Varmepumper i energieffektive bygg – dette sier forskningen

Varmepumper peker seg ut som den foretrukne teknologien når norske bygg skal bruke minst mulig energi. Det er hovedkonklusjonen fra en analyse ledet av forskningsinstituttet SINTEF, der ulike varmepumpekonsepter og andre tekniske løsninger for oppvarming, kjøling, ventilasjon, varmegjenvinning og lokal strømproduksjon ble kartlagt, klassifisert og vurdert opp mot hverandre. Denne artikkelen forklarer hva forskningen faktisk sier, hva et energieffektivt bygg er, hvilke varmepumpetyper som passer til hva – og hva som skal til for at besparelsen blir reell.

Hva sier forskningen om varmepumper i energieffektive bygg?

Forskningen konkluderer med at høyeffektive varmepumper ofte er det foretrukne valget for oppvarming og kjøling i energieffektive bygg, fordi de kan gi store energibesparelser og lave CO2-utslipp – forutsatt at de prosjekteres og driftes riktig. Analysen ble presentert av SINTEF i en populærvitenskapelig artikkel i august 2018 og bygget på en bred gjennomgang av aktuelle tekniske løsninger for bygg som nesten ikke skal bruke energi.

Arbeidet var den norske delen av et internasjonalt prosjekt under IEA Heat Pumping Technologies, kalt Annex 49 – «Design and Integration of Heat Pumps for Nearly Zero Energy Buildings». Prosjektet pågikk fra 2016 til 2020, og sluttrapporten ble publisert i april 2021. Den norske aktiviteten ble ledet av SINTEF (tidligere SINTEF Byggforsk, i dag SINTEF Community), med NTNU og COWI som partnere, og med finansiering fra Enova og forskningssenteret FME ZEN.

I analysen ble teknologiene klassifisert og vurdert ut fra særlige fordeler og ulemper. Forskerne understreket samtidig at en energieffektiv bygningskropp – altså godt isolerte vegger, tak og vinduer og lite luftlekkasje – er den aller viktigste forutsetningen for å nå et lavt energibehov. Først når selve bygget er stramt, gir varmepumpen den største gevinsten for oppvarming og kjøling.

For å teste teoriene i praksis ble det gjort målinger og grundige vurderinger i tre reelle bygg med svært lavt energibehov: en barnehage, et hotell og et kontorbygg. Analysene ble utført av masterstudenter ved NTNU under veiledning av dr.ing. Jørn Stene, spesialist på varmepumper og kuldeteknikk.

Hva er et energieffektivt bygg?

Et energieffektivt bygg er et bygg som er konstruert for å bruke vesentlig mindre energi til oppvarming, kjøling og drift enn vanlige bygg. Begrepet favner flere nivåer, fra lavenergihus til bygg som produserer mer energi enn de bruker. Felles for dem er at behovet først kuttes gjennom selve bygget, og at den resterende energien dekkes så effektivt som mulig.

Nesten nullenergibygg (nZEB)

Nesten nullenergibygg (på engelsk nearly zero-energy building, nZEB) er bygg med et svært lavt energibehov, der den energien som likevel trengs i stor grad dekkes av fornybare kilder. I EU må alle nye bygg være nesten nullenergibygg, et krav som ble innført gjennom bygningsenergidirektivet. I Norge er energikravene samlet i byggteknisk forskrift TEK17, som setter rammer for netto energibehov. Selve begrepet nZEB er ikke eksplisitt definert i TEK17, men myndighetene regner de norske energikravene som i tråd med direktivet, og det kom i 2023 en egen veiledning om beregning av primærenergibehov for slike bygg.

Passivhus og lavenergihus

Et passivhus er et bygg med så lavt varmebehov at det meste av varmen kan dekkes av «passive» tiltak som isolasjon, tette konstruksjoner og varmegjenvinning. Kravene er beskrevet i Norsk Standard NS 3700 for boliger og NS 3701 for yrkesbygg. For boliger i mildt klima ligger grensen for netto energibehov til oppvarming på rundt 15 kWh per kvadratmeter per år, med strengere krav i kaldere strøk. Et lavenergihus ligger et hakk over passivhus, men godt under et vanlig nybygg.

Plusshus og energipositive bygg

Et plusshus produserer mer energi enn det bruker over et år, typisk ved å kombinere en effektiv varmepumpe med solceller og god bygningskropp. Et kjent norsk eksempel er Powerhouse Brattørkaia i Trondheim, ferdigstilt sommeren 2019 og tegnet av Snøhetta. Kontorbygget henter varme og kjøling fra en sjøvannsvarmepumpe og produserer strøm fra solceller på tak og fasade.

Hvilke teknologier ble vurdert – og hvorfor varmepumpen peker seg ut?

Analysen sammenlignet varmepumper med en rekke andre løsninger som brukes i energieffektive bygg. De viktigste alternativene var:

• Fjernvarme der det er tilgjengelig
• Bioenergi, for eksempel pellets- og vedbaserte anlegg
• Solfangere for varmtvann og solceller for lokal strømproduksjon
• Balansert ventilasjon med varmegjenvinning, som gjenbruker varmen i brukt inneluft
• Direkte elektrisk oppvarming

Grunnen til at varmepumpen peker seg ut, er virkningsgraden. En varmepumpe flytter gratis omgivelsesvarme fra luft, berg, grunn eller sjø inn i bygget, og leverer derfor flere kilowatttimer varme enn den bruker strøm. Forholdet beskrives med COP (Coefficient of Performance), som er varmeeffekten delt på strømforbruket i et gitt øyeblikk, og SCOP (Seasonal COP), som er det samme regnet over en hel fyringssesong. En SCOP på 4 betyr at bygget får fire kilowatttimer varme for hver kilowattime strøm. Ingen av de andre løsningene kommer i nærheten av dette, og varmepumpen kan i tillegg levere kjøling om sommeren. Du kan lese mer om hvordan en varmepumpe fungerer i en egen artikkel.

Hvilke varmepumpetyper passer til energieffektive bygg?

Det finnes ikke én varmepumpetype som passer alle energieffektive bygg – valget avhenger av byggets størrelse, oppvarmingssystem og beliggenhet. I analysen var luft-til-luft den vanligste løsningen i boliger, mens større bygg oftere brukte væske-til-vann-pumper basert på bergvarme eller sjøvann for å oppnå høyere dekningsgrad og besparelse.

Luft-til-luft-varmepumpe

Luft-til-luft henter varme fra uteluften og blåser den ut som varm luft i rommet. Den er rimelig, enkel å montere og passer godt i boliger og mindre bygg med åpen planløsning. Ulempen er at den varmer best ett hovedområde, og at effekten faller på de kaldeste dagene. Hvor mye en slik pumpe faktisk betyr for forbruket, avhenger av hvordan den brukes – se hva forskningen sier om varmepumpen og strømforbruket.

Luft-til-vann-varmepumpe

Luft-til-vann henter også varme fra uteluften, men avgir den til et vannbårent system med radiatorer eller gulvvarme og til varmtvann. Den passer i bygg som har eller får vannbåren varme, og gir jevn varme i hele bygget. Virkningsgraden faller noe i streng kulde, og løsningen krever at bygget har et vannbårent distribusjonssystem.

Væske-til-vann (bergvarme)

Væske-til-vann henter varme fra en energibrønn boret ned i berggrunnen, og gir svært stabil og høy virkningsgrad hele året fordi temperaturen i berget er jevn. Dette er en vanlig løsning i større boliger og yrkesbygg med vannbåren varme. Investeringen er høy og krever boring og egnet tomt, men driftskostnaden er lav. Les mer i guiden om bergvarmepumpe.

Sjøvann og grunnvann

Store bygg som ligger nær sjøen eller har god tilgang på grunnvann, kan hente varme direkte derfra. Løsningen gir høy dekningsgrad for både oppvarming og kjøling, slik Powerhouse Brattørkaia er et eksempel på, men den forutsetter riktig beliggenhet og nødvendige tillatelser.

Avtrekksvarmepumpe

En avtrekksvarmepumpe gjenvinner varmen i den brukte ventilasjonsluften før den sendes ut. Den passer godt i tette, godt isolerte boliger og leiligheter med balansert ventilasjon, der varmebehovet allerede er lavt. Effekten er begrenset, så løsningen fungerer best når bygningskroppen er svært god.

Hva skal til for at varmepumpen faktisk leverer besparelsen?

Varmepumpen leverer bare den lovede besparelsen når den er riktig dimensjonert, korrekt installert og driftet som forutsatt. Dette var et tydelig poeng i forskningen: idriftsettelse og kvalitetssikring etter montering er avgjørende for funksjon, ytelse og besparelse, og målinger i virkelige bygg avdekker ofte feil og muligheter for optimalisering. De viktigste forutsetningene er:

• God bygningskropp først. Isolasjon, tette konstruksjoner og varmegjenvinning kutter behovet før varmepumpen i det hele tatt skal dekke det.
• Riktig dimensjonering. En pumpe som er for stor eller for liten i forhold til byggets behov, går ineffektivt.
• Korrekt idriftsettelse. Anlegget må stilles inn og testes slik at det faktisk kjører som planlagt.
• Jevnlig drift og vedlikehold. Rene filtre, riktige innstillinger og tilsyn holder virkningsgraden oppe over tid.

Vanlige feil og fallgruver

De fleste uteblitte besparelser skyldes feil i planlegging, montering eller bruk – ikke selve teknologien. Dette er de vanligste fallgruvene:

• Å satse på varmepumpe før bygningskroppen er god nok, slik at pumpen må jobbe mot store varmetap.
• Feil dimensjonering eller feil varmepumpetype for byggets størrelse og oppvarmingssystem.
• Mangelfull idriftsettelse, slik at anlegget aldri stilles inn optimalt.
• Dårlig plassering av inne- og utedel, som gir ujevn varme eller støy.
• Manglende vedlikehold, som senker virkningsgraden år for år.
• Å forvente lavere strømregning uten å endre bruk – mange skrur opp innetemperaturen når varmen blir billigere.

Hvem passer varmepumpe som hovedløsning for?

Varmepumpe som hovedoppvarming passer de fleste energieffektive bygg, men valg av type styres av behovet. For eneboliger og mindre bygg uten vannbåren varme er luft-til-luft eller avtrekksvarmepumpe ofte mest aktuelt. For større boliger, næringsbygg og bygg med vannbåren varme gir væske-til-vann eller luft-til-vann høyere dekningsgrad.

Utbredelsen viser hvor etablert teknologien er blitt: der analysen i 2018 oppga at rundt 42 prosent av norske boliger hadde varmepumpe, ligger andelen i dag godt over 60 prosent, og stadig flere norske husholdninger installerer varmepumpe. For vannbaserte løsninger som bergvarme og luft-til-vann kan du dessuten søke tilskudd til varmepumpe gjennom Enova. At varmepumper i tillegg regnes som fornybar energi, gjør dem sentrale når bygg skal oppfylle EUs miljøkrav.

Vanlige spørsmål (FAQ)

Er varmepumpe den beste løsningen for alle energieffektive bygg?

Varmepumpe er den foretrukne teknologien i de fleste tilfeller, men ikke uansett. Forutsetningen er en god bygningskropp og riktig valgt og dimensjonert pumpe. Der fjernvarme allerede er tilgjengelig, kan det være et fornuftig alternativ.

Hvilken varmepumpetype passer best i et energieffektivt hus?

I små og godt isolerte boliger er luft-til-luft eller avtrekksvarmepumpe ofte nok. Har bygget vannbåren varme, gir luft-til-vann eller væske-til-vann (bergvarme) høyere dekningsgrad for både oppvarming og varmtvann.

Må jeg ha vannbåren varme for å bruke varmepumpe?

Nei. En luft-til-luft-varmepumpe fungerer helt uten vannbårent system. Men i større bygg gir vannbaserte løsninger jevnere varme i hele bygget og dekker også varmtvann.

Hva betyr nesten nullenergibygg (nZEB)?

Det er et bygg med svært lavt energibehov, der den energien som likevel trengs i stor grad dekkes av fornybare kilder. I EU må alle nye bygg være nesten nullenergibygg, og i Norge settes energikravene gjennom byggteknisk forskrift TEK17.

Gir varmepumpe automatisk lavere strømregning?

Ikke automatisk. Besparelsen avhenger av at pumpen er riktig dimensjonert, godt installert og driftet som forutsatt – og av at man ikke øker innetemperaturen fordi varmen blir billigere.