Mette Glavind, Teknologisk Institut
Materialevalg i en energimæssig strategi
• Varmeakkumulering i byggematerialer
• Eksempler på betydningen af varmeakkumulering for energibehovet
• Livscyklusbetragtninger
• Opsummering og fremtidsmuligheder
Temperaturer og varmestrøm
-1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
0 4 8 12 16 20 24
Klokkeslæt
Temperatur
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
Varmestrøm, (W/m2 )
Overfladetemperatur Rumtemperatur
Temperatur 10 cm dybde Varmestrøm
Letbetonvæg, 10 cm tykkelse.
Densitet 1800 kg/m3
Varmeledningsevne 0,62 W/mK
Temperaturer og varmestrøm
-1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
0 4 8 12 16 20 24
Klokkeslæt
Temperatur
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
Varmestrøm, (W/m2 )
Overfladetemperatur Rumtemperatur
Temperatur 10 cm dybde Varmestrøm
Trævæg, 10 cm tykkelse.
Densitet 500 kg/m3
Varmeledningsevne 0,13 W/mK
Termisk masse og
varmeakkumulering i beton
Varmeakkumulering
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Materialetykkelse (m) Varmeakkumulering (Wh/(m2 K)
Beton 2400 Letbeton 1800 Tegl 1800
Letklinkerbeton 1200
Gipsplade med papir 900 Porebeton 700
Letklinkerbeton 600 Træ 500
ED4
Dias nummer 4
ED4 Man kan så beregne hvor meget varme dertilføres overfladen i løbet af det ½vdøgn hvor rumtemp større end overfladetempm.
optegnet for forskellige materialer.
Størst densisitet har størst varmeakkumulering.
kurverne er i afhængihd af materialetykelsen ved ensidig på virkning.
Der ses at når tykkelsen stige klinger varmeakkumuleringen af. nogenlunde retnlinet op til 5 cm tykkelse.
ED; 04-10-2006
Aktiv varmekapacitet ved døgncyklus
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 0,05 0,1 0,15
Tykkelse, m Ud n y tt e ls e af varmekap aci tet , %
Beton 2400 Letbeton 1800 Tegl 1800
Letklinkerbeton 1200 Gipsplade med papir 900 Porebeton 700
Letklinkerbeton 600 Træ 500
Referencebygning, bolig:
Fritliggende parcelhus. Areal: 180 m2.
Energibehov parcelhus, kWh/m
281,8 82,1
86,6 91,3
Stort Ja
86,8 87,2
88,0 90,5
Middel Ja
90,1 91,5
93,8 98.4
Stort Nej
90,6 91,8
93,6 97,7
Middel Nej
Ekstra tung, c=40 Wh/Km2 Middel
tung, c=40 Wh/Km2 Middel let,
c=80 Wh/Km2 Ekstra let,
c=40 Wh/Km2 Solindfald
Forceret ventilation
Besparelse mellem 4-10 %.
Overskudsvarme parcelhus, kWh/m
20,0 0,0
3,7 5,8
Stort Ja
0,0 0,0
0,0 0,0
Middel Ja
8,3 9,4
10,9 12,9
Stort Nej
3,8 4,6
5,7 7,2
Middel Nej
Ekstra tung, c=40 Wh/Km2 Middel
tung, c=40 Wh/Km2 Middel let,
c=80 Wh/Km2 Ekstra let,
c=40 Wh/Km2 Solindfald
Forceret ventilation
Fjernet energi på grund af overophedning i sommermånederne
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
April Maj Juni Juli August Sept. Okt.
Må ne d
Energi MWh
Ekstra let Middel let Middel tung Ekstra tung
Referencebygning kontorhus
Energibehov kontorbygning, kWh/m
2103,9 105,6
111,6 118,7
Stort Ja
90,5 91,5
97,4 103,9
Middel Ja
108,9 111,7
116,1 123,0
Stort Nej
95,9 98,4
102,1 108,6
Middel Nej
Ekstra tung, c=40 Wh/Km2 Middel
tung, c=40 Wh/Km2 Middel let,
c=80 Wh/Km2 Ekstra let,
c=40 Wh/Km2 Solindfald
Forceret ventilation
Besparelse mellem 11-13 %.
Overskudsvarme kontorbygning, kWh/m
20,0 0,0
3,1 5,2
Stort Ja
0,0 0,0
3,2 5,2
Middel Ja
7,3 8,4
9,7 11,5
Stort Nej
8,1 9,1
10,4 12,3
Middel Nej
Ekstra tung, c=40 Wh/Km2 Middel
tung, c=40 Wh/Km2 Middel let,
c=80 Wh/Km2 Ekstra let,
c=40 Wh/Km2 Solindfald
Forceret ventilation
Delmaterialer
Energiforbrug under brug
Nedrivning og CO
2optag
Udførelse/
Indbygning
Produktion
CO
2regnskab for ekstra let og
middeltungt parcelhus
Letbetonele- menter i 100 mm tykkelse til både bagmur og
skillevægge Skillevægge:
Trælægter + 2 lag gipsplader + isolering.
Bagmur:
Træstolper + 2 lag gipsplader + gips mod ydermuren + dampspærre.
Middel tungt Ekstra let
Forskel i CO
2for to opbygninger af bagmur og indvendige
skillevægge
Basis cement fase 1 24 kg/m2 0,9 kg CO2/kg
0,82
kg cementklinker/kg Stål
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
ECO2 kg/kg1
Fase 3, Opførelse, byggeplads Fase 2, Produktion af helvæg Fase 1, Stål
Fase 1, Bakkesand Fase 1, Letklinker Fase 1, Basis cement
Gips 36 kg/m2 fase 1 Gips 36 kg/m2
fase 2
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 ECO2 kg/kg
Fase 3, Opførelse, byggeplads Fase 2, Mineraluld
Fase 2, Træ
Fase 2, Gipsplader Fase 1, Mineraluld Fase 1, Træ
Fase 1, Gipsplader
CO
2emission per m
2, materialer og produktion
-20 -10 0 10 20 30 40 50
Ekstra let, nedre værdi Ekstra let, øvre værdi Middeltung Middeltung med karbonatisering
CO2 optag
Materialer og
produktion
-50 0 50 100 150 200 250 300
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Alder fra opførsel af bolig i år
Forskel i CO2 udledning i kg CO2/m2 uden solafskærmning - 4,1 kg CO2/m2/år
med solafskærmning - 1,5 kg CO2/m2/år Positive værdier betyder at
CO2 regnskabet er i
middeltungt byggeris favør
Fase 5 starter efter 70 års levetid, hvorefter betonen knuses og genanvendes.
Opsummering af tunge materialers energimæssige potentiale
• Tunge materialer har en stor energilagringsevne
• Realistisk at opnå 4-13 % besparelser af energibehov ved anvendelse af et tungt materialer som beton
• Der opnås færre problemer med overophedning og bedre komfort ved at anvende tunge materialer (domkirkeeffekten)
• Bedst effekt fås med direkte solpåvirkning (varmelagring) og ventilation (kuldelagring)
• Tunge materialer kan give frihed i facadeudformning
(isoleringstykkelse, solafskærmning, glasareal mm)
Det kan blive endnu bedre…..
• Aktiv lagring vha. indstøbte varmeslanger og lignende.
• Forøge overfladearealet vha. profilering mm.
• Permeabel beton til at udnytte en større del af et tværsnit.
• Forbedring af varmledningsevne ved f.eks. stålfibre.
• Beton og solceller mm.
• Varmeakkumuleringsevnen kan øges med faseskiftende materialer
• …..
0 10 20 30 40 50 60
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Material thickness (m) Heat accumulation (Wh/(m2 K)
Concrete 2400
Light aggregate concrete 1800 Tegl 1800
Light aggregate concrete 1200 Gypsum board 900
Aerated concrete 700 Light aggregate concrete 600 Wood 500
PCM-concrete 5/95
