“ZEB flexible Lab” er et byggeprosjekt med fokus på å finne optimale løsninger for nullutslippbygninger. Bygningen som i dag holder til ved Gløshaugen Campus i Trondheim, går under navnet “ZEB-laboratoriet». Dette er en arena egnet for forskning og vanlig kontor- og undervisningsbruk. Kontorbygget har som hensikt å teste ny nullutslippsteknologi og nullutslippsløsninger, som vil være grunnleggende i videre forskning og undervisning på miljø og energibruk. Prosjektet er et samarbeid mellom NTNU, SINTEF og Veidekke.

Laboratoriet er i utgangspunktet et nullutslippshus. For at et hus skal være nullutslipps, må det være et plusshus. Enkelt sagt er ZEB-laboratoriet et passivhus som produserer mer energi enn det bruker selv.

Hva er et nullutslippshus?

Passivhus, plusshus og nullhus er begreper som brukes for bygninger med formål om å senke utslippet av klimagasser. For å kunne si at et hus er nullutslipp, er man nødt til å sette sammen et klimaregnskap. I regnskapet tas det hensyn til utslippet under produksjonen av materialene, selve byggingen, under byggets drift og utslipp under rivning når huset en dag skal kondemneres. Blir regnestykket lik null eller mindre, er huset per definisjon et nullutslippshus.

Men hvordan skal man få tilbake det utslippet som blir brukt? Jo, det er faktisk veldig enkelt. Det er ikke vanskeligere enn at man må produsere klimavennlig energi, og i dette tilfellet ved hjelp av solcellepaneler og varmepumper. Innen 60 år må huset ha produsert såpass med strøm og varmvann at det vil dekke de nevnte klimagassutslippene, først da vil det bli et nullutslippshus. Nullutslippsbygg er for deg som bryr deg skikkelig om miljøet, men ikke er redd for å ta ordentlige tak når det kommer til energigenergering.

Er det fortsatt forvirrende? Les mer om nullutslipps- og plusshus her.

Begynnelsen

Tore Kvande, professor i bygningsmaterialer ved NTNU, er prosjektleder for ZEB-laboratoriet. Etter et år med planlegging, ble Trondheim kommune kritisk til tomten hvor bygget skulle plasseres, og ønsket at konstruksjonen skulle flyttes. Dette medførte enda et år med omprosjektering, med mye innovasjon og nye løsninger. I samspill med NTNU, SINTEF og Veidekke, gjennomførte de det planlagte arbeidet på rundt 1,5 år. Kontrakten med Veidekke kom på rundt 93 millioner kroner. Det høres kanskje drøyt ut for et hus som skal senke utslipp, men det er lagt fokus på å få det “beste” huset innenfor budsjettet, ikke det billigste.

Fleksibelt

Målet med bygningen er å produsere fornybar energi som skal veie opp for all klimautslipp ved benyttede materialer ved konstruksjon av laboratoriet og kontorets drift gjennom hele dets levetid. Fokuset ligger ikke kun rundt fornybar energi, men også om å finne de beste tekniske og arkitektoniske løsningene. For at forskerne skal kunne gjøre justeringer og endringer underveis i forskningen, er bygget fleksibelt og lett justerbart. Dette gir rom for flere forskningsmetoder innen ventilasjon og solcelleteknologi, slik at man enkelt kan bytte ut komponenter hvis der er ønskelig. Bygget skal på alle måter signalisere at det er et nullutslippshus, men blir brukt som et vanlig kontor ettersom det også forskes på de ordinært 50-60 ansattes arbeidsforhold.

Arkitektur og materialbruk

Det er nettopp innovasjonen i arkitekturen og infrastrukturen som gjør denne bygningen så interessant. Det er de utallige løsningene med fokus på å ta ned mengden byggematerialer, og da spesielt stål og betong, for å få ned byggets CO₂-utslipp. Kvande påpeker at det var viktig å velge materialer med lang levetid, betongtyper som har relativt lite utslipp, trekonstruksjoner og færrest mulig gipsplater. I all hovedsak er det unødvendige tatt bort, fordi materialene er benyttet på en smartere og mer optimal måte. Dette vises særdeles tydelig på innsiden av bygget, hvor store deler av konstruksjonen er av ren tre. Baktanken bak valg av materialer er at man ønsker minst mulig utbytting av materialer i fremtiden. Byggets utside er dekket i et relativt miljøvennlig materiale som har lang levetid.

Det er uvanlige trekonstruksjoner for et stort bygg med fire etasjer. Alle knutepunkter til bjelkene er festet med treskruer, i stedet for stålplater. Resultatet av at man underveis i bygningsprosessen pushet grensene og fant ut av dette, sparer bygget rundt to tonn med stål. Det er brukt rundt 960 kg med treskruer og omtrent 1,5 tonn med stålplater, men mange tonn stål er spart.

Når man som privatperson skal bygge en hytte eller pusse opp huset, tenker man som regel mest på lommeboka. Det er store forskjeller mellom ulike typer byggevarer, hvor den ene gjerne har betraktelig større CO₂-utslipp enn den andre. Dette får man satt søkelys på når det bygges et slik nullutslippsbygg. Gjennom bevisste valg av riktig materiale, kan man ha påvirkning på hvilke metoder produsentene bruker. For eksempel, gjelder det å velge varmeisolasjon som kanskje koster litt mer, men som har minst mulig klimagassutslipp ved produksjon. Eksempelvis kan det nevnes at klimagassutslippene fra den aktuelle Rockwool-isolasjonen var tre ganger høyere enn den til Glava. Da ble valget enkel for utbyggerne som hadde en ZEB-COM ambisjon. Fokuset i denne byggeprosessen har ikke vært å bruke de billigste materialene, men de mest funksjonelle og av høyest mulig kvalitet innenfor det forhåndsbestemte budsjettet. Det å tenke klimavennlig hvor det går an, er fullt mulig og kan ha stor påvirkningskraft.

Infrastruktur

Med infrastruktur menes i denne sammenhengen hvordan varme-, strøm- og luftoverføringen i bygget er løst. Det handler hovedsakelig om hvordan rør og ventilasjonssystemene fungerer. Laboratoriet har nemlig løst både varmeoverføring og strømproduksjon på en ganske genial måte.

Varmesentralen

Varmesentralen er en smart og energibesparende løsning på hvordan varmeenergien, som bygget produserer mer enn nok av, brukes for å varme opp lokalene. Varmen fra dagen før lagres i en stor termos med voks i. Naturvoksen er et fast stoff med smeltepunkt på 40 grader, som for øvrig er temperaturen i radiatoren, og fungerer derfor optimalt som energibærer. Morgenen etter tappes termosen for varme og systemet utnytter faseendringen fra væske til fast stoff, som avgir mye energi. Det geniale med denne løsningen, er at overskudd av varme og varmtvann, leveres inn i universitetets varmering. Statkraft har en varmesløyfe gjennom byen med en temperatur på rundt 100 grader, som Gløshaugen har koblet seg på. Gløshaugen sin sløyfe er et såkalt lavtemperaturnettverk som ligger på 30-50 grader, altså en lavere temperatur. Dette tillater at ZEB-laboratoriet lett kan levere universitetets varmering et overskudd av varmtvann, et stort potensial for Gløshaugen og mange penger potensielt spart. Det får de til her, og neppe andre plasser i byen. Nok en gang, er beliggenheten viktig for å kunne nå målet om nullutslipp.

Produksjon og overføring av strøm

Bygget dekker sitt eget strømbehov gjennom sine 701 solcellepanel, samt leverer overskuddet til Gløshaugen. I motsetning til vanlige bygg med egen produksjon av strøm, er apparatene for overføringen av strøm (vekselstrømVekselstrøm er elektrisk strøm som periodisk skifter retning i strømkretsen, vanligvis flere ganger i sekundet. Vekselstrøm er lett å produsere og kan overføres over lange strekninger uten store tap. Kraftnettet i Norge bruker trefase vekselstrøm med 50 Hz. til likestrømEn elektrisk strøm som flyter i én retning og med konstant spenning. Likestrøm betegnes i skjemaer, formler ol. med =, i) plassert på innsiden av huset. Her har de 3 bokser som omdanner strømmen.

Et halvår før ferdigstillingen av bygget, ble solcellepanelene montert. Dermed er all elektrisitet som ble brukt under byggingen selvfinansiert. Overskuddet ble levert gjennom en tykk kabel over bakken til universitetets strømnett. Dette er heller ikke gjort før.

Det er rigget opp slik at man i fremtiden kan hente varme fra baksiden av solcellepanelene.

Ventilasjonsløsninger

Som nevnt tidligere var det viktig for prosjektet å ta ned materialmengder så langt det lar seg gjøre. ZEB-laboratoriet har spesielle ventilasjonsløsninger, hvor de har brukt minimalt med metallrør bort til hver ventil. Den nye lufta presses under gulvet i første etasje hvor det oppstår et såpass stort trykk at lufta presses gjennom ventiler i gulvet. I de øvre etasjene brukes samme prinsipp, men det presses gjennom himlingen. Trykksatt luftrom i taket gjør at lufta presses gjennom platene, noe som heller ikke er gjort før. Den store trappen fungerer som avtrekkskanalen, altså det som trekker brukt luft ut av bygningen. Denne løsningen sparer bygget, om ikke kilometer, utallige mange meter med materialer og rør. Ventilene i seg selv er for forskningen sin del.

Forskning på arbeidsplassen

De forskjellige etasjene er bygd opp på forskjellig vis. Det er eksperimentert med ting som åpent landskap, lydtepper og lydisolerte telefonbokser. Prøving og feiling er interessant for campusutviklingen. På grunn av situasjonen vi er inne i, er det ikke mange som bruker lokalene, og til vanlig er det mange tomme lokaler på Gløshaugen. Etter korona vil det være mer akseptabelt for folk å sitte andre plasser å arbeide, så det forskes det på flere måter å utnytte lokalene på.

Undervisning

Laboratoriet har et eget undervisningsrom, samt flere muligheter for studenter til å lære og hjelpe. Det er lagt opp til at studentene skal kunne se hvordan maskineriet fungerer, og det er lett å se inn i de forskjellige anleggene. Det sto prosjektledernes interesser nært å få frem de viktigste aspektene ved bygget til undervisning. Det å vise fram alt av tekniske installasjoner har resultert i en tung industriarkitektur, men det har sin hensikt.

I tillegg til et aktivt undervisningsarbeid, har studenter ved NTNU vært medvirkende under prosjektets planlegging og bygging. Gjennom mindre øvelsesoppgaver og større masteroppgaver, har ZEB-laboratoriet gitt rom for studenter til å finne løsninger på problemstillinger som fargesetting, mønster og mer ordentlige utredningsoppgaver.