Energieffektivitet med tilluftsradiatorer og gulvvarme

Hva har du forsket på akkurat nå?

Jeg har gjort undersøkelser innen energieffektivitet og holdbarheten til bygninger med energieffektiv oppvarming og ventilasjon, så som lavtemperatur varmesystemer (tilstrømningstemperatur 45 °C), og ventilasjonssystemer med variabelt luftvolum (=VAV). Hovedfokuset under doktoravhandlingen min var lavtemperatursystemer.

Hvorfor valgte du dette emnet?

Fremtiden vil i økende grad fokusere på energisparing og effektivitet på grunn av global oppvarming, og behovet for å bevege seg mot en mer bærekraftig verden. Ettersom bygninger blir mer energieffektive og den globale temperaturen øker, er det ikke nødvendig å gi bygninger høytemperatursystemer.

Når vi ser på utviklingen av varmesystemer i bygninger, kan vi se at damp var kilden til varme i den første generasjonen fjernvarme, i 1880-årene. Men femti år senere, i 1930, ble den andre generasjonen fjernvarme introdusert som en ny, typisk varmekilde. Varmekilden ble varmpressformet for det meste over 100 °C og sirkuleres i radiatorer ved høye temperaturer (90 °C) i bygninger med en høyt varmebehov på 200-300 kWh/m2. Den nåværende generasjonen fjernvarme (tredje generasjon) som har vært i bruk siden 1980 produserer varmt vann med temperaturer under 100 °C til bygninger med radiatorer med middels høye temperaturer, og 100 til 200 kWh/m2. I nær fremtid, muligens fra 2020, vil den fjerde generasjonen av fjernvarme (4GDH) være i bruk. Der vil temperaturen være mellom 30-70 °C i bygninger med lav temperatur. Vi kan se at denne endringen vil påvirke mer enn 90 % av flermannsboliger som er knyttet til fjernvarme.

I tillegg har mer enn 50 % av private hus varmepumper, og effektiviteten av varmepumpene øker, spesielt ved å redusere tilstrømningstemperaturen til varmesystemet. Ettersom antallet solgte varmepumper øker og 4GDH snart er en realitet, vil fremtiden handle mer og mer om lavtemperatursystemer og energieffektivtet. Dette var den viktigste grunnen til at jeg valgte dette emnet.

Hvordan gjennomførte du undersøkelsen?

Jeg gjorde målinger på stedet og brukte en simuleringsmodell med IDA ICE (= programvare for bygningsfysikk og -komfort) for bygninger med en kombinasjon av tilluftsradiator og gulvvarme. Jeg gjorde også laboratorietester for å sammenligne resultatene mellom lavtemperatursystemet (gulvvarme og tilluftsradiator) og middeltemperatursystemer (konvensjonelle panelovner) under de samme betingelsene.

Hva var de viktigste funnene i studien?

Årlige feltmålinger av fem nye blokker med lav- og meget-lav-temperatur varmeavgivning (tilluftsradiator respektive gulvvarme) koblet til en avtrekkspumpe har vist at mellom 45 til 51 kWh/m2 energi brukes til å produsere og transportere vann for oppvarming av hus og varmtvann. Statistiske data viser at disse verdiene er 39-46 % lavere sammenlignet med energibehovet for den samme bruken (som er 84 kWh/m2) i en gjennomsnittlig svensk, ny en- og to-families bolig.

Videre laboratorieforsøk viste at bæretemperaturen for å dekke varmebehovet på 20 W/m2 ved aktiv oppvarming, bør være 45 °C for konvensjonelle radiatorer, 33 °C i tilluftsradiator og 30 °C for gulvvarme. 12-15 °C temperatursenkning for tilluftsradiator og gulvvarme resulterte i 17-22 % besparelser i strømforbruket sammenlignet med et referansetilfelle med konvensjonelle radiatorer.

Mange hus har behov for HVAC-fornyelse og forbedringer i energieffektiviteten. Hva bør du tenke på? Hvordan komme i gang?

Det bør bemerkes at hovedprinsippet for oppvarming med lavtemperatur-systemer er å gi den samme varmekomforten som et høytemperatur-system, men på en mer energieffektiv måte. Vi kan ikke ofre termisk komfort for å spare energi. Derfor er det første trinnet å renovere bygninger for å redusere varmetapet fra bygningsskallet (bytte av vinduer eller tilførsel av mer isolasjon på loft, etc.) eller fra ventilasjonsanlegget (med behovsstyrt, kontrollert ventilasjon eller varmevekslere i avtrekksluft). Etter at bygningen er klar for lave tilstrømningstemperaturer, kan vi bruke forskjellige typer av lavtemperatursystemer, for eksempel tilluftsradiatorer eller gulvvarme, eller en kombinasjon av slike.