6.1 Anlays med avseende på uppvärmningsbehov
De uppnådda resultaten i denna studie visar att vaxgranulatskivorna ger en maximal reduce- ring av uppvärmningsbehovet i passivhuset med ca 11 %, beroende på smältpunkt och antal skivor. Dessa resultat liknar de som uppnåtts i tidigare studier i andra klimat (Athentis et al. (2007), 15 %, Diaconu & Crucero (2010), 12,8% ).
Intressant är att trots skillnader i klimat så finns stora likheter med tidigare studier. En möjlig förklaring till detta är att uppvärmningssäsongerna är ungefär lika långa i samtliga studier och då PCM verkar ge mest effekt på värmeenergimängden under månader med medeltemperatur kring 4 ˚C så kan det vara längden för denna period som påverkar energianvändningen, och inte hur låga extremtemperaturerna är under uppvärmningssäsong. Detta skulle kunna beror på att fasändringsämnet inte växlar fas under de tider där utomhustemperaturen ligger konstant lågt. Skivornas stora påverkan i mars och november kan antas bero på en så pass hög utomhustemperatur och stor solstrålning att fasväxlingen aktiveras under soltimmar, men ändå inte så hög utomhustemperatur att inomhustemperaturen förblir hög under korta perioder utan solstrålning. Denna förklaring innebär att väderförhållanden får inomhustemperaturen att variera mycket kring smältpunkten hos vaxgranulatskivan under dessa månader vilket får paraffinet att fasväxla oftare än under andra månader. Dessa fasväxlingar har i sin tur en be- sparande effekt på uppvärmningsenergianvändning. Resultaten ger i så fall på en indikation på att ett klimat med långa tidsperioder som liknar klimatförhållandena i Sydsverige under mars och november skulle innebära en större energibesparande effekt med vaxgranulatskrivor. Gemensamt för månaderna mars och november under år 2002 var att medeltemperaturen under dessa båda månader låg mellan 4 ˚C och 4,5 ˚C (SMHI, 2013, b), varpå det kan speku- leras i att just detta är en önskvärd utomhustemperatur för att uppnå energibesparingar med vaxgranulatskivan med fasändringstemperatur på 23 ˚C.
Vidare bör betänkas att besparingen i uppvärmningsenergi på 11 % kan tyckas marginell när byggnaden redan uppnår passivhuskraven. Detta då den endast innebär en besparing på 130 kWh över året om det används i dubbla lager i samtliga väggar och tak, vilket var det test- scenario som uppvisade störst energibesparande effekt. Det är inte otänkbart att det finns andra åtgärder än införsel av vaxgranulatskivor som kan vidtas för att minska energianvänd- ningen mer i ett passivhus, och som då bör prioriteras före.
Värt att uppmärksamma är också att PCM23s energibesparing på 11 % är märkbart högre än PCM26s energibesparing på 8 %, vilket följer det mönster som beskrivits i tidigare studier där vaxgranulatskivor med fasändringstemperatur nära den eftersträvade inomhustemperaturen uppnår större energibesparingar (Heier, Bales & Martin, 2012). Utifrån detta är det mycket möjligt att en eventuell vaxgranulatskiva med smältpunkt kring den önskade inomhus- temperaturen (21 ˚C i vårt fall) hade uppnått något större besparing i uppvärmningsenergi.
6.2 Analys med avseende på övertemperatur
Resultatet av vår simulation visar att antalet timmar med övertemperaturer kan reduceras med gipsbaserade vaxgranulatskivor. När det gäller temperaturer över 28 °C så visar det sig att dessa kan reduceras helt med relativt små mängder fasändringsmaterial. Gipsskivorna med fasändringstemperatur på 26 °C, uppvisar bäst resultat vilket vi antar beror på att
lufttemperaturen oftare pendlar omkring 26 °C. Detta då det enligt Heier et al (2012) sker fler fasväxlingar när inomhustemperaturen varierar runt skivans fasändringstemperatur. Skivorna med fasändringstemperatur på 26 °C blir således mer aktiva än skivorna med fasändringstem- peratur på 23 °C.
Det uppnådda resultat ligger i linje med Zhang et als (2005) där temperaturen reducerades med 25 % med en skiva som likade våra PCM23-skivor. Ett resultat som ligger mitt i mellan våra bästa och sämsta resultat. Även här reducerades temperaturer över 28 °C nästan helt. Att minimitemperaturerna ligger några grader högre med vaxgranulatskivor visar också en studie av Schossig et al (2005) där lägsta temperaturen låg 2 °C högre. Eftersom temperatu- rerna är som lägst på natten kan detta vara ett stort motargument för att använda vaxgranu- latskivor. Visserligen undviker man de riktigt höga temperaturerna dagtid men till priset av en högre temperatur nattetid. I samma studie låg lufttemperaturen utomhus 5 °C högre än i vår simulation och resultatet blev en temperaturreducering med 3 °C i inomhusluften. På antalet timmar över 26 °C så blev visade experimentet en större skillnad än vårt simulerade med en kraftig reduktion av timmar (från 50 till 5) med inomhustemperatur på över 26 °C, vilket kan jämföras med 50 till 11 i vårt fall. I det stora hela får man ändå se det som två likvärdiga resultat.
I vår simulering blev temperaturvariationen ca 3 °C mindre med vaxgranulatskrivor jämfört med referensmodellen. En något mindre förändring i jämförelse med Kuzniks (2006) experi- ment där variationen var ca 5 °C mindre. Trolig orsak kan vara att Kuznik använde sig av en modell uppbyggd i en låda och med en, under dagen, konstant solinstrålning. Vilket troligtvis gett upphov till större variationer i inomhustemperaturen jämfört med vår simulation. Större variationer och en mer pendlande temperatur kan ha påverkat skivornas effektivitet positivt. Med en temperaturvariation som likar vår så hade förmodligen studien också uppvisat ett resultat i linje med vårt.
Vårt resultat ligger också något lägre än det fullskaliga experiment som Silva et. al. (2008) utförde, där temperaturreducering på 5 °C uppvisades under de varmaste timmarna på dagen. Precis som i deras fall så steg minimitemperaturerna med vaxgranulatskivor.
6.3 Fasändringstemperaturens inverkan på resultatet
Simuleringen visar att skivans fasändringstemperatur har varierande betydelse men påverkar i samtliga fall resultatet och förekomsten av antalet övergradstimmar.
Resultatet visade att skivor med förändringstemperatur på 23 °C är mer effektiva på att sänka uppvärmningsbehovet än skivor med förändringstemperatur på 26 °C. Däremot visar PCM 26 upp en bättre förmåga att reducera övertemperaturer sommartid. Man kan därför anta att det är fördelaktigt att ha en fasändringstemperatur som ligger så nära den önskade inomhus- temperaturen som möjligt, i alla fall om man vill ha ett minskat uppvärmningsbehov. Detta ter sig egentligen självklart då temperaturen inomhus under uppvärmningssäsongen sällan kommer upp till de 26 °C som krävs för en fasändring. Skivor med fasändrings- temperatur på 23 °C fullföljer fasändringscyklerna i större utsträckning under uppvärmnings- säsongen eftersom en inomhustemperatur runt 23 °C då inte är orimlig.
Uppvärmningsbehovet reducerades mest med skivor som har fasändringstemperatur på 23 °C, troligtvis för att innetemperaturen oftare ligger runt 23 °C än 26 °C. Här ska man dock komma ihåg att vaxgranulatet inte smälter och stelnar vid samma temperaturer, så kallad hysteres. Simuleringsprogrammet saknar förmåga att hantera detta och antar att båda fasväxlingarna sker vid samma temperatur. Detta kan alltså innebära att PCM 26 som i verkligheten uppnår maximal smältentalpi vid 25,5 °C är mer effektivt än vad resultaten säger.
Resultaten visar också att det är svårt att utnyttja den termiska energin i skivorna för att få ett lägre uppvärmningsbehov och samtidigt, med samma skivor, få mindre övertemperaturer. I alla fall om man vill uppnå ett tillfredställande resultat.
6.4 Vaxgranulatmängdens inverkan på resultatet
Skulle vaxgranulatskivorna bara monteras på ytterväggar och yttertak ger dubbla lager skivor en mycket liten skillnad på förekomsten av övertemperaturer, detta gäller för PCM 23. En liten förbättring får man om samtliga väggar och tak är täckta med vaxgranulatskivor, men skillnaden kan fortfarande inte anses vara ett argument för ett genomförande. För PCM 26 ger det däremot en större skillnad, upp mot 42 % i minsking av övergradstimmar, siffror som kan motivera dubbla lager. Resultat stämmer överens med Kendricks och Wallimans (2006) där effekten av dubbla skivor var i samma storlek. Temperaturminskningen låg i storleks- ordningen 1 °C, vilket är likvärdigt med resultat för PCM26. Dåliga förutsättningar, i form av för höga inomhustemperaturer för fasändring kan vara en anledning till att effekten blir så liten för PCM 23.
Vad det gäller påverkan på uppvärmningsbehovet så uppvisar PCM23 D2 det bästa resultatet med 60 sparade kWh, dock måste det till 1800 kg PCM och sparad kWh per kg PCM blir låga 0,07. Att istället välja PCM23 D1 kan här vara ett bättre alternativ, varianten uppvisar en minskning av årsförbrukningen på 82 kWh men till ungefär halva PCM-mängden.
6.5 Placeringens inverkan på resultatet
När det gäller övertemperaturer och fasändringstemperatur på 26 °C så är en placering på en större yta mer fördelaktigt än att skivorna placeras i dubbla lager. Anledningen kan antas vara att en större mängd vaxgranulat hinner fullfölja sin fasändringscykel. För fasändrings- temperatur på 23 °C är skillnaden marginell, troligtvis för att resultatet med PCM 23 var sämre än med PCM 26. Ett mer entydigt samband uppvisas om man tittar på placeringen med avseende på energibesparing. I det fallet är det alltid mer effektivt att placera skivorna på ytterväggar och yttertak istället för på samtliga väggar och tak. Detta gäller både fasändrings- temperatur 23 °C och 26 °C.
6.6 Avslutande diskussion
Resultatet visar i många avseende det som tidigare studier också visar. Detta trots att det finns många olikheter studierna emellan. De stora skillnaderna är klimatet och byggnadens egen- skaper, vilket verkar ha mer eller mindre påverkan på resultatet. Simuleringen var starkt begränsad då den bara genomfördes på en sorts byggnad i ett och samma klimat. Även vissa felkällor har troligtvis påverkat våra simuleringsresultat, där avsaknad av hysteres i simule- ringsprogrammet troligtvis har påverkat mest. De klimatdata som användes i simuleringen kan också ha bidragit till ett bättre resultat. Årsmedeltemperaturer som över det normala (ca 1,5° C) har troligtvis medfört fler fasändringar än vad som är normalt för vinter och tidig
vår. I det stora hela så pekar denna studie dock åt samma håll som andra tidigare studier. Resultaten får därför bedömas som trovärdiga men bör inte ses som något annat än en finger- visning.
Hur mycket energi eller hur mycket inomhusklimatet påverkar varierar troligtvis mycket med byggnadens egenskaper och det inomhusklimat som redan finns där. I övrigt så kan arbetet ändå ses som ett bra underlag för den som är intresseras av att investera i vaxgranulatskivor. Användandet av vaxgranulatskivor i Sverige är idag väldigt låg och detta arbete kan förhopp- ningsvis få någon större aktör att testa på tekniken. Fler storskaliga projekt behövs för att ta reda på hur mycket nytta fasändringsmaterial kan göra för en byggnads energibalans och inomhusklimat.