IDA Klimat och Energi - Ett lämpligt och användbart alternativ för noggrannare energiberäkningar på VVS GRUPPEN AB?

IDA Klimat och Energi

- Ett lämpligt och användbart alternativ för

noggrannare energiberäkningar på

VVS GRUPPEN AB?

Therése Levin

Abstract

In July 2006 the Building Regulation’s new requirements for energy efficiency took effect, which are expected to lead to changes in the entire building process in the matter of dealing with energy efficiency and energy consumption. The new requirements introduced the concept of “specific energy consumption”, a concept which is very likely to bring a future need of energy calculations being carried out with greater accuracy at a much earlier stage of the process.

”VVS GRUPPEN AB” in Lund carry out coarser energy calculations, mostly by hand, at a quite early stage of the process, while more detailed calculations are left to be carried out by a constructor at a latter stage. Considering the new, tougher requirements, it is probably only a matter of time before the need of carrying out more detailed calculations earlier in the process becomes obvious, which presumably will be followed by a need of other methods than

calculations by hand. As regards method, no requirements have been stated. The responsibility of choosing a suitable method lies in the hands of each project.

In cooperation with VVS GRUPPEN, a study of one alternative method for more detailed energy calculations was carried out. The method used was a computer–based simulation tool, “IDA Indoor Climate and Energy 3.0”. In order to be able to compare the simulations with the current method used at the company, coarser calculations by hand, comparable to the company’s, were carried out. The investigation was restricted to calculation of the specific energy consumption and also to one specific project, a new library-building in a small town called Lomma.

The purpose of the study was to investigate whether IDA indoor Climate and Energy could be a useful and suitable method, as regards the interests of VVS GRUPPEN, for carrying out more detailed calculations at the early stage of the process instead of the current method of combining courser calculations by hand with simpler computer-based calculations. The object of the study was to form an opinion of how useful IDA indoor Climate and Energy would be for VVS GRUPPEN, or a comparable company, when carrying out calculations of specific energy consumption.

The research resulted in the opinion that IDA Indoor Climate and Energy could be a useful tool at the company. The company’s object-suited and unconventional solutions do question the use of such a time-consuming and demanding programme as IDA. At the same time IDA creates great opportunities for further investigation of specific solutions as well as convenient follow-ups, useful as regards both current project and documentation of experience for future projects. The use of IDA at the company would, due to the object-suited and somewhat unconventional solutions often created by he group, have to be combined with calculations by hand as well as judgement based on experience. This both in order to being able to check the credibility of the result and to correct the result in case of a created model where the technical solution has had to be simplified. The question of whether the use of IDA at VVS GRUPPEN would be appropriate or not considering the programme’s time-consuming qualities

combined with complicated and object-suited installations was left for further investigation to decide.

Innehållsförteckning

FÖRORD...3

SAMMANFATTNING...4

1. INLEDNING...6

1.1 Bakgrund ...7

1.1.1. Tidigare krav om byggnaders energianvändning...7

1.1.2. Nya krav ...8

1.1.3. Metoder för beräkning av specifik energianvändning...13

1.1.4. IDA Indoor Climate and Energy...16

1.1.5. Lomma Bibliotek ...20 1.2. Syfte...21 1.3. Mål...22 1.4. Avgränsningar...22 1.4.1. Allmänt ...22 1.4.2. Handberäkning ...22

1.4.3. Simulering med IDA Indoor Climate and Energy ...23

1.5. Metod ...24

1.5.1. Metod för handräkning ...25

1.5.2. Simulering i IDA Klimat och Energi 3.0...29

2. BEARBETNING AV DATA...30

2.1. Givna data ...30

2.2. Ansatta data ...33

2.3. Beräkningar ...38

2.3.1 Beräkning för hand...38

2.3.2 Simulering i IDA Climate and Energy 3.0...39

3.1. Beräkning för hand ...42

3.2. Simulering i IDA Indoor Climate and Energy 3.0 ...42

4. DISKUSSION ...42

4.1. Bedömning av arbetet i IDA...42

4.1.1. Oöverskådligt arbete ...42

4.1.2. Krävande indata ...43

4.1.3. Stor frihet att återge verkliga förhållanden ...44

4.2. Verkliga förhållanden är svåra att ta hänsyn till vid...45

energiberäkning för hand...45

4.3. Simuleringsmodellen av Lomma bibliotek ...47

4.3.1. Skapad förenklad modell av Lomma bibliotek...47

4.3.2. Installationer...49

4.4. Resultat ...53

4.5. Lämpar sig IDA för årsenergiberäkning?...55

4.5.1. Arbetsinsatsens rimlighet...55

4.5.2. Validering och allmän tillgänglighet...58

4.5.3. Snabb årsenergiberäkning...58

4.5.4. Skulle IDA vara användbart för VVS GRUPPEN? ...58

5. SLUTSATS...61

6. REFERENSLISTA ...62

FÖRORD

Denna rapport är resultatet av ett 10 poängs examensarbete, utfört vårterminen 2007 i den avslutande delen av byggdesignprogrammet vid Malmö Högskola.

Jag skulle vilja rikta ett stort tack till de som hjälpt mig under arbetets gång:

VVS GRUPPEN AB …för varmt mottagande.

Daniel Hagerstad …för handledning och tålmodigt engagemang.

Sören Dahlin …för handledning.

Per Aronsson …för all hjälp med IDA och blandade problem.

Johnny Kronwall …för hjälp att få tag i programmet.

Gun Andersson …för hjälp om frågor kring bibliotekets verksamhet.

SAMMANFATTNING

I juli 2006 trädde BBR:s nya krav om byggnaders energiförbrukning ikraft, vilka jämfört med de tidigare kraven väntas medföra förändringar för hela byggprocessen vad gäller hanteringen av energifrågor. De hårdare kraven kommer bland annat i skepnad av ett nytt begrepp,

”byggnadens specifika energianvändning”, ett begrepp som med stor förmodan kommer att ställa både högre krav på utförande av energiberäkningar i ett tidigare skede av

byggprocessen samt med större noggrannhet.

På VVS GRUPPEN AB i Lund utför man egna grövre energiberäkningar i samband med projektering i ett ganska tidigt skede av processen, främst beräkningar för hand, för att i ett senare skede låta en byggnadskonstruktör genomföra mer ingående energiberäkningar. Med de nya hårdare kraven uppstår ett eventuellt behov av att framöver utföra egna

energiberäkningar på en noggrannare nivå redan i ett tidigare skede. BBR anger inga krav om metod för beräkningarna, utan lämnar upp till var och en att välja lämplig metod för aktuellt projekt.

I samarbete med VVS GRUPPEN utfördes därför en undersökning av en alternativ metod, energiberäkning med hjälp av simuleringsprogrammet IDA Indoor Climate and Energy. Undersökningen begränsades till ett pågående projekt i form av en ny biblioteksbyggnad i Lomma, samt till att huvudsakligen syfta till beräkning av den specifika energin. Parallellt med datasimuleringen utfördes enklare beräkningar för hand, för att kunna jämföra både metod och resultat.

Syftet med arbetet bestod av att undersöka om IDA klimat och Energi skulle kunna vara ett lämpligt och användbart alternativ, framförallt vad gäller VVS GRUPPENs intressen, för noggrannare energiberäkningar i stället för den nuvarande kombinationen av handräkningar och enklare beräkningsprogram. Målet var att få en bra första uppfattning om hur användbart programmet skulle kunna vara för VVS GRUPPEN med avseende på beräkning av den specifika energin.

Arbetet med IDA Klimat och Energi resulterade i uppfattningen att det skulle kunna vara ett användbart program på VVS GRUPPEN. Företagets objektanpassade och okonventionella lösningar talade till viss del emot användningen av ett så tidsödande program som IDA,

samtidigt som möjligheten till djupare undersökning och uppföljning av specifika faktorer skulle kunna komma till stor nytta både för aktuellt projekt och för erfarenhetsåterföring. Med anledning av företagets objektsanpassade och okonventionella lösningar skulle användningen av programmet behöva kombineras med handräkningar och

erfarenhetsbedömningar. Detta delvis för att kunna förvissa sig om rimligheten i resultaten men framförallt för korrigering av resultatet vid lösningar som inte går att återge mer än i förenklad form på grund av programmets begränsningar. Förenklingar i simuleringsmodellen skulle behöva kombineras med erfarenhetsbedömning och handräkning för korrigering av eventuell inverkan på resultatet. Huruvida ett tidskrävande program som IDA Klimat och Energi skulle visa sig tidsmässigt försvarbart i förhållande till de resultat man skulle uppnå lämnades till vidare undersökning.

1. INLEDNING

I juli 2006 trädde BBR:s nya regler angående byggnaders energiförbrukning i kraft. Jämfört med de tidigare kraven kommer de nya energihushållningskraven medföra förändringar för hela byggprocessen vid hanteringen av energifrågor 1. För att klara av att uppfylla de nya hårdare kraven kommer det bli viktigare att redan i ett tidigt skede genomföra energiberäkningar med större noggrannhet.

På VVS GRUPPEN AB i Lund har man tidigare nöjt sig med att i ett tidigt skede själv genomföra grövre energiberäkningar, främst för hand, för att i ett senare skede låta en konstruktör genomföra mer ingående energiberäkningar. Med de nya kraven uppstår ett eventuellt behov av att utföra noggrannare energiberäkningar tidigare i projekteringen. Mer avancerade beräkningar kan utföras med vissa simuleringsprogram. Detta väcker frågan om avsevärt bättre resultat kan erhållas, utan orimlig arbetsinsats, via

datasimulering samt hur användbara de skulle vara för verksamheten?

Uppgiften består av att i samarbete med VVS GRUPPEN AB i Lund undersöka och jämföra resultatet av två helt skilda metoder för energiberäkning, handräkning

respektive beräkning med simuleringsprogrammet IDA Indoor Climate and Energy. Ett av VVS GRUPPENS pågående projekt, Lommas blivande nya biblioteksbyggnad, används för beräkningarna.

1.1 Bakgrund

1.1.1. Tidigare krav om byggnaders energianvändning

För att uppfylla tidigare energihushållningskrav, BBR10, skulle hus projekteras så att de uppfyllde följande tre delkrav:

1) Huset skulle ha en viss minsta isoleringsgrad, beskriven med Fs,krav och uttryckt i W/m2·K, vilken bestämdes av förhållandet mellan storleken på fönster och husets totala

omslutningsarea.

2) Klimatskalets lufttäthet fick inte vara för dålig, vilket uttrycktes som ett maximalt tillåtet luftläckageflöde uttryckt i l/(s·m2) vid 50 Pa tryckskillnad mellan ute och inne.

3) Krav om effektiv värmeanvändning, vilket innebar att om huset i huvudsak värmdes med fossila bränslen, eller el i viss omfattning, skulle energianvändningen minskas.

Det första delkravet skulle kunna tolkas som en slags medelisolering. Vid beräkningen fick vissa U-värden reduceras enligt bestämda villkor och det var inte nödvändigt att inkludera förluster från geometriska köldbryggor. Endast konstruktiva köldbryggor, som ingår i U-värdena, ingick i beräkningarna. Detta trots att geometriska köldbryggor har stor påverkan på energianvändningen för uppvärmning och utgör omkring 20 % av transmissionsförlusterna genom klimatskalet.

Det andra delkravet om lufttäthet hade bra grunder, men saknade lämpliga krav på hur den faktiska bestämningen skulle ske. Lufttäthet är svårt att bestämma utifrån

projekteringsritningar och går egentligen bara att bestämma genom provtryckning när byggnaden väl står färdig. Några sådana krav fanns inte angivna i BBR10.

Det tredje kravet om effektiv värmeanvändning kallas även ”undantagsregeln för områden med fjärrvärme”. Fjärrvärme produceras mestadels av icke-fossila bränslen. Som följd av det tredje delkravet utrustades flerbostadshus anslutna till fjärrvärme inte med t.ex.

värmeåtervinning, då det endast krävdes minskad energianvändning om byggnaden huvudsakligen värmdes med fossila bränslen.

Om samtliga tre delkrav inte uppfylldes samtidigt var det möjligt att ”kvitta” ett något sämre uppfyllt delkrav mot ett som var väldigt bra och redovisa detta med en så kallad

omfördelningsberäkning. Kravet här var att den beräknade energianvändningen i kWh inte fick bli högre än om alla tre delkrav varit uppfyllda i samma hus, d v s i ett referenshus som beboddes eller användes av en standardiserad normalbrukare. Varken isoleringsgrad eller lufttäthet som använts som indata i beräkningarna behövde verifieras i den verkliga byggnaden.

Detta förde med sig att det sällan var nödvändigt att beräkna husets energibehov i ett tidigt skede. Om detta trots allt gjordes sa resultatet inte särskilt mycket om den verkliga

energianvändningen i det färdiga huset. De gamla kraven om energihushållning fick som följd att de energiberäkningar som gjordes endast var teoretiska och saknade både verifiering och återkoppling, vilket gav resultat som inte alls överensstämde med verkligheten, vilket i sin tur kan ha varit en bidragande orsak till att energiförbrukningen i Sverige inte har minskat som den borde.

Ytterligare ett problem låg i att många tolkade BBR:s regler som den isolerings- och

installationstekniska nivå som även var bäst ur ekonomisk synpunkt. Denna inställning förde med sig dåligt intresse för att hitta lösningar som kunnat minska energiförbrukningen på längre sikt. Inte heller de senaste årens arkitekturutveckling med allt större och fler

fönsterytor får glömmas i diskussionen om den negativa utvecklingen av energiförbrukningen i Sverige.2

1.1.2. Nya krav

Med de nya kraven införs ett nytt begrepp, ”byggnadens specifika energianvändning”, vilken definieras som: ) ( var ) / ( 2 m A ean Gol år kWh normalår ett under ndning energianvä Byggnadens temp

Följande definitioner anges i BBR:

Byggnadens energianvändning

Den energi som, vid normalt brukande, under ett normalår behöver levereras till en byggnad (oftast benämnd köpt energi) för uppvärmning, kyla, tappvarmvatten samt drift av

byggnadens installationer (pumpar, fläktar etc.) och övrig fastighetsel.

Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient Um

Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient för byggnadsdelar och köldbryggor (W/m2K) bestämd enligt prEN ISO 13789 och SS 02 42 30 samt beräknad enligt nedanstående formel:

om n i m k p j j k k i i m A l A U U

∑

∑

∑

χ

ψ

I nya BBR anges att:

”Bostäder skall vara utformade så att byggnadens specifika energianvändning högst uppgår till 110 kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon söder och 130 kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon norr. För en- och tvåbostadshus med direktverkande elvärme som huvudsaklig uppvärmningskälla får byggnadens specifika energianvändning högst uppgå till 75 kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon söder och 95 kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon norr”

Allmänt råd

I byggnadens specifika energianvändning ingår inte hushållsel.

Krav på lokaler

För lokaler anger nya BBR bland annat följande krav:

”Lokaler skall vara utformade så att byggnadens specifika energianvändning högst uppgår till 100 kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon söder och 120 kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon norr. För lokaler med uteluftsflöde över 0,35 l/s,m2 får ett tillägg göras motsvarande 70(q-0,35) kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon söder och 90(q-0,35) kWh per m2 golvarea (Atemp) och år i klimatzon norr, där q är det genomsnittliga uteluftsflödet under hela uppvärmningssäsongen (l/s, m2)”.

Allmänt råd

I byggnadens specifika energianvändning ingår inte verksamhetsel.

För samtliga krav och ingående definitioner hänvisas till BBR: s gällande krav. 3

Vad ska ingå i beräkningarna?

Gränsvärdena är exklusive hushållsel men inklusive varmvatten.4 Med hushållsel avses den el som används för apparater och belysning i bostäder. För lokaler är motsvarigheten den

verksamhetsel som används till kontorsmaskiner och belysning. Däremot ska fastighetselen ingå i beräkningen, alltså den el som går åt för att driva olika installationer som till exempel fläktar för ventilation, pumpar för cirkulation av varmvatten, el till

gemensamhetsanläggningar som tvättstugor, hissar, källare, garage, utomhusbelysning, trapphus och kommunikationsutrymmen.5

Nyheter och hårdare krav

I de nya anvisningarna från BBR ersätts Fs,krav med ett nytt begrepp, Um, medelisoleringen. Förutom kravet på specifik energi ställer BBR krav på att medelisoleringen inte får bli för hög. Um skiljer sig mot Fs,krav genom att ta hänsyn till geometriska köldbryggor. Vid

beräkning av Um är det inte heller tillåtet att göra reduktion av enskilda U-värden vilket var fallet vid beräkning av Fs.

En viktig skillnad mellan de gamla kraven i BBR10 och de nya i BBR12 är just kravet på verifiering. Krav införs om verifiering av energianvändningen senast två år efter

färdigställandet, vilket ställer krav på energiberäkningen från projekteringen, som inte bör avvika alltför mycket från den verkliga driften.6

3 _{BFS 2006:12, BBR 12, avsnitt 9}

4 _{Eskilsson, Ändrad BBR ger stora konsekvenser när du bygger hus} 5

Abel, Elmroth, s 124

Enligt de nya kraven måste det finnas ett mätsystem installerat, som möjliggör mätning av byggnadens energianvändning under önskad tidsperiod. BBR ställer däremot inte några krav på beräkningsmetod för att bestämma den specifika energin, utan lämnar det fritt för

konstruktören att välja dem metod han anser passa byggnaden bäst. Verifiering genom mätning säkerställer sanningsenliga metoder.7

Avgörande faktorer för den specifika energin

En rad olika faktorer påverkar en byggnads energiförbrukning. Energianvändningen per kvadratmeter uppvärmd golvyta beror framförallt på:8

• Husets geometri. Ett högt och kvadratiskt hus, helst radhus, är optimalt i sammanhanget

• Byggnadsdelarnas kvalitet.

• Om man har återvinning eller värmepump • Lokalt klimat.

• Användarkrav, t ex. vilken rumstemperatur som önskas

• Användarvanor, t ex. hur ofta man badar, antal datorer som används, belysning etc. Klimatskärmen har en mycket stor betydelse för energianvändningen. Den specifika energianvändningen minimeras om byggnaden har:9

• kompakt form med få utstickande delar • flera våningar

• låg rumshöjd

• låga U-värden hos väggar, golv, tak, fönster och ytterdörrar • obetydliga köldbryggor

• låg fönsterandel • hög lufttäthet

7 _{ISOVER Scandinavia, Specifik energianvändning-ett nytt begrepp} 8 _{Eskilsson, Ändrad BBR ger stora konsekvenser när du bygger hus} 9 _{ISOVER Scandinavia, Specifik energianvändning-ett nytt begrepp}

Nya krav medför nya arbetsmetoder och nya problem

För att klara de nya kraven kommer det framöver bli viktigare att utföra beräkningarna i ett tidigare stadium och med en större noggrannhet. Visar det sig vid verifiering efter två år att kraven inte uppfylls ska detta åtgärdas. Skillnaden mellan uppmätt energi och beräknad energi beror i regel på oförutsägbara eller förbisedda indata, eller feltolkade resultat, inte på själva energiberäkningsprogrammet (om sådant använts). Skillnad mellan beräknat resultat och mätt resultat kan även bero på felaktigt uträknade u-värden eller att entreprenören gjort något fel vid själva uppförandet av byggnaden.10

Även de nya kraven från BBR har sina svagare punkter. En sådan består av svårigheten att uppfylla kraven för hus med en relativt stor volym i förhållande till kvadratmeter golvyta, det vill säga hus med högt i tak.

Det kan även anas kryphål i kraven. Som exempel ska inte garage medräknas i boytan, vilket även gäller ”byggnadsdelar som används under kortare tider” och ”byggnadsdelar som inte har värme- eller kylbehov under större delen av året”. Undantagen kan få följder i form av märkliga byggnader där man utnyttjar kryphålen och utrymmet för egna tolkningar för att klara kraven. Reglerna är till fördel för den som bygger med bra geometri. Däremot gör den undantagna hushållselen att den som drar fördel av god geometri samtidigt kan bruka byggnaden på ett slösaktigt vis med till exempel apparater som konstant står på och avger värme till rummet, medan den som bygger högt i tak men som brukar byggnaden

energimedvetet få svårt att uppfylla kraven. 11

De hårdare kraven med nya BBR12 för även med sig ett större behov av samordning av energifrågorna i nybyggnadsprocessen, då det kommer att behöva läggas större vikt på att samtliga parter är medvetna om hur energianvändningen ska beräknas, vad som ska beräknas och hur indata ska verifieras. Ur en synvinkel kan det anses mest naturligt att VVS tar på sig rollen som energisamordnare, med anledning av komplexiteten hos installationsteknisk indata för energiberäkningen.12

10

Warfvinge, Hur påverkas VVS-arbetet?

11 _{Eskilsson, Ändrad BBR ger stora konsekvenser när du bygger hus} 12 _{Warfvinge, Hur påverkas VVS-arbetet?}

Ur en annan synvinkel sitter byggnadskonstruktör och arkitekt på betydligt större kunskap om själva byggnaden och ger vid utformning av byggnaden grundläggande förutsättningar för dess energibehov. Grundläggande förutsättningar för byggnaden fastställs därmed långt innan VVS blir involverade, varvid ansvaret för samordning av energifrågorna kan diskuteras. Ur denna synvinkel blir arkitekt eller byggnadskonstruktör en lämpligare samordnare, både med tanke på att de är involverade i processen mycket tidigare än VVS och med tanke på deras avgörande roll för byggnadens grundläggande egenskaper. Saknas energisamordning och energimedvetenhet vid utformning av byggnaden finns det risk att byggnaden utformas på ett sätt som senare visar sig vara olämpligt ur energisynpunkt. 13

Oavsett vem som tar på sig rollen som energisamordnare kommer en sådan troligen att behöva införas. Energisamordnarens uppgifter består av att bistå beställaren vid upprättning av kravspecifikation för energianvändning och inneklimat, vid insamling av relevanta indata för energiberäkningen, se till att samtliga parametrar som påverkar husets energianvändning inkluderats, se till att nödvändiga analyser gjorts av respektive projektör, att ansvarsfrågan dokumenteras gällande förutsättningarna för energiberäkning i form av korrekta indata samt att huset verkligen uppförs enligt gällande beskrivningar och ritningar.14

1.1.3. Metoder för beräkning av specifik energianvändning

Då BBR inte ställer några krav på metoden för beräkning av den specifika

energianvändningen är det upp till var och en att välja den metod som passar den aktuella byggnaden bäst. Det finns tre huvudprinciper för beräkning:

• Handberäkningar:

Graddagar eller gradtimmar

• Enklare energiberäkningar på dator:

Steady-state beräkningar, huvudsakligen månadsvis alternativt per dag eller per timme • Avancerade energiberäkningar på dator:

Dynamiska simuleringar timme för timme eller med ännu kortare intervall

13_Hagerstad

Fördelen med handberäkningar är att ett ungefärligt uppvärmningsbehov snabbt fås och maxeffekten för värmen enkelt kan beräknas. Det är en ”genomskinlig” metod där principerna blir tydliga och översiktliga. Nackdelarna ligger i bristande noggrannhet,

fördelningen över året syns inte, inomhustemperaturen beräknas inte och komforten kan inte bedömas.

Vid enklare datorberäkningar är fördelarna att ett ungefärligt uppvärmningsbehov erhålles relativt snabbt. Solinstrålningen är i regel inkluderad och likaså redovisas i regel fördelningen över året (oftast månadsvis). Nackdelarna är att ingen hänsyn tas till värmelagring, metoden är inte lika ”genomskinlig” som en handräkning då många principer döljs i datorkörningen, innetemperaturer beräknas inte och det beräknade soltillskottet kan vara schabloniserat.

Avancerade energisimuleringar ger utförlig utdata om uppvärmning, kylning, inne- och utomhustemperaturer mm, tar hänsyn till solinstrålning, värmelagring, internlaster etc. De kan dessutom hantera avancerade byggnader, till exempel kontor med mycket glas eller mycket installationer. Nackdelarna består av krävande mängd indata, krav på mer kunskap om de ingående systemen, mindre genomskinlig och inte lika översiktlig metod samt en betydligt längre inlärningstid av programmet.15

Beräkning med datorprogram

Programmen kan delas in i olika grupper:

15 _{Bülow-Hübe, F7: Enkla metoder för beräkning av årsenergibehov}

Generella Bostads

BV2 Energikiosken

EiB Huset

BSim200 Villaenergi

IDA Indoor climate and Energy Värmeenergi VIP+

ENORM 1000 OPERA

De generella programmen är lämpliga för såväl bostäder som lokaler. Värt att nämna är att de fyra programmen listade är olika krävande, med mer specificerade detaljer med ökande svårighetsgrad.

Bostadsprogrammen lämpar sig dock inte för lokaler. Flera av dem kan användas på både enfamiljs- och flerfamiljshus och är utformade med utgångspunk i bostadens värmetekniska beteende. Bostadsprogrammen tar i regel inte hänsyn till att energibehovet för bortförsel av värmeöverskott ökar med ökande värmeöverskott och har i regel inte heller nödvändig tyngdpunkt på de tekniska klimathållningssystemen, två viktiga egenskaper ur energiteknisk synpunkt när det gäller lokaler. I fall då bostadshus kräver speciella installationer för att föra bort värmeöverskott krävs ett generellt program.

I valet av program ska man se till att det har egenskaper som gör det lämpligt att använda i praktisk verksamhet;

• Arbetsinsatsen som krävs ska vara rimlig

• Beräkningsprogrammet ska vara validerat, d.v.s. ska ha visat att erhållna resultat stämmer hyfsat med verkligheten

• Programmet ska vara allmänt tillgängligt

• Årsenergibehovet ska kunna beräknas relativt fort så att olika tekniska lösningars påverkan på byggnadens totala energibehov kan studeras

Någon närmre förklaring av de nämnda programmen kommer inte att göras här, syftet var endast att ge en inblick i att listan över beräkningsprogram kan göras lång. Däremot kommer ett utav de generella programmen (och dynamiska) presenteras närmre, nämligen IDA indoor Climate and Energy 3.0.16

16_{Abel, Elmroth, s 202}

1.1.4. IDA Indoor Climate and Energy

IDA Indoor Climate and Energy , ”IDA ICE”, kom ut i en första version 1998. Programmet utvecklades av Brisdata, vilka nu går under namnet EQUA, genom finansiering av delvis statliga medel och delvis av ett konsortium bestående av omkring 30 bygg- och

konsultföretag i Sverige.

IDA är av typen ”generella beräkningsprogram” och används för beräkning av en byggnads effekt- och energibehov. Programmets struktur och komplexitet ställer krav på en erfaren användare, där användningsområdet främst gäller ny- eller ombyggnation av kommersiella byggnader. IDA används även för forskning och utveckling i företag och på högskolor och universitet.

Förutom beräkning av effekt- och energibehov hanterar programmet beräkning av bland annat termiskt inomhusklimat, CO2-halter och fuktbalans i rumsluft. IDA är ett av få så kallade ”flerzonsprogram”, där värme- och masstransport mellan flera zoner kan beräknas.17 Användargränssnittet är uppdelat i tre olika nivåer med olika grad av stöd och frihet för användaren. I den enklaste nivån, ”snabbdialogen” eller ”IDA Room”, fyller användaren i ett eller flera formulär, för att sedan direkt kunna trycka på simulering. På denna nivå utnyttjas datorns internetläsare som användargränssnitt.

Nästa nivå är ”standardnivån”. Här ges större frihet att utforma sin byggnad vad gäller geometri, regulatorinställningar, material, belastningar mm. Standardnivån är tänkt att vara relativt lätthanterlig för de flesta användarna utan speciella simuleringskunskaper.

Den tredje nivån, ”avancerade nivån”, beskriver inte längre simuleringsmodellen i fysikaliska termer utan i form av sammankopplade komponentmodeller som beskrivs av ekvationer. På denna nivå kan kopplingsstrukturen och ekvationsparametrar ändras fritt och man kan studera enskilda variablers tidsförlopp. Många av dessa operationer är komplicerade och kräver en ganska djup kunskap om modellernas utformning.18

17 _{Bergsten, Energiberäkningsprogram- en jämförelse utifrån funktions- och användaraspekter} 18 _{EQUA Simulation AB, inledning s 13}

IDA har en egen 3D-modellerare där byggnader snabbt kan beskrivas för tidiga studier. I senare skeden kan färdiga 3D-modeller från CAD-systemet importeras i ett särskilt format (IFC-standard). Material och konstruktioner kan importeras från CAD-modellen eller hämtas från IDA:s databas. Modellen kompletteras med bland annat värmelaster, VVS-system, reglerstrategier och klimatdata och kan därefter simuleras under olika perioder.19

IDA tar hänsyn till ett stort antal faktorer samtidigt och beräknar resultat för alltifrån några extrema dagar till ett helt år. Nedan följer några exempel på sådant som programmet tar hänsyn till:

Stomlagring och självdragseffekter

En normaltung byggnad kan absorbera och lagra energi i flera dagar och långsamt stiga i temperatur. När värmen avtar, sjunker temperaturen igen. Utnyttjas denna dynamik kan en väl fungerande, resurssnål byggnad med ett minimum av tekniska system fås. En byggnad med bra solskydd, viss termisk massa och nattventilation kan klara en mindre värmebölja utan större konsekvenser på inneklimatet. IDA:s dynamiska simulering kommer till stor nytta i den här typen av beräkning. Med förenklade beräkningsmetoder räknar beräknas

extremtillstånd som om de varade för evigt. En dynamisk simulering går vidare och ger en bild av inneklimatet över dagar, veckor och årstider. Det totala antalet timmar med över- eller undertemperaturer kan enkelt beräknas i efterhand. IDA tar hänsyn till och återger de verkliga förloppen för byggnader som utnyttjar värmelagring, temperaturskiktning och självdrag mer naturtroget än vad förenklade modeller gör.

Solinstrålning

I IDA tas stor hänsyn till solinstrålningen, som ofta är avgörande för inneklimatet. Mängden ljus som träffar en fönsteryta i 3D-modellen beräknas med hänsyn taget till skuggor från omgivande byggnader och solskydd vid fönstret. Solskydden kan ställas in efter automatisk reglering, tidstyrt schema eller en kombination av båda. Dessutom tas hänsyn till skuggning av diffust solljus. IDA lämpar sig därmed väl för utvärdering av olika typer av

solavskärmning och fönstertyper.

Luftströmmar

Genom att skapa öppningar i klimatskalet i modellen beräknas luftströmmar drivna av vind- och självdragseffekter. Programmet utnyttjar uppmätt vindstyrka och vindriktning för att beräkna trycket vid alla öppningar under årets samtliga timmar. Inomhustemperaturen beräknas samtidigt och därmed inkluderas självdragseffekterna i analysen.

Styrning och reglering

Även styr- och reglersystemen kan simuleras i IDA. Som exempel kan funktioner som nattsänkning, nattkyla genom utökad fläktdrift och förskjutning av börvärden beroende av utetemperatur anges.20

Klimatdata

Programmet har väderdata för svenska orter (samt Helsingfors) och kan även kompletteras med data för Norge och Danmark.21

Detaljeringsgraden på indata i IDA är mycket omfattande. Vad gäller energi- och effektberäkningar har IDA bland de mest detaljerade indata om man jämför med andra program. Programmet arbetar med både dialogrutor och formulär, en struktur som har sina fördelar men som samtidigt gör arbetet svårt och tidsödande att få inblick i.

Indata-strukturen kräver förhållandevis mycket tid i anspråk innan en första körning kan göras (bortsett från den enklaste nivån) och årsenergibehovet för mer komplexa modeller tar lång tid att beräkna.22

20 _{EQUA, IDA Klimat och Energi 3.0}

21

Bergsten, Energiberäkningsprogram- en jämförelse utifrån funktions- och användaraspekter

Efter inmatning av alla data kan en rad olika resultat beställas från programmet:23

DIAGRAM RAPPORTER

Byggnadsnivån: Byggnadsnivån:

Temperaturer i centralaggregatet Köpt energi Luftflöden genom centralaggregatet Använd energi Temperaturer i primärsystem Förlorad arbetstid Avgivna effekter i primärsystem Gratisenergi

Zonnivån: Zonnivån:

Huvudtemperaturer Rumstemperaturer och effekter

Värmebalans Gratisenergi

Lufttemperaturer vid golv och tak Fangers komfortindex

Luftkvalitetsmått Dagsljusnivå

Riktade operativtemperaturer Luftflöden i zonen

Luftburna värmeflöden till zonen

Överst: Fasad mot väster

Nederst: Modell med vy uppifrån för att visa byggnadens inre struktur.

Arkitektbilder (http://www.jais-nielsenwhite.se)

1.1.5. Lomma Bibliotek

Nedan följer en kortfattad beskrivning av den planerade biblioteksbyggnaden som använts för energiberäkningen.

Under 2005 och 2006 hölls en arkitekttävling för utformningen av Lommas nya stadsbibliotek. Jais

Nielsen/Mats White arkitekter AB vann tävlingen och i slutet av 2008 planeras byggnaden stå klar. VVS GRUPPEN AB i Lund har anlitats för projektering av de VVS-tekniska installationerna.

Byggnaden består av en stor öppen biblioteksdel (fåtal mindre rum mot norra långsidan) med ett entresolplan, en separat kontorsdel på det övre planet samt en integrerad cafébyggnad som kopplas samman med huvudbyggnaden på söderfasaden.

Installationerna ska i största möjliga utsträckning döljas enligt önskemål från arkitekten. Huvudbyggnaden och cafébyggnaden kommer få separata

luftbehandlingsaggregat, båda placerade i källaren. Golvvärme installeras i både bibliotek, café och kontor. Tilluftsintaget döljs under ett upphöjt installationsgolv, där tilluften blåses ut för att sedan tas upp på valda ställen genom golvet. Värmen från golvvärmen under

I Kontorsdelen på övervåningen placeras fläktkonvektorer i varje rum för att tillgodose värme- respektive kylbehov. Här används endast installationsgolvet för att dölja

kanaldragningen. I biblioteksdelen installeras fläktkonvektorer vid alla fasader som har fönster, vilka ska tjäna som komplement till golvvärmen under uppvärmningssäsongen och stå för kylning under säsong med kylbehov .

Kylningen av byggnaden kommer att ske med hjälp av grundvatten från Alnarpsströmmen, som pumpas upp för att överföra kyla till byggnaden via en värmeväxlare och

kylkonvektorer. Nattetid under kylningssäsongen ska det kalla grundvattnet cirkulera i golvvärmeslingorna för att kyla ner byggnadsstommen. Den lagrade kylan i byggnaden ger goda förutsättningar för ett bra inomhusklimat i kombination med fläktkonvektorerna dagtid. Cirkulationen av grundvattnet kräver endast köpt energi i form av elenergi för att driva pumparna.

För att skydda mot värmetillskott från solen planeras invändiga, automatiska

solskyddsgardiner för de stora glaspartierna. Belysningen kommer att styras av dagsljus och anpassas till rätt intensitet beroende på dagsljusnivån. 24

1.2. Syfte

Syftet med arbetet är att undersöka om IDA klimat och Energi är ett lämpligt och användbart alternativ, framförallt beträffande VVS GRUPPENs intressen, vid noggrannare energiberäkningar redan i ett tidigt skede i stället för den nuvarande kombinationen av handräkningar och enklare beräkningsprogram. Huvudsyftet är inte själva resultatet av energiberäkningen i sig, utan själva arbetsgången och användningen av programmet. En del av projektet består därmed av att lära sig förstå och använda programmet. _{Då endast en byggnad undersöks och dessutom av en nybörjare i}

programmet är syftet inte att fördöma någon av metoderna. Arbetet ska snarare ses som en första undersökning, där handräkningen används för att kunna jämföra med något, både beträffande arbetsinsats och resultat.

1.3. Mål

Målet är att få en uppfattning om hur användbart IDA klimat och Energi skulle kunna vara för VVS GRUPPEN, eller ett liknande företag, med avseende på ett eventuellt behov av noggrannare energiberäkningar på grund av hårdare krav från BBR och därmed även från beställaren. I målet ingår även på vilket sätt och för vilka uppgifter man skulle kunna anse programmet användbart.

1.4. Avgränsningar

1.4.1. Allmänt

Då byggnaden fortfarande befinner sig i projekteringsstadiet saknas vissa uppgifter, framförallt om själva verksamheten i den blivande byggnaden. I fall av ändringar eller saknade uppgifter på grund av pågående projektering görs lämpliga antagelser i samråd med VVS GRUPPEN.

1.4.2. Handberäkning

För att avgränsa handräkningarna avser de endast beräkning av specifik energi.

Handräkningarna hålls på en enkel översiktlig nivå, dock med en noggrannhet som gör resultaten användbara för sitt syfte, att ge en uppfattning om ungefär hur stor den specifika energianvändningen kan antas vara. Handräkningarna är tänkta att vara jämförbara de handräkningar företaget gör i ett tidigt skede av projekteringen. Avsikten med redovisningen av handräkningen är alltså inte att presentera det bästa eller

noggrannaste sättet för att beräkna den specifika energin för hand.

För att avgränsa handräkningen av den specifika energin bestäms tillsammans med handledare på företaget vilka beräkningar som är lämpliga att göra för hand och vilka som gör för stora avstick och tar för mycket tid i anspråk. I det senare fallet erhålls värden via företaget, som de själva fått framtagna/beräknat under sin projektering.

Detta gäller beräkning av värmebehov för ventilation, återvunnen värme, värmebehov för tappvarmvatten, driftel och hushållsel. Handräkningarna är främst avsedda för att ha som jämförelse till datorsimuleringarna, vem som har utfört beräkningarna är inte det väsentliga.

Distributions- och reglerförluster inne i huset inkluderas inte i handräkningarna då man på företaget ansåg dem vara svårberäknade med hjälp av handräkning och ansåg det lämpligare att i just detta sammanhang bortse från deras inverkan. Avgränsningen görs för att spara tid och minska omfattningen av arbetet.

1.4.3. Simulering med IDA Indoor Climate and Energy

Beräkningen av årsenergibehovet för byggnaden samt den specifika

energianvändningen är också prioriterat vid simulering i IDA. Resultat som kan fås av IDA utan ytterligare indata utöver det som krävs för en årsenergiberäkning i IDA kan inkluderas.

Modellen av byggnaden i IDA avgränsas från att vara en exakt kopia av den verkliga byggnaden. I samråd med företaget och handledare av programmet väljs lösningar i standardnivån som är:

• genomförbara med min kunskapsnivå och erfarenhet av programmet samt den installationstekniska biten

• ger liknande funktion och resultat som den verkliga lösningen eller går att korrigera på annat vis

Avgränsningen görs främst med avseende på de installationstekniska lösningarna. Byggnaden har många speciallösningar som är svåra att återge i IDA för någon med min kunskapsnivå.

Modellen av själva byggnaden förenklas också. I samråd med VVS GRUPPEN återges byggnaden i IDA förenklat i den grad att resultatet inte antas förändras

IDA Klimat och Energi 3.0 • Inlärning av programmet • Insamling av indata • Utformning av förenklad byggnadsmodell • Inmatning av indata • Simulering - korrigering - simulering

en zon utan avskiljande ovanplan, smårummen med lägre takhöjd på bottenplanets norrsida anges som en zon och överliggande kontorsdel anges som en zon. Dessutom skapas en zon för entrén, där temperaturen kommer att hållas lägre. Under inmatning av indata tas hänsyn till förenklingen, som exempel läggs den belysningseffekt som skulle ha lagts på bibliotekets andra våning på det undre planet.

1.5. Metod

Metoden består av att dels bestämma byggnadens specifika energianvändning med hjälp av enklare handräkning, liknande den som företaget själv skulle ha gjort, dels av att genomföra beräkningarna med hjälp av ett beräkningsprogram. IDA Klimat och

energi används som beräkningsprogram. För handräkning kommer även ett enklare

beräkningsprogram att användas (TeknoSim) för att uppskatta inverkan av solinstrålning.

Handräkning

• Insamling av indata

• Sammanställning av formler • Beräkningar för hand

• Sammanställning av indata till TeknoSim • Simulering i TeknoSim

1.5.1. Metod för handräkning

Formler och begrepp

Nedan följer en kortare beskrivning av formler och beräkningar som kommer att ingå i handberäkningen av den specifika energin.

Byggnadens energibalans bestäms av följande samband mellan tillförd och bortförd energi; Qenergi = Qtr + Qvo – Qtillskott + Qvv + Qtvv + Qdr + Wf + Wh – Qvå - Qsol+ Qkyla

Qtr = värmeförlust p.g.a. transmission (kWh) Qvo = värmeförlust p.g.a. luftläckage/vädring (kWh)

Qvv = värmebehov för ventilation (utelufttemperatur→tilluftstemperatur) (kWh) Qtvv = värmebehov för tappvarmvatten (kWh)

Qdr = distributions- och reglerförluster inne i huset (kWh) Wf = driftel (kWh)

Wh = hushållsel (kWh)

Qvå = återvunnen värme (kWh) Qtillskott = internvärme (kWh)

Qsol = värme från solinstrålning (kWh) Qkyla = energibehov för kylning (kWh)

Transmissionsförluster

Följande formel används vid beräkning av transmissionsförlusterna:

) (

)

( _{rum ute tr rum ute}

i i tr U A t t k t t Q =

∑

Q⋅• Effektbehovet för att täcka värmeförluster p.g.a. transmission (W)

∑Ui•Ai fås i samband med beräkning av Fs och Fs,krav, där Ui är en justerad värmegenomgångskoefficient och Ai den omslutande byggnadsdelens yta (W/K)

tr

k _{konstant, används vid beräkning av interntillskottsvärme samt för att beräkna}

Luftläckage

Effektbehovet (W) för att täcka värmeförlusten på grund av ofrivilligt luftläckage genom klimatskalets otätheter beräknas enligt formeln:

) ( ) ( 3600 1 ute rum vo ute rum p hus vo vo V c t t k t t Q = ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ − = ∗ − • ⋅

ρ

η

Vhus Husets volym i m

3

nvo = Luftläckaget i oms/h

cp= Luftens specifika värmekapacitet (1000 Ws/kg·K)

ρ = Luftens densitet (1,2 kg/m3)

vo

k = _{Konstant, används vid beräkning av interntillskottsvärme samt för att beräkna}

årsbehovet av värme orsakade av ofrivilligt luftläckage (W/K)

Årsenergibehovet för att täcka värmeförluster p.g.a. transmissions- och luftläckageförluster beräknas enligt följande formel:

τ

d

T

t

t

k

k

Q

(

)

(

)

∫

−

−

∆

+

=

+

Internvärmen som bildas i byggnaden får under uppvärmningssäsongen tillgodoräknas i denna beräkning. Den temperatur man får tillgodoräkna sig beräknas enligt:

vo tr tillskott tillskott k k Q T + = ∆ • ⋅ tillskott T

∆ Internvärmen som kan tillgodoräknas (ºC)

tillskott Q

• ⋅

Värmeeffekten av det interna tillskottet (W)

k

Gradtimmar

Vid handräkning använder man sig av något som kallas gradtimmar, här benämnt Y, vilket är summan av temperaturskillnaden mellan inne- och uteluft multiplicerat med den tid som skillnaden råder. Antalet gradtimmar kan avläsas i tabeller baserade på temperaturskillnaden samt ortens normalårstemperatur. 25

τ

d

T

t

t

)

(

∫

−

−

∆

ү

Det interna värmetillskottet består av värmeeffekten från belysning, personer och apparater, som samtidigt tillförs rummet. Värmeeffekten från interna laster kommer att beräknas genom att summera värmeavgivningen från samtliga laster. Vilka värmeeffekter som använts för respektive last redovisas i beräkningarna. Vid beräkningen av den totala värmeeffekten från samtliga laster tas hänsyn till att samtliga laster kanske inte alltid verkar samtidigt och att all värme från dem kanske inte kommer byggnaden tillgodo. Beräkningarna utförs enligt anvisning från handledare på VVS GRUPPEN.

Värmebehov för ventilation

Denna post beräknas ej. Tekniska data över valda tilluftsaggregat och beräknat

årsenergibehov för uppvärmning av tilluften (hänsyn taget till återvinning) fanns tillgängligt och används vid beräkningarna.

Värmebehov för tappvarmvatten

Beräkning av värmeenergi för tappvarmvatten utförs ej, se avgränsningar, utan uppskattning av behovet erhålles från VVS GRUPPEN. Då inte någon egen beräkning av denna post kommer att utföras görs ingen närmre beskrivning av hur den beräknas. Erhållen uppgift från VVS GRUPPEN är en grov uppskattning, då de ännu inte gjort några noggrannare

beräkningar av denna post.

25_{Bülow-Hübe, s 12}

Distributions- och reglerförluster

Till distributionsförluster räknas friktionsförluster i ledningar och kanaler samt

värmeförluster från dessa. Då jag valt att inte inkludera denna post i beräkningarna görs ingen närmre beskrivning av hur detta beräknas.

Driftel

Driftel ska ingå vid beräkningen av den specifika energianvändningen. Beräkning av driftelen kommer inte att utföras i arbetet utan färdiga resultat erhålles från konsult.

Verksamhetsel/ Hushållsel

Ingår ej i den specifika energianvändningen. Då någon egen beräkning av denna post inte

kommer att utföras görs ingen närmre beskrivning av hur den beräknas. Uppgifter om denna post erhålls från konsult.

Återvunnen värme

Någon beräkning av denna post görs ej. Resultaten erhålls från VVS GRUPPEN som en ingående del i den tekniska beskrivningen av det valda FTX-aggregatet.

Värme från solinstrålning

Vald metod för uppskattning av solinstrålningens värmetillskott är beräkning med hjälp av TeknoSim. Byggnaden delas in i tre delar, bibliotek, café samt kontor, och varje del simuleras separat. Indata för respektive del matas in i programmet. I indatan väljs en form av

automatisk solavskärmning, för att komma närmre verkliga förhållanden.

Därefter görs simuleringar för varje del, en för solinstrålningen under vinterhalvåret och en för solinstrålningen under sommarmånaderna. Resultaten presenteras i diagram, där

solinstrålningens värmeeffekt presenteras som funktion av tid på dygnet.

I TeknoSim väljs simulering för sommarfall eller vinterfall. För sommarfall simulerar programmet den 15:e varje månad från maj-augusti för att hitta den dimensionerande månaden, eller så kan man välja att simulera för ett givet simuleringsdatum. Programmet söker dimensionerande data, varvid endast det funna dimensionerande förhållandet redovisas. Programmet söker på liknande vis det dimensionerande fallet under vintermånaderna, det vill säga förhållandena som kräver störst värmebehov visas. Under dimensionerande förhållande

vintertid redovisas ingen sol, eftersom det anses inträffa under förhållande som saknar sol. Metoden för att undersöka solinstrålningen vintertid blev därför två olika simuleringar, där sommarfallets tidigaste valbara datum på året valdes för den ena simuleringen och

sommarfallets senaste valbara datum valdes för simulering av den andra.

För sommarfallsresultaten, där ett givet datum valdes som simuleringsmetod, avlästes den ungefärliga effekten för en period på en timme, till exempel mellan 10.00 och 11.00 på dagen. Avläsningar gjorde för de timmar under vilka verksamheten har öppet varefter ett medelvärde av avläsningarna beräknades.

För vinterfallet, som egentligen blev ett vårfall och ett höstfall, beräknades först ett medeltal för effekten under samma timme, till exempel medeltalet av de båda avlästa resultat mellan 10.00 och 11.00. Därefter beräknades medelvärdet för dagen.

Hänsyn vid värdering av resultaten bör tas till att resultaten baserats på extremfallet och inte normalfallet.

Kylbehov

Årsenergin för byggnadens kylbehov beräknas genom att uppskatta storleken av den momentana värmeeffekten som belastar byggnaden och därefter multiplicera den med drifttiden för kylsystemet, med förenklingen att värmeöverskottet är lika stort under samtliga drifttimmar.

Summan av värmeeffekten från interna laster och solvärme (enligt egna beräkningar) multipliceras alltså med kylsystemets årliga drifttid.

1.5.2. Simulering i IDA Klimat och Energi 3.0

Simuleringarna i IDA klimat och Energi inleds med introduktion och utforskning av

programmets standardnivå, för inlärning av programmet samt för översikt av de indata som krävs. Därefter insamling av saknade indata, innan arbetet med inmatning av indata inleds. Inledningsvis byggs en förenklad byggnad utan kontorsdel och café upp och en första simulering görs. Därefter byggs modellen på med fler zoner och utökad indata. Caféet

granskas i en separat fil för att få helt avskilda resultat för denna del samt för att hålla den andra modellen enkel. Metoden är vald av två anledningar; dels för att eventuellt kunna jämföra resultaten mellan en enklare modell och en mer verklighetstrogen, dels för att kunna upptäcka och korrigera fel för en del i taget. Modellen byggs på till den grad att resultaten kan anses stämma in med verkligheten.

2. BEARBETNING AV DATA

2.1. Givna data

Ovanstående värden är erhållna genom VVS GRUPPEN.

Fönster

Räknar på ursprunglig lösning med glas från Emmaboda och Erco solskyddsystem. Fönsterglaset ersattes senare med Pilkingtonglas, men då beräkningsunderlag med solskyddslösningen inte fanns tillgänglig för det nya glaset utförs beräkning enligt det ursprungliga glaset från Emmaboda.

Glasets värden i Parasol

U= 1,18 W/m2K

g* = 0,415

Tsol*= 0,367

Tabell 2, Fönsterglasets värden. Tabell1, Um-värden.

Glas och solskyddsgardin tillsammans

U= 1,0

g* = 0,293

Tsol*= 0,173

Tabell 1 och 2 kommer från beräkningar i Parasol som utförts av företaget Ups & Downs AB. För utförligare tabeller finns beräkningssidan från Parasol bifogad i sin helhet, se Bilaga 1. * Begrepssförklaring26:

g-värde = Summan av primär transmittans (T-värde) och sekundär transmittans, där sekundär transmittans utgörs av kvoten mellan den energi som indirekt tillförs rummet genom värmeöverföring från i fönster/solskyddsmaterial absorberad solinstrålning och den infallande solstrålningen

Tsol = Primär solenergitransmittans. Kvoten mellan den genom fönstret och solskyddet transmitterade solstrålningen och den infallande solstrålningen

Dimensionerande data

Caféet Dimensioneras för att 50 personer ska kunna vistas i lokalen samtidigt

Bibliotekslokalen Dimensioneras för att 300 personer (totalt för plan 1+2) ska kunna vistas i lokalen samtidigt

Sommar: 26˚C (50% RF) Dimensionerande

utetemperatur Vinter: -16˚C

Vinter: 21˚C (generellt) Dimensionerande

rumstemperatur Sommar: 25˚C i café och bibliotekssalen, 23˚C för kontor, etc.

Värmeavgivning från belysning

Med hänsyn taget till automatisk reglering av belysningen beroende på dagsljusintensiteten ansätts 9W/m2 som medelvärde i hela byggnaden. Uppgifter erhållna via VVS GRUPPEN.

26 _{WSP environmental, Bilaga 7- ordlista}

Tabell 3, Glas och solskyddsgardin tillsammans

Drift/fastighetsel Belysning dagtid 30 000 kWh/år Belysning nattetid 4 000 kWh/år Hiss 3 000 kWh/år Datorer/skrivare/fax mm. 5 000 kWh/år Café (köksutrustning) 10 000 kWh/år

Teknisk data om luftbehandlingsaggregat

Se bifogat blad, Bilaga 2a-b.

Areor

Areor fås från arkitektens fasad- och planritningar. Se bifogade ritningar, Bilaga 3a-e. Atemp avser enligt definition i BBR27:

” Golvarean i temperaturreglerade utrymmen avsedda att värmas till mer än 10 °C begränsade av klimatskär-mens insida (m2)”.

Med utgångspunkt från denna definition summeras den uppvärmda golvytan för bottenplan i bibliotek och café samt för kontoret. Entresolplanet i biblioteket inkluderas ej enligt egen tolkning av definitionen.

Principflödesschema

Se bifogat blad, Bilaga 4.

27 _{BFS 2006:12, BBR 12, avsnitt 9}

Utrustning

Då uppgifter om exakt utrustning i caféet saknas ansätts viss köksutrustning

Bibliotek Kontor Café

Datorer: 25 st Datorer: 8 st Kylskåp: 1 st Skrivare: 2 st Skrivare: 1 st ansätts Diskmaskin: 1 st Kopiator: 2 st Kopiator: 1 st ansätts

Kylskåp: 1 st ansätts Mikrougn: 1 st ansätts

.

För övriga givna data avseende indata till IDA hänvisas till rapportutskrift från simuleringen. Ej redovisade indata i ovanstående avsnitt har valts i samråd med VVS GRUPPEN.

2.2. Ansatta data

Öppettider

Enligt Gun Andersson på biblioteket kommer öppettiderna för den nya byggnaden vara snarlika de befintliga.

Måndag - onsdag 10.00-19.00

Torsdag - fredag 10.00-18.00

Lördag (maj-aug. stängt) 10.00-14.00

Söndagar stängt

Kontoret är i regel bemannat 8-16. Möjligen ska de försöka hålla öppet ytterligare några timmar på lördagar och möjligen kan tiderna de andra dagarna förskjutas något. Uppgifter om Caféets öppettider saknas då det ännu inte är bestämt vem som ska driva verksamheten. Ansätter öppettider enligt bibliotekslokalen. Baserat på ovanstående information ansätts följande öppettider som gällande:

Bibliotek Kontor Café

Måndag-onsdag 10-19 Måndag-fredag 8-16 Öppettider enligt Bibliotek

Torsdag-fredag 10-18

Lördag (maj-aug STÄNGT) 10-15

Söndag stängt

Enligt VVS GRUPPENs uppgifter ansätts rimligen följande för handberäkningar, IDA använder även andra indata för dessa poster:

Drifttider Värme: 4380 h/år

Kyla: Ansätter 4 månader/år, 8-10 h/dag→ ca 1000 h/år

Luftläckage 0,1 oms/h enligt beställarens ställda krav på byggnaden.

Tilluftsflöden Bibliotek: 2500 l/s Kontor: 250 l/s Café: 600 l/s

Personbelastning

Enligt Gun Andersson på Lomma Bibliotek är besöksantalet i nuläget (gamla byggnaden) i snitt 300 p/vardag och 150 lördag, enligt besöksräknaren. Framöver räknar de med ett ökat antal. Enligt programkonsult dubbelt antal, men försiktigt kan man räkna med en ökning på 50%.

→vardagar 450 pers/dag →lördagar 225 pers/dag

Antag öppet 9 h och att varje person stannar 1 h→ 50 pers/h rimligt Om varje person stannar 2 h→ 100 pers/h rimligt

126 personer går åt för att fylla upp sittplatser och datorer (25 datorer, 22 bord med 4 stolar varav 2 antas upptagna, 13 lässtolar). Utöver detta finns ett filmvisningsrum med plats för 24 personer samt kringgående besökare bland hyllorna. Med ovanstående som grund ansätts personbelastningen i biblioteksdelen till 100 personer. Bortser från mindre belastade tidpunkter nära öppnings- och stängningstid. Detta antal används vid beräkningar för hand. Vid inmatning i IDA Klimat & Energi finns möjlighet att justera personbelastningen beroende på dag och tidpunkt. För inmatning i IDA görs följande antagelser:

Vardagar Lördagar kl 10-11: 25 pers kl 10-11: 30 pers kl 11-12: 50 pers kl 11-12: 50 pers kl 12-16: 100 pers kl 12-14: 75 pers kl 16-18: 75 pers kl 14-15: 30 pers kl 18-19: 25 pers

För handräkningarna ansätts följande om personbelastningen:

Bibliotekslokalen: 30 personer + personal Kontorsdelen: 5 personer

Café: 20 personer + personal

Tabell 8, ansatt personbelastning, datorsimulering

Värmeavgivning från objekt

Följande antagelser avser handberäkning, IDA använder egna värden.

Personvärme kontor Sittandes, utan speciella rörelser→80 W/pers 28

Personvärme bibliotek, café: Sittandes, utan speciella rörelser→100 W/pers 29

Stor persondator Uppgifter om effekter fås från komponent i IDA. Märkeffekt inkl. skärm vid full drift anges till 155 W. Värmeavgivningen betydligt mindre än märkeffekten. 30

→ ansätter 70 W.

Mindre kontorslaserskrivare Uppgifter om effekter fås från komponent i IDA. Märkeffekt vid drift 1 sida/min→160W

Värmeavgivningen vid utskrift 10 sid/h ca 50 W 31. Ansätter något tyngre belastning→ 100 W

Kontorskopiator Uppgifter om effekter fås från komponent i IDA

Används 1 sid/min→ 400 W. Antar rimlig ansats används 1 sid/min under arbetstid. Uppgift om värmeavgivning saknas, ansätter 200 W.

Större kontorslaserskrivare Uppgifter om effekter fås från komponent i IDA. Används 1 sid/min→ 275 W. Värmeavgivningen vid utskrift 10 sid/h ca 50 W. 32 Ansätter en något högre värmeavgivning per timme eftersom skrivaren bör kunna antas används mer än 10 sidor/h.→ 100 W

28 _{Hagerstad, D} 29 _{Hagerstad, D} 30 _{Abel, Elmroth, s 106} 31 Abel, Elmroth, s 106 32 _{Abel, Elmroth, s 106}

Korrigering Den totala värme avgivelsen för datorer/kopiator/skrivare reduceras med 30% då de inte kan antas vara aktiva och i konstant drift samtidigt. 33

Diskmaskin: Rimlig ansats enligt VVS GRUPPEN är att

värmeavgivningseffekt motsvarar 5% av märkeffekt. Huvdiskmaskin från electrolux används som exempel 34. Märkeffekt 10,2 kW

→ 0,05 • 10,2≈ 0,5 kW= 500 W

Köksutrustning Kylskåp enligt Acconas modell 35.

0,94 ≈ 900 W ansätts

Frysskåp enligt Acconas modell 36. värmeavgivning 1,40 kW= 1400 W

För övriga ansatta data avseende indata till IDA hänvisas till rapportutskrift från simuleringen. Här ej redovisade indata har valts i samråd med VVS GRUPPEN.

33 _{Hagerstad, D} 34 _Electrolux 35 _Accona 36 Accona

2.3. Beräkningar

2.3.1 Beräkning för hand

Handberäkningarna utförs på separata blad, se Bilaga 5, 6 och Bilaga 7. Se även bilaga 8a-c för simuleringsresultat i TeknoSim. För tydlighetens skull presenteras här en översiktlig sammanställning av beräkningen:

Sammanställning av handräkning

Beräkning av Specifik energianvändning

Hushållselen ska ej inkluderas vid beräkningen av den specifika energianvändningen. Qenergi = Qenergi,TOT - Wh= 184 000 kWh/år Specifik energianvändning: ) ( var ) / ( 2 m A ean Gol år kWh normalår ett under ndning Energianvä temp → 178 /( ) 1030 000 184 2 m år kWh ⋅ =

Qenergi = Qtr + Qvo – Qtillskott + Qvv + Qtvv + Qdr + Wf + Wh – Qvå - Qsol + Qkyla

Qtr + Qvo – Qtillskott = 32 000 kWh/år Qvv = 77 000 kWh/år Qtvv = 10 000 kWh/år (Qdr = inkluderas ej) Wf = 39 000 (Wh = 49 000) Qvå = inkluderat i Qvv Qsol = 1000 Qkyla = 27 000 Qenergi = 32 000 + 77 000 + 10 000 + 39 000 + 49 000 – 1000 + 27 000 = 233 000 kWh/år

2.3.2 Simulering i IDA Climate and Energy 3.0

IDA Indoor Climate and Energy matades med indata för två simuleringar:

• En förenklad modell innehållande bibliotek i två zoner, en med lågt i tak under kontor och en med högt i tak, samt ett kontor hanterat i en enda zon. Modellen är utan

entresolvåning för biblioteksverksamheten. Ytterligare en zon motsvarande entrén med öppnande dörr hanteras i modellen.

• En förenklad modell över caféet, hanterat som en enda zon och med hänsyn taget till att biblioteket är anslutet längs den ena fasaden.

För beställda simuleringsresultat i fullständig version se Bilaga 9a-b. Nedan följer de simuleringsresultat som ingår i beräkningen av den specifika energin:

Elenergi Centralt (mekaniska system) Lokalt (zoner) Primärenergi Månad Konsumtion (kWh) Konsumtion (kWh) Konsumtion (kWh) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1529.00 1344.00 1507.00 1445.00 2246.00 3611.00 3260.00 2638.00 1590.00 1571.00 1473.00 1454.00 4230.00 3764.00 4176.00 3984.00 4228.00 4022.00 4032.00 4219.00 3939.00 4233.00 4065.00 4092.00 14494.00 12782.00 8723.00 5062.00 495.60 259.60 268.70 269.60 376.30 3603.00 8721.00 12098.00 Totalt 23668.00 48984.00 67152.80 Elenergi Centralt (mekaniska system) Lokalt (zoner) Primärenergi Månad Konsumtion (kWh) Konsumtion (kWh) Konsumtion (kWh) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 379.90 333.20 371.90 352.00 371.60 523.70 513.10 495.50 350.90 387.20 364.40 359.60 262.80 230.40 255.60 241.20 237.60 216.00 228.00 260.40 236.40 262.80 249.60 247.20 3123.00 2720.00 2054.00 1451.00 362.80 77.93 46.72 64.84 408.40 1195.00 1928.00 2570.00 Totalt 4803.00 2928.00 16001.69

Beräkning av specifik energianvändning

Redovisade poster:

Elenergi Centralt (mekaniska system) Fläktar, pumpar etc.

Elenergi Lokalt (zoner) Belysning, rumsapparater etc.

Primärenergi Används av pannan

I beräkningen ingående poster:

Elenergi Centralt (mekaniska system) + Primärenergi

+ Energibehov för tappvarmvatten = Köpt energi som ingår i beräkningen

Indata för beräkning av energibehov för tappvarmvatten ej matats in, ansätter erhållet värde från VVS GRUPPEN på 10 000 kWh/år

Summering energianvändning:

→ 23 700 + 67 200 + 4800 + 16 000 + 10 000 = 121 700 kWh/år

Summering av A_tempenligt ritning:

Atemp, bibliotek + Atemp, kontor + Atemp, café = 720 + 190 + 120 = 1030 m2

Specifik energianvändning: ) ( var ) / ( 2 m A ean Gol år kWh temp → 118 /( ) 1030 121700 2 m år kWh ⋅ ≈

3. RESULTAT

3.1. Beräkning för hand

Handräknat resultat av byggnadens specifika energianvändning är 178 kWh/(år,m2). Kravet från BBR är efter tillägg på grund av uteluftsflöde större än 0,35 l/(s·m2) 203 kWh/(år,m2), vilket innebär att det handräknade resultatet uppfyller kraven.

3.2. Simulering i IDA Indoor Climate and Energy 3.0

Sammanställning av simuleringsresultat i IDA Indoor Climate and Energy ger en specifik energianvändning på 118 kWh/(år, m2), vilket uppfyller kravet från BBR med större marginal än handräkningen.

4. DISKUSSION

Diskussionen inleds med en lite längre inledande del, som beskriver min skapade uppfattning om programmet i olika avseenden samt den modell jag skapat i programmet. Denna

inledande del bör tolkas som en bakgrund till innehållet i efterföljande diskussion kring resultat och programmets användning.

4.1. Bedömning av arbetet i IDA

4.1.1. Oöverskådligt arbete

Resultaten från IDA ger ett okomplicerat och enkelt intryck, men bakom resultaten ligger först ett omfattande arbete med inmatning av indata och därefter ett stort antal beräkningar utförda av programmet. Inmatningen av indata är ett omfattande och relativt tidskrävande arbete, vilket kan vara svårt att föreställa sig vid anblicken av presenterade resultat från simuleringen.

Redovisning av viss indata kan erhållas genom att beställa en rapport från programmet som dokumenterar valda parametrar i ett visst system, men rapporten är tämligen oöverskådlig och svårtydd med parametrar och indata samlade i långa rader. Bäst överblick och förståelse av inmatade uppgifter får man i själva programmet, men även här är inmatade uppgifter väldigt oöverskådliga.

Indata görs i många steg och är spridd under många olika dialogrutor och formulär, vilket gör den oöverskådlig även vid arbetet med den. Många parametrar som väljs i programmet döljer bakomliggande information och innebörden av dem finnes oftast först i användarmanualen, där man i regel kan få närmre information om olika dialogrutors parametrar och innebörden av dem. .

Beräkningarna som utförs av programmet redovisas inte, vilket förmodligen på grund av den stora mängden beräkningar som utförs under en simulering inte heller skulle vara rimligt. Däremot kan programmets oöverskådlighet och stora mängd dolda beräkningar vara värd att nämna inför vidare diskussion om dess användning.

4.1.2. Krävande indata

Inmatningen av indata görs som sagt i många steg. Uppbyggnaden är svår att beskriva, men består i stort sett av ett antal huvudsidor som behandlar en viss typ av inmatningar. För varje huvudsida och varje inmatning kan man gå vidare i fler steg, med ännu fler inmatningar och ytterligare steg och så vidare. Resultatet blir många steg med nya dialogrutor för varje steg, där överblicken försvinner ganska tidigt.

Upplägget i programmet består av att samtliga data matas in, oavsett typen av beräkning som önskas. Redan från början kan önskad typ av beräkning väljas, ”klimatmodell” eller

”energimodell” samt vilka resultat som önskas vid simuleringen. Detta förändrar dock inte något bland indatasidorna. Även om bara energiberäkning ska utföras och önskat resultat endast består av ”köpt energi”, visar programmet indatasidorna likadant. Med dålig inblick i vilka parametrar programmet tar hänsyn till vid olika typer av beräkningar är det svårt att ignorera inmatning av vissa indata. Dessutom räknar programmet i regel med egna default-värden om inget anges, vilket kan orsaka fel om parametern trots allt ingår i en relevant beräkning för önskade resultat. För att spara tid skulle det underlätta om programmet först