Bæredygtige Energi-Plus huse - Part 2 - SDE2014

Dette studie dokumenterer fremgangsmåden og resultater af forskellige analyser af et plus-energi, enfamiliehus.

Huset var oprindeligt designet til den internationale studenterkonkurrence, Solar Decathlon Europe 2012, hvorefter huset blev brugt som fuldskala eksperiment over et år. I løbet af det år, blev der testet forskellige opvarmnings- og kølingsstrategier, samt fortaget målinger af det termiske indeklima og husets energimæssige ydeevne. Huset deltog i en forbedret udgave i Solar Decathlon Europe 2014 i Frankrig.

Studiet har givet følgende konklusioner:

• For at opnå et lavt energiforbrug er det vigtigt, at minimere behovet for opvarmning og køling af bygninger, samt imødekomme behovet med de mest energieffektive og bæredygtige teknologier. De store glaspartier i huset påvirkede husets energimæssige ydeevne negativt grundet stort behov for opvarmning og køling. Derfor viste målingerne fra et helt år at kravet om et energi-plus hus ikke kunne opfyldes under Danske klimaforhold.
• Simulering viste, at frikøling konceptet ved brug af jordvarmeveksler muliggør en energibesparelse på 92% i forhold til brugen af luft til vand varmepumpe. Ved brug af jordvarmeveksler er det muligt, at nedkøle PV/T (photovoltaic/thermal) panelerne om sommeren og derved udligne mængden af varme optaget fra jorden om vinteren.
• Ved at variere og optimere forskellige bygnings- og HVAC system parametre har det været muligt, at forbedre husets ydeevne med hensyn til termisk indeklima og energiforbrug: Det termiske indeklima imødekom Kategori 1 iht. EN 15251 (2007) 97% af tiden op mod tidligere 71% (simulerings resultater). Det årlige energiforbrug kunne reduceret med 68% sammenlignet med den aktuelle bygning.
• Kontrolsystemets energiforbrug svarer til op mod 39% af det totale energiforbrug. Kontrolsystemet bør udføres enkelt for at undgå et merforbrug af energi ved brug af avanceret kontrolsystemer i forsøg på at mindske energiforbruget. Problemet er ofte at indgår der produkter (varmesystem, kølesystem, ventilationssystem, varmepumpe, regulering vindue, mm.) fra forskellige fabrikanter har de ofte indbygget en eller anden form for regulering. At få disse enkelte reguleringssystemer til at fungere sammen er ikke altid optimalt.
• PV/T panelerne viste sig, at være en effektiv kombination sammenlignet med traditionelle solceller og solfangere separat. Den termiske del af PV/T panelerene opretholdte den elektriske ydeevne af solcellerne tæt på maksimum: Solcellernes elektriske effektivitet var 15.5% med køling mens effektiviteten faldt til 13.5% når der ikke var køling.
• Simulering viste, at PV/T panelerne producerede mere elektricitet end hvad huset reelt brugte årligt. Den termiske del af PV/T panelerne dækkede 63% og 31% af husets varmtvandsbehov i hhv. Madrid og København.
• Forsøgsresultaterne vist at den termiske del af PV/T panelerne bidragede signifikant til varmtvandsbehovet i sommerperioden, hvorimod udbyttet var lavere uden for sommerperioden (midt oktober til midt marts). Studierne viste, at der var potentiale for brug PV/T panelerne til køling om natten via stråling.
• Huset overordnet præstation af indeklimaet var tilfredsstillende, da det 80% af tiden opnåede en Kategori 2 iht. EN 15251 (2007) i opvarmningssæsonen. Dog kun 57% af tiden i Kategori 2 iht. EN 15251 (2007) i køling sæsonen grundet problemer med overophedning på grund af de store vinduespartier, samt manglende solafskærmning. Mangel på termiskmasse til at opbevare større termiske belastninger påvirkede også køling sæsonen negativt. Overgangsperioderne, september og maj, kræver nøje overvejelser med hensyn til driften af varme- og kølesystemer.

Innovation og et samarbejde mellem universitet og industrielle partnere gjorde det muligt, at udvikle specialdesignet PV/T paneler og prototypen på en ny type blandestation. Holdet fra DTU vandt prisen for ”Bedst integreret solsystem” (“Solar System Integration Award”).

De opnåede erfaringer og resultater har vist, at det er muligt at bygge et plusenergi hus som er æstetisk tillokkende, energieffektivt, bæredygtigt samtidig med et sundt og behageligt indeklima. Dette kræver dog, omhyggeligt og detaljeret design, styring og en præcis udførelse for at mindske kuldebroer, øge tætheden af klimaskærmen osv. Til trods for det er muligt, at forbedre husets energimæssige ydeevne efter opførelsen anses dette ikke for en optimal situation. Huset afveg fra den ideale situation grundet det høje varme- og kølebehov på grund af de store vinduer. Det skal bemærkes, at brugen og arealet af aktive komponenter, f.eks. solceller, kunne mindskes ved et lavere behov for opvarmning og køling.