Hva om et betongbygg kunne varmes opp ved hjelp av seg selv mens det bygges? Denne besnærende tanken er forskere i ferd med å gjøre til virkelighet nå.
Forskere i SINTEF har bistått gründerbedriften Betong & Entreprenør AS i å utvikle et nytt produkt basert på plattendekker (betongelementer), hvor væskeførende varmerør legges inn i elementet under produksjon.
Produktet kalles VIP-element, og hovedformålet er å endre den kalde overflaten på plattendekket til en varmekilde mens elementene støpes sammen på byggstedet i kaldt klima.
Som en veldig positiv bieffekt leverer rørene varme til bygget i byggeperioden, erstatter andre midlertidige oppvarmingsløsninger og kan fungere som varmekilde gjennom hele byggets levetid.
Kan droppe diesel
Opprinnelig skulle energien til varmerørene komme fra høyeffektive, dieseldrevne industrielle varmesystemer, men nye nasjonale forskrifter forbyr fossilbaserte brenselssystemer for bygninger i byggeperioden etter januar 2022.
– Vi har utforsket grønne varmekilder, og funnet ut at VIP-systemet potensielt kan kombineres godt med varmesystemer drevet av biodiesel, hydrogen og ammoniakk, samt elektriske varmesystemer som varmepumper og fjernvarme, sier Betong & Entreprenørs prosjektleder Tommy Holan.
HeatWork i Narvik, som fra før leverer høyeffektive dieselvarmere, har tatt dette på alvor og utviklet en undersentral for fjernvarmesystemer, som VIP-prosjektet står klar til å teste ut når muligheten åpner seg. Det samme gjelder deres elektriske mobile varmekraftverk, som skal være klart for lansering høsten 2022.
Nå gjenstår det bare at tiltakshaverne sørger for at strøm og fjernvarme legges inn i tomta fra første sekund.
Løfter kvaliteten på betongen
Når det brukes etter hensikten, løfter det nye systemet kvaliteten på betongen og reduserer herdetiden. Gjennom utredning og bruk av disse løsningene blir veien til en bærekraftig fremtid for betongstøping i arktisk klima tydeligere.
PEAB Bjørn Bygg AS har i vår fått systemet demonstrert på et kaiprosjekt tilhørende Hotel Richard With i Stokmarknes.
– Vi er svært godt fornøyde med prosess og resultat etter utførelsen på kaidekket. Metoden har vist en klar fordel med hensyn til kvalitetskontroll og fremdrift i prosjektet. Potensialet for vinterarbeid med betongkonstruksjoner med denne løsningen er åpenbart stor, sier produksjonsleder Tore H. Strand i PEAB Bjørn Bygg.
– At man også kan benytte de allerede innstøpte rørene som grunnlag for oppvarming og uttørking i videre byggeprosess er en åpenbar tidsfordel, og vil gi en ryddigere byggeplass med mindre behov for eksempelvis kabler og varmeovner. En stor del av riggarbeidet vil også være utført i en tidlig fase av prosjektet, sier Strand.
VIP-systemet kan også komme til nytte i regioner hvor høye temperaturer er problemet, siden det også kan transportere kjølig væske.
Storskala produksjonstest med viktige funn
Første storskala produksjonstest ble gjort i samarbeid med PEAB Bjørn Bygg i Stokmarknes i januar, hvor støpingen av kai og grunnflate til Hotel Richard With ble en suksess.
Kretsene som ble realisert var strukket til det maksimale og forholdene var vindfull med en temperatur på rundt 0° C, og omtrent fem cm snøfall natten før støping.
Denne testingen førte til flere svært viktige funn:
-
Systemet tinte opp snø og is og sørget for god forvarming av elementene, før den ferske betongen ble støpt.
-
Den væskebårne varmen, i kombinasjon med tradisjonelt godt håndverk, bidro til en effektiv herding av betongen. Dette resulterte i en rissfri overflate og en rask styrkeutvikling, slik at folk kunne gå på overflaten morgenen etter.
-
Store mengder data ble samlet inn gjennom logging av væske- og herdetemperaturer, dieselforbruk, klimatiske forhold og strømning og trykk i kretsene. Dette blir analysert i detalj og vil resultere i forbedrede anbefalinger for fremtidige design.
-
Det ble bekreftet at systemet måtte forbedres for å tillate individuell strømningskontroll av alle kretser, for å muliggjøre forskjellig lengde på kretser innen samme system. Dermed kan man også bruke færre rør, samt få en optimal bruk av varmekilden.
-
Testen av VIP-elementene bekrefter at systemet er dobbelt så effektivt som tilsvarende bruk av overflatelagt væskebåren varme, som allerede er bransjens suverent beste løsning sammenlignet med alternativene.
Potensial for videreutvikling
VIP-elementet kan gi energieffektiv temperaturkontroll ved støping av betongelementer. Systemet er ikke begrenset til noen varme-/energikilde, og væsken kan derfor varmes opp av alle tilgjengelige grønne drivstoffløsninger.
– Vi har en tydelig målsetning om å være i front av det grønne skiftet, og VIP-elementene er et svært kraftig verktøy når vi og våre kunder i neste omgang skal benytte lavkarbonbetong på byggeplass. Lavkarbonbetong er som kjent også lavvarme-betong, og dermed ekstra ømfintlig for våre lave temperaturer, sier adm.dir. Trygve Nilsen i Betong & Entreprenør.
– Hvilket annet system kan levere energiøkonomisk varme til denne miljøvennlige betongen, spør han retorisk.
Bruken av VIP-elementer på kaia til Hotel Richard With resulterte i betong av høy kvalitet uten tegn på riss, og med kort herdetid de klimatiske forholdene tatt i betraktning.
– Framover vil det også være potensial for videreutvikling av systemet, blant annet med prefabrikkerte vegger og bjelker, forteller SINTEF-forsker Isak Langås.
– Ta kontakt med oss
Prosjektet kom i gang ved at Betong & Entreprenør så et behov knyttet til det grønne skiftet, tok kontakt med SINTEF via Betongklyngen CIC og fikk hjelp med å organisere finansiering, igangsettelse og gjennomføring.
– Vi oppfordrer lesere som sitter med idéer eller behov til å ta kontakt med oss for en prat. Vi ønsker å bidra i flere prosjekter innenfor bygg- og anleggssektoren som er motivert av det grønne skiftet, sier Langås.
Om prosjektet
VIP-element (Væskebåren varme i prefabrikkerte betongelement) er et forsknings- og utviklingsprosjekt eid av Betong & Entreprenør AS (B&E), en betonggründer fra Lofoten, Norge. SINTEF Narvik er forskningspartner. B&E er en allsidig leverandør av betong, driver et blandeanlegg, lager ferdigstøpte produkter og entreprenørvirksomhet på stedet. Arnestedet for prosjektet er Betongklyngen CIC. Prosjektet er finansiert av Innovasjon Norge.
