∗ å
Δå Δ,å
(1)
CCE
= Energispareprisen - [kr./kWh]
n
= Den økonomiske levetid, eller den tid som lånet løber over. I Danmark er dette typisk
30 år, hvilket også vil blive brugt i rapporten - [år]
nt
= Den tekniske levetid. Den tid det energibesparende tiltag forventes at fungere efter
hensigten. Vil i rapporten blive sat til 100 år for isoleringsmaterialer - [år]
a(n, r)
= Annuitetsfaktor der omregner den samlede pris for investeringen til en fast årlig
ydelse på lånet over n år - [-]
Itiltag
= Den samlede pris for det energibesparende tiltag. Vil i rapporten bestå af prisen for
selve isoleringsmaterialet samt diverse meranlægsudgifter - [kr.]
VOårlig
= Vedligeholdelsesomkostninger for det energibesparende tiltag - [kr./år]
f1, f2
= Den primære energifaktor. Vil i Bygningsreglement 2020 være 0,6 for fjernvarme og
1,8 for elektricitet - [-]
∆Eårlig
= Den årlige energibesparelse som følge af tiltaget - [kWh/år]
∆Edrift, årlig
= Det årlige energiforbrug af tiltaget. F.eks. strøm til ventilationsanlæg og
varmepumper - [kWh/år]
6
Annuitetsfaktoren udregnes vha. Ligning 2 [Petersen S, Svendsen S, 2011].
, hvor,
1 1 (2)
r
= Realrenten. Her benyttes værdien 2,5 %, idet realrenten siden 1990 har ligget fast
mellem 2 og 3 % [Tommerup H, Svendsen S, 2008].
Realrenten beskriver det mulige afkast hvis pengene var blevet investeret
andetsteds. Hvis det energibesparende tiltag betragtes som en investering, skal
tiltaget som minimum give et afkast svarende til det realrenten giver.
n
= Den økonomiske levetid - [år]
Det antages at de vedligeholdelsesomkostninger der måtte være i forbindelse med ydervægge, tag
og terrændæk er grundlæggende udgifter der skal betales lige meget hvilken type eller mængde
isolering der er brugt. Derfor vil VOårlig ikke blive brugt i formlen, da det netop er isoleringsmaterialer
der bliver undersøgt i denne rapport. Ligeledes vil ∆Edrift, årlig heller ikke blive brugt, idet isoleringen
ikke har et energiforbrug til drift. Der vil også blive set bort fra den primære energifaktor, da denne
hovedsagligt bruges hvis der er intentioner om at sammenligne energispareprisen med energiprisen
på el og varme. Den forkortede formel der vil blive brugt i rapporten ses i Ligning 3.
∗ , ∗ !"
./"%&'
Δå
(3)
Idéen bag energispareprisen er, at hvis energispareprisen for et tiltag er lavere end den aktuelle
energipris, så bør man anvende tiltaget, idet der så er penge at spare. Det er dog meget svært at
forudsige hvordan energiprisen vil udvikle sig i fremtiden, og derfor erstattes energiprisen med en
energiramme som øvre grænse for et tiltags rentabilitet. Energispareprisen benyttes så til at finde
den kombination af tiltag der billigst muligt overholder energirammen. I det her tilfælde er
energirammen på 20 kWh/m2 pr. år, hvilket svarer til bygningsklasse 2020. I denne rapport vil der
blive benyttet en variabel reference til at udregne energispareprisen. Det betyder, at
isoleringstykkelsen vil blive øget gradvist med 10 mm ad gangen, og både energibesparelsen (∆Eårlig)
og prisen (Itiltag) vil referere til det lille ekstra lag isolering. På den måde findes den marginale
energisparepris, hvilket er den metode der bedst kan løse problemet med at finde den kombination
af tiltag der billigst overholder energirammen. I modsætning til denne metode står
middelenergispareprisen hvor der benyttes en fast reference. Ved at bruge en fast reference fås den
gennemsnitlige pris for at spare én kWh, hvilket bedre kan sammenlignes med energiprisen, da
denne også er baseret på middelværdier og f.eks. ikke tager højde for højere energipriser under
spidsbelastninger [Hansen S, 2011].
I denne rapport er målet at sammenligne forskellige isoleringsmaterialer i forskellige dele af
klimaskærmen og energispareprisen vil derfor blive brugt lidt anderledes. Den nødvendige U-værdi
for de forskellige dele af klimaskærmen vil blive fastsat, og alle de isoleringsmaterialer der
7
sammenlignes vil så få sammenlignet deres energisparepris ved denne U-værdi. På den måde kan
isoleringsmaterialerne sammenlignes direkte.
1.5.1 Klimaskærmens energiforbrug
For at kunne udregne energispareprisen skal energiforbruget af det undersøgte tiltag være kendt.
Energiforbruget pr. m2 terrændæk, ydervæg eller tag kan udregnes vha. Ligning 4 [Petersen S,
Svendsen S, 2011].
hvor,
å ( ) ∗ *+
(4)
Qi
= Det årlige energiforbrug af den del af klimaskærmen der undersøges - [kWh]
Ui
= U-værdien af den del af klimaskærmen der undersøges - [W/m2K]
DH
= Antallet af gradtimer i opvarmningssæsonen - [kKh]
Der regnes kun på opvarmningssæsonen, da det antages at det ikke vil være nødvendigt med køling i
kølingssæsonen. Antallet af gradtimer i opvarmnings- og kølingssæsonen afhænger af længden af
disse sæsoner, hvilket kan beregnes efter DS/EN ISO 13790:2008. Længden af sæsonerne afhænger
bl.a. af bygningens specifikke ventilations- og transmissionstab og vil derfor variere alt efter hvor
godt isoleret bygningen er. I rapporten [Hansen S, 2011] er længden af sæsonerne blevet bestemt
for et referencehus der opfylder kravene til bygningsklasse 2020. Det vurderes at disse data godt kan
overføres til det typehus der undersøges i denne rapport. Længden af opvarmnings- og
kølingssæsonen kan ses i Tabel 5. Når længden af opvarmnings- og kølingssæsonen er bestemt, kan
antallet af gradtimer bestemmes ud fra referenceåret DRY [Jensen J M, Lund H, 1995]. Antallet af
gradtimer på et år bestemmes som den summerede forskel mellem lufttemperaturen inde og ude på
timebasis. I opvarmningssæsonen sættes indetemperaturen til 20 oC mens den i kølingssæsonen
sættes til 26 oC. For terrændækket sættes udetemperaturen ifølge DS 418:2011 til 10 oC året rundt,
da dette er temperaturen af jorden under boligen. Af den grund er antallet af gradtimer ”mod jord”
anderledes. Antallet af gradtimer kan ses i Tabel 5.
De Excel regneark hvori energispareprisen er blevet udregnet kan findes på den vedlagte cd-rom.
Tabel 5: Længden af opvarmnings- og kølingssæsonen samt de tilhørende gradtimer. Antallet af gradtimer er anderledes
for terrændækket, da temperaturen af jorden under boligen ifølge DS 418:2011 skal sættes til 10 0C.
Sæson
Opvarmningssæson
Kølingssæson
Gradtimer
Gradtimer i opvarmningssæsonen
Gradtimer i kølingssæsonen
Gradtimer i opvarmningssæsonen mod jord
Gradtimer i kølingssæsonen mod jord
Længde af sæson
31/10 – 30/3
8/4 – 10/10
Antal gradtimer
67,62 kKh
24,40 kKh
36,24 kKh
32,61 kKh
8
2 Litteraturstudie
Nedenfor gennemgås kort nogle af de tekster der er blevet læst i forbindelse med denne rapport.
Teksterne er blevet læst med henblik på at indsamle den nyeste viden på det undersøgte område.
Method for component-based economical optimisation for use in design of new lowenergy buildings [Petersen S, Svendsen S, 2011]
Artiklen beskriver hvad energispareprisen er og hvordan den beregnes. Energispareprisen er en
økonomisk model der bruges til at udregne prisen for at spare 1 kWh, og tager højde for faktorer
såsom forrentning af lån, teknisk og økonomisk levetid og den årlige energibesparelse. Metoden er
ment til at blive benyttet tidligt i designfasen og kan hjælpe til at udvikle et godt udgangspunkt for
bygningen. Artiklen forklarer vigtigheden af, at alle energisparepriserne skal være ens for at opnå
den bedste løsning. Der præsenteres også en metode til at opnå ens energisparepriser. Energiprisen
udskiftes også som øvre grænse for et tiltags rentabilitet, og i stedet indføres konceptet med en
energiramme som øvre grænse. Til sidst i artiklen er der et beregningseksempel hvor metoden
fremvises på en simpel kontorbygning.
Analyse 6. Komponentkrav, konkurrence og eksport. En kortlægning af innovation i
byggekomponenter [Svendsen et al, 2011]
Rapporten består af en række delanalyser, hvor hver delanalyse beskæftiger sig med en relevant
bygningsdel. Bilag 1 i rapporten beskæftiger sig med klimaskærmskonstruktionen, og er derfor det
bilag der er mest relevant i forhold til denne rapport. I delanalysen om klimaskærmskonstruktionen
ses der først på bedre isolerede klimaskærmskonstruktioner baseret på tykkere isolering. Det
skønnes at udviklingen inden for luftfyldte isoleringsmaterialer såsom stenuld og glasuld vil medføre
isoleringsmaterialer med en varmeledningsevne på ned til 0,027 W/mK frem mod 2020. Den mulige
reduktion i energiforbrug for et typisk parcelhus vha. tykkere isolering vurderes til mellem 4,4 og 8,3
kWh/m2 pr. år. Prisen for de luftfyldte isoleringsmaterialer forventes ikke at stige, da man regner
med at en større produktion vil holde prisen nede. I den del af rapporten der vurderer bedre
isolerede klimaskærmskonstruktioner baseret på bedre isolering, ses der bl.a. på den forventede
udvikling af EPS. Det forventes at varmeledningsevnen for EPS vil falde til 0,024-0,026 W/mK frem
mod 2020. Et isoleringsmateriale som VIP (Vacuum Insulation Panels) forventes ikke at blive
nødvendig ved nybyg, da man sagtens kan projektere sig ud af problemer med store vægtykkelser.
VIP kan dog være relevant ved renovering hvor der ofte ikke er særlig meget plads. Den mulige
reduktion i energiforbrug for et typisk parcelhus vha. bedre isolering vurderes til mellem 3,7 og 7,8
kWh/m2 pr. år.
Strategi for udvikling af integrerede lavenergiløsninger til nye bygninger
[Svendsen et al, 2009]
Rapporten beskriver kort mulighederne for at sænke det samlede energiforbrug i Danmarks
bygningsmasse, men ser også mere konkret på f.eks. strategier for lavenergiløsninger til
klimaskærmen. Her gennemgås en lang række tunge og lette konstruktioner for alle klimaskærmens
9
dele. De forskellige konstruktioner vurderes i en SWOT-analyse, hvor deres styrker, svagheder,
muligheder og trusler analyseres. Det vurderes bl.a. at alle tunge klimaskærme kan udvikles til
lavenergiløsninger, men der er behov for at mindske prisen, da merudgifterne ved ekstra isolering er
store. Det nævnes også at det er billigere at opnå en besparelse i energiforbruget ved at isolere
klimaskærmen fremfor at investere i andre energibesparende tiltag, hvorfor det er logisk at
investere i ekstra isolering. For lette klimaskærmskonstruktioner vurderes et stort potentiale på
grund af gode egenskaber i forhold til pris, isoleringsevne og vægtykkelse. Det fugtige danske klima
nødvendiggør dog hurtige byggeforløb og en stor grad af præfabrikation for at forhindre skader.
I et bilag til rapporten gennemgås desuden flere forskellige typer af isolering mht. deres egenskaber
og eventuelle fordele og ulemper.
Optimal isolering af klimaskærmen i relation til nye skærpede energibestemmelser
[Tommerup H, Svendsen S, 2005]
Med baggrund i de nye skærpede energikrav og bortfald af kravet om mindste U-værdier for
bygningsdele undersøger rapporten hvordan der billigst muligt kan spares energi. Meget tyder på, at
den billigste måde at opnå en energibesparelse i boligen er ved at isolere klimaskærmen.
Energispareprisen beregnes for konstruktioner i terrændækket og taget, hvor der vha. V&S Prisdata
tages højde for diverse merudgifter. Energispareprisen beregnes i forhold til en fast reference. Ved
isolering med EPS skal isoleringstykkelsen i terrændækket være af mindst samme størrelse som i
taget, da dette billigst vil opfylde energirammen. Det konkluderes, at en bolig for en relativ beskeden
merudgift kan isoleres til både lavenergiklasse 1 og 2, bl.a. ved at øge isoleringstykkelsen i
terrændækket og i taget og ved at bruge et ventilationsanlæg med varmegenvinding.
10
3 Analyse af terrændækket
3.1 Design
Terrændækket er opbygget med 100 mm løse letklinker nederst der fungerer som kapillarbrydende
lag. Det kapillarbrydende lag skal have en tykkelse på minimum 75 mm. Hvis den samlede
isoleringstykkelse er større end 75 mm, hvilket er tilfældet her, kan de løse letklinker helt undværes,
forudsat at det anvendte isoleringsmateriale virker kapillarbrydende. Letklinkerne er dog medtaget,
da de 75 mm materiale der virker kapillarbrydende skal regnes med en forhøjet varmeledningsevne
på 20 % 1, hvilket ellers ville gå ud over isoleringens varmeledningsevne. De isoleringstyper der
sammenlignes i terrændækket er almindelig hvid EPS og grå EPS, begge fra producenten Sundolitt
as. Terrændækkets opbygning er vist i Tabel 6. Isoleringens tykkelse samt varmeledningsevne er ikke
medtaget i tabellen, da det er disse forhold der skal undersøges. Målet er at isolere terrændækket så
det opnår en transmissionskoefficient på 0,070 W/m2K. Ifølge DS 418:2011 skal isolansen for
konstruktioner med gulvvarme regnes fra varmekildens plan, da det er her varmetabet starter. De
isolanser der ligger over gulvvarmen indgår derfor ikke i beregningen af U-værdien. Af samme grund
er det ikke defineret hvilken type gulvbelægning der benyttes, da dette er uden betydning for Uværdien.
Tabel 6: Oversigt over terrændækkets opbygning. Idet der er indlagt gulvvarme regnes isolanserne
over gulvvarmen ikke med i u-værdien, da varmetabet først starter under gulvvarmen.
Opbygning af terrændækket
Inde
Ude
Overgangsisolans
Gulvbelægning
Beton over gulvvarme
Beton med 1 % armering under
gulvvarme
Isolering
Løse letklinker
Løse letklinker, kapillarbrydende
Overgangsisolans
U-værdi [W/m2K]
Tykkelse
mm
Varmeledningsevne
W/mK
50
50
2,44
25
75
0,085
0,102
Isolans
m2K/W
0
0
0
0,02
0,29
0,74
1,50
0,070
De isoleringsmaterialer der sammenlignes kan ses i Tabel 7. Sundolitt Climate C60 og C80 er grå EPS.
For de andre produkter af hvid EPS gælder, at densitet, varmeledningsevne, trykstyrke og pris følges
ad. Jo større densitet, jo lavere varmeledningsevne og jo højere trykstyrke og pris. Sundolitt laver
EPS isoleringsplader med trykstyrker på op til 120/400 kPa (langtids-/korttidslast), men disse
produkter er meget dyre, og den ekstra trykstyrke vil slet ikke være nødvendig i et enfamilieshus.
1
Ifølge DS 418:2011 afsnit 7.2.2 og 7.2.3 skal varmeledningsevnen for materialer ”mod jord” regnes
som , ,-.-- ∗ 1,2
11
Tabel 7: Oversigt over de isoleringsmaterialer der sammenlignes.
Isoleringstype
Varmeledningsevne
Densitet
W/mK
kg/m3
Sundolitt S60
0,041
13
Sundolitt S80
0,038
15
Sundolitt S150
0,036
23
Sundolitt Climate C60
0,033
13
0,031
15
* Trykstyrken er angivet som [langtidslast/korttidslast]
Trykstyrke*
kPa
18/60
25/80
45/150
18/60
25/80
Pris
kr./m3
654
740
1.223
899
1.020
Isoleringens trykstyrke er bestemt ud fra standarden DS/EN 13163. Den tilladte langtidslast er
defineret som den last der over en periode på 50 år vil føre til en deformation på 2 % af isoleringens
tykkelse. Den tilladte korttidslast er defineret som den last der over en kort periode vil føre til en
materialedeformation på 10 %. Sundolitt Climate C60 og C80 har de samme egenskaber som
henholdsvis Sundolitt S60 og S80 mht. densitet og trykstyrke, det er kun varmeledningsevnen der
adskiller dem. Hvis prisen og varmeledningsevnen skal sammenlignes for grå og hvid EPS ses det
altså bedst ved at sammenligne disse produkter. Climate C60 er 37 % dyrere end S60 og isolerer 20
% bedre. Sammenlignes de to andre produkter ses det, at Climate C80 er 38 % dyrere end S80 og
isolerer 18 % bedre.
De undersøgte isoleringsmaterialer har forskellige varmeledningsevner og det kræver derfor
forskellige tykkelser for at opnå en samlet transmissionskoefficient på 0,070 W/m2K for
gulvkonstruktionen. De nødvendige tykkelser kan ses i Tabel 8. Isoleringstykkelsen er udregnet vha.
Ligning 5 nedenfor. Det antages at der ikke er nogen luftspalter i isoleringen, hvorfor U’=U ifølge DS
418:2011.
)
01- 0-.
1
.-
02-3
413-
,13-
(5)
Ligning 6 viser udregningen af den nødvendige isoleringstykkelse for Sundolitt S60.
0,070
%
78
1
4=>?
91,50 0,74 0,29 0,02 0,041%/78
@ 7 8/%
(6)
4=>? 0,487
Ved store isoleringstykkelser i terrændækket er der en risiko for, at deformationen af
isoleringsmaterialet bliver for stor. Deformationer skal så vidt muligt holdes på et minimum, og
deformationer større end 2 mm i terrændækket kan forårsage revner i skillevægge samt være skyld i
løse fliser på vægge og gulve [Dansk Beton, 2007]. Det anbefales desuden, at der i boliger med mere
end 300 mm isolering i terrændækket benyttes EPS plader med en trykstyrke svarende til S80 eller
bedre [Komfort Husene, 2010]. For at undersøge de mulige deformationer af terrændækket
benyttes beregningsprogrammet ”SundDATEPS” der er udviklet af Sundolitt as og er tilgængeligt på
12
deres internet hjemmeside2. Programmet er beregnet til dimensionering af terrændæk på EPS og
kan give vejledende værdier til dimensionering af betondæk med tilhørende armering samt vurdere
terrændækkets bæreevne. Programmet beregner deformationerne på baggrund af standarden
DS 415. Det ønskes undersøgt hvorvidt nogle af terrændækskonstruktionerne vil deformere mere
end 2 mm. For at finde deformationen af terrændækket skal der i programmet indsættes værdier for
isoleringens tykkelse og trykstyrke. Der indsættes også informationer omkring tykkelsen af
betondækket og typen af underlag under isoleringen. For at få en deformation skal der tilføjes nogle
laster. Den lastkombination der benyttes stammer fra DS/EN 1991-1-1, kategori A (bolig)3.
Lastkombination:
•
•
•
Fladelast: 2,0 kN/m2
Linielast: 4,0 kN/m (bredde = 0,1 m)
Punktlast: 2 kN (størrelse = 0,1 x 0,1 m2)
Deformationen af de forskellige isoleringsmaterialer kan ses i Tabel 8 i kolonnen yderst til højre. Det
ses at to isoleringsmaterialer overskrider den valgte grænse på 2 mm. Det drejer sig om Sundolitt
S60 der deformerer 2,56 mm og Sundolitt Climate C60 der deformerer 2,12 mm. Disse to produkter
kan altså ikke bruges til at isolere terrændækket i den konkrete bolig. Det var forventet at disse to
produkter ville have en relativ stor deformation grundet deres lave trykstyrke. Ved at kassere de to
produkter følges desuden vejledningen omkring at benytte isolering med egenskaber svarende til
S80 eller bedre for isoleringstykkelser over 300 mm [Komfort Husene, 2010].
2
Tabel 8: Oversigt over de nødvendige isoleringstykkelser for at opnå en U-værdi på 0,070 W/m K. Deformationen af de
konkrete isoleringstykkelser ses i kolonnen yderst til højre.
Isoleringsmateriale
Sundolitt S60
Sundolitt S80
Sundolitt S150
Varmeledningsevne
W/mK
0,041
0,038
0,036
0,033
0,031
Tykkelse af isolering
m
0,48
0,45
0,42
0,39
0,36
Deformation
mm
2,56
1,79
1,08
2,12
1,51
3.3 Økonomi
For at finde den isoleringsløsning der bedst kan betale sig benyttes energispareprisen (CCE – Cost of
Conserved Energy). Den marginale energisparepris fortæller hvor meget det koster at spare den sidst
sparede kWh for en specifik løsning. Normalt bruges energispareprisen til at se samlet på alle
energisparende komponenter og tiltag i det planlagte byggeri. Ved at bruge komponenter og tiltag
der har den samme energisparepris, mens bygningen stadig overholder energirammen, kan den
økonomisk bedste løsning findes, idet alle tiltagene så er drevet lige langt rent økonomisk. I det her
tilfælde vil energispareprisen dog blive brugt lidt anderledes, idet den samlede U-værdi for
terrændækskonstruktionen vil blive fastholdt på 0,070 W/m2K. På den måde kan de forskellige
isoleringsmaterialer sammenlignes direkte, og det isoleringsmateriale der så har den laveste
energisparepris ved en U-værdi på 0,070 W/m2K repræsenterer den mest økonomiske løsning.
2
3
http://www.sundolitt.dk/sundolitt/teknik/beregning/terrandaks-bareevne
DS/EN 1991-1-1 "Eurocodes 1: Last på bærende konstruktioner - Del 1-1: Generelle laster", kategori A (bolig)
13
Energispareprisen beregnes som beskrevet i afsnit 1.5. Et eksempel på beregningen af den marginale
energisparepris for isoleringsmaterialet Sundolitt S60 kan ses i bilag 1. Beregninger for alle
isoleringsmaterialerne kan findes på den vedlagte cd-rom.
Ved beregningen af energispareprisen skal der tages højde for de meranlægsudgifter der er i
forbindelse med at grave ekstra jord væk ved de større isoleringstykkelser. Meranlægsudgifterne er
anslået vha. V&S Prisdata [Byggecentrum, 2012] hvor kategorien ”Muld at afrømme og bortkøre” er
valgt. Det antages at byggegrunden er flad og at der derfor ikke er et behov for at planere, hvilket
ellers kunne have betydet, at der alligevel skulle have været jord kørt til eller fra stedet. I Tabel 9 er
prisen for afrømning og bortkørsel af henholdsvis 200, 300 og 400 mm muld angivet. Prisen dækker
udgravning af hele husets grundareal på 159 m2.
Tabel 9: Merudgifter fundet i V&S Prisdata. Ved store isoleringstykkelser skal der fjernes mere jord, hvilket øger prisen.
Kategori fra V&S Prisdata
200 mm muld at afrømme og bortkøre
Mængde
m3
(159 m2 * 0,2 m)
(159 m2 * 0,3 m)
(159 m2 * 0,4 m)
Pris
kr.
3.129
4.164
5.090
De fundne datasæt fra V&S Prisdata indsættes i en graf i Excel. På Figur 2 ses det, at sammenhængen
mellem prisen og den udgravede dybde stort set er lineær. Prisen for at udgrave til den ønskede
dybde kan findes vha. Ligning 7, der er fundet ved at tilføje en tendenslinje til grafen i Figur 2 og
dividere med 159 m2. Der divideres med husets areal, da energispareprisen udregnes per
kvadratmeter. Grunden til, at det er nødvendigt at have en formel der udtrykker prisen som følge af
dybden er, at det er den marginale energisparepris der udregnes. Dette betyder at
energispareprisen udregnes for små stigninger i isoleringstykkelsen ad gangen, og
meranlægsudgifterne skal derfor være kendt for alle tykkelser.
B
CD 9802 ∗ 4EF4G 1187
1597
(7)
Muld at afrømme og bortkøre
6,000
Pris [kr.]
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Dybde [m]
Figur 2: Figuren viser sammenhængen mellem prisen og den udgravede dybde.
14
Den beregnede energisparepris er vist i Tabel 10. Som det er beskrevet ovenfor, kan Sundolitt S60 og
Climate C60 ikke benyttes, idet de store isoleringstykkelser og den lave trykstyrke vil føre til for store
deformationer. De er blot medtaget for at vise deres energisparepris i forhold til de andre produkter.
Sundolitt S150 er heller ikke relevant for den konkrete bolig, da dette materiale har en meget høj
trykstyrke, hvilket resulterer i en høj pris og derfor også en høj energisparepris. I de fleste
enfamilieshuse vil det ikke være nødvendigt med så stor en trykstyrke, medmindre der f.eks. er
planer om at stille bærende skillevægge direkte på isoleringen uden særskilt fundament. Sundolitt
S150 er medtaget i Tabel 10 for at vise, at energispareprisen for isoleringsmaterialer med en højere
trykstyrke også er tilsvarende højere.
De isoleringsmaterialer der er relevante at sammenligne i denne sammenhæng er Sundolitt S80 og
Climate C80. De to produkter er markeret med fed skrift i Tabel 10. Energispareprisen for de to
produkter er også afbildet på Figur 3. Det ses på Figur 3 at Sundolitt S80, der består af almindelig
hvid EPS, har en lavere energisparepris end Climate C80, der består af grå EPS. Det kan altså ikke
betale sig at investere i grå EPS i terrændækket, medmindre specielle forhold gør at man gerne vil
holde isoleringstykkelsen på et minimum. Forskellen på de to materialers energisparepris er dog kun
på 0,15 kr./kWh, hvilket er en relativ lille forskel der let kunne udlignes hvis f.eks. prisen for grå EPS
faldt. Hvis der i et byggeri optræder flere meranlægsudgifter som følge af tykkere isolering end der
er taget højde for i denne rapport, vil dette være til fordel for Climate C80. Dette kan resultere i, at
Climate C80 ender med en lavere energisparepris end Sundolitt S80. Priserne for isoleringsmaterialer
og udgiften til meranlægsudgifter skal derfor vurderes fra gang til gang for den konkrete byggesag.
Tabel 10: Energispareprisen for de forskellige isoleringsmaterialer. De isoleringsmaterialer der er relevante at
sammenligne for den konkrete bolig er markeret med fed skrift. Det drejer sig om Sundolitt S80 og Climate C80.
Isoleringsmateriale
Sundolitt S60
Sundolitt S80
Sundolitt S150
Varmeledningsevne
Isoleringstykkelse
mm
500
450
425
400
365
W/mK
0,041
0,038
0,036
0,033
0,031
15
Energisparepris
kr./kWh
2,32
2,45
3,62
2,53
2,60
Energispareprisen for terrændækket
3.00
2.75
2.50
2.25
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
Energispareprisen
[kr./kWh]
Figur 3: Energispareprisen for Sundolitt S80 og Climate C80. Det ses at S80 er den bedste løsning økonomisk, da dette
isoleringsmateriale har den laveste energisparepris.
4 Analyse af ydervæggene
I analysen af ydervæggene vil der først blive set på hvilke tykkelser der er nødvendige for at opnå en
samlet U-værdi for ydervægskonstruktionen på 0,080 W/m2K ved brug af forskellige
isoleringsmaterialer. Energispareprisen for de forskellige isoleringsløsninger og tykkelser vil derefter
blive sammenlignet. I energispareprisen er der taget højde for de meranlægsudgifter der er ved
opførelsen af en ydervæg. F.eks. kræver en tykkere ydervæg også et bredere fundament og et
bredere tag. De forskellige vægtykkelser der vil optræde ved brug af forskellige isoleringsmaterialer
vil desuden have en effekt på dagslysfaktoren i boligen. For at skabe de samme forhold i boligen
uanset typen af isolering og væggens tykkelse, vil størrelsen af vinduerne blive optimeret til hver
enkelt vægtykkelse vha. simuleringsprogrammet Velux Daylight Visualizer. På den måde opnås der
den samme dagslysfaktor i boligen for alle vægtykkelser. Når de forskellige vinduesarealer er kendt,
vil det blive undersøgt hvorvidt nogle af disse løsninger vil føre til overophedning. Dette vil blive
gjort i programmet WinDesign, der kan udregne rumtemperaturer på timebasis over et helt år.
WinDesign vil også blive brugt til at undersøge hvorvidt et større vinduesareal vil have en effekt på
det årlige varmebehov.
4.1 Design
Ydervæggen er opbygget som en let konstruktion med et træskelet med krydslægtning. Som søjler
er valgt Finnforest I-bjælker fra Moelven der er en I-formet og træbaseret bjælke [Moelven, 2012].
De træbaserede I-bjælker udgør en mindre del af konstruktionen end hvis der var blevet anvendt
traditionelle rektangulære træstolper, og U-værdien er derfor lavere. På Figur 4 ses et vandret snit i
ydervæggen samt et billede af de anvendte I-bjælker.
Væggen er opbygget med 2 x 13 mm gipsplader indvendigt, herefter er der 45 mm isolering med
krydslægtning og bag ved det er der opsat en dampspærre. Dampspærren er placeret lidt inde i
isoleringen for at undgå skader og huller ved opsætning af diverse installationer. På den anden side
af dampspærren er der opsat isolering med en I-bjælke pr. 600 mm. Der er valgt en I-bjælke hvor
flangen er 58 mm bred og 36 mm dyb og hvor kroppen er 10 mm bred. Den samlede dybde af
bjælken afhænger af isoleringens tykkelse. Ved store isoleringstykkelser vil bjælken udgøre en
16
mindre procentdel af isoleringen, da det kun er kroppen der ændrer længde mens flangerne ikke
ændrer dimensioner. Bjælkens gennemsnitlige tykkelse gennem isoleringen er beregnet til 18 mm
+/- 2 mm alt efter isoleringens tykkelse. Dette bruges til at finde den gennemsnitlige
varmeledningsevne for de lag i ydervæggen der både indeholder isolering og træ.
Varmeledningsevnen beregnes i Ligning 8 på baggrund af DS 418:2011. På ydersiden af isoleringen er
der placeret en vindspærre i pladeform. Efter vindspærren er der 50 mm ventileret hulrum og yderst
er der en facadebeklædning der også fungerer som regnskærm. Ifølge DS 418:2011 skal isolansen for
det ventilerede hulrum og for facadebeklædningen samt den udvendige overgangsisolans erstattes
med den indvendige overgangsisolans for konstruktionen, i det her tilfælde 0,13 m2K/W. Dette
gælder for konstruktioner med et ventileret hulrum hvor ventilationen sker gennem åbninger større
end 15 cm2 pr. meter vandret længde for lodrette hulrum.
,13-
Hæ
,13-
∗ 58277 ,æ ∗ 1877
60077
(8)
,æ 0,13%/78
Figur 4: Til venstre: Vandret snit i ydervæggen. Den grønne linje markerer dampspærren (www.Isover.dk).
Til højre: Et billede af de træbaserede I-bjælker der anvendes i ydervæggen (www.Moelven.dk).
Opbygningen af ydervæggen kan ses i Tabel 11. Hvis der ses bort fra isoleringen har væggen en
tykkelse på 107 mm. Til sammenligning har en hulmur med tegl og porebeton en tykkelse uden
isolering på 208 mm. En let ydervæg kræver dog en smule tykkere isolering, da der er træ placeret
inde i isoleringen, men alt i alt opnås der en tyndere konstruktion ved at bruge en let ydervæg. Det
ønskes at isolere ydervæggen så der opnås en samlet transmissionskoefficient for konstruktionen på
0,080 W/m2K. Formålet er at sammenligne forskellige traditionelle og nye isoleringsmaterialer, og
der vil derfor kun blive foretaget ændringer i isoleringstypen og mængden deraf. Der vil ikke blive set
på forskellige opbygninger og typer af ydervægge. I forbindelse med de store isoleringstykkelser der
givetvis vil optræde, vil der dog blive set på vinduernes størrelse. Ved store isoleringstykkelser i
ydervæggen vil lysindfaldet gennem vinduerne blive mindre, og dagslysfaktoren i boligen vil derfor
også være mindre. Ved at gøre vinduerne en smule større, kan der kompenseres for det mindre
lysindfald og dagslysfaktoren kan derved holdes på et acceptabelt niveau.
17
Tabel 11: Ydervæggens opbygning. Isolansen for det ventilerede hulrum og facadebeklædningen samt den udvendige
overgangsisolans er erstattet af den indvendige overgangsisolans for konstruktionen der er 0,13 m2K/W.
Opbygning af ydervæggen
Inde
Ude
Overgangsisolans
Gipsplader
Isolering med 3 % træ
Dampspærre
Isolering med 3 % træ
Vindspærre i pladeform
Ventileret hulrum
Facadebeklædning
Overgangsisolans
U-værdi [W/m2K]
Tykkelse
mm
Varmeledningsevne
W/mK
26
45
0,25
-
9
50
22
0,30
Isolans
m2K/W
0,13
0,104
0
0,03
0,13
0
0
0,080
De isoleringsmaterialer der sammenlignes i ydervæggen er glasuld fra Isover, stenuld fra Rockwool,
fenolskum fra Kingspan, PIR-plader fra ThermiSol og Aerowool fra Rockwool. Egenskaberne for de
forskellige isoleringsmaterialer kan ses i Tabel 12. Aerowool fra Rockwool, der består af stenuld
blandet med aerogel, er ikke et selvstændigt produkt, men sælges som en kompositplade bestående
af Aerowool, en dampspærre og en gipsplade under navnet Aerorock. Aerorock har en samlet
tykkelse på enten 30 eller 50 mm og er beregnet til indvendig efterisolering af bygninger, hvor der
oftest er brug for smalle løsninger. På trods af at Aerowool endnu ikke sælges som et selvstændigt
isoleringsmateriale er det valgt at tage produktet med i sammenligningen pga. den meget lave Uværdi. Det virker sandsynligt at Rockwool i fremtiden vil markedsføre Aerowool som
isoleringsmateriale, idet det har en lavere varmeledningsevne end både fenolskum og PUR.
Rockwool har ikke prissat Aerorock i Danmark endnu, og derfor bruges prisen fra det tyske marked.
Teknisk chef Marina Mazin fra Rockwool A/S har i en mail oplyst, at kompositpladen Aerorock sælges
i Tyskland til omkring 31.000 kr./m3. For at få prisen for Aerowool alene, skal udgifterne til
dampspærre og gipsplader samt fastgørelsen af disse fratrækkes prisen. Det er meget svært at sige
hvilken effekt dette vil have på prisen, men det antages at Aerowool står for ca. halvdelen af prisen
og den fastsættes derfor til 15.000 kr./m3. Selv når prisen halveres fra 31.000 kr./m3 til 15.000 kr./m3
ligger prisen for Aerowool markant højere end samtlige af de andre produkter der sammenlignes.
Dette skyldes eventuelt den høje pris for aerogel, der er en bestanddel i Aerowool. Prisen for
Aerowool på 15.000 kr./m3 er meget usikkert sat, og det skal bemærkes at den ikke er oplyst af
Rockwool A/S, det er udelukkende mit eget skøn at sætte prisen til 15.000 kr./m3.
Et af de andre produkter der undersøges er ThermiSols nye produkt Titan SlimLine+. Produktet
består af hårde PIR-plader der er belagt med alufolie på begge sider. På den ene side af PIR-pladen
er der påsat 20 mm mineraluld, der med sin bløde struktur giver plads til vindbånd og ujævnheder i
muren. PIR-pladerne har en varmeledningsevne på 0,023 W/mK, mens mineralulden har en
varmeledningsevne på 0,035 W/mK [ThermiSol, 2012]. PIR-pladerne monteres i to lag med den
påsatte mineraluld udad, sådan at der på begge sider af isoleringen er mineraluld. De hårde PIRplader kan have tykkelser fra 50 til 107 mm, mens mineralulden altid er 20 mm. De 20 mm
mineraluld der sidder på hver side af isoleringen har ikke den store effekt på U-værdien, men er
udelukkende påsat for at tage højde for ujævnheder i muren. Der vil dog blive taget højde for
18
mineralulden ved beregning af den påkrævede isoleringstykkelse.
Kooltherm K8 fra Kingspan består af en hård plade af fenolskum med alufolie på begge sider.
Tabel 12: Oversigt over de forskellige isoleringsmaterialer der sammenlignes i ydervæggen.
Isoleringsmateriale
Isover
Rockwool
ThermiSol
Kingspan
Rockwool
Murfilt 37
Murfilt 34
Murfilt 32
FlexiBatts
Super FlexiBatts
Titan SlimLine+
Kooltherm K8
Aerowool
Varmeledningsevne
W/mK
0,037
0,034
0,032
0,037
0,034
0,023
0,021
0,019
Pris
kr./m3
233
280
400
442
552
2.375
1.723
15.000
U-værdien for ydervæggen beregnes vha. Ligning 9. Ifølge DS 418:2011 antages det at der ikke er
nogen luftspalter mellem isoleringslagene og at U-værdien derfor ikke behøver blive korrigeret.
)
1
90,13 0,104 0,03 0,13 413-
,13-
(9)
Hæ
@ 7 8/%
4.3 Økonomi
Energispareprisen for ydervæggen er beregnet som beskrevet i afsnit 1.5. Der er for alle
isoleringsmaterialerne fundet den tykkelse der giver en samlet U-værdi for ydervæggen på 0,080
W/m2K. For at kunne sammenligne isoleringsmaterialerne er det energispareprisen ved denne
tykkelse der sammenlignes. I energispareprisen er der taget højde for de merudgifter der optræder i
forbindelse med at etablere en tykkere ydervæg, som f.eks. bredere tag og bredere fundament.
Huset bygges på et betonfundament med midterisoleret letklinkerbeton i soklen. Til fundamentet
skal der graves en 90 cm dyb rende hvor de nederste 70 cm fyldes med beton. Oven på betonen
mures to lag Leca termblokke. Bredden af renden, betonfundamentet og Leca termblokkene
afhænger af væggens totale tykkelse. De merudgifter der er brugt er fundet i V&S Prisdata
[Byggecentrum, 2012]. Da det er den marginale energisparepris der udregnes er det ikke nok at
finde merudgifterne for den anvendte vægtykkelse alene, idet energispareprisen udregnes for små
stigninger i isoleringstykkelsen ad gangen. Derfor er der for hver af de anvendte kategorier fra V&S
Prisdata fundet nogle priser baseret på forskellige vægtykkelser. Disse datasæt er så blevet
importeret til Excel, hvor de er blevet afbildet grafisk og der er blevet tilføjet en tendenslinje der
viser sammenhængen mellem vægtykkelsen og prisen. De fundne sammenhænge kan ses i Tabel 13.
I Tabel 13 er også angivet værdien af tendenslinjens R2, der viser hvor meget tendenslinjen afviger
fra de indtastede datasæt. Alle værdierne for R2 er meget tæt på 1,00, hvilket betyder at
tendenslinjerne, og dermed formlerne, afspejler sammenhængen mellem pris og vægtykkelse
korrekt. Alle formlerne divideres med 110 m2, hvilket svarer til arealet af ydervæggen fratrukket
arealet af vinduerne, da energispareprisen udregnes for én kvadratmeter ydervæg.
19
Tabel 13: Oversigt over de anvendte kategorier fra V&S Prisdata samt de formler fra Excel der er blevet fundet for
sammenhængen mellem vægtykkelsen og prisen
Kategori fra V&S Prisdata
”X” mm rende - maskinudgrave
og bortkøre
Beton 20 MPa passiv miljø i
fundament
Fundament af Leca termblokke,
d = X mm
Betontagsten alm. dobbelt-S,
rød
Formel fundet i Excel
B
CD 18174 ∗ 4Læ 1382
1107 R2
0,99
1736 ∗ M54,57 ∗ 0,77 ∗ 4Læ N 2389
B
CD 1107
1,00
162 ∗ O 2272
B
CD 1107
1,00
3165 ∗ M54,57 ∗ 4Læ N 35015
B
CD 1107
O 2 ∗ P
0,99
3,95 4Læ
S ∗ M18,15 2 ∗ 4Læ N
QRD253 Energispareprisen inklusive merudgifter kan ses i Tabel 14 og på Figur 5. De tre isoleringsmaterialer
der har den laveste energisparepris er Murfilt 34 og Murfilt 32, der begge er glasuld, og Kooltherm
K8 der er lavet af fenolskum. De to dyreste er Titan SlimLine+ og Aerowool. Aerowool ligger igen
markant højere end de andre isoleringsmaterialer, hvilket kan skyldes den meget usikre prissætning.
Kooltherm K8 er det isoleringsmateriale der klarer sig bedst hvis man sammenligner de nye typer
isolering, og kan altså måle sig med det traditionelle isoleringsmateriale glasuld på trods af at
Kooltherm K8 har en pris pr. kubikmeter der er over fire gange så stor som prisen pr. kubikmeter for
Murfilt 32. Dette viser, at merudgifterne for at opføre en tykkere ydervæg har en effekt på
energispareprisen. Generelt ligger de beregnede energisparepriser dog meget tæt, og det skal derfor
vurderes fra gang til gang hvilket materiale der bedst kan betale sig. I den her sammenligning er
glasuld fra Isover f.eks. billigere end stenuld fra Rockwool, men priserne for isoleringsmaterialerne
kan variere, og det kan være man får et godt tilbud der gør at Rockwool bliver den billigste løsning.
Blandt de tre produkter med den laveste energisparepris vil Kooltherm K8 umiddelbart være den
mest attraktive løsning, da denne kan opnås med en vægtykkelse på 0,40 m, mens Murfilt 34 og
Murfilt 32 kræver en vægtykkelse på henholdsvis 0,55 og 0,53 m. I Tabel 14 ses også de nødvendige
vægtykkelser for at opnå en U-værdi på 0,080 W/m2K. Den angivne tykkelse er inklusive væggens
egen tykkelse på 107 mm.
20
Tabel 14: Oversigt over energispareprisen for de forskellige isoleringsmaterialer.
Isoleringsmateriale
Isover
Rockwool
ThermiSol
Kingspan
Rockwool
Murfilt 37
Murfilt 34
Murfilt 32
FlexiBatts
Super FlexiBatts
Titan SlimLine+
Kooltherm K8
Aerowool
Varmeledningsevne
W/mK
0,037
0,034
0,032
0,037
0,034
0,023
0,021
0,019
Vægtykkelse
m
0,59
0,55
0,53
0,59
0,55
0,43
0,40
0,38
Energispareprisen
kr./kWh
3,44
3,17
3,18
3,70
3,48
3,90
3,19
12,59
Energispareprisen for ydervæggen
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
Energispareprisen
[kr./kWh]
Figur 5: Grafen viser energispareprisen for ydervæggen. Det ses at flere af produkterne ligger meget tæt. Aerowool er
ikke afbildet på grafen, da energispareprisen for denne ligger betydeligt højere end for de andre produkter.
4.4 Holdbarhed
I isoleringsmaterialer såsom glasuld, stenuld og EPS er det almindelig atmosfærisk luft i produktet
der giver den gode isoleringsevne. I produkter som PUR og fenolskum benyttes dog en gas med en
lavere varmeledningsevne for at få en lavere U-værdi. F.eks. fremstilles PUR ved at opskumme et
plastmateriale med gassen cyclopentan. Ulempen ved disse produkter er, at gassen over lang tid kan
diffundere ud og blive erstattet af atmosfærisk luft. Hvis dette sker, vil varmeledningsevnen stige, og
man risikerer at ende med et produkt der har samme varmeledningsevne som de produkter der er
baseret på atmosfærisk luft, på trods af at man i sin tid betalte flere penge for det. Med tiden vil
energiforbruget af bygningen også stige, hvilket selvfølgelig ikke er intentionen. PUR er testet efter
DS/EN 13165 og fenolskum er testet efter DS/EN 13166. Ifølge de to standarder skal den deklarerede
varmeledningsevne korrigeres for den ældning der sker på 25 år. Hvor meget varmeledningsevnen
reelt stiger på de 25 år, og hvor meget den stiger efterfølgende, er svært at vurdere, og
producenterne har ikke noget tilgængeligt materiale omkring ældningen af deres egne produkter.
Det er også svært at finde andet materiale om ældning af isolering med cyclopentan, da det er en
relativ ny gas i isoleringssammenhæng, idet man før i tiden brugte CFC-gasser indtil disse blev
ulovliggjort grundet deres ødelæggende virkning på ozonlaget. En rapport udarbejdet af Dansk
21
Teknologisk Institut i 1996 undersøger ældningen af præisolerede fjernvarmerør [Dansk Fjernvarme,
2004]. I rapporten konkluderes det, at varmeledningsevnen for et rør isoleret med cyclopentanopskummet celleplast stiger med 15 % fra 0,0285 W/mK til 0,033 W/mK på 10 år. Umiddelbart kan
diffusionen af gas fra et fjernvarmerør ikke sammenlignes med den fra bygningsisolering, men det
fastslår at der altså sker en afgasning af isoleringens drivmiddel. Flere producenter påstår dog at det
folie eller papir der er klistret på siden af isoleringspladerne begrænser diffusionen.
4.5 Dagslysforhold i boligen
Hvis der anvendes store isoleringstykkelser i ydervæggen vil dette være specielt tydeligt omkring
vindues- og døråbninger. Dette kan som før nævnt medføre problemer i kraft af at både lysindfaldet
og udsynet gennem vinduer begrænses. De forskellige vægtykkelser der er fundet i afsnit 4.3 vil have
hver deres effekt på dagslysfaktoren i boligen. I det følgende afsnit vil der blive foretaget en
optimering af vinduesstørrelserne i programmet Velux Daylight Visualizer, sådan at der for alle
vægtykkelser opnås den samme dagslysfaktor i boligen. Dagslysfaktoren vil kun blive optimeret i de
primære rum4, da det er her behovet for dagslys er størst. I rapporten [Grøn M, Roed S, 2011] blev
vinduesstørrelserne optimeret i forhold til en vægtykkelse på 0,3 m. Det er disse vinduesstørrelser
der vil blive taget udgangspunkt i. Vinduesstørrelserne kan ses i Tabel 2 på side 3. Da der ikke er
nogen specifikke krav til dagslysfaktoren for boliger i bygningsreglementet, er det valgt at opstille
følgende tre krav til dagslysfaktoren [Grøn M, Roed S, 2011] for at sikre en høj dagslysfaktor og en
god spredning af lyset.
I.
II.
III.
Dagslysfaktoren midt i rummet må ikke være lavere end 3 %.
Der skal være en dagslysfaktor på 2 % på en linje der løber på tværs af rummet, parallelt
med det største vindue.
Dagslysfaktoren må ikke være lavere end 1 % nogen steder i rummet.
4.5.1 Fordele ved en høj dagslysfaktor
Der findes i det nuværende bygningsreglementet ikke nogen krav til mængden af dagslys i boliger,
der står blot at rummene skal have en tilgang af dagslys der gør at de er ”vel belyste” (BR10, afsnit
6.5.2, stk. 1). En god dagslysfaktor i boligen kan ellers hjælpe til at reducere behovet for elektrisk
belysning og derved nedsætte boligens samlede energiforbrug. Dette vil dog ikke have en effekt på
hvorvidt boligen overholder energirammen for bygningsklasse 2020 på 20 kWh/(m2 år), idet
energirammen for boliger kun skal dække den tilførte energi til opvarmning, ventilation, køling og
varmt brugsvand (BR10, afsnit 7.2.5.2, stk. 1). Der er altså ikke noget lovmæssigt incitament til at
optimere dagslysforholdene i boliger. Der er dog andre gode grunde. I SBi-anvisning 230 i
Bygningsreglementet nævnes det, at ”Dagslyset har en række kvaliteter, som aldrig kan opnås alene
ved kunstig belysning, og det har stor betydning for menneskers almene trivsel og velvære” (BR10,
afsnit 6.5.1, SBi-anvisning 230 stk. 1). Udover den positive effekt på menneskers helbred og humør,
kan bedre udnyttelse af dagslyset som før nævnt også give et lavere forbrug af elektrisk belysning. I
et studie af elektrisk belysning i boliger udført i rapporten ”Undersøgelse og udvikling af metode til
elektronisk optimering af lavenergiboliger ” [Grøn M, Roed S, 2011] er det for den undersøgte bolig
fundet, at der ved en optimering af dagslysfaktoren i midten af alle primære rum fra 2 % til 3 % kan
4
Primære rum inkluderer stue, værelser og køkken. Sekundære rum inkluderer badeværelser, bryggers, entré
og gangarealer.
22
spares 542 timer årligt på almen belysning og 1962 timer årligt på specialbelysning5, svarende til
henholdsvis 3,2 % af behovet for almen belysning og 6 % af behovet for specialbelysning.
Solindstråling gennem boligens vinduer kan desuden hjælpe med at opvarme boligen hvorved der
kan spares noget energi til opvarmning. Hvis vinduesarealerne bliver for store, eller hvis der f.eks. er
mange vinduer mod syd, kan solindstrålingen dog føre til overophedning, hvilket helst skal undgås.
På Figur 6 ses effekten af væggens tykkelse på dagslyset. Figuren viser dagslysfaktoren i to næsten
ens rum, hvor den eneste forskel er vægtykkelsen der er på henholdsvis 600 mm og 300 mm. Det ses
at den tykkere væg begrænser lysindfaldet betragteligt.
Figur 6: Billedet til venstre viser et kvadratisk rum med en vægtykkelse på 600 mm. På billedet til højre er
vægtykkelsen det eneste der er ændret, væggen er nu kun 300 mm. De to rum har en gennemsnitlig
dagslysfaktor på henholdsvis 2,0 % og 1,4 %. Simuleringen er gennemført i Velux Daylight Visualizer.
4.5.2 Dagslysoptimering i Velux Daylight Visualizer
Programmet Velux Daylight Visualizer vil blive brugt til at finde dagslysfaktoren i de primære rum i
boligen. De undersøgte isoleringsmaterialer kræver hver deres vægtykkelse for at opnå en U-værdi
på 0,080 W/m2K. Tykkelserne kan ses i Tabel 14 på side 20. I Velux Daylight Visualizer vil der blive
foretaget en optimering af vinduesstørrelserne sådan at de tre opstillede krav til dagslysfaktoren
bliver overholdt for alle vægtykkelser.
Programmet fungerer ved at man først opbygger yder- og indervægge og vælger en tykkelse for
ydervæggen. Dernæst opbygges et tag. Taget sættes til at have et udhæng på 0,2 meter. Når dette
er gjort indsættes vinduerne i ydervæggen og deres dimensioner fastsættes. Ruden placeres 0,15 m
inde i væggen målt fra ydersiden. Inden dagslysfaktoren bliver simuleret skal der vælges nogle data
for de forskellige dele af huset som har indflydelse på dagslysfaktoren. Som gulvbelægning vælges et
lyst trægulv med en reflektans på 0,84. Til vægge og loft vælges en hvid, mat maling der også har en
reflektans på 0,84. Rudens transmittans sættes til 0,68, hvilket svarer til en tre-lags energirude.
Bygning placeres geografisk i København sådan at dagslysfaktoren bliver målt for danske
breddegrader. Programmet indstilles til at finde dagslysfaktoren i et plan 0,8 m over gulvet. Efter
simuleringen undersøges det hvorvidt dagslysfaktoren i boligen overholder de tre opstillede krav.
Hvis dette ikke er tilfældet øges vinduesarealet og der køres en ny simulering ved den samme
vægtykkelse. Af æstetiske og økonomiske årsager er det forsøgt at optimere vinduerne til så vidt
muligt at have samme mål. Dette er dog svært at opfylde, specielt for de store vægtykkelser, hvor
5
Med specialbelysning menes de belysningskilder der ikke bruges til at oplyse rummet generelt, f.eks.
skrivebords- og natlamper og lamper over køkkenborde.
23
der i nogle rum er behov for store vinduesarealer for at opnå en tilstrækkelig dagslysfaktor. For at
give boligen et pænt ydre er det dog valgt at have samme brystning på alle vinduer og samme
brystning på alle ruder i terrassedøre.
De optimerede vinduesarealer kan ses i Tabel 15. I tabellen deler Murfilt 34 og Super FlexiBatts
kolonne, og det samme gør Murfilt 37 og FlexiBatts. Dette skyldes at materialerne har samme
varmeledningsevne og derfor samme vægtykkelse. Det ses tydeligt at en større vægtykkelse kræver
et større vinduesareal. Når vægtykkelsen er 0,38 m er der brug for 25,3 m2 vindue og når
vægtykkelsen er 0,59 m er der brug for 30,9 m2. På Figur 7 ses et billede af dagslysfaktoren for den
bolig der er isoleret med Kooltherm K8 og har en vægtykkelse på 0,4 m. I bilag 2 er der indsat
billeder fra alle seks dagslysoptimeringer. I bilag 3 ses en komplet oversigt over de optimerede
vinduesstørrelser.
Hvis boligen har en stor vægtykkelse, er der dog alternativer til blot at øge vinduesstørrelsen for at
optimere dagslyset. F.eks. er ovenlysvinduer og lysskakter gode til at bringe lyset ind i dybe eller
store lokaler. En anden måde at bringe mere lys ind i boligen er ved at bruge skrå vinduesfalse. I en
rapport fra DTU Byg [Szameitat J, 2012] studeres effekten af skrå vinduesfalse på dagslyset i
bygninger. Her konkluderes det, at skrå vinduesfalse kan have stor effekt på dagslyset, og at de skrå
vinduesfalse godt kan udføres på en hensigtsmæssig måde, der gør at vinduets energitilskud
forbliver cirka det samme. I denne rapport vil der dog ikke blive arbejdet med ovenlys eller skrå
vinduesfalse, da formålet med rapporten er at sammenligne forskellige isoleringsmaterialer i et
typisk dansk typehus.
Tabel 15: Oversigt over vinduesarealerne efter optimeringen i Velux Daylight Visualizer. Murfilt 34 og Super FlexiBatts,
og Murfilt 37 og FlexiBatts står i de samme kolonner da de har samme U-værdi og derfor også samme vægtykkelse.
Vægtykkelse
Isoleringsmateriale
Primære rum
Værelse
Køkken
Spisestue
Stuen
Soveværelse
Værelse
Værelse
Total [m2]
Nr.
1
2a
2b
3
4
5
6
0,38 m
Aerowool
0,40 m
Kooltherm
K8
0,43 m
Titan
SlimLine
0,53 m
Murfilt 32
m2
2,72
m2
2,81
m2
2,89
6,16
6,42
6,84
3,78
2,55
3,23
25,3
7,20
3,87
2,81
3,40
26,5
24
0,59 m
Murfilt 37/
FlexiBatts
m2
3,06
0,55 m
Murfilt 34/
Super
FlexiBatts
m2
3,15
6,60
6,97
7,25
7,53
7,56
3,96
2,89
3,40
27,3
7,98
4,18
3,06
3,60
28,9
8,17
4,28
3,24
3,78
29,9
8,36
4,47
3,33
3,96
30,9
m2
3,24
Figur 7: Figuren viser dagslysfaktoren for boligen når den er isoleret med Kooltherm K8 og derfor har en vægtykkelse på
0,4 m. Dagslysfaktoren er kun simuleret i de primære rum. De sorte rum på figuren repræsenterer de sekundære rum.
4.6 Indeklima
Det ønskes undersøgt om der kan skabes et tilfredsstillende indeklima i boligen ved brug af de
forskellige isoleringsmaterialer. Helt præcist vil det blive undersøgt om de store vinduesarealer, der
er forårsaget af store isoleringstykkelser, vil føre til overophedning i boligen. Det vil også blive
undersøgt om de store vinduesarealer har en effekt på bygningens opvarmningsbehov.
Undersøgelsen vil blive lavet vha. programmet WinDesign, hvori der vil blive lavet en simulering for
alle de primære rum i boligen. Der vil blive lavet to simuleringer i WinDesign. I den første simulering
er boligen isoleret med Kooltherm K8 og har derfor en vægtykkelse på 0,40 m og de tilhørende
vinduesarealer fundet i afsnit 1.5.2. I den anden simulering er boligen isoleret med Murfilt 34 og har
en vægtykkelse på 0,55 m med tilhørende vinduesarealer. Disse to løsninger er valgt fordi det er de
to løsninger der har den laveste energisparepris, og samtidig har de en stor forskel i vægtykkelsen.
Informationer om vinduesstørrelser for de to simuleringer kan ses i Tabel 16. De to simuleringer der
er foretaget i WinDesign kan findes på den vedlagte cd-rom.
Tabel 16: Data omkring vinduesstørrelser for de to udførte simuleringer i WinDesign.
Simulering 1
Kooltherm K8
0,40 m
3,19 kr./kWh
134,3 m2
164,9 m2
Højde
Bredde
m
m
1,70
1,65
1,70
1,50
1,80
2,15
1,80
2,00
1,80
2,15
1,70
1,65
1,70
1,50
1,70
0,50
* Stuen har to vinduespartier der har de samme dimensioner.
** Værelset har to vinduer med forskellige dimensioner.
Isoleringsmateriale
Vægtykkelse
Energisparepris
Indvendigt gulvareal
Bruttoareal
Vinduesstørrelser
Rum
Nr.
Værelse
1
Køkken
2a
Spisestue
2b
Stuen*
3
Soveværelse
4
Værelse
5
Værelse**
6
25
Simulering 2
Murfilt 34
0,55 m
3,17 kr./kWh
134,3 m2
173,3 m2
Højde
Bredde
m
m
1,80
1,75
1,80
1,65
1,90
2,25
1,90
2,15
1,90
2,25
1,80
1,80
1,80
1,55
1,80
0,55
WinDesign har brug for informationer omkring boligens ventilation og mulighederne for udluftning.
Derfor skal dette først udregnes. I det følgende vil udregningerne for simulering 1 blive gennemgået
kort. De samlede udregninger for ventilation og udluftning i simulering 1 og 2 kan ses i bilag 4.
Ventilation
Ifølge bygningsreglementet skal der være en ventilation på mindst 0,3 l/s pr. m2 i boliger (BR10,
afsnit 6.3.1.2, stk. 1). I køkkenet skal ventilationen dog være på 20 l/s pr. m2 (BR10, afsnit 6.3.1.2,
stk. 5). Det beregnede behov for ventilation kan ses i Tabel 17. Ventilation er omregnet til h-1, da det
er denne enhed WinDesign bruger. Der er regnet med en rumhøjde på 2,5 m. Køkkenet og
spisestuen er et sammenhængende køkken-alrum, og ventilationen er derfor regnet samlet for de to
rum.
Ventilation for rum nr. 1:
14,67 ∗ 0,3T/DU
. 7 4,4T/D
4,4T/D ∗ 3600D/& ∗ 0,0017V /T 15,87 V /&
15,87V /&
0,43&
14,67 ∗ 2,57
Tabel 17: Den beregnede ventilationsmængde for boligens primære rum. WinDesign bruger enheden 1/h, og
ventilationen er derfor omregnet til denne enhed.
Simulering 1
Rum
Værelse
Køkken
Spisestue
Stuen
Soveværelse
Værelse
Værelse
Nr.
1
2a
2b
3
4
6
9
Bruttoareal
m2
14,6
11,5
24,7
39,3
17,7
11,2
14,2
Ventilation
l/s pr. m2
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Aktuel ventilation
l/s
4,4
20
7,4
11,8
5,3
3,4
4,3
Aktuel ventilation
h-1
0,43
1,09
0,43
0,43
0,43
0,43
Udluftning
Når temperaturen i boligen bliver for høj er der mulighed for at åbne vinduer og døre for at holde
temperaturen nede. Udluftningen i hvert rum afhænger af hvor stort et areal der kan åbnes af
vinduer og døre. Det antages at vinduer kan åbne svarende til 25 % af deres areal, mens døre kan
åbne svarende til 80 % af deres areal. Ifølge SBi-anvisning 213 kan der regnes med et luftskifte ved
udluftning på 1,8 l/s pr. m2 hvis udluftningen sker via åbninger der sidder i samme side af rummet og
hvis det effektive åbningsareal svarer til mindst 4,0 % af bruttoarealet for rummet. Hvis vinduerne er
manuelt styrede sænkes dette luftskifte dog til 1,2 l/s pr. m2, da det antages at vinduerne ikke altid
vil blive åbnet ved høje temperaturer. Hvis beregningen foretages for en bolig sænkes luftskiftet
yderligere, idet man påregner at vinduerne kun kan stå åbne 75 % af tiden. Det samlede luftskifte
ved udluftning ender altså på 0,9 l/s pr. m2 for denne bolig hvis det effektive åbningsareal er mindst
4,0 % af rummets bruttoareal. Hvis det effektive åbningsareal overstiger 4,0 % af rummets
bruttoareal forhøjes luftskiftet tilsvarende. Dette er vist i Ligning 10.
26
Luftskiftet ved udluftning for rum nr. 1 udregnes. Værelset har et bruttoareal på 14,6 m2 og et
vinduesareal på 2,81 m2. Det antages at vinduet kan åbne svarende til 25 % af dets areal, hvilket i det
her tilfælde svarer til 0,70 m2. Vinduets effektive åbningsareal på 0,70 m2 svarer til 4,8 % af
værelsets bruttoareal. Idet åbningsarealet er større end 4,0 % af bruttoarealet kan luftskiftet hæves i
forhold til de oprindelige 0,9 l/s pr. m2.
4,8% ∗ 0,9T/DU
. 7 1,08T/DU
. 7
4,0%
(10)
Samme metode er brugt på de resterende rum. Resultatet kan ses i Tabel 18. For nogle af rummene
er åbningsprocenten sat til 80 %, da der i disse rum er døre der kan åbne. Det drejer sig om følgende
rum: spisestuen har en dobbeltfløjet terrassedør der kan åbnes, stuen har en dobbeltfløjet
terrassedør der kan åbnes, soveværelset har en enkelt terrassedør der kan åbnes. Det totale areal af
disse døre er større end deres vinduesareal, idet dørene ikke er lavet med glas helt ned til gulvet.
Glasset i bunden af dørene er som før nævnt blevet fjernet, da glas i den højde har en meget lille
effekt på dagslysfaktoren, men kan have en stor effekt på overophedningstimer.
Tabel 18: Den beregnede udluftning for boligens primære rum. WinDesign bruger enheden 1/h, og udluftningen er
derfor omregnet til denne enhed.
Simulering 1
Rum
Værelse
Køkken
Spisestue
Stuen
Soveværelse
Værelse
Værelse
Nr.
1
2a
2b
3
4
6
9
Bruttoareal
m2
14,6
11,5
24,7
39,3
17,7
11,2
14,2
Udluftning
l/s pr. m2
1,08
1,24
3,76
2,20
2,63
1,41
1,34
Aktuel udluftning
l/s
15,8
14,3
92,9
86,4
46,4
15,8
19,1
Aktuel udluftning
h-1
1,56
4,26
3,17
3,78
2,03
1,93
Med oplysningerne om ventilation og udluftning for hvert enkelt rum kan simuleringen i WinDesign
næsten foretages. Der skal blot indsættes nogle værdier for boligen som vil blive beskrevet i det
følgende.
Først indsættes dimensionerne for alle vinduer i boligen. Disse er tidligere nævnt i Tabel 16. Til
vinduerne benyttes en rude af typen Climatop ULTRA N 4-16-4-16-4 med argonfyldning. Den har en
U-værdi på 0,58 W/m2K og en g-værdi på 0,50. Den benyttede ramme hedder Hansen Profile Xframe
og har en U-værdi på 1,34 W/m2K.
For at beregne boligens transmissionstab indsættes værdierne fra Tabel 19. Da bygningen har en let
ydervæg sættes varmekapaciteten i WinDesign til ”medium”. Det interne varmetilskud sættes til 5
W/m2. Det antages at bygningen bygges meget tæt, og derfor sættes infiltrationen til 0 h-1.
Ventilationsanlægget sættes til en varmegenvinding på 0,85.
27
Tabel 19: Transmissionstab fra boligen. Længden af linjetabene og deres størrelse er beregnet ifølge DS 418:2011.
Konstruktionstab
U-værdi
W/m2K
0,070
0,080
0,070
Ψ-værdi
W/mK
0
0,13
0
Terrændæk
Ydervæg
Tag
Linjetab
Væg/tag
Væg/gulv
Væg/vinduer
Areal
m2
164,9
112
164,9
Længde
m
55,3
55,3
70,7
Husets udhæng kaster i gennemsnit en skygge på 13o på husets vinduer, hvilket også indsættes i
programmet. Orienteringen af alle vinduerne indsættes, og der tilføjes en bevægelig solafskærmning
med en solafskærmningsfaktor på 0,15.
Kølingen slås fra, da det ikke antages at være nødvendigt. Det vælges at der skal bruges udluftning
når temperaturen overstiger 23 oC, og hvis temperaturen overstiger 26 oC vil WinDesign registrere
det som overophedningstimer. Til sidst indsættes bruttoarealet for hvert rum sammen med
transmissionstabet for hvert rum. Transmissionstabet for hvert rum beregnes ud fra det samlede
transmissionstab og den procentdel som rummet udgør af husets samlede areal.
Der gennemføres nu en simulering for hvert rum. Resultatet kan ses i Tabel 20. WinDesign kan
desværre kun arbejde med én værdi for ventilation og én værdi for udluftning ad gangen, så derfor
er man nødt til at udføre simuleringen for ét rum ad gangen idet rummene ikke har de samme
værdier for udluftning og ventilation. Ifølge DS 474:1993 må antallet af overophedningstimer hvor
temperaturen overstiger 26 oC ikke overstige 100 timer om året.
Tabel 20: Resultatet fra WinDesign for de to udførte simuleringer. Rummenes varmeforbrug og antallet af
overophedningstimer ses i tabellen. Køkkenet og spisestuen regnes som ét stort rum.
Isoleringsmateriale
Vægtykkelse
Energisparepris
Vinduesareal
Rum
Nr.
Værelse
1
Køkken
2a
Spisestue
2b
Stuen
3
Soveværelse
4
Værelse
5
Værelse
6
Vægtet gennemsnit
Simulering 1
Kooltherm K8
0,40 m
3,19 kr./kWh
26,5 m2
Varmeforbrug
Overophedning
kWh/m2 pr. år
timer/år
6,0
43
12,0
23
Simulering 2
Murfilt 34
0,55 m
3,17 kr./kWh
29,9 m2
Varmeforbrug
Overophedning
kWh/m2 pr. år
timer/år
5,8
45
11,4
23
7,5
9,3
10,3
10,5
7,13 kWh/m2
7,4
9,2
10,8
10,4
7,04 kWh/m2
21
27
84
69
28
22
30
91
72
Hvis antallet af overophedningstimer for de to simuleringer sammenlignes, ses det at antallet er en
smule højere i simulering 2 end i simulering 1. Den største forskel er rum nr. 5, hvor
overophedningstimerne stiger med 7 timer pr. år. Generelt er forskellen mellem de to simuleringer
dog meget lille, på trods af at der er 3,4 m2 vindue mere i boligen i simulering 2 end i simulering 1.
Den meget lille forskel i overophedningstimer kan skyldes at der er regnet med solafskærmning for
vinduerne. Der regnes også med udluftning i rummene hvis temperaturen overstiger 23 oC. Dette
kræver selvfølgelig at brugerne får åbnet vinduerne på de rette tidspunkter, ellers vil det føre til flere
overophedningstimer. I den udregningsmetode fra SBi-anvisning 213 der er benyttet, er der allerede
taget højde for, at det er manuelle vinduer i en bolig, og at der derfor ikke altid er mulighed for at de
kan stå åbne. Dette er gjort ved at sænke luftskiftet ved udluftning fra 1,8 l/s pr. m2 til 0,9 l/s pr. m2
ved et effektivt åbningsareal på 4,0 % af bruttoarealet. Der kan dog være stor forskel på hvorvidt
brugerne af den konkrete bolig formår at få åbnet vinduer og døre i perioder med overophedning. Et
problem kunne også være overophedning om natten, hvor de færreste mennesker har lyst til at sove
med åbne vinduer eller døre. Dette problem kan kommes til livs ved at installere et
ventilationsanlæg med en større effekt, der dermed kan sørge for ventilationen selv om vinduer og
døre holdes lukkede. Et sådant ventilationsanlæg vil dog have en negativ effekt på boligens
energiforbrug, og det skal derfor undersøges om boligen stadig overholder bygningsklasse 2020 med
et større ventilationsanlæg. Hvis boligen viser sig ikke at overholde kravene med et stort
ventilationsanlæg, kan der f.eks. isoleres yderligere i klimaskærmen for at få energiforbruget under
grænsen for bygningsklasse 2020.
Det skal bemærkes at boligen er bygget med en let ydervæg, hvilket giver en lav varmekapacitet.
Boligen kan altså ikke akkumulere særlig meget varme i dens vægge. Hvis boligen var bygget med en
tung ydervæg ville antallet af overophedningstimer højst sandsynlig være lavere, da den større
varmekapacitet ville modvirke pludselige svingninger i temperaturen ved enten at optage eller afgive
varme.
Hvis behovet for rumopvarmning sammenlignes for simulering 1 og simulering 2, ses det at der er en
meget lille forskel. I simulering 1 er der et vægtet behov for rumopvarmning på 7,13 kWh/m2 pr. år,
mens der i simulering 2 er et vægtet behov på 7,04 kWh/m2 pr. år. Så selv om der i simulering 2 er
mindre ydervæg og mere vindue end i simulering 1, og selv om ydervæggen har en betydelig lavere
U-værdi end vinduet, så har det ingen målbar effekt på opvarmningsbehovet. Dette skyldes, at det
valgte vindue, og mange andre nye vindue, har meget lave U-værdier og forholdsvis høje g-værdier,
hvilket betyder at vinduerne bidrager positivt til bygningens opvarmning. I BR10 er der krav om, at
vinduer i bygningsklasse 2020 ikke må have et negativt energitilskud i opvarmningssæsonen (BR10,
afsnit 7.2.5.1, stk. 2). Dette er pudsigt, da der ellers ikke er opsat specifikke krav til varmetabet fra
enkeltdele af klimaskærmen for bygningsklasse 2020, men blot et krav om at boligen overholder
energirammen. Kravet kan skyldes at man gerne vil sikre at folk bruger nogle gode vinduer, og ikke
bare bruger nogle dårligere vinduer og så kompenserer for det ekstra varmetab ved at isolere resten
af klimaskærmen yderligere. Idet kravet om et energiforbrug på maksimalt 20 kWh/m2 pr. år for
bygningsklasse 2020 er baseret på udvendige mål, kan en tyk væg faktisk hjælpe til at overholde
energirammen, da huset så har et større bruttoareal. Kravet kunne i stedet være baseret på
indvendige mål, da dette ville give en bedre sammenligning af forskellige bygningers energiforbrug,
og det ville fjerne fordelen ved at bygge et dårligt isoleret hus hvor der så kompenseres ved at have
tykke ydervægge.
29
I de to simuleringer er der benyttet et internt varmetilskud på 5 W/m2; 1,5 W/m2 fra personer og 3,5
W/m2 fra apparater og belysning. I en rapport fra DTU Byg [Svendsen et al, 2011] konkluderes det, at
fremtidens apparater og belysning vil bidrage med mindre varme, idet disse bliver mere og mere
effektive. En realistisk værdi for varmetilskuddet fra apparater og belysning vurderes at være 1,5
W/m2. På den måde havner det samlede interne varmetilskud på 3 W/m2 i modsætning til de
oprindelige 5 W/m2. Denne reduktion i varmetilskuddet vil resultere i et større behov for
opvarmning, og vil derfor have indflydelse på hvorvidt bygningen overholder energirammen eller ej.
I rapporten fra DTU Byg konkluderes det yderligere, at energiforbruget for en bolig kan komme ned
på 25 W/m2 pr. år hvis det lave interne varmetilskud benyttes. Dette betyder, at hvis det nye lave
varmetilskud blev brugt på den undersøgte bolig i denne rapport, så ville boligen højst sandsynlig
ikke overholde energirammen for bygningsklasse 2020. I det tilfælde skulle der optimeres yderligere
på boligens energiforbrug for at komme under kravet i energirammen.
5 Analyse af tagkonstruktionen
5.1 Design
Tagkonstruktionen er opbygget med gitterspær og har et ventileret, koldt loftrum. Taget er opbygget
med et 19 mm træloft indvendig. Over dette er der opsat 45 x 45 mm lægter som forskalling med
600 mm mellemrum. Mellem lægterne isoleres der med 45 mm isolering. Over lægterne er der opsat
en dampspærre, og over denne er der 45 x 95 mm spærfødder med 1000 mm mellemrum. Mellem
spærfødderne isoleres med et lag svarende til spærføddernes højde på 95 mm. Oven på
spærfødderne isoleres yderligere for at opnå den ønskede totale isoleringstykkelse. Selve taget
består af tagsten på lægter med et vindtæt undertag. Opbygningen af tagkonstruktionen kan ses i
Tabel 21. Langs ydervæggen vil det være nødvendigt at skære noget af isoleringen af, da der ikke er
plads til det pga. tagets hældning på 25o. Ifølge DS 418:2011 anneks M.2.1 falder denne bolig under
kategorien ”Afskæring, hvor der ikke kan opnås et negativt linjetab”. Denne kategori omfatter
bygninger hvor der mindst er 140 mm isolering i ydervæggen og mindst 140 mm isolering over
murremmen. Det betyder at transmissionstabet for taget udregnes på basis af udvendige mål og at
der ikke er noget fradrag fra linjetabet, idet Ψ = 0 W/mK benyttes. Det ønskes at isolere taget så det
opnår en U-værdi på 0,070 W/m2K.
Tabel 21: Opbygning af tagkonstruktionen. Ifølge DS 418:2011 sættes den samlede isolans for loftrum og tagbeklædning
til 0,3 m2K/W for den valgte type tagbeklædning. Målet er at isolere taget så det opnår en U-værdi på 0,070 W/m2K.
Andelen af træ i isoleringen er beregnet som tidligere beskrevet i afsnit 4.1.
Opbygning af tagkonstruktionen
Inde
Ude
Overgangsisolans
Træloft
Isolering med 7,5 % træ
Dampspærre
Isolering med 4,5 % træ
Isolering
Overgangsisolans
Tagsten på lægter med vindtæt
undertag
U-værdi [W/m2K]
Tykkelse
mm
Varmeledningsevne
W/mK
19
45
0,13
-
95
-
-
Isolans
m2K/W
0,10
0,15
0
0,04
0,3
0,070
30
De isoleringsmaterialer der sammenlignes i taget er næsten de samme som dem der blev
sammenlignet i ydervæggen. Det drejer sig om glasuld fra Isover, stenuld fra Rockwool, fenolskum
fra Kingspan og Aerowool fra Rockwool. Egenskaberne for isoleringsmaterialerne kan ses i Tabel 22.
U-værdien for taget udregnes vha. Ligning 11.
)
013-
1
(11)
M0,10 0,15 0,04 0,3 013-
0,0457
,13-
HX,Y%æ
0,0957
,13-
HZ,Y%æ
N7
8/%
413- 0,147
,13- Tabel 22: Oversigt over de isoleringsmaterialer der sammenlignes i taget.
Isoleringsmateriale
Isover
Rockwool
Kingspan
Rockwool
Murfilt 37
Murfilt 34
Murfilt 32
FlexiBatts
Super FlexiBatts
Kooltherm K8
Aerowool
Varmeledningsevne
W/mK
0,037
0,034
0,032
0,037
0,034
0,021
0,019
Pris
kr./m3
233
280
400
442
552
1.875
15.000
5.3 Økonomi
Energispareprisen for tagkonstruktionen udregnes som beskrevet i afsnit 1.5. Energispareprisen for
isoleringsmaterialerne sammenlignes ved den isoleringstykkelse der giver en U-værdi på 0,070
W/m2K. De isoleringstykkelser der kræves for at opnå denne U-værdi kan ses i Tabel 23. I forbindelse
med isolering af taget er der ikke nogen merudgifter at tage højde for. Ved store isoleringstykkelser
udnyttes blot det tomme loftrum. Der vil ske en større afskæring af isolering langs ydervæggen ved
store isoleringstykkelser, men det vil ikke have betydning for udregning af U-værdien eller for
linjetabet i samlingen mellem ydervæg og tag. Energispareprisen for de forskellige
isoleringsmaterialer kan ses i Tabel 23 og på Figur 8. Det materiale der har den laveste
energisparepris er Murfilt 37, tæt fulgt af Murfilt 34. Energispareprisen for Aerowool ligger markant
højere end de andre produkter pga. den meget høje pris for isoleringsmaterialet. Prisen for
Aerowool er dog, som tidligere beskrevet, meget usikker. Heller ikke Kooltherm K8 har en
energisparepris der kommer i nærheden af de billigere mineraluldsprodukter. Generelt set er det de
materialer der har en høj varmeledningsevne der har den laveste energisparepris, hvilket både ses
når de tre typer Murfilt sammenlignes og når de to typer FlexiBatts sammenlignes. I det her tilfælde
er Murfilt 37 dog billigere end FlexiBatts på trods af at begge produkter har en varmeledningsevne
på 0,037 W/mK, men det skal vurderes i den konkrete byggesag hvilket produkt der bedst kan betale
sig, da priserne på de to materialer kan svinge, eller man kan finde et godt tilbud. Da der i
beregningen af energispareprisen ikke er medtaget nogen merudgifter, giver resultatet et godt
billede af den rene pris for isoleringsmaterialerne. Generelt kan det ikke betale sig at investere i dyre
isoleringsmaterialer med en lav varmeledningsevne selv om der skal bruges en mindre mængde af
31
disse. Nogle af energisparepriserne ligger dog meget tæt, og det det skal, som før nævnt, vurderes
fra gang til gang om det kan betale sig at købe et isoleringsmateriale med en lavere
varmeledningsevne.
Tabel 23: Energispareprisen for de forskellige isoleringsmaterialer. Energispareprisen er fundet for den isoleringstykkelse
2
der giver en samlet U-værdi for taget på 0,070 W/m K. Den nødvendige tykkelse for at opnå denne U-værdi ses også i
tabellen.
Isoleringsmateriale
Isover
Rockwool
Kingspan
Rockwool
Murfilt 37
Murfilt 34
Murfilt 32
FlexiBatts
Super FlexiBatts
Kooltherm K8
Aerowool
Varmeledningsevne
W/mK
0,037
0,034
0,032
0,037
0,034
0,021
0,019
Isoleringstykkelse
m
0,52
0,48
0,46
0,52
0,48
0,32
0,29
Energispareprisen
kr./kWh
0,36
0,40
0,55
0,68
0,78
1,53
11,55
Energispareprisen for tagkonstruktionen
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
Energispareprisen
[kr./kWh]
Figur 8: Grafen viser energispareprisen for de forskellige isoleringsmaterialer. Aerowool er ikke afbildet på grafen, da
energispareprisen for denne ligger betydeligt højere end for de andre produkter.
32
6 Konklusion
I terrændækket viste undersøgelsen at det bedst kan betale sig at investere i almindelig hvid EPS
fremfor grå EPS. Energispareprisen for Sundolitt S80, der er hvid EPS, ligger på 2,45 kr./kWh, mens
den for Climate C80 ligger på 2,60 kr./kWh. I tagkonstruktionen kan det også bedst betale sig at
investere i et isoleringsmateriale med en høj varmeledningsevne. For taget gælder, at jo højere
varmeledningsevne, jo lavere energisparepris. Den laveste energisparepris for taget er 0,36 kr./kWh.
Resultaterne for terrændækket og taget skyldes, at der i disse dele af klimaskærmen er ingen eller få
meranlægsudgifter. Store merudgifter er en fordel for isoleringsmaterialer med en lav
varmeledningsevne, da tynde konstruktioner vil have færre merudgifter.
I ydervæggen viste det sig, at de to bedste materialer er glasuld og fenolskum. Murfilt 34 og Murfilt
32 har en energisparepris på henholdsvis 3,17 og 3,18 kr./kWh og Kooltherm K8 har en
energisparepris på 3,19 kr./kWh. I ydervæggen er der altså så tilpas mange merudgifter, at det ikke
længere nødvendigvis kan betale sig at investere i den billigste isolering, ligesom det var tilfældet for
terrændækket og taget. Det kan dog ikke siges hvilken løsning der er billigst, da de tre nævnte
energisparepriser for ydervæggen ligger så tæt, at de må regnes som værende ens, da der er en hvis
usikkerhed omkring isoleringsmaterialernes pris og merudgifterne. Priserne kan variere alt efter hvor
meget man køber og om man får et godt tilbud, og energispareprisen skal derfor vurderes for den
konkrete sag fra gang til gang. Analysen for ydervæggene viste desuden, at der ved store
vægtykkelser er et behov for større vinduer for at opretholde en god dagslysfaktor. Ved en
vægtykkelsen på 0,38 m er der brug for 25,3 m2 vindue og ved en vægtykkelsen på 0,59 m er der
brug for 30,9 m2 vindue. Det er her meget tydeligt at de store vægtykkelser begrænser lysindfaldet.
Samme analyse viste dog, at de større vinduesarealer ikke har særlig stor indflydelse på antallet af
overophedningstimer. Ved en forøgelse af vinduesarealet fra 26,5 m2 til 29,9 m2 var den største
stigning i antallet af overophedningstimer fordelt på de enkelte rum på 7 timer, mens den mindste
stigning var på nul timer. Ved simuleringen var der dog anvendt solafskærmning og udluftning via
åbne vinduer og døre. Det større vinduesareal havde heller ikke nogen effekt på boligens
opvarmningsbehov. Med et vinduesareal på 26,5 m2 var opvarmningsbehovet 7,13 kWh/m2 mens
det for et vinduesareal på 29,9 m2 var faldet en smule til 7,04 kWh/m2. Dette viser effekten af
moderne vinduer. For ydervæggen kan det konkluderes, at der kan opnås en tilfredsstillende
dagslysfaktor og et godt indeklima med både tynde og tykke konstruktioner. En tyk konstruktion
med et større vinduesareal vil heller ikke have indflydelse på opvarmningsbehovet, såfremt der
benyttes nogle gode vinduer.
Den laveste energisparepris for de tre forskellige dele af klimaskærmen kan ses i Tabel 24. Samlet set
kan det bedst betale sig at investere i mere isolering i taget, da energispareprisen her er langt lavere
end de andre energisparepriser. Dette skyldes at der ikke er nogen merudgifter i taget. I
terrændækket er der ganske få merudgifter, men isoleringsmaterialet er dyrere, da der her kræves
isolering med en høj trykstyrke. Ydervæggen har den højeste energisparepris, hvilket hænger
sammen med de mange merudgifter der er for denne del af klimaskærmen. Hvis boligen skulle
optimeres samlet, skulle der altså fjernes noget isolering fra væggen og terrændækket og
isoleringstykkelsen i taget skulle øges. Dette vil også give en slankere ydervæg, der for mange vil
være at foretrække, på trods af at analysen viste at det var muligt at opnå et tilfredsstillende
indeklima med både tykke og tynde vægge. En tynd ydervæg med et mindre vinduesareal vil også
kræve mindre af brugerne af boligen, da der ikke vil være behov for at åbne vinduerne til udluftning
lige så ofte som ved store vinduesarealer.
33
Tabel 24: Sammenligning af energispareprisen for de bedste løsninger fra hver del af klimaskærmen.
Klimaskærm
Terrændæk
Ydervægge
Tag
Bedste energisparepris
2,45 kr./kWh
3,17 kr./kWh
0,36 kr./kWh
34
7 Litteraturliste
Grøn M, Roed S (2011): ” Undersøgelse og udvikling af metode til økonomisk optimering af
lavenergiboliger”, DTU Byg
Nielsen K, Secher A (2011): ”Økonomisk optimeret design af lavenergihuse baseret på
komponenters pris-ydelsesdata”, DTU Byg
Petersen S, Svendsen S (2011): ”Method for component-based economical optimisation for use in
design of new low-energy building”, DTU Byg
Svendsen et al (2011): ”Analyse 6. Komponentkrav, konkurrence og eksport. En kortlægning af
innovation i byggekomponenter”, DTU Byg
Svendsen et al (2009): ”Strategi for udvikling af integrerede lavenergiløsninger til nye bygninger”,
2. udgave, LavEByg og DTU Byg
Tommerup H, Svendsen S (2005): ”Optimal isolering af klimaskærmen i relation til nye skærpede
energibestemmelser”, DTU Byg
Tommerup H, Svendsen S (2008): ”Forslag til nye energikrav til eksisterende bygningers
klimaskærm”, DTU Byg
Hansen S (2011): ”Økonomisk optimering af bygningsdele til brug for integreret design af
bygninger”, DTU Byg
Jensen J M, Lund H (1995): ”Design Reference Year, DRY – Et nyt dansk referenceår”, Laboratoriet
for varmeisolering, Danmarks Tekniske Universitet
Dansk Beton (2007): ”Mere isolering i terrændæk øger risiko for revner i vægelementer”, Internet:
http://www.bef.dk/files/DanskBeton/Letbeton/Artikler%20i%20Bladet%20Beton/3-2007.pdf
(hentet d. 6. juli 2012)
Komfort Husene (2010): ”Svømmende betondæk på Ekspanderet PolyStyren (EPS)”, Internet:
http://www.komforthusene.dk/files/KOMFORT%20HUSENE/Projektering/Klimask%C3%A6rm/01Terr
%C3%A6nd%C3%A6k/Terr%C3%A6nd%C3%A6k.pdf (hentet d. 6. juli 2012)
Byggecentrum (2012): ”V&S Prisdata”, Internet: http://www.byggecentrum.dk/data-og-software/vsprisdata/ (hentet d. 6. juli)
Moelven (2012): ”I-Bjælker”, Internet: http://www.moelven.com/dk/Produkter/Traekonstruktioner/Trakonstruktioner/Moelven-bjalkesystem/I-bjalke/I-Bjalker/?filters=Kategori%202;Ibj%C3%A6lke%7C (hentet d. 6. juli)
Dansk Standard (2011): ”DS 418: Beregning af bygningers varmetab”, 7. udgave
ThermiSol (2012): ”ThermiSol Titan SlimLine+”, Internet:
http://www.thermisol.dk/assets/files/danmark/produktdocs/65066_DATABLAD_TITAN_SLIMLINE_web.pdf (hentet d. 6. juli)
35
Dansk Fjernvarme (2004): ”Vurdering af restlevetid af præisolerede fjernvarmerør”, Internet:
http://www.dfj.dk/Faneblade/ForskningFANE6/FogU/~/media/FogU%20Konto/200201%20Restlevetid%20for%20pr%C3%A6isolerede%20r%C3%B8r.ashx (hentet d. 6. juli)
Szameitat J (2012): ”Visual and thermal performance of window-wall assemblies with different
geometries in highly insulated buildings”, DTU Byg
Statens Byggeforskningsinstitut (2008): “SBi-anvisning 213: Bygningers energibehov”, version
4.08.07
Erhvervs- og Byggestyrelsen (2010): ”Bygningsreglement 2010”, Internet:
http://www.ebst.dk/bygningsreglementet.dk (hentet d. 6. juli)
Hviid C, Petersen S (2005): ”Metode til optimering af nyt lavt boligbyggeri til lavenerginiveau”, DTU
Byg
Benyttede computerprogrammer:
WinDesign – Internet: http://www.vinduesvidensystem.dk/Windesign.html
Velux Daylight Visualizer – Internet: http://viz.velux.com/
SundDATEPS – Internet: http://www.sundolitt.dk/sundolitt/teknik/beregning/terrandaks-bareevne
36
8 Bilagsliste
Bilag 1
Beregning af energispareprisen for Sundolitt S60
Bilaget viser opbygningen af det regneark der er blevet brugt til at udregne
energispareprisen for Sundolitt S60. Beregningen af de andre energisparepriser kan
ses på den vedlagte cd-rom.
Bilag 2
Dagslysoptimering i Velux Daylight Visualizer
Bilaget indeholder billeder af den dagslysoptimering der er foretaget i boligen for seks
forskellige vægtykkelser.
Bilag 3
Vinduesdimensioner efter dagslysoptimering
Bilaget viser vinduesdimensionerne efter dagslysoptimeringen for alle de forskellige
vægtykkelser.
Bilag 4
Beregning af ventilation og udluftning for simulering 1 og 2 i WinDesign
Bilaget viser beregningerne af ventilation og udluftning til brug i WinDesign. Hele
simuleringen i WinDesign kan ses på den vedlagte cd-rom.
På den vedlagte cd-rom findes følgende filer med beregningsmateriale:
Filer hvor energispareprisen beregnes:
•
•
•
Energispareprisen_Terrændækket.xlsx
Energispareprisen_Ydervæggene.xlsx
Energispareprisen_Tagkonstruktionen.xlsx
Filer fra WinDesign:
•
•
WinDesign_Simulering 1_Kooltherm K8.xlsm
WinDesign_Simulering 2_Murfilt 34.xlsm
37
Bilag 1 – Beregning af energispareprisen for Sundolitt S60
nø [år]
30
nt [år]
100
r
0.025
a
0.048
Varmelednings- Isoleringspris Tykkelse Merudgifter
evne
Udgravning
2
W/mK
kr./(cm m )
cm
kr./m2
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
0.041
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
6.54
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
22.9
23.5
24.1
24.7
25.3
26.0
26.6
27.2
27.8
28.4
29.0
29.7
30.3
30.9
31.5
32.1
32.7
33.4
34.0
34.6
35.2
35.8
36.4
37.1
37.7
38.3
38.9
39.5
40.1
40.8
41.4
38
DH [kKh]
36.24
I_tiltag
E_årlig
CCE
U-værdi
kr./m2
kWh/m2
kr./kWh
W/m2K
186.4
193.5
200.7
207.9
215.0
222.2
229.3
236.5
243.6
250.8
257.9
265.1
272.3
279.4
286.6
293.7
300.9
308.0
315.2
322.4
329.5
336.7
343.8
351.0
358.1
365.3
372.5
379.6
386.8
393.9
401.1
4.19
4.08
3.97
3.86
3.77
3.67
3.58
3.50
3.42
3.34
3.27
3.20
3.13
3.07
3.00
2.94
2.89
2.83
2.78
2.73
2.68
2.63
2.59
2.54
2.50
2.46
2.42
2.38
2.34
2.31
2.27
0.89
0.94
0.99
1.05
1.10
1.16
1.22
1.27
1.33
1.40
1.46
1.52
1.59
1.65
1.72
1.79
1.86
1.94
2.01
2.08
2.16
2.24
2.32
2.40
2.48
2.56
2.65
2.74
2.82
2.91
0.116
0.112
0.109
0.107
0.104
0.101
0.099
0.097
0.094
0.092
0.090
0.088
0.086
0.085
0.083
0.081
0.080
0.078
0.077
0.075
0.074
0.073
0.071
0.070
0.069
0.068
0.067
0.066
0.065
0.064
0.063
Bilag 2 – Dagslysoptimering i Velux Daylight Visualizer
Vægtykkelse: 0,38 m
Isoleringsmateriale: Aerowool
Isoleringsmateriale: Kooltherm K8
Isoleringsmateriale: Titan SlimLine+
39
Isoleringsmateriale: Murfilt 32
Isoleringsmateriale: Murfilt 34 eller Super FlexiBatts
Isoleringsmateriale: Murfilt 37 eller FlexiBatts
40
Bilag 3 – Vinduesdimensioner efter dagslysoptimering
Rum
Nr.
Værelse
1
Køkken
2a
Spisestue
2b
Stue
3
Soveværelse 4
Værelse
5
Værelse
6
Rum
Nr.
Værelse
1
Køkken
2a
Spisestue
2b
Stue
3
Soveværelse 4
Værelse
5
Værelse
6
Aerowool
Højde
Bredde
[m]
[m]
1.70
1.60
1.70
1.40
1.80
2.10
1.80
1.90
1.80
2.10
1.70
1.50
1.70
1.40
1.70
0.50
Kooltherm K8
Højde
Bredde
[m]
[m]
1.70
1.65
1.70
1.50
1.80
2.15
1.80
2.00
1.80
2.15
1.70
1.65
1.70
1.50
1.70
0.50
Titan SlimLine+
Højde
Bredde
[m]
[m]
1.70
1.70
1.70
1.55
1.80
2.20
1.80
2.10
1.80
2.20
1.70
1.70
1.70
1.50
1.70
0.50
Murfilt 32
Murfilt 34/Super FlexiBatts
Højde
Bredde
Højde
Bredde
[m]
[m]
[m]
[m]
1.80
1.70
1.80
1.75
1.80
1.55
1.80
1.65
1.90
2.20
1.90
2.25
1.90
2.10
1.90
2.15
1.90
2.20
1.90
2.25
1.80
1.70
1.80
1.80
1.80
1.50
1.80
1.55
1.80
0.50
1.80
0.55
41
Murfilt 37/FlexiBatts
Højde
Bredde
[m]
[m]
1.80
1.80
1.80
1.70
1.90
2.35
1.90
2.20
1.90
2.35
1.80
1.85
1.80
1.60
1.80
0.60
Bilag 4 – Beregning af ventilation og udluftning for simulering 1 og 2 i WinDesign
Ventilation og udluftning for simulering 1 med Kooltherm K8 og en vægtykkelse på 0,40 m.
Ventilation
Indvendigt
gulvareal
Rum
Nr.
Værelse
1
Køkken
2a
Spisestue
2b
Stue
3
Soveværelse
4
Værelse
5
Værelse
6
m2
Andel af Bruttoareal
samlet areal
m2
%
11.9
9.4
20.1
32
14.4
9.1
11.6
8.9
7.0
15.0
23.8
10.7
6.8
8.6
14.6
11.5
24.7
39.3
17.7
11.2
14.2
Ventilation
l/s/m2
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
l/s
4.38
20.00
7.40
11.78
5.30
3.35
4.27
m3/h
15.8
72.0
26.6
42.4
19.1
12.1
15.4
1/h
0.43
1.09
0.43
0.43
0.43
0.43
Udluftning
Nr.
1
2a
2b
3
4
5
6
Samlet areal Åbningsprocent
Effektivt
Åbningsprocent
Udluftning
af vinduer
Dør = 80 %
åbningsareal af gulvarealet
og døre
Vindue = 25 %
2
m
%
m2
%
l/s/m2
l/s m3/h
2.81
25
0.70
4.80
1.08 15.8 56.8
2.55
25
0.64
5.52
1.24 14.3 51.6
5.16
80
4.13
16.73
3.76 92.9 334.4
4.80
80
3.84
9.78
2.20 86.4 311.0
2.58
80
2.06
11.68
2.63 46.4 167.2
2.81
25
0.79
6.28
1.58 17.7 63.6
3.40
25
0.95
5.97
1.50 21.4 77.1
42
1/h
1.56
4.26
3.17
3.78
2.28
2.17
Ventilation og udluftning for simulering 2 med Murfilt 34 og en vægtykkelse på 0,55 m.
Ventilation
Indvendigt
gulvareal
Rum
Nr.
Værelse
1
Køkken
2a
Spisestue
2b
Stue
3
Soveværelse
4
Værelse
5
Værelse
6
m2
Andel af Bruttoareal
samlet areal
m2
%
11.9
9.4
20.1
32
14.4
9.1
11.6
8.9
7.0
15.0
23.8
10.7
6.8
8.6
15.4
12.1
25.9
41.3
18.6
11.7
15.0
Ventilation
l/s/m2
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
l/s
4.61
20.00
7.78
12.38
5.57
3.52
4.49
m3/h
16.6
72.0
28.0
44.6
20.1
12.7
16.2
1/h
0.43
1.05
0.43
0.43
0.43
0.43
Udluftning
Nr.
1
2a
2b
3
4
5
6
Samlet areal Åbningsprocent
Effektivt
Åbningsprocent
Udluftning
af vinduer
Dør = 80 %
åbningsareal af gulvarealet
og døre
Vindue = 25 %
2
m
%
m2
%
l/s/m2
l/s m3/h
3.15
25
0.79
5.13
1.15 17.7 63.8
2.97
25
0.74
6.12
1.38 16.7 60.1
5.40
80
4.32
16.66
3.75 97.2 349.9
5.16
80
4.13
10.0
2.25 92.9 334.4
2.70
80
2.16
11.63
2.62 48.6 175.0
3.24
25
0.81
6.90
1.55 18.2 65.6
3.78
25
0.95
6.32
1.42 21.3 76.5
43
1/h
1.66
4.31
3.24
3.77
2.24
2.05

S 12-043 - DTU Byg - Danmarks Tekniske Universitet

Transcription

Similar documents

Prisliste distribution

bestillingsark

Sundolitt RadonSafety S80 og S150

Faktablad om fjernaflæste målere

Sundolitt Kombitag

SIDStE nyt - Finn L. & Davidsen A/S

Hurtig og sikker opladning til din Nissan LEAF

Præsentation - Alternativ isolering

Har du sparet på din elregning?

Kom godt i gang med solceller fra OK

Datablad

aflæSNiNgSbog