Kylsystem för framtida teknikhus

För att ett kylsystem ska vara passande att använda i ett teknikhus bör det uppfylla de kriterier kring tillförlitlighet, underhåll och flexibilitet som presenterades i 4.6 Värme- och kylsystem. De system som ansågs uppfylla kriterierna samt var rimliga att installera för en liten byggnad som ett teknikhus var frikyla (luft-, mark- eller vattenbaserad) och luft/luft värmepump.

Frikyla från borrhålssystem (bergvärme) skulle vara en möjlig effektiv lösning, dock ansågs den ha en för hög investeringskostnad för att vara intressant att undersöka i detta projekt. För ett stort

teknikhus kan det dock vara av intresse (beroende på markförhållanden) om lösningen utformas så att systemet levererar både värme och frikyla till huset.

Ett frikylesystem utnyttjar en lägre temperatur i någon del av omgivningen för att kyla ned utrymmet inomhus. Vanligaste lösningen är troligen ett luftbaserat frikylesystem som utnyttjar det faktum att utomhusluften är kallare än den önskade inomhustemperaturen stora delar av året. Ett luftbaserat frikylesystem fungerar genom att variera uteluftsflödet beroende på kylbehov och

utomhustemperatur, vid högre kylbehov eller utomhustemperatur ökas flödet tillräckligt för att kompensera för förändringen.

Ett markbaserat frikylesystem kan vara uppbyggt på lite olika sätt men principen för alla lösningar är att nyttja den relativt låga och konstanta temperaturen i marken för att kyla byggnaden. Olika sätt att konstruera markbaserad frikyla kan vara: [28]

 _{En luftkanal (kopplat till primära ventilationssystemet eller fristående fläkt) förläggs under}

mark på sådant sätt att tilluften kyls ned innan den levereras in i byggnaden.2

 Nedgrävd slang fylld med en blandning bestående av vatten och anti-frysvätska (etanol eller liknande). Vätskan cirkuleras runt under marken och direktväxlas sedan mot ett separat distributionssystem i byggnaden (vatten- eller luftburet).

Vattenbaserad frikyla fungerar enligt samma princip som markbaserad. Skillnaden är att istället för att nyttja den konstanta temperaturen i marken nyttjas den låga temperaturen i ett större

vattendrag, en sjö eller havet. Systemet konstrueras genom att slang med vätskeblandning sänks ned i vattnet. Vätskeblandningen cirkuleras runt i slangen och direktväxlas sedan med

distributionssystemet i byggnaden. Eftersom vatten har den egenskapen att densiteten är som störst vid ca 4 °C kan slangarna för kylsystemet förläggas tillräckligt djupt för att temperaturen ska hålla sig kring det året runt.

En luft/luft värmepump som kylsystem fungerar principiellt likadant som när den används som värmesystem. Den konverterar temperaturen på utomhusluften till en önskad temperatur på

tilluften som den fläktar in i byggnaden. Skillnaden är att tilluften passerar över en annan komponent i värmepumpen vilket leder till att luften kyls ner istället för att värmas upp. Eftersom effektiviteten för en luft/luft värmepump är starkt beroende av temperaturdifferensen mellan utomhus- och tilluften leder det till att effektiviteten oftast är högre vid kyldrift än vid värmedrift.

Installationskostnaden för de olika systemen är svåra att uppskatta eftersom det beror på kylbehov och vilka förutsättningar som finns (klimat- och mark-/vattenförhållanden). Troligen har dock ett luftbaserat frikylesystem den lägsta installationskostnaden, följt av en luft/luftvärmepump. Luftbaserad frikyla kan dock behöva kompletteras med en luft/luftvärmepump för att kunna täcka kylbehovet under de varmaste dagarna, vilket kan leda till en högre installationskostnad. Högst

42

installationskostnad har troligen mark- och vattenbaserad frikyla i och med att det krävs mer arbete (exempelvis markberedning) och mer material (slangar och värmeväxlare) än de övriga systemen. Även driftskostnaden för de olika systemen är svåra att uppskatta eftersom också de är beroende på vilka förutsättnignar som finns (klimat- och mark-/vattenförhållanden). Om utomhustemperaturen är låg under hela året har ett luftbaserat frikylesystem troligen den lägsta driftskostnaden eftersom det endast kräver el till fläkten. Om utomhustemperaturen ligger i närheten av den önskade

inomhustemperaturen under stora delar av sommaren kan dock driftskostnaden för en

luft/luftvärmepump vara lägre. Detta kommer sig av att värmepumpens effektivitet ökar markant vid små temperaturdifferenser medan det luftbaserade aggregatet behöver arbeta mer för att hålla inomhustemperaturen nere. Ett mark- eller vattenbaserat frikylesystem har potentiellt en låg driftskostnad om bra mark- eller vattenförutsättningar finns, eftersom de endast behöver driva en fläkt och eventuell cirkulationspump. Vid sämre förutsättnignar (hög mark- eller vattentemperatur) kommer dock driftskostnaden öka.

5.7 Belysning

I Trafikverkets kravspecifikation för teknikhus står att all belysning ska styras med en

huvudströmbrytare placerad vid entrédörr. Detta innebär att det finns en risk att belysningen lämnas/glöms påslagen. I och med att personal endast är i teknikhusen vid behov kan det gå lång tid mellan besöken och om belysningen är påslagen när ingen är där resulterar det i onödig

energianvändning.

För att eliminera risken att belysning är påslagen när personal inte befinner sig i byggnaden bör närvarostyrning av belysningen installeras. Närvarostyrningen kan lämpligen utgöras av

rörelsedetektor(er) placerade så att rörelser enkelt kan registreras i hela byggnaden.

Viktigt att tänka på är att belysningen inte får slockna under den tid personal är närvarande eftersom det kan innebära en arbetsmiljörisk (strömförande utrustning). För att minimera risken att detta sker kan styrningen exempelvis utföras så att belysningens driftstid kontinuerligt förlängs med lämplig tid vid varje registrerad rörelse efter att belysningen initialt tänts. En annan lösning skulle kunna vara att belysningen släcks i två eller flera steg med viss tidsfördröjning, vilket skulle innebära att eventuell närvarande personal varnas och hinner reagera innan belysningen slocknar helt. Dessa två

lösningsförslag kan även kombineras för att vidare minska risken att belysningen slocknar under pågående arbete.

5.8 Energiprestanda

Energiprestanda är ett vanligt sätt att ställa krav på energianvändningen för en byggnad, bland annat nyttjas metoden i BBR (benämns där specifik energianvändning). Det finns flertalet svenska

standarder som täcker in allt från beräkningsmetoder för olika system till samband mellan de olika standarderna.

En stor fördel med att använda energiprestanda för att ställa krav på energianvändning är att kravet är formulerat så att det kan uppfyllas på olika sätt. Det innebär att systemlösningar kan väljas utifrån det som anses mest lämpat för varje specifikt fall så länge helhetslösningen uppfyller

energiprestandakravet. Metoden är dessutom anpassningsbar eftersom det är upp till kravställaren att välja vilka system som ska innefattas i kravet. Metoden kan ytterligare anpassas genom

användning av olika kravnivåer utifrån specifika förutsättningar (exempelvis olika

klimatförutsättningar). Detta innebär att energiprestanda skulle vara ett lämpligt funktionskrav för energianvändningen i ett teknikhus.

43

För att ställa krav på energiprestanda för en byggnad måste först och främst de system som ska innefattas av kravet väljas ut. För ett teknikhus skulle det exempelvis kunna innefatta

energianvändningen för värme-, ventilations- och kylsystem samt belysning.

Förslag på lämpliga kravnivåer för energiprestanda innefattande energianvändning för värme- och kylsystem samt belysning togs fram enligt ekvation (10). Kravnivåerna skiljer sig beroende på byggnadsstorlek, geografisk placering samt valt värme- och kylsystem. De olika kombinationerna av värme- och kylsystem som undersöktes baserades på resultaten i kapitel 5.6 Värme- och kylsystem. Möjliga värmesystem var direktel och luft/luftvärmepump. Möjliga kylsystem var

luft/luftvärmepump, mark- eller vattenbaserad frikyla samt luft/luftvärmepump kompletterat med luftbaserad frikyla. Dessa system kombinerades ihop till totalt sex olika fall enligt (värmesystem + kylsystem):

1. Direktel + luft/luftvärmepump.

2. Direktel + mark- eller vattenbaserad frikyla.

3. Direktel + luft/luftvärmepump kompletterat med luftbaserad frikyla. 4. Luft/luftvärmepump + luft/luftvärmepump.

5. Luft/luftvärmepump + mark- eller vattenbaserad frikyla.

6. Luft/luftvärmepump + luft/luftvärmepump kompletterat med luftbaserad frikyla. Förhållandet mellan energibehov och energianvändning för värme- och kylsystem antogs enligt Tabell 14 där förhållandefaktorn anger det värde som energibehovet multiplicerades med för att få fram energianvändningen. Det specifika värdet för de olika systemen antogs utifrån förhållandena kring effektivitet och driftskostnad som diskuterades i 5.6.2 Värmesystem för framtida teknikhus respektive 5.6.3 Kylsystem för framtida teknikhus. Värdena skall dock endast ses som uppskattningar, viktigare är inbördes förhållande mellan de olika systemen (exemelvis luft/luftvärmepump

effektivare än direktel för värme).

Tabell 14. Förhållandefaktor mellan energibehov och energianvändning för värme- och kylsystem.

System Förhållandefaktor

Direktel för värme 1,00

Luft/luftvärmepump för värme 0,50

Luft/luftvärmepump för kyla 0,33

Mark- eller vattenbaserad frikyla 0,20 Luft/luftvärmepump (kyla) + Luftbaserad frikyla 0,15

I beräkningarna av energiprestandan ingår energianvändningen för belysning i teknikhusen. Denna energianvändning uppskattades grovt av belysningsexpert inom Trafikverket till 58 kWh/år för ett teknikhus på 35 m2 utifrån krav på belysningsnivå (500 lux) [29]. Utifrån detta gjordes ett antagande om att energianvändningen förhåller sig linjärt till golvarean vilket ger en specifik energianvändning på 1,65 kWh/m2. Denna specifika energianvändning multiplicerades sedan med golvarean för respektive byggnadsstorlek i beräkningarna av energiprestanda.

Förslag på kravnivåer för energiprestanda beroende på byggnadsstorlek och geografisk placering presenteras i Tabell 15. Kravnivåerna är framtagna med hänsyn till vad som anses rimligt att kunna uppnå utifrån resultaten av beräkningar kring energiprestanda för teknikhus presenterade i Bilaga B – Resultat från beräkningar kring energiprestanda.

44

Tabell 15. Förslag på kravnivåer för energiprestanda uppdelat efter byggnadsstorlek och geografisk placering. Kravet innefattar energianvändning för värme- och kylsystem samt belysning.

Energiprestanda [kWh/m

]

Byggnadsstorlek Klimatzon I Klimatzon II Klimatzon III

20 m2 65 75 80 30 m2 35 40 50 40 m2 35 30 30 50 m2 25 25 30 60 m2 20 25 30 70 m2 25 20 20

Energiprestandakravet innebär att värme- och kylsystemet samt belysningen i teknikhusen tillsammans inte får använda mer energi än vad kravnivån visar. Anledningen till att kravnivån är högst för den minsta byggnaden placerad i södra delen av landet (20 m2, klimatzon III) är den höga internvärmegenereringen och det mildare klimatet som tillsammans leder till en hög

energianvändning för kylsystemet. En hög användning fördelat på en liten area ger ett högt värde på energiprestanda.