Fremtidig gasanvendelse i individuelle parcelhuse

Projektrapport Januar 2007

Fremtidig gasanvendelse i individuelle parcelhuse

Ianina Mofid

Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2007

Titel : Fremtidig gasanvendelse i individuelle parcelhuse

Rapport kategori : Projektrapport

Forfatter : Ianina Mofid

Dato for udgivelse : Januar 2007

Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s

Sagsnummer : 727-82; H:\727\82 Fremtidig gasanv\Dok\rapport_final.doc

Sagsnavn : Fremtidig gasanvendelse i individuelle parcelhuse

ISBN : 87-7795-309-6

DGC-rapport 1

Indholdsfortegnelse Side

1 Forord........................................................................................................................................... 2

2 Resume og konklusion................................................................................................................. 3

3 De nye krav i Bygningsreglementet............................................................................................. 5

4 Passivhus...................................................................................................................................... 7

5 Varmeforsyning i lavenergi/passivhus......................................................................................... 9

6 Gasforbrug i et naturgashus ....................................................................................................... 13 6.1 Naturgashus..................................................................................................................... 13 6.2 Forventet gasforbrug ....................................................................................................... 15

7 Forsyningssystemer med naturgas som energikilde (teknologioversigt)................................... 17 7.1 Varmeforsyningsanlæg med traditionelle eller kondenserende gaskedler...................... 20 7.2 Enkel og billig gaskedel .................................................................................................. 23 7.3 Gaskedel og solvarme ..................................................................................................... 23 7.4 Gasradiator ...................................................................................................................... 25 7.5 Gaspejse .......................................................................................................................... 26 7.6 Luftvarmeanlæg .............................................................................................................. 27 7.7 Gasdrevne varmepumper ................................................................................................ 28 7.8 Mikrokraftvarme ............................................................................................................. 34 7.9 Gaskedel med boligventilationsvarmepumpe ................................................................. 37 7.10 Gasopvarmet luftvarmeanlæg (klimaanlæg) med varmegenvinding og varmepumpe ... 39

8 Referencer .................................................................................................................................. 41 Bilag Bilag 1: Producenter af ventilations/opvarmningsenheder for passivhuse Bilag 2: Producentlister til Tabel 4 Bilag 3: Materiale fra SANYO ”Gas Heater Air Conditioner”

DGC-rapport 2

1 Forord

Bygningsreglementet (BR), som trådte i kraft 1. april 2006, skærper yderli-gere kravene til bygningers energibehov på 25-30 %. BR, som ligger i for-længelse af det nye EU-direktiv om bygningers energimæssige ydeevne, lægger stor vægt på at minimere energiforbruget i bygninger. Endvidere skal fremtidens varmeanlæg udnytte energien mere effektivt og opvarme byg-ninger med et minimum af spild. For nye bygninger, der kategoriseres som ”lavenergibyggeri” i forhold til de nye skærpede krav, overvejes det i frem-tiden at ophæve tilslutningspligten og forbudet mod elvarme i områder med kollektiv forsyning. Anvendelse af energieffektive gaskedler, forbedret styring af anlægget, bed-re isolering af boliger og andre energibesparende foranstaltninger skal sikre en energieffektiv udnyttelse af naturgassen. For individuelle boliger vil det med andre ord betyde, at gasforbruget til rumvarme og opvarmning af varmt vand vil falde. Det kan ske i fremtiden, at det ikke vil være økonomisk for-svarligt/rentabelt at føre gasledninger til et lavenergihus, hvis gasforbruget er meget lille. Gasselskabernes Fagudvalg for Gasanvendelse og Installationer (FAU GI), med Carsten Nielsen (DONG) som FAU GI ansvarlig, har på denne bag-grund igangsat et projekt i DGC-regi for at afdække potentielle muligheder for etablering af varmeforsyningssystemer med naturgas i fremtidige indivi-duelle boliger, ligesom der er behov for at undersøge mulighederne for at øge naturgasforbruget gennem anvendelse af andre naturgasforbrugende apparater i boliger. Rapporten er kvalitetssikret af Karsten V. Frederiksen, DGC. Hørsholm, januar 2007 Ianina Mofid Bjarne Spiegelhauer Projektleder Afdelingschef Afd. for Energiteknik og Sikkerhed Afd. for Energiteknik og Sikkerhed

DGC-rapport 3

2 Resume og konklusion

Det nye BR stiller skarpere krav til bygningens energibehov. Derudover har man udviklet og demonstreret et nyt koncept for udførelser af bygninger, nemlig passivhuse, som bl.a. karakteriseres ved et meget lavt rumopvarm-ningsbehov. Det forventes, at brug af naturgas til opvarmningsformål alene ikke vil kunne betale sig i fremtiden. Formålet med projektet har således været at afdække potentielle muligheder for etablering af varmeforsynings-systemer med naturgas i fremtidige individuelle boliger samt at undersøge mulighederne for at øge naturgasforbruget gennem anvendelse af nye inno-vative naturgasforbrugende apparater i boliger. Resultatet af arbejdet beskrives nedenfor. Der er blevet indsamlet og bearbejdet en stor informationsmængde med henblik på at give et overblik over de eksisterende og fremtidige muligheder for energiforsyning af individuelle huse med naturgas som primærenergikil-de. Naturgas er en renere og billigere energikilde i forhold til andre fossile brændsler, og de nye teknologier inden for naturgasområdet giver interes-sante og miljøvenlige naturgasbaserede løsninger. De fremtidige individuelle boliger vil forventelig udføres efter passivhus-princippet med meget tæt klimaskærm og med gode isoleringstykkelser. For at sikre et godt indeklima i disse huse med frisk luftforsyning vil det være nødvendigt at anvende et ventilationsanlæg med varmegenvinding. Det ekstremt lave opvarmningsforbrug gør det muligt at opvarme boligen udelukkende via opvarmning af den friske luft, som automatisk tilføres bo-ligen fra ventilationsanlægget. Der er udviklet flere specielle kompakte en-heder til anvendelse i passivhuse, hvor opvarmning, ventilation og varmt brugsvand er integreret i en samlet enhed. Disse enheder har som regel ind-bygget elvarmelegeme som backup. Kravene til opvarmningssystemet vil i fremtidige bygninger blive meget store med hensyn til lav energi- og miljøbelastning, lave installationsom-kostninger, men også med hensyn til designmæssige frihedsgrader. Installationsomkostningerne for elbaserede opvarmningssystemer er relativt lave, men el er umiddelbart en dyr opvarmningsform. Da et luftbaseret op-varmningsanlæg vil være et bedre alternativ i lavenergi/passivhuse, kan man

DGC-rapport 4

forestille sig, at opvarmning af husene i fremtiden sker med en enhed, der har naturgas eller brint som backup i stedet for elvarme (se Figur 20). Som endnu et plus for naturgasbaserede anlæg i forhold til el skal nævnes, at her gives flere frihedsgrader ved design af nye boliger. Ved beregning af brutto-energiforbruget ifølge det nye Bygningsreglement indgår elforbrug til op-varmning nemlig med en faktor 2,5, og det gør naturgas ikke.

DGC-rapport 5

3 De nye krav i Bygningsreglementet

Bygningsreglement, som trådte i kraft 1. april 2006, skærper yderligere kra-vene til bygningers energibehov på 25-30 %. BR, som ligger i forlængelse af det nye EU-direktiv om bygningers energimæssige ydeevne, lægger stor vægt på at minimere energiforbruget i bygninger. Endvidere skal fremtidens varmeanlæg udnytte energien mere effektivt og opvarme bygninger med et minimum af spild. For nye bygninger, der kategoriseres som ”lavenergibyg-geri” i forhold til de nye skærpede krav, overvejes det i fremtiden at ophæve tilslutningspligten og forbudet mod elvarme i områder med kollektiv forsy-ning. De nye krav til nybyggeri bliver udformet som en energiramme, der skal dække bygningens samlede energibehov til opvarmning, ventilation, varmt brugsvand og køling /1/. Mht. energiforbrug koncentrerede det forrige BR sig primært om nye byg-ningers nettoopvarmningsbehov eller med andre ord varmeisolering af byg-ningens klimaskærm. De nye energikrav i BR sætter fokus på bygningens samlede energiforbrug (bruttoenergiforbrug), som vurderes ud fra tilført primærenergi til opvarmning (nettoopvarmningsbehov), ventilation, køling, varmt brugsvand og for andre bygninger end boliger også belysning. Energirammen angiver et maksimalt energiforbrug pr. mP

2P for en bygning.

Dette kan opfattes som BR’s minimumskrav til energieffektivitet for en bygning. Energirammen skal nu vurderes med udgangspunkt i den tilførte primærenergi i form af gas, olie eller fjernvarme. Energibehovet for et enfamiliehus kan i henhold til de nye energibestem-melser udtrykkes som husets samlede energiforbrug undtagen elforbrug til husholdningsapparater (fx komfur, belysning, emhætte osv.). Hermed er det vigtigt at fremhæve, at elforbruget til drift af ventilation og kedel/fjern-varmeenhed skal medregnes i husets samlede energibehov. Al elforbrug til drift af bygningen medtages i beregningerne af bruttoenergiforbrug (med en faktor på 2,5). Dog ikke adfærdsafhængigt elforbrug fx komfur, emhætte osv. Et nyt element i det nye BR-S (Bygningsreglement for små huse) er en klas-sificering af bygninger som lavenergihuse.

DGC-rapport 6

Energirammen for en lavenergibygning klasse 1 er 50 % af det almindelige. For klasse 2 er den ca. 75 %. For fritliggende enfamiliehuse, rækkehuse, o.l. gælder det, at bygningens samlede energiforbrug (bruttoenergiforbrug) til at dække opvarmning (net-toopvarmningsbehov), ventilation, køling og varmt brugsvand må højst væ-re /1/:

arealopvarmet 220070+ kWh/ mP

2P/år.

For et lavenergihus klasse 2 må husets bruttoenergibehov højst være:

arealopvarmet 160050+ kWh/ mP

2P/år.

For et lavenergihus klasse 1 må husets bruttoenergibehov højst være:

arealopvarmet 110035+ kWh/ mP

2P/år.

DGC-rapport 7

4 Passivhus

I en række europæiske lande har man udviklet og demonstreret et nyt kon-cept for udførelse af bygninger, nemlig passivhuse. Passivhus-standarden svarer omtrent til kravene til lavenergihuse klasse 1 i det nye Bygningsreg-lement. Hvad er et passivt hus? Udgangspunktet for design af et passivhus er et princip, hvor huset i så høj grad som muligt skal kunne opvarme og køle sig selv og derfor er ”passivt”. Navnet passivhus refererer til konstruktions standard. Man kan opfylde standarden ved hjælp af forskellige teknologier, design og materialer. Passivhus er en bygning, hvor et komfortabelt inden-dørsklima både om vinteren og om sommeren kan overholdes uden et tradi-tionelt varmesystem. For at det kunne lade sig gøre, er det afgørende, at varmebehovet i passivhuse ikke overstiger 15 kWh/mP

2P pr. år /2/.

Huset kaldes for passivt, fordi varmen, som huset får fra solstråling via vin-duer og fra interne varmekilder som elapparater og mennesker, stort set er tilstrækkeligt til at holde en komfortabel indetemperatur i huset. En del af passivhus-konceptet er også at anvende energieffektive teknologi-er til at minimere energiforbruget i huset og i det hele taget inkludere elfor-bruget til husholdningsapparater, ventilation o.l. Endvidere stræber man efter, at den nødvendige energitilførsel i passivhuse dækkes så meget som muligt ved hjælp af vedvarende energikilder. Passivhus er ikke et hus af en bestemt arkitektur eller en bestemt byggeskik. Passivhuse er defineret ved funktionskrav /2/: • Et ekstremt lavt behov for rumopvarmning (højst 15 kWh/mP

2P pr. år).

• Krav til bygningens samlede forbrug af primærenergi til al rumopvarm-ning, varmt brugsvand og el til husholdning og installationer (højst 120 kWh/mP

2P pr. år).

Passivhus-konceptet, som bl.a. er baseret på udnyttelse af passiv solstråling (heraf også navnet ”passiv” hus), er baseret på følgende retningslinjer: • Huset skal vende mod syd (±30 °) på den måde, at den længste væg er

vendt direkte mod syd. • Vinduesarealet mod nord skal være minimalt for at minimere varmetabet.

DGC-rapport 8

• Anvendelse af superenergieffektive passivhusvinduer – vinduer med usædvanligt lavt varmetab.

• Der skal være solafskærmning/tagudhæng, der skærmer for den højtstå-ende sol om sommeren, men udnytter indfaldet fra den lave vintersol og fra morgen- og aftensol for at undgå overophedning.

• Anvendelse af evt. tunge materialer i gulv og vægge, der kan fungere som varmelager: De kan suge varmen til sig og lagre den i løbet af dagen og give varmen tilbage til rummet om natten.

• Rum med størst opvarmningsbehov placeres mod syd fx stue, køkken og alrum.

• Den passive solvarme kan endvidere udnyttes ved etablering af solvægge på facader og gavle.

Endvidere har passivhuse følgende fælles træk: • Passivhuse er særdeles godt isolerede: Isoleringstykkelse i et passivhus

ligger mellem 300 og 400 mm. • Passivhuse udføres med meget lufttæt konstruktion af klimaskærm og

helt uden kuldebroer. Dette hindrer varmen i at undslippe ukontrolleret, så al luft passerer et varmegenvindingsanlæg.

• For at opretholde en høj luftkvalitet forsynes passivhuse med en energief-fektiv mekanisk ventilation med varmegenvinding. På nogle særligt kol-de dage er det muligt at tilføre varme med en foropvarmet luft.

Det meget lave opvarmningsbehov i passivhuse betyder, at der ikke behøves et traditionelt opvarmningssystem. Der opføres i dag huse med lavt energi-forbrug uden ventilationsanlæg, men i passivhus-konceptet er man ikke i tvivl om, at der skal tilføres en vis mængde frisk luft for at opnå et passende indeklima ind i huset. Da spidsvarmebelastningen (varmebehovet på den koldeste dag for et passivhus) i et passivhus ikke vil overstige 10 W/mP

2P /2/ ,

kan den nødvendige varmemængde leveres af ventilationssystemet, og be-hovet for et separat varmeanlæg bortfalder. I varme perioder medvirker den energimæssige standard også til at holde bygningen kølig. Isolering og varmegenvinding holder varmen ude, og af samme årsag er udluftning om natten effektiv og virker i længere tid.

DGC-rapport 9

5 Varmeforsyning i lavenergi/passivhus

Passivhuset udnytter en vidtgående højisolering (300-400 mm), super lav-energiglas primært orienteret mod syd, tunge konstruktioner til passiv sol-varmeudnyttelse, højeffektive ventilationsanlæg med modstrømsvarmegen-vinding og passiv forvarmning af friskluft i jorden. Desuden udnyttes sol-varme og små specialudviklede varmepumper til opvarmning af varmt brugsvand, og der anvendes eludstyr med et meget lavt elforbrug. Tanken om et ’passivt’ hus, bygger på principper om enkelthed og optimering af bygningens komponenter: vægge, gulve, tage, vinduer med hensyn til ener-giforbrug og indeklima. Passivhuse er betegnelsen for huse uden et egentligt varmesystem og med et meget lavt forbrug af energi til opvarmning. I stedet er husene højisolerede og forsynede med et ventilationsanlæg med varmegenindvinding. Det eks-tremt lave opvarmningsforbrug og effektbehov gør det muligt at opvarme boligen udelukkende via opvarmning af den friske luft, som automatisk til-føres boligen via ventilationsanlægget. Huse uden et egentligt varmesystem er en realitet i mange europæiske lande, og også i lande der klimamæssigt er sammenlignelige med Danmark. Det er særligt i Tyskland, Østrig, Schweiz og Sverige, man har erfaringer med den type byggeri. Der findes forskellige løsninger for tekniske installationer i lavenergihuse. Klimaskærmen i lavenergihuse skal være så lufttæt som mulig for at undgå fugtophobning i konstruktionerne og varmetab gennem utætheder. Når man opfører huse, som er lufttætte, kan man ikke opnå tilfredsstillende luftkvali-tet og indeklima i huset uden mekanisk ventilation. Opvarmning i boliger sker traditionelt som en vandbaseret central opvarm-ning. En luftbaseret opvarmning i kombination med ventilation er også mu-lig, men ved et almindeligt varmebehov er det dog en dyr opvarmningsme-tode. Det skyldes, at volumenstrømmen (størrelsen af den indblæste luft-mængde) skal være væsentligt større, og det giver et relativt stort elforbrug. En større volumenstrøm betyder også, at der er risiko for, at luftstrømmen føles som træk.

DGC-rapport 10

Ved ganske små varmeforbrug, som det er tilfældet i lavenergi- eller passiv-huse, er luftbaseret opvarmning et bedre alternativ. Her er et centralt varme-system med radiatorer eller gulvvarme ikke nødvendigt, og det vil derfor være en dyr installation i forhold til det lave varmebehov. Traditionelt placeres radiatorerne (eller indblæsningsrist) foran eller under vinduespartierne for at fange den kolde luft, der ellers ville falde nedad mod gulvet og give fodkulde. Med anvendelse af højisolerede vinduer er kravet for denne placering dog ikke længere så vigtigt, og man kan vælge en mere individuel placering. Hermed undgår man at anvende lange kanaler til frem-føring af varmen i boligen, hvorved installationsomkostningerne kan holdes nede.

Det er muligt at opbygge disse systemer som centrale enheder i boligen, da den høje isoleringsgrad i boligen betyder, at varmekilden ikke behøver at være placeret under vinduer, som det sker i mere energikrævende bygninger. En sådan central enhed kan også kombineres med en lille eldrevet varme-pumpe til primært brugsvandsopvarmning. Der er allerede systemer på mar-kedet, som anvender den omtalte teknik, og som er opbygget i en samlet enhed.

Der er udviklet flere specielle kompakte enheder til anvendelse i enfamilie-passivhuse, hvor opvarmning, ventilation og varmt brugsvand er integreret i en samlet enhed. Disse enheder har som regel indbygget elvarmelegeme som backup. Alt er her centreret om ”luft”: Luft er det medie, der fremfører varmen; luft er varmepumpens varmekilde. Om nødvendigt kunne luften også afkøles og affugtes med det samme udstyr. Der kan være forskel i de-sign og udformning samt forskellige detaljer og nuancer fra enhed til enhed, men de fleste af dem har en fælles funktionsprincip, som er vist i XFigur 1X. Opvarmning af den friske luft sker gennem en meget effektiv modstrøms varmeveksler. Her ”flyttes” varmen fra den udgående luft over til den ind-gående luft. Passivhuse opføres i dag med en jordvarmeveksler for at for-varme udeluften, før den føres til genvindingsvarmeveksleren (se XFigur 2X). På den måde kan man undgå at installere en afisningsenhed og spare på energien.

DGC-rapport 11

I kolde perioder eftervarmes indblæsningsluften, ved at den passerer en vandvarmeflade (i stedet for elvarmeflade som almindeligvis anvendes i ventilationsanlæg i dag). For at udnytte varmen bedst muligt er der installe-ret en lille varmepumpe for at flytte varmen fra afkastluft til varmtvandsbe-holder. En del varme tilføres varmtvandsbeholderen fra solen, og det reste-rende varmebehov dækkes ved hjælp af et indbygget elvarmelegeme. Alter-nativt kan vandet opvarmes ved hjælp af en lille gaskedel. Nogle enheder er suppleret med en reversibel varmepumpefunktion, så det er muligt at afkøle indblæsningsluften. Producenter af ventilations/opvarmningsenheder for passive huse kan ses i Bilag 1.

Figur 1 Funktionsprincip for en enhed, som er specialudviklet til anven-delse i passivhuse

DGC-rapport 12

Figur 2 Eksempel på et integreret ventilations- og varmeanlæg i et pas-sivhus

DGC-rapport 13

6 Gasforbrug i et naturgashus

6.1 Naturgashus

Naturgasbaserede husholdningsapparater til både indendørs og udendørs brug anvendes i stor udstrækning i udlandet, mens det ikke har været tilfæl-det i Danmark. I de fleste private boliger anvendes naturgas i dag primært til rumvarme og varmt brugsvand med en gaskedel som energikilde, selvom de tekniske muligheder i dag tillader flere effektive energi- og miljømæssige løsninger med naturgas i boligen. Dette kan dels forklares ved konservative byggetraditioner, dels ved manglende eller begrænset viden og interesse på dette område. Udviklingen fortsætter i dag i retning af, at man vælger el- eller F-gasforbrugende apparater i stedet for naturgasforbrugende, selvom de tekniske potentialer er til stede. Ved at anvende naturgas i indendørs hus-holdningsapparater som fx gaskomfur, tørretumbler og gaspejs m.m. samt i udendørs apparater som fx terrassevarmer og grill kan man både forbedre komforten væsentligt og spare på driftsomkostningerne. Derudover gavner det miljøet at konvertere til naturgas, idet naturgassen er det mest miljøven-lige brændsel i forhold til andre fossile brændsler (se Afsnit 6). Det forventes, at brug af naturgas til opvarmningsformål ikke alene vil kun-ne betale sig i fremtiden. Anvendelse af energieffektive gaskedler, forbedret styring af anlægget, bedre isolering af boliger og andre energibesparende foranstaltninger skal sikre en energieffektiv udnyttelse af naturgassen. For individuelle boliger vil det med andre ord betyde, at gasforbruget til rum-varme vil falde. Det kan være, at det i fremtiden ikke vil være økonomisk forsvarligt/rentabelt at føre gasledninger til et lavenergihus, hvis gasforbru-get er meget lille. Man kan så se på mulighederne for at øge naturgasforbru-get gennem anvendelse af andre naturgasforbrugende apparater i boliger. Nye rørtyper, gasstik og sikkerhedsanordninger til indendørs gasinstallatio-ner kan købes allerede i dag, og i nær fremtid kan det forventes, at flere af disse typer udstyr vil finde vej ind på gasmarkedet. De er kendetegnet ved at være yderst lette at installere, ikke blot i nybyggeri, men også i eksisterende byggeri. Der er allerede godkendt flere nye komponenter såsom nye fleksib-le rør, gasstikkontakter, sikkerhedskomponenter m.m. til gasinstallationer i Danmark, som gør tilslutning af gasforbrugende apparater (fx tørretumbler, terrassevarmer, naturgasgriller, gaskomfur m.m.) meget let og bekvem og sikkert. Ved hjælp af disse nye komponenter kan man følge samme frem-

DGC-rapport 14

gangsmåde, som anvendes til installation af elstik ved opførelse af et nyt hus. Gasrørene føres ind til relevante forbrugssteder sammen med ellednin-ger og vandrør. Udvidet anvendelse af naturgas giver økonomisk interessante og miljøvenli-ge alternativer til de sædvanlige energikilder. Potentialerne ved eksisterende teknologier er langtfra udnyttet, og med de nye teknologier inden for natur-gasområdet kan man garantere en maksimal energiforsyningssikkerhed og samtidig den bedste energiudnyttelse i husene. Oven i købet giver naturgas-baserede løsninger mulighed for at reducere driftsomkostningerne til et mi-nimum. Der er opført flere såkaldte ”show houses” i Tyskland (se XFigur 3X) for at demonstrere, hvordan naturgasbaserede løsninger kan implementeres i en- eller tofamiliehuse.

Figur 3 Naturgashus opført flere steder i Tyskland for at demonstrere de eksisterende muligheder for anvendelse af naturgas i en- eller to-familiehuse /3/

DGC-rapport 15

6.2 Forventet gasforbrug

Hvor stort et gasforbrug kan man forvente i de nybyggede huse, hvor der lagt gasrør til relevante forbrugssteder, og hvor der anvendes naturgas til meget andet end bare til opvarmningsformål? Gasforbruget i huset vil naturligvis bl.a. være afhængigt af, hvor stort huset er, hvilke gasforbrugende apparater der er installeret og hvilke forbrugsva-ner man har. Nedenfor forsøger vi at komme med et overslag over det forventede gasfor-brug i et såkaldt naturgashus (se X XTabel 1X). Tallene viser, at det årlige gasforbrug i et hus, hvor man får instal-leret velkendte naturgasbaserede husholdningsapparater både til indendørs og udendørs brug, vil ligge over 1 000 mP

3Pn naturgas. I andre lande anvendes

almindeligvis naturgas til opvarmning af bl.a. sauna og svømmebassin. I fremtiden forventes det, at man også kan få en hjemmefyldestation til en bil, der kører på komprimeret naturgas. Det kunne samtidig være en ide, at der sammen med hjemmefyldestation kommer flere husholdningsgasapparater, der kan drives af komprimeret naturgas som fx græsslåmaskiner, hæk-keklippere, m.m. Overslagsberegningerne i XTabel 1X tager udgangspunkt i et enfamiliehus på 150 mP

2P, som er bygget i overensstemmelse med det nye BR-S. Huset skal

overholde energirammen for enten et almindeligt hus, et lavenergihus klasse 2 eller et lavenergihus klasse 1. For at beregne gasforbruget i huset skal der fra bruttoenergibehovet trækkes elforbruget (med faktor 2,5) til ventilation 4,7 kWh/mP

2 Ppr. år /4/ og til kedeldrift 330 kWh/år /5/. Der antages, at der

anvendt en balanceret mekanisk ventilation med varmegenvinding og vand-varmeflade i huset. Der er anvendt følgende forudsætninger: • Terrassevarmeren er i brug fra midten af april til midten af oktober [26

uger – 4 uger (ferie) = 22 uger], i gennemsnit 1 time på hverdage og 3 timer i weekender.

• En gaspejs forventes at blive anvendt primært i løbet af fyringssæsonen fra september til marts, i gennemsnit 1 time på hverdage og 3 timer i weekender. Gasforbruget er korrigeret med faktor 0,9, da der samtidig

DGC-rapport 16

skrues ned for rumvarmen. Dette er en antagelse, og i virkeligheden kun-ne man udnytte en større del af varmen fra gaspejsen. Det er bl.a. afhæn-gigt af pejsens placering og udformning.

• Naturgasgrill forventes at blive anvendt primært om foråret og om som-meren (fra marts til september), i gennemsnit 0,5 time på hverdage og 1 time i weekender, dvs. omkring 57 timer om året.

Tabel 1 Forventet gasforbrug i et naturgashus

Gasforbrug, mP

3P n-gas pr. år

Gasforbrugende apparater

Gns. forbrug, kWh pr. år

I alminde-ligt hus

I lavenergi hus, kl.2

I lavenergi hus, kl.1

Be-mærk-ninger

Varme- og varmt-vandsproduce-rende anlæg Energiramme 919 592 342

Tørretumbler 700 64 64 64 Kilde: /6/

Gaskomfur 700 64 64 64 Kilde: /6/Naturgas-grill/udendørs køkken 702 64 64 64

Terrassevarmer 2662 242 242 242

Pejse 2480 225 225 225

Varmt vand til vaskemaskine 370 34 34 34 Kilde: /6/

Varmt vand til opvaskemaskiner 470 43 43 43 Kilde: /6/

Evt. sauna

Evt. opvarmning af svømmebassin

Evt. hjemmefyl-destation

I alt 1612 1327 1077

DGC-rapport 17

7 Forsyningssystemer med naturgas som energikilde (teknologioversigt)

Der er klare fordele ved at anvende naturgas som energikilde i forhold til andre fossile brændsler. Når såvel den komplette cyklus for naturgassens distribution, det samlede udbytte af energiproduktionen og udnyttelsen af energien tages i betragtning, afleveres naturgassen til forbrugeren med en total energieffektivitet på ca. 90 % sammenlignet med 27 % for el /7/. Derudover er naturgas det mest miljøvenlige brændsel pga. en relativt ren forbrændingsproces sammenlignet med andre fossile brændsler. Gasfyrede apparater har en betydelig lavere miljøbelastning end de tilsvarende elfyrede apparater, se XTabel 2X. De højere emissioner som følge af elforbruget bliver dog delvist kompenseret af en højere effektivitet.

Tabel 2 Emissioner fra husholdningsapparater /8/ [kg/GJ] COB2B SO B2B NOBxB CO UHC El 172 0,19 0,33 0,051 0,09 Bygas 72,7 0,0028 0,031 - - Naturgas 57,2 0,0003 0,06 0,03 0,04

Hvad boligopvarmning angår, viser XTabel 3X emissionerne fra opvarmning med naturgas i forhold til olie, el, fjernvarme og træ. Tabel 3 Emissioner i forbindelse med boligopvarmning /8/

Gas Kond.

Gas Trad. Olie El Fjern-

varme Træ

g pr. kWh indfyret effekt COB2B 206 206 266 619 109 367SO B2B 0,001 0,001 0,083 0,68 0,083 0,09NOBxB 0,15 0,068 0,15 1,2 0,18 0,43CO 0,029 0,079 0,15 0,18 0,050 32,4CHB4B - - 0,0054 0,26 0,079 0,72NMVOCP

1P - - 0,011 0,068 0,020 2,16

P

1)P Øvrige flygtige organiske forbindelser

Nye skærpede energikrav i BR betyder, at nybyggede huse vil have et meget lavt gasforbrug til rumvarme (inkl. opvarmning af varmt vand). Læs mere i Afsnit 3. Derfor forventes det, at brug af naturgas til opvarmningsformål ikke alene vil kunne betale sig i den private sektor i fremtiden, idet installa-tions- og anskaffelsesomkostninger vil være alt for høje i forhold til det lille

DGC-rapport 18

gasforbrug. Gasanvendelse i private boliger er truet, hvis vi ikke sørger for konkurrencedygtige priser på gasinstallationer i forhold til tilsvarende in-stallationer baseret på andre energiformer, fx olie, elektricitet, etc. Der er basalt set tre måder at sænke omkostningerne på: • Nyt intelligent hardware (rør, forbindelser) • Reducere arbejdskraftforbruget ved hjælp af nye teknikker og materialer • Udvikle nye måder at anvende gas på for at nedsætte de forholdsvise

omkostninger (sammenlignet med det samlede gasforbrug)

Udvidet anvendelse af naturgas giver økonomisk interessante og miljøvenli-ge alternativer til de sædvanlige energikilder. Teknologierne til naturgasan-vendelse udvikler sig og vil fremme en øget anvendelse af naturgas, men også fremtidige krav til et renere miljø vil fremme naturgassen på en række områder. Med de nye teknologier inden for naturgasområdet kan man garan-tere en maksimal energiforsyningssikkerhed og samtidig den bedste energi-udnyttelse i husene. Oven i købet giver naturgasbaserede løsninger det mu-ligt at reducere driftsomkostningerne til et minimum. Også nye former for gasanvendelse kan forventes i fremtiden. Nye billige rør- og installationsty-per til indendørs gasinstallationer kan udvide gasanvendelsen til meget an-det end gaskedlen. I de fleste private boliger anvendes naturgas i dag primært til rumvarme og opvarmning af brugsvand med en gaskedel som energikilde. Naturgas bru-ges også til bl.a. gaskomfur, gasradiator og tørretumbler. Villakunder har allerede i dag mulighed for at anvende naturgas i en række innovative og utraditionelle udstyr som fx gaspejse, naturgasgriller og naturgasbaserede terrassevarmere. De nye teknologier er løbende blevet afprøvet og demon-streret/præsenteret. I fremtiden kan fx gasdrevne varmepumper og mi-krokraftvarme enheder erstatte gasfyret. XTabel 4X giver et overblik over de eksisterende og fremtidige muligheder for energiforsyning af individuelle huse baseret på naturgas (og/eller i kombina-tion med andre energikilder og teknologier). I tabellen er listet op, hvilke forsyningssystemer med naturgas som primær energikile man kan etablere i huset for at dække husets energibehov. Nogle af teknologierne er velkendte, mens andre er i udviklingsfasen eller ikke særligt udbredte i Danmark. Ne-

DGC-rapport 19

denfor følger der en forklaring til teknologioversigten angivet i tabellen suppleret af en kort beskrivelse/kommentarer til den enkelte teknologi.

Tabel 4 Teknologioversigt

* Ja – kan dækkes; Nej – kan ikke dækkes ** Velkendt/Tilgængelig/Field test/Under udvikling

DGC-rapport 20

7.1 Varmeforsyningsanlæg med traditionelle eller kondense-rende gaskedler

Varmeforsyningsanlæg med traditionelle eller kondenserende gaskedler er i dag den mest udbredte og traditionelt anvendte teknologi inden for direkte naturgasbaseret rumopvarmning og opvarmning af varmt vand. Varmen kan distribueres inde i bygningen ved hjælp af enten et vandbaseret (gulvvarme, radiatorsystem eller kombination af de to systemer – se XFigur 4X) eller et luftbaseret varmeafgivelsessystem (luftkanaler – se XFigur 12X). De nye ener-gibestemmelser i BR, der trådte i kraft fra 2006 stiller nye energikrav til gaskedler ved nyinstallation og udskiftning (gaskedler under 100 kW), nem-lig at CE-nyttevirkning ved fuldlast er på 96 % og ved dellast 104 %. Dvs. fra nu af kan kun kondenserende kedler anvendes. Men hvad betyder dette energikrav for gaskedler i husene med meget lille opvarmningsbehov? På XFigur 5X og XFigur 6X er tegnet årsnyttevirkning for kondenserende gaskedler versus traditionelle kedler ved forskellige op-varmningsbehov for huse med hhv. ren gulvvarmeanlæg og radiatorvarme-anlæg. For hver kedeltype (kondenserende/traditionelle) er der for sammen-ligningens skyld vist årsnyttevirkning for en af de mest effektive gaskedler og for en af de mindst effektive. Beregningerne er gennemført under følgen-de forudsætninger: • Årligt varmtvandsforbrug på 2000 kWh er medregnet. • Der antages, at gaskedlen er placeret i bryggers/opvarmet rum. • Varmetab fra kedlen og varmtvandsbeholderen, som udnyttes, udgør op

til 7 % af det aktuelle varmebehov. Ud fra graferne kan man konstatere, at ved lave opvarmningsbehov bliver forskellen i årsnyttevirkning (og hermed energibesparelse) for en kondense-rende og en traditionel kedel marginal. Beregningerne viser, at i et hus med ren gulvvarme og med et varmebehov under 7 000 kWh er en god traditio-nel gaskedel mere effektiv end en dårlig kondenserende. I et hus med radia-toranlæg vil en god traditionel kedel allerede ved et varmebehov på 10 000 kWh være mere effektiv. Så kravet i BR er egentlig ret overflødigt for lav-energihuse. Et lavenergihus på 150 mP

2 Popført efter de nye krav i BR vil typisk bruge ca.

4 000 kWh-6 500 kWh årligt til rumopvarmning og opvarmning af varmt

DGC-rapport 21

brugsvand. Til sammenligning har et gennemsnitligt hus opført i perioden mellem 1998-2004 et forbrug på ca. 100 kWh/mP

2P pr. år /9/ (dvs. ca.15 000

kWh for et hus på 150 mP

2P) til rumvarme og opvarmning af varmt brugsvand.

Huse, som er opført i 60 - 80’erne, har til sammenligning et varmeforbrug på omkring 120 kWh/mP

2P /10/.

Figur 4 Udformning af vandbåret varmeanlæg i et hus

DGC-rapport 22

Årsnyttevirkning for kondenserende gaskedler vs. traditionelle ved forskellige varmebehov

(Årligt varmebehov + 2000 kWh varmt brugsvand; Gulvvarmeanlæg)

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

0 2500 5000 7500 10000 12500 15000 17500 20000Årligt varmebehov, kWh

Års

nytte

virk

ning

, %

kondenserende, klasse A

kondenserende, klasse Ctraditionel, klasse D

traditionel, klasse F

Figur 5 Årsnyttevirkning for kondenserende gaskedler vs. traditionelle ved et varmebehov under 20 000 kWh og med ren gulvvarme

Årsnyttevirkning for kondenserende gaskedler vs. traditionelle ved forskellige varmebehov

(Årligt varmebehov + 2000 kWh varmt brugsvand; Radiatoranlæg)

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

0 2500 5000 7500 10000 12500 15000 17500 20000

Årligt varmebehov, kWh

Års

nytte

virk

ning

, %

kondenserende, klasse A

kondenserende, klasse Ctraditionel, klasse D

traditionel, klasse F

Figur 6 Årsnyttevirkning for kondenserende gaskedler vs. traditionelle ved et varmebehov under 20 000 kWh og med radiatoranlæg

DGC-rapport 23

7.2 Enkel og billig gaskedel

For fremtidige parcelhuse med meget lavt energibehov til opvarmning vil det således være meget vanskeligt at anvende et højeffektivt gaskedelanlæg på grund af initialomkostningerne til installationen og relativt høje vedlige-holdelsesomkostninger. Alternativt kan man måske overveje at anvende et koncept, hvor husets opvarmnings- og varmtvandsbehov dækkes af meget prisbillige og enkle gaskedler med meget lave både anskaffelses- og vedli-geholdelsesomkostninger, men med lidt højere energiforbrug end i dag. Til gengæld bliver kravene til husets klimaskærm større, for at man stadig kan overholde kravet til bruttoenergiforbrugsrammen. Vedligeholdelsesomkostninger kan evt. holdes nede ved at undlade service-omkostninger og i stedet udskifte kedlen hvert 5-6 år.

Figur 7 Installationskoncept for en enkel og prisbillig gaskedel

7.3 Gaskedel og solvarme

Med stigende oliepriser og udsigt til stadig mindre olie- og naturgasreserver er der ikke tvivl om, at vedvarende energikilder kommer til at spille en stør-re rolle i fremtiden. Fossile brændsler er ikke acceptable på langt sigt.

DGC-rapport 24

Derfor kan man formode, at solvarme med naturgas som supplerende ener-gikilde igen vil blive aktuelt. Inddragelse af solvarme i energirammen indebærer, at solvarmen i energi-regnskabet figurerer som en energibesparelse, og ikke en ekstern energifor-syning. Med solvarme på bygningen vil det dermed blive lettere at overhol-de energirammen, og der vil være mulighed for at anvende mere energikræ-vende elementer i dele af byggeriet, hvis tilsvarende energibesparelser opnås andetsteds. Det er således attraktivt at installere solvarme i nybyggeri. Solvarme forventes ikke på kort sigt at komme til at spille en afgørende rol-le i den samlede energiforsyning, men på længere sigt kan den yde et vigtigt bidrag. Solvarmeanlæg i forbindelse med konvertering til naturgas har den samme gode økonomi som solvarme i forbindelse med nybyggeri, idet der i praksis stort set altid også anskaffes en ny varmtvandsbeholder. I begge tilfælde spares en stor del af installationsudgiften til en solvarmeforberedt varmt-vandsbeholder, og det er samtidig en fremtidssikring af varmeanlægget. Tilsvarende gælder for solvarme i forbindelse med udskiftning af en eksiste-rende gaskedel, hvis renoveringen omfatter udskiftning af varmtvandsbe-holderen, som erstattes med en solvarmeforberedt varmtvandsbeholder.

Figur 8 Opbygning af et typisk solvarmeanlæg til at dække både rumop-varmnings- og varmt brugsvandsbehov

Solvarme kan anvendes både til opvarmning af brugsvand og/eller til rum-varme (se XFigur 8X). Et typisk lille solvarmeanlæg i et enfamiliehus er som

DGC-rapport 25

regel opbygget med en eller flere solfangere og en specialdesignet varmt-vandsbeholder, der fungerer som varmelager. En eller flere solfangere er normalt placeret på taget eller integreret i selve taget. I solfangeren omsæt-tes solenergien til varme og transporteres ved hjælp af et rørsystem fyldt med frostsikret væske til en varmtvandsbeholder. Her overføres varme til brugsvandet og lagres til den tid, hvor der er behov for varmt vand ved de enkelte tappesteder.

Et typisk solvarmeanlæg til parcelhuse dimensioneret til opvarmning af varmt brugsvand kan dække ca. 60 % af familiens årlige forbrug af varmt brugsvand. Et solvarmeanlæg, som er dimensioneret både til rumvarme og opvarmning af varmt vand, kan dække op til 30 % af husets samlede behov. De fleste gaskedelproducenter har en komplet solvarmeløsning, der inklude-rer gaskedel, varmtvandsbeholder, solfanger, styring m.m.

7.4 Gasradiator

Naturgasfyrede varmeapparater er et godt valg til rum, der ikke bruges ofte, til dele af huset som trænger til ekstra varme og til tilbygninger. Disse kom-pakte, energieffektive enheder kan monteres på en væg, de kan bygges ind i paneler eller i pejse eller kakkelovne. De kan dimensioneres til opvarmning af kun et enkelt rum - eller til flere rum. Der er ofte aftræk til det fri ved hjælp af almindelige skorstene eller aftrækskanaler. Der findes dog også modeller uden aftræk (ikke til anvendelse i Danmark). Et strålevarmeapparat har et glødende panel, der opvarmer mennesker og overflader, som rammes direkte af varmestrålingen. Et konvektivt varmeap-parat opvarmer luften i rummet. Nogle konvektionsapparater bruger rum-mets naturlige cirkulation til at fordele den opvarmede luft, mens andre bru-ger en lille ventilator eller blæser til at fordele den varme luft. Sådanne ap-parater har den fordel, at der ikke skal være en centralvarmeenhed eller et fordelingssystem.

DGC-rapport 26

Figur 9 Typisk opbygning af gasradiator

Et japansk firma, Sanyo, har for nylig præsenteret et nyt produkt – en gasra-diator og air conditioner, dvs. en gasradiator som kan både varme og køle. Læs mere i Bilag 3. 7.5 Gaspejse

Nogen gange bruges gaspejse til rumopvarmning, skønt de ellers ofte væl-ges af æstetiske årsager. Der kan være betydelige forskelle i energieffektivi-tet fra den ene model til den anden. Gaspejse er blevet mere og mere populære i de seneste år. Nogle af årsager-ne er: • Det er let at ”tænde op” ved hjælp af en kontakt. • Man har altid brændsel til rådighed. • Der er altid rent og pænt (gaspejse producerer ikke skidt i form af aske,

træflis etc.). • Den lukkede forbrændingsenhed yder stor sikkerhed for, at giftige for-

brændingsprodukter ikke ledes ud i rummet.

DGC-rapport 27

Figur 10 Lukket system: fritstående eller indbyggede gaspejse

Figur 11 Åbent system: gaspejse placeret i en væg eller midt i rummet

7.6 Luftvarmeanlæg

Der findes to typer luftvarmeanlæg til opvarmning af bolig: • Direkte fyret luftvarmeanlæg

Rumopvarmning ved denne type luftvarmeanlæg er udbredt i fx Amerika og Canada, men ikke særlig populær herhjemme. Denne type varmean-læg suger luft ind fra husets rum, leder den gennem et filter og derefter gennem en varmeveksler, som opvarmer luften med en flamme. En blæ-ser sender den opvarmede luft gennem huset ved hjælp af metalkanaler. Den opvarmede luft sendes ind i hvert enkelt rum gennem en indblæs-ningsrist, der er placeret i gulv, væg eller loft.

• Luftvarmeanlæg, hvor luften opvarmes ved hjælp af en gaskedel og en

luft/vand varmeveksler.

Opvarmning af boliger i Danmark sker traditionelt med vandbaseret central opvarmning. Luftbaseret opvarmning i kombination med ventilation er også

DGC-rapport 28

mulig, men ved et almindeligt varmebehov er det dog en dyr opvarmnings-metode. Det skyldes, at volumenstrømmen (størrelsen af den indblæste luftmængde) skal være væsentlig større, og det giver et relativt stort elfor-brug. En større volumenstrøm betyder også, at der er risiko for, at luft-strømmen føles som træk. Ved ganske små varmeforbrug er luftbaseret op-varmning et bedre alternativ (læs mere i Afsnit 4)

Figur 12 Udformning af et luftvarmeanlæg

7.7 Gasdrevne varmepumper

Der findes to forskellige typer gasdrevne varmepumper, nemlig • gasmotordreven • gasdreven absorptionsvarmepumpe Gasmotordrevne varmepumper benytter sig af den samme proces som den traditionelle eldrevne varmepumpe med den forskel, at kompressoren i dette tilfælde trækkes af en gasdreven forbrændingsmotor i stedet for elmotor (se XFigur 13X). Gasmotordrevne varmepumpe er bedre til at udnytte energien i forhold til eldrevne varmepumper, idet spildvarmen fra en forbrændingsmo-

DGC-rapport 29

tor kan udnyttes til opvarmningsenergi, mens den i den eldrevne pumpe normalt ledes uudnyttet til omgivelserne. I absorptionsvarmepumpen er kompressoren erstattet af en væskepumpe, som ikke indeholder mekaniske dele, og som fungerer på basis af varmetil-førsel fra en gasbrænder. I modsætning til kompressorvarmepumper bruger disse varmepumper termi-ske kompressorer i stedet for mekaniske. Her bruges et kølemiddel, som koger ved lav temperatur, fx ammoniak. Ammoniak fordamper (se XFigur 14 X) ved lav temperatur og tryk i fordamperen, hvorved den optager energi fra omgivelserne. Kølemidlet ledes ind i en absorber, hvor det absorberes eller opløses i et opløsningsmiddel, fx vand. Den producerede varme udnyttes i systemet via en varmeveksler. Opløsningspumpen transporterer opløsningen med de to stoffer til den ter-miske kompressor. De to stoffer er kendetegnet ved deres forskellige koge-punkt. Ved hjælp af varmen fra gasbrænderen fordamper det opløste køle-middel, som har det laveste kogepunkt af de to stoffer. Det gasformige kø-lemiddel, som har den højeste temperatur og det højeste tryk, ledes ind i kondensatoren, hvor det fortætter og afgiver varme. Absorptionsvarmepumpen er ikke så effektiv som gasmotorvarmepumpen, men har de meget vigtige fordele, at den ikke indeholder bevægelige meka-niske dele, har meget lavt støjniveau og meget lave vedligeholdelsesom-kostninger. Brænderen skal serviceres i lighed med en normal gaskedel, mens service af varmepumpedelen begrænser sig til kontrol af driftstryk i varmepumpens forskellige komponenter.

DGC-rapport 30

Figur 13 Funktionsprincip for gasmotorvarmepumpe

Sammenlignet med andre varmeproducerende systemer er en varmepumpe med gasmotor en af de mest effektive måder at producere varme på (se XFigur 15X). Ulempen er, at forbrændingsmotoren har en række krav til vedli-gehold, opstilling og emissioner. Gasmotoren er også forholdsmæssigt dyr i produktion og er af natur støjende.

DGC-rapport 31

Figur 14 Funktionsprincip for absorptionsvarmepumpe

DGC-rapport 32

Figur 15 Den nødvendige tilførsel af primærenergi til at dække husets varmebehov via forskellige varmeproducerende systemer /11/

En Stirling-motor kan fungere både som en motor og som kølemaski-ne/varmepumpe. Stirling-motoren er en ekstern forbrændingsstempelmotor. Stirling-motorer konverterer enhver temperaturforskel direkte til mekanisk bevægelse. Kort forklaret virker Stirling-motoren ved, at man skubber en indesluttet mængde gas (luft, helium eller lignende.) mellem et kammer, hvor gassen opvarmes, og et kammer, hvor gassen afkøles. Varm luft vil udvide sig og trække sig sammen, når det afkøles, i forhold til omgivelser-nes luft. Dette benyttes via stempler til at skubbe og trække i stempelstæn-ger, og herved kan mekanisk energi udvindes. Drejer Stirling-motorakslen på grund af en temperaturforskel, virker den som mekanisk generator, og energien fås i processen. Drejer man motoraks-len den modsatte vej, vil Stirling-motoren pumpe varme den modsatte vej fra et varmereservoir (fx koldt) til det andet varmereservoir (fx varmt). Det vil sige, at den kan anvendes til køling (køleskabe) og/eller opvarmning af boligen. Skønt Stirling-motoren kunne have et stort udviklingspotentiale, er der ikke udsigt til, at den bliver produceret i større mængder foreløbig. En af

DGC-rapport 33

årsagerne er dens forholdsvis lave ydelse sammenlignet med størrelse og vægt. En Vuilleumier varmepumpe kan beskrives som to Stirling-motorer bygget sammen. Processen er kendetegnet ved, at to varmekilder med to forskellige temperaturer kan udnyttes. En gasbrænder sørger for igangsætning af pro-ceskredsløbet, og en anden varmekilde, fx en varmeveksler, kan udnytte energien i den omgivende luft. Igangværende udvikling af sådanne systemer indikerer, at man kan spare op til 44 % af primærenergien i forhold til kon-denserende gaskedelteknologi.

Figur 16 Funktionsprincip for Stirling-motor (varmepumpe)

DGC-rapport 34

Figur 17 Funktionsprincip af Vuilleumier varmepumpe

7.8 Mikrokraftvarme

Mikrokraftvarme (MKV) er samtidig production af varme og kraft i et hus, baseret på små energikonverteringsenheder (se XFigur 18X). Varmen bruges til rumopvarmning og varmt brugsvand, evt. til køling. Elektriciteten bruges i huset eller ledes til nettet. MKV-enheder er små KV-produktionsenheder med en maks. kapacitet på under 50 kWBeB. Der er dog mange, der mener, at denne type enheder bør defineres med en maks. grænse på 15 kWBeB. Syste-mer med en kapacitet under 15 kWBeB er væsensforskellige fra større systemer mht. eldistribution, omstrukturering af forsyningsforhold og forbrugermøn-stre. De fleste teknologier og anvendelser med potentiale for mikrokraftvarme har været med fokus på naturgas, men andre energiformer kan også komme på tale, som fx let gasolie, biogas, raps og RME. Der er udviklet en hel ræk-ke forskellige konverteringsteknologier til anvendelse i huse, herunder: • Stempelmotorbaserede enheder

Traditionelle stempelmotorer har længe udgjort drivmaskinen i mini-kraftvarmeenheder. Motorer har i overvejende grad været modificerede motorer fra autobranchen eller industrimotorer. Disse har således typisk været 4-cylindrede vandkølede rækkemotorer, hvor tændingen som

DGC-rapport 35

gasmotor foregår med tændrør. Visse af de mindste units har været base-ret på 1-cylindrede motorer.

• Stirling-motorbaserede enheder Se forrige afsnit.

• Brændselscellebaserede enheder Brændselsceller har en række teknologiske karakteristika, der på forskel-lig vis gør dem særdeles attraktive. Først og fremmest indeholder brændselsceller ingen mekaniske dele. En brændselscelle kan opfattes som en slags batteri, som man holder konstant opladet ved at sende en brændselsgas (fx brint, metanol, naturgas, dieselgas, kulgas eller andet) på den ene side af en membran, og luft på den anden side af membranen. Så længe man opretholder flowet af brændselsgas og ilt, produceres der strøm. I enkelte typer brændselsceller kan processen foregå reversibelt, hvorved der produceres brint. I anvendelsessammenhæng kan dette vise sig at være særdeles fordelagtigt. Eksempelvis giver det mulighed for at oplagre energi i perioder med såkaldt ”eloverløb” fra vindmøller.

Forskellige brændselsceller kan fungere på en række forskellige brænds-ler. Nogle fungerer direkte på brint, metanol, naturgas, biogas eller an-det. Processen kan dog også foregå på eksempelvis benzin eller kulgas, det kræver dog en reformer, der kan omdanne benzinen/kulgassen til brint /14/.

• Andre teknologier som Rankine cycle motorer/enheder, gasturbiner m.m. Rankine-processen er den traditionelle måde at producere strøm på i større kraftværker. Her opvarmes og fordampes vand ved høje tryk. Den producerede højtryksdamp opvarmes yderligere (overhedes) i kraft-værkskedlen og ledes derefter til en dampturbine, hvor den ved sin eks-pansion driver turbinens skovlhjul. Overhedningen sker for at undgå, at dampen (delvist) fortætter i turbinen og beskadiger dennes skovlhjul. Derefter ledes dampen, der nu har et meget lavere tryk og fylder væsent-ligt mere end i udgangspunktet, til en kondensator, fortættes til vand, der så igen kan tryksættes, og processen ”gentages”. Processen kan forfines med mellemhedere m.m., for derigennem at nå højeste omsætning af ter-misk energi til kraftproduktion.

DGC-rapport 36

Ved anvendelse af andre medier end vand/vanddamp kan det selv for temperaturer under 400 °C undgås, at der skal overhedes. Disse medier kan fx være CFC, freon, iso-pentane eller ammoniak. En kredsproces, der udnytter disse medier, kaldes derfor ”Organisk Rankine Proces”.

Mange af disse produkter er enten allerede kommercielt tilgængelige, eller de er nær-kommercielle. (Læs mere i /12/ og/eller se producentliste i Bilag 2). Små kraftvarmeenheder har typisk en lavere elvirkningsgrad end tilsvarende større kraftvarmeenheder, men der er til gengæld ikke noget el- og varme-distributionstab. Sammenlignet med gaskedler producerer mikrokraftvarme både el og varme ved højere virkningsgrad, og dette resulterer i bedre udnyt-telse af naturgassen og heraf følgende reduktion af drivhuseffekten.

Figur 18 Mikrokraftvarmeanlæg i små huse

DGC-rapport 37

7.9 Gaskedel med boligventilationsvarmepumpe

I huse med mekanisk ventilation vil det være en fordel at genvinde varme fra udsugningsluften ved hjælp af en såkaldt boligventilationspumpe, som genvinder energi fra ventilationsluften. Den genvunde varme anvendes til opvarmningsformål. Resten af det husets energibehov dækkes af gaskedlen. Denne kombination af gaskedel og boligvarmepumpe giver sig naturligvis udtryk i brændselsbesparelser, men på den anden side bruges der også en del el til at drive kompressoren. Der findes flere producenter, der kan levere en komplet enhed (se Bilag 1). XFigur 19X viser en principskitse for en enhed, der forhandles af Vølund Var-meteknik, hvor gaskedlen tilsluttes separat. Naturvarme a/s forhandler en enhed, som virker efter det samme princip, men hvor naturgasfyret er ind-bygget.

DGC-rapport 38

Figur 19 Funktionsprincip for en boligventilationspumpe i kombination med en gaskedel

DGC-rapport 39

7.10 Gasopvarmet luftvarmeanlæg (klimaanlæg) med varme-genvinding og varmepumpe

De fremtidige individuelle boliger vil forventeligt udføres efter passivhus-princippet med meget tæt klimaskærm og vil være godt isolerede. For at sikre et godt indeklima i disse huse med frisk luftforsyning vil det være nødvendigt at anvende et ventilationsanlæg med varmegenvinding. Det ekstremt lave opvarmningsforbrug gør det muligt at opvarme boligen udelukkende via opvarmning af den friske luft, som automatisk tilføres bo-ligen via ventilationsanlægget. Kravene til opvarmningssystemet vil i fremtidige bygninger blive meget store med hensyn til energiforbrug og installationsomkostninger. Idet el er en dyr opvarmningsform, og luftbaseret opvarmningsanlæg vil være et bed-re alternativ i lavenergi/passivhuse, kan man forestille sig, at opvarmning af husene i fremtiden sker med en enhed, som har naturgas som backup i stedet for elvarme, som vist i XFigur 20X.

Figur 20 Funktionsprincip for gasopvarmet luftvarmeanlæg/klimaanlæg

DGC-rapport 40

.

Figur 21 En varmtvandsbeholder med indbygget gasbrænder /13/

I de allerede udviklede enheder for passivhuse, som er vist i XFigur 1X, kan elvarmelegemet udskiftes med en indbygget gasbrænder (som er vist i et eksempel i XFigur 21X) eller med en varmespiral, som opvarmes ved hjælp af en lille gaskedel. Derudover åbner systemet op for muligheden at etablere en sommerkølefunktion ved fx at installere et sommer-bypass og en ekstra varmepumpe, som vil køle indblæsningsluften og overføre overskudsvar-men til varmtvandsbeholderen.

DGC-rapport 41

8 Referencer

1. Bygningsreglement for småhuse, Byggecentrum, 10. udgave 1. oplag (inkl. tillæg 1-11)

2. HTUwww.passiv.deUTH

3. HTUwww.erdgashaus.deUTH

4. HTUwww.ebst.dkUTH (se: Eksempelsamling for energibestemmelser) 5. HTUwww.dgc.dkUTH (se under: Energimærkning af kedler) 6. El/Gas-Teknologihus, Hovedrapport, Naturgas Sjælland, NVE, DGC

og SEAS, ISBN 87-7795-070-4, 1995 El/Gas-Teknologihus, Husholdningsapparater, delrapport, Naturgas

Sjælland, NVE, DGC og SEAS, ISBN 87-7795-054-02, 1995 7. HTUwww.fuelingthefuture.orgUTH

8. L. Schmidt, Energi- og miljøoversigt, Projektrapport, DGC, juli 2004 9. HNG’s forbrugsstatistik, cd-rom 1.12.04 (727.10) 10. Energihåndbogen, Forening For Energi & Miljø, 1. udgave, oktober

2002 11. HTUwww.asue.deUTH

12. Jan de Wit, Mini- og mikrokraftvarme, Teknologi, potentiale og barri-erer, DGC rapport, november 2005

13. HTUwww.kokemper.de UTH

14. HTUwww.ida.dkUTH

DGC-rapport 42

Bilag 1 Producenter af ventilations/opvarmningsenheder for passivhuse

Nr. Fabrikant Model Hjemmeside 1 Maico/Aerex Units BW 125, 175, 225 TUwww.aerex.de UT

2 Drexel und Weiss Units Aerosmart S, M, L, XLS

TUwww.drexel-weiss.atUT

3 Stiebel Eltron Unit LWZ 303 SOL TUwww.stiebel-eltron.deUT

4 Nilan Unit Passiv VP18-10P, VP18 EC

TUwww.nilan.deUT

5 Effiziento Unit Effiziento TUwww.effiziento.deUT

6 Paul Wärmerückgewin-nung

Compakt 350 DC TUwww.paul-lueftung.netUT

7 Viessmann Vitotres 343 TUwww.viessmann.deUT

8 Bau Info Center Lüf-tungstechnik

Unit WRG 134/334 W TUwww.bauinfocenter.deUT

DGC-rapport 43

Bilag 2 Producentlister til Tabel 4 Liste 1 Gaskedler

Kedelmærker Hjemmeside

ATAG www.ataggas.dk

Baxi www.baxi.dk

Beretta www.beretta.dk

Bosch www.bosch.dk

Geminox www.gastech.dk

Milton www.milton.dk

Vaillant www.vaillant.dk

Viessmann www.viessmann.dk

Weishaupt www.weishaupt.dk Liste 2 HTUwww.idealboilers.comUTH

Liste 3 Gasradiatorer

Fabrikat Hjemmeside

Rinnai www.rinnai-space-heater.com

Windor www.milton.dk

Empire www.empirecomfort.com

Milton www.milton.dk Gasradiator/air conditioner Fabrikat HjemmesideSanyo www.sanyohvac.com

DGC-rapport 44

Liste 4 Gaspejse

Fabrikat Hjemmeside

Napoleon www.napoleonfireplaces.com

Regency www.regency-fire.com

Rinnai www.rinnai.us

Valor www.valorfireplaces.com

Majestic/Vermont www.vermontcastings.com

Gasart www.gasart.dk

Krog Iversen &Co. A/S www.krog-iversen.com

Pejse-Centret www.pejse-centret.dk

Eldmakaren www.eldmakaren.se

Trident www.trident-systems.co.uk

Barbas www.barbas.com

Berley www.burley.co.uk

Dru www.drufire.com

HS Gas www.hs-gas.co.uk

Legendfires www.legend-fires.com

Magiglo www.magiglo.co.uk

Stovax og Gazco www.stovax.com

The Gallery collection www.galleryfireplaces.co.uk Liste 5 Direkte fyret luftvarmeanlæg

Fabrikat Hjemmeside

Amana www.amana-hac.com

Carrier www.residential.carrier.com

Goodman Company Canada www.goodmanmfg.com

International Comfort Products www.keeprite.com

Lennox Industries Canada www.lennox.com

Trane www.trane.com

DGC-rapport 45

Liste 6 Gasvarmepumpe Absorbtions gasvarmepumpe

Fabrikat Hjemmeside

Entex-energy www.entex-energy.ch

Buderus Heizrechnik/ Nefit www.heiztechnik.buderus.de

Gastec Technology www.gastectechnology.com

Vaillant GmbH www.vaillant.de

Gasmotordrevne varmepumper

Fabrikat Hjemmeside

Yanmar www.yanmar.nl

Sanyo www.sanyo.com

Aisin www.aisin.co.jp/life/ghp/english/

York Triatlon www.batelle.org/energy/cases/natgas.stm

Liste 7 Mikrokraftvarmeenheder (< 15 kWe) MicroKV baseret på traditionel motor

Nr. Fabrikat Status Hjemmeside

1 SenerTec Dachs På markedet www.senertec.de

2 Hofler BKWK På markedet www.hoefler-bhkw.de

3 EAU Energieanlagenbau Under udv. www.eaw-energieanlagenbau.de

4 Ecopower På markedet www.ecopower.de

5 Energator På markedet www.energator.de/www.giese-gmbh.de

6 EC-Power På markedet www.ecpower.dk

7 Yanmar På markedet http://yanmar.co.jp

8 Honda/Ecowill Under udv. http://mkv.dgc.dk

9 Aisin På markedet www.aisin.com

10 Sanyo På markedet www.sanyo.com

11 Biklim (Fiat Totem) ??? ???

12 KraftWerk Kopplung På markedet www.kraftwerk-bhkw.de

13 Öko Energisysteme På markedet www.energie-as.de

14 Vector CoGen US På markedet www.vectorcogen.com

DGC-rapport 46

MicroKV baseret på Stirling motor

Nr. Fabrikat Status Hjemmeside

1 WhisperTech 2. kvartal 2005 www.whispertech.co.nz

2 Microgen 2007 www.microgen.com

3 Solo Stirling På markedet www.stirling-engine.de

4 Enatec 2008 www.enatec.com

5 Disenco Under udv. www.disenco.com

6 SIG Under udv. www.sig-group.com MicroKV baseret på brændselscelle

Nr. Fabrikat Status Hjemmeside

1 Vaillant Fuel Cell Field test www.vaillant.com

2 Sulzer Hexis 2006 www.hexis.com

3 European Fuell Cell/Baxi Field test www.europeanfuelcell.de

4 Ceramic Fuel Cells Field test www.cfcl.com.au

5 Ebara Ballard Corp. Field test www.ebara.co.jp/en/

6 Nuvera Field test www.nuvera.com

7 IdaTech/RWE/Bosch Field test www.idatech.com

8 Viessmann Under udv. www.viessmann.com

9 Fuel Cell Tecnologies Ltd. Under udv. www.fct.ca MicroKV baseret på andre teknologier

Nr. Fabrikat Status Hjemmeside

1 Egnition 2007 www.egnition.com

2 Otag Ultimo 2005 www.otag.de

3 Climate Energy På markedet www.climate-energy.com

4 Energetix Under udv. www.energetixgroup.com

5 Cogen Microsystems 2007 www.cogenmicro.com

DGC-rapport 47

Liste 8 Boligventilationsvarmepumpe

Fabrikat HjemmesideVølund varmeteknik www.nibe.com(flere modeller)

Boligventilationsvarmepumpe og indbygget gaskedel

Fabrikat HjemmesideNaturvarme www.naturvarme.dk

DGC-rapport 48

Bilag 3

DGC-rapport 49

DGC-rapport 50

DGC-rapport 51