Energianvändningen för byggnader kan beräknas genom flera olika metoder. Nedan följer en kort beskrivning av olika metoder.
4.1 Kvadratmetermetoden
Kvadratmetermetoden kallas även nyckeltalsmetoden och är bland de enklare beräkningsmetoderna. Beräkningarna utförs med hjälp av antaganden om specifik energianvändning per bostadsyta och ges i enheten [Wh/m2]. Metoden lämpar sig för fastighetsbestånd med tydligt definierad energianvändning och likartade driftsförhållanden. Beräkningsmodellen kan inte användas vid simulering av energianvändning för bebyggelse där driftförutsättningarna ändras.191
4.2 Energiberäkning med årsmedeltemperatur
Beräkningen går ut på att årsmedeltemperaturen, Tårsmedel, och därmed temperaturskillnaden antas vara konstant under årets alla timmar.192 Beräkningen görs med hjälp av ortens årsmedeltemperatur och byggnadens specifika värmeförlust.193 Ekvationen för att beräkna värmeenergibehovet under ett år ges av Formel 41.
[kWh]194
Formel 41
SVFFtot= Byggnadens klimatberoende effektbehov, alternativt, totala specifika värmeförlust faktor [kW/oC]
Tårsmedel= Årsmedeltemperaturen [oC]
Vid energiberäkning med denna metod subtraheras kylbehovet som är under årets varma dagar från värmebehov som är under årets kalla dagar, vilket gör att energibehovet underskattas.
4.3 E-signaturmetoden
Med E-signaturmetoden kan en byggnads värmetekniska beteende studeras som funktion av utomhustemperaturen. Metoden bygger på statiska modeller och beräkningarna kräver långa tidssteg för att dynamiska effekter som till exempel värmelagring ska kunna försummas. Genom att plotta uppmätt eller beräknad medeleffekt för att hålla en viss konstant inomhustemperatur mot utomhustemperatur erhålls två linjära funktioner, se Figur 18, den visar en byggnads E-signatur, vilket ger byggnadens effektbehov vid en viss rådande utomhustemperatur.195
191Utformning av energieffektiva bostäder, H. Sundqvist (2007). Exjobb på lundsuniversitet ISBN 91-85147-16-8
192 Energieffektiviserande åtgärder i trähus, S. Olof Hägerstedt (2007). Examensarbete TVBH-5056 Lund Avdelningen för Byggnadsfysik 2007
193 Värmebehovsberäkning Kursmaterial Installationsteknik FK, L. Jensen (2001). Hämtad 2010-04-17 på: http://www.hvac.lth.se/pdf/varmebeh.pdf
194 Värmebehovsberäkning Kursmaterial Installationsteknik FK, L. Jensen (2001). Hämtad 2010-04-17 på: http://www.hvac.lth.se/pdf/varmebeh.pdf
195
Energieffektiviserande åtgärder i trähus, S. Olof Hägerstedt (2007). Examensarbete TVBH-5056 Lund Avdelningen för Byggnadsfysik 2007
53
Figur 18 Energisignaturen196
Där den horisontella linjen och den slutande linjen möts anges byggnadens gränstemperatur Tgräns, alltså den temperatur där tillräcklig värmeeffekt, för att hålla innetemperaturen konstant, ges av gratis värme.197Om lutningen på den lutande linjen benämns SVFFtot [kW/oC] och värdet för den raka linjen m [kW], kan byggnadens E-signatur beskrivas med den räta linjens ekvation, se Formel 42.
[kW]
Formel 42
Psign= Byggnadens medeleffektbehov vid en viss utetemperatur [kW]
m= Byggnadens klimatoberoende effektbehov (hushållsel, tappvarmvatten) [kW] Tgräns= Byggnadens gränstemperatur [oC]
Genom att använda medelutomhustemperaturen under in viss tidsperiod, t.ex. en månad, kan energianvändningen för byggnaden ges som månadsmedeleffekt.198
Att E-signaturmetoden inte tar någon hänsyn till variationer i gratisvärme, såsom solinstrålning torde göra att resultat av energiberäkningar med metoden kan bli missvisande.
196 Energieffektiviserande åtgärder i trähus, S. Olof Hägerstedt (2007). Examensarbete TVBH-5056 Lund Avdelningen för Byggnadsfysik 2007
197
Heating, ventilating, and air conditioning 6:e upplagan, F. McQuistion (2005). ISBN: 978-0-471-47015-1
198
Normalårskorrigering av energianvändningen i byggnader – En jämförelse av två metoder, L Schulz (2002). Hämtad 2010-04-17 på; http://www.effektiv.org/pdf_filer/Rapport%202003-01.pdf
54
4.4 Gradtimmesmetoden
Gradtimmesmetoden var den första metoden som utvecklades för att uppskatta energibehov.199Det antogs att under längre tidsperioder skulle gratisvärme täcka värmeförlusterna vid en
medeltemperatur utomhus på 18oC. Detta kan jämföras med gränstemperaturen som presenteras i E-signaturmetoden. Den s.k. ”Variabel-bas gradtimmesmetoden” (eng. Variable-Base Degree-Day Method) ger utrymme för att variera gränstemperaturen från 18oC, beroende på vilken
gränstemperatur byggnaden har.200Gradtimmar definieras avFormel 43. [oCh]201
Formel 43
GD= Antal gradtimmar [oCh]
Ndagar= Antal dagar med en viss medelutetemperatur
Genom att multiplicera en byggnads temperaturberoende värmeeffektbehov med antal gradtimmar för en viss period och plats, kan energibehovet för byggnadens uppvärmning beräknas.202
Gradtimmesmetoden som har många likheter med E-signaturmetoden, tar inte heller någon hänsyn till variationer i gratisvärme, vilket borde göra exakta beräkningar med denna metod svåra.
4.5 Dynamisk energiberäkning
Med dynamiska energiberäkningar kan hänsyn lättare tas till byggnadens värmelagringsförmåga samt dynamiska variationer av; inne- och utetemperaturer, vind, U-värden, infiltration, ventilation,
internvärme, solinstrålning och uppvärmningssystemens verkningsgrader.203
Det krävs emellertid god kännedom om byggnaden samt bra klimatdata. Schabloner för olika byggnaders värmelagringsförmåga ges av Tabell 36.
Typ av byggnad: Värmekapacitet
[kJ/(m
2,k)
Lätta konstruktioner med bärande konstruktioner av reglar (tunnplåt
eller trä) och lätta bjälklag: 60
Konstruktioner med tunga bjälklag och lägenhetsskiljande konstruktioner
och lätta utfackningsväggar: 120
Konstruktion med exponerande betongytor i bjälklag, innerväggar och
ytterväggar: 240
Tabell 36 Värmekapaciteter för olika byggkonstruktioner.204
199 Heating, ventilating, and air conditioning 6:e upplagan, F. McQuistion (2005). ISBN: 978-0-471-47015-1
200 Heating, ventilating, and air conditioning 6:e upplagan, F. McQuistion (2005). ISBN: 978-0-471-47015-1
201
Heating, ventilating, and air conditioning 6:e upplagan, F. McQuistion (2005). ISBN: 978-0-471-47015-1
202 Värmebehovsberäkning Kursmaterial Installationsteknik FK, L. Jensen (2001). Hämtad 2010-04-17 på: http://www.hvac.lth.se/pdf/varmebeh.pdf
203 Energieffektiviserande åtgärder i trähus, S. Olof Hägerstedt (2007). Examensarbete TVBH-5056 Lund Avdelningen för Byggnadsfysik 2007
204
Energibesiktning av byggnader, K. Adalberth (2007). SIS Förlag Stockholm, Tryckt hos Elanders Infologistic Väst AB, Göteborg. ISBN: 91-7162-687-5
55
4.6 Bin metoden
En metod som kan ta hänsyn till att olika väderförhållanden och effektbehov påverkar uppvärmningssystemens verkningsgrad är bin metoden. Det kan ske genom att olika
väderförhållanden grupperas i ”lådor”, eller bins som det heter på engelska. Varje ”låda” innehåller de antal timmar vars väderförhållande motsvarar en viss typ, vanligen ett visst intervall av
utetemperaturer under en månad.205Genom att utgå från byggnadens E-signatur och uppvärmningssystemets verkningsgrad för ett visst väderförhållande och effektbehov kan energianvändningen för uppvärmning av varje ”låda” bestämmas.206
4.7 Energibalansmetoden
Genom att från dygns-, vecko- eller månadsklimatdata statiskt beräkna värmeförlusterna och gratisvärmen för sig, kan säsongsvariationer i såväl värmeförluster och gratisvärme beaktas. Plottas sedan värmeförlusternas och gratisvärmens värden i ett tid-effektdiagram kan värmebehovet beräknas. Detta genom att, för de tidpunkter då värmeförlusterna överstiger mängden gratisvärme, subtrahera mängden gratisvärme från värmeförlusterna.207
En modell som bygger på energibalansmetoden kan ta hänsyn till säsongsvariationer och kräver inte lika detaljerad information som en dynamisk modell.
205 Heating, ventilating, and air conditioning 6:e upplagan, F. McQuistion (2005). ISBN: 978-0-471-47015-1
206
Heating, ventilating, and air conditioning 6:e upplagan, F. McQuistion (2005). ISBN: 978-0-471-47015-1