udvikling af energieffektiv teknologi til de globale udfordringer ...

dti.dk

udvikling af energieffektiv teknologi til de globale udfordringer ...

udvikling af energieffektiv teknologitil de globale udfordringerdeveloping energy efficient technologiesmeeting the global challenges


EnergyFlexHouse er et højteknologisklaboratoriumtil udvikling, afprøvning ogdemonstration af samledeinnovative energiløsningertil byggeriet og dermed enplatform for samarbejdetmellem danske virksomheder,myndigheder ogTeknologisk Institut.HvorforEnergyFlexHouse?EnergyFlexHouse er en fleksibelramme for privat og offentliginnovation og udvikling indenfor energieffektivt byggeri.FORORDDe globale udfordringer, der er knyttet til energiforsyningog markant reduktion af CO2–emissioner skal opfyldesved hjælp af energieffektivisering og udnyttelse afvedvarende energi. Som led i en global aftale stiler EUmod, at de udviklede lande i 2020 skal have skåret deresdrivhusgasemissioner ned med 30 % i forhold til 1990.Danmark sigter på at reducere forbruget af fossilebrændsler med 33 % i 2020 sammenholdt med 2009 vedat erstatte de fossile brændsler med vedvarende energi.Samtidig vil strategien sænke bruttoenergiforbruget i2020 med 6 % i forhold til 2006 som følge af et markantfokus på energieffektivisering. Det endelige mål er 100 %udfasning af fossile brændsler i 2050.EnergyFlexHouse is a high-techlaboratory where complete,innovative energy solutionsfor the building industrycan be developed, testedand demonstrated and istherefore a platform forthe collaboration betweencompanies, autorities andDanish Technological Institute.EnergyFlexHouse provides theframework for private andpublic innovation anddevelopment.Energieffektivisering, vedvarende energi og innovativteknologiudvikling til byggeriet er dermed i fokus somaldrig før, både nationalt og globalt.Forventningerne er, at udvikling af bæredygtige teknologierog løsninger til den nationale indsats vil få stadigvoksende betydning for den danske eksport og vækst,dels gennem øget eksport til nuværende hovedmarkeder(Tyskland, USA, UK, Sverige), dels gennem store nyemarkeder som Brasilien, Rusland, Indien, Kina ogMellemøsten.Den teknologiske udfordring er dels at udvikle omkostnings-og energieffektiv teknologi og samlede systemer,dels at mestre det dynamiske samspil mellem bruger ogbygning, udstyr og energiforsyning. Denne udfordringmøder Teknologisk Institut med sit forsknings- og udviklingslaboratoriumEnergyFlexHouse.EnergyFlexHouse har siden indvielsen i 2009 udviklet sigtil et væsentligt aktiv for Teknologisk Institut og det glædermig at forventningerne i høj grad er blevet indfriet.Det gælder både for omfanget af projekter og udviklingsopgaverog for samarbejdet med førende danskevirksomheder inden for bygningsenergiområdet.2 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


Søren StjernqvistAdministrerende direktørTeknologisk InstitutPresidentDanish Technological InstituteWHY EnergyFlexHouse?ForewordEnergyFlexHouse udgør alleredenu grundlaget for en lang rækkeforsknings- og udviklingsprojekter,hvor Teknologisk Institutarbejder sammen med heleinteressentgruppen: Danske ogudenlandske forskningsinstitutioner,arkitekter, ingeniører ogrådgivere, private og offentligebygherrer, udførende og sidst,men ikke mindst de mange småog mellemstore virksomheder,der udvikler og leverer denteknologi som bidrager til at løseenergi- og klimaudfordringen.Med dette hæfte introducerervi EnergyFlexHouse og giver etoverblik over udviklingsplatformensmuligheder til inspiration- og som invitation til dialog ogsamarbejde om den teknologiudvikling,der skal møde voresfælles udfordring.The global challenges connected to energy suppliesand a significant reduction of CO2 emissions have tobe met through energy efficiency and the utilisation ofrenewable energy. As part of a global agreement, the EUtarget is to ensure that the developed countries in 2020have reduced their greenhouse gas emissions by 30 %compared to 1990. Denmark aims to reduce theconsumption of fossil fuels by 33 % in year 2020compared to 2009 by replacing fossil fuels withrenewable energy. At the same time, the strategy is toreduce the gross energy consumption in 2020 by 6 %compared to 2006 as a result of a significant focus onenergy efficiency. The overall objective is a 100 %phaseout of fossil fuels by 2050.Therefore, energy efficiency, renewable energy andthe development of innovative technologies for theconstruction industry receive top priority nationallyas well as globally.It is anticipated that the development of sustainabletechnologies and solutions for the national effort will beof increasing importance for Danish exports and growth,partly through growing exports to the current mainmarkets (Germany, USA, Great Britain, Sweden), andpartly through large, new markets such as Brazil, Russia,India, China and the Middle East.The technological challenge is to develop cost- andenergy-efficient single technologies and combinedsystems, and to manage the dynamic interactionbetween the consumer, the building, and equipment andthe energy supply. Danish Technological Institute hastaken up the challenge by establishing the research anddevelopment laboratory called EnergyFlexHouse.degree have been met. Thisapplies to the extent of projectsand development tasks as well asto the co-operation with leadingcompanies within both the buildingsector and the energy sector.Even now, EnergyFlexHouseforms the basis of a broad rangeof R&D projects, and DanishTechnological Institute cooperateswith the entire groupof partners comprising Danishand foreign research institutes,architects, engineers andconsultants, private and publicentrepreneurs, manufacturersand last but not least the largenumber of SMEs developing andsupplying the technologies thatcontributes to solve the energyand climate challenge.This booklet introducing EnergyFlexHouse provides a view ofconnected options for research,development and demonstration– both for inspiration and as aninvitation to dialogue andcooperation on the developmentof technology, meeting ourcommon challenge.Since its inauguration in 2009, EnergyFlexHouse hasbecome a substantial asset for Danish TechnologicalInstitute and I am pleased that the obligations to a highdevelopment of energy-efficient technology 3


EnergyFlexHouseKonceptetEnergyFlexHouse er et aktivt led i innovationsprocessenfra idé, via udvikling og afprøvning af prototyper, til defærdige produkter. Konceptet er unikt ved at give mulighedfor at udvikle samlede omkostningseffektive løsningersom supplement til løsninger baseret på traditionelsuboptimering med enkeltkomponenttest i henhold tilinternationale standarder.Aktiviteterne i EnergyFlexHouse koordineres løbendemed aktiviteter og erfaringer fra Teknologisk Institutsøvrige teststande og laboratorier.Den globale udfordring fører til en accelereret teknologiudvikling,og dermed også til en accelereret forældelse afteknologi. Ordet ”Flex” markerer i denne sammenhæng,at tilpasning eller udskiftning af bygningskomponenterog installationer kan ske løbende som led i udviklingsaktiviteterneog den generelle teknologiske opdatering.EnergyFlexHouse er ikke et normalt statisk byggeri, menet dynamisk byggeri, der kan modelleres efter behov.ByggerietEnergyFlexHouse består af to ens bygninger udformetsom énfamilieboliger. Hver bygning er på 216 m² og ito etager.I EnergyFlexLab udvikles og dokumenteresteknologier - både komponenterog samlede systemer.Bygningen er en teknisk udviklingsfacilitet,hvor klimaskærmselementer,energiinstallationerog styringssystemer udvikles ogoptimeres i sammenhæng. Måleter omkostningseffektiv energiteknologitil bæredygtigt byggeri.EnergyFlexFamily er et beboet”living lab” for samspillet mellembruger og teknologi. Alle energiydelserindgår - varme og ventilation,varmt brugsvand, husholdning,belysning, it og transport.Fokus er på adfærd, interaktivebrugerflader og styringssystemer,fleksibelt energiforbrug ogsamspillet mellem forbruget,boligens produktion af vedvarendeenergi og det overordnedeenergisystem. EnergyFlexFamilyer Danmarks første energineutralebolig, hvor bygningen producereral den energi familien bruger ibygningen og til transport i el-bil.4 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


The conceptthe buildingEnergyFlexHouse forms an activepart in the innovation processfrom idea, through developmentand testing of prototypes, todemonstration of the finishedproducts. The concept is uniqueas it makes it possible to developcomplete cost-effective solutionsas supplement to solutions basedon traditional sub-optimisationwith individual componenttesting according to internationalstandards.The activities in EnergyFlexHouseare continuously coordinated withactivities and experience fromother test rigs and laboratoriesat Danish Technological Instituteusing the poly technical expertiseof the Institute.The global challenge leads toaccelerated technologicaldevelopment and thus also toaccelerated technologicalobsolescence.In this connection, the word“Flex” stresses that adaptationor replacement of buildingcomponents and installationscan take place regularly as partof the development activities andgeneral technological update.EnergyFlexHouse is not a normalstatic facility but a dynamicfacility that can be modelledaccording to requirements.EnergyFlexHouse comprises two identical buildingsdesigned as single-family houses. Each building has asize of 216 m 2 gross area and has two floors.In EnergyFlexLab technologies are developed and documented– this goes for components as well asfor complete systems. The building is a technicaldevelopment facility where elements of the buildingenvelope, energy installations and control systems aredeveloped and optimised as a whole. The objectiveis cost-effective energy technology for sustainablebuildings.EnergyFlexFamily is an inhabited “living lab” with mainfocus on the interaction between the end user andtechnology. All types of energy services connected tohousing are included: heating and ventilation, domestichot water, housekeeping, lighting, IT and transportation.Focus is on behaviour, interactive user interfaces andcontrol systems, flexible energy consumption and theinteraction between consumption, the building’sproduction of renewable energy and the general energysystem. EnergyFlexFamily is Denmark’s first energyneutral house where the building produces all theenergy the family uses in the building as well as theenergy required for transportation in an electric vehicle(EV).EnergyFlexHouse er ethøjteknologisk laboratorium tiludvikling, afprøvning og demonstrationaf samlede innovativeenergiløsninger til byggeriet.EnergyFlexHouse is a high-techlaboratory where complete,innovative energy solutions for thebuilding industry are developed,tested and demonstrated.development of energy-efficient technology 5


MULIGHEDERNESLABORATORIEREnergiydelser i boligen er i fokus.En energiydelse er en energikrævendeydelse beboerne ønsker,som indeklima, varmt vand, it, køleller frys, o.a. EnergyFlexHouseer forsynet med omfattendemåleudstyr til dokumentation afsamtlige energiydelser og dettilhørende energiforbrug. Energiproduktionensog energiforbrugetsstørrelse og fordeling samttemperaturer og flow i installationer,sammenholdes med ydelserfra installerede komponenter,systemer og udstyr, og registreresløbende i sammenhæng medændret styring og brug. Yderligereer det muligt at sammenholdede målte energiydelsers omfangog kvalitet med slutbrugerensoplevelse af ydelserne.EnergyFlexHouse er et dynamiskeksperimentarium. Bygningsdeleog installationer kan fjernes, tilføjesog udskiftes – så bygningerneenergimæssigt set svarer til dendel af boligmarkedet, den aktuelleteknologi udvikles til. Eksempelviskan klimaskærmen ændres fralavenergiklasse 1 (svarende til denforventede standard i 2015-2020)til standarden i bygningsreglementetfra 2008 eller 1977(svarende til energirenoveret byggeri). Ligeledes kaninstallationerne ændres – eksempelvis fra fjernvarme tilvarmepumpe med varmefordeling via gulvvarme ellerradiatorer. Det sikrer, at komponenter og systemer kantestes under forudsætninger svarende til markedetsbehov og efter producenternes ønsker.DATA OG DOKUMENTATION- ENERGIFORBRUGET DELT OP PÅDE ENKELTE ENERGIYDELSEREnergyFlexHouse er udstyret med en omfattende instrumentering,som sikrer en intensiv overvågning og givermulighed for analyser af energiforbrug, energiydelser,driftsmæssige forhold og funktion.Måleplatformen i EnergyFlexHouse omfatter pt. mereend 700 målepunkter og er udviklet, så energiforbrug ogeffekt kan adskilles på samtlige af de enkelte energiydelser.Dette giver mulighed for at levere veldokumenterederesultater på alle niveauer – fra den enkelte komponenttil det samlede system og ikke mindst for samspilletmellem klima, bygning, installationer, energiydelser ogbeboere.Samtidig gør datasystemet det muligt - selv ved relativtkorte måleperioder - at skalere til længere perioderog derved få et billede af resultatet f.eks. på årsbasis- baseret på danske eller internationale klimadata. Detmåleudstyr, der benyttes, er nøje udvalgt ud fra krav tilmålepræcision og driftsstabilitet. Effektive kommunikationsprotokollerhar også været en væsentlig parameteri opbygningen. Således anvendes der både Z-wave,M-bus og anden rs-485 kommunikation ud over bådeanaloge og digitale signaler.Det udviklede dataservicesystemer omdrejningspunktet for alt,hvad der vedrører måleudstyr,dataopsamling, data-administrationog styring af installationer.Samarbejdspartnere kan loggeind, hente data og følge egne udviklingsopgaverfra arbejdsstationi egen virksomhed.Udover data for EnergyFlexHouseomfatter måleplatformensamtlige relevante vejrdata, delsde generelle, dels data fra egenmikroklimavejrstation ved bebyggelsen.En række nøgledata fraEnergyFlexFamily vises på etenergi-”dash-board”, der løbendeviser energiforbrug og forsyningfor den aktuelle familie på:http://datalog.energyflexhouse.dk/pview/index.html.De to huse i EnergyFlexHousehar som udgangspunkt sammegrundplan, indretning ogstørrelse.The two houses that make upEnergyFlexHouse are based onthe same design, layout and size.6 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


LABORATORIESWITH ENDLESSPOSSIBILITIESAll domestic energy services are in focus. An energyservice is an energy demanding service required bythe inhabitants, such as indoor climate, hot water, IT,refrigeration or freezing systems etc. EnergyFlexHouseis equipped with comprehensive measuring equipmentfor the documentation of all energy services and the correspondingenergy consumption. The size and distributionof the energy production and energy consumptionas well as the temperatures and flow in installations arecompared with the performance of installed components,systems and equipment. All relevant data are continuouslyregistered in connection with changed controlsystems and consumption. In addition, it is possible tocompare the extent and quality of the measured energyservices with the end-user’s experience of the services.concerning the complex interplaybetween climate, buildings,installations, energy services andinhabitants.At the same time, the data systemmakes it possible, even duringrelatively short measuringperiods, to upgrade results tolonger periods and in that way toobtain an impression of the resulte.g. on a yearly basis – based onDanish or international climateinformation.The measuring equipment thatis used was carefully selectedwith regard to requirements tomeasuring accuracy andreliability. Efficient communicationprotocols have also beena substantial parameter in thedevelopment.EnergyFlexHouse er udstyretmed en omfattende instrumentering,som sikrer en intensivovervågning og giver mulighedfor analyser af energiforbrug,energiydelser, driftsmæssigeforhold og funktion.EnergyFlexHouse is equippedwith extensive instrumentationthat ensures intensive monitoringand makes it possible to analyseenergy consumption, energyservices, operational conditionsand functions.EnergyFlexHouse is a dynamic exploratorium. Buildingcomponents and installations can be removed, addedor replaced, adapting the buildings energy standardcorresponding to the type of housing for which thetechnology in question is being developed. For instance,the building envelope can be changed from low-energyclass 1 (corresponding to the expected Danish standardin 2015-2020) to the standard in the BuildingRegulations from 2008 or from 1977, the lattercorresponding to energy renovated buildings.The installations can also be changed, e.g. from districtheating to heat pumps with heat distribution throughfloor heating or radiators, or through the ventilationsystem. This ensures that components and systemscan be tested under conditions corresponding to marketrequirements and according to the requests of themanufacturers.DATA AND DOCUMENTATION – THEENERGY CONSUMPTION DIVIDED UPON INDIVIDUAL ENERGY SERVICESEnergyFlexHouse is equipped with extensiveinstrumentation that ensures intensive monitoring andmakes it possible to analyse energy consumption,energy services, operational conditions and functions.The measuring platform in EnergyFlexHouse currentlycomprises more than 700 control points and isdeveloped so energy consumption and efficiency canbe separated from each other on all of the individualenergy services. This makes it possible to supply welldocumentedresults at all levels – from the individualcomponent to the complete system and not least resultsZ-wave, M-bus and other typesof rs-485 communication areused in addition to analogue aswell as digital signals.The developed data acquisitionunit is the focal point of everythingthat concerns measuringequipment, data acquisition,data administration and controlof installations. Collaborators canlog in, retrieve data and followown development tasks froma working station in their owncompany.In addition to data for EnergyFlex-House, the measuring platformalso includes all relevant weatherdata, partly general informationand partly information from theInstitute’s micro climate weatherstation located near the houses.Key data from EnergyFlexFamilyare shown using an energy“dash board” illustrating thedevelopment in energyconsumption of the family on:http://datalog.energyflexhouse.dk/pview/index_en.htmldevelopment of energy-efficient technology 7


Side-by-sideI EnergyFlexHouse registreres ændringer i energiforbrugog energiydelse samt ved ændringer af enkeltkomponenter,systemer, udstyr eller styring. Hver bygning ersamtidig udformet så opgaver kan gennemføres i helebygningen, i nederste eller øverste etage, eller i enkelterum. Der er i husene opbygget 4 sæt ”side-by-side”rum,2 sæt mod syd og to sæt mod nord. Parvis er rummenebyggeteknisk set helt identiske, og udsat for sammeklimapåvirkninger. Rummene vil som udgangspunktopføre sig ens, når de indeholder samme komponenterog det samme udstyr. Det giver mulighed for at ændreén eller flere parametre i det ene af rummene, og derpåobservere og måle forskellen mellem rummene forårsagetaf denne ændring.Dermed kan effekten af teknologier og løsninger testes i1:1 under typiske forhold, f.eks. effekten af ændringer afvinduer, varmeisolering, solafskærmning, varmeakkumulering,ventilation, fremløbstemperaturer og varmefordelendesystem.Energiforbruget og detsamlede energisystemI fremtidens intelligente energisystem skal energiforbrugettilpasses den fluktuerende produktion i stedetfor situationen i dag, hvor produktionen tilpasses detaktuelle forbrug. Fremtidens energieffektive boliger skalderfor være aktive og fleksible i et intelligent energisystemfor at udnytte den stigende andel af fluktuerendeenergiproduktion bedst muligt. Dvs. fremtidens boligerog deres tilhørende komponenter skal kunne forbrugeenergi, lagre energi og producere energi i afhængighedaf det aktuelle behov i det samlede energisystem.I de kommende årtier erstattes fossile brændsler af vedvarendeenergi, både i store centrale og decentrale anlægog integreret i den enkelte bebyggelse eller bygning,energiforbruget til de enkelte energiydelser reduceresmarkant, nye energiydelser opstår og en del af bilparkenudskiftes til el-biler. En væsentlig del af el-produktionenbaseres på vindmøller og dermed en fluktuerende elforsyning.Samspillet mellem forsyning og forbrug erdermed en central udfordring, der bl.a. forventes løstgennem intelligente netværk - Smart Grids, i samspilmed et fleksibelt energiforbrug hos slutbrugerne. Toområder der forudsætter yderligere teknologiudvikling.EnergyFlexHouse bidrager til denne udvikling via arbejdetmed energilagring, intelligent styring af varme- ogventilationsanlæg, intelligent styring af el-forbrugendeudstyr, hvidevarer, der både kan veksle mellem varmeforbrugog elforbrug, samt styring af samspil mellemegen produktion af vedvarende energi, central forsyningbaseret på vedvarende energi - og energiforbrug,herunder el-bil.EnergyflexFamily er opført somen energineutral bolig for at få belystde tilhørende teknologiske udfordringer.En del af udfordringenknyttet til energieffektiviseringog vedvarende energi er at vægteindsatsen, så energineutralitetkan opnås gennem samlede tiltagpå forsyningssiden og forbrugssiden.Side-by-sideChanges in energy consumptionand energy services are registeredin EnergyFlexHouse whenchanging individual components,systems, equipment or controls.The design of each buildingmakes it possible to carry outtasks in the entire building, onthe first or second floor or in aspecific room. The houses have4 sets of “side-by-side” rooms,2 sets facing south and 2 setsfacing north. In pairs the roomsare completely identical andexposed to the same climateeffects. As a starting point, therooms will operate in the sameway as they have the sameconstructions, are equipped withthe same components and thesame equipment. This makes itpossible to change one or severalparameters in one of the roomsand then observe and measurethe difference between the roomsbrought about by the change.Therefore, the effect of thetechnologies and the solutionscan be tested 1:1 under typicalconditions, e.g. the impact ofchanging windows, thermalinsulation, solar shading,heat storage, ventilation,temperature sets and heatdistribution systems.EnergyFlexHouseand Smart GridIn the future intelligent energysystem (Smart Grid) the energyconsumption will adapt to thefluctuating energy productionfrom renewables instead of today’senergy production adaptingto the fluctuating consumption.The future energy efficienthouses must be flexible andactive players in a Smart Gridenergy system to utilize thegrowing share of renewablesefficiently. Future buildings andtheir integrated components mustbe able to consume energy, storeenergy and produce energy inaccordance with the actualrequirements in the overall energysystem. In the next decades, fossilfuels will be replaced by renewableenergy both in large centraland decentralised systems andintegrated into the individualhouses or buildings, the energyconsumption for the individualenergy services will be substantiallyreduced, new energyservices will arise and part of thevehicle fleet will be replaced byelectric vehicles. A substantialpart of the electricity productionwill be based on wind turbinesand thereby on a fluctuatingsupply of electricity. Therefore,the interplay between supply andconsumption is a main challengethat is expected to be solvedthrough intelligent networks– Smart Grids – combined witha flexible energy consumptionat the demand side. Two areasthat presuppose furthertechnological development.EnergyFlexHouse contributesto this development by dealingwith energy storages, intelligentcontrol of heating and ventilationsystems, intelligent control ofelectricity consuming equipment,hard white goods that canalternate between heat consumptionand electricity consumption,and control of the interactionbetween own production ofrenewable energy, central energysupply based on renewableenergy – and energy consumption,including electric vehicles.EnergyFlexFamily is designed asan energy neutral home to clarifythe technological issues includedat the demand side level. The reallife main challenge is to combineefforts on the demand side andefforts on the supply side resultingin the energy neutrality.8 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


Bygningsdele og installationerkan fjernes, tilføjes eller udskiftesså bygningerne energimæssigtsvarer til den type bolig, denaktuelle teknologi skal udviklestil. Eksempelvis kan klimaskærmenændres fra lavenergiklasse1 til standarden ibygningsreglementet fra1977 eller 2008.1. sal / 1st Floor Stueetage / Ground FloorBuilding components andinstallations can be removed,added or replaced, adaptingthe buildings energy standardcorresponding to the type ofhousing for which the technologyin question is being developed.For instance, the buildingenvelope can be changedfrom low-energy class 1(corresponding to the expectedDanish standard in 2015-2020)to the standard in the BuildingRegulations from 2008 or from1977, the latter correspondingto energy renovated buildings.development of energy-efficient technology 9


DEtenErgineutraleliving lab- EnergyFlexFamilyEnergyFlexFamily er en energineutral bolig – solcellerog solvarmeanlæg på bygningen producerer den energi,der er nødvendig til beboernes energiydelser – indeklima,varmt vand, belysning, husholdning, underholdningog it, mv. samt ikke mindst transport i el-bil. EnergyFlex-Family er dermed et eksempel på hvordan energineutralitetkan sikres på bygningsniveau ved hjælp af kendte,men tilpassede teknologier.DEN ENERGINEUTRALE BOLIGTESTES AF ALMINDELIGE FAMILIERBrugeradfærdÉt er at designe og udføre energioptimale enkeltløsningerog systemer. Et andet er at få beboerne til at brugedem som forudsat. Hvis familiens medlemmer ikke kanhåndtere systemerne, måske fordi de er for kompliceredeeller tidskrævende at bruge, hjælper de kreative idéer ogtanker bag de energieffektive løsninger og systemer ikkemeget.Det er også vigtigt at fremme bevidstheden om deenergimæssige konsekvenser af familiemedlemmerneshandlinger og ubevidste adfærdsmønstre. Her liggerstore potentialer for energieffektivisering og venter på atblive realiseret.Testfamilierne i EnergyFlexFamily giver unikke mulighederfor at kortlægge den brugsmæssige effekt af nyeteknologier eller ændringer af eksisterende teknologier.Det at inddrage slutbrugeren på denne måde - i devirkelige omgivelser i den almindelige dagligdag - kansikre, at de løsninger, der udarbejdes, får bedre gennemslagskraftpå markedet, og dermed leverer de ønskedeenergibesparelser.Siden efteråret 2009 har der på skift boet familier iEnergyFlexHouse. Hver familie bor i EnergyFlexFamilyfra tre til fem måneder, hvor familierne indgår i aktiviteterog tests. Eksempelvis deltager familierne i små forsøg,hvor de vurderer kvaliteten af lavenergiydelser sombehovsstyret ventilation og opvarmning, LED-belysningog lavtemperaturvask, eller det samlede indeklima vedstyringskoncepter. Hertil kommer forståelse for og brugaf systemer for synliggørelse af energiforbrug, ligesomfamilierne ud fra viden om forbrugets størrelse indenforde enkelte områder, og ud fraegne overvejelser, opfordres til atreducere energiforbruget yderligeregennem hensigtsmæssigadfærd i en række ”sparerunder”.Resultaterne fra disse beboelsesperioderviser store forskellei de tilsyneladende ens familiersenergiforbrug, både det samledeforbrugs størrelse og forbrugetsfordeling. Forbruget er resultataf en lang række varierende ogkomplekse forhold i familiernesdagligdag.En konklusion fra de første testperioderer, at det er muligt atmindske alle familiernes forbrugaf energi i EnergyFlexHouse iløbet af en kort periode udenforringelse af energiydelserne oguden begrænsninger i udnyttelsenaf boligen, og at der, ikke såoverraskende, er de største besparelsespotentialerfor familier,der har et højt forbrugFamilierne i EnergyFlexFamilybidrager til at besvare en rækkeadfærdsrelevante spørgsmål somf.eks.:• Hvordan bruger I energiydelserne,og hvad er det resulterendeenergiforbrug?• Kan og vil I styre de tekniskeinstallationer, så I får et godtindeklima?• Er intelligent styring enfordel – eller er det bare tilirritation?• Hvilke oplysninger om energiforbrugog energiforsyninger I interesserede i?– Og hvorfor?• Hvordan kan en interaktivbrugerflade påvirke jeresadfærd og energiforbrug?• Hvad er afgørende for detenkelte familiemedlemsforståelse og indsats? – Ogfor den samlede familie?• Hvilke energiydelser harførsteprioritet for de enkeltefamiliemedlemmer, når energiforbrugetskal reduceres?• Hvilke forhold er afgørendefor adoption af energiteknologi(køb og brug af teknologi)?Energyneutralhousing- EnergyFlexFamilyEnergyFlexFamily is an energyneutral family house. The photovoltaicsand solar collector onthe building produce the energyrequired for all of the family’senergy services – indoor climate,hot domestic water, lighting,housekeeping, entertainmentand IT etc. also includingtransportation in the electricvehicle. EnergyFlexFamilydemonstrates how energyneutrality can be assured in abuilding by using wellknown,but adapted technologies.The energyneutral house istested by ordinaryfamiliesUser behaviourOne thing is to develop energyefficient components andsystems. Another is to get theresidents to use them as required.If the family members cannothandle the systems – perhapstheir use is too complicated ortime-consuming – then the ideasand efforts behind the energyefficientsolutions and systemswill not have the needed effect.It is important to encourageawareness of the energy-relatedconsequences of the familymembers’ actions and subconsciousbehaviour patterns.This is an area where hugepotentials for energy efficiencyare waiting to be realised.10 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


The test families living in Energy-FlexFamily give us a uniqueopportunity to analyse theuser-related effect of the newtechnologies or changes of theexisting technologies. Involvingthe end-user in this way – inrealistic surroundings in everydaylife - will ensure that the preparedsolutions have a greater impacton the market and thus pave theway for the desired energysavings.Since the autumn of 2009,different families have lived inEnergyFlex Family. Each familyhas lived in EnergyFlexFamilyfrom three to five months duringwhich time the families participatein activities and tests. Forinstance, each family participatesin small tests where they considerthe quality of the low-energyservices such as demandcontrolledventilation and heating,LED lighting and low-temperaturewashing or the total indoorclimate provided through controlconcepts. Added to that comesthe understanding and use ofsystems illustrating the energyconsumption. Based on knowledgeabout the size and divisionof the energy consumption onenergy services, the families arerequested to further reduce theenergy consumption throughappropriate behaviour based ontheir own reflections.surprisingly – the greatest savings potential exists forfamilies with a heavy consumption in the start of the testperiod.The families in EnergyFlexFamily contribute to theanswers of questions related to behaviour, such as:• How do you use the energy services and whatis the resulting energy consumption?• Can and are you able to operate the technicalinstallations so a pleasant indoor climate isobtained?• Is intelligent control an advantage – or is it justannoying?• Which information about energy consumption andenergy supplies are you interested in? - and why?• How can interactive IT applications influence yourbehaviour and energy consumption?• What is decisive for the understanding and effortof each individual member of the family – and forthe entire family?• Which energy services have main priority for eachfamily member when the energy consumption hasto be reduced?• Which conditions are decisive for adopting of energytechnology (purchase and use of the technology)?Testfamilierne i EnergyFlexFamilyafprøver anvendeligheden ogeffekten af de udvikledeprodukter og systemer.The families in EnergyFlexFamilytest the user-friendliness and theeffect of the developed productsand systems.The results from these periodsof residence show greatdifferences in the energyconsumption and use of energyservices of the apparently similarfamilies. This stresses that theenergy consumption is a resultof a wide range of varying andcomplex conditions in theeveryday life of the families.One conclusion from the firsttest period is that it is possible toreduce the energy consumptionof all of the families in Energy-FlexFamily in a short period oftime without reducing the qualityof the energy services and withoutany limitation in the use ofthe building, and that – notEnergy consumptionon a Saturday - family 4.Average energy consumptionper day for the first three families.development of energy-efficient technology 11


Hvad er en energineutralbygning?En energineutral bygning producererpå årsbasis den energien gennemsnitsfamilie bruger tilalle energikrævende aktiviteterog ydelser. Det samlede energiforbruger 0 kWh pr. år.I EnergyFlexFamily anvendesenergi til følgende energiydelser:• Indeklima (rumtemperaturer,fugt, luftkvalitet, dagslys)• Hygiejne (personlig ogrengøring af bolig og brugsgenstande)• Kunstig belysning• Opbevaring og tilberedningafdevarer• Information, underholdning,kommunikation, arbejde• Hobby, reparation ogvedligeholdelse mv.• Transport (el-bil).Varme- og elforbrug er reduceretmed energieffektive systemerog teknologier, så bygningensforbrug kan dækkes med vedvarendeenergi – solceller ogsolvarmelæg.Solcelleanlægget i EnergyFlexFamily er dimensioneretud fra et forventet normalt el-forbrug hos familierne.Familier med fornuftige forbrugsmønstre vil have eloverskudi et normalår.What is an energy neutralbuilding?An energy neutral building annually produces theenergy an average family uses for all energy demandingactivities and services.The total energy consumption is 0 kWh per year.In EnergyFlexFamily energy is used for:• Indoor climate (room temperature, humidity,air quality, daylight)• Hygiene (personal hygiene, housekeeping andutility items)• Artificial lighting• Food storage and preparation• Information, entertainment, communication, work• Hobbies, repair work and maintenance etc.• Transportation (electric vehicle).Heating and electricity consumption have been reducedthrough energy-efficient systems and technologiesso the consumption of the building can be covered byrenewable energy: photovoltaics and solar heatingsystems.The photovoltaic system in EnergyFlexFamily has beendimensioned on the basis of the expected, normalelectricity consumption of thefamilies. Families with reasonableconsumer patterns will have anelectricity surplus in a commonyear.En række nøgledata fraEnergyFlexFamily vises på etenergi-”dash-board”,der løbende viser energiforbrugog forsyning for den aktuellefamilie på:http://datalog.energyflexhouse.dk/pview/index.htmlKey data from EnergyFlexFamilyare shown using an energy“dash board” illustrating thedevelopment in energyconsumption of the family on:http://datalog.energyflexhouse.dk/pview/index_en.html12 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


KONSTRUKTIONERLavenergiklasse 1Bygningsreglement BR 2008Bygningsreglement BR 1977Lavenergi 2 lagLavenergi 3 lagPCM varmelagringISOLERINGSNIVEAUVINDUERVARMEPRODUKTIONVARMEDISTRIBUTIONELPRODUKTIONENERGILAGRINGVENTILATIONBRUGSVANDSTYRINGBELYSNINGVASK, OPVASK, TØRRINGINSTALLATIONERVarmeflader/ventilationRadiatorer v/ydervæggeRadiatorer v/indervæggeGulvvarmeVarmegenvindingNaturlig ventilationBrugsvandLagertankVARMEKILDERFjernvarmeJord/vand varmepunpeLuft/luft varmepunpeLuft/vand varmepunpeMikrokraftvarmeBrændselscellerGaskedelOilfyrSolcellerSolvarmeElnetEnergyFlexHouse giver mulighedfor at teste alle boligrelevantemuligheder for energieffektiviseringstiltag.STYRINGTrådløsStandardBELYSNINGLEDLavenergiI skemaet ses nogle afmulighederne.Den viste kombination er den,der blev anvendt i EnergyFlex-Family ved opførelsen i 2009.Muligheder Kombination anvendt i EnergyFlexFamily i 2009.CONSTRUCTIONSLow energy class 1Building regulation 2008Building regulation 1977Low energy 2 layersLow energy 2 layersPCM heat storageINSTALLATIONSHeating surface/ventilationRadiators by external wallsRadiators by internal wallsFloor heatingHeat recoveryNatural ventilationDomestic waterStorage tankHEAT INSULATION LEVELWINDOWSHEAT PRODUCTIONELECTRICITY PRODUCTIONHEAT DISTRIBUTIONVENTILATIONENERGY STORAGEDOMESTIC WATERCONTROLLIGHTINGLAUNDRY, DISHWASHING, DRYINGAll the relevant options forenergy-efficient measures can becombined, designed and testedin EnergyFlexHouse.The table displays some ofthe options. The markedcombination shows the design ofEnergyFlexHouse whenbuilt in 2009.HEAT SOURCESDistrict heatingEarth/water heat pumpAir/air heat pumpAir/water heat pumpMicro combined heat and powerFuel cellsGas burnersOil burnersPhotovoltaicSolar heatingElectricity gridCONTROLWirelessStandardDen energineutrale bolig -EnergyFlexFamilyLIGHTINGLEDLow energyEnergy neutral housing- EnergyFlexFamilyOptions Combination used in EnergyFlexFamily in 2009.development of energy-efficient technology 13


FORSKNINGOGUDVIkLING– AKTUELLEOPGAVER IEnergyFlexHouseEnergyFlexHouse giver unikke mulighederfor at gennemføre udviklingsopgaver,ikke mindst for producenter af produkterog udstyr. Her kan bygningskomponenterog tekniske installationer testes underkontrollerede forhold og i sammenhænge,der svarer til den normale brugpå markedet.EnergyFlexHouse-dokumentation er etafgørende supplement til beregninger ogsimuleringer, som kan være utilstrækkelige.EnergyFlexHouse er dermed et vigtigtled i innovationsprocessen fra idéudvikling,udvikling af prototype, test, optimeringog produktmodning – helt frem tilprodukternes markedsintroduktion.EnergyFlexHouse giver samtidig mulighedfor at afprøve og justere samledesystemer inden de som led i forskningsogudviklingsaktiviteter demonstreres ibyggeri. Dermed opnås både tidsmæssigeog andre ressourcemæssige fordele.Afprøvningen i Energy-FlexFamily kansamtidig tilføje brugererfaringer af betydningfor markedsmodningen.PÅ DE FØLGENDE SIDERER EKSEMPLER PÅAKTUELLE OPGAVER,SOM VISER BREDDEN AFRELEVANTE MULIGHEDER IEnergyFlexHouse14 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


REASEARCH ANDDevelopment– currentprojects atEnergyFlexHouseEnergyFlexHouse gives uniquepossibilities to carry out developmenttasks not least for manufacturers ofproducts and equipment. Buildingmaterials and technical installationscan be tested under controlled conditionsand under circumstances that resemblethe ones that normally are used.The documentation obtained in Energy-FlexHouse is a decisive supplement tocalculations and simulations that can beinsufficient. Therefore, EnergyFlexHouseis an important part in the innovationprocess from idea development,prototype develop-ment, testing,optimization and product maturation– right up to market penetration.At the same time, EnergyFlexHousemakes it possible to test and adjustcomplete systems before they as part ofR&D activities are demonstrated withinthe construction industry. In that way,time and other resource-relatedadvantages are obtained. Furthermoretesting in EnergyFlexFamily can giveuser experience which is ofimportance for market ripening.THE FOLLOWINGEXAMPLES OF PROJECTSSHOW THE SCOPEOF RELEVANTPOSSIBILITIES INEnergyFlexHousedevelopment of energy-efficient technology 15


1DEMONSTRATIONAF LAVENERGI-FJERNVARME TILLAVENERGIBYGGERIProjektet demonstrerer et nytkoncept til lavenergifjernvarmetil lavenergibyggeri, hvor denleverede fjernvarmetemperatur tilforbrugerne går helt ned til 50 0 C.Konceptet indebærer anvendelseaf nye typer fjernvarmeunits ogtwinrør i meget små dimensioner.Forsøgene gennemføres i Energy-FlexLab, der forsynes med en stikledning,twinrør, med medierørpå 14 mm udvendig diameter og10 mm indvendig diameter samtkapperør på 110 mm. En fjernvarmebeholderunitmed et beholdervolumenpå 175 liter indgår ogsåi forsøgene. Der gennemførestest med en tapperobot ved 3forskellige tappemønstre for detvarme brugsvand på forskelligetidspunkter af året (baseret på DS439 og den europæiske standardPrEN 50440).Indregulering af primærflowi forhold til faktisk forbrug ogbeholdervolumen er en parameter,der har stor betydning for denfaktiske afkøling i beholderen. Påbrugsvandssiden dokumenteres,at det er muligt at holde en varmbrugsvandstemperatur meget tætpå fjernvarmefremløbstemperaturen.På baggrund af forsøgeneforeslås tiltag, der kan medvirke tilbedre afstemning af varmtvandsforbrugmed primærflow.Twinrør i meget små dimensioner.Twin pipes in very small dimensions.Aktiviteterne gennemføres i samarbejde med Danfoss A/S,LOGSTOR A/S, Kamstrup A/S, Ribe Jernindustri A/S,DTU-BYG, Høje Taastrup Fjernvarme A.m.b.a.Projektperiode: 2009-2011Finansiering: Deltagerne samt det EnergiteknologiskeUdviklings- og Demonstrations Program (EUDP).2DYNAMISKE MODELLER TILSTYRING AF GULVVARMEUdvikling af en energieffektiv og prisbillig gulvvarmeapplikationtil Seluxits trådløse masterenhed.Masterenheden markedføres i dag til Home Automationaf blandt andet indeklima, lys og generelle relæfunktioner.Gulvvarmeapplikationen inddrager varmesystemet i densamlede Home Automation strategi. Projektet omfatter:• Afklaring af nødvendig indeklimasensorik, og opstillingaf kravspecifikationer ud fra markedetsgulvarmesystemer (let/tung gulvvarme).• Udvikling af styringsalgoritmer og eventueltautotuningsrutiner, samt udvikling af brugerinterfacetil smartphone og pc.Systemet testes og optimeres i EnergyFlexHouseAktiviteterne gennemføres i samarbejde med Seluxit ApSProjektperiode: 2011Finansiering: Deltagerne samt Forsknings- og Innovationsstyrelsen.3STRATEGISK PLATFORM FORINNOVATION OG FORSKNING IINTELLIGENT EL: I-POWERI-Power-platformen, er den største danske satsningomkring Smart Grids. Indsatsen udvikler gennem en kombineretforsknings-, udviklings- og innovationsindsats etintelligent og fleksibelt energisystem, der kan håndtere enfluktuerende el-produktion. Som led i indsatsen udviklerI-Power intelligente styringer af decentrale el-forbrugsogproduktionsenheder samt værktøjer til styring af demillioner af fleksible elapparater, som i fremtiden vilfindes hos forbrugerne. Således skal hver enkelt husstandautomatisk kunne kobles på den billigst tilgængeligestrøm, uanset om den kommer fra vindmøller eller fra detraditionelle fossile energikilder.Teknologisk Institut er ansvarlig for den innovative komponent,hvor EnergyFlexHouse indgår som udviklings- ogtestplatform for koncepter og intelligent udstyr, intelligentekomponenter og styringssystemer for decentraleforbrugsenheder, brugerinterfaces, og intelligente målere.Fokus er på familiens adoption af de nye teknologier ogtilpasning af adfærd/brug.Samarbejdet omfatter 31 nationale og internationalevidencentre og danske virksomheder, herunder Risø-DTU,Teknologisk Institut, Develco Products, Greentech Solutions,QEES, Greenwave Reality, Zense Technology,Nilan, DONG Energy, Danfoss,Grundfos, Vestas, IBM, COWI,UC Berkeley, Lunds Universitet,University College Dublin m.fl.Projektperiode: 2011-2017Finansiering: Deltagerne samt DetStrategiske Forskningsråd og Rådetfor Teknologi og Innovation.EnergyFlexFamily indgår iSmart Grid-aktiviteter, hvorteknologi og intelligent styringsikrer et fleksibelt energiforbrugi samspil med egenenergiproduktion og centralenergiforsyning.EnergyFlexFamily is includedin Smart Grid-activities,where technology andintelligent operation ensuresa flexible energy consumptionin interaction with ownenergy production andcentral energy production.16 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


1Demonstrationof low-energydistrict heatingsystems forlow-energybuildingsThe project demonstrates a newconcept for low-energy districtheating for low-energy buildingswhere the supplied districtheating temperature to theconsumers declines to 50°C.The concept involves the useof new types of district heatingunits and twin pipes in verysmall dimensions.The tests are carried out inEnergyFlexLab equipped with adistrict heating supply includingbranch pipe, twin pipe, a servicepipe of 14 mm outer diameterand 10 mm inner diameter - thetotal diameter including insulationis only 110 mm. A districtheating unit with a tank volumeof 175 litres also forms part of thetests. A test is carried out usinga draw off robot with 3 differentfilling patterns for hot domesticwater at different times of theyear (based on DS 439 and theEuropean Standard PrEN 50440).Adjustment of the primary flowcompared to the actual consumptionand tank volume areparameters of great importanceto the actual cooling in the tank.It is documented that it is possible to maintain a hotdomestic water temperature that is very close to thedistrict heating supply temperature. On the basis ofthe tests, measures are proposed that can contribute toimproved adjustment of the hot water consumption withprimary flow.The activities are carried out in co-operation with:Danfoss A/S, LOGSTOR A/S, Kamstrup A/S, Ribe JernindustriA/S, DTU-BYG, Høje Taastrup Fjernvarme A.m.b.a.Project period: 2009-2011Financing: Participants and the Energy TechnologyDevelopment and Demonstration Program (EUDP).2Dynamic models forcontrolling floor heatingDevelopment of an energy efficient and inexpensivefloor heating application for Seluxit’s wireless masterunit. Today, the master unit is marketed for homeautomation of i.a. indoor climate, lighting and generalrelay operations. The floor heating application includesthe heating system in the complete home automationstrategy.The project includes:• Clarification of necessary indoor climate sensoryactivity and listing of specification of requirementson the basis of floor heating systems available onthe market (low heat capacity under floor heating /high heat capacity under floor heating).• Development of control algorithms includingautotuning routines as well as development ofuser interface for Smartphones and PCThe system is tested and optimised in EnergyFlexHouse.The activities are carried out in co-operation with:Seluxit ApSProject period: 2011Financing: Participants and Danish Agency for Science,Technology and Innovation.3Strategic platformfor innovationand research inintelligentelectricity: I-PowerThe I-Power platform is thelargest Danish venture concerningSmart Grids. Through a combinedresearch, development andinnovation effort the venturedevelops an intelligent and flexibleenergy system that can handle afluctuating electricity production.As part of the effort, I-Power willdevelop intelligent control ofdecentralised electricityconsumption and productionunits, and tools to control themillions of flexible electric devicesthat will be used by consumers inthe future. This means that eachindividual household automaticallycan be connected tothe cheapest available power,irrespective of whether it comesfrom wind turbines or otherrenewables - or from traditionalfossil energy sources.Danish Technological Instituteis responsible for the innovativecomponent where EnergyFlex-House will participate asdevelopment and test platformfor concepts and intelligentequipment, intelligent componentsand control systemsfor decentralised consumer units,user interfaces and intelligentmeters. Focus is on the family’sability to adopt the newtechnologies and adaptationof behaviour/use.The co-operation comprises31 national and internationalknowledge centres and Danishcompanies, including Risø-DTU,Danish Technological Institute,Develco Products, GreentechSolutions, QEES, GreenwaveReality, Zense Rechnology, Nilan,DONG Energy, Danfoss, Grundfos,Vestas, IBM, COWI, UC Berkeley,Lunds University, UniversityCollege Dublin, a.o.Project period: 2011-2017Financing: Participants andThe Danish Council for StrategicResearch and the Danish Councilfor Technology and Innovation.development of energy-efficient technology 17


4PCM-BETON – BEDREINDEKLIMA OG LAVEREENERGIFORBRUGProjektet udvikler nye energieffektivesystemløsningerbaseret på den optimale brugaf faseskiftende materialer,PCM (Phase Change Materials)i beton, og den optimale brug afPCM-betonelementer i konstruktionen.Systemløsningerne skalsikre at energiforbruget til kølingi bygningen reduceres yderligere.PCM har stort potentiale ibyggeindustrien, men udfordresimidlertid af uafklarede videnskabeligeog tekniske spørgsmål,der pt. hæmmer brugen af PCMi beton. EnergyFlexHouse giveren unik mulighed for at udføreforsøg og efterprøve de udvikledeenergimæssige systemløsningeri fuldskala. Før nyudvikledePCM-elementer implementeresi bygningen, testes der medPCM-puds på vægge for at få enforståelse for de kompliceredevarmeoverførselsmekanismer ien PCM-beton og derved blive istand til at optimere geometrienpå et PCM-betonelement.Aktiviteterne gennemføres i samarbejdemed BASF A/S, Byggeriog Anlæg - Aalborg Universitet ogSpæncom A/SProjektperiode: 2009-2012Finansiering: Deltagerne samtHøjteknologifonden.Ventilationssystemet bruger mindre energi og vil værebilligere at installere end andre kendte løsninger.Der gennemføres omfattende innovative test i Energy-FlexHouse:• Optimering og finpudsning af styrings- og reguleringsalgoritmensåledes at to ventilationsenhedersinteraktion med hinanden på væsentlige parametreafprøves både i det normale område og i yderområder• Frosttest med dynamiske påvirkninger af fugtindholdpå ”den varme side”• Fuldskalatest af ventilationsenhederne i Energy-FlexFamily hvor ”testfamilier” rapporterer deressubjektive oplevelser af det akustiske, termiske ogatmosfæriske indeklima, herunder brugervenlighedenaf ventilationsenhederne.Aktiviteterne gennemføres i samarbejde medInventilate ApSProjektperiode: 2010-2012Finansiering: Deltagerne samt det EnergiteknologiskeUdviklings- og DemonstrationsProgram (EUDP).Temperaturforløbet i betondækmed PCM analyseres somudgangspunkt for vurderingaf mulighederne for at øgebetonens varmeakkumuleringog opnå energibesparelser.The temperatures in the concreteslab with PCM are analyzed aspart of the process valuating theheat accumulation in concreteand the included energy savings.Der gennemføres en række målingeri ”side-by-side”-rummenei EnergyFlexHouse. Målingernesammenholdes med Bsim-simuleringer.Fokus er på udvendigstyrbar solafskærmning og indvendigsolafskærmning. Projektetskal vise sammenhængen mellemsimuleringer og målinger, og effektenaf koncepter for styring ogregulering af solafskærmning.Aktiviteterne gennemføres isamarbejde med FischerDanmark A/SProjektperiode: 2011-2012Finansiering: Deltagerne samtForsknings- og Innovationsstyrelsen.5DECENTRALVENTILATION MEDREGENERATORI projektet udvikles et ventilationssystemmed varmegenvinding,bestående af flere små decentraleenheder til ventilation af detenkelte rum. Systemet baseres pået ventilationsprincip, som brugeret regenerativt materiale somenergilagring. Dette muliggøren opbygning, som gør integrationeni bygningen nemmere,hvor arkitekten og teknikeren fårstørre designfrihed og hvor denfærdige installation søges skjultfor brugeren.6SOLAFSKÆRMNING TILLAVENERGI-BOLIGERØnsket om optimering af solindfald gennem vinduer kanføre til uacceptable overtemperaturer, der kun delvistkan hindres af varmeakkumulering og forceret ventilation.I mange tilfælde kan et fornuftigt termisk indeklimakun opretholdes ved brug af solafskærmning, somderved kan få indpas i boligbyggeriet.Projektet demonstrerer og dokumenterer effekten afafskærmningsstrategier valgt ud fra en række Bsimsimuleringeromfattende:• Energirude uden solafskærmning• Energirude med indvendig solafskærmning,med styring• Energirude med indvendig solafskærmning,uden styring.Solafskærmning er ikke typisk iboligbyggeri, men kan blive ennødvendig komponenti lavenergibyggeri med stortsolindfald.Solar shading is not typical inDanish housing, but can be anecessary new element in thedesign of low energy housingwith large solar gain.18 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


4PCM Concrete –improved indoorclimate and lowerenergyconsumptionThe project develops newenergy-efficient system solutionsbased on the optimum use ofphase-changing materials (PCM)in concrete and the optimumuse of PCM concrete elements inconstruction. The system solutionsshall ensure that the energyconsumption for cooling thebuilding is further reduced. PCMhas a large potential in the buildingindustry, but is challenged by unresolvedscientific and technicalquestions that currently hamperthe use of PCM in concrete.EnergyFlexHouse gives a uniquepossibility to carry out tests anddetermine the developed energyrelatedsystem solutions in fullscale. Before newly developedPCM elements are implementedin the building, tests are carriedout with PCM plaster on wallsto obtain an understanding ofthe complicated heat transfermechanisms in PCM concrete.This understanding is needed to optimise the geometryof a PCM concrete element.The activities are carried out in co-operation with:BASF A/S, School of Engineering and Science - AalborgUniversity, Spæncom A/SProject period: 2009-2012Financing: Participants and The Danish NationalAdvanced Technology Foundation.5Decentralised ventilationwith regeneratorA decentralised ventilation system with heat recoveryis developed including several small units for roombased ventilation. The system is based on a ventilationprinciple that uses a regenerative material as energystorage. This enables a design easier to integrate in thebuilding, giving the architect and the technician greaterdesign freedom. The ventilation system uses lessenergy and will be cheaper to install than other wellknownsolutions. Extensive innovative tests are carriedout in EnergyFlexHouse:• Optimisation and final adjustment of controlalgorithm so the two interacting ventilation unitsare tested on substantial parameters both in thegeneral area and in outer areas.• Frost test with dynamic influence of moisturecontent on the “warm side”• Full-scale test of the ventilation units in Energy-FlexFamily where the “test families” report theirsubjective experience of the acoustic, thermal andatmospheric indoor climate, including theuser-friendliness of the ventilation units.The activities are carried out incooperation with: Inventilate ApSProject period: 2010-2012Financing: Participants and theEnergy TechnologyDevelopment and DemonstrationProgram (EUDP).6Solar shadingfor low-energyhousesOptimising solar gain throughwindows in housing can lead tounacceptable excess temperaturesthat only partly can beprevented by heat accumulationand forced ventilation. Oftena reasonable thermal indoorclimate can only be maintainedby introducing solar shading, arelatively new element in Danishhousing. The project demonstratesand documents the effectof shading strategies chosen onthe basis of a number of Bsimsimulations, including:• Energy window without solarshading• Energy window with interiorsolar shading, automaticoperation• Energy window with interiorsolar shading, manualoperation.A number of measurements arecarried out in the side-by-siderooms in EnergyFlexHouse.The measurements are comparedwith Bsim simulations. Focus ison exterior controllable solarshading and interior solarshading. The project will showthe connection betweensimulations and measurementsand the effect of concepts forcontrol of solar shading.The activities are carried out inco-operation with:Fischer Danmark A/SProject period: 2011-2012Financing: Participants andDanish Agency for Science,Technology and InnovationProject period: 2010-2012Financing: Participants andDanish Energy Association(ELforsk) and Danish Agencyfor Science, Technology andInnovation.development of energy-efficient technology 19


7INTELLIGENTSTYRINGOG BRUGERDREVENINNOVATIONProjektet udvikler en samletintelligent styring af mekaniskventilation, naturlig ventilation,rumopvarmning og solafskærmning.Styringen omfatter trekoncepter:• Den energioptimeredestyring, der opfylder degældende krav i Bygningsreglementet2010.• Den indeklimaoptimeredestyring, der sikrer atindeklimaet lever op til DS/EN15251• Den brugerdrevne styringhvor brugerne manueltindtaster deres ønsker tilventilation, solafskærmningog varme.Styringerne tager alle højde forudetemperatur, vind, solindfald,nedbør og indetemperaturer.Beboerne i EnergyFlexHousetester og vurderer styringerne isommer- og vintersituationen.Som en særlig del af projektetanalyseres energiydelsen kunstlys– målt og oplevet. Fokus erher på brugen af kompaktrør(”lavenergipærer”), halogenpærerog LED- belysning.Aktiviteterne gennemføres i samarbejde med Nilan A/S,Fischer Danmark A/S, Seluxit ApS, Asger BC lysProjektperiode: 2010-2012Finansiering: Deltagerne samt ELforsk (PSO – Public ServiceObligation) og Forsknings- og Innovationsstyrelsen.8VENTILATION AFLAVENERGIBOLIGERProjektet opstiller og afprøver en række strategier forventilation af lavenergiénfamiliehuse med fokus påenergiforbrug, indeklima og komfortgrænser, styring ogomkostningseffektivitet:• Mekanisk ventilation med varmegenvinding• Behovsstyret mekanisk ventilation med varmegenvinding• Naturlig ventilation• Behovsstyret naturlig ventilation• Hybrid ventilation (kombinationer af ovenstående)• Fri natkøling med kuldegenvinding om dagen.Strategierne afprøves i EnergyFlexHouse (både Lab ogFamily), som grundlag for udvikling af enkle og robusteventilationsløsninger til lavenergibyggeri.Styringsstrategierne suppleres med retningslinjer, derfortæller hvilken bygnings- og installationsudformningerde er relevante for (vinduesarealer, varmeakkumulering,varmefordelende system, intern belastning mv.).Aktiviteterne gennemføres i samarbejde med bl.a.Nilan A/S og ØlandProjektperiode: 2011-2012Finansiering: Deltagerne samt Forsknings- ogInnovationsstyrelsen.Ventilationsstrategier afprøves iEnergyFlexHouse som grundlagfor udvikling af enkle og robusteventilationsløsninger til lavenergibyggeri.The ventilation strategies aretested in EnergyFlexHouse asbasis for the development ofsimple and robust ventilationsolutions for low-energybuildings.20 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


7Intelligent control anduser-driven innovationThe project develops a complete intelligent control ofmechanical ventilation, natural ventilation, space heatingand solar shading. The control comprises the followingthree concepts:• Energy optimised control that meets the currentrequirements of the Building Regulations of 2010.• Indoor climate control that ensures that the indoorclimate lives up to DS/EN15251.• User-driven control where the users manually entertheir requests to ventilation, solar shading andheating.All three types of control consider the outdoor temperature,wind, solar radiation, rain and indoor temperatures.The residents of EnergyFlexHouse test and evaluatecontrols during the summer and winter periods. As aspecial part of the project, the energy service artificiallight is analysed – measured and experienced, includingcompact tube bulbs, halogen bulbs and LED lighting.The activities are carried out in co-operation with: NilanA/S, Fischer Danmark A/S, Seluxit ApS, Asger BC Lys.8Ventilation of low-energyhousingThe project will set up and test a number of strategiesfor ventilation of low-energy single-family houseswith focus on energy consumption, indoor climateand comfort limits, control and cost efficiency:• Mechanical ventilation withheat recovery• Demand-controlledmechanical ventilation withheat recovery• Natural ventilation• Demand-controlled naturalventilation• Hybrid ventilation(combinations of the above)• Free night-time cooling withcold recovery during thedaytime.The strategies are tested inEnergyFlexHouse (in the Labas well as the Family building)as basis for the development ofsimple and robust ventilationsolutions for low-energy buildings.The control strategies aresupplemented with guidelinesfor selecting ventilation systemmatching the building andinstallation designs (windowareas, heat storage, heat distributingsystem, internal load etc.).The activities are carried out inco-operation with: Nilan A/S,Øland, a.oProject period: 2011-2012Financing: Participants andDanish Agency for Science,Technology and Innovation.Intelligent styring af mekaniskventilation, naturlig ventilation,rumopvarmning og solafskærmningtager udgangspunk i udviklingog afprøvning af kompleksestyringsalgoritmer.Intelligent operationof mechanical ventilation, naturalventilation, space heatingand solar shading is based onthe development and testing ofcomplex operation algorithms.development of energy-efficient technology 21


9VARMEPUMPERSSAMSPIL MEDELFORSYNINGS-SYSTEMETProjektet udvikler og demonstrererkonkrete løsningsforslag, dervia styringsboks optimerer individuellevarmepumpers samspilmed elforsyningssystemet, såder på en intelligent måde skabesplads til mere vindkraft i energiforsyning.Det er ønsket at opnå fleksibiliteti elforbruget ved at fremskyndeeller udskyde varmeforbruget vedhjælp af varmelagring i bygningskonstruktionereller decideredevarmelagre.Test af varmepumper og styringsamt bygningsfysiske tests gennemføresi EnergyFlexHouse,med fokus på kombinationeraf varmepumpe, lagertank ogbygning, samt test af kommunikationssystem,server, styreboks,varmepumpe og af styreboksensalgoritme for driftsoptimeringaf varmepumpen på basis afspotpriser.De udviklede systemer testes påvarmepumper i et større antal boliger,hvor den udviklede eksternestyreboks forbindes til varmepumpensstyring og nødvendigesensorer for temperaturer mv.installeres.10FASKINE MED REGNBEDProjektet opsamler funktions- og driftserfaringer fraet system for afledning af regnvand fra énfamiliehuse:faskine med tilhørende regnbed, og bidrager til udviklingaf effektive afvandingssystemer mod monsterregn. Somled i EnergyFlexHouse-byggeriet er der etableret tre faskinermed overløb til et regnbed. Èn faskine på 4 m³ forhver af bygningerne, samt en større på 35 m³ med afløbfra ankomstpladsen ved bygningerne.Formålet er at få erfaringer med vandføring og aflejringeri både ind- og udløb af faskinerne gennem målingerog via visuel inspektion af faskinerne via tv-kamera.Anlægget dokumenterer drift og levetid af faskinerne.Faskinerne er etableret i et område med lerjord og højgrundvandsstand, som reducerer udsivning fra faskinerne.Projektet giver dermed nyttige erfaringer: Hvor hurtigtsker tømningen af faskinerne? Hvor ofte forekommerder overløb? Hvilke krav er der til drift og vedligehold?Vil faskinerne få nedsat funktionsevne efter en årrække,så de f.eks. skal graves op?Når faskinerne ved EnergyFlexHouse er fyldt med regnvand,vil det overskydende regnvand samles i en lavningi terrænet, der er etableret som et regnbed. Dette vil haveforskellig størrelse afhængig af regnmængden.Regnbedet skal sikre praktiske driftserfaringer, herunderhvilke planter der kan tåle forskellige vandstande.Ege- og hjertetræer er f.eks. plantet på række, så deresreaktion på vand kan afsløre sig i væksten. Træerne bliverdermed et barometer for vækstvilkårene i regnbedetsammen med en fugttolerant græsblanding.Aktiviteterne gennemføres i samarbejde med NyrupPlast A/S, Nordisk Wavin A/S og Saint Gobain Weber.Projektperiode: 2009-2012Finansiering: Deltagerne samt Forsknings- ogInnovationsstyrelsen.Varmepumpen kan blive etvæsentligt aktivt element i dendanske energiforsyning,ikke mindst i Smart Gridsammenhænge.The heat pump can be an activeelement in the Danish energysupply, not least in the Smart Gridcontext.Aktiviteterne indgår i den omfattendeindsats ”Fra Vind til Varme”.Aktiviteterne gennemføres i samarbejdemed virksomheder i dendanske varmepumpebranche.Projektperiode: 2010-2012Finansiering: Deltagerne samtForskEL (PSO – Public ServiceObligation).22 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


Overskudsvand fra faskinen ledestil et regnbed, der ændrer størrelseafhængigt af nedbørog nedsivning.Overflowing water from thefascine is led to a rainbed whichchanges size depending on rainand percolation.9Interplay of heat pumps withthe electricity supply systemThe project develops and demonstrates intelligentsolutions that via a control box will optimise the interplayof individual heat pumps with the electricity supplysystem increasing the utilisation of wind power in theenergy supply. The objective is to obtain flexibility in theelectricity consumption by speeding up or postponingthe heat consumption by means of heat accumulation inbuilding constructions or using actual heat storages.Heat pump and control tests as well as building physicaltests are carried out in EnergyFlexHouse with focus oncombinations of heat pump, storage tank and building,as well as test of the communication system includingserver+control box+heat pump, and of the control box’salgorithm for operation optimisation of the heat pumpon the basis of spot prices. The developed systems aretested on heat pumps in a larger number of houses,where the developed external control box is connectedto the heat pump control and the necessary sensors fortemperatures etc. are installed. The activities form partof the venture called “From Wind to Heat”.The activities are carried out in co-operation with:Main companies in the Danish heat pump tradeProject period: 2010-2012Financing: Participants and ForskEL(Public ServiceObligation funding).10Fascine with rain bedThe project collects functional and operationalexperience from a system for discharge of rainwaterfrom single-family houses: fascine including rain bedcontributes to the development of an efficient drainagesystem that can resist massiverain squalls. As part of the Energy-FlexHouse building, three fascineswere established with overflowto a rain bed. Each building hasa fascine of 4 m 3 and there isone larger fascine of 35 m 3 withdischarge at the place of arrivalnear the buildings.The objective is to gain experienceof rate of flow and depositsat the inlet and outlet of thefascines through measurementsand through visual inspection ofthe fascines via a TV camera. Thesystem documents the operationand lifetime of the fascines. Thefascines were established in anarea with clay and high groundwater level which reduce seepagefrom the fascines.Therefore, the project givesuseful experience: How quicklyare the fascines emptied?How often does overflow occur?Which requirements exist tooperation and maintenance?Will the fascines be exposed toreduced functional capacity aftersome years and will it be necessaryto dig them up by then?When the fascines at Energy-FlexHouse are filled with rainwater,the surplus rainwater willcollect in a hollow in the groundconstructed as a flexible rain bedgrowing with the amount of rain.The rain bed shall ensure practicaloperational experience includingwhich plants can stand thedifferent water levels. Oak andother suitable trees are plantedin rows so their reaction to thewater can be revealed in the waythey grow. In that way, the treesbecome a gauge of the growthconditions in the rain bed togetherwith a humidity tolerant grassmixture.The activities are carried out inco-operation with: Nyrup PlastA/S, Nordisk Wavin A/S andSaint Gobain WeberProject period: 2009-2012Financing: Participants andDanish Agency for Science,Technology and Innovation.development of energy-efficient technology 23


11ERSTATNING AF ELMED VARME TIL VASK,OPVASK OG TØRRINGAktiviteten demonstrerer mulighederfor fleksibelt energiforbrugi forbindelse med vask, opvask ogtøjtørring i EnergyFlexFamily.Tørretumbleren er forsynet medvarmepumpe. Den sparer 50 til 60% energi i forhold til en almindeligtumbler, som ofte er af energiklasseC. Den indbyggede varmepumpesvarmeflade opvarmerluften som blæses gennem tøjet,medens den kolde flade afkølerog fortætter vandet i den fugtigeluft, før luften igen opvarmes ogblæses ind i tøjet.Vaskemaskinen har blandingssystemfor varmt og koldt vandsamt el-patron, så den kananvendede varmt vand og el iprocessen.Opvaskemaskinen er forsynetmed varmeveksler og kan dervedanvende varme alene, da indtagetvand løbende kan opvarmesvia veksleren. Efter behov kanvarmen suppleres med varme fraet el-varmelegeme.Maskinerne kan dermed vekslemellem el og varme, eller brugebegge dele, afhængigt af programog ønsket om prioritering afenergiforsyning.11Replacing electricity withheat in washing machines,dishwashers and tumblersThe activity demonstrates the options for flexible energyconsumption connected to washing machines, dishwashersand tumble dryers in EnergyFlexFamily.The tumbler includes a heat pump, hereby saving 50to 60 % energy compared to a typical new tumbler withenergy label C. The build in heat pump heats the airdrying the clothes, at the same time cooling the humidair and condensing the water, before the air is reheatedto continue the drying process.The washing machine can use both hot water andelectricity in the process – it has a mixing system for hotand cold water, and an electric heating element.The dishwasher has a heat exchanger and can washusing only heat, as the water can be heated through theheat exchanger. If needed the heat can be supplementedby an electric heating element.The machines can either use electricity or heat, or both,depending on selected program and priority of theenergy supply.Each family in EnergyFlex Family has its individualpattern using the three energy services. The use of themachines and the connected energy consumption (heat/electricity/both) are evaluated gaining experience for aflexible use of the energy, and the connected advantagesand disadvantages.This is combined with optionsfor using the energy services ondifferent hours during the day.The activities are carried out inco-operation with: ASKOProject period: 2010-2012,Financing: Participants andDanish Agency for Science,Technology and Innovation.Maskinerne kan anvende entenel eller varme eller begge dele,afhængigt af program ogprioritering af energiforsyning,og dermed bidrage til et fleksibeltenergiforbrug.The machines can eitheruse electricity or heat or both,depending on program andpriority of energy supply,hereby contributing to theflexible energy consumption.Familierne i Family har hverderes mønstre for brug af de treenergiydelser. Brugen af maskinerneog det tilhørende energiforbrug(varme/el/varme og el)undersøges som udgangspunktfor vurdering af muligheder forfleksibel anvendelse af varme ogel, og de brugsmæssige fordeleog ulemper. Dette sammenholdesmed vurderinger af mulighedernefor tidsmæssig forskydning af de3 energiydelser.Aktiviteterne gennemføres isamarbejde med ASKOProjektperiode: 2010-2012Finansiering: Deltagerne samtForsknings- og Innovationsstyrelsen.24 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


Sådan erEnergyFlexHousebyggetEnergyFlexHouse kan tilpasses og ændres til de aktuelleudviklingsforløb. Bygningsdele, komponenter og installationerkan udskiftes, tilpasses, udbygges eller anvendesi en ny kombination. De to bygninger kan ses somfleksible laboratorieopstillinger, der kan ændres efterbehov. Dette krav var afgørende for konstruktionernesog byggeriets udformning.Bygningernes konstruktioner og installationer vedopførelsen i 2009 er kort beskrevet i det følgende.Bygningernes udformningHvert af de to huse er udformet som en énfamilieboligpå 216 m 2 brutto i to etager. Bygningerne har sadeltagder hælder 35°. Bygningernes facader og tagflader erorienteret mod syd og nord.I øverste etage følger loftet spærene, dog er der etableretet teknikloft mod nord til ventilationssystemer ogfremtidige tiltag. Stueetagen indeholder 4 værelser: 2sæt ”side-by-side” rum, to baderum samt et bryggers/teknikrum. Rummene samles af en langsgående gang,der i begge ender åbner sig mod 1. sal.the buildingsEach house is designed as asingle-family house with a grossfloorage of 216 m 2 in two storeys.The buildings have a pitched roofwith an angle of 35 degrees.The facades and roofs of thebuildings face south and north.On the first floor, the ceiling isslanted in line with the beams.However, a technology loft hasbeen established to the north,to give room for ventilationsystems and future installations.The ground floor consists of 4rooms: two sets of “side-by-side”rooms, two bathrooms anda utility/technology room.The rooms are connected by alongitudinal corridor that at bothends opens to the first floor.There is a large common loungearea on the first floor with anopen kitchen and access to aterrace facing east and a balconyfacing west. The buildings havelarge windows facing south,north, east and west. Theskylights in the double-heightliving room contribute to supplydaylight and natural ventilation.På 1. sal er ét stort fælles opholdsrum med fritliggendekøkken og udgang til en østvendt terrasse og en vestvendtaltan. Bygningerne har store vinduesarealer bådemod syd, nord, øst og vest. Ovenlysene i det dobbelthøjeopholdsrum bidrager til dagslys og naturlig ventilation.The Design ofEnergyFlexHouseEnergyFlexHouse can be adapted and changed in linewith the actual research and development projects.Building parts, components and installations can bechanged, adapted, extended or used in newcombinations. The two buildings can be seen as flexiblelaboratory set-ups that can be adapted according torequirements. The demand for flexibility was a crucialrequirement to the construction and design of thebuildings.The constructions and installations of the buildings completedin 2009 are briefly described in the following.development of energy-efficient technology 25


EnergyFlexHouse blev opførtaf Teknologisk Institut i 2009.Henning Larsen Architects vararkitekter på bebyggelsen, mensEnemærke & Petersen a/s varhovedentreprenører.26 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


EnergyFlexHouse was built byDanish Technological Institutein 2009, in cooperation withHenning Larsen Architects.Enemærke & Petersen a/swas general contractor.Sådan erEnergyFlexHousebyggetThe design ofEnergyFlexHousedevelopment of energy-efficient technology 27


EnergyFlexLab er en ”skrabet”,men mere fleksibel versionaf EnergyFlexFamily. I Labbygningener bryggerset og etbaderum helt inddraget til teknik.Bygningen har store vandrette oglodrette installationsskakte medinstallationer og teknik, der sikrerden vigtige fleksibilitet.”Side-by-side” rummene giversom nævnt mulighed for sammenlignendeforsøg på rumbasisbåde i Lab- og i Family-bygningen.I EnergyFlexLab kan de to etagerenergimæssigt set adskilles, såder kan udføres forsøg samletfor én etage, med henholdsvisnormal rumhøjde og indretning,og med et dobbelthøjt multirum.Endelig kan der gennemføres forsøgomfattende hele bygningen.KlimaskærmenBygningerne er som udgangspunktudført svarende til lavenergi-klasse 1, men kan som nævntændres til de aktuelle BR-kraveller til BR 77-kravene.Der er valgt et let byggesystembaseret på energieffektive spær,for at sikre fleksibilitet i ydervæggen.Der er 500 mm mineraluld iydervægge, 500 mm mineraluldi taget og 440 mm polystyreni terrændækket. Linietabet erminimeret.Den damptætte membran er placeret beskyttet ca. 50mm inde i konstruktionen, så den ikke bliver ødelagtaf søm, skruer o.l. Tagkonstruktionen er beklædt medtagpap, som underlag for beklædningsplader mod nordog integrerede solceller og solfangere mod syd.U-værdier:Ydervægge:Tag:Terrændæk:0,08 W/m²K0,09 W/m²K0,11 W/m²KVinduerVinduerne i begge huse har 3-lags lavenergiruder. Rammerog karme er udført i kompositmaterialer og træ/aluminium.Der er to ovenlys mod nord i Family-bygningen,samt 2 mod nord og 2 mod syd i Lab-bygningen.Vinduesarealet på 43 m² i Family, er fordelt med 35 %,28 %, 19 % og 18 % mod henholdsvis syd, nord, øst ogvest. Arealet svarer til ca. 20 % af bruttoetagearealet.U-værdier:Lodrette vinduer: 0,73 – 0,9 W/m²KOvenlys: 1,4 W/m²KVinduerne kan relativt let udskiftes vedtilpasning af klimaskærmen, og veddemonstration af nyudviklede vinduersegenskaber set i sammenhæng.The windows can relatively easybe replaced adapting the buildingenvelope, and when demonstrating newlydeveloped windows performance andeffect for the whole building.TæthedAlle samlinger i klimaskærmener omhyggeligt forseglede, såluftskiftet ved blower-door-testenvar henholdsvis 0,79 l/s pr. m² og0,42 l/s pr. m² ved 50 pa. for Labbygningenog Family-bygningen.varmekilderEnergyFlexLab var ved opførelsenudstyret med en varmepumpekombineret med solvarmeanlæg.EnergyFlexFamily blev fødtmed en kombineret varmepumpeløsning- en boligventilationsvarmepumpeog en væske/vand minivarmepumpe, samt etsolvarmeanlæg.Jordslangerne dækker et arealpå 450 m², og kan forsyne beggeeller blot én af bygningerne.Udover varmepumpen blev labbygningenfra starten forsynetmed mulighed for hurtig omstillingtil en nyudviklet fjernvarmeunittil lavenergibyggeri. Teknikrummenei begge bygningerer forberedt så forsyning let kanudskiftes til f.eks. gaskedel ellermikrokraftvarme.SolcellerEnergyFlexLab har et solcellearealpå 39 m 2 , som producerer ca.5.900 kWh i et normal-år.EnergyFlexFamily’s solcellearealer ca. 20 m² større, 58 m 2 på grundaf el-bilen. Solcellerne til denenergineutrale bolig producererdermed ca. 9.600 kWh pr. år.Solcellerne er nettilsluttede -bygningerne leverer og modtagerelektricitet fra nettet, der i princippetfungerer som lager. Solcellerneer højtydende monokrystallinskesolceller.SolvarmeanlægEnergyFlexLab har et solfangerarealpå 13 m 2 så solen kanbidrage tilde varmt brugsvandog rumopvarmning. Energy-FlexFamily har et traditioneltbrugsvandsanlæg med 4,8 m 2solfanger.28 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


EnergyFlexLab is a “no-frills”version of EnergyFlexFamily.In the Lab building, the utilityroom and one of the bathroomsare used for technology. Thebuilding has large horizontal andvertical installation shafts withinstallations and technologyensuring the important flexibility.As mentioned, the side-by-siderooms allow for comparativetesting on a room basis in theLab as well as in the Familybuilding. In addition to this thetwo storeys of EnergyFlexLab canbe separated for energy-relatedactivities, so overall tests can becarried out for one single floor,either with normal room height orwith double-height. Finally, testscomprising the entire building canalso be carried out.Building envelopeThe buildings were originallyconstructed according to lowenergyclass 1, but can bechanged according to the currentBuilding Regulations or to theBuilding Regulations from 1977.A simple construction systembased on low energy woodenbeams was chosen to ensureflexibility in the outer walls. 500mm mineral wool was placed inthe outer walls, 500 mm mineralwool in the roof and 440 mmpolystyrene was placed in thefloor bed. Linear thermaltransmittance was minimised.The vapour-proof membrane wasplaced app. 50 mm from the innerside in the construction so it willnot become damaged by nails,screws etc. The roof design islined with roof felt, as an underlayfor facing sheets on the north sideand integrated photovoltaic cellsand solar collectors on the southside.WindowsThe window area in the Family building amounts to43 m 2 and is distributed with 35 %, 28 %, 19 % and 18 %towards the south, north, east and west, respectively.The area corresponds to app. 20 % of the gross floorarea.Overall heat-transfer co-efficient:Vertical windows: 0.73 – 0.9 W/m 2 KSkylights: 1.4 W/m 2 KTIGHTNESSAll joints in the building envelope have been carefullysealed and the air change during the blower-door testwas 0.79 l/s per m 2 and 0.42 l/s per m 2 at 50 pa for theLab and the Family building, respectively.HEAT SOURCESDuring construction, EnergyFlexLab was equipped witha heat pump combined with a solar heating system.EnergyFlexFamily originally had a combined heatpump/ventilation system and a liquid to water groundheat pump and a solar heating system. The ground coilscover an area of 450 m 2 and can supply both or merelyone of the buildings.In addition to the heat pump, the Lab building wasfrom the beginning designed for quick change-over toa newly-developed district heating unit for low-energybuildings. In both buildings, the technology rooms areprepared for easy supply change to e.g. gas boilers ormicro-cogeneration.PHOTOVOLTAICSEnergyFlexLab has 39 m 2 ofphotovoltaics producing app.5,900 kWh in a common year.The area of the photovoltaics onEnergyFlexFamily is app. 20 m 2larger, amounting to 58 m 2producing 9,600 kWh/yr, needed,due to the electric vehicle.The photovoltaics are gridconnected . The two buildingssupply and collect energy fromthe power grid, which in principleworks as storage. The photovoltaicsare high-performancemono crystalline photovoltaics.SOLAR HEATINGEnergyFlexLab has a solarcollector area of 13 m 2 enablingdevelopment activities wheresolar heat contributes to both hotdomestic water and to spaceheating. EnergyFlexFamily hasa traditional domestic hot watersystem with a solar collector areaof 4.8 m 2 .Bygningerne er som udgangspunktudført svarende til lavenergiklasse1 (LE1), men kan ændres til deaktuelle BR-krav eller til BR 77-kravene.The buildings were originallyconstructed according to lowenergyclass 1, but can be changedaccording to the current BuildingRegulations or to the BuildingRegulations from 1977.Overall heat-transfer coefficients:Outer walls: 0.08 W/m 2 KRoof:0.09 W/m 2 KFloor bed: 0.11 W/m 2 KSådan erEnergyFlexHousebyggetThe design ofEnergyFlexHousedevelopment of energy-efficient technology 29


LokaltfjernvarmenetDer er etableret et lokalt fjernvarmenetmed en lille varmecentrali bebyggelsens udkant. Nettetomfatter to sæt ledninger, såsystemet giver mulighed for atarbejde med energioptimal driftafde traditionelle systemer oglavtemperatursystemer. Fjernvarmenettetgiver desuden mulighedfor at eksperimentere medtransport af varme fra bygning tilbygning og med energilagring ifjernvarmenettet.Taget producerer elektricitet ogvarme mens de fjernbetjenteovenlys sikrer godt dagslys ogmulighed for naturlig ventilation.The roof generates electricityand heat, and includes automaticskylights providing day light andnatural ventilation.VarmefordelendesystemerEnergyFlexHouse er opført medflere varmefordelingssystemer,der kan anvendes enkeltvis eller ikombination. Der er således gulvvarmeoveralt samt radiatorer vedydervægge/vinduer, radiatorerved indervæggene og varmefladei ventilationssystem. Fordelingssystemernekan operere medforskellige fremløbstemperaturog kan kombineres med forskelligevarmekilder med henblik påenergieffektivisering, indeklima,omkostningseffektivitet, styringog robusthed.Der er i hvert hus installeretseparate gulvvarmekredse tilhvert rum – 10 i alt. Systemet erdimensioneret til lavtemperaturdriftmed lille afkøling, dels afkomfortmæssige hensyn, dels forat mindske uønsket varmetab ifordelingsrørene. En lav fremløbstemperaturer en forudsætningfor lavtemperaturfjernvarme ellerfor energieffektive varmepumpeløsninger,og for udnyttelse afsolvarme til rumopvarmning.I EnergyFlexHouse er der toradiatorsystemer – et traditioneltsystem, hvor radiatorerne erplaceret langs ydervæggene ogunder vinduer og et mere utraditioneltsystem, hvor radiatorerneer placeret langs indervæggene.Radiatorerne ved indervæggegiver kortere rørtræk, mindre tryktabi systemet og mindre uønsketvarmeafgivelse i fordelingsrørene.De to alternativer giver mulighed for at sammenholderadiatorudformning, temperaturniveau og temperaturgradienteri rummene.VentilationsystemerBegge huse er opført med et mekanisk ventilationsanlægmed effektiv varmegenvinding og lavt el-forbrug. Denpassive varmeveksler i EnergyFlexLab er placeret påteknikloftet, mens varmeveksler og varmepumpe i afkastkanalerneer placeret i EnergyFlexFamily’s bryggers.Lavtrykskanalsystemerne giver mulighed for indblæsningog udsugning i samtlige rum, styret af motorspjældmed variabel regulering.Der er dermed mulighed for individuel regulering afluftmængden til de enkelte rum. Dette giver et uniktgrundlag for at arbejde med behovsstyret ventilation iEnergyFlexHouse. Lab-bygningen er desuden forsynetmed et naturligt ventilationssystem - ydervægsventileri alle rum, kombineret med automatisk ovenlys, samtaftrækskanal fra baderum.Ventilationssystemerne giver dermed mulighed forhybrid ventilation, f.eks. mekanisk ventilation med varmegenvindingi vinterhalvåret kombineret med naturligventilation i sommerhalvåret.Varmesystemet muliggørstort set alle relevante kombinationeraf varmeforsyninger(sol, varmepumpe, fjernvarme,kedler, mikrokraftvarme) ogvarmefordelende systemer(let eller tung gulvvarme,radiatorer ved indervæg ellerydervæg, samt luftvarme).The installations make itpossible to work with all relevantcombinations of heat supply(solar, heat pump, districtheating, boilers, micro-CHP)and heat distribution systems(floor heating, radiators by innerand outer walls, and throughair heating systems).30 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


LOCAL DISTRICTHEATING SYSTEMA local district heating systemhas been set up with a small heatstation on the periphery of thebuildings. The system consistsof two sets of pipes allowing forenergy-optimum operation ofthe traditional systems as wellas the low-temperature systems.The district heating system alsomakes it possible to experimentwith the transportation of heatfrom one building to the other andwith energy storage in the districtheating system.HEAT DISTRIBUTIONSYSTEMSEnergyFlexHouse wasconstructed with several heatdistribution systems that can beused separately or in combination.There is floor heating in allrooms there are radiators placedalong outer walls/windows andradiators placed along inner walls.Furthermore the ventilationssystem has heat coils for heatingThe distribution systems canoperate with different supplytemperatures and can becombined with different heatsources with regard to energyefficiency, indoor climate, costefficiency,control and sturdiness.Separate floor heating loop for each room have beeninstalled – 10 in each house. The system is dimensionedfor low-temperature operation with minor cooling, partlyin order to ensure comfortable floor temperatures andpartly to reduce unwanted heat losses from the distributionpipes. A low supply temperature is a prerequisite forlow-temperature district heating or for energy efficientheat pump solutions and for utilising solar heating forspace heating.There are two radiator systems in EnergyFlexHouse:one traditional system where the radiators are placedalong the outer walls and under the windows and a lesstraditional system where the radiators are placed alongthe inner walls. Radiators along the inner walls giveshorter tube drawing, reduced pressure loss in thesystem and less unwanted emission of heat in thedistribution pipes. The two alternatives make it possibleto compare the radiator design, temperature level andthermal gradients in the rooms.Ventilation SystemsBoth houses are constructed with a mechanicalventilation system with efficient heat recovery and lowelectricity consumption. The passive heat exchangerin the Lab house is placed in the technology loft room,while the exchanger and heat pump in the Family houseare placed in the utility room. The low-pressure ductsystems allows for air intake and exhaust in all rooms,controlled by an actuator damper with variable control.This makes it possible to individually adjustment of theamount of air in each room and forms a unique basis fordealing with demand-controlled ventilation in Energy-FlexHouse.The Lab house has additionallybeen equipped with a naturalventilation system: outer wallvalves in all rooms, combinedwith automatic skylights and airshaft from the bathroom.Therefore, the ventilation systemsmake development of hybridventilation systems possible, e.g.mechanical ventilation with heatrecovery during the winter termcombined with natural ventilationduring the summer term.Sådan erEnergyFlexHousebyggetThe design ofEnergyFlexHousedevelopment of energy-efficient technology 31


BrugsvandsinstallationenI EnergyFlexHouse er tappestedernefor varmt vand afbrugsmæssige grunde placeretspredt, hvilket er en udfordring iforbindelse med minimering afvarmetab. Brugsvandssystemernei EnergyFlexHousekan anvendes med eller udencirkulation. I EnergyFlexFamily ercirkulationssystemet udført medet dobbeltrør, hvor returrøret erplaceret inde i fremløbsrøret.På denne måde mindskes længdenaf rørtrækket og varmetabetfra installationen.OPVASK, VASK OGTØRRINGI EnergyFlexFamily huset erinstallationerne forberedt til envaskemaskine og en tørretumbleri bryggerset samt en opvaskemaskinei køkkenet.Alle tre placeringer kan forsynesmed 230 volt el, varmt vand tilindtag og varmt vand/fjernvarmetil opvarmning via varmeveksleri apparaterne. Alle placeringerhar mulighed for registrering afdiverse parametre såsom temperatur,energi, flow og tid.DOMESTIC WATER INSTALLATIONFor functional reasons, the hot water drawing pointsare located scattered in EnergyFlexHouse, which is achallenge when it comes to minimising heat loss.The domestic water systems in EnergyFlexHouse canbe used with or without circulation. The circulationsystem in EnergyFlexFamily is constructed with a doublepipe, where the return pipe is located inside the supplypipe. In that way, the length of the tube drawing and theheat loss from the installation are reduced.INSTALLATIONS FOR WHITE GOODSThe installations in EnergyFlexFamily are designed for awashing machine and a tumble dryer in the utility roomand a dishwasher in the kitchen on the first floor.The installations can supply the machines with 230 voltelectricity, hot and cold water for the process, and hotwater/district heating for heating using build in heatexchangers. Sensors and meters for temperature,energy, flow and time are included in the installation.CONTROL AND ADJUSTMENTThe data system in The data system in EnergyFlexHouseopens the prospect of developing and testing simpleas well as intelligent control. Currently, complete controlpossibilities for the heating system, mechanical andnatural ventilation and sun shading have beenestablished.In connection with projects related to flexible energyconsumption in the house, the control system isexpected to be extended to also include white goodsand other equipment.Styring ogreguleringDatasystemet i EnergyFlexHouseåbner mulighed for udvikling ogtest afde simpel og intelligentstyring. Pt. er der etableretsamlede styringsmulighederfor varmesystem, mekanisk ognaturlig ventilation og solafskærmning.I forbindelse medprojekter relateret til fleksibeltenergiforbrug i boligen forventesstyringssystemet udvidet til ogsåat omfatte udstyr.32 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


EnergyFlexHouseEnergyFlexLab ogEnergyFlexFamily er opført 2009Bygherre: Teknologisk InstitutArkitekter: Henning Larsen ArchitectsUdførende: Enemærke & Petersen a/sAdresse: Teknologisk Institut,Gregersensvej 13 og 14,2630 Taastrup, DanmarkTEKNOLOGISK INSTITUTTeknologisk Institut udvikler, anvender og formidlerteknologibaseret viden til erhvervslivet. Instituttet tilbyderogså rådgivnings- og standardiseringsaktiviteter, der medvirkertil dynamisk og harmonisk samfundsudvikling.Endelig styrker Teknologisk Institut kompetencer i privateog offentlige virksomheder gennem kursus-, certificeringsogforedragsvirksomhed. Teknologisk Instituts vigtigsteopgave er at sikre, at ny viden og teknologi hurtigt kanomsættes til værdi for vores kunder i form af nye ellerforbedrede produkter, materialer, processer, metoder ogorganisationsformer.EnergyFlexHouseEnergyFlexLab andEnergyFlexFamily were built in 2009Builder: Danish Technological InstituteArchitect: Henning Larsen ArchitectsGeneral contractor:Enemærke & Petersen a/sAddress: Danish Technological Institute,Gregersensvej 13 and 14,2630 Taastrup, DenmarkDANISH TECHNOLOGICAL INSTITUTEDanish Technological Institute develops and providestechnology-based expertise to the Danish industry.The Institute also offers consultancy and standardisationservices which contribute to dynamic, harmonious socialdevelopment.Finally, Danish Technological Institute strengthenscompetences at private and public companies andorganisations through courses, certification and lectures.The most important task of Danish Technological Institute isto ensure that new expertise and technology can quicklybe converted into value for our customers in the form ofnew or improved products, materials, processes, methodsand organisational structures.development of energy-efficient technology 33


SAMARBEJDETSTARTERHERThe internationalco-operationstarts hereKONTAKT TEAMETI EnergyFlexHouse PÅTEKNOLOGISK INSTITUTPlease contactthe EnergyFlexHouse team atDanish Technological InstituteForskning, udvikling, demonstration, test og dokumentation iEnergyFlexHouse omfatter en række centrale teknologiområder,og udføres i samarbejde med et bredt ekspertteam på TeknologiskInstitut.Kontaktlisten er på næste side er nyttig, når jeres virksomhedhar et specifikt behov for test, har forslag til et nationalt ellerinternationalt samarbejdsprojekt, eller har lyst til at seEnergyFlexHouse og drøfte udvikling af teknologi.Research, development, demonstration, testing and documentationin EnergyFlexHouse comprise a number of central areas oftechnology and they are carried out in co-operation with a widerange of experts at Danish Technological Institute.The contact list at the following page is useful when your companyneeds specific testing, has proposals for international co-operationprojects or would like to visit EnergyFlexHouse and discusstechnology development.her liggerEnergyFlexHouseKortet viser vejenPå www.teknologisk.dk/22926,3 vises vejen fra et vilkårligt stedtil Teknologisk Institut.Find your way toEnergyFlexHouseThe map shows you how to get there.At www.dti.dk/23797,2 you can find your wayfrom any location to Danish Technological Institute.HOLBÆKMOTORVEJEN 21MOTORRING 4HVEEN BOULEVARDHELGESHØJ ALLEHELGESHØJ ALLEGREGERSENSVEJIKEAROSKILDEVEJ 156ROSKILDEVEJ 156‹‹ MOD ROSKILDEMOD KØBENHAVN ››HELGESHØJ ALLEHVEEN BOULEVARDSGREGERSENSVEJHØJE TAASTRUP ST.HELGESHØJ ALLEROSKILDEVEJ 156MOD KØBENHAVN ››‹‹ MOD ROSKILDE34 ENERGYFLEXHOUSE · Udvikling af energieffektiv teknologi


HENVENDELSER, DER OMFATTER FLERE TEKNOLOGIOMRÅDEROG BREDE PROJEKTER MED FOKUS PÅLAVENERGIBYGGERI OG ENERGIEFFEKTIVISERING /ENQUIRIES THAT COMPRISE SEVERAL AREAS OF TECHNOLOGYAND WIDE-RANGING PROJECTS WITH FOCUS ONLOW-ENERGY BUILDINGS AND ENERGY EFFICIENCYOle Ravn, centerchef, civilingeniør, M.Sc. or@teknologisk.dk / +45 7220 2521Mikael Grimmig, sektionsleder, arkitekt, Architect mg@teknologisk.dk / +45 7220 2415HENVENDELSER OM ENKELTE TEKNOLOGIOMRÅDER/ENQUIRIES ABOUT INDIVIDUAL AREAS OF TECHNOLOGYFjernvarme og varmesystemer/ DH and Heating SystemsChristian Holm Christiansen, civilingeniør, M.Sc.Otto Paulsen, civilingeniør, M.Sc., ph.d.Ventilationssystemer/Ventilation SystemsChristian Drivsholm, civilingeniør, M.Sc.Christian Grønborg Nicolaisen, diplomingeniør, B.Sc.Varmepumper/Heat PumpsClaus Schøn Poulsen, centerchef, Centre ManagerPer Henrik Pedersen, civilingeniør, M.Sc.Klimaskærmen/ Building EnvelopeLars Olsen, civilingeniør, M.Sc.René Østergaard, konsulent, ConsultantStyring, måleplatform, data/Control, Measurements, DataLars Hansen, elektroniktekniker, Electronics EngineerSøren Østergaard Jensen, civilingeniør, M.Sc.Sandie B. Nielsen, diplomingeniør, stærkstrøm, B.Sc.Vinduer og solafskærmning/Windows and Sun ShadingsAnne Svendsen, teamleader, Team LeaderLars Thomsen Nielsen, konsulent, ConsultantBeton og PCM/Concrete and PCMAne Mette Walter, konsulent, ConsultantMagne L. Schütt Hansen, teamleader, Team LeaderEnergiforbrugende udstyr/ Energy Consuming EquipmentsJørgen Kjeldgaard, seniorkonsulent, Senior ConsultantHans Walløe, seniorkonsulent, Senior ConsultantFamilier og adfærd/Families and User BehavourDitte Marie Jørgensen, konsulent, ConsultantLiving Lab - brugerdreven innovation/User Driven InnovationLouise Hvid Jensen, centerchef, Centre ManagerSmart Grid - fleksibelt forbrug/Flexible ConsumptionFrank Elefsen, teknologichef, Technology Managercnc@teknologisk.dkotp@teknologisk.dkcd@teknologisk.dkcgl@teknologisk.dkcsp@teknologisk.dkprp@teknologisk.dklo@teknologisk.dkrod@teknologisk.dklxh@teknologisk.dksdj@teknologisk.dksbn@teknologisk.dkans@teknologisk.dkltn@teknologisk.dkamkn@teknologisk.dkmlh@teknologisk.dkjk@teknologisk.dkhaw@teknologisk.dkdmj@teknologisk.dklhj@teknologisk.dkfre@teknologisk.dkdevelopment of of energy-efficient technology 35


GregersensvejDK-2630 TaastrupTel +45 72 20 20 00Fax +45 72 20 20 19info@teknologisk.dkwww.teknologisk.dkwww.dti.dk

More magazines by this user
Similar magazines