E
NERGIANALYS OCH
FÖRSLAG PÅ
ENERGIEFFEKTIVISERING
–
N
OHABGATAN
11,
T
ROLLHÄTTAN
2018.03.01 Högskoleingenjörsutbildning i EnergiteknikVärme och ventilation Erik Henriksson Victor Ahl
Förord
För att visa vår uppskattning för alla som har varit delaktiga i detta projekt och bistått med ovärderlig hjälp på vägen skulle vi vilja börja med att omnämna vissa personer.
Till att börja med vill vi tacka Energi Triangeln AB som har huserat oss under den här tiden. De gjorde det möjligt att genomföra projektet från första början då de hjälpte oss med kontakten med Kraftstaden. Under arbetets gång har nog alla anställda tvingats lyssna på våra funderingar och hjälpt oss med tips och råd.
Ett särskilt tack till Dan Bäck som har varit vår handledare i projektet.
Vi skulle vilja ge vår djupaste tacksamhet till alla på Kraftstaden som har varit oss behjälpliga med att svara på frågor, visat oss runt i lokalerna och avsatt sin tid för att vi skulle kunna genomföra detta arbete. Joakim, Dennis, Abdelraheem, Magnus, Anders och Kenneth förtjänar ett extra tack för att ni har gjort det här möjligt.
Ett särskilt tack vill vi rikta till Reine som har visat oss runt i lokalerna och berättat allt han vet om byggnaden.
Till sist vill vi också tacka de personerna vi har varit i kontakt med som arbetar i byggnaden.
Tack!
Victor Ahl och Erik Henriksson, Energiingenjörsprogrammet, Högskolan i Borås Göteborg 2018-05-25
Program: Energiingenjörsprogrammet
Svensk titel: Energianalys och förslag på energieffektivisering – Nohabgatan 11, Trollhättan.
Engelsk titel: An energy analysis and propositions for energy efficiency – Nohabgatan 11, Trollhättan.
Utgivningsår: 2018
Författare: Erik Henriksson & Victor Ahl Handledare: Dan Bäck
Examinator: Lars-Erik Åmand
Nyckelord: Energianalys, energiteknik, energikartläggning, värmebalans
_________________________________________________________________ Sammanfattning
I denna rapport gjordes en energianalys av en tegelbyggnad med mestadels kontors- och verkstadsverksamhet. Energianalysen innefattade en värmebalans och en elbalans. Resultatet för dessa balanser låg till grund för några förslag på åtgärder för energieffektivisering.
Syftet var att göra en energianalys med avseende på värme- och kylbehov samt elanvändning av en byggnad i Trollhättan samt ge förslag på energieffektiviserande åtgärder.
Med utgångspunkt i ritningar av byggnaden samt indata för köpt fjärrvärme och el för 2017 sattes en värmebalans och en elbalans upp. Utifrån dessa balanser genomfördes beräkningar för att ge en överskådlig bild av vad värmen och elen går åt till i byggnaden. Värmeförlusterna bestod i transmissions-, ventilations-, infiltrations- och avloppsförluster. Värmetillförseln bestod i köpt fjärrvärme, solinstrålning, internvärme från elapparater och personer i byggnaden samt värmeförluster från varmvattenrör och varmvattenberedare som bidrog till uppvärmningen. Elanvändningen bestod till största delen av belysning, datorer med tillbehör, köksutrustning, luftbehandlingssystem, pumpar, kylsystem och servrar.
Den köpta fjärrvärmen var 863 823 kWh och den köpta elen var 482 395 kWh, varav 119 179 kWh beräknades kunna tillgodogöras byggnaden. Solinstrålningen beräknades bidra till uppvärmningen med 35 249 kWh. Av förlusterna var transmissionen den största posten med 826 270 kWh följt av infiltrationsförluster på 131 258 kWh och ventilationsförluster på 77 418 kWh. Avloppsförlusterna samt värmetillförsel genom värmeförluster från varmvattenrör och varmvattenberedare var i sammanhanget små. Resultaten av beräkningarna visade att byggnaden hade en energiprestanda på 130 kWh/(m2, år) varav elanvändning på 21 kWh/(m2, år).
Energieffektiviserande åtgärder som föreslogs var till exempel tilläggsisolering, byte av belysning, översyn av drift av ventilations- och värmesystem, byte av pumpar, installering av solceller och behovsstyrd ventilation.
Abstract
In this report an energy analysis of a brick building housing mostly office- and workshop businesses. The energy analysis contained a heating balance and an electricity balance. The result of these balances was the basis for a couple of suggestions of interventions for energy efficiency.
The purpose was to make an energy analysis regarding heating and cooling demand as well as electricity usage for a building in Trollhättan and also give propositions of interventions for energy efficiency.
With a starting-point in drawings of the building and also collected data for bought district heating (?) and electricity for 2017, a heating balance and an electricity balance was set up. From these balances calculations were made to give a perspicuous picture over what the heat and electricity is used for in the building. The heating losses consisted of transmission-, ventilation-, infiltration- and drainage pipe losses. The input of heat consisted of bought district heating, solar radiation, internal heat from electrical devices and persons in the building as well as heat losses from hot water pipes and water heater that contributed to the heating. The electricity usage largely consisted of lighting, computers with accessories, kitchen equipment, ventilation system, pumps, cooling system and servers.
The bought district heating was 863 823 kWh and the bought electricity was 482 395 kWh, whereof 119 179 kWh was calculated to be useful heat for the building. Solar radiation was calculated to contribute to the heating with 35 249 kWh. Of losses, transmission was the larger item with 822 747 kWh followed by infiltration losses of 131 258 kWh and ventilation losses of 77 418 kWh. Drainage pipe losses as well as input heating through heat losses from hot water pipes and water heater was small in the context. The results of the calculations showed that the building had an energy performance of 130 kWh/(m2, year) and an electricity usage of 21 kWh/(m2, year).
Energy saving interventions that was proposed was for instance additional insulation, change of lighting, overlooking the operation of ventilation- and heating system, change of pumps, installing solar cells and Demand Controlled Ventilation.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING Förord ... I INLEDNING ... 1 Bakgrund ... 1 Syfte ... 1 Byggnaden ... 1 Statistik ... 2 AVGRÄNSNINGAR ... 4
METOD OCH MATERIAL ... 4
Formler ... 5 Beteckningslista ... 6 ELBERÄKNINGAR ... 7 Belysning ... 8 Elanvändning... 9 Pumpenergi ... 10 Fläktenergi ... 11 Varmvatten ... 12 Förluster varmvattenberedare ... 13 Förluster varmvattencirkulation ... 14 VÄRMEBERÄKNINGAR ... 15 Transmission ... 16 Area väggar... 16 Area golv ... 18 Area tak ... 20
Fönster och dörrar... 20
U-värden väggar och tak ... 21
U-värden golv ... 23
Fönster och dörrar... 24
Transmissionsberäkning ... 25
Ventilationsförluster ... 26
Infiltration ... 28
Avloppsförluster ... 28
Solinstrålning ... 29 Tillgodoräknad internvärme ... 31 Kyla ... 33 ENERGIBALANS ... 35 Elbalans ... 35 Värmebalans ... 35 Nyckeltal ... 36 ÅTGÄRDSFÖRSLAG ... 37 Tilläggsisolering ... 37 Solceller ... 37 Belysning ... 38 Behovsstyrd ventilation ... 39 Byte av pumpar ... 39 Solavskärmning ... 40 Övrigt ... 40 DISKUSSION ... 40 SLUTSATS ... 43 Bilaga 1 Lokaluppdelning Bilaga 2 Planritningar arkitekt Bilaga 3 Sektionsritningar Bilaga 4 Fasadritning
Bilaga 5 Fönsteruppställning Bilaga 6 Dörruppställning
Bilaga 7 Konstruktionsritning golv Bilaga 8 Värme- och kylritningar Bilaga 9 Ventilationsritningar
Bilaga 10 Elritningar Bilaga 11 Elmätare Bilaga 12 Värmemätare Bilaga 13 Belysning Bilaga 14 Elapparater Bilaga 15 Värmeförluster rör
1
INLEDNING
Av Sveriges totala energianvändning står energisektorn bostäder och service för närmare 40 % (Energimyndigheten 2017). Minskningen av energi i denna sektor ska minska med 20 % till 2020 och med 50 % till 2050 jämfört med 1995 års siffror (Boverket 2007a). För att uppnå dessa mål måste inte bara nya byggnader byggas energieffektivt utan även gamla byggnader behöver energieffektiviseras.
Ett steg i denna riktningen togs 2006 då Boverket införde en lag om energideklarering. När en byggnad energideklareras undersöks byggnadens energianvändning när det gäller uppvärmning, tappvarmvatten, komfortkyla och fastighetsel. Energideklarationen ska även innehålla förslag på åtgärder för att effektivisera energianvändningen (Boverket 2017). Ett första steg för att kunna effektivisera kan vara att analysera aktuella byggnaders energianvändning. Med en sådan analys kan liknande byggnader jämföras (Boverket 2017) eller användas till att se på vilket område byggnaden i fråga använder mest energi. Detta kan sedan användas för att undersöka om det finns utrymme för förbättringsåtgärder gällande energianvändningen.
Bakgrund
Kraftstaden Fastigheter Trollhättan AB är ett kommunalt fastighetsbolag i Trollhättan som hyr ut och förvaltar lokaler till olika verksamheter (Kraftstaden 2018).
En av dessa byggnader är en tegelbyggnad som byggdes mellan 1899 och 1935. Från början tillverkades lok men under årens lopp har flera förändringar gjorts och nu hyrs lokalerna ut till företag som sysslar med olika typer av verksamheter. Ombyggnationen av byggnaden till det den är idag började 1997.1
Flera företag verkar inom IT branschen men det finns också en klädesbutik och frisör, samt ett galleri.
Syfte
Syftet med rapporten var att göra en energianalys med avseende på värme- och kylbehov samt elanvändning av en byggnad i Trollhättan samt ge förslag på energieffektiviserande åtgärder.
Byggnaden
Utgångspunkten för detta projekt var att använda de senast tillgängliga siffrorna som möjligt för att resultatet skulle bli så relevant i tiden som möjligt. Fokus lades på år 2017 vilket innebär att listan över hyresgäster för 2017 har använts och därmed vilken typ av verksamheter som bedrevs där då. Om det skedde några åtgärder under 2017 eller senare som påverkade energi- eller elanvändningen baserades beräkningarna på hur det såg ut innan dess, i den mån det var möjligt. Detta gjordes för att beräkningarna bättre skulle stämma överens med siffrorna för köpt el, fjärrvärme och vattenanvändning.
Med hänsyn till hyresgästerna kommer de inte nämnas vid namn i denna rapport. Istället har benämningen av lokalerna gjorts utifrån lokalbeteckningen på arkitektens planritning och i de fall då ett luftbehandlingsaggregat ensamt försörjer en lokal har dess benämning använts för lokalen också. Lokaluppdelningen gjordes utifrån verksamheterna vilket betyder att varje markerad yta på ritningen tillhör en specifik verksamhet, bilaga 1.
1 Joakim Forsberg, fastighetsförvaltare på Kraftstaden Fastigheter Trollhättan AB, mailkorrespondens den 23 maj
2
I lokal A4 bedömdes klimatskalet vara i sämre skick än i de övriga lokalerna. Fönstren var 1-glas och det var jordgolv i lokalen. Inget luftbehandlingsaggregat försörjde denna delen men det fanns en frånluftsfläkt över eldhärden för att ventilera ut rökgaser. Som uppvärmning fanns fyra fläktluftvärmare som hade två driftlägen. Enligt en anställd där var det vanligtvis omkring 10°C i lokalen och när temperaturen sjönk till 5–6°C inne vred de upp effekten på fläktluftvärmarna så att det uppskattningsvis blev 10°C. Med anledning av att uppvärmningen av lokal A4 var osäker samt att klimatskalet bedömdes vara av betydligt sämre kvalité än resten av byggnaden togs beslutet att den lokalen inte skulle innefattas i denna rapport.
Lokalerna och dess verksamheter beskrivs i tabell 1. Vilket luftbehandlingsaggregat som försörjde vilken lokal stod att finna i ventilationsritningar, bilaga 9, samt med bedömningar på plats i de fall det var svårt att följa kanalerna på ritning.
Tabell 1. Beskrivning av verksamhet och luftbehandlingsaggregat som tillhör vilken lokal.
Lokal Verksamhet Luftbehandlingsaggregat
D2 Klädbutik D4
D4 Kontor D4
E3 Kontor + verkstad E3+H4
J2 Kontor J2 J6 Frisör J6 K4 Kontor + verkstad K4 L6 Kontor K4 M2 Kontor J2 N3 Kontor + verkstad N3 O6 Kontor + verkstad O6
P6 Konstgalleri LA1-P6 + P6-LA2-FF2
R4 Lager LA2-P6
Gemensam Entré D4
Kraftstaden Kraftstaden -
Undercentralen för fjärrvärme fanns i fläktrum K4 och därifrån leddes värmerör till de enskilda fläktrummen där enskilda värmemängdsmätare fanns.
Värmebatterierna i alla luftbehandlingsaggregat försågs med värme från fjärrvärmenätet. Vissa aggregat hade ett kylbatteri kopplat till en kylmaskin och en ackumulatortank för kylvatten. Några serverrum försörjdes av kylmaskinerna med en fläktluftkylare och några hade separata kylmaskiner insatta.
Tappvarmvatten producerades i ett antal varmvattenberedare som stod utplacerade i verksamheterna och uppvärmningen av vattnet gjordes därmed med elpatron.
I verksamheterna fanns olika system för värme och kyla. Det fanns fläktluftvärmare, takvärmare, radiatorer, kylbafflar samt kombinationsbafflar som både försåg med värme och kyla.
Statistik
Med tillgång till ett av Kraftstadens system för energistatistik har data för köpt värme och el samt kallvattenförbrukning hämtats. Mängden köpt värme- och elenergi redovisades månadsvis under 2017 som den totala mängden i kWh för de berörda delarna i Kraftstadens energistatistik. Det fanns en huvudmätare för värme med nio undermätare.
Elen hade åtta stycken huvudmätare med totalt åtta undermätare. I de olika huvudmätarna som fanns innefattades även lokal A4 samt en mindre byggnad kallad ”byggnad 34” som var
3
placerad bredvid det aktuella objektet denna rapport handhar. Enligt tidigare resonemang i föregående kapitel har el och värme för lokal A4 räknats bort.
Då byggnaden bredvid inte innefattades i detta examensarbete räknades även den bort.
För vissa delar av beräkningarna i efterföljande kapitel användes normalårstemperatur och årsmedeltemperatur som är framtagna över flera år. Det innebar att den köpta värmen måste normalårskorrigeras för att kunna användas i värmebalansen (Schulz 2003). Det gjordes automatiskt i kraftstadens system.
Den totala mängden köpt värme presenteras i tabell 2 med tillhörande figur 1. Tabellen återfinns i bilaga 12 där även uppdelningen med undermätare redovisas.
Tabell 2. Total mängd köpt värme månad för månad.
Månad Köpt värme (kWh) Januari 160 052 Februari 139 787 Mars 113 580 April 68 709 Maj 37 131 Juni 26 532 Juli 23 017 Augusti 16 853 September 35 252 Oktober 71 850 November 108 599 December 140 229 Summa 941 591
Den totala mängden köpt el redovisas i tabell 3 och med figur 2 på samma sätt som värmen. I
bilaga 11 hittas statistik för de åtta olika huvudmätarna och undermätarna.
Tabell 3. Total mängd köpt el månad för månad.
Månad Köpt el (kWh) Januari 32 567 Februari 36 344 Mars 47 767 April 39 841 Maj 46 222 Juni 41 261 Juli 36 834 Augusti 41 575 September 37 103 Oktober 43 032 November 41 400 December 38 449 Summa 482 395 0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 120 000 140 000 160 000 180 000
Köpt värme
Figur 1. Total mängd köpt värme månad för månad.
Figur 2. Total mängd köpt el månad för månad. 0 10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000
Köpt el
4
AVGRÄNSNINGAR
Vissa avgränsningar gjordes för projektet.
Köldbryggor kommer inte att räknas som separata punkter utan som en andel som läggs på utöver byggnadens energibehov.
Åtgärdsförslagen kommer enbart att vara energibesparande åtgärder utan hänsyn till kostnader. Den delen som benämns som lokal A4 kommer att räknas bort i rapporten.
Kylbehovet räknas som en total för de lokalerna med kyla och kommer således inte ta hänsyn till varje rums specifika kylbehov oavsett om kylan kommer via kylbafflar eller från ventilationssystemet.
METOD OCH MATERIAL
Tillhandahållet material var ritningar för ventilation, värme- och kylsystem, el och arkitektritningar vilket också innefattat sektionsritningar och ritningar över de olika fönster- och dörrtyperna samt fasadritningar. De konstruktionsritningar som fanns var över golven och taken, dock fanns det ingen information om väggarnas konstruktion.
Det fanns material för styr och reglerfunktioner med tekniska beskrivningar för de olika systemen. Det fanns även tillgång till injusteringsprotokoll för luftbehandlingsaggregaten. Författarna fick även tillgång till ett av Kraftstadens system där vattenmätare, elmätare och värmemängdsmätare registrerades. Ritningar och access till systemet tillhandahölls av Kraftstaden tillsammans med tillåtelse att publicera ritningar men inte hyresgästerna.2
Det gjordes ett antal platsbesök i byggnaden för att undersöka klimatskalet, fläktrummen, fjärrvärmecentralen och för att samla information om verksamheterna. Under platsbesöken intervjuades några personer som arbetade för de olika företagen som var hyresgäster i byggnaden. Detta för att få en uppfattning om vilken typ av verksamhet som fanns i byggnaden, för att få en uppskattning av hur många personer som normalt vistas i lokalerna och om det fanns någon särskilt energikrävande utrustning i lokalerna. Under besöken mättes även vissa takhöjder, väggdjup samt dörrar och fönster för att se huruvida det skiljer mellan ritning och verklighet.
Två möten hölls med personal på Kraftstaden med insyn i byggnaden och vad som har förändrats med åren.
Energianalysen gjordes genom att sätta upp en värmebalans över byggnaden där tillförd värme är lika med bortförd värme.
Eftersom en del av elanvändningen kan användas till detta också gjordes en elbalans över köpt el och var elen förbrukades.
En post i elbalansen var el till kyla varför ett kylbehov också beräknades. Alla beräkningar genomfördes med Excel som hjälpmedel.
2 Joakim Forsberg, fastighetsförvaltare Kraftstaden Fastigheter Trollhättan AB, mailkorrespondens den 23 maj
5
Formler
𝐸 = 𝑃 ∙ 𝑛 ∙ 𝑡 [kWh] (1) 𝐸𝑓𝑙ä𝑘𝑡 = (𝛥𝑝∙𝑉̇𝑔𝑟𝑢𝑛𝑑̇ 𝜂 ∙ 𝑡𝑔𝑟𝑢𝑛𝑑,å𝑟) + ( 𝛥𝑝∙𝑉̇𝑓𝑜𝑟𝑐. 𝜂 ∙ 𝑡𝑓𝑜𝑟𝑐,å𝑟) [Wh] (2) 𝑄𝑣𝑣 = 𝑉𝑘𝑣∙ 0,2 ∙ 𝜌𝑣𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛∙ 𝑐𝑝,𝑣𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛∙ (𝑇𝑣𝑣 − 𝑇𝑘𝑣) [kWh] (3) 𝑄𝑣𝑣𝑏 = Q′𝑣𝑣𝑏∙ 𝑡å𝑟 [Wh] (4) cos(𝑣) =𝑙ℎ𝑜𝑟𝑖𝑠𝑜𝑛𝑡𝑒𝑙𝑙 𝑙𝑠𝑛𝑒𝑑𝑡𝑎𝑘 (5) 𝑈 = ( 1 𝛼𝑖𝑛𝑛𝑒+ 1 𝛼𝑢𝑡𝑒+ ∑ δ 𝜆) −1 = (𝑅𝑖𝑛𝑛𝑒+ 𝑅𝑢𝑡𝑒+ ∑δ 𝜆) −1 [W/(m2·°C)] (6) 𝑈𝑔𝑜𝑙𝑣 = (𝑅𝑖𝑛𝑛𝑒+ 𝑅𝑢𝑡𝑒+ 𝑅𝑚𝑎𝑟𝑘+ ∑δ 𝜆) −1 [W/(m2·°C)] (7) 𝑦 =𝑦2−𝑦1 𝑥2−𝑥1∙(x − 𝑥1)+ 𝑦1 (8) 𝑄𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = 𝑈 ∙ 𝐴 ∙ 𝐺𝑡 [Wh] (9) 𝑄𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠,𝑠𝑚𝑒𝑑𝑗𝑎 = 𝑈 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇𝑟𝑢𝑚− 𝑇𝑠𝑚𝑒𝑑𝑗𝑎) ∙ 8760 [Wh] (10) 𝑄𝑣𝑒𝑛𝑡 = ((𝑉̇𝑔𝑟𝑢𝑛𝑑∙𝑇𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡,𝑔𝑟𝑢𝑛𝑑 𝑡å𝑟 ) + (𝑉̇𝑓𝑜𝑟𝑐.∙ 𝑇𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡,𝑓𝑜𝑟𝑐. 𝑡å𝑟 )) ∙ 𝜌 ∙ 𝑐𝑝,𝑙𝑢𝑓𝑡∙ 𝐺𝑡 [kWh] (11) 𝑄𝑖𝑛𝑓 = 𝑉̇𝑖𝑛𝑓∙ 𝜌 ∙ 𝑐𝑝,𝑙𝑢𝑓𝑡∙𝐺𝑡 = 𝑣′ 𝑖𝑛𝑓 ∙ 𝐴 ∙ 𝜌 ∙ 𝑐𝑝,𝑙𝑢𝑓𝑡∙𝐺𝑡 [kWh] (12) 𝑄𝑎𝑣𝑙.= 𝑉𝑘𝑣∙𝑐𝑝,𝑣𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛∙𝜌𝑣𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛∙(𝑇𝑎𝑣𝑙.−𝑇𝑘𝑣) 3600 [kWh] (13) 𝐺𝑠 = 𝐺 ∙ 𝐴 ∙ 𝜑 ∙ 𝑔 [kWh] (14) 𝐸𝑘𝑦𝑙𝑎 = 𝑄𝑘𝑦𝑙𝑎 𝐶𝑂𝑃𝑘𝑦𝑙𝑎 [kWh] (15)6
Beteckningslista
Tabell 4. Lista över beteckningar.
Storhet Enhet Förklaring
Q̇ W Effekt P W Eleffekt Q Wh Värmeenergi E Wh Elenergi U W m2∙℃ Värmegenomgångskoefficient
Gt °h Ortens specifika värmebehov
A m2 Area klimatskal cp kJ kg∙℃ Specifik värmekapacitet t h Tid l m Sträcka ṁ kg s Massflöde ∆𝐓 ℃ Temperaturdifferens p Pa Tryck α W m2∙℃ Värmeövergångskoefficient R m2∙ °C W Värmeövergångsmotstånd λ W m∙℃ Värmekonduktivitet 𝐕̇ m3 s Volymflöde v̇ m3 s ∙ mklimatskal2 Specifikt volymflöde
7 𝛒 kg m3 Densitet δ m Materialtjocklek η - Verkningsgrad Gs kWh m2 Globalinstrålning G kWh Faktisk solinstrålad φ ° Vinkel
g - Andel solinstrålning genom fönster
n - Antal
ELBERÄKNINGAR
Det fanns flera elmätare i lokalerna. Vissa gick att urskilja till vilken lokal de hörde men det fanns vissa som inte gick att ta reda på vart de gick. Det fanns åtta huvudmätare varav lokal A4 hade en. Denna räknades av från byggnadens totala elanvändning.
Byggnad 34, som var placerad bredvid den aktuella byggnaden, hade en undermätare till en av de åtta huvudmätarna. Denna undermätare räknades av från den huvudmätare den tillhörde. Resterande elmätare summerades ihop och en total balans ställdes upp. Genom inventering gjordes en uppskattning av hur mycket elektrisk utrustning varje verksamhet hade samt vilken typ av elektrisk utrustning det var.
En elbalans ställdes upp för att ta reda på hur mycket el som gick till respektive förbrukande del och såg ut enligt följande:
𝐸𝑖𝑛= 𝐸𝑢𝑡 =>
𝐸𝑘ö𝑝𝑡 = 𝐸𝑓𝑙ä𝑘𝑡+ 𝐸𝑣𝑎𝑟𝑚𝑣𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛 + 𝐸𝑉𝑉−𝑓ö𝑟𝑙𝑢𝑠𝑡𝑒𝑟+ 𝐸𝑏𝑒𝑙𝑦𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔+ 𝐸𝑎𝑝𝑝𝑎𝑟𝑎𝑡𝑒𝑟+ 𝐸𝑝𝑢𝑚𝑝+ 𝐸𝑘𝑦𝑙𝑎 Där:
Eköpt var den totala mängd el som kunde utläsas ur de olika elmätarna. Elmätarna summerades ihop till 482 395 kWh för hela byggnaden när lokal A4 hade uteslutits. I bilaga 11 hittas de olika elmätarna som visar elförbrukningen månad för månad.
Efläkt var den el som erfordrades till att driva fläktarna i ventilationsaggregaten.
Evarmvatten innefattade produktionen av varmvatten.
EVV-förluster var den el som gick åt för att täcka för förluster genom varmvattencirkulation (VVC), förluster från varmvattenberedare (VVB) samt förluster från varmvattenledning som uppstår genom VVC.
Ebelysning var den el som gick till belysning.
Eapparater var den el som gick åt till att driva de olika elapparaterna såsom datorer, kopieringsmaskiner och servrar.
Epump var den el som erfordrades till att driva de olika pumparna som finns i byggnaden.
8
Belysning
Ur elritningar, bilaga 10, sammanställdes belysningsarmaturerna för varje rum, ur drift och styr handlingar (Kraftstaden 1998f) hämtades effekter för de olika armaturerna. Vidare uppskattades vistelsetider för de olika rummen. Rummen delades upp i fyra olika rumstyper med olika vistelsetider. Alla verksamheter antogs ha denna uppdelning med samma vistelsetider.
Tabell 5 nedan visar de olika antaganden som gjordes gällande vistelsetiden. Då det var vanligt
med flextid antogs korridorer och andra allmänna utrymmen ha elva timmars vistelsetid om dagen medan kontorstiden antogs vara nio timmar om dagen. Vistelsetiden på WC, städskrubbar och andra förrådsutrymmen antogs till en timme om dagen i genomsnitt. Antalet arbetsdagar antogs vara 226 efter att helger, röda dagar och fem veckors semester räknades bort. Då alla inte har semester samtidigt antogs utrymmen bortsett från kontor användas alla arbetsdagar på ett år vilket var 251 år 2017 (Arbetstimmar per månad 2018).
Tabell 5. Vistelsetider för olika utrymmen.
Del Antal h/dag Antal dagar Antal h/år
Kontor 9 226 2 034 Korridor/allmänt utrymme 11 251 2 761 WC/städ/förråd 1 251 251 Konferensrum 4 251 1004 Nödbelysning 24 365 8760 Utebelysning 12 365 4380
Lokal D2, J2 och P6 stängde ner helt under fyra veckor per år, detta togs hänsyn till vid beräkning av belysning i korridor som då blev samma antal timmar per år som vistelsetiden för kontor. En beläggningsgrad om 70 % togs i beaktning samt att belysningen var tänd oavsett årstid (Boverket 2007b). Utebelysningen uppskattades som ett snitt över hela året.
Med formel 1 beräknades belysningens elenergi.
Tabell 6 nedan visar resultatet av den beräknade elenergin till belysning. I bilaga 13 återges
effekterna för varje armatur samt vilka armaturer med antal som fanns i de respektive lokalerna. Tabell 6. Resultat av elanvändning för belysning.
Kontor (kWh) Korridor (kWh) WC/städ/förråd (kWh) Konferensrum (kWh) Nödbelysning (kWh) Totalt (kWh) D2 4 223 18 70 4 311 D4 7 115 3 385 175 500 11 175 E3 29 448 3 600 341 217 981 34 587 Gemensamt 159 12 171 J2 2 627 2 627 J6 1 818 4 1 822 K4+O6 31 454 3 479 303 1 128 701 37 065 Kraftstaden 1 025 667 0 140 1 832 L6 3 112 696 66 140 4 014 M2 1 802 4 140 1 946 N3 4 939 1 646 37 350 6 972 P6 17 793 108 651 210 18 763 R4 9 007 366 127 9 499 Ytterbelysning 4 450 Summa 114 363 13 330 1 861 2 496 2 733 139 233
9
Elanvändning
Elanvändningen skiljde sig lite åt beroende på vad det var för verksamhet. Vid platsbesöken gjordes en översiktlig inventering gällande olika elapparater. Under platsbesöken intervjuades personer som jobbade i byggnaden för att försöka ta reda på hur deras elanvändning såg ut och om det fanns speciell elektrisk utrustning med hög elförbrukning som behövde tas i beaktning. Schabloner från Boverket (2007b) användes för beräkning av elförbrukningen av elapparater. En uppskattning gjordes av hur många av varje elapparatsom fanns utifrån typ av verksamhet. Likt vid beräkning av belysning togs även här en beläggningsgrad på 70 % i beaktning vid beräkningarna (Boverket 2007b).
I tabell 7 nedan redovisas de schabloner som användes vid beräkning av elanvändningen. Det uppskattades att ungefär hälften laddade någon form av enhet varje dag, t.ex. mobiltelefon eller kamera. Det uppskattades också att hälften stängde av sina datorer och hälften gick på standby utanför kontorstid. Kopieringsmaskin och skrivare uppskattades vara aktiv en timme om dagen och övrig kontorstid vara i standby. De ansågs vara avstängda utanför kontorstid.
I en av verksamheterna (lokal E3) erhölls momentana data för elförsörjning av servrar. I de andra lokalerna har schablon använts för beräkning av elförbrukning för servrar. Därav finns två poster för server i tabell 7. En av verksamheterna (lokal N3) hade flyttat ut från 2017 till det att arbetet med detta projektet påbörjades. Med information från Kraftstaden kring vilken typ av verksamhet de sysslade med och att det fanns större maskiner uppskattades deras elanvändning. Tropikfläktarna antogs vara igång nio timmar om dagen i genomsnitt. Posterna ”fikarum/pentry” räknades som kWh/år och person, detsamma gällde server. Tvättmaskin och torktumlare räknades som kWh/år per styck.
Tabell 7. Effekter för olika elapparater.
Elapparat Effekt (W) Standby (W) Avstängd (W)
Tropikfläkt 70 PC med skärm 125 34 5 Server 300 Kopieringsmaskin 400 80 3 Skrivare 160 50 2 Diverse laddare 10 Extra maskin 1 1 100 Extra maskin 2 300 Extra maskin 3 11 000 kWh/år Fikarum/pentry 33 Tvättmaskin 196 Torktumlare 503 Server 150
Där effekter funnits användes formel 1, i annat fall multiplicerades elförbrukningen per år med antalet personer eller antalet apparater för respektive verksamhet.
Resultatet redovisas i tabell 8 där enbart den totala elenergin redovisas lokal för lokal. I bilaga
10 Tabell 8. Resultat elanvändning elapparater.
Lokal Elapparater totalt (kWh)
D2 1 310 D4 14 018 E3 58 491 Gemensamt 0 J2 1 109 J6 1 924 K4+O6 15 522 Kraftstaden 0 L6 4 630 M2 1 109 N3 55 762 P6 1 879 R4 2 489 Summa 156 363
Pumpenergi
Vid inventeringen räknades antalet pumpar och pumparnas motordata noterades. Ur funktionsbeskrivning kunde det utläsas att pumparna var i drift när utomhustemperaturen var lägre än 10°C eller om det fanns ett värmebehov (Kraftstaden 1998h). Figur 3 är ett varaktighetsdiagram och ur detta erhölls en drifttid på 5 300 h genom att läsa av hur många timmar per år utetemperaturen är under 10 °C vid normalårstemperaturen 6,8 °C. Normalårstemperaturen är årets mediantemperatur och ska inte förväxlas med årsmedeltemperatur (Warfinge & Dahlblom 2010). Drifttiden multiplicerat med motoreffekten gav pumparnas drivenergi för ett år. Angiven effekt på motorskyltarna var dess driveffekt varför inte verkningsgrad behövde medräknas. Resultatet av pumpenergin i tabell 9.
11 Tabell 9. Effekt och energi för pumpar.
Placering Effekt (W) Energi (kWh)
D4 700 3 710 10 53 450 2 385 450 2 385 85 450,5 E4/H3 83 439,9 48 254,4 865 4 584,5 1 150 6 095 83 439,9 1 500 7 950 550 2 915 J2 85 450,5 K4/J6 85 450,5 1 500 7950 1 500 7950 120 636 N3 45 238,5 O6 72 381,6 290 1 537 51 270,3 550 2 915 LA1-P6 3 000 15 900 85 450,5 750 3 975 290 1537 750 3 975 LA2-P6 30 159 Summa 80 438
Fläktenergi
En post i elanvändningen var fläktar. Det fanns till- och frånluftsfläktar i luftbehandlingsaggregaten och ett antal frånluftsfläktar som användes i olika grad. De tio luftbehandlingsaggregaten hade en till- och en frånluftsfläkt. Utöver dessa fanns det ett frånluftssystem i lokal P6 (P6-LA2-FF2) och en fläkt vid entrén i lokal P6 (P6-FF2-entré) som troligen fungerade som vindfång. Dessa bedömdes vara i drift konstant.
I lokal P6 fanns även två cirkulationsaggregat som inte var i drift. I lokal R4 fanns två frånluftsfläktar som inte var i drift.
Det fanns en frånluftsfläkt i lokal K4 som tidigare användes för att snabbt vädra ut rök och värme mellan filminspelningar, då dessa lokaler tidigare användes som filmstudio. Denna fläkten styrdes manuellt och antogs inte användas längre.
12
Fläktarna var av radialtyp i aggregaten och de andra antogs vara radialfläktar. Radialfläktar kan ha en verkningsgrad på 50 % (Forslund & Forslund 2016).
Luftflödena erhölls i de flesta fall ur injusteringsprotokoll tillsammans med tryckfallen i systemen (Kraftstaden 1998g). För LA2-P6 erhölls ett flöde från principskiss (Kraftstaden 1998s).
Aggregat J6 och N3 drevs på hög- och lågfart. Luftflödena vid respektive drift presenteras under V̇ i tabell 10. Drifttiderna för de respektive drifterna presenteras i samma tabell under tgrund.
Drifttiderna erhölls ur driftssystemet.
De forcerade drifttiderna erhölls genom samtal med de aktuella verksamheterna.
För vissa fläktar fanns inte nödvändiga data tillgängliga, varför fläktenergin för dessa uppskattades i förhållande till andra fläktar, dessa är i tabell 10 markerade med en stjärna. Uppskattningen gjordes för till- och frånluftsfläkt gemensamt och delades sedan upp på respektive fläkt.
Fläktenergin under ett år beräknades med hjälp av formel 2, resultat i tabell 10. Tabell 10. Resultat av beräknad fläktenergi. TF=tilluftsfläkt, FF=frånluftsfläkt. *Antagna värden.
Fläkt V̇ (m3/s) V̇
forc. (m3/s) Δp (Pa) tforc. (h) tgrund (h) Efläkt (kWh)
D4-TF 0,9 0,318 266 312 2 964 1 472 D4-FF 0,867 0,301 290 312 2 964 1 545 E3-TF 1,244 1,022 200 780 3 120 1 871 E3-FF 1,146 1,029 220 780 3 120 1 926 H-TF 2,016 0 105 0 3 120 1 321 H-FF 2,006 0 155 0 3 120 1 940 J2-TF 0,445 0,131 139 0 2 990 370 J2-FF 0,507 0,0961 172 0 2 990 521 J6-TF 0,25/0,1 0 - 0 2 600/2 496 500* J6-FF 0,26/0,1 0 - 0 2 600/2 496 500* K4-TF 0,733 0 112 0 3 380 555 K4-FF 0,776 0 194 0 3 380 1 018 N3-TF 0,48/0,28 0 - 0 2 600/1 248 375* N3-FF 0,46/0,28 0 - 0 2 600/1 248 375* O6-TF 2,318 0,269 218 325 3 380 3 454 O6-FF 2,393 0,276 242 325 3 380 3 958 P6-1-TF 0,917 1,291 153 52 2 080 604 P6-1-FF 0,672 1,049 174 52 2 080 505 P6-2-TF 4 - - - 1 456 750* P6-2-FF - - - - 1 456 750* P6-FF2 0,21 0 - 0 8 760 500* P6-Entré - 0 - 0 8 760 500* Summa 25 312
Varmvatten
Varje verksamhet hade sin egen varmvattenproduktion med VVB. Dessa VVB hade elpatron och var placerade i de olika lokalerna, bilaga 8. För att beräkna varmvattenförbrukningen användes en schablon där 20 % av kallvattnet som användes antogs bli varmvatten (Sveby 2013). Det fanns tre vattenmätare där den totala volymen under ett år sammanställdes.
13
Kallvattnets inkommande temperatur antogs vara 10°C (Olsson 2003). Vid platsbesöken noterades det att flera VVB var inställda på 60°C varför det antogs vara varmvattnets temperatur.
Densiteten (Engineering toolbox u.å.c) och den specifika värmekapaciteten (Engineering toolbox u.å.d) hämtades från Engineering toolbox. Eftersom dessa parametrar förändras vid olika temperatur användes ett medelvärde för 10 °C och 60 °C.
Resultatet för beräkningarna av elanvändning för varmvattenproduktion presenteras i tabell 11. Tabell 11. Indata och resultat av varmvattenberäkning.
Förklaring Beteckning Värde Enhet Vattenmätare Volym
(m3)
Energi (kWh)
Specifik värmekapacitet, 10°C cp 4,2 kJ/kg∙°C 1 407 4 702
Specifik värmekapacitet, 60°C cp 4,19 kJ/kg∙°C 2 446 5 153
Specifik värmekapacitet, medel cp 4,195 kJ/kg∙°C 3 530 6 123
Densitet, 10°C ρ 999,65 kg/m3 Summa 1 383 15 978 Densitet, 60°C ρ 983,19 kg/m3 Densitet, medel ρ 991,42 kg/m3 Temperatur kallvatten TKV 10 °C Temperatur varmvatten TVV 60 °C Förluster varmvattenberedare
I varmvattenberedarna står varmt vatten stilla så länge det inte sker ett stort uttag av vatten. Då det finns en temperaturskillnad mellan vattnet i VVB och rummet kommer det att ske en värmetransport till den sidan med lägre temperatur. Dessa förluster benämndes QVVB.
Vilka VVB som fanns var, vilken storlek och vilken typ gick att läsa i funktionsbeskrivning för byggnaden (Kraftstaden 1998h). Dock fanns det ytterligare några till på ritning, bilaga 8, och några som upptäcktes vid platsbesök. För vissa av dem undersöktes volymen på plats och för vissa antogs volymen utifrån hur stor lokal de försåg med varmvatten. Fabrikatet ansågs i de fall de inte identifierades på plats inte vara relevant för denna rapport. Istället antogs de oidentifierade ha samma värmeförluster som de övriga med samma volym.
För Nibe 500 liter fanns ingen siffra på värmeförlusten. Värmeförlustökningen från storlek 300 liter till 500 liter antogs vara lika stor som från 100 liter till 300 liter (28 W) och beräknades därmed till 110 W.
En varmvattenberedare var av okänt fabrikat men hade volymen 300 liter varför värmeförlusten antogs vara lika stor som för den andra av samma storlek.
Varmvattenberedaren från Nibe med volymen 30 liter antogs ha samma värmeförlust som den från OSO Hotwater av samma storlek.
Värmeförlusten per år för varje beredare beräknades sedan med formel 4, tabell 12. Tabell 12. Resultat förluster VVB.
Beredare Värmeförlust (W) Värmeförlust
(kWh/år) OSO Wally 30 liter 25 (OSO Hotwater u.å.a) 219 OSO Versa 100 liter 54 (OSO Hotwater u.å.b) 473 OSO Saga S 300 liter 82 (OSO Hotwater u.å.c) 718 NIBE 500 liter 110 (Nibe u.å.b) 964 NIBE Eminent 30 liter 25 (Nibe u.å.a) 219
14
Varmvattenberedarna lokaliserades och QVVB summerades sedan för varje lokal, tabell 13.
Tabell 13. Resultat förluster VVB lokal för lokal.
Lokal OSO Wally OSO Versa OSO Saga S Nibe 500 l Nibe Eminent Okänd Värmeförlust (kWh/år) D2 X 219 D4 X 473 E3 X XX 1 402 J2 X 473 K4 X XX 2 155 M2 X 219 N3 XX 438 O6 X 473 R4 X 718 P6 X X 692 Summa 7 262
Den värmeförlust som uppstod i VVB täcktes av elpatronen i VVB varför denna beräknade förlust räknades in i elbalansen under EVV-förluster.
Förluster varmvattencirkulation
För att det inte ska ta för lång tid innan det kommer varmvatten ur kranen har varmvattensystemet ofta ett cirkulationsrör från den punkten på varmvattenröret som befinner sig längst bort från VVB. Det ansluts i andra ändan till VVB för att värma upp det cirkulerande vattnet igen. Avsikten med detta är att det hela tiden ska vara en viss cirkulation i varmvattenrören. Detta gör dock att vissa värmeförluster uppkommer i dessa rör (Warfvinge & Dahlblom 2010).
Värmeförlusten per meter rör beräknades med hjälp av ett beräkningsprogram (Paroc u.å.). De parametrar som fördes in var kopparrör med godstjocklek 1 mm, ytterdiameter 12 mm, vattentemperatur 60°C, omgivande temperatur 20°C och 40 mm isolering. Rörtypen och storleken kunde avläsas på ritning.
Temperaturen avlästes på varmvattenberedare på plats och inomhustemperaturen antogs vara 20°C.
Isolertjockleken antogs i enlighet med rekommenderad isolering i förhållande till rörtjockleken (Rockwool u.å).
Sträckan rör mättes på ritning, bilaga 8, och kan därför skilja sig lite från verkligheten. Sträckan i höjdled antogs vara rumshöjden då rören gick genom bjälklaget. Värmeförlusten i VVC-rören beräknades sedan genom att multiplicera värmeförlusten med rörlängden och antal timmar på ett år. För att få svaret i kWh delades det med 1 000. Resultaten presenteras i tabell 14.
Tabell 14. Resultat förluster VVC.
Lokal Värmeförlust (W/m) Rörlängd (m) Värmeförlust/år (kWh) D4 4,1 28 1 006 E3 4,1 43 1 544 L6 4,1 18 646 O6 4,1 39 1 401 P6 4,1 26 934 Summa 5 531
15
Eftersom syftet med VVC-rören är att det alltid ska finnas varmt vatten i varmvattenrören bör det bli värmeförluster i varmvattenrören också. Denna värmeförlust beräknades på samma sätt som för VVC-rören (Paroc, u.å.).
Parametrarna som fördes in i beräkningsverktyget var kopparrör, 1 mm godstjocklek, 22 mm ytterdiameter, vattentemperatur 60°C, omgivande temperatur 20°C samt isolertjocklek 40 mm. Parametrarna valdes på samma grunder som vid beräkningen av QVVC. Samma rörsträcka
antogs eftersom rören ska färdas samma sträcka och enligt ritning går tillsammans. Resultaten presenteras i tabell 15.
Tabell 15. Resultat förluster varmvattenrör.
Lokal Värmeförlust (W/m) Rörlängd (m) Värmeförlust/år (kWh) D4 5,3 28 1 300 E3 5,3 43 1 996 L6 5,3 18 836 O6 5,3 39 1 811 P6 5,3 26 1 207 Summa 7 150
Värmeförlusterna i VVC-rör och varmvattenrör gjorde att den mängden energi måste tillföras i VVB till varmvattnet igen när det har svalnat av. Detta gjordes som nämndes tidigare med elpatron varför denna förlust räknades som en post i elbalansen under EVV-förluster.
VÄRMEBERÄKNINGAR
En värmebalans över byggnaden sattes upp för att undersöka på vilka områden energianvändningen är störst.
𝑄𝑖𝑛= 𝑄𝑢𝑡 =>
𝑄𝑠𝑜𝑙+ 𝑄𝑖𝑛𝑡.𝑣ä𝑟𝑚𝑒 + 𝑄𝑝𝑒𝑟𝑠+ 𝑄𝑉𝑉𝐶+ 𝑄𝑉𝑉+ 𝑄𝑘ö𝑝𝑡 = 𝑄𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠+ 𝑄𝑣𝑒𝑛𝑡+ 𝑄𝑖𝑛𝑓+ 𝑄𝑎𝑣𝑙
Qsol var den energin som tillkom rummet då solen lyste in genom glasytor. Denna var störst på sommaren då det normalt sett inte finns något behov av energi till uppvärmning. Därmed kunde inte all värmeenergi som solinstrålningen bidrog med på ett år räknas som tillgodoräknad värme.
Qint. värme var den energi som skapades av värmeförluster från elanvändningen. Då elanvändningen var relativt jämn över hela året, men då det inte finns ett värmebehov kunde inte alla värmeförluster från elanvändningen räknas som tillgodoräknad värme. Den tillgodoräknade internvärmen beräknades därför som en andel av den använda elenergin på ett år.
Qpers innefattade den värmen som avgavs från personer som vistades i byggnaden. Även detta skedde stundtals då det inte fanns något värmebehov vilket innebar att bara en del av värmen som genererades kunde tillgodoräknas.
QVVC var de värmeförluster som avgavs från varmvattencirkulationsrören och QVV var de värmeförluster som avgavs från varmvattenrören. Dessa avgav också värme till rummet stundtals då det inte fanns behov för det, varför det för dessa värmeförluster också beräknades en tillgodogjord andel värmeförluster.
16
Qtrans var transmissionsförlusterna, dvs. den värme som förlorades genom väggar, tak, golv, fönster och dörrar (klimatskalet).
Qvent var den tillgodoräknade värme som gick förlorad genom ventilationen. Samtliga aggregat hade värmeåtervinning men då inte värmeväxlaren kunde återvinna 100% av värmen ur frånluften måste värmebatteriet värma upp de sista graderna på tilluften för att nå det inställda börvärdet. Värmebatteriet försågs med värmevatten från fjärrvärmenätet.
Qinf var den uteluft som behövde värmas upp till rumstemperatur då den läckte in i byggnaden genom otätheter.
Qavl var avloppsförlusterna. Det vill säga den värme som gick åt för att värma upp kallvatten i rör och toalett i byggnaden som sedan försvann ut i avloppet.
Transmission
Värmeförluster genom byggnadens klimatskal kallas transmissionsförluster. Dessa uppstår då det finns en temperaturdifferens mellan utsidan och insidan av ytterväggen. Värmetransport genom väggen kommer att ske så länge det finns en temperaturdifferens (Forslund & Forslund 2016).
Area väggar
Väggytorna mättes och beräknades för att sedan kunna beräkna transmissionsförlusterna. Detta gjordes med ett mätverktyg i en pdf läsare på skalenliga planritningar från arkitekten, bilaga 2. Ytorna mättes och beräknades i de flesta fall rum för rum men i vissa enstaka fall gjordes det för flera rum ihop.
De vertikala delarna av taket på huvudbyggnaden benämndes vägg 1 och vägg 2. Dessa väggytor beräknades utifrån höjd på sektionsritning, bilaga 3 och rumslängden.
De övriga väggarna hade inte konstant konstruktion utan skiljde sig åt i tjocklek över hela byggnaden. Enligt planritningarna, bilaga 2 fanns ett antal olika väggtjocklekar. Tre olika tjocklekar identifierades som antogs vara representativa för byggnaden, dessa benämndes vägg 3, vägg 4 och vägg 5. Vägg 4 användes oftast som ett genomsnitt för ett väggparti. Längden på väggarna i varje rum mättes och delades in i dessa väggtyper.
För vissa delar av väggarna var väggarean per väggtyp svår att beräkna eftersom väggarna var uppbyggda av valv, figur 4, dvs. väggen var inte lika tjock uppe som nere. För varje väggparti gjordes då en bedömning utifrån fasaden och arkitektritningen för att avgöra om arean skulle beräknas för varje väggtyp eller om partiet ansågs ha relativt lika delar av vägg 3 och vägg 5 så att genomsnittet, vägg 4, skulle antas för hela partiet.
17 Figur 4. Fasadbild.
Väggytorna på gavlarna och väggytor i lokal R4 mot nordost samt på de utbyggnader med sadeltak beräknades som summan av areorna för en triangel och en rektangel beräknat utifrån sektions- och fasadritningar, bilaga 3–4. I vissa fall var det möjligt att beräkna väggytan på detta sätt för varje enskilt rum. Ytorna delades alltid in per verksamhet.
Det rummet som betecknades Q510 på ritning hade högre tak på en del av rummet som därmed låg högre än det rummet jämte. Det hade alltså en yttervägg som vätte i takets längsriktning,
figur 5. Denna delen gick inte att mäta på ritning utan väggytan uppskattades på plats.
Figur 5. Fasad rum Q510.
För att beräkna väggytorna var även rumshöjderna nödvändiga. Dessa erhölls utifrån sektionsritningarna, bilaga 3.
18 Tabell 16. Area för olika väggtyper och lokaler.
Lokal Area vägg 1 (m2) Area vägg 2 (m2) Area vägg 3 (m2) Area vägg 4 (m2) Area vägg 5 (m2) Total väggarea (m2) D2 15,0 12,0 22,8 49,9 D4 42,0 85,1 13,1 140,2 E3 83,7 72,5 76,3 110,8 33,3 376,6 J2 3,9 57,4 1,5 62,8 J6 72,4 72,4 K4+O6 119,7 45,2 82,2 286,2 3,8 537,1 L6 128,8 128,8 M2 29,6 29,6 N3 17,1 13,7 49,2 80,0 P6 386,3 386,3 R4 62,7 97,8 160,4 Gemensam 2,9 0,4 3,2 Kraftstaden 5,5 8,7 27,6 41,7 Summa 2 069,1
Fläktrummet för luftbehandlingsaggregat J6 och K4 var av plåt och benämndes vägg 6. Denna area mättes och beräknades till 308,9 m2.
Den delen av byggnaden som låg i sydväst som benämndes A4 räknades som tidigare nämnts bort och därför gjordes ingen mätning av klimatskalet på denna del. Eftersom det inte var samma temperatur i lokal A4 som i övriga byggnaden beräknades transmissionsförlusterna dit för de intilliggande lokalerna. Väggarean mot lokal A4 mättes och beräknades och delades sedan upp på de intilliggande lokalerna, tabell 17. Tjockleken på väggen mättes på arkitektritning, bilaga 2, till att vara 40 cm tegel.
Tabell 17. Area vägg mot lokal A4 för varje lokal.
Lokal Area vägg mot lokal A4 (m2)
D2 210,6
D4 38,2
Gemensam 23,8 Area golv
Mätningar av golvarean gjordes på bottenvåningen, då detta var en del av klimatskalet, från planritning från arkitekt, bilaga 2.
Samtliga rum inom klimatskalet var uppvärmda varför transmissionsförlusterna beräknades i samtliga rum.
Golvarean mättes enligt svensk standard (Swedish Standards Institute, 2012).
Då ett rum var stort och hade flera beteckningar mättes hela golvarean under en rumsbeteckning. I något fall delades mätningen upp om det fanns en naturlig gräns mellan rumsdelarna på ritning.
Golvytorna mättes för varje verksamhet och delades upp beroende på vilken konstruktion dessa hade. Inom vissa verksamheter fanns det olika golvkonstruktioner, bilaga 7. Golvtyperna delades sedan in i tre olika delar beroende på hur långt ifrån yttervägg de befann sig. Detta för att kunna beräkna transmissionsförlusterna genom golvet, vilket beskrivs vidare i avsnittet om transmissionsberäkningar.
Den yttersta delen av golvet var från yttervägg och en meter in. Den arean kallades den yttre arean.
19
Den som kom innanför den kallades den mellersta arean och var en meter från yttervägg till sex meter in i rummet.
Den sista delen kallades den inre arean och var den delen som var längre än sex meter från yttervägg.
Väggen mot lokal A4 antogs i detta fall vara yttervägg varför den yttre arean av golvet antogs vara mot den väggen.
De olika uppdelningarna av golven visas i tabell 18–22. Tabell 18. Area golvtyp 1.
Lokal Yttersta arean (m2) Mellersta arean (m2) Inre arean (m2) E3 9,9 47,8 273,5
Tabell 19. Area golvtyp 2.
Lokal Yttersta arean
(m2) Mellersta arean (m2) Inre arean (m2) D2 29,0 112,4 25,7 D4 33,6 167,7 115,9 E3 50,2 242,0 548,7 P6 34,8 147,0 469,7 Gemensam 11,8 37,4 0 Kraftstaden 6,3 16,0 18,0
Tabell 20. Area golvtyp 3.
Lokal Yttersta arean
(m2) Mellersta arean (m2) Inre arean (m2) J2 14,0 77,7 4,6 J6 20,7 70,8 5,7 M2 8,1 40,1 2,5 N3 17,2 79,5 172,0 O6+K4 37,2 1 182,5 535,0 P6 42,5 180,8 99,8 Kraftstaden 8,2 37,9 25,8
Tabell 21. Area golvtyp 4.
Lokal Yttersta arean
(m2) Mellersta arean (m2) Inre arean (m2) L6 21,3 86,2 19,6 O6+K4 28,0 101,1 29,3 R4 42,1 178,5 255,7
Tabell 22. Total golvarea.
Lokal Golv 1 (m2) Golv 2 (m2) Golv 3 (m2) Golv 4 (m2) Total area (m2)
D2 167,2 167,2
D4 317,2 317,2
20 J2 96,3 96,3 J6 97,2 97,2 L6 127,1 127,1 M2 50,8 50,8 N3 268,7 268,7 O6+K4 1 754,7 158,5 1 913,2 P6 651,5 323,1 974,6 R4 476,3 476,3 Gemensam 49,2 49,2 Kraftstaden 40,3 72,0 112,2 Summa 5 821,7 Area tak
Taket var snedtak i samtliga rum, dock med olika lutning. För att erhålla takarean beräknades takens lutning från sektionsritning, bilaga 3, genom formel 5. Därefter mättes taklängden för varje rum med yttertak på arkitektens planritning, bilaga 2. Den verkliga taklängden beräknades utifrån den uppmätta, horisontella taklängden samt taklutningen och multiplicerades därefter med takbredden för att ge takarean.
Lokalen i den nordöstra delen av byggnaden hade tre sadeltak på huvuddelen med två olika lutningar och höjder. De verkliga taklängderna mättes från fasadritning, bilaga 4 och summerades, därefter multiplicerades de med hela lokalens bredd för att få en total takarea för hela den delen av byggnaden. Den delen innefattade bara en hyresgäst varför det ansågs acceptabelt att inte dela upp takarean för denna del per rum.
Samma beräkningsgång tillämpades för att erhålla takarean för lokal R4. Takens yta presenteras lokal för lokal i tabell 23.
Tabell 23. Takarea Lokal Takarea (m2) D2 146,8 D4 353,1 E3 1 062,7 J2 107,9 J6 73,9 K4+O6 1 881,4 L6 146,9 M2 54,0 N3 153,6 P6 1 018,9 R4 316,5 Kraftstaden 473,1 Summa 5 788,8
Fönster och dörrar
Ur tillhandahållet material för fönster, bilaga 5, erhölls olika fönstertyper och dess areor. Med fasadritningar, bilaga 4, identifierades sedan fönstertyperna i de olika lokalerna. I några fall verkade ingen fönstertyp från fasadritning passa med måtten i förhållande till dess utseende jämfört med fönster från fönsterritning. I de fallen uppmättes arean på ritning med mätverktyg i en pdf-läsare. Takfönstren uppmättes på ritning.
21
Det fanns olika portar och dörrar runt om byggnaden. Ur tillhandahållet material för dörrar,
bilaga 6, urskildes vissa av dessa medan vissa mättes på fasadritning. Vid inventering
identifierades de olika porttyperna och vissa portar och dörrar kontrollmättes sedan på plats. På samma sätt som med fönster användes fasadritningen för att placera ut dessa utefter lokal. Dörrarna delades upp i fem olika typer, dessa var glasdörr med stålram, solid ståldörr, träport, vikport samt en ren glasdörr vid en entré. I tabell 24 nedan finns en sammanställning kring hur stor area fönster och dörrar utgjorde för respektive lokal.
Tabell 24 Area för fönster, dörr och takfönster.
Lokal Fönster (m2) Glasdörr med stålram (m2) Glasdörr (m2) Ståldörr (m2) Träport (m2) Vikport (m2) Takfönster (m2) D2 11,5 6,2 40,3 D4 41,3 4,5 2,9 E3 81,4 14,3 4,4 18,0 225,3 Gemensam 2,4 J2 28,9 J6 20,4 2,2 K4 + O6 99,6 6,6 5,6 45,2 Kraftstaden 14,3 2,2 19,6 L6 22,3 5,7 2,9 M2 17,2 N3 15,9 4,0 5,3 7,0 46,2 P6 90,8 17,8 6,7 179,8 R4 50,7 9,6
U-värden väggar och tak
U-värden för varje del i klimatskalet beräknades. Dessa beror av tjockleken på väggen/fönstret/dörren/taket, vilket material de består av och konvektionen mellan yta och luft, se formel 6.
Vilket material klimatskalsdelen består av är viktigt eftersom olika material har olika god värmeledningsförmåga.
Materialen som identifierades i väggar, golv och tak och deras värmekonduktiviteter (λ) presenteras i tabell 25.
Tabell 25. Värmekonduktivitet för olika material.
Material Värmekonduktivitet (W/m·°C)
Mineralull 0,037 (Adalberth & Wahlström 2008)
Takboard 0,038 (Paroc 2016)
Träpanel 0,13 (Adalberth & Wahlström 2008)
Vindskyddsgipsskiva 0,04 (Gyproc 2008)
Gips 0,25 (Adalberth & Wahlström 2008)
Betong, armerad 2,4 (Adalberth & Wahlström 2008)
Puts 1,0 (Jernkontoret u.å.)
Tegel 0,6 (Soleimani-Mohseni, Bäckström & Eklund 2014) Rostfritt stål 17 (Adalberth & Wahlström 2008)
Utifrån dessa beräknades sedan U-värden för de olika delarna i klimatskalet med hjälp av formel
22
Värmeövergångsmotstånden antogs enligt tabell 26 (Soleimani-Mohseni, Bäckström & Eklund 2014). För väggen mot lokal A4 antogs det vara samma värmeövergångsmotstånd på insidan som på utsidan eftersom det ändå var inomhus.
Tabell 26. Värmeövergångsmotstånd tak och vägg.
Tak Vägg Vägg mot lokal A4 Rinne ((m2·°C)/W) 0,10 0,13 0,13
Rute ((m2·°C)/W) 0,04 0,04 0,13
Taket hade samma konstruktion över hela byggnaden. Enligt konstruktionsritning för tak skulle konstruktionen bestå av takboard, mineralull och träpanel, bilaga 3.
Takväggarna hade två olika sammansättningar och benämndes vägg 1 och vägg 2. Den ena bestod av vindskyddsgipsskiva, mineralull och träpanel. Den andra av mineralull, träpanel och gips. Vägg 1 var den takväggen som satt ytterst och vägg 2 var den som satt närmast taknocken. Då det saknades konstruktionsritningar där väggarna var omnämnda mättes väggarnas tjocklek på arkitektens planritning och jämförts med verkligheten. Väggarna antogs bestå av enbart tegel då detta var det enda man kunde urskilja och det var i linje med hur liknande hus byggdes på den tiden (Björk, Kallstenius & Reppen 2002).
Som tidigare nämnts hade väggarna olika tjocklek. Enligt ritning var de tunnaste väggarna ca 40 cm på vissa ställen och 45 cm på andra ställen. Partier som kunde benämnas som pelare var ca 80 cm tjocka på ritning och sedan fanns det vissa väggar som var ca 60 cm tjocka.
Eftersom det inte fanns tid att beräkna varje vägg exakt, gjordes en uppskattning för varje parti. Uppskattningen gjordes genom att författarna tittade på fasadbilder tillsammans med planritningar från arkitekt och bedömde hur stor andel av väggen som var av en viss tjocklek. För vissa partier beräknades transmissionen för varje tjocklek för sig, medan på andra ställen antogs ett snitt på tjockleken som kunde stämma med hela väggpartiet. Snittet beräknades i de fallen som vägg 4 eftersom det på de partierna ansågs representera den genomsnittliga tjockleken på väggen.
Vägg 6 var väggen till ett av fläktrummen som bestod av plåt och troligtvis isolering, figur 6. Det satt en typ av plåt på insidan och en annan typ på utsidan varför det antogs att det fanns isolering däremellan. Isoleringen antogs vara mineralull som var 100 mm tjock.
23
Figur 6. Fläktrum K4+J6.
U-värden för tak och väggar presenteras i tabell 27. Eftersom lokal A4 räknades bort i denna rapport beräknades även transmissionsförlusterna till A4 från de lokaler som låg vägg-i-vägg med den.
Tabell 27. Beräknade U-värden för tak och väggar.
Rinne ((m2·°C)/W) δ (m) λ (W/(m·°C)) δ (m) λ (W/(m·°C)) δ (m) λ (W/(m·°C)) Rute ((m2·°C)/W) U (W/(m2·°C)) Tak 0,10 0,02 0,038 0,2 0,037 0,25 0,13 0,04 0,125 Vägg 1 0,13 0,009 0,04 0,095 0,037 0,25 0,13 0,04 0,205 Vägg 2 0,13 0,095 0,037 0,013 0,25 0,013 0,25 0,04 0,352 Vägg 3 0,13 0,4 0,6 0,01 1 0,04 1,181 Vägg 4 0,13 0,6 0,6 0,01 1 0,04 0,847 Vägg 5 0,13 0,8 0,6 0,01 1 0,04 0,661 Vägg 6 0,13 0,001 17 0,1 0,037 0,04 0,348 Vägg mot lokal A4 0,13 0,4 0,6 0,13 1,079 U-värden golv
Golven hade olika sammansättning i olika delar av byggnaden och bestod av mineralull och två lager betong. Det ena lagret betong var gammal betong som låg underst och det andra lagret var lagt i efterhand.
Golven hade olika konstruktion i olika delar av byggnaden och i vissa fall hade de olika konstruktion inom en lokal. U-värden för golv beräknades på liknande sätt som för väggar och tak med det tillägget att värmeövergångsmotståndet för marken adderades till de övriga värmeövergångsmotstånden enligt formel 7, tabell 28.
Det inre värmeövergångsmotståndet antogs vara 0,17 (m2·°C)/W och det yttre antogs vara 0,04
(m2·°C)/W (Soleimani-Mohseni, Bäckström & Eklund 2014).
Värmeövergångsmotståndet för marken, Rmark, var olika beroende på hur nära ytterväggen
golvdelen fanns. För varje golvtyp beräknades därmed 3 olika U-värden beroende på hur nära ytterväggen delen fanns. Golven delades in som det beskrevs i avsnittet om area.
24
Värmeövergångsmotståndet för marken för den yttersta delen av golvet var 1,0 (m2·°C)/W. Den delen som var innerst antogs ha värmeövergångsmotståndet 4,4 (m2·°C)/W och för den delen
mellan dessa antogs ha 3,4 (m2·°C)/W (Soleimani-Mohseni, Bäckström & Eklund 2014). Tabell 28. Beräkning U-värden golv.
Rinne (m2·°C)/W δ (m) λ (W/(m·°C)) δ (m) λ (W/(m·°C)) δ (m) λ (W/(m·°C)) Rmark (m2·°C)/W Rute (m2·°C)/W U (W/(m2·°C)) Golv 1 Yttre 0,17 0,12 2,5 0,03 0,037 0,1 2,5 1 0,04 0,474 Mellan 0,17 0,12 2,5 0,03 0,037 0,1 2,5 3,4 0,04 0,221 Inre 0,17 0,12 2,5 0,03 0,037 0,1 2,5 4,4 0,04 0,182 Golv 2 Yttre 0,17 0,1 2,5 0,03 0,037 0,1 2,5 1 0,04 0,476 Mellan 0,17 0,1 2,5 0,03 0,037 0,1 2,5 3,4 0,04 0,222 Inre 0,17 0,1 2,5 0,03 0,037 0,1 2,5 4,4 0,04 0,182 Golv 3 Yttre 0,17 0,12 2,5 0,05 0,037 0,1 2,5 1 0,04 0,377 Mellan 0,17 0,12 2,5 0,05 0,037 0,1 2,5 3,4 0,04 0,198 Inre 0,17 0,12 2,5 0,05 0,037 0,1 2,5 4,4 0,04 0,165 Golv 4 Yttre 0,17 0,12 2,5 0,05 0,037 1 0,04 0,383 Mellan 0,17 0,12 2,5 0,05 0,037 3,4 0,04 0,200 Inre 0,17 0,12 2,5 0,05 0,037 4,4 0,04 0,166
Fönster och dörrar
Det var många olika fönstertyper och en fönstertyp kunde ha 3-glas för en övre del och 2+1-glas för den nedre. Det ansågs vara allt för tidskrävande att kontrollera varje enskilt fönster för att utröna vilka som hade olika fönstertyper och vilka som enbart hade en fönstertyp. Detta för att det då också hade krävts att en ny area skulle beräknats där 3-glas respektive 2+1-glas separerades. Därav beräknades alla fönster med ett U-värde för 2+1-glas som sattes till 1,3 W/(m2·°C) (Adalberth & Wahlström 2008).
För några av dörr-, porttyperna erhölls U-värden från tillverkare, i vissa fall gick det inte att finna tillverkare varför ett U-värde uppskattades för dessa. För glasdörr med stålram (Daloc 2014) och den solida ståldörren (Daloc 2013) hämtades U-värden från Daloc då dessa ansågs vara likvärdiga. Ett U-värde för vikporten från Prido (2017) erhölls då den ansågs likvärdig de portarna som fanns. Den stora glasdörren och träportarna kunde inte identifieras med tillverkare varför dessa värden uppskattades. Tabell 29 nedan visar vilka U-värden som användes och den totala arean för varje del.
Tabell 29. Data för fönster och dörrar.
U-värde (W/m2·°C) Total area (m2) Fönster 1,3 482,4 Takfönster 1,3 517,0 Glasdörr med stålram 2,15 57,9
25 Glasdörr 3 17,8 Stålport 2,1 17,5 Träport 2 16,3 Vikport 1,7 70,3 Transmissionsberäkning
Transmissionsförlusterna beräknades för varje lokal. För att kunna beräkna detta togs ett värde på gradtimmar fram baserat på att uppvärmning skedde till 20°C (Warfvinge & Dahlblom 2010) och normalårstemperaturen (Tnormalår) i Trollhättan (SMHI 2007) var 6,8°C enligt SMHI (u.å.b).
Interpolation för gradtimmarna mellan värdena för 6°C och 7°C (Warfvinge & Dahlblom 2010) gjordes med hjälp av formel 8 och gav resultatet Gt=116 500°h. Detta värde användes för att
beräkna värmeförlusten genom transmission på ett år genom väggar och tak genom formel 9. Transmissionsförlusterna för fönster och dörrar adderades till de för vägg och tak uppdelat på varje lokal.
För de delarna som låg mot lokal A4 kunde inte ett värde på Gt tas fram då det inte fanns i tabell
för normalårstemperatur 10°C som skulle motsvara temperaturen i lokal A4. Transmissionsförlusterna dit beräknades istället genom formel 10.
För att beräkna transmissionsförlusterna till marken användes årsmedeltemperaturen på 7,5°C för att ta fram ett värde på Gt som tidigare. Gradtimmarna interpolerades med hjälp av formel 8 till 110 150°h.
Enligt Adalberth & Wahlström (2008) kunde ett flerfamiljshus ha mellan 2 och 20 % av energianvändningen i köldbryggor och enligt Boverket (2012) kunde en schablon för köldbryggor på 20% läggas till på transmissionsförlusterna. Utifrån detta antogs att köldbryggorna utgjorde ett tillägg på transmissionsförlusterna på 20 % för väggar och tak. Väggen mot lokal A4 hade inga fönster eller dörrar varför ett lägre påslag för köldbryggor gjordes där. Där gjordes ett påslag på 10 % på transmissionsförlusterna.
Golvet antogs ha färre köldbryggor varför ett påslag på transmissionsförlusterna på 5 % gjordes. Resultaten för transmissionsberäkningarna med köldbryggor presenteras i tabell 30.
Tabell 30. Beräkning transmissionsförluster per lokal.
Lokal Qtrans, vägg+tak (kWh) Qtrans, golv (kWh) Qtrans, lokal A4 (kWh) Qtrans, total (kWh) D2 17 581 5 020 21 903 44 504 D4 33 970 8 590 3 976 46 536 E3 118 251 28 007 146 259 J2 18 549 2 476 21 025 J6 17 608 2 630 20 238 L6 24 125 3 308 27 433 M2 8 969 1 320 10 289 N3 25 385 5 855 31 240 O6+K4 154 400 43 049 197 449 P6 122 094 23 452 145 545 R4 39 373 10 905 50 278 Gemensam 939 1 607 2 470 5 015 Kraftstaden 36 961 2 854 39 816 Summa 618 203 139 074 28 349 785 626
26
Ventilationsförluster
Ventilationen i byggnaden var uppbyggd av 10 olika luftbehandlingsaggregat av olika storlek,
bilaga 9. Alla utom ett var från 1998 eller 1999 och det sista var från 2014. Alla aggregat hade
roterande värmeväxlare.
I lokalen i nordost, P6, fanns även en frånluftsfläkt som bara blåste ut luft. Denna har inte räknats med i ventilationsförlusterna då ventilationsförlusterna beräknades på tilluften.
Där fanns också en fläkt med värmebatteri vid entrén som författarna antog agerade vindfång för att hindra kall luft från att ta sig in vid dörrpartiet, bilaga 9. Denna fläkt tog luft ur rummet, värmde den och blåste ut luften över dörren. Vindfångsfläkten har inte räknats med för ventilationsförlusterna då det var många osäkra parametrar gällande denna.
Det fanns även en forcerande frånluftsfläkt i lokal K4 som tidigare hade använts för att vädra ut rök och eventuell värme under filminspelningar som lokalen användes till tidigare. Denna fläkt startas manuellt och antogs inte användas i dagsläget, bilaga 9.
I lokal P6 fanns två cirkulationsaggregat som inte var i drift, bilaga 9. I lokal R4 fanns två frånluftsfläktar som inte var i drift.
Ventilationsförlusterna beräknades genom att först beräkna hur mycket energi som skulle gå åt för att värma upp all tilluft på ett år till börvärdestemperaturen på tilluften för varje aggregat. Börvärdestemperaturerna erhölls ur styrsystemet, tabell 31. Några av aggregaten var inte uppkopplade mot styrsystemet varför börvärdestemperaturen var okänd, i de fallen har 18°C använts som tilluftstemperatur. I två fall var luftbehandlingsaggregatens tilluftstemperatur styrd av frånluftstemperaturen varför tilluftstemperaturen inte var konstant. I de fallen har 18°C använts för att ändå kunna beräkna värmeenergin som tillförts luften.
Gradtimmarna som användes vid beräkningen togs fram ur tabell för varaktighetsdiagram (Warfvinge & Dahlblom 2010). Normalårstemperaturen var 6,8°C i Trollhättan (SMHI 2007) enligt SMHI (u.å.b) och gradtimmarna interpolerades därefter mellan värdena för 6°C och 7°C med hjälp av formel 8 och presenteras i tabell 31.
Tabell 31. Tilluftens börvärdestemperaturer. *temperatur okänd. **börvärdesstyrd frånluft.
Aggregat Ttill (°C) Gt LA1-D4 18 100 560 LA1-E3 18 100 560 LA1-H 18 100 560 LA1-J2 17 93 020 LA1-J6 18* 100 560 LA1-K4 19 108 400 LA1-N3 18* 100 560 LA1-O6 19,5 112 450 LA1-P6 18** 100 560 LA2-P6 18** 100 560
Då alla aggregat hade roterande värmeväxlare kunde en del av värmen i frånluften återvinnas. Den värmen som behövde tillföras i värmebatteriet, om inte börvärdestemperaturen kunde uppnås efter värmeväxlaren, antogs vara ventilationsförlusterna i detta fall. För att beräkna detta användes årsenergiverkningsgraden, ηenergi. Denna erhölls efter kontakt med leverantören av
