6.1 Val av Mjukvara
För att bygga upp Bredåker förskola samt att räkna ut dess nuvarande årliga energibehov, energin endast från värmesystemet, varmvattenförbrukning och temperaturer i olika delar av byggnaden vid olika utomhustemperaturer mm användes datorprogrammet IDA ICE 4.7.1 Expert edition, IDA Indoor Climate and Energy. Programmets huvudsyfte var främst att utföra energiberäkningar som är närmare byggnadens verkliga energiåtgång än vanliga handräkningar. Andra faktorer som medförde att just IDA ICE programmet valdes var att parametrarna vid energiberäkningarna är lätta att variera och det var enkelt att analysera och granska energisimuleringarna samt att det förekom tidigare erfarenheter vid användning av datorprogrammet IDA ICE.
6.2 Uppbyggnad av klimatskal i IDA ICE
Vid uppbyggnaden av förskolan användes befintliga ritningar för att få korrekt storlek på klimatskärmen och skolans olika rum. Skolan är ursprungligen byggd år 1979 men 1986 byggdes skolan ut med en extern del. Vid sökningar av ritningar i ritningsarkivet i Bodens stadshus erhölls endast ritningar från den äldre delen. Storleken på den nyare delen har mäts och ritats upp för hand med en skalbaserad karta som hjälpmedel. Byggnadens golvarea, volym och omslutningarna visas i tabell 2.
Tabell 2. Storlek på byggnaden
Byggnadens golvarea 438,1 𝐦𝟐
Byggnadens Volym 1121,7 m3 Byggnadens omslutningsarea 1 154,2 m2
Väggar, tak, golv, fönster och dörrar antas vara av samma tjocklek och material för den nyare delen som för den äldre delen, där ritningarna förekom. Storlek på fönster, dörrar och radiatorer är tagna från ritningarna för den äldre delen och vid den nya delen är måtten uppmätta på plats. Det antogs vara samma typ av dörrar, radiatorer och fönster för den nyare delen som för den äldre delen, det var bara storleken som mättes upp. Enligt ritningarna förekommer 3-panels fönster och U-värdet på dessa fönster är satta till 2,0 W/m2K och G-värdet är satt till 0,68 vilket kan jämföras med isolerglas från 80-90 talet (Magnusson). Det existerar inga markiser på fönsterna men det förekommer reglerbara persienner. Ritningarna angav inte materialet på dörrarna utan endast storleken på dem. Därför används ytterdörrar med ett U-värde på 2,0 W/m2K vilket anses vara en rimlig uppskattning av ytterdörrar från 80-talet (Alltombostad.se, 2010).
Den nyare delen har lägre tak höjd än den äldre delen därav byggdes två olika byggnadsdelar i IDA ICE. Figur 6 visar en 3D bild på skolan och figur 7 visar hur golvplanet ser ut i 2D. Den vänstra delen i figur 6 är den nyare delen med lägre takhöjd.
23
Figur 6. 3D bild på Bredåker förskola uppritat i IDA ICE
Figur 7. Golvplan på Bredåker förskola uppbyggd i IDA ICE
Tjocklek och material för väggar, tak, golv och dörrar är också uppbyggda utifrån ritningar. Ritningarna finns i bilaga 5. Genom att mata in tjocklek och materialtyp beräknar IDA ICE ut U-värdet för respektive byggnadsdel. U-U-värdet för de olika delarna samt klimatskärmens genomsnittliga medel U-värde finns tabellerade i tabell 3.
Genom att studera ritningarna med hjälp av personer kunniga inom området ”hus” samt platsbesök på förskolan, antogs IDA ICE:s mått ”typiska värden” vara det mest lämpliga antagandet. De totala köldbryggorna antogs vara 51,551 W/K. Mer detaljerad bild över köldbryggorna finns i bilaga 2.
Tabell 3. U-värden för respektive byggnadsdel
Byggnadsdel Tjocklek [m] U-värde [W/m2K]
Yttervägg 0,438 0,1396 # Innervägg 0,063 1,81 # Innergolv 0,175 2,385 Yttergolv 0,227 0,3816 Tak 0,283 0,1294 3 glasfönster - 2,0 Ytterdörr 0,035 2,0 # Innerdörr 0,04 2,194 Klimatskärmens genomsnittliga U-värde - 0,263
24
Byggnadens medel U-värde är medel U-värdet på klimatskalet, där innerväggar och innergolv ej räknas med därav # markeringen i tabell 3.
6.3 Värmekälla i IDA ICE
I simuleringen har endast en värmekälla använts eftersom både oljepannan och pelletspannan antas ha en verkningsgrad på 80 %. Pelletspannan i Bredåker är ifrån 2006 och nyare pannor har en verkningsgrad på ungefär 85 % därför antogs verkningsgraden 80 % (Energimyndigheten, 2014). Oljepanna är ifrån 1988 och för att ta reda på dess verkningsgrad kontaktades företaget som tillverkat den (PARCA NORRHAMMAR numera OSBY PARCA), och de uppgav en ungefärlig verkningsgrad på 80 % (Svensson, 2017). Eftersom IDA ICE gör energisimuleringar, utan hänsyn till vilket bränsle som används utan tar bara hänsyn till verkningsgraden hos värmekällan, kan en värmepanna används i simuleringarna i stället för två då de har samma verkningsgrad.
6.4 Ventilation i IDA ICE
Bredåker förskola använder sig av FTX-system och det förekommer två stycken luftbehandlingsaggregat ett aggregat för den nyare byggda delen och ett aggregat för den äldre byggda delen. Luftmängden för den nyare delen är modellerad för 305 liter/sekund och för den äldre delen är luftmängden modellerad för 735 liter/sekund (Styf, Luftflöde, 2017) (Bodens kommun, 1996). Aggregatet för den äldre byggda delen är ifrån år 1999 och den roterande värmeväxlaren i aggregatet antas ha en verkningsgrad på 75 %. Årtalet på det andra aggregatet är okänt men antas vara ifrån 1986, d.v.s. lika gammal som den nyare byggnadsdelen. Den roterande värmeväxlaren i detta aggregat antas ha en verkningsgrad på 70 %. Nyare roterande värmeväxlare har en verkningsgrad kring 80 % (Svensk Ventillation). Dessa två värmeväxlare har några år på nacken, därför antogs just de ovannämnda verkningsgraderna. Den specifika fläkteffekten är satt till 3,0 för aggregatet från år 1999 och 4,0 för aggregatet som var från 1986. Äldre FTX har en SFP värde mellan 3-4 medan nyare har ett värde på 1,5-2 därav antogs värdena på aggregatens specifika fläkteffekt (Warfvinge & Dahlblom, 2010).
Tilluftstemperaturen på förskolan är satt till 18 °C för båda aggregaten men värms upp 1 °C av fläktarna, så den slutgiltiga tilluftstemperaturen är 19 °C. Rekommenderade värden gällande lufttemperatur för förskolor är enligt Sveby 22 °C i kök och andra rum där vistelse sker ofta och 18 °C i förråd och teknikrum (Levin & Clarholm, Brukarindata undervisningsbyggnader , 2016).
6.5 Schema Bredåker förskola
För att inte ventilationen, belysning, personnärvaro och övrig elektrisk utrustning skulle vara i gång varje timme på dygnet skapades ett schema i IDA ICE. Schemat ska efterlikna verkligheten i största möjliga mån. Förskolan har i verkligheten öppet mellan klockan 6-18 på vardagar och förskolan är stängd mellan veckorna 27-31 i juli månad och förskolan är stängd på svenska helgdagar (Rödadagar.nu, 2017). Dessa tider finns implementerade i IDA ICE schemat d.v.s. ingen personnärvaro, belysning, ventilation samt bidrar till värme efter klockan 18 på vardagar. IDA ICE tar inte hänsyn till korta skollov som sportlov, påsklov, och jullov utan bara de dagar som är helgdagar. I Simuleringarna som gjorts är personnärvaron och användningen av elektrisk utrustning
25
konstant d.v.s. att det skulle finnas lika många personer på förskolan klockan 17:35 som vid klockan 10:00. Programmet tar inte hänsyn till elektrisk utrustning som står på dygnet runt så som kyl och frys. Dessa förenklingar påverkar dock det årliga energibehovet marginellt.
6.6 Luftläckage i IDA ICE
Det är väldigt svårt att uppskatta eller beräkna luftläckage i byggnader utan att utföra en täthetsprovning (Persson, Lufttäthetens inverkan på energiberäkningar för byggnader, 2012). Enligt ett flertal simuleringar visar det sig att luftläckaget har en relativt stor inverkan på byggnadens årliga energianvändning. I Svebys brukardata för undervisningsbyggnader används ett luftläckage på 0,3 liter/(s.m2). Men luftläckaget i denna skola har satts till 0,6 liter/(s.m2), då denna byggnad har generellt sämre värden på både det genomsnittliga medel U-värdet samt att denna skola har mer köldbryggor än Svebys referensskola. Därav valdes de ovanstående luftläckagen. En eventuell anledning till att Svebys referensskola har lägre U-värden samt mindre köldbryggor än Bredåkers förskola kan vara att referensskolan är nyare, tätare och med bättre isolering vilket ger bättre värden (Levin & Clarholm, Brukarindata undervisningsbyggnader , 2015).
6.7 Övriga IDA ICE parametrar
Vid simuleringarna tar IDA ICE hänsyn till klimatet och i detta fall används en klimatfil för Luleås temperaturer och breddgrader mm (Bodens klimat eller lokalisering finns inte i IDA ICEs databas). Vindprofilen öppen landsbygd användes då förskolan står utan beskydd av skog eller större byggnader. Tappvattenförbrukningen med VVC förlusterna exklusiva är satta efter Svebys rekommendationer på 10 kWh/m2,år (Levin & Clarholm, Brukarindata undervisningsbyggnader , 2016). Persontätheten, belysning och annan elektrisk utrustning är alla satta efter Svebys rekommendationer där persontätheten uppskattas till 0,067 personer/m2 för alla rum (förutom förråd och annan teknikrum där personnärvaron antas vara 0), belysningen uppskattas till 5 W/m2 i kök och 4 W/m2 för andra rum och elektrisk utrusning uppskattas till 5 W/m2 i kök och 2 W/m2 i andra rum (förutom förråd och andra städskrubbar där den elektriska utrustningen antas vara 0) (Levin & Clarholm, Brukarindata undervisningsbyggnader , 2016). Personerna i IDA ICE simuleringarna antas ha en klädselspan mellan 0,60–1,10 clo och personerna antas också ha en aktivitetsgrad motsvarande ett met värde på 1,5. Ett klädselspan på 0,60–1,10 clo är standard för IDA ICE och met värdet 1,5 är ett värde som antagits, grundad på att barnen rör sig väldigt mycket men de är relativt små till storleken vilket leder till lägre värmeavgivning. Personalen på förskolan är inte stillasittande utan utför lättare fysiskt arbete därav antogs aktivitetsgraden 1,5 met.
6.8 Dimensionering av berg- och jordvärme
För att dimensionera berg- och jordvärmesystemen på ett smidigt sätt samt ta reda på kostnaderna för de olika arbetena och dess komponenter skickades en offert till Sture Aludden, chef på Geoteknik AB. För att kunna utföra en offert behövde Aludden veta den årliga energiförbrukning för förskolans värmekällor med tappvarmvattnet exkluderat och även energin för själva tappvarmvattnet samt även på vilken ort förskolan är lokaliserad. Aludden skickade vidare dessa uppgifter om förskolan till Roger Andersson försäljningschef på Vaillant Group Gaseres AB där
26
han skrev in dessa värden i datorprogrammet ”Tedap”. Genom att mata datorprogrammet med lokaliseringen av förskolan vet programmet medeltemperaturen, DUT temperaturen för området samt berggrundens temperatur och värmetröghet. Datorprogrammet räknar ut förskolans årliga värmeenergibehov med värmepump (el till värmepumpen) och även energiteckningsgraden för värmepumpen och vid vilken temperatur spetsvärme måste tillföras, dessutom hur mycket spetsvärme som måste tillföras. Datorprogrammet räknar även ut hur djupa borrhålen ska vara i berggrunden och hur många borrhål som behövs samt beräknar den markyta som krävs för jordvärme och på vilket djupt slagarna ska placeras på mm. För att ta reda på djupet till berggrunden vid området där förskolan är lokaliserad kontaktades borrföretaget Norrfjärdens brunns borrning vilket är ett företag från Piteå. Norrfjärdens brunns borrning hade tidigare samma år borrat ett borrhål ungefär 500 meter ifrån förskolans position mot älven. Där var djupet till berggrunden 39 meter. Detta djup till berggrunden användes senare i dimensionskalkyleringarna.
Aludden gjorde en kostnadskalkyl för hela investeringen där borrning för bergvärme och grävning för jordvärme, värmepump, VVS och elkostnader, samt oförberedda kostnader ingår. Fysik storlek på värmepumpen finns i bilaga 4.
27