Plusshus-bloggen ved Tor Helge Dokka – 3
Er det nødvendig å ha passivhus-bygningskropp til grunn når man bygger et plusshus? Dette og flere andre viktige spørsmål er diskutert i dette innlegget.
Fra passivhus til plusshus
Når jeg begynte min forskerkarriere i SINTEF tidlig på 2000-tallet, jobbet jeg mye med lavenergi-bygg og etter hvert passivhus. Vi i SINTEF var med i flere internasjonale prosjekter som omhandlet passivhus og utbredelse av dette konseptet i Europa. Passivhus er opprinnelig et tysk/svensk konsept, som fikk stor utbredelse i Tyskland på 90-tallet (første passivhus bygget i 1992). Og som etter hvert spredde seg til Østerrike, Sveits og Sverige. Passivhusinstituttet i Darmstadt var de som «brandet» passivhus som konsept, innførte sertifisering både på hele bygg og komponenter og som har vært viktig for at passivhus har fått så stor utbredelse både i tysktalende land og etter hvert i store deler av verden.
Definisjon av passivhus
Den opprinnelige tyske passivhusinstituttets (PHI) definisjon av passivhus er enkel: Bygget skal designes slik at all oppvarming skal kunne gjøres med luftoppvarming.
For å få til dette på en god måte har PHI satt krav til at oppvarmingsbehovet ved dimensjonerende vinter skal være maks 10 W/m2 og at årlig oppvarmingsbehov skal være under 15 kWh/m2år. Dette er teknisk mulig å få til mange steder, men krever bygg med neglisjerbare luftlekkasjer og kuldebroer, superisolerte vinduer, høyeffektiv balansert ventilasjon og en veldig godt isolert bygningskropp. For kalde steder som deler av Finland, Sverige og Norge vil man måtte ha ekstreme isolasjonstykkelser for å klare den tyske PHI-definisjonen. Dette ekstremt strenge kravet til isolasjonstykkelser, og delvis en motstand mot luftoppvarming, førte til at det i flere land som Sverige, Norge og USA ble laget alternative passivhus-definisjoner som ikke var så strenge som den tyske definisjonen.
Norsk standard
I Norge ble det utgitt både en passivhusstandard for boliger (NS3700) og en for yrkesbygg (NS3701) på tidlig 2010-tallet. Det er i Norge blitt bygget mange hundre passivhus etter disse to standardene. I Norge er det nesten ikke blitt brukt luftoppvarming i passivhus-prosjekter, i motsetning til i de tysk-talende landene.
De første plusshusene
På slutten av 2000-tallet og starten av 2010-tallet begynte NTNU og SINTEF å jobbe med plusshus, og da særlig gjennom ZEB-senteret som ble videreført i ZEN-senteret. Etter hvert ble også Powerhouse-alliansen dannet med målsetning om å bygge plusshus. Det første plusshuset i Norge var rehabiliteringsprosjektet Powerhouse Kjørbo i Sandvika, som vi i Skanska har bygget med Snøhetta som arkitekt. Etter hvert er det bygget ganske mange plusshus i Norge. Bare vi i Skanska har realisert over 10 plusshus og i tillegg er mange under prosjektering.
I starten når vi begynte å jobbe med og etter hvert realisere plusshus, var tankegangen at vi måtte bygge passivhus som basis, supplere med en supereffektiv termisk energiforsyning, oftest basert på energibrønner og varmepumpe og til slutt addere solceller for å komme i pluss over året. Powerhouse Kjørbo f.eks., er bygget etter denne oppskriften, og dette er ofte også hvordan plusshus i tysktalende land er bygget. Etter hvert har vi gått litt tilbake på isoleringsgrad, særlig på ytterveggs-konstruksjoner, men også delvis på tak- og gulvkonstruksjoner. De andre passivhus-komponentene og løsningene er beholdt.
Passiv design av huset
Med den spesielle tomta og de første design-forslagene til Snøhetta (se blogg-innlegg 2), var det tidlig klart at huset ikke kunne bli i nærheten av hverken den tyske eller den norske passivhusstandarden.
Glassfasade
Stort ytterareal i forhold til volum og bruksareal gir et større varmetap enn ett vanlig kompakt småhus. I tillegg foreslo Snøhetta en stor glassfasade mot syd som jo gjør at vindusarealet totalt sett for bygget er atskillig større enn et normalt småhus. Vindusprosenten i forhold til oppvarmet bruksareal for huset er på 36 %, mens et normalt småhus ligger på 15-25 %. Selv med snitt U-verdi på 0,75 W/m2K mot passivhuskrav på 0,80, så blir varmetapet for vinduer relativt høyt. På den andre siden vil glassfasaden mot syd gi et signifikant varmetilskudd, særlig på kalde klare dager i vinterhalvåret. Dette er jo en passiv solstrategi som var populær i USA på 70-tallet, men som også ofte brukes i passivhus i alperegioner, særlig i Østerrike og Sveits.
Vegger
Ytterveggene i huset er bygget opp med 8″ bindingsverk (36×198 mm), som er kledd med 12 mm OSB-plate på innsiden. OSB-platen som er tapet i skjøtene fungerer også som dampbarriere og lufttettesjikt, og i tillegg som vindavstivning av veggene. På innsiden er det 5 cm utforing og isolasjon før innvendig kledning. Utvendig er det Tyvek vindtetting før liggende trekledning. Det er ikke brukt dampsperre i veggen, og det går helt fint siden innvendig dampsjikt er ca. 50 ganger så damptett som vindsperra er, mens minstekrav til dette er 10. I 1 etasje ble ytterveggene plassbygget, mens for 2 etasjen (hovedetasjen) ble ytterveggene prefabrikkert på tomta og montert med kran, se figur 3 og 4.
Tak
Takkonstruksjon er bygget opp prinsipielt som ytterveggen, men det er brukt to doble bjelker (2 stk 36×148 mm). Det er brukt 200 + 150 mm glava isolasjon klasse 34, som er litt komprimert. Innvendig er det brukt 12 mm OSB som også et tapet å danner damp- og lufttettesjikt. På utsiden er det brukt 15 mm rupanel, med kombinert undertak og vindtettesjikt (Isola Pro super), før oppforing for solceller og metalltak.
Termisk masse
Når det gjelder såkalt termisk masse, dvs. innvendig eksponerte flater som demper temperatursvingninger, så er ca. 50 mm avrettingsmasse det som tilfører den største termiske tyngden. Sekundært så bidrar også eksponerte massivtrehimlinger og skillevegger i massivtre noe til termisk lagring.
U-verdier, lekkasjetall og beregnet varmetapstall, maks oppvarmingsbehov og netto årlig oppvarmingsbehov er oppsummert i tabell 1. Oppvarmingsbehov, både effekt og energi er betydelig over passivhusnivå. For å regne dette hjem som plusshus krever dette at den termiske energiforsyningen er meget effektiv. Hvordan dette er løst vil bli beskrevet i detalj i blogg-innlegg 6.
Energibruk uke 5
Figur 5 og 6 under viser energibruken for uke 5. Formålsdelt energibruk (figur 5) viser at energibruk til varmepumpe fortsatt er lav med 33 % under simulert energibruk. El-spesifikt forbruk (lys, utstyr og vifter) og el-billading er ganske nærme det som forutsatt i simuleringene.
Det er i uke 5 fortsatt mye snø på taket og dermed ingen solproduksjon og derfor heller ingen eksport eller egenbruk av solstrøm. Totalt elektrisitetsforbruk er 14 % lavere enn simulert, og for huset (uten el-billading) er el-forbruket 23 % lavere enn simulert. Uke 5 var en normalt kald uke med – 3,9 °C i gjennomsnitt, som er eksakt det samme som normaltemperaturen i februar for den nye normalperioden (1991-2020). I SIMIEN-modellen er det brukt -5,8 °C (normalperiode 1961-1990).
Neste uke vil jeg skrive om bæresystemet til huset, og analysere energibruk i uke 6.
Til bloggpost 2 og energibruk for uke 4