Kragelund Børnehave fremtidssikres med varmepumpe, solceller og intelligent styring
Ud med fossil gas og ind med vedvarende energi fra varmepumper og solceller med batteri. Det var målet, da Silkeborg Kommune satte gang i renoveringen af Kragelund Børnehave. Resultatet blev en fremtidssikret løsning med god økonomi, hvor intelligent styring sikrer optimering af bygningens samlede energisystem.
Image
Fakta
Bygningstype
Børnehave
Lokation
Engesvangvej 38, 8600 Kragelund
Renoveringstiltag
Varmepumpe, solceller og varmt vand
Renoveringsår
2025
Forbedring af energimærke
C -> B (Forventet)
Fordele
Vedvarende energi erstatter fossil gas
Lavere energiomkostninger
Bedre drift og kontrol med intelligent styring
Når vi tænker elproduktion og batterilagring sammen med en elektrificering af bygningsdriften, øger vi de økonomiske og klimamæssige gevinster på tværs af investeringerne.
Silkeborg Kommune
| Indsats | Før | Efter |
|---|---|---|
| Konvertering af varmekilde | Gas | 2 stk. 20 kW luft/vand-varmepumper |
| Vedvarende energiproduktion | Ingen |
|
| Nedlæggelse af cirkulationsstrenge og etablering af decentral varmtvandsproduktion |
Cirkulationsstrenge | Decentral varmtvandsproduktion |
Sådan foregik det
Kragelund Børnehave er et nyere institutionsbyggeri fra 2010, hvor opvarmningen tidligere var baseret på gas. Som en del af kommunens arbejde med at udfase fossile brændsler er bygningen blevet energirenoveret via en renoveringspulje på 90 mio. kr., som blev afsat af byrådet til udfasning af fossile brændsler hen over en periode fra 2023 til 2030.
Bygningen på ca. 750 m2 er fra 2016 og ligger i et område, hvor det er besluttet ikke at etablere fjernvarme. Derfor var det oplagt at konvertere til varmepumper. Renoveringen kombinerer konvertering til varmepumper og etablering af solceller, batterilager og intelligent styring i 1 samlet løsning.
Forberedelse
Da bygningen var relativt ny og i god stand, blev fokus rettet mod installationer frem for klimaskærm. Processen startede med en analyse af det eksisterende gasanlæg og energiforbrug efterfulgt af en vurdering af fremtidigt behov ved overgang til varmepumper. Der blev derefter arbejdet med dimensionering af løsninger, herunder type, størrelse og antal varmepumper, der skulle bruges til dække varmebehovet.
Solcelleanlægget blev dimensioneret til at kunne dække 70 % af egetforbruget baseret på både nuværende og fremtidigt elforbrug. For at opnå det skulle der et batterilager til, og dets kapacitet skulle derfor også vurderes. Det blev planlagt, hvordan disse 3 tekniske løsninger skulle arbejde sammen om bygningens varme, elproduktion og styring i fremtiden.
Udførelse
Projektet blev gennemført ved først at udskifte gasanlægget med 2 luft til vand-varmepumper i kaskade, hvilket sikrer fleksibel og effektiv drift. Derefter blev det interne system optimeret: Cirkulationsledninger blev fjernet, og varmtvandsproduktionen blev i stedet gjort decentral og behovsstyret. Det 32 kW solcelleanlæg blev monteret på børnehavens tag, og det 31,2 kWh store batterilager blev etableret i et tidligere depotrum.
Alle systemer blev integreret med CTS-styring, så drift og performance kan overvåges og styres samlet. Til sidst blev anlægget testet og sat i drift.
Konklusion
Energirenoveringen er lykkedes som en helhedsorienteret, fremtidssikret løsning med god økonomi, fortæller projektleder hos Silkeborg Kommune Esben Østergaard:
“Vi har et ansvar for at tænke langsigtet, når vi renoverer - både i forhold til klima, økonomi og drift. Varmepumper, solceller og batterier er helt oplagte at tænke sammen, fordi de supplerer hinanden enormt godt. Dette projekt er et godt eksempel på, at flere hensyn går op i en højere enhed med en fremtidssikret løsning.”
Solcelleanlægget forventes at have en tilbagebetalingstid på under 9 år. Varmeforsyning, varmtvandsproduktion, vedvarende energi og styring er blevet tænkt sammen, og de nye anlæg optimerer automatisk energiforbruget via intelligent styring. Batteriløsningen kan ikke bare lagre solcellestrøm, men også bruges til at købe billig strøm ind og bruge den, når strømmen er dyr. Dermed optimeres elforbruget til varmepumperne både ift. omkostninger og CO2-aftryk.
Både drift og energiforbrug kan overvåges og styres centralt i kommunens CTS-system.
Renoveringen opnår dermed flere mål på samme tid:
- Mindre afhængighed af fossile brændsler – mere vedvarende energi
- Lavere energiomkostninger - op mod 70 % af forbruget dækkes af egenproduktion
- Bedre drift og kontrol – intelligent styring og monitorering
- God økonomi - lav tilbagebetalingstid på under 9 år på solcelleanlægget
- Bygningen løftes til energimærke B og er dermed med til at løfte 3 % renoveringskravet iht. EED
Image
Image
Slid på varmepumper pga. brugsvandscirkulation
I den eksisterende løsning med cirkulation skulle varmtvandet holdes konstant varmt i rørene. Det ville medføre hyppige start/stop på varmepumperne og dermed give et unødigt energiforbrug og slide på varmeanlægget. Løsningen blev at fjerne cirkulationen og i stedet etablere decentral varmtvandsproduktion. Det betyder, at vand kun opvarmes ved behov, hvilket giver mere stabil drift og samtidig forlænger varmepumpernes levetid og forbedrer effektiviteten.
Pladskrav til batterilager og installationer
En uventet udfordring i projektet var kravene for sikkerhedsafstand omkring batterianlægget og den ekstra plads, dette krævede. Kravene gjorde det umuligt at placere batteriet i de eksisterende teknikrum. Løsningen blev at omdanne et eksisterende depot til teknikrum. Det gjorde det muligt at installere batteriet uden større bygningsændringer, og samtidig blev der skabt en hensigtsmæssig placering for drift og vedligehold af batterilageret.
Udbudskrav sikrer effektiv løsning
Mange beregnede besparelser bliver fiktion, når et projekt udføres i virkeligheden. For at undgå dette blev der i udbudsmaterialet stillet krav om, at leverandøren sikrede, at alle varmepumperne overholdt den lovede COP-værdi. Kravet omfattede overvågning af hver varmepumpes COP-værdi med energimåler. Kvalitetssikringen foretages i samarbejde med leverandøren med løbende møder under fyringssæsonen, hvor det tjekkes, at varmepumperne ligger inden for rammen. Hvis de ikke fungerer som lovet, har leverandøren en uge til genopretning ifølge kontrakten. Denne indsats går på tværs af alle kommunens varmepumpeprojekter. Projektet har desuden fra start haft fokus på at sikre en optimeret og datadrevet drift i samspillet mellem varmepumper, solceller og batteri.
Energikrav til renoveringen
Energikrav i Bygningsreglementet, som tiltagene skulle leve op til.
- Solcelleanlæg til elproduktion
- Ingen specifikke krav til anlæggets ydeevne
- Installation kan udgøre en særlig risiko for brand, og skal placeres og udføres, så risikoen minimeres
- Afstand til skel og vej samt højde på anlægget
- Funktionsafprøvning skal foretages
Fuld konvertering til luft til vand-varmepumpe
- Ved gulvvarmeanlæg: Årsvirkningsgrad = SCOP-værdi > 3,20
- Ved radiatoranlæg: Årsvirkningsgrad = SCOP-værdi > 2,83
- Funktionsafprøvning skal foretages
Læs mere om lovkrav i BR-overblikket
Image
Image
Gode råd til andre
Samarbejd med leverandører, og sørg for, at de tekniske løsninger leverer, hvad der er lovet
Undersøg, hvad der kan gøres for at øge andelen af egetforbrug af egen elproduktion
Vær opmærksom på pladskrav til batterilager og installationer fra start
Se på, om det er muligt at nedlægge cirkulation af varmt brugsvand og i stedet etablere decentral brugsvandsopvarmning for at sikre effektiv drift
Overvej helt at fjerne varmt vand i håndvaskene, hvis det er tilladt – f.eks. på skoler
Image
Arkitektoniske overvejelser
Solceller har ofte stor betydning for det arkitektoniske udtryk, men det var ikke nogen hindring i dette projekt. Der har derfor ikke været nogle betydelige arkitektoniske overvejelser.
Sådan bevarer du bygningens udtryk ved energirenovering
Mere om projektet
Du kan læse mere om Esben Østergaards arbejde med grøn omstilling i Silkeborg Kommune i en artikel fra Teknisk Landsforbund.