• No results found

Skillnaden mellan beräknad och uppmätt energianvändning i två olika kontorshus

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Skillnaden mellan beräknad och uppmätt energianvändning i två olika kontorshus"

Copied!
67
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

!

Fakulteten!för!teknik!och!samhälle!

!

Skillnaden! mellan! beräknad! och! uppmätt!

energianvändning!i!två!olika!kontorshus!

!

The! difference! between! estimated! and!

measured!energy!use!in!two!different!office!

buildings!

Examensarbete!i!byggteknik! !

!

VT!2018!

Byggingenjörsutbildning!

!

!

2018G05G28!

Kandidatnivå,!Examensarbete!15!hp!

Hala Haidar Ghazi

Warid Mustafa

(2)

2

Förord!

Detta arbete utgör det sista examinerande momentet i byggingenjörsutbildningen vid Malmö Universitet. Arbetet omfattar 15 högskolepoäng och utförs under den sista terminen

(vårterminen 2018) av utbildningen.

Studien behandlar en jämförelse mellan beräknad och uppmätt energianvändning för två olika kontorshus i Malmö, Skåne. Arbetet är ett samarbete och är utfört av två studenter, Hale Haidar Ghazi och Warid Mustafa.

Arbetet har gett breddade kunskaper och en fördjupad förståelse inom området för

byggnadsteknik och energianvändning. Det har varit lärorikt ur flera perspektiv, allt från att ta kontakt med externa personer och utföra beräkningar till att sammanställa resultat på insamlad data och, allra viktigast, att löpande lära sig nya saker under arbetets gång.

Tack till Jan Larsson (driftansvarig, kontor Landstinget och Armaturen) och Karin Adalberth (kalkylator och ägare av Prime Project AB) som har gett oss det underlag som behövdes för att utföra studien för kontorsbyggnaderna.

Tack till Torbjörn Grönbergs (säljansvarig, SMHI) som har varit till stor hjälp vid beräkning av normalårskorrigering och gett oss det material som behövdes för att utföra beräkningen. Ett stort tack till vår handledare Catarina Thormark som hjälpte till, diskuterade, förklarade och löste många problem och funderingar som vi stötte på under arbetets gång. Att ha någon att diskutera sitt projekt med på detaljnivå har varit mycket givande och lärorikt.

Malmö, maj 2018 Hale Haidar Ghazi Warid Mustafa

(3)

3

Sammanfattning!

Idag finns det ett flertal krav och rekommendationer från myndigheter vilka syftar till att reglera och hålla nere energianvändningen i kontorsbyggnader. I Boverkets byggregler, BBR, finns vägledning till hur kraven kan uppfyllas. Med detta som utgångspunkt genomförs det idag energiberäkningar i projekteringsskedet för att säkerställa att den blivande verkliga energianvändningen ej överstiger den tillåtna. Tidigare studier har visat att det trots detta ändå har varit vanligt förekommande att den verkliga energianvändningen har överstigit den beräknade och i en del fall även den tillåtna.

Syftet med denna studie var att undersöka om det föreligger skillnader mellan de beräknade och de uppmätta värdena för kontorshus, samt vilka de bakomliggande orsakerna är. Även en analys kring de olika faktorerna som påverkar energianvändningen har genomförts. Det innebär att för att uppfylla syftet med studien har tre frågor ställts och dessa har besvarats genom undersökningar. Frågorna är: Vad har tidigare studier inom ämnet visat? Vilka orsaker kan det finnas om det uppstår skillnader mellan det beräknade och uppmätta energivärdet? Vad kan göras annorlunda för att få ett bättre resultat?

För att kunna besvara frågeställningarna har det samlats in ett års mätningar av energianvändning (uppvärmning, komfortkyla och fastighetsel) för två olika kontorsbyggnader för att kunna visa om det går att bygga energieffektiva lokaler. För respektive kontorsbyggnad har nödvändig information samlats in från respektive byggherre som har redovisat energiberäkningar med uppskattat energibehov. Den uppmätta uppvärmningen (fjärrvärmeanvändning och uppvärmning av tappkallvatten) har normalårskorrigerats enligt energiindexmetoden för att kunna jämföras med beräknade värden. Litteraturstudie och hypoteser om orsaker till avvikelser mellan beräknat och uppmätt finns användes och analyserades noggrannare för respektive kontorsbyggnad.

Den specifika energianvändningen för respektive kontorsbyggnad uppnår Miljöbyggnads kravnivå Brons respektive Silver. För kravnivån Brons gäller att den specifika energianvändningen för en tillbyggnad ska vara under 80 !"ℎ $% och för kravnivån Silver

för en ombyggnad under 118 !"ℎ $%. Däremot varierar användningen av energi för

uppvärmning och komfortkyla där de månadsvis uppmätta värdena för respektive kontor överstiger det beräknade under året 2017. Det finns flera orsaker till att beräknat energibehov är för lågt på grund av energiberäkningsprogrammet som använts, IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE). En del indata kan ha över- eller underskattats. Exempelvis kan utnyttjandet av tillskottsenergi ha överskattats. För låg innetemperatur och att ingen hänsyn till effekten av köldbryggor tas med kan bidra till att beräknat värmebehov blir för lågt.

För att uppnå bättre resultat på de månadsvis uppmätta värdena för kontorsbyggnaderna krävs noggrannare energiberäkningar med realistiska indata, vilket kan innebära att alltför höga värden på energianvändning kan upptäckas och åtgärdas under projekteringsstadiet. Det krävs kunskaper om hur byggnader kan bli energieffektiva vid användning och inte endast när byggnaderna projekteras.

(4)

4

Abstract!

Today, there is a number of requirements and recommendations by government agencies which aim to regulate and reduce energy consumption in office buildings. Boverket Byggregler, BBR, provides guidance on how to meet such requirements. With this as a starting point, calculation to determine energy usage are currently carried out in the design phase to ensure the future energy consumption does not exceed the allowed rate. However, previous studies have shown it is quite common that the actual energy consumption rate exceeds the calculated or even the allowed rate.

The purpose of this study is to investigate whether there are differences between the estimated and the measured values for office buildings. Additionally, this review intends to determine the underlying causes of those differences. An analysis of the various factors that affect energy use has also been conducted and the necessary information to complete such analysis has been collected through interviews with the developer.

The survey, the actual energy use for the two examined offices exceeds the calculated energy consumption value. Furthermore, the survey shows near large windows, the energy usage was higher due to having more window area, resulting in heat during the summer and needs more energy for cooling down the office buildings.

The specific energy use for each office building achieves Miljöbyggnad:s requirement level Bronze and Silver. For the requirement level Bronze, the specific energy use for an extension must be below 80 !"ℎ/$% and for the requirement level Silver for a reconstruction shall be

118 !"ℎ/$%. On the other hand, the use of energy for heating and comfort cooling varies

where the monthly measured values for each office exceed that calculated during the year 2017. There are several reasons why estimated energy requirements are too low due to the energy calculation program used, IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE). ), some input data may have been overestimated or underestimated. For example, the use of additional energy can be overestimated, too low indoor temperature and that no consideration of the effect of cold bridges can be included can contribute to the calculated heat requirement being too low. Therefore, it is too early to draw any conclusions as more and more surveys are needed before being able to generalize the results.

(5)

5

Begrepp!och!förklarningar!

BBR Boverkets byggregler. Regelsamling med föreskrifter och råd för byggande i Sverige. Gäller vid nybyggnation och ombyggnation av bostäder och lokaler.

Driftel Den elektricitet som används för att driva fastighetens stödsystem innefattande exempelvis ventilation, pumpar mm.

Energianvändning I denna rapport avser energianvändningen den köpta energin, vilken är den uppmätta mängden energi som tillförs byggnaden. Denna energi innefattar energi el avsedd för uppvärmning, tappvarmvatten, driftel, hushållsel mm. Energianvändningen fördelas över den totala arean som nyttjas, bruksarean, BRA. Energibehov Den teoretiska mängd energi som behöver köpas för att uppnå

energibalans, dvs. tillföra byggnaden energi motsvarande den mängd energi som används för uppvärmning, hushållsel samt driftel.

Fastighetsel Den el som används av fastigheten, till exempel hissar, fläktar och pumpar till ventilation.

Hushållsenergi Den el eller annan energi som används för hushållsändamål. Exempel på detta är elanvändningen för diskmaskin, tvättmaskin, torkapparat (även i gemensam tvättstuga), spis, kyl, frys, och andra hushållsmaskiner samt belysning, datorer, TV och annan

hemelektronik och dylikt.

Köldbryggor En del av en konstruktion som har en sämre isoleringsförmåga än övriga delen av konstruktionen.

Luftläckage Värmeförluster genom otätheter i klimatskalet. Medelstrålnings-

temperatur Värmestrålningen mellan människorna och sammanvägt värde av omgivande ytors temperatur.

Normalår Medelvärdet av utomhustemperatur under en längre tidsperiod t.ex. 30 år.

Transmissionsförluster De värmeförluster som sker genom byggnadens konstruktionsdelar som ingår i byggnadens klimatskal.

U-värde Värmegenomgångskoefficient för byggnadsdelar i " $% ∙ ( .

Definierar ett skikts isolerande egenskaper.

(6)

6

Verksamhetsenergi Den el eller annan energi som används för verksamheten i lokaler. Exempel på detta är processenergi, belysning, datorer, kopiatorer, TV, kyl-/frysdiskar, maskiner samt andra apparater för

verksamheten samt spis, kyl, frys, diskmaskin, tvättmaskin, torkapparat, andra hushållsmaskiner och dylikt.

(7)

7

Symboler!och!enheter!

A Area m2

DUT Dimensionerande utetemperatur °C

DVUT Dimensionerande vinterutetemperatur °C

GD Graddagar dagar

R-värde Värmemotstånd m2K/W

)*+,-.// Aktuell energianvändning kWh

)*0/122 Avloppsförluster Wh

)+133 Normalårskorrigerad energianvändning kWh

)4+ö/67389913 Energiförluster pga. köldbryggor Wh )/-:,/ä<+*9. Energiförluster pga. luftläckage Wh ),=//4+1,,40ä3>. Energi från tillskotsvärme Wh

),3*?4>=44=1? Transmissionsförluster Wh

),00 Energi till tappvarmvatten Wh

)-220ä3>?=?9 Energi till uppvärmning Wh )0.?,=/*,=1? Ventilationsförluster Wh )å,.30=???=?9 Värmeåtervinning Wh t Tid h A*+,-.// Aktuell utetemperatur °C A/-:, Lufttemperatur °C AB Operativ temperatur °C A= Innetemperatur °C A- Utetemperatur °C A3 Medelstrålningstemperatur °C U-värde Värmegenomgångskoefficient W/m2K

(8)

8

C> Medel U-värde W/m2K

V Volym m3

(9)

9

Innehållsförteckning!

1! Inledning ... 11! 1.1! Bakgrund ... 11! 1.2! Problemformulering ... 12! 1.3! Syfte ... 12! 1.4! Frågeställningar ... 12! 1.5! Avgränsning ... 13!

2! Metod, upplägg och genomförande ... 14!

2.1! Insamling av data ... 14!

2.1.1! Litteraturstudier ... 14!

2.1.2! Fallstudier ... 14!

3! Tidigare studier ... 16!

3.1! Exempel på tidigare utförda studier ... 16!

4! Värmeenergibehov och inneklimat för byggnader ... 18!

4.1! Energibalans ... 18!

4.2! Krav för energianvändning enligt Boverket ... 20!

4.3! Miljöbyggnad certifiering för befintliga byggnader ... 21!

4.4! Energiberäkningsprogram – IDA Indoor Climate and Energy ... 23!

4.5! Inneklimat - Termisk komfort ... 27!

4.5.1! Krav på inneklimat enligt regelverk ... 28!

5! Osäkerhetsfaktorer i energiberäkningar ... 29! 5.1! Projekteringsfasen ... 29! 5.1.1! Osäkra indata ... 29! 5.1.2! Handhavandefel ... 29! 5.1.3! Brister i beräkningsprogram ... 29! 5.2! Utförandefasen ... 30!

5.2.1! Byggfel - utförande som är svårt att mäta och utföra ... 30!

5.3! Driftfasen ... 30!

5.3.1! Ändrade driftförhållanden ... 30!

6! Faktorer som kan påverka energiprestanda ... 31!

6.1! Byggnadens klimatskal ... 31!

6.1.1! Transmissionsförluster ... 31!

6.1.2! Köldbryggor ... 31!

6.1.3! Lufttäthet ... 32!

6.1.4! Värmekapacitet ... 32!

6.1.5! Fönster och solgenomsläpp ... 32!

6.2! Inne- och uteklimat ... 33!

6.3! Verksamhetsenergi ... 33!

6.3.1! Verksamhetsenergins påverkan av den totala energiförbrukningen ... 33!

6.3.2! Personvärme ... 33!

6.3.3! Belysning ... 34!

6.4! Fastighetsel, uppvämning och komfortkyla ... 35!

6.4.1! Ventilationssystem ... 35!

6.4.2! Uppvärmningssystem ... 36!

(10)

10

7! Beskrivning av de studerade objekten ... 37!

7.1! Kontor 1 – Kv Landstinget 2, Lund ... 37!

7.1.1! Bakgrund ... 37!

7.1.2! Beräkningsförutsättningar - Beräkning av specifik energianvändning ... 37!

7.1.3! Resultat ... 38!

7.1.4! Slutsats ... 38!

7.2! Kontor 2 – Armaturen plan 4, Lund ... 39!

7.2.1! Bakgrund ... 39!

7.2.2! Beräkningsförutsättningar - Beräkning av specifik energianvändning ... 39!

7.2.3! Resultat ... 40!

7.2.4! Slutsats ... 40!

8! Resultat ... 41!

8.1! En översikt över hur väl beräknat energibehov stämmer med de uppmätta värdena för kontoren ... 41!

8.1.1! Normalårskorrigering av uppvämningsdata ... 41!

8.1.2! Total skillnad mellan den beräknade och uppmätta energivärde för respektive kontor ... 42!

8.1.3! Kontor 1 - Kv Landstinget 2, Lund ... 43!

8.1.4! Kontor 2 – Armaturen plan 4, Lund ... 43!

8.1.5! De beräknade respektive uppmätta energivärden för uppvärmning ... 44!

8.1.6! De beräknade respektive uppmätta energivärden för komfortkyla ... 44!

8.1.7! De beräknade respektive uppmätta energivärden för fastighetsel ... 45!

9! Analys och diskussion av resultatet ... 46!

9.1! Värmeanvändning ... 46!

9.1.1! Transmissionsförluster ... 47!

9.1.2! BBR:s krav på genomsnittligt U-värde ... 48!

9.1.3! Varmvattenanvändning ... 48!

9.1.4! Solenergi ... 49!

9.2! Elanvändning ... 50!

9.3! Komfort ... 52!

9.3.1! Komfortkyla ... 52!

9.3.2! Inne- och utetemperatur ... 53!

9.4! Personenergi ... 54!

9.5! Simuleringsprogrammet IDA ICE ... 55!

9.6! Miljöbyggnad certifiering ... 56!

9.7! Metoddiskussion ... 57!

9.8! Jämförelse med tidigare studier ... 58!

10!Slutsatser ... 59!

11!Fortsatt arbete ... 61!

Referenser ... 62!

Bilagor ... 66!

(11)

11

1! Inledning!

1.1! Bakgrund!

I takt med ökad klimatförändring och dess effekt på ekosystemet och miljön, så har frågan om energieffektivisering blivit ett centralt mål som sträcker sig från den internationella scenen ända ner till kommunnivå.

Ett uttryck för detta är kommissionens 20–20 som bland annat har målsättningen att EU-länderna ska uppnå en minskning av sin energianvändning med 20 % till år 2020. Utöver dessa 20 % har Sverige den nationella ambitionen att upprätta ökad energieffektivisering i både lokaler och bostäder (SOU, 2008). Målet är att den totala energianvändningen i bostäder respektive lokaler ska minska med 20 % till år 2020 och med 50 % till år 2050 i relation till den mängd energi som användes 1995.

Byggsektorn står för ungefär 40 % av Sveriges totala energibehov. Detta faktum innebär att det finns mycket att göra vad gäller energianvändningen inom denna sektor, då den har stor potential att spara energi (Energimyndigheten, 2016). Med detta i beaktande blir olika förhållanden som påverkar energianvändning, såsom byggregler, normer och andra faktorer som möjliggör energieffektivt byggande, relevanta att undersöka. En betydande parameter som reglerar hur byggbranschen konstruerar och bygger avseende energieffektivitet är till exempel Boverkets byggregler.

Boverkets byggregler (BBR) redovisar en byggnads energianvändning, det vill säga den energimängd (köpt energi) som behöver levereras till aktuell byggnad under ett år vid normal förbrukning. Energikraven gäller för uppvärmning, komfortkyla, tappvarmvatten och fastighetsenergi för en byggnad (Boverket, 2017c).

Kravet på specifik energianvändning är olika beroende på var i Sverige byggnaden är belägen, om det är en bostad eller en lokal och om den värms upp med el eller inte. För lokaler sker ett tillägg till kravet om uteluftsflödet av utökade hygieniska skäl är större än 0,35 l/s och m2. Reglerna tar därmed hänsyn till att ett utökat uteluftsflöde ökar byggnadens energianvändning (Boverket, 2017c).

I BBR och PBL (Plan och Bygglagen) ställs krav som begränsar byggnaders energianvändning och effektbehov. Varje byggnad måste i sin helhet med alla apparater och installationer, oavsett ändamål, utföras så att dess energibehov begränsas. För att uppnå detta måste en byggnad ha låga värmeförluster, låga kylbehov, effektiv värme- och kylanvändning samt effektiv elanvändning (Petersson, 2014).

Resultatet av energiberäkningar för byggnader påverkas av flera faktorer såsom placeringen av byggnaden, material i klimatskalet, typ av och antal fönster, storlek på byggnaden, ventilationssystem, uppvärmningssystem etc. (Petersson, 2014).

Energiberäkningar för en byggnad kan utföras vid nyproduktion och ombyggnation, men även under byggnadens livslängd för att säkerställa att kraven från BBR och eventuella certifieringar uppfylls. Beräkningarna utförs redan i tidiga projekteringsskeden där olika typer av energiberäkningsprogram används. För de program som är komplicerade görs beräkningarna av energiexperter, men detta är oftast inte nödvändigt utan de kan utföras av arkitekter eller byggnadsingenjörer med hjälp av enkla beräkningsprogram.

(12)

12

För att säkerställa att de beräknade värdena för värme- och kylanvändning inte överskrids, behöver mätningar göras under energiförbrukande perioder. Syftet med mätningarna är att kartlägga för användaren av byggnaden vilka orsaker som kan finnas bakom att den verkliga energianvändningen, dvs. den uppmätta, inte stämmer överens med den beräknade.

1.2! Problemformulering!

Tidigare studier inom området visar att det finns stora brister i de kalkyler som tas fram under projekteringsskedet. Detta har framkommit genom studier av bland andra Nilsson (2003), Solmaz (2015) och de Wilde (2014). I många fall stämmer den beräknade energianvändningen inte överens med den verkliga energianvändningen, vilket ovanstående studier påvisar. De tidigare studiernas förklaringar till förekommande skillnader mellan beräknad och uppmätt energianvändning är att det bland annat föreligger brister i programvaran, ändrade förutsättningar, brister i indata etc.

Eftersom resultatet i flera av de tidigare studierna har visat på skillnaden mellan beräknad och uppmätt energianvändning för flerbostadshus och småhus etc., så är det även intressant att göra en uppföljning av energianvändningen i olika kontorsbyggnader. Att studera energianvändningen i kontorsbyggnader är intressant för samhället och de aktörer som är inblandade i kontorsbyggandet, men även för att ge den enskilde brukaren en bild av hur energianvändningen ser ut i kontorsbyggnader.

1.3! Syfte!

Huvudsyftet med detta examensarbete är att studera och analysera om det föreligger skillnader mellan projekterade och uppmätta värden för kontorsbyggnader, och i så fall orsakerna till detta. Många sådana studier har gjorts på andra typer av byggnader såsom flerbostadshus, småhus och villor medan enbart ett fåtal undersökningar har gjorts med kontorsbyggnader i fokus.

1.4! Frågeställningar!

En kontorsbyggnads energibehov påverkas av flera faktorer, vilket innebär att energiberäkningar görs vid dimensionering av en byggnad för att kontrollera att förutsättningarna för den planerade byggnaden uppfyller BBR:s krav på energianvändning. Punkterna nedan är frågeställningar som ska undersökas för varje kontorsbyggnad som uppförts och tagits i drift. Det är viktigt att känna till följande frågor:

•! Vilka orsaker kan det finnas om det uppstår skillnader mellan det beräknade och

uppmätta energivärdet?

Om beräknat och uppmätt värde skiljer sig åt, vad kan det bero det på?

•! Vad kan göras annorlunda för att uppnå en större överensstämmelse mellan

beräknad och uppmätt energianvändning?

Om det uppstår stora skillnader mellan projekterade och uppmätta energivärden, vad kan göras för att förbättra resultatet?

(13)

13

1.5! Avgränsning!

I studien kommer två kontorsbyggnader att undersökas, båda belägna i Lund. Den främsta anledningen till att just dessa kontorsbyggnader studeras är att byggherrarna för respektive kontor kunde delta i studien. Ytterligare en anledning är att det redan har genomförts liknande studier för flerbostadshus och villor, och därmed anses dessa byggnader inte vara lika intressanta för denna studie.

För att studien inte ska bli alltför omfattande så kommer den att avgränsas till två kontorsbyggnader som är belägna i samma klimatzon, då detta underlättar för en jämförelse mellan dem. Eftersom det ställs högre krav på byggnader som är uppförda de senaste åren så avgränsar vi oss till fastigheter som konstruerats de senaste tio åren, detta i kombination med den tidsrestriktion som studien omfattas av.

I denna studie kommer inte utrymmen som inte är uppvärmda till minst 17 °C att beaktas vid analysen. Endast den termiska komforten kommer att vägas in. Buller, luftkvalitet med mera kommer ej att tas med i detta arbete, vilket innebär att dessa punkter inte tas med i litteraturstudien och inte heller i analysen av resultatet då energianvändningen jämförs.

Ingen egen mätning kommer att genomföras för denna studie. Den information som är nödvändig, som till exempel inomhustemperatur, bygger på upplysningar som vi har samlat in med hjälp av intervjuer.

(14)

14

2! Metod,!upplägg!och!genomförande!

Detta kapitel kommer att presentera tillvägagångssätt och studiens metod. För att undersöka och besvara frågeställningar har två olika metoder använts. Den första metoden är insamling av information och fakta för studiens empiri, som är en litteraturstudie. Den andra metoden som använts är en fallstudie där den insamlade informationen om varje fall analyseras.

Studiens undersökningsområden är orsakerna till varför det har förekommit skillnader mellan den uppmätta och beräknade energianvändningen i två valda kontorsbyggnader. Studiens frågeställningar till problemet besvaras genom litteraturstudien och fallstudien.

2.1! Insamling!av!data!

Studien avser att beskriva, tolka och förklara energianvändningen i kontorsbyggnader, hur den beräknas och vilka orsaker som finns till att det uppstår skillnader mellan den beräknade och uppmätta energianvändningen. Studien kan betraktas som kvalitativ, vilket innebär riklig information om få undersökningsenheter, där de utvalda enheterna undersöks på djupet (Holme & Solvang, 1997).

Information till studien har samlats in via korta intervjuer och observationer, men även genom litteraturstudier. Författarna till studien anser att både observationerna och litteraturstudierna är lika betydelsefulla för studiens resultat och slutsatser.

För datainsamlingen användes olika metoder för att ge läsaren av studien en bättre helhetssyn, för att kunna jämföra denna studie med tidigare studier och för att skapa en rapport som kan nyttjas av aktörer i byggbranschen eller av andra studenter.

2.1.1! Litteraturstudier!

En litteraturstudie är en granskning av tidigare genomförd forskning inom studiens ämnesområde. Fördelen med en litteraturstudie är att ge en omfattande översikt och identifiera kunskapsluckor (Håman, L et al., 2015).

Litteraturstudien används för att skapa ett underlag för en rapports bakgrund, syfte, frågeställningar och problemformulering. På så vis kunde författarna av denna studie hitta bristande kunskap om det studerade ämnet som behövde undersökas. Genom granskning av tidigare forskning och studier inom ämnet har det blivit möjligt för författarna att få en bredare syn på och tankar om hur studien kan utföras och frågeställningarna besvaras.

Alla artiklar, rapporter och regelverk som undersöktes var nypublicerade med anledning av att dessa ansågs mer relevanta och användbara för studien då de undersökta objekten är nybyggda. 2.1.2! Fallstudier!

Fallstudier är empiriska undersökningar av olika enheter, där studierna lämnar viktiga bidrag till forskning och kompletterar andra slags undersökningar (Lindvall, 2017). Genom att undersöka fall som lämpar sig för studiens ämnesområde skapas djupare kunskaper inom forskningsämnet (Lindvall, 2017).

Tillvägagångssättet för insamlandet av den empiriska informationen till fallstudien gjordes genom korta intervjuer med byggherrarna av kontorsbyggnaderna där ritningar, fakturor samt beräknad och uppmätt energidata för respektive kontor samlades in. I intervjupersonernas svar kunde därefter författarna söka efter svar på frågeställningarna. Genom observationer av

(15)

15

kontorsbyggnaderna kunde mångsidig information om energiförbrukningen samlas in och tas upp i resultat-, analys- och diskussionsdelen i studien. Även egna observationer och tolkningar fick göras för att komplettera och tolka den insamlade informationen om ämnet.

Val av objekt och samling av information om objektens energianvändning

För att hitta lämpliga kontorsbyggnader att studera gjordes först en sökning på internet. Därefter kontaktades flera av personalen i Wihlborgs Fastigheter och dessa hjälpte till att ta fram två kontorsbyggnader byggda de senaste tio åren. Vidare kontaktades respektive byggherre för att tillfråga om deras möjlighet till deltagande i denna studie.

Information om byggnadernas utformning, tekniska egenskaper samt beräknad och uppmätt energidata för de två valda kontoren samlades in från kontorsbyggnadernas respektive byggherre. Dessa värden innefattar den totala energianvändningen som kontoren har använt under en viss period, vilken var uppdelad månadsvis. Beräknad och uppmätt energidata var indelad i tre poster, nämligen uppvärmning, komfortkyla och fastighetsel. Den beräknade energianvändningen för båda kontorsbyggnaderna är projekterad med hjälp av simuleringsprogrammet IDA ICE. Efter att värdena för samtliga kontorsbyggnader hade samlats in så utfördes en rad undersökningar för att hitta orsakerna till differensen.

För att det ska vara möjligt att jämföra de beräknade och uppmätta värdena så normalårskorrigerades de. I denna studie användes ett energiindex från SMHI för att normalårskorrigera kontoren. Nedan förklaras närmare hur denna metod går till. Insamlingen av information och beräkningssätt utifrån energiindexmetoden skedde via intervjusamtal med Torbjörn Grönbergs som arbetar som kalkylator på SMHI, samt med hjälp av SMHI:s hemsida. Personerna som kontaktades för hjälp och insamling av information hade ingenting emot att bli nämnda i arbetet eller användas som referenser. Kontaktpersoner var:

Torbjörn Grönbergs - kalkylator på SMHI

Jan Larsson - driftansvarig, kontor Landstinget och Armaturen Karin Adalberth - kalkylator och ägare av Prime Project AB

(16)

16

3! Tidigare!studier!

Studier om skillnaden mellan beräknad och verklig energianvändning har gjorts tidigare, och nedan redogörs för ett par exempel av tidigare utförda studier. Dessa studier har genomförts gällande lokaler, flerbostadshus och småhus och även idrottshallar och skolor. Inga liknande studier i Sverige avseende det valda studieområdet för uppsatsen har påträffats, och av den anledningen fastställdes utförandet av denna studie, det vill säga skillnaden mellan beräknad och verklig energianvändning.

3.1! Exempel!på!tidigare!utförda!studier!

Studie 1: Kartläggning av orsaker till skillnad mellan beräknad och uppmätt energianvändning i byggnader (Solmaz, Emrah. 2015).

Syftet med detta arbete var kartläggning av orsaker till skillnader mellan beräknad och uppmätt energianvändning i byggnader, men även att kunna bidra till att förbättra simuleringsarbeten och uppföljning av byggnaders energianvändning (Solmaz, 2015).

Undersökningen avsåg flerbostadshus i Sverige, men även idrottshallar och lokaler är inkluderade i arbetet. Resultatet av studien visade att de uppmätta värdena för den aktiva uppvärmningen var högre än den beräknade för flerbostadshusen, men understeg vad gällde idrottshallar och skolor. Vad gäller energianvändningen till varmvatten understiger de uppmätta värdena de beräknade värdena för flerbostadshus och skolor. Den uppmätta fastighetselen översteg de beräknade värdena för flerbostadshus och skolor (Solmaz, 2015).

Differensen mellan de beräknade och de uppmätta värdena berodde dels på brist på indata och dels på att egna antaganden hade gjorts. Mängden fönsterytor, uppskattning av värme från solinstrålning genom fönstren och osäkerhet gällande den aktiva uppvärmningen var några av de faktorer som också visade sig vara bakomliggande orsaker till differensen. Misstag som att olika data och klimatdata användes vid beräkningen respektive uppmätningen ligger också till grund för avvikelserna mellan de beräknade och de uppmätta värdena.

Studie 2: Skillnad mellan beräknad och verklig energianvändning - Energistyrning under byggprocessen (Kurkinen. E et al. 2014).

Huvudsyftet med denna studie var att undersöka om energistyrningen under byggprocessen är den avgörande faktorn för avvikelser mellan beräknad och uppmätt energianvändning för flerbostadshus och småhus (Kurkinen, 2014).

En fallstudie har gjorts av nio olika typer av lågenergibostäder (åtta flerbostadshus och ett småhus) och tio flerbostadshus uppförda enligt BBR-krav. De studerade byggnaderna var belägna i klimatzon II och III. Fallstudien visade att endast hälften av de 21 studerade byggnaderna hade en högre energianvändning än projekterad, där avvikelsen varierar med 3 – 28 %. För att uppnå ett bättre resultat så anser författarna till studien att fler byggnader borde undersökas, där olika byggherrar står bakom uppförandet av fastigheterna (Kurkinen. E et al., 2014).

(17)

17

Studie 3: Energianvändning i nybyggda flerbostadshus på Bo01- området i Malmö (Nilsson, Annika. 2003).

Syftet med denna studie var att följa upp tio fastigheters energianvändning på Bo01- området i Malmö samt att ta reda på om energiberäkningarna som byggherrarna har gjort för dessa byggnader är realistiska och hur fördelningen mellan värme- och elanvändning ser ut i fastigheterna (Nilsson, 2003).

Resultatet visade att alla fastigheter använde mer värmeenergi än beräknat. Däremot var varmvattenanvändningen lägre än den uppskattade; för vissa fastigheter var den mycket lägre medan den för två av de tio fastigheterna var nästan lika stor som det beräknade värdet. Nilsson anser att varmvattenanvändningen beror på det mänskliga beteendet, och därför anses det att nyckeltalet för varmvatten bör vara per person istället för per lägenhet eller per kvadratmeter. Det uppmätta värdet på uppvärmning och tappvarmvatten låg mycket lägre än det beräknade. Den uppmätta elanvändningen låg lite högre än beräknat elbehov för några av fastigheterna, medan den var mycket högre för övriga lägenheter (Nilsson, 2003).

Studie 4: IEA EBC annex 53: Total energy use in buildings- Analysis and evaluation methods (Yoshino. H et al., 2017).

En internationell studie av Yoshino (2017) visar att energianvändningen för beräknat och uppmätt värde främst beror på sex parametrar vilka är klimat, byggnadskonstruktion, byggnadstjänster och olika typer av energisystem, underhållsarbete samt människans beteende avseende energi. I studien har olika typer av byggnader som flerbostadshus, villor och kontor undersökts. Syftet med studien var att kartlägga hur energianvändningen kan skilja sig från en byggnad till en annan utifrån byggnadens funktion. För kontor har det visat sig att energianvändningen som går till belysning är högre än det beräknade värdet. Detta beroende på årstid och utomhusbelysning, storlek på fönster samt placering av fönster.

Studie 5: The gap between predicted and measured energy performance of buildings: A framework for investigation (de Wilde, 2014).

En studie av de Wilde, Pieter (2014) klargör att skillnaden mellan beräknad och uppmätt energianvändning för byggnader kan bero på byggnadskonstruktionen, metoden för beräkning av energibehovet samt lagstiftningen avseende energianvändning för olika byggnader. Brist på information om externa faktorer så som klimatförändringar, osäkerhet om VVS-styrsystem samt effekten av maskiner som används leder också till denna skillnad. Byggnaden som studerades var en campusbyggnad tillhörande Plymouth University i Storbritannien.

(18)

18

4! Värmeenergibehov!och!inneklimat!för!byggnader!!

4.1! Energibalans!

För att en byggnad ska fungera som den är projekterad så ska den i sin helhet kunna begränsa energianvändningen. Detta uppnås genom att eftersträva låga värmeförluster, lågt kylbehov, effektiv värme- och kylanvändning och effektiv elanvändning. Förutsättningarna ovan uppnås genom till exempel tilläggsisolering och bättre fönsterglas där glasen har lågemissionsskikt. Det kan även utföras mätningar med hjälp av installation av mätsystem vilka mäter byggnadens energianvändning under energiförbrukande perioder (Petersson, 2014).

Under projekteringen beräknas energibalansen för att ta reda på byggnadens energianvändning där det tas hänsyn till energiförluster, men även energitillförande, genom olika faktorer som presenteras i tabell 4–1 (Petersson, 2014).

Tabell 4-1 Energiförluster och energitillförsel i byggnader samt förklarningar till begreppen (Petersson. 2014).

Energiförluster Förklarningar

Transmissionsförluster inkl. köldbryggor (),3*?4)

Energiförlusterna som sker genom klimatskalet vilka är golv, tak, väggar, dörrar och fönster.

transmissionsförluster köldbryggor.

Ventilationsförluster ()0.?,) Uppstår genom uppvärmning av uteluften som kommer in och som sedan ventileras ut.

Luftläckageförluster, ()/ä<+*9.) Värmeförluster genom klimatskärmens otätheter.

Uppvärmning av tappvarmvatten

(),00) Energibehovet för uppvärmning av tappvarmvatten.

Energitillförsel (Köpt och gratisvärme)

Fastighetsel ()63,./) Fastighetsel är för verksamhetens drift, för el till distribution och reglerutrymmen, pumpar, fläktar, fast belysning i allmänna utrymmen, etc

Värme från värmeväxlaren, värmepumpar, solinstrålning, etc ())

Värme som tas från installationssystem och solinstrålning.

Tillskottsvärme (),=//4+1,,) Värme som personer, apparater, etc avger.

Andra faktorer som påverkar värmebalansen

Antalet personer, den aktivitet som personerna utföra, personernas beteende och vanor, ökat

(19)

19

Energibalansen är den mängd energi som tillförs byggnaden samt den mängd energi som avges genom fastighetens klimatskal. Balansen ligger till grund för beräkningen av energibehovet för byggnaden. Byggnaden avger energi genom transmission, ventilation, luftläckage, avlopp och köldbryggor. För att balans ska uppstå i byggnaden krävs det att man tillför den mängd energi som motsvarar mängden som har avgetts (Petersson, 2010). Energibalans anges i enheten kilowattimmar per år, !"ℎ åG , och beskrivs enligt ekvation 1 nedan och även som figur (figur 4–1) på nästa sida:

),1, = ),3*?4+ )0.?,+ )/ä<+*9.+ ),00+ )63,./ − )K− ),=//4+1,,KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK(1) Energiberäkning görs för normalårstemperaturer utomhus, för den temperatur som är inomhus samt för användningen av tappvarmvatten och vädring. Vid mätningar av energianvändningen görs normalårskorrigering för aktuella utomhustemperaturer (A*+,-.//) och korrigering av onormal tappvarmvattenanvändning samt vädring.

Den tillförda energin för uppvärmning delas in i aktiv och passiv samt gratis energi. Den aktiva uppvärmningen är till exempel radiatorer, golvvärme, fjärrvärme, takvärme och luftvärme medan den passiva uppvärmningen avser el för belysning och användning av apparater etc. Gratis energi är till exempel solvärme, personvärme samt värme från apparater (Nickels, 2013). När det gäller solinstrålning så är den beroende av fönstrets placering, storlek, antal glas samt om glasen har lågemissionsskikt. Genom att använda sig av fönster ökar man solljusinsläppet då fönster har högre transmissionsförmåga än till exempel en vägg, vilket medför minskad energianvändning. Detta resulterar även i en minskning av interna värmelaster, som i sin tur resulterar i mindre belastning på installationssystemen och mindre energianvändning (Energy u.å). Gratisenergi i form av personvärme och apparater beror helt och hållet på antal personer och vilken aktivitet som förekommer, något som är en viktig aspekt som måste beaktas under projektering (Petersson, 2014).

Figur 4-1 Visar beräkning av en byggnads energibehov (Boverket, 2007).

(20)

20

Den specifika energianvändningen, ).?.39=42.<=:=+[!Nℎ/$%, åG], är den maximalt tillåtna

energianvändningen per uppvärmd golvarea, P,.>2, i byggnaden under ett normalår. Beräkningen görs enligt ekvationen nedan:

).?.39=42.<=:=+ = ).?.39=

P,.>2 KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK(2) Den specifika energianvändningen anpassas efter klimatfördelningarna i landet utifrån klimatzon (Boverket, 2017c).

Denna rapport fokuserar på den energi som används för uppvärmning och nedkylning av kontor samt elanvändning för fastighetsel. Elanvändningen bidrar till en mängd tillskottsvärme som uppstår i form av energiförluster från apparater. Denna gratisvärme leder till minskad energi för uppvärmning. Med detta som utgångspunkt är det av yttersta vikt att vid projektering ta hänsyn till denna energi vid beräkningarna. Detta kommer att leda till att man minimerar risken för övertemperatur, som i sin tur leder till ett ökat kylbehov (Rydqvist, 2010).

4.2! Krav!för!energianvändning!enligt!Boverket!

Energianvändningen för en byggnad måste säkerställas med regler och förordningar som är fastställda av Boverket i regelsamlingen BBR. Syftet med dessa regler är att vid nyproduktion göra en beräkning avseende en byggnads energibehov utifrån föreskrifterna. Detta sker under projekteringstiden för att visa att byggnaden uppfyller kraven i BBR. Regeln för energibehovet skiljer sig beroende på uppvärmningssystem, var byggnaden är belägen samt vad det är för typ av fastighet.

Enligt BBR 25 har geografiska justeringsfaktorer ersatt indelningen i fyra geografiska klimatzoner över Sverige (se bilaga A). Detta innebär mindre geografiska områden där klimatvariationerna är betydligt mindre och även ger en bättre anpassning till de lokala klimatförutsättningarna. Förutsättningarna att uppfylla energikraven blir mer likvärdiga i landet (Boverket, 2017e).

Geografiska justeringsfaktorer kan användas på två olika sätt i reglerna: för att justera den faktiskt levererade energin till uppvärmning i den enskilda byggnaden eller för att justera själva kravnivån (Boverket, 2017e). Eftersom justeringsfaktorerna om klimatzonerna är nytillkomna så gäller de inte för de utvalda kontoren i denna studie. De utvalda kontoren som studeras i denna rapport är projekterade under maj och juni 2014 och dessa projekterades enligt BBR 20. Därmed anses det lämpligt att presentera de regler som gällde tidigare och jämföra dem med BBR 25. I tabell 4-2 nedan redovisas klimatzonindelningen enligt BBR 20 och i bilaga A redovisas de nya geografiska justeringsfaktorer som ersätter de tidigare tre klimatzonerna för Sverige.

(21)

21

Som tidigare nämnts så varierar kraven beroende på uppvärmningssystem och typ av byggnad. Tabellen nedan presenterar byggnader avsedda för kontor.

Tabell 4-2 Den specifika energianvändning i de tre olika klimatzonerna för byggnader som har annat uppvärmningssystem än el. (Boverket, 2013).

Klimatzoner I II III

Byggandens specifika energianvändning (kWh/per m2 Atemp och år)

120 100 80 Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient

(W/m2K) 0,6 0,6 0,6

4.3! Miljöbyggnad!certifiering!för!befintliga!byggnader!

Miljöbyggnad är en certifieringsmetod som används för både nybyggnationer och för byggnader som redan existerar. Metoden utgår från svensk praxis och de bygg- och myndighetsregler som finns i Sverige. Målet med Miljöbyggnad var att tillämpa en certifieringsmetod som passade för ett stort antal användare samt att vara ett hjälpmedel för att klara landets miljökvalitetsmål.

Exempel på handlingar som ska redovisas i Miljöbyggnad är ritningar, beskrivningar och energiavtal samt mätprotokoll. I Miljöbyggnad bedöms en byggnad utifrån dess standard enligt indikatorer gällande energi, material och inomhusmiljö (Miljöbyggnad, 2017). Metoden kan i enkelhet jämföras med BBR:s krav som är det minikrav som byggnader måste uppfylla. Miljöbyggnads bedömning utgår ifrån tre kategorier: innemiljö, energi och material. För att fastställa byggnadens miljöegenskaper används olika indikatorer (Miljöbyggnad, 2017). Tabellen nedan redovisar alla indikatorer som används i Miljöbyggnad för befintliga byggnader.

(22)

22

Tabell 4-3 Visar vilka indikationer som används i Miljöbyggnad för befintliga byggnader. (Miljöbyggnad, 2017).

Nr. Indikator Aspekt Område

1 Energianvändning Energianvändning Energi

2 Värmeeffektbehov Effektbehov Energi

3 Solavskärmning Effektbehov Energi

4 Energislag Energislag Energi

5 Ljudmiljö Ljudmiljö Innemiljö

6 Radon Luftkvalitet Innemiljö

7 Ventilationsstandard Luftkvalitet Innemiljö

8 Kvävedioxid Luftkvalitet Innemiljö

9 Fuktsäkerhet Fukt Innemiljö

10 Termiskt klimat vinter Termiskt klimat Innemiljö

11 Termiskt klimat sommar Termiskt klimat Innemiljö

12 Dagsljus Dagsljus Innemiljö

13 Legionella Legionella Innemiljö

14 Dokumentation av byggvaror Dokumentation av byggvaror Material

15 Utfasning av farliga ämnen Utfasning av farliga ämnen Material

16 Sanering av farliga ämnen Utfasning av farliga ämnen Material

Vid ombyggnation gäller indikatorerna nr 1 – 13 samt 16. Indikatorerna används sedan för att betygsätta byggnaden. När en byggnad bedöms enligt Miljöbyggnad är det inte alla rum som ska bedömas, utan endast de rum som speglar de mest kritiska områdena ur miljösynpunkt. En byggnad med flera våningar bedöms beroende på typ av våningsplan, verksamhet och typ av planlösning (Miljöbyggnad, 2017). Olika indikatorer bedöms på olika sätt och i olika rum. Till exempel kan indikator nr 3 som behandlar solavskärmning i tabellen ovan vara lämplig att bedöma i ett rum som är beläget högt i byggnaden eftersom solvärmelasten är störst där. Betygsättning för en byggnad som ska certifieras inom Miljöbyggnad är GULD, SILVER och BRONS (Miljöbyggnad, 2017). Betygsättning sker på varje indikator och avslutas i ett områdesbetyg där områdena är energi, innemiljö och material. Här har varje indikator en stor påverkan på vilket slutbetyg en byggnad får (Miljöbyggnad, 2017). Det lägsta betyget på varje område utgör slutligt betyg för byggnaden. Om byggnaden till exempel får GULD i energiområde, SILVER i innemiljöområde, GULD i materielområde, får byggnaden i slutbetyg SILVER eftersom detta är det lägst förekommande områdesbetyget i detta exempel.

(23)

23

Betygsättning för energianvändning av befintliga byggnader ska vara uppmätt under en sammanhängande 12-månadersperiod, där energideklaration kan användas som underlag (Miljöbyggnad, 2017). För att få en certifiering måste man regelbundet lämna avläsning av mätning för att bearbeta driftstatistik och analys av resultat. Uppföljning gäller i 12-månadersperiod. För BRONS ska uppmätning och uppföljning ske minst en gång per 12-måndersperiod och för SILVER och GULD en gång i månaden (Miljöbyggnad, 2017). Tabellen nedan visar bedömningskriterier för indikator av energianvändning i olika zoner, klassning enligt Miljöbyggnad.

Tabell 4-4 Visar bedömningskriterier för indikator av energianvändning i de olika zoner, klassning enligt Miljöbyggnad. Tabellen gäller för byggnader som inte har ett annat uppvärmningssystem än el.

Energianvändning (kWh/per m2 Atemp år)

BRONS SILVER GULD

Ej elvärmda byggnader ≤ BBR ≤ 75 % BBR ≤ 65 % BBR

4.4! Energiberäkningsprogram!–!IDA!Indoor!Climate!and!Energy!!

Vid projektering av de två valda kontorsbyggnaderna har simuleringsprogrammet IDA ICE använts för att beräkna byggnadernas energianvändning.

IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE) är ett energiberäkningsprogram som är utvecklat av EQUA Simulation AB (EQUA Simulation, 2019). IDA ICE simuleringsverktyg hjälper till att presentera byggnadens energianvändning, VVS-system samt styr- och reglersystem som ska byggas i verkligheten. Programmet säkerställer lägsta energianvändning i kombination med bästa möjliga komfort (EQUA Simulation, 2019). Det finns två olika versioner av IDA ICE - Standard och Expert. I denna studie presenteras endast Standard IDA ICE eftersom denna version har använts vid energiberäkning av de utvalda kontoren.

För att komma igång med Standard IDA ICE börjar man med att skapa ett nytt system för IDA klimat, energi samt ny byggnad. I denna nya byggnad finns alla objekt som är knutna till byggnaden. Exempel på objekt kan vara stomme, fönster, dörr osv.

Figur 4-2 Dialogen nytt dokument. (EQUA Simulation, 2001)

(24)

24

I byggnadens formulär kan man identifiera vilken zon byggnaden ska vara belägen i samt standardversioner av både luftbehandlingssystem och VVS-system (EQUA Simulation, 2001). Med standardversion av luftbehandlingssystem och VVS-system väljs typ av uppvärmning respektive kylsystem manuellt. Detta gör man genom att definiera kylapparat eller radiator på en yta och ge den en realistisk maxeffekt. Därefter väljer man rumstemperatur och kontrollerar hur stor effekt den infogade apparaten levererade (EQUA Simulation, 2001).

För att säkerställa byggnadens formulär börjar man med att ange en höjd på byggnaden samt ett vertikalt läge som i detta fall är rumshöjd, golvhöjd över mark (EQUA Simulation, 2001). För att beräkningen ska vara komplett ska man även beskriva fönstrets formulär och yttre fönsteravskärmning.

Figur 4-3 Byggandens formulär. (EQUA Simulation, 2001).

(25)

25

Simuleringen av byggnadens olika konstruktionsdelar som golv, tak och väggar måste göras för att programmet ska bli meningsfullt (EQUA Simulation, 2001).

Programmet tar även hänsyn till olika laster som byggnaden kan bli utsatt för. Exempel på laster kan vara personlast, belysning och utrustning. I byggnadens formulär kan man även simulera antal personer som kommer att befinna sig i byggnaden respektive antalet enheter. I formulären för respektive last kan man även välja tidsschema för när personen är närvarande, när lampan lyser och lampans effekt (EQUA Simulation, 2001).

I IDA ICE - Standard kan ett tidsschema användas för att ge indata som beror av tiden. Detta kan vara när någonting är påslaget respektive avslaget (EQUA Simulation, 2001). Schemat används även för att ge förlopp över hela året, dvs schemaobjekt där helger och semester får stor betydelse. Tidsschemat för standardversion är begränsat till två intervall, ett för påslaget som har värdet 1, och ett för avslaget som har värdet 0 (EQUA Simulation, 2001).

I standardversion finns det ingen fast typ av beräkning, där man exempelvis väljer mellan energiberäkning, värmedimensionering eller kylbehovdimensionering. Detta val gör man manuellt genom att välja beräkningsperiod, parametrar för installationer, klimatdata och utdata (EQUA Simulation, 2001). Resultat av beräkning presenteras som diagram och rapporter. Diagrammet visar tidsutveckling av några variabler i system. Till exempel visar det luftbehandlingssystemets temperatur: frånlufts-, tillufts- och utetemperatur. Rapporter visar sammanfattning av resultat i textform. Simuleringsprogrammet IDA ICE räknar ut hur mycket energi byggnaden använder i form av tidsintervall månadsvis, per dygn eller år (EQUA Simulation, 2001). Med hänsyn till inmatade indata om byggnadens förutsättningar

Figur 4-5 Simulering av byggnaden. (EQUA Simulation, 2001).

(26)

26

och val av klimatfil kan olika resultatrapporter tas fram efter att en simulering har gjorts. Vid beräkning av energianvändning kan en resultatrapport erhållas som innehåller beräknade värden för användning av fastighetsel, varmvatten, uppvärmning och levererad komfortkyla från kylmaskin i enheten kWh, men även en totalsumma med enheten !"ℎ/åG. I resultatrapporten framgår också den specifika energianvändningen och U-medelvärdet inklusive köldbryggor (EQUA Simulation, 2001). Resultat av simuleringen kan sedan jämföras med kraven i olika regelverk.

I texten ovan nämndes det vilka data som programmet innehåller och beräknar, men det finns fler punkter som IDA ICE tar hänsyn till och som kan användas för de flesta byggtyper vid beräkning av:

- Fullzonens värmebalans, inklusive specifika bidrag från sol, invånare, utrustning, lampor, ventilations-, värme- och kylaggregat, transmissioner, luftläckage, köldbryggor och möbler. - Solstrålning genom fönster för lokala skuggningsenheter samt omgivande byggnader och andra föremål.

- Luft- och yttemperaturer.

- Operativtemperatur vid flera godtyckliga platser, t ex i närheten av heta eller kalla ytor. Fullständig olinjär Stephan-Bolzmann-strålning med synfaktorer används för att beräkna strålningsutbyte mellan ytor.

- Dagsljusnivå på en godtycklig plats.

- Koldioxid och fuktnivåer, båda kan används för kontroll av VAV-systemets luftflöde.

- Vind- och flytdrivna luftflöden genom läckage och öppningar vilket innebär att det blir möjligt att studera exempelvis temporärt fönster eller dörrar mellan rum.

- Luftflöde, temperatur, fukt, CO2 och tryck vid godtyckliga placeringar av luftbehandlings- och distributionssystem.

- Lufttemperaturlagring i ventilationssystem.

- Effektnivåer för primära och sekundära systemkomponenter. - Total energikostnad baserad på tidsberoende priser.

- Värmegenomgångskoefficient för byggnadsdel, C=K " $%∙ ℃

- Värmegenomgångskoefficient för en linjär köldbrygga, ST " $ ∙ ℃ - Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient, C>K " $%∙ ℃

(27)

27

I IDA-databasen finns färdiga indataobjekt för en byggnad där endast siffror för respektive indatafält behöver anges med avseende på byggnadens förutsättningar (EQUA Simulation, 2001). Följande typer av databasobjekt avsedda för användning i IDA Klimat och Energi finns:

Tabell 4-5 Dataobjekt för användning av IDA Klimat och Energi. (EQUA Simulation, 2001).

Vägg- eller

bjälklagskonstruktion

Ort Klimatdata Belysning Värmeapparat

Material Vindprofil Dygnsprofil Regulatorvärden Fönster Glaskonstruktion Tidsschema Personlast Ytor Energipris Inre

fönsteravskärmning

Yttre

fönsteravskärmning

Apparatlast Kylapparat Startdata för nya zoner

4.5! Inneklimat!G!Termisk!komfort!!

Enligt Warfvinge och Dahlblom (2010) definieras begreppet termisk komfort som det tillstånd när en person är tillfreds med temperaturupplevelsen och varken önskar sig en varmare eller en kallare omgivning. Detta innebär att den operativa temperaturen i en byggnad är en relativt betydelsefull faktor för en bra inomhus- och arbetsmiljö.

Den operativa temperaturen, A1, är ett begrepp som används för att beskriva den termiska komforten vilken avser inverkan av lufttemperaturen, A/-:,, och värmestrålningen mellan

människorna och de omgivande ytor (medelstrålningstemperatur, A3) som de kommer att befinna sig i. Den operativa temperaturen måste beaktas under alla årstider eftersom solinstrålningen genom glaspartier och fönster ökar under varma och soliga dagar. Detta innebär att en lägre lufttemperatur måste uppnås för att hålla en komfortnivå i rummen (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

Mätning av den operativa temperaturen i en byggnad utförs med hjälp av en globgivare och en temperaturgivare. Det är nödvändigt med information om luftens flöde för att fullständigt kunna utföra mätningen av luftens temperatur (Intab, U.å).

Lufttemperaturen inomhus brukar vara mellan 18 och 22 ºC vintertid och mellan 22 och 25 ºC sommartid. Mätning av lufttemperaturen är missvisande eftersom varken värmestrålning eller lufthastighet beaktas (Warfvinge & Dahlblom, 2010). Genom att beakta innetemperaturen vid energiberäkningar är det möjligt att avgöra hur stora energiförlusterna blir i byggnaden. Vid värmeförluster medför detta att en större mängd värme måste tillföras fastigheten, vilket innebär ökade krav på byggnadens energihushållning (Petersson, 2014).

(28)

28 4.5.1! Krav!på!inneklimat!enligt!regelverk!

Idag finns det ett antal myndigheter som upprättar regler avseende inneklimat för kontorsbyggnader. Dessa myndigheter är Boverkets byggregler, Arbetsmiljömyndigheten och Folkhälsomyndigheten.

Enligt BBR så ska den lägsta operativa temperaturen i vistelsezonen vid DVUT beräknas bli 18 ℃ i arbetsrum. Temperaturens differenser vid olika punkter i rummets vistelsezon beräknas bli högst 5K och yttemperaturen på golvet uppskattas bli lägst 16 ℃ och högst 26 ℃. Det gäller även att lufthastigheten i vistelsezonen inte överstiger 0,15 m/s under uppvärmningssäsongen och lufthastigheten från ventilationssystemet ska inte överstiga 0,25 m/s under övrig tid på året (Boverket, BBR 25, 2017).

Tabell 4–6 nedan visar råd och rekommendationer som olika regelverk anser är de optimala för en behaglig miljö för människor avseende inneklimat i kontorsbyggnader. De tre valda regelverken har inte värderat var och en av inneklimatfaktorerna. Den operativa temperaturen (vintertid) har emellertid alla tre regelverken angett ett värde för, vilket ligger på runt 18–24 ℃.

Tabell 4-6 Tabellen visar råd och rekommendationer om inneklimat på kontorsbyggnad. Källa (Boverket, 2012), (Arbetsmiljöverket, 2009) och (Folkhälsomyndigheten, 2014)

Inneklimatfaktorer Rådenligt BBR Rekommendationer enligt arbetsmiljöverket Rekommendationer enligt folkhälsomyndigheter Operativa temperatur (vintertiden) 18–20 °V 20–23K°V 20–24K°V Operativa temperatur (sommartiden) - 24K°V 20–26K°V Vertikal operativa temperatur mått 0,1– 1,1 m över golv - >3K°V - Strålningstemperatur fönster, vägg - >10K°V - Strålningstemperatur tak, golv - >5K°V - Yttertemperatur golv 16–26 °V 20–26K°V - Luftensmedelhastighet > 0,15 m/s >0,15 m/s -

(29)

29

5! Osäkerhetsfaktorer!i!energiberäkningar!!

5.1! Projekteringsfasen!!

5.1.1! Osäkra!indata!

Till energiberäkningar krävs det indata som kan vara mer eller mindre osäkra beroende på hur indata tas fram. I vissa fall kan det förekomma att någon indata i beräkningarna antas eller att den som utför beräkningarna har kunskapsbrister när det gäller att välja rätt indata och göra rätt antaganden.

Sveby har tagit fram beräkningsresultat som ska likna verkliga energiförbrukningar för kontor. Resultaten redovisar 24 månader efter att byggnaden tagits i drift. Anpassade indata för kontorshus är golvarea, antal kontorsplatser samt genomsnittlig beläggning per kontorsplats. Osäkra indata som Sveby inte tar hänsyn till i sina indata är att vissa kontor kan innehålla andra verksamheter som matsalar och restauranger. Dessa kan ha stor betydelse för energianvändningen samt kräva en uppskattning av brukarrelaterade indata vid energiberäkning.

5.1.2! Handhavandefel!

Beräkningsfel kan orsakas genom att fel värden matas in i beräkningsekvationen eller beräkningsprogrammet. Det kan också hända att olika värden anges på fel plats, vilket leder till ett felaktigt resultat då ingen har kontrollerat och reviderat värdena som angetts i beräkningen (Wahlström, 2011).

5.1.3! Brister!i!beräkningsprogram!

Utarbetade beräkningsprogram är inte alltid pålitliga och lämpliga för de kalkyler som görs eftersom vissa funktioner kan saknas i dem och viktiga indata inte efterfrågas i programmen (Wahlström, 2011).

Det finns flera energiberäkningsprogram att välja mellan och dessa kan se helt olika ut. De vanligaste energiberäkningsprogrammen innehåller klimatfiler med information om Sveriges klimatzoner och för varje kommun i Sverige finns en rekommenderad klimatdatafil (Levin. P et al., 2015). Enligt Rosen (2015) ser klimatfilerna olika ut beroende på utförare och beräkningsprogram. Resultatet av en energiberäkning kan bli olika för samma byggnad eftersom det inte finns någon fastslagen standard eller krav på vilka klimatfiler som ska användas i beräkningsprogrammen (Rosen, 2015).

De nya klimatfilerna som är baserade på väderdata för tidsperioden 1981 – 2010, vilket är en period som ligger nära i tiden och som speglar nuvarande klimat, innehåller utetemperatur och graddagar, varaktighetskurvor för klimatfilernas utetemperatur (lufttemperatur), vindhastighet, vindriktning, relativ fuktighet, total molnighet, globalstrålning mot horisontell yta, direkt strålning i normalriktningen, diffusstrålning mot horisontell yta och diskontinuitet i timvärden (Andersson, 2015).

Bristerna med klimatfiler är att den ort som filen gäller för kan avvika från klimatet på den ort som byggnaden ligger i. Detta beror på att de klimatfiler som används vid energiberäkningar idag ofta är 30 år gamla och därmed inte har följt med i klimatförändringen (Rosen, 2015). Det innebär också att vädret under mätperioden kan avvika från den klimatfil som använts i simuleringen, men genom normalårskorrigering tas ett säkrare värde fram. Klimatet kan även

(30)

30

skilja sig mellan olika områden på samma ort. Placering av byggnaden kan också påverka resultatet eftersom hänsyn till omgivningen ser olika ut, till exempel om byggnaden ligger i stan i lä och skugga eller vid havet vindutsatt osv. Detta innebär att det finns fler faktorer som påverkar energiprestandan för en byggnad utöver de faktorer som klimatfilerna tar med i beräkningen.

5.2! Utförandefasen!!

5.2.1! Byggfel!G!utförande!som!är!svårt!att!mäta!och!utföra!

Under byggtiden kan det uppstå fel till följd av att det tekniska utförandet är svårt att genomföra och mäta/kvantifiera, exempelvis om mätningen av isolering i väggar och betongplatta visar att de har tillräcklig tjocklek för byggnaden (Wahlström, 2011).

Under utförandefasen kan det förekomma att vissa moment är svåra att genomföra, t ex att se till att byggnaden blir tillräckligt tät och att isoleringen är tillfredsställande (Wahlström, 2011). Det är också svårt att se till att alla installationer, såsom ventilations- och uppvärmningssystem, utförs rätt och visar sig vara lika effektiva vid den faktiska driften som beräknat (Markusson, 2014)

5.3! Driftfasen!!

5.3.1! Ändrade!driftförhållanden!!

Efter att en byggnad har varit i drift en period (12 – 24 månader) så kan driftförhållandena förändras om innehavaren av byggnaden använder den på ett annat sätt än det som den var projekterad för. Det kan exempelvis vara så att det vistas fler personer i byggnaden än det antal som den har planerats för eller att den verksamhet som var tänkt att hållas i byggnaden vid projekteringen har ändrats (Markusson, 2014).

(31)

31

6! Faktorer!som!kan!påverka!energiprestanda!

Genomförandet av energisimuleringar och energiuppmätningar i kontorsbyggnader är ett lika svårt arbete att utföra som när det gäller bostadshus. Det kräver kännedom om fastigheten likaväl som kunskap om beräknings- och uppmätningsmetoder. För att kunna genomföra energiberäkningar och uppmätningar krävs rätt indata och information, annars uppstår oklarheter. Faktorer som kan ge upphov till osäkerhet i mätningarna kommer att presenteras i detta kapitel.

6.1! Byggnadens!klimatskal!!

En byggnad består av bland annat ett klimatskal och denna faktor har stor påverkan på byggnadens energiprestanda. Utformningen av klimatskalet, såsom isoleringens tjocklek, fönster och dörrar spelar en viktig roll för energiprestandan. Utöver dessa komponenter har även övriga delar av byggnaden, och därtill andra element, mer eller mindre påverkan på byggnadens effektivitet.

6.1.1! Transmissionsförluster!

Transmissionsförlust avser det energibortfall som sker genom klimatskalet, det vill säga golv, tak, väggar, dörrar och fönster (Petersson, 2014). Transmissionsförluster uppkommer när det är en differens mellan ute- och innetemperaturen, vilket betyder att isoleringen i en byggnad har stor påverkan på hur stora transmissionsförlusterna blir. Isoleringsmaterial har ett långt lambdavärde, vilket beror på att materialet är poröst. Ju högre porositet ett material har, desto bättre isoleringsförmåga har det (Burström, 2007).

Enligt en studie av Markusson kan transmissionsförlusterna för en byggnad påverkas av dess placering. T ex kan värmen från solen minska förlusterna tillfälligt, medan hårda och kalla vindar ökar bortfallet (Markusson, 2014).

6.1.2! Köldbryggor!

Köldbryggor innebär lokala förändringar i klimatskalets homogena utformning och medför ökat värmeflöde i dessa delar. Köldbryggorna uppstår i den del av en konstruktion som har sämre isoleringsförmåga än dess övriga delar, vilket betyder att värmen lättare kan ta sig igenom ytan och orsaka transmissionsförluster. I regel finns det tre typer av köldbryggor som förkommer i en byggnad. Dessa typer är geometriska köldbryggor, linjära köldbryggor och punktköldbryggor. Geometriska köldbryggor är t ex ytterhörn eller taknockar, linjära köldbryggor är ett mellanbjälklag eller anslutningar runt fönster, och en punktformig köldbrygga kan vara en genomföring i ytterväggen (Markusson, 2014).

Oönskade effekter av köldbryggor: G! Försämrat inomhusklimat G! Större värmeförluster

G! Risk för kondens och fuktskador

Köldbryggornas inverkan på energianvändningen varierar med deras storlek. De beräknas ofta som ett schablonvärde eller en påslagsfaktor på Um (Pontusson, 2010). Detta kan bero på att det inte finns tid för att göra mer ingående beräkningar under projekteringsskedet,

(32)

32

vilket i sin tur kan leda till en viss missräkning vid dimensionering av effektbehovet, samt energianvändningen för byggnaden.

Ett välisolerat hus ökar köldbryggans inverkan på den genomsnittliga värmegenomgångskoefficienten (Um), vilket innebär att det är viktigt att beakta samt analysera köldbryggor om man vill sänka energianvändningen (Sandin, 2010).

6.1.3! Lufttäthet!

Luftläckageförluster innebär värmebortfall genom klimatskärmens otätheter. Luftläckage genom klimatskärmens otätheter i tak, väggar, anslutningar mellan de olika byggnadsdelarna, fönster och dörrar skapar tillsammans med ventilationen byggnadens luftomsättning. Vid förekomst av luftotätheter skapas ett okontrollerat luftläckage som avlägsnar stora mängder värme (Petersson, 2014).

Enligt BBR 25 (2017) bör byggnadens klimatskärm vara så tät att kraven på dess primärenergital och installerad eleffekt för uppvärmning uppfylls. Dock framgår det inte i BBR vilka numeriska krav som ställs på lufttätheten vid projektering av en byggnad, och det finns inte heller några krav på uppföljning eller dokumentation av byggnadens lufttäthet efter produktionen. Däremot anges det i BBR att en byggnads lufttäthet kan bestämmas och kontrolleras med den tryckprovningsmetod som finns i SS-EN ISO9972:2015 (Boverket, BBR 25, 2017).

6.1.4! Värmekapacitet!

Byggmaterial kan lagra värme och en byggnad med tung stomme har större värmekapacitet (värmelagringsförmåga) jämfört med den som har en lätt stomme. Enligt Petersson (2014) kan värmelagringen dämpa luftens temperaturhöjning på dagen och -sänkning på natten. Detta innebär att värmeöverskottet från dagen kan tillgodogöras nattetid, vilket minskar behovet av värmetillskott på natten och kylbehov på dagen (Petersson, 2014).

6.1.5! Fönster!och!solgenomsläpp!

Fönster är den del i byggnadens klimatskärm som har till huvuduppgift att ge rummen i byggnaden ett gott dagsljus. Fönster används också för att vädra inomhusmiljön och bidra till luftväxling i en byggnad (Petersson, 2014).

Genom fönster förekommer värmetransport både ut och in i byggnaden. Värmetransport in sker genom solinstrålning och medför att uppvärmningen i byggnaden ökar. Detta kan vara ett problem under soliga och varma dagar eftersom det kan innebära att en alltför stor mängd solvärme kommer in genom fönsterna. Det resulterar i sin tur i att det blir för varmt inomhus med ett behov av nedkylning som följd (Petersson, 2014). Vanliga åtgärder vid för mycket solinsläpp kan vara solavskärmning, persienner eller användning av fasta solskydd.

Den primära funktionen för fönster är att släppa in ljus, men den ska också fylla andra krav såsom tätning, fixering, värmeisolering, ljudreduktion och mekanisk stabilitet (Johansson, 2001). Dessa krav påverkas av montagets utförande. Val av fogmaterial samt fogen mellan fönsterkarm och vägg har stor betydelse för att minska problem som kan påverka fönstrets beständighet och funktion (Johansson, 2001).

Fönstrens storlek och vilken placering de har i klimatskalet har stor betydelse för hur stor solinstrålningen blir i byggnaden. Detta beror på att när solinstrålningen träffar fönsterytan så reflekteras en del av strålningen. En del absorberas av fönsterglasen och resten av strålningen transmitteras till rummet (Pilkington, 2018). För att minska värmetransmissionen genom

Figure

Tabell 4-1 Energiförluster och energitillförsel i byggnader samt förklarningar till begreppen (Petersson
Figur  4-1  Visar  beräkning  av  en  byggnads  energibehov   (Boverket, 2007).
Tabell  4-2  Den  specifika  energianvändning  i  de  tre  olika  klimatzonerna  för  byggnader  som  har  annat  uppvärmningssystem än el
Tabell  4-3  Visar  vilka  indikationer  som  används  i  Miljöbyggnad  för  befintliga  byggnader
+7

References

Related documents

Detta efterfrågades även från de äldre som deltog i denna studie eftersom de bland annat gav uttryck för att de saknade information runt sina läkemedel och hade en önskan

Den upplevda termiska komforten visade sig vara tydligt relaterad till energi- användningen för uppvärmning. Artikeln tar upp att enligt ASHRAEs rekommen- dationer samt krav

För att återge fastighetens låga energibehov för tappvarmvatten har indata till VIP Energy tagits fram för varje byggnad baserat på ett årligt genomsnitt utifrån

Vad gäller skillnader mellan barn till invandrare och svenskar, så framgår av tabell 4.2 att elever med utländsk bak­ grund tycks ha lägre förtroende än andra elever för

So, while a conformal classifier does indeed provide us with a guarantee on the overall error probabil- ity of its predictions (when considering singleton predictions,

För att kunna studera hur olika energieffektiviserande åtgärder påverkar byggnadens energianvändning, samt hur energianvändningen ser ut i nuläget, har programvaran VIP-

Målet är att för ett typiskt flerbostadshus ta fram parametrar som har påtaglig energisparpotential utifrån några testade parameterar, och få en uppfattning av vilka parametrar

Om standardiserad indata över en byggnads köldbryggor skulle tas fram är det viktigt att ta fram flertalet olika rekommendationer beroende på byggnadens konstruktion, då bland annat