Prosjektering av passivhus TREDJE UTGAVE, NOVEMBER 2013 4 Om Lavenergiprogrammet Lavenergiprogrammet utvikler og formidler kunnskap om energieffektivisering av og energiomlegging i bygg. Programmet retter seg først og fremst mot håndverkere, arkitekter og ingeniører, men også mot andre aktører i den profesjonelle delen av byggenæringen samt mot lærere og forelesere i bygg- og arkitekturfag. Lavenergiprogrammet ble etablert i 2007 og er et tiårig samarbeid mellom byggenæringen og statlige etater. Samarbeidspartnerne i Lavenergiprogrammet er: Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET Forord Myndighetene har som mål å redusere energibruk i bygg betydelig fram mot 2020. For å nå dette målet vil energikravene i byggeteknisk forskrift bli ytterligere skjerpet. Fra og med 2015 skal alle nye bygg ha passivhusnivå og fra 2020 nesten-nullenerginivå. Ved å spare energi i bygg kan andre sektorer i større grad erstatte forurensende energikilder med fornybare. Et lavere forbruk av vannbasert elektrisitet til oppvarming vil dessuten føre til mindre import av elektrisitet og reduksjoner i utslipp fra kraftanlegg i utlandet. Undersøkelser Lavenergiprogrammet har fått utført, viser at både prosjekterende og utførende instanser har mangelfulle kunnskaper om prosjektering og bygging av passivhus. Lavenergiprogrammet har som mål å heve kompetansen på energieffektivisering og energiomlegging i den profesjonelle delen av byggenæringen. I 2012 ga vi forskere ved SINTEF Byggforsk og konsulenter i Rambøll i oppdrag å utvikle et kurs i prosjektering av passivhus. Dette kursmateriellet har vi bearbeidet og gjort om til den boken du nå holder i hånden. Boken er en del av pensum til kurs i prosjektering av passivhus, men kan også brukes som oppslagsverk og i undervisningen av studenter ved høyskoler og universiteter. Den tredje utgaven av dette kompendiet er oppdatert i tråd med endringene i NS 3700. Vi har i tillegg lagt til et kapittel om energidesign. Oslo, 1. november 2013 Guro Hauge Daglig leder Lavenergiprogrammet 5 6 LAVENERGIPROGRAMMET Prosjektering av passivhus Innhold 1 Målsetning for kurset 5 Hva er et passivhus? 8 Andre lavenergibygg Tilbud om passivhus på markedet Erfaringer med passivhus 2 3 3 4 5 6 7 8 11 4 Byggeteknikk Byggetekniske krav i NS 3700 Varmeisolasjon Lufttetthet og fuktsikkerhet Tak Yttervegger over terreng Yttervegger under terreng Gulv på grunn og markisolasjon Vinduer Kuldebroer 5 Innemiljø Erfaringer med innemiljø i passivhus Simulert innetemperatur Veileder for å unngå overtemperaturer Fuktsikring i passivhus Dagslys i passivhus 102 102 105 109 110 119 6 Byggeprosessen – veien til et fuktsikkert og tett bygg Fire prinsipper for å unngå byggfukt Hvordan unngå kondens Luftlekkasjer og tetthetsmåling Praktisk gjennomføring av målinger Termografering Typiske feil og avvik 128 130 134 136 137 138 139 11 13 14 Energidesign Kyoto-pyramiden Langsiktig planprosess Roller og respekt Et skrekkeksempel 16 17 19 19 20 Energiberegninger NS 3031 Beregning av bygningers energiytelse Varmetapstall Netto energi og levert energi Primærenergi og CO2 -utslipp Standardverdier i NS 3031 Stasjonær varmebalanse for et rom NS 3700 Passivhusstandard for boliger Krav til varmetapstall Krav til oppvarmingsbehov Krav til energiforsyning Minstekrav til komponenter og løsninger Dokumentasjonskrav i NS 3700 Byggets form og energibehov Passivhus i ulike klimasoner NS 3701 Passivhusstandard for yrkesbygg Energiberegningsprogrammer Energimerking av boliger Forskjeller i dokumentasjonskrav 22 23 24 25 26 27 28 30 31 32 33 34 35 36 38 41 47 48 49 52 52 53 61 70 77 84 85 87 95 Prosjektering av passivhus 7 Ventilasjon Ventilasjon i boliger Ventilasjon i næringsbygg 144 144 154 8 Energikilder og varmeløsninger Valg av energikilde Elektrisk oppvarming Biobrensel Solenergi Varmepumper Fjernvarme Kompaktaggregater Distribusjonssystemer for romvarme 170 170 172 173 174 176 183 184 185 9 Drift Målt energibruk vs. beregnet energibruk Årsaker til avvik mellom beregnet og målt energibruk Hvordan sikre optimal drift av bygget? Energiledelse 188 189 10 Økonomi Merkostnader ved bygging av passivhus Kostnader knyttet til kravet om fornybar energi Beregning av lønnsomhet 194 196 198 199 11 Eksempler på norske passivhus Boliger, barnehager, skoler og yrkesbygg 204 204 190 190 191 7 LAVENERGIPROGRAMMET Stikkordregister 220 8 Kapittel 1 – Om passivhus Om passivhus I DETTE KAPITTELET KAN DU LESE OM: Brattås barnehage, Nøtterøy Les om hvilke krav som stilles til et passivhus, og om hvilke erfaringer vi gen BREEAM blir også omtalt. Et passivhus er et bygg med komfortabelt inneklima som oppnås uten bruk av et konvensjonelt oppvarmings- eller kjøleanlegg. Grunnen til at det kalles passivhus, sere energibehovet, slik som ekstra varmeisolasjon, ekstra gode vinduer, konstruksjoner fri for kuldebroer, god lufttetthet og passivt soltilskudd. LES MER: Passivhaus Institut: www.passiv.de Kunnskapsbank om passivhus: www.passipedia.de (også på engelsk) Norsk standard: www.standard.no Lavenergiprogrammet: www.lavenergiprogrammet.no Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET Den opprinnelige 50 ¹ Det første passivhuset ble bygget i DarmstadtKranichstein i 1990. (Foto: Passivhaus Institut) Hvis gjenværende oppvarmingsbehov er tilstrekkelig lavt og vinduer og dører har turer, kan man velge et sterkt forenklet oppvarmingssystem. Tyskland først ute med passivhus Passivhuskonseptet ble opprinnelige utviklet ved det uavhengige forskningsinstituttet Passivhaus Institut i Darmstad i Tyskland på begynnelsen av 1990-tallet. Passivhusinstituttet er ledende på forskning innen konstruksjon og komponenter, planleggingsverktøy og kvalitetssikring av energieffektive bygninger. Det er også det eneste organet som kan utdanne og passivhus. Passivhusinstituttet i Darmstadt følgende kriterier for bygg, uavhengig av bygningstype, form eller klima: Årlig oppvarmingsbehov som nettoenergibehovet av oppvarming (romoppvarming samt ventilasjonsvarme). Installert oppvarmingseffekt tilsvarer den høyeste effekten oppvarmingssystemet trenger å ha for at huset skal ha man velge mellom å legge kriteriene for oppvarming til grunn eller behovet for effekt. Det vil si at bare ett av kriteriene må være oppfylt. Primærenergibehovet er total levert energi (inkludert husholdningsstrøm) multiplisert med primærenergifaktorer for de enkelte energibærerne. Primærenergifaktoren er avhengig av energibærerens livsløp fra utvinning til distribusjon. Elektrisitet ganges med en faktor på 2,6 passivhus kan derfor ikke ha et beregnet totalt energibehov som er høyere enn 46 kWh/m2 år, inkludert all belysning, teknisk utstyr og varmt vann. Energibehovet skal dokumenteres med et eget beregningsprogram, PHPP, som tar utgangspunkt i lokalt klima på byggestedet. Norsk standard gjennom Norsk Standards NS 3700:2010 Kriterier for lavenergi- og passivhus bare krav til lavenergi og passivhus. I 2012 NS 3701 Kriterier for passivhus for yrkesbygg. Større og større utbredelse Passivhus har etter hvert fått relativt stor utbredelse og suksess i Tyskland, Østerrike og Sveits, og andre land følger etter. I Norge er omlag 1000 boenheter med passivhusnivå ferdigstilt, under planlegging eller oppføring (per juni 2012). I tillegg er et stort antall næringsbygg som skoler, kontorer og barnehager oppført som passivhus. 9 10 Kapittel 1 – Om passivhus Foto: Hilde Kari Nylund LES MER: Passivhus gjenstand for debatt På nettsidene standard.no Passivhus er blitt et begrep som vekker både positive og negative assosiasjoner. NS 3700:2010 Kriterier for lavenergiog passivhus NS 3701:2012 Kriterier for passivhus for yrkesbygg Ifølge tilhengerne er passivhus ensbetydende med god arkitektur som innebærer Videre har passivhus høy komfort og god tilgang på dagslys. De er også enkle å drifte og vedlikeholde. Passivhusene er miljøvennlige og energieffektive innenfor forsvarlige økonomiske rammer samtidig som det er viktig at menneskene som bor eller jobber i dem, trives. Motstanderne av passivhus kritiserer imidlertid akkurat de samme faktorene: Passivhus er stygge, upraktiske, har for lite tilgang på dagslys og har store problemer med overtemperaturer om sommeren. Dette er imidlertid fallgruver for all arkitektur. Fordi passivhus foreløpig er det beste svaret vi har på miljø-, klima- og energiutfordringer i bygg, er det kanskje spesielt viktig å løse disse utfordringene i denne typen hus. Prosjektering av passivhus 11 LAVENERGIPROGRAMMET Passivhus er en av forutsetningene for å oppnå miljøvennlige bygg. Et miljøvennlig bygg ivaretar imidlertid mye mer enn bare energiaspektet ved et bygg. Passivhus reduserer energibruken og ivaretar inneklimaet i en bygning gjennom å redusere varmetapet samt til dels gjennom å benytte fornybar energi til å dekke det resterende oppvarmingsbehovet. BREEAM helheten i en bygning. BREEAM ble utviklet versjon (BREEAM-NOR). pass, good, very good, excellent eller outstanding, der pass oftest betyr at bygget oppfyller forskriftens minimumskrav. Det gis også poeng for bruk av innovativ teknologi. Energi i BREEAM I kategorien energi kan et bygg få inntil 24 poeng, noe som utgjør 19 % av det totale antallet BREEAM-poeng. 13 av de 24 poengene går på energieffektivitet og er basert på prosentvis forbedring av byggets beregnede leverte energi i forhold til energikarakter C i energimerkeordningen (Ene 1 BREEAM-NOR). 2 av 24 poeng går på energiytelse og netto energibehov, med et minstekrav om at kriteriene for passivhus (NS 3701) må oppfylles for å outstanding (Ene 23 BREEAM-NOR). LES MER: www.breeam.no Foto: Powerhouse Poengene deles ut innenfor ni kategorier: helse og innemiljø ledelse transport energi arealplan og økologi materialer avfall vann forurensing Andre lavenergibygg Ved prosjektering av bygg er det mulig å strekke seg etter høyere mål enn passivhus, slik som nesten-nullenergibygg, nullenergibygg eller energiproduserende orges første planlagte energipositive kontorbygning, Powerhouse one, som er planlagt på Brattørkaia i Trondheim. 12 Kapittel 1 – Om passivhus Hustypen Celsius fra Systemhus Foto: Systemhus Foto: Markedsavdelingen AS / Fjogstad-Hus Hustypen ISOBO Aktiv fra Jadarhus Foto: Jadarhus Det begynner å bli betydelig aktivitet på passivhusmarke- Kundetilpasset Mesterhus Madelen Foto: Sigbjørn Lenes Reklamefoto Politiske signaler I 2012 behandlet Stortinget både klimameldingen og byggemeldingen. Begge meldingene varsler tiltak som skal redusere energibruken i både nye og eksisterende bygg. I Stortingsmelding nr. 28 ”Gode bygg for eit betre samfunn” (2012) varsler regjeringen at det vil komme krav om at alle nybygg skal være på passivhusnivå fra 2015 og nesten-nullenergibygg fra 2020. Offentlige bygg skal være nesten-nullenergi fra 2018. Hvordan disse nivåene Bakgrunnen for disse kravene er utredninger av samfunnsøkonomiske og helsemessige konsekvenser samt kartlegging av kompetansen i byggenæringen. for 40 % av det totale energiforbruket i EUlandene. Potensialet for effektivisering er stort. Europakommisjonen anslår at en vellykket implementering av direktivet kan bidra til en reduksjon på 5–6 % av EUs totale energiforbruk. Videre kan direktivet lede til en 5 % reduksjon av klimautslippene i EU. For å sikre at EU når målet må medlemslandene etablere individuelle nasjonale planer. Europakommisjonen vil vurdere progresjonen underveis og om nødvendig å foreslå nye tiltak for å sikre at landene EUs bygningsenergidirektiv Bygningsenergidirektivet (2010/31/EU) tivisering av bygg. Kravene fokuserer på nye minimumsstandarder for energiytelse, energimerking og energieffektiv rehabilitering av bygg. Den europeiske bygningsmassen står Direktivets betydning for Norge Direktivet er implementert i Norge gjennom TEK10 og forskrift om energimerking. Dermed er målet om nesten-nullenergibygg det mest utfordrende i dag. Prosjektering av passivhus 13 LAVENERGIPROGRAMMET Miljøhuset GK Foto: GK Norge Foto: arkitektkontoret Børge og Borchsenius Illustrasjon: L2 arkitekter Tilbud om passivhus på markedet Illustrasjon: Skanska I tillegg til at mange småhus Det begynner å bli betydelig aktivitet på passivhusmarkedet i Norge. Flere av de yrkesbyggsiden. sine sortiment. terende hustyper omprosjektert til passivhusstandard. Dette er en interessant utvikling siden disse boligprodusentene spesielt interessert i energieffektivitet. Man skal heller ikke se bort fra at de fremste boligprodusentene ser passivhus som et ledd i en positiv markedsføring der man får positiv omtale av sine prosjekter i medier man normalt ikke opererer i. I tillegg er passivhusutviklingen en god anledning til å videreutdanne håndverkerne, noe som kommer godt med uansett om man bygger boliger med ordinær energistandard eller passivhus–standard. 14 Kapittel 1 – Om passivhus Erfaringer med passivhus På oppdrag fra Husbanken har SINTEF Byggforsk laget prosjektrapport 90-2012 med systematisk oversikt over erfaringer med passivhusboliger, både i Norge og i andre land. Utredningen bygger på en gjennomgang av eksisterende litteratur samt nærmere analyse av noen utvalgte norske prosjekter. Rapporten viser Som et helhetlig, stedstilpasset konsept fører passivhus til bedre kvalitetssikring fordi prosjektene blir fulgt opp bedre på byggeplassen gjennom: presist formulerte krav korrekte og nøyaktige energiberegninger under reelle forutsetninger og reelt klima Ufordringer i Norge (som er fortsatt i en introduksjonsfase når det gjelder passivhus) Planleggings- og optimaliseringsprosessen kan være mer krevende enn i Mellom-Europa ettersom mange aktører ikke er vant til nye tekniske løsninger og Mange mindre, lokale aktører. Gode forutsetninger i Norge Balansert ventilasjon er allerede mer utbredt enn i Mellom-Europa. Spranget fra TEK 10 til passivhusnivå er ikke så stort ettersom vi har strengere forskrifter enn mange andre land. I Norge har passivhus ikke vesentlig forskjellige eller større utfordringer enn boliger bygget etter TEK10. Noen enkeltfunn fra rapporten Passivhus gir bedre inneklima og helse, mindre muggsopp og radon. LES MER: Prosjektrapport 90-2012: Systematisering av erfaringer med passivhus Sintef Byggforsk Det er mange avvik (+/-) mellom beregnet og målt energi, men ikke mer enn i konvensjonelle bygg. I gjennomsnitt er det god overensstemmelse mellom beregnet og målt energi. Overoppvarming skyldes stort glassareal, lite solskjerming og dårlig luftemulighet – ikke at det er passivhus. Åpent soveromsvindu gir kun litt økt energiforbruk. Funnene henger tett sammen med bruken av balansert mekanisk ventilasjon. Noen utenlandske studier refererer også bedring i selvrapportert helse hos beboerne. Ingen studier rapporterer spesielle byggskader eller større behov for vedlikehold av bygningskroppen i passivhus. Konvensjonelle boliger oppleves varmere på sommertid enn passivhus. I passivhus kan en bevisst prosjektering for å redusere varmetap fra tekniske anlegg bidra til å redusere overtemperaturproblemer. God informasjon om bruk og drift av tekniske anlegg i et passivhus er avgjørende for effektiv bruk av bygningen. Dette gjelder imidlertid alle boliger som har balansert ventilasjon eller utstyr som varmepumper og solfangere. Erfaringer fra markedsføring og salg viser at passivhus i hovedsak selges på lik linje med andre boliger på bakgrunn av beliggenhet, planløsning og estetikk. Passivhus kan ha lavere kostnader enn lavenergiboliger med noe høyere energibehov fordi disse trenger et mer komplekst oppvarmingssystem. Merkostnader for passivhus og tilhørende komponenter blir mindre etter hvert som passivhus får en større markedsandel og aktørene har lært av tidligere byggeprosjekter. Prosjektering av passivhus LAVENERGIPROGRAMMET Etter å ha lest dette kapittelet skal du kunne svare på disse spørsmålene: 2. Når blir passivhusnivå et krav i teknisk forskrift? 3. Hvilke norske standarder tar for seg passivhus? LES MER: www.lavenergiboliger.no www.enova.no www.husbanken.no www.arkitektur.no/ecobox www.arkitektur.no www.passivhuscentrum.se www.altompassivhuse.dk www.passiv.de www.cepheus.de www.passivhausprojekte.de (database) www.hausderzukunft.at www.igpassivhaus.at Ecobox prosjektdatabase: www.arkitektur.no/prosjektdatabasen 15