Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen 19/2007 – Varmeakkumulering i beton – Vurdering af betons termiske masse i relation til bygningsreglementet og energiberegninger

Varmeakkumulering i beton

1 Indledning

1.1 Baggrund

Det nye EU direktiv (Energy Performance Directive of Buildings) /1/ skærper generelt kravene til bygningers energibehov. Denne skærpelse er overført til det nye Bygningsreglement, som trådte i kraft i 2006, bl.a. i form af krav til køling under sommerforhold. De tidligere krav indeholdt udelukkende krav til opvarmning under vinterforhold. Ydermere er køling relativt belastende for en bygnings energibehov. Dertil kommer, at der forventes yderligere skærpelser af Bygningsreglementet i løbet af de kommende 10 år?

Det er derfor hensigtsmæssigt at udnytte den termiske masse, som ligger naturligt i de tunge betonkonstruktioner, til at udjævne variationer i rumtemperaturer, skabe et ensartet termisk indeklima samt reducere behovet for køling om sommeren. På den måde udnyttes betonen i dobbelt forstand og får en grønnere profil.

Den europæiske cementbrancheorganisation CEMBUREAU arbejder på at undersøge betydningen af varmeakkumulering i beton. Nærværende projekt har ydet bidrag til og er koordineret med CEMBUREAU arbejdet. Som en del af dette samarbejde er der foretaget beregninger. Disse forventes rapporteret af CEMBUREAU senere i 2006, og vil indgå bl.a. i en artikel fremsendt til den internationale konference "Concrete: Construction's Sustainable Option", som afholdes i september 2007 på University of Dundee /2/. Der er endvidere ydet bidrag til CEMBUREAU arbejdet i form af oversigter over den danske indsats i forbindelse med implementeringen af førnævnte EU direktiv og oversigter over den danske forsknings- og udviklingsindsats på området.

Der skal gøres opmærksom på, at dette arbejde giver mulighed for at vurdere effekten af tunge konstruktioner, men der er samtidig en række forhold, som gør det vanskeligt præcist at vurdere effekten. Jo mere detaljeret effekten ønskes bestemt, jo mere kompliceret bliver opgørelsen, og samtidig får usikkerheden ved bestemmelsen af de forskellige former for varmeoverføring betydning. I projektet er problemstillingen søgt løst ved at undersøge effekten teoretisk og ved at bestemme konsekvenserne, når der anvendes de retningslinier, der er i Danmark, ved bestemmelse af energibehov for bygninger.

1.2 Erfaringer med udnyttelse af betons varmeakkumulerende egenskaber

Der er udarbejdet en oversigt over især nyere danske eksempler på anvendelse af varmeakkumulering i beton. Hensigten har været at reducere energiforbruget til opvarmning og køling i bygningernes driftsfase. Der er også givet eksempler på relaterede forskningsprojekter, hvor danske virksomheder er involveret. Oversigten er udarbejdet på engelsk, således at den også kan indgå i CEMBUREAU's arbejde. Oversigten er vist i bilag 1.

Varmeakkumulering i bygninger kan inddeles i tre typer:

Passiv udnyttelse, hvor solindfald gennem vinduer eller varme fra andre kilder er akkumuleret i betonkonstruktioner som fx gulve eller lofter.

Aktiv anvendelse, hvor varme eller kulde aktivt er tilført bygningen som et integreret lager i vægge eller dæk. Varmen er transporteret til betonkonstruktionerne ved hjælp af luft eller vand i rør eller kanaler. Varmen kan for eksempel komme fra solvarme. Kulden kan for eksempel komme fra kold udeluft i nattetimerne. Varmen og kulden afgives normalt passivt fra konstruktionerne til rummene.

Solvægge, hvor solvarmen opvarmer en betonvæg direkte. En isolerende glaskonstruktion reducerer varmetabet fra betonvæggen til det fri. Varmen afgives i mange tilfælde passivt fra indersiden af væggen til rummene. Forskellige andre udformninger er mulige.

Andre typer af projekter i oversigten behandler reduktion af varmetab gennem samlinger, fx kuldebroer.

Der er kun medtaget nyere projekter. Det skal dog bemærkes, at der tidligere er udført et antal projekter, som stadig kan være relevante. Oversigten er fælles for både demonstrations- og udviklingsprojekter.

Projekterne er udvalgt ved litteratursøgning, ved kontakt til virksomheder, universiteter, institutter og ved internetsøgning.

Sidst i oversigten er der angivet visse referencer, der falder uden for ovennævnte formål, men som alligevel kan have relevans for emnet.

Oversigten over disse nyere projekter viser, at der er foregået et omfattende arbejde i Danmark med udvikling af systemer, der gør det muligt at akkumulere både varme og kulde i betonen i bygninger. Det vurderes, at systemer, hvor varmen eller kulden tilføres aktivt til betonen i form af indstøbte rør og slanger, vil have et stort potentiale i fremtidens byggeri.