Arkitektur
Nissens bærekraftige bygg
Tema: Arkitektur
Byggets design
Bygningens fasong er inspirert av naturen - en kongle. Alle nissens funksjoner er samlet i en felles kompakt bygningskropp. Den runde formen minimerer fasadearealet, og gir et energieffektivt bygg med minimalt varmetap.
Bygget er plassert midt på den flytende pol-isen, hvor det er flere km ned til havets bunn. Fundamentet består derfor av et flytende betongunderstell fra en gammel oljeplattform. Dette holder bygget flytende selv om isen skulle smelte.
Tema: Arkitektur
Byggets innhold
Byggets ni etasjer rommer alle nødvendige funksjoner. I toppen bor nissefamilien og hjelperne. Derunder ligger gaveproduksjon, resirkuleringsverksted, risproduksjon og reinsdyrstall. Nederst i bygget er energisentralen, ventilasjonsaggregatet og annen teknikk samlet.
Tema: Arkitektur
Konstruksjon
Hovedkonstruksjonen er i treverk og består av en kjerne og et diagrid. Den trekantede strukturen fordeler vindlastene effektivt. På nordpolen blåser det mye. Bygget fasong gjør at vinden føres rundt bygget uten å skape turbulens.
Tema: Arkitektur
Materialer
Konglens «skjell» består av vinduer, treshingels og fargede solcellepaneler.
Veggene er isolert med 500 mm saueull. Dette er et naturlig og godt isolerende produkt, med lavt klimagassutslipp.
Tømmeret fra den gamle nisseboligen er gjenbrukt i bygningens golv og innervegger.
Tema: Arkitektur
Fra ønskeliste til gave
- Ønskelister kommer inn til postmottaket i kjelleren med reinsdyrene
- Ønskelistene sendes opp gjennom postheisen til nissen
- Gavene settes i produksjon og sendes nedover gavebåndene/produksjonsbåndene
- I bånn fylles nissesekken opp med ferdige gaver.
- Reinsdyrsleden lastes opp og flyr ut
Tema: Ventilasjon
Ventilasjon
Bygget tar inn frisk luft via det polkagris-formede luftinntaket. Inne i bygget føres luften gjennom et ventilasjonsaggregat, før den fordeles ut i bygget.
Trappesjaktas to adskilte løp fungerer som to ventilasjonskanaler - en for tilluft og en for avtrekk.
I hver etasje blåses luften ut i et teknisk gulv, og inn i rommet via gulvmonterte ventiler.
Den brukte luften trekkes av i sentralavtrekk plassert i trappeveggen. Avkastluften føres ut av bygget gjennom rister i plattformens yttervegg.
Bygningens enkle ventilasjonsprinsipp medfører et minimalt bruk av kanaler, deler og materialer. Klimagassutslippene fra produksjon av systemet er derfor lavt.
Tema: Ventilasjon
Varmegjenvinning
På Nordpolen kan utetemperaturen synke ned i 50 minusgrader. Oppvarming av friskluft er derfor svært energikrevende. I ventilasjonsaggregatet føres både den friske, kalde luften og den varme avtrekksluften via doble varmegjenvinnere. Ved hjelp av to roterende gjenvinnere plassert etter hverandre, oppnås en varmegjenvinningsgrad på 95 prosent. Dette betyr at tilluften kun trenger et lite ekstra varmetilskudd. Dette får den fra et varmebatteri, tilknyttet byggets varmepumpe.
Tema: Oppvarming
Oppvarming
I kjelleren av bygget sitter energisentralen. Her henter en varmepumpe varme direkte fra sjøen, som går til oppvarming av varmtvann, ventilasjonsluft og til å drive prosessen i biogassreaktoren. Produksjonslokalene varmes opp kun med ventilasjonsluft, mens boligdelen er utstyrt med biogasspeiser og vannbåren gulvvarme.
Varmeanlegget består av:
- Sjøvannsvarmepumpe med naturlig kuldemedium
- Biogassreaktor for biogass- og gjødselproduksjon
- CHP-anlegg for varme- og strømproduksjon
- Biogasspeis med vannkappe til vannbåren gulvvarme
Tema: Oppvarming
Varmepumpe
Bygget er utstyrt med en varmepumpe som henter varme fra sjøvannet dypt under isen. Varmetilskuddet gjør at kun en tredjedel av byggets behov må dekkes med lokalprodusert strøm. Inne i varmepumpen strømmer et naturlig kuldemedium, som ikke påvirker ozonlaget og i liten grad bidrar til global oppvarming.
Dersom havtemperaturen blir for lav, skrur varmepumpesystemet seg automatisk av og CHP-anlegget slår inn.
Tema: Oppvarming
Biogassreaktor og CHP-anlegg
Avløp fra toaletter og møkk fra reinsdyr samles opp i en tank og renses. Sammen med matavfall sendes dette til en biogassreaktor. Denne produserer biogass, samt et biprodukt som benyttes til gjødsling i byggets egen grøtrisproduksjon.
Biogassen samles opp og lagres i en tank i sokkelen. Ved behov for oppvarming forbrennes gassen i et CHP-anlegg i kjelleren, samt i peisene i boligdelen.
CHP-anlegget er et kombinert strømaggregat og varmeanlegg (Combined Heat and Power), som gir et maksimalt utbytte av biogassen. Varmen går til oppvarming av luften, men strømmen kan lagres i byggets batteribank.
Tema: Oppvarming
Biogasspeis med vannkappe
Forbrenning av biogass gir et mye lavere utslipp av partikler enn nissens gamle vedpeis. I tillegg er biogassen fornybar og produsert i bygget.
Varmen fra biogasspeisene tas opp i vannkapper og distribueres utover boligdelene ved hjelp av vannbåren golvvarme. Denne løsningen er såkalt energifleksibel. Ved behov kan nissen derfor enkelt kan skifte til en annen varmekilde i fremtiden.
Tema: Vann
Vannforsyning
Saltvannet i havet er ikke drikkbart, og julenissen ønsker ikke å ta av den allerede smeltende pol-isen. Nedbør er det også svært lite av på Nordpolen. I løpet av et år faller det faktisk så lite snø og regn at Arktis kan regnes som verdens nest største ørken, etter Antarktis. Løsningen ligger derfor i å produsere rent vann av saltvannet under isen.
Bygget sikres stabil tilgang til ferskvann ved hjelp av såkalt watermaker-teknologi, som er mye brukt på større båter og oljeplattformer. Sjøvann hentes opp, og ved hjelp av omvendt osmose skilles saltet ut. Om sommeren kan energioverskudd fra byggets solceller brukes til å drive prosessen, og vann lagres for bruk gjennom vinteren. På denne måten får nissen nok vann til seg og familien, til hjelperne og reinsdyrene, og til dyrking av mat.
Fun fact:
Isen på Nordpolen spiller en viktig rolle i å motvirke global oppvarming fordi den reflekterer 60-80 % av solstrålene. Mye mer enn åpent hav!
Tema: Vann
Gjenbruk av vann
Siden det krever energi å produsere ferskvann på Nordpolen er det viktig å utnytte hver dråpe til det fulle. Det er derfor gjort flere besparende tiltak for å redusere vannforbruket.
Avløpsvann fra vasker, dusjer og vaskemaskiner kan fint gjenbrukes etter en lett rens. I nisse- og alveboligen brukes det rensede vannet til toalettsisterner og til vanning av riskornplantene. Alle vasker er også utstyrt med berøringsfrie armaturer, som hindrer vannet fra å stå og renne.
Dusjvann er ofte rent nok til at det kan brukes på nytt etter en enkel behandling. I hver enkelt dusj pumpes vannet fra sluket opp, renses og varmes, og sendes direkte tilbake i dusjhodet. En sensor måler vannkvaliteten, slik at vannet ikke blir for skittent. Løsningen gjør at dusjene trenger mindre oppvarming, og reduserer vannforbruket med hele 90 prosent.
Tema: Sol og dagslys
Dagslys
På Nordpolen er det på sommerhalvåret lyst døgnet rundt, mens det på vinterhalvåret er mørkt. For å utnytte sollyset best mulig er vindusåpningene plassert i trekantene med størst glassareal øverst. På denne måten slipper glassene inn mye dagslys, som når langt inn i bygget. Den nederste delen er utstyrt med solskjerming, mens det øverste glassarealet har integrerte akryllameller. Lamellene utnytter lave solvinkler ved å reflektere direkte sollys via himlingen, som reduserer energibruken til belysning.
Tema: Smartbygg
Strømproduksjon
På Nordpolen finnes det ikke noe strømnett å koble seg til. Derfor er julenissen avhengig av å være selvforsynt med strøm. Dette får han fra vind, sol, CHP-anlegget, samt hjelpernes bevegelser.
Når strømmen ikke brukes direkte, lagres den i byggets batteribank, som består av batterier fra gamle kondemnerte elbiler.
Byggets produksjonslokaler er utstyrt med strømgenererende gulvbelegg, som omdanner bevegelsesenergi til strøm. Når nissens hjelpere danser rundt danner hvert tråkk en liten mengde watt, som til sammen driver byggets sensorer og antenner.
Tema: Smartbygg
Lys og lokal posisjonering
Byggets LED-belysning er basert på Power over Ethernet (PoE). Hver lyskilde får strøm via nettverkskabeler, som reduserer mengden kobberkabel og muliggjør individuell styring av lyskildene. Tilstedeværelsesdetektorer skrur lyset av når det ikke trengs og holder energiforbruket nede.
Innendørs posisjonering benyttes for å lokalisere nissefamilien, hjelpere og reinsdyr, og er basert på Bluetooth Low Energy (BLE). Teknologien benytter batteridrevne antenner og trenger derfor ikke ekstern strømtilførsel.
Kunstig intelligens sørger for at hjelperne hver dag tildeles ny arbeidsstasjon og unngår repetitive oppgaver.
Tema: Smartbygg
Digitalisering
Internet of Things innebærer at alt er koblet på nett. Innsamlede data kan gi fantastiske muligheter for optimalisert drift ved bruk av de riktige verktøy, og produksjon og gjøremål kan tilpasses det faktiske behovet.
Alle tilkoblede komponenter kan benyttes i en digital tvilling av bygningen i 3D. Modellen inneholder da all informasjon i sanntid, samt forvaltning, drift og vedlikeholds-dokumentasjon for alle komponenter og materialer. Dette gjør det mulig å lokalisere driftsfeil på komponentnivå når de oppstår. Sammen med et sentralt driftsanlegg og prediktivt vedlikeholdssystem basert på maskinlæring, blir jobben med å drifte og vedlikeholde bygget nesten til en lek.
Tema: Miljø
Sirkulærøkonomiprinsipper
Julenissen har denne julen lagd en skisse av sirkulærøkonomiprinsipper (juletrepyramiden) som forklarer alvene hvilken rekkefølge som bør prioriteres (leses fra topp til bunn).
Sirkulærøkonomi går ut på å generere minst mulig avfall og alt som kan gjen- eller ombrukes skal tilbake til systemet i form av en lukket materialkrets. Det er viktig for å unngå å gå tom for råstoffer.
I bygget finnes det:
- Et reparasjons- og sirkulærverksted hvor gamle leker og andre ting kan repareres
- Avfallsrom for gjenvinning og kompostering
- Biogasspeis, biogassreaktor og CHP anlegg
Tema: Miljø
Sirkulæritet i bygget
AvfallsreduksjonRisplantene får næring hentet fra kompost og kloakk håndtert lokalt i bygget.
OmbrukMaterialer og tekstiler ombrukes/oppbrukes og nye ting lages. Leker repareres.
GjenvinningAvfallssortering og gjenvinning gjennomføres internt i bygget (i avfallsrommet). Det finnes komprimatorer og gjenvinningsstasjoner som gjør det lett å håndtere avfallet. Glass, papir og papp, metal, plast og andre materialer gjenvinnes.
ForbrenningMatavfall blir foret på biogassreaktoren og kommer tilbake til kretsløpet i form av gjødsel. Restavfall komprimeres og forbrennes til varmeproduksjon.Ingenting skal til deponi!
Tema: Miljø
Miljøklassifisering av bygget
Ambisjon: BREEAM-NP Outstanding
BREEAM er et miljøsertifiseringsverktøy for bygninger hvor BREEAM-NP er tilpasset Nordpolen.
Økologikapittelet er orientert innover i bygget ettersom det er lite plante og dyreliv på Nordpolen. Kapitlet om vann inneholder et nytt emne om frostsikring og kapitlet om transport omhandler snømobiler og dyr i stedet for bil og sykler.
Ambisjon: Energimerke A
Byggets leverte energi er på under 50 kWh/m2 grunnet god isolasjon i både vegger og vinduer, samt høy varmegjenvinningsgrad i ventilasjonsanlegget. Andelen elektrisitet til oppvarming er under 30 %. Bygget er utstyrt med en væske-til-vann varmepumpe, en gassturbin med varmegjenvinning og en biogasspeis med vannkappe. Brenselet er lokalprodusert biogass.
Fun fact:
Bygninger står for omtrent 40 % av globalt energiforbruk.