Energibruk og effektivisering

Bygningsmassen står for 40 prosent av energibruken og 40 prosent av materialbruken i Norge. Globalt sett har bygninger en andel på 30 prosent av verdens energiforbruk og står for 21 prosent av klimagassutslippene.

Kostnader for tiltak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Både enkle og mer omfattende tiltak kan drastisk redusere både energibruken og utslippene tilknyttet bygnigner. Tiltak i bygningssektoren er det som lønner seg mest i forhold til å redusere utslippene av klimagasser, og mange av disse tiltakene er ofte lønnsomme.

Isolering, utskifting av vinduer, balansert ventilasjon med varmegjenvinning, solfangere, solskjerming, bruk av varmepumpe og styringssystem for energibruken er noen eksempler på tiltak som er mulig for å reduere energibruken i bygg.

Varmepumpe
Termisk energi fra omgivelsene kan utnyttes ved hjelp av en varmepumpe. Varmekildene kan være uteluft, ventilasjonsluft, grunnvarme (fjell/grunnvann), jordvarme, sjøvann, innsjø og elver.

En varmepumpe bruker høyverdig energi (strøm) til å lage varme. Den produserte mengden varme er 2-4 ganger så høy som om strømmen skulle gått direkte til oppvarming.

Teknologi
Varmepumpa består i hovedsak av en kondensator, fordamper, strupeventil og en kompressor. Ved hjelp av disse komponentene og et arbeidsmedium, er varmepumpa i stand til å overføre varme fra et kaldt område til et varmt. Arbeidsmediet er en væske eller en gass med tilpasset koke- og kondenseringstemperatur etter temperaturen på det kalde og varme området. Arbeidsmediet får etter strupeventilen et veldig lavt trykk og blir dermed kald. Det kalde området (f.eks uteluft) varmer nå opp mediet og det får dermed tilført energi fra omgivelsene. Arbeidsmediet blir da komprimert i kompressoren og overført til kondensatoren som er plassert i det varme området (f.eks innelufta). Etter kompresjonen er arbeidsmediet varmt og det vil da overføre varme til omgivelsene. Strømmen som går med for å hente varme fra det kalde til det varme området er dermed kun kompresjon og sirkulasjon av arbeidsmediet, som totalt gir en langt høyere utnyttelse av energien.

Varmepumper har lenge blitt benyttet til industrielle formål. I det siste er små luft-til-luft enheter for å varme opp privatboliger blitt svært utbredt. I 2006 produserte 150 000 varmepumper i Norge ca. 6 TWh/år varme, hvorav netto varmebidrag er ca. 4 TWh/år.

Jo lavere forskjellen i temperatur er på den kalde og varme siden, jo høyere blir effektfaktoren til varmepumpa som forteller hvor mye varme varmepumpa gir i forhold til strømmen den bruker. En effektfaktor på 3 er vanlig for en varmepumpe som varmer opp et bolighus med en utetemperatur rundt 0 grader. Det innebærer at varmepumpa gir 3 kWh varme for hver kWh som puttes inn i varmepumpa. Å hente ut varme fra jorda er dermed fordelaktig i og med at temperaturen er jevnt høy selv når varmebehovet er størst.

Forskning
SINTEF Energi AS, avd. energiprosesser leder Norges arbeid i IEA Heat Pump Programme Annex 29, “Ground-Source Heat Pump Systems Overcoming Technical and Market Barriers” (2004-2007). Grunnvarme er en fellesbetegnelse på uttak og lagring av lavtemperatur termisk energi i berggrunnen, grunnvann og jord.

SINTEF Energi leder også Norges arbeid i IEA Heat Pump Programme Annex 32 “Economical heating and cooling systems for low-energy buildings” (2006-2008). Hensikten med prosjektet er å kartlegge og analysere eksisterende varmepumpesystemer for oppvarming og kjøling av lavenergiboliger og passivhus, utvikle nye varmepumpesystemer som har høyere energieffektivitet og lavere kostnader, forbedre systemintegrasjonen, standardisere informasjon for å øke konkurranseevne og kvalitet for systemene og analysere økonomiske aspekter og markedsaspekter.

NTNU og SINTEF er verdensledende når det gjelder å benytte CO2 som arbeidsmedium i varmepumper. Tradisjonelle arbeidsmedium har veldig høy effekt som drivhusgass, flere tusen ganger effekten av CO2, og representerer et stort klimaproblem når enhetene lekker. Varmepumper med CO2 er veldig utbredt for oppvarming av varmt tappevann i Japan, og vil sannsynligvis bli implementert som standard for luftkondisjoneringsanlegg i biler. CO2-baserte varmepumper er også en lovende teknologi for lavenergihus.

Kontakt
Professor Vojislav Novakovic, NTNU, Inst. for Energi- og prosessteknikk, 73 59 48 49
Professor Anne Grete Hestnes, NTNU, Institutt for byggekunst, historie og teknologi, 91 15 10 81
Forsker Anne Karin T. Hemmingsen, SINTEF Energi, 93 01 96 69