Avdelningen för energi-, miljö- och byggteknik
Energianalys av Mekonomens butik i
Arvika
Energy Analysis of Mekonomen shop in Arvika
Johan Svensson och Erik Andersson
- 2 -
Sammanfattning
Mekonomen är en av Sveriges största bildelskedjor med anläggningar över hela Sverige. För ett företag som Mekonomen är det viktigt med en bra miljöpolicy, detta bl.a. för att upprätthålla ett gott anseende gentemot sina kunder. Därför har de inlett ett arbete med att ISO 14001 certifiera sina anläggningar. Detta innebär bl.a. att man ser över sin energianvändning.
- 3 -
Abstract
Mekonomen is one of the largest spare parts chain with sites across Sweden. For a company like Mekonomen it is important to have a good environmental policy, this particular to maintain a good reputation of their customers. Therefore, they have undertaken the work of the ISO 14001 certification of their facilities. This includes: that they look over their energy use.
The purpose of this study is to help Mekonomen to identify energy usage for its stores in Arvika.And to display the options available to reduce the store's energy use. The aim of this study is to identify energy use Mekonomen shop in Arvika. It will also
examine what steps can be done to reduce energy use.
- 4 -
Innehållsförteckning
1. Inledning ... 5 1.1 Syfte ... 5 1.2 Mål ... 5 1.3 Avgränsning ... 5 -2. Bakgrund ... 6 2.1 Beskrivning av fastigheten ... 6 -3. Metod ... 8 3.1 Butikens energibalans ... 8 3.2 Modellen ... 9 3.3 Klimatdata ... 10 3.4 Innetemperatur ... 10 3.5 Kylbehov ... 10 -3.6Byggnadens energitillskott ... 11 3.7 Byggnadens energiförluster ... 14 3.8 Förbättringsåtgärder ... 18 4. Resultat ... 20 4.1 Butikens energibalans ... 204.2 Butikens energibalans med samtliga förbättringsåtgärder ... 21
4.3 Butikens energitillskott ... 22
4.4 Butikens elförbrukning ... 23
4.5 Butikens energiförluster ... 24
4.6 Butikens transmissionsförluster ... 25
4.7 Förbättringsåtgärder och dess minsknings potential gälande energiförbrukning ... 26
-- 5 --
1. Inledning
Mekonomen har inlett ett arbete med att ISO 14001 certifiera sina anläggningar. Ett viktigt led i denna certifiering är att kartlägga och minska sin energianvändning. För ett företag som Mekonomen är det viktigt med en bra miljöpolicy, detta bl.a. för att upprätthålla ett gott anseende gentemot sina kunder.
Energieffektivisering är ett mycket aktuellt område med tanken på den ökade energiprisutvecklingen de senaste åren.
1.1 Syfte
Syftet med studien är att hjälpa Mekonomen att kartlägga energianvändning för sin butik i Arvika. Samt att visa de möjligheter som finns för att minska butikens energianvändning. 1.2 Mål
Målet med studien är att kartlägga energianvändningen på Mekonomens butik i Arvika.
Ge förslag på åtgärder om hur energianvändningen kan minskas.
Visa hur den totala energianvändningen förändras efter att åtgärderna införs samt visa hur driftskostnaderna förändras.
1.3 Avgränsning
- 6 -
2. Bakgrund
2.1 Beskrivning av fastigheten
Mekonomen är en av Skandinaviens största bildelskedjor som tillhandahåller bildelar och har även egna verkstäder. Mekonomen startade 1973 och har idag 1721 egna butiker.
Mekonomens butik i Arvika består av en buktiksdel, en lagerdel, ett kontor samt ett garage. Det är en fristående rektangulär formad byggnad på cirka 800 m2 som byggdes 1979. Lokalen består av isolerade plåtväggar och plåttak samt en gjuten betongplatta. Ventilationsanläggningen är av typen FTX (fråntilluft med värmeväxlare) och är cirka 2 år gammal. Uppvärmningen har skett med oljepanna men från och med hösten 2009 har en bergvärmepump installerats. Bergvärmepumpen är inställd på att ge en innetemperatur på 20 grader. Butiken har enligt affärschefen cirka 50 000 kunder/år och det jobbar 5 personer i butiken. Öppettider är måndag-fredag 07.00-18.00, lördag 10.00–14.00 och söndag 11.00– 15.00. Butiken hade 2008 en elanvändning på 103 100 kWh/år och betalade i genomsnitt 1.05 SEK/kWh.2 Oljeförbrukning låg 2008 på cirka 9 m3 enligt affärschefen och snittpriset för olja låg 2008 på 10800 SEK/m3.3
Fig.1 Översiktsbild av byggnadens klimatskal
1 (18) Mekonomens hemsida 2
(13) Mekonomens elfaktura
- 7 -
Enligt energirådgivaren Charlotte Kullander Hedbom på Karlstad kommun så ligger uppvärmningsbehovet för en normal industri/butikslokal på mellan 100-300 kWh/m2 och år. Det är dock skiftande med avseende på önskad temperatur, ventilationsflöden, takhöjd, interngenerering av värme från processer och belysning. Enligt rapporten ”energianvändning i bebyggelsen”4 gällande energianvändning för uppvärmning av industri/butikslokal så låg genomsnittlig energianvändning för uppvärmning på 292 kWh/m2 och år för en lokal från 1978. Denna siffra låg på 1990-talet på 176 kWh/m2 och år. Enligt samma rapport var denna siffra i början av 2000-talet 140 kWh/m2 och år.
- 8 -
3. Metod
3.1 Butikens energibalans
För att beräkna butikens värmebehov gjordes en energibalans se figur (2). För att butiken ska vara i balans ska den tillförda energin vara lika stor som den bortförda enligt formel (1). Där posterna till vänster är energitillskott och posterna till höger är energiförluster. Systemgränsen är satt till butikens ytterväggar. I energibalans används olja som uppvärmningssystem. Detta för att olja användes fram till hösten 2009 då den ersattes med en bergvärmepump. I energibalansen där samtliga förbättringsåtgärder har använts är bergvärme uppvärmningssystemet. Detta för att få fram en energijämförelse mellan olja och bergvärme.
(1) = Energitillskott olja = Energitillskott el = Energitillskott personvärme = Energitillskott solinstrålning = Energiförlust ventilation = Energiförlust luftläckage = Energiförlust transmission
= Energiförlust genom öppna dörrar och portar
- 9 - Fig.2 Butikens energibalans
3.2 Modellen
En modellering av butiken har gjorts i Excel. Där har samtliga effektförluster och effekttillskott per timme sammanställts för att kunna ta fram den totala energiförbrukningen per år. Modellen är uppbyggd så att parametrar för indatan kan varieras. De värden som kommer att vara aktuella är t.ex. tilläggsisolera, typ av lampor, uppvärmningssystem och andra som är aktuella ur energioptimeringssynpunkt.
- 10 - 3.3 Klimatdata
Klimatdata är för Karlstad och beskriver utetemperaturen, vindhastigheten och luftens densitet timvis under ett år. Den visar även solinstrålningseffekten per kvadratmeter för de olika väderstrecken även den anges timvis under ett år. Klimatdata är från 2004 och är en tjänst tillhandahållen av SMHI. I de beräkningar i modellen där utetemperatur, vindhastighet, luftens densitet och solinstrålning ingår användes värden från klimatdata.
3.4 Innetemperatur
Innetemperaturen har mätts med en loggutrustning av typen Mitec SatelLite-T som registrerar temperaturen var femte sekund under sju timmar. Loggutrustningen registrerade temperaturen på tre ställen i butiken. En mätare var placerad i garaget som visade sig hålla en lägre temperatur än övriga butiken, därför räknades garaget som en egen zon i butiken. Medeltemperaturen för butiken förutom garaget uppmättes till cirka 20° C medan garagets medeltemperatur uppmättes till cirka 15° C. Dessa temperaturer används i modellen som innetemperatur.
3.5 Kylbehov
- 11 - 3.6 Byggnadens energitillskott
3.6.1 Energitillskott el
3.6.1.1 Belysning
Av den effekt som en lampa och ett lysrör förbrukar övergår nästan all effekt till värme. I modellen beräknades lampornas totala effektförbrukning genom att multiplicera lampornas effekt med antalet lampor. Lampornas energitillskott till butiken i form av värme togs fram genom att multiplicera lampornas totala effektförbrukning med antalet timmar de är tända. Antal lampor och dess effekt visas i tabell (1) och räknades manuellt. Lamporna i garaget räknades inte med eftersom de inte är tända så ofta. Under butikens öppetider är samtliga lampor tända och när butiken är stängd går det över till nattbelysning som också redovisas i tabell (1). I modellen beräknas lampornas totala effekt för de timmar de är tända för inomhus dagtid, nattetid respektive utomhus. Värmen från utebelysningen kommer inte lokalen tillgodo.
Effekt [W] Antal dag (tända dagtid) Antal natt (tända nattetid) Antal utebelysning (tända nattetid) 58 (lysrör) 139 19 0 15 (lysrör) 7 7 0 11 (lågenergilampa) 0 0 22 25 (glödlampa) 2 0 0 30 (glödlampa) 3 0 0 35 (glödlampa) 3 0 0 40 (glödlampa) 2 0 0 70 (glödlampa) 10 10 0 80 (glödlampa) 0 0 2
Tabell 1. Lampornas effekt och antal som lyser dagtid respektive nattetid.
3.6.1.2 Fläktar (ventilation)
Ventilationssystemet drivs av en frånluftsfläkt (FF) och en tilluftsfläkt (TF) och effektförbrukningen för dessa beräknas enligt formel (2). I modellen är fläktarnas effektförbrukning inlagd under de timmar som ventilationen är i drift. Energitillskottet i form av värme som tilluftsfläkten avger följer med in i butiken och bidrar därför till uppvärmningen, medan energitillskottet från frånluftsfläkten följer med frånluften ut. I modellen har därför bara energitillskottet från tilluftsfläkten använts som värmetillskott till butiken.
(2)
- 12 - ηm,t = Verkningsgrad fläktmotor
Uppgifter om ventilationssystemet har fåtts från tillverkarens manualer och produktbeskrivning. 5 Tilluftsflöde 0,9 m3/s Frånluftsflöde 1,0 m3/s Tryckförlust TF 476 Pa Tryckförlust FF 417 Pa Verkningsgrad motor FF,TF 70% Driftstider mån-fre 04.00-18.00, lör-sön 06.00-15.00 3.6.1.3 Elpatron
Under maj till september då värmebehovet i butiken är lågt användes en elpatron i stället för olja till uppvärmning. Med hjälp av modellen har uppvärmningsbehovet mellan maj och september tagits fram vilket motsvarar elförbrukningen för elpatronen då det antas att den har en verkningsgrad på hundra procent.
3.6.1.4 Övrig elektriskutrustning
I modellen räknas det med att all elenergi som tillförs butiken för att driva olika apparater övergår till värme som bidrar till butikens uppvärmning. Tabell (2) redovisar Mekonomens eldrivna apparaterna. Effekten för de olika utrustningarna mättes med en elmätare och driftstiderna är framtagna med hjälp av Mekonomens personal och avrundade till hela timmar. I modellen är apparaternas effekt beräknad för de timmar som de är i drift.
Elektrisk utrustning Effekt [W] Antal Driftstid [h]
Micro 1100 1 1
TV 300 1 Enligt öppettider
Dator 250 12 Enligt öppentider
Dator standby 100 12 Då butiken stängd
Kyl/frys 400 1 2
Kaffe 1200 1 2
Diskmaskin 1500 1 1
Skrivare 50 3 1
Skrivare standby 20 3 Enligt öppettider
Tabell 2. Övrig elektrisk utrustnings effekt, antal och driftstid.
- 13 -
3.6.2 Personvärme
Personerna som vistas i butiken är den fasta personalen och butikens kunder. I modellen har den avgivna värmeeffekten från personalen lagts in under de timmar som butiken är öppen. Baserat på butikens antal besökare per år och butikens öppettider har en genomsnittlig siffra på 15 kunder per timma tagits fram. En undersökning genomfördes för att ta reda på hur länge en genomsnits kund befann sig i butiken. Undersökningen pågick under en timme där kundernas uppehålls tid i butiken klockades. Resultatet visar att varje kund vistas i butiken i genomsnitt 3 minuter. I modellen har kundernas avgivna värmeeffekt lagts in som ett energitillskott de timmar butiken är öppen. Värmeutstrålningen för en normalt klädd vuxen person ligger på cirka 150W6.
3.6.3 Solinstrålning
Solinstrålningen genom fönstren bidrar till uppvärmning av butiken. Då solinstrålningen varierar från de olika vädersträcken så har arean för fönstren tagits fram från ritningen för de olika vädersträcken (se bilaga (1)). För att beräkna den totala instrålade soleffekten används formeln (3). Solgenomsläpplighetsförmåga för ett normalt fönster ligger på cirka 80 % 7 och är det värde som har använts. Solinstrålningen har beräknats i modellen för de olika väderstrecken som ett energitillskott för de timmar solinstrålning förekommer.
(3)
= Totala instrålade soleffekten [W] Sin = Solinstrålningseffekt [W/m2]
Afön = Area fönster [m2]
G = Fönstrens solgenomsläpplighets förmåga
3.6.4 Oljepanna
I modellen har butikens samtliga värmeförluster tagits minus butikens värmetillskott för att ta fram det värmebehov som oljepannan ska täcka per år. För att ta fram hur mycket olja som förbrukas under ett år så har formel (4) använts:
(4) V= Volym olja [m3] Ev= Totala värmebehovet [kWh] Eo = Värmevärdet olja [kWh/m3] ηp = Pannans verkningsgrad 6
(7) Byggnaden som system s. 33
- 14 - Pannas verkningsgrad ligger på 80 %8 .
Det effektiva värmevärdet för eldningsolja ligger på cirka 10 400 kWh/m3. 9 För att ta fram oljans tillförda energi till butiken används formel (5):
(5)
3.6.5 Bergvärme
Bergvärmepumpens COP- värde (Coefficent of performance) är ett mått på hur effektiv värmepumpen är. COP- värdet är framtaget av tillverkaren och ligger på 3,156610. I modellen divideras det totala uppvärmningsbehovet med COP- värdet då fås ett värde på hur stor värmepumpens elförbrukning blir.
3.7 Byggnadens energiförluster
3.7.1 Ventilation
Ventilationsförlusterna beräknades med formeln (6). Effektförlusten för ventilationen är beroende av temperatur skillnaderna på inne- och utetemperaturerna samt luftflödet. Temperatur varm är den konstanta inomhustemperaturen medan temperatur kall är den varierande utetemperaturen som fås från klimatdata. Då ventilationssystemet är av typen FTX så sker en värmeåtervinning med hjälp av en värmeväxlare. I modellen är ventilationssystemets effektförlust beräknat för de timmar som ventilationen är i drift. I garaget sker ingen ventilation.
11 (6)
= Effekt förlust ventilation [W]
Cp = Luftens specifik värmekapacitet [J/(kg*K)]
ρl = Densitet för luft [kg/m3] = Tilluftsflöde [m3/s] TV = Temperatur varm [K] TK = Temperatur kall [K] η = Verkningsgrad värmeväxlare 8 (22) Verkningsgrad panna 9 (19) Energiinnehåll i olja 10
(9) Produktfakta Greenline modell HT plus E14/E17
- 15 -
Uppgifter om ventilationssystemet har fåtts från tillverkarens manualer och produktbeskrivning.12 Tilluftflöde 0,9 m3/s Frånluftsflöde 1,0 m3/s Verkningsgrad VVX 78% Driftstider mån-fre 04.00-18.00, lör-sön 06.00-15.00. Cp för luft 1005 J/(kg*K)13 3.7.2 Transmission
I modellen har formel (7) använts för att ta fram effektförlusterna för konvektion och ledning genom väggarna, fönstren, taket, dörrarna och portarna. Beroende på areor, material och dess tjocklek blir värmeförlusten olika genom segmenten i butiken. Ledning och konvektion för grunden beräknas på samma sätt men här används en yttre - och inre rand. Yttre rand är grundens yttre area en meter in på grunden sett från ytterväggen.14 Vid den yttre randen används utetemperaturen som temperatur kall. Den inre randen är den resterande delen av grunden och här används markens medeltemperatur som temperatur kall. Eftersom garaget har en lägre temperatur än den övriga butiken så beräknas den som en egen zon. Här beräknas ledning och konvektion dels mot den övriga butiken och dels mot utsidan av butiken (se figur (1)). Detta innebär att energiförlusten ser annorlunda ut från garaget än för den övriga butiken. Ledning och konvektion har beräknats i modellen för årets samtliga timmar.
15 (7) = Effektförlust [W] A= Area (m2) TV = Temperatur varm [K] TK = Temperatur kall [K]
Värmeövergångskoefficienten α beror på vindhastigheten och beräknas enligt formel (9), vindhastigheten inomhus räknas som noll. Eftersom vindriktningen inte anges i klimatdata så har varje vägg räknats som lika stor. U-värdet beror av värmeledningsförmågan i materialet, tjockleken och antalet skikt och beräknas med formel (8):
16 (8) λ= Värmeledningsförmåga för material [W/(m*K)] 12
(9) Produktfakta ventilation modell WLR-04
13 (4) Energitekniska formler och tabeller s. 21 14 (23) Värmeisolering och termisktrumsklimat s.93 15
(2) Energi faktabok s. 95
- 16 - δ = Tjocklek på material [m]
αin = Värmeövergångskoefficienten inne [W/(m2*K)]
αut = Värmeövergångskoefficienten ute [W/(m2*K)]
Indata som används i formlerna (7) och (8) finns i bilaga (1). 17
(9) v = Vindhastighet [m/s]
3.7.3 Luftläckage
Luftläckaget i butiken uppstår till följd av tryckskillnader som skapas på följande sätt:
Temperatur skillnader i luften (termiska drivkrafter).
Vind som skapar övertryck och undertryck (vindtryck som drivkrafter). Fläktar i ventilationssystemet (mekaniska drivkrafter).
I modellen har formeln (10) använts för att ta fram den termiska tryckskillnaden. Formel (11) visar vindtrycket på butiken där formfaktor C beskriver det lokala trycket på den vindutsatta ytan även den har använts i modellen. Den vindutsatta ytan är ett medelvärde för butikens totala ytterväggsarea. Formel (10) och (11) har sedan adderats för att ta fram den totala tryckskillnaden. För att beräkna luftläckaget som uppstår på grund av tryckskillnaderna används formeln (12). De mekaniska drivkrafterna är differensen mellan tilluftsflödet och frånluftsflödet från ventilationssystemet. Luftflödet som skapas av de mekaniska drivkrafterna adderas sedan med de övriga luftläckagen. För att beräkna effektförlusterna som skapas av det totala luftläckaget används formel (13). I modellen har effektförlusterna beräknats för butikens fyra yttervägar samt taket och har sedan lagts ihop till en gemensam effektförlust för luftläckaget.
18
(10) Δp = Tryckskillnad inne och ute [Pa]
- 17 - pvind = Vindtryck mot yta [Pa]
C = Formfaktor ρ = Luftens densitet [kg/m3 ] Vinblåstfasad 0,85 Läsida - 0,6 Tak - 0,75
Tabell.3 Formfaktorn C för olika ytor.21
22
(12)
Ra = Luftläckaget [m3/s]
l = Luftotäthetsfaktorn [m3/m2sPa]
Ayta = Arean för den aktuella ytan [m2]
Δp = Tryckskillnaden [Pa]
För att ta fram ett värde på luftotäthetsfaktorn har det linjära sambandet använts. ”Luftläckaget för normalt byggda hus är av storleksordningen 4 % av det luftläckage man får
vid 50 Pa tryckdifferens med övertryck på insidan”23. Genom detta samband används formel
(12) för att ta luftotäthetsfaktorn vid det aktuella trycket för butiken.
l = 0,000075 m3/ m2sPa
24
(13) = Total effektförlust luftläckage [W]
3.7.4 Öppna dörrar och portar
När dörrar och portar öppnas sker ett värmeläckage. Dörröppningarna som sker vid huvudentrén är kopplat till hur många kunder som passerar per timme (se avsnitt personvärme). I modellen antas det att varje kund som besöker butiken gör två dörröppningar en när de kommer och en när de går. Genom mätningar har ett genomsnittligt värde för hur länge dörren är öppen tagits fram till cirka 4 sek per öppning. Denna siffra har sedan multiplicerats med antalet dörröppningar per timma för att ta fram hur länge dörren är öppen varje timma. I modellen har den totala effektförlusten per timme beräknas enligt formel (15). Luftflödet beräknas med hjälp av formel (14). Tryckdifferensen △p beräknas på samma sätt 20
(1) Introduction to building physics s. 72
21 (1) Introduction to building physics s. 73 22 (8) Tillämpad byggnadsfysik s. 395 23
(8) Tillämpad byggnadsfysik s. 394
- 18 -
som i avsnittet luftläckage. Enligt Mekonomens personal är porten i lokalen öppen i genomsnitt 30 minuter per arbetsdag under förmiddagen för varuleveranser. I modellen är portens öppentid inlagd så att den är öppen 30 minuter varje vardag kl 12:00 då det inte sker några varuleveranser på helgerna. Effektförlusten för öppna portar har beräknats på samma sätt som entrédörren.
(14)
= Luftflödet [m3
/s]
Ad,p = Arean för dörr respektive port [m2]
Δp = Tryck differenserna inne och ute [Pa] 25
(15)
= Effekt förluster genom öppna dörrar och portar [W]
3.8 Förbättringsåtgärder
För att minska värmeförlusterna har olika förbättringsåtgärder prövats i modellen, dessa redovisas i kapitel 3.7. De nya värdena på förbättringsåtgärderna ersattes sedan med de befintliga värdena på indata.
3.8.1 Garage som sluss
För att minska portens öppna tid så har garaget i butiken användas som sluss vid varuleveranser. Detta minskar det direkta luftutbytet mot uteluften. Vid simulering där garaget används som sluss så används garagets port istället för porten i butiken. Då varuleveransbilen kör in i garaget så minskas portens öppna tid från 30 minuter till 5 minuter per dag. Varorna lastas av i garaget för att sedan flyttas in i butiken från garaget.
3.8.2 Förbättringsåtgärder el
De förbättringsåtgärder som använts i modellen för minskad elförbrukning är: o Stänga av datorer när butiken är stängd.
o Byta ut alla 25, 30, 35 och 40 watts glödlampor till lågenergilampor på 11 W. o Släcka innebelysningen på natten.
- 19 -
3.8.3 Öviga förbättringar
Övriga förbättringsåtgärder som använts i modellen är:
o Sänka inomhustemperaturen från 20°C till 19°C.
o Tilläggsisolera väggarna och taket med 20 cm mineralull. o Byta ut fönstren till energisnåla fönster med ett U-värde på 0,8.26
- 20 -
4. Resultat
4.1 Butikens energibalans
Fig. (3) Butikens energibalans.
- 21 -
4.2 Butikens energibalans med samtliga förbättringsåtgärder
- 22 - 4.3 Butikens energitillskott
Fig. (5) Butikens energitillskott [kWh/år].
Figur (5) visar butikens energitillskott. Energitillskottet i form av el ökar när bergvärmepumpen ersätter olja som uppvärmningssystem, införs sedan samtliga förbättringsåtgärder minskar den totala elförbrukningen. Energin som tas från borrhållet i form bergvärme minskar också när samtliga förbättringsåtgärder har införts detta för att butikens totala energibehov har minskat. Solinstrålning och personvärme står för en mindre del av butikens energitillskott och påverkas inte av de förbättringsåtgärder som har använts i arbetet. 0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 120 000
Energitillskott (med oljepanna)
Energitillskott (med bergvärmepump) Energitillskott ( med
bergvärmepump och samtliga förbättringsåtgärder)
- 23 - 4.4 Butikens elförbrukning
Fig. (6) Butikens elförbrukning [kWh/år].
Den totala elförbrukningen som visas i figur (5) har brutits upp och de olika posterna visas i figur (6). Elförbrukningen för innebelysningen och datorerna har minskat då förbättringsåtgärderna rörande dessa har införts. Även bergvärmepumpens elförbrukning blir lägre då det totala energibehovet för butiken har minskat då samtliga förbättringsåtgärder införts. 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
Tillförd el (med oljepanna)
Tillförd el (med bergvärmepump)
Tillförd el ( med bergvärmepump och samtliga
förbättringsåtgärder)
- 24 - 4.5 Butikens energiförluster
Fig.(7) Butikens energiförluster [kWh/år]
Figur (7) visar butikens energiförluster. Ventilation, luftläckage, öppna dörrar/portar och transmissionsförluster minskar då samtliga förbättringsåtgärder har införts, däremot ökar kylbehovet. Rökgasförlusterna försvinner helt då oljepannan byts ut mot bergvärme.
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000
Energiförluster (med oljepanna)
Energiförlust (med bergvärmepump) Energiförluster (med
bergvärmepump och samtliga förbättringsåtgärder)
- 25 - 4.6 Butikens transmissionsförluster
Fig.(8) Butikens transmissionsförluster [kWh/år].
De totala transmissionsförlusterna som visas i figur (7) har delats upp och de olika posterna visas i figur (8). Samtliga poster minskar när samtliga förbättringsåtgärder har införts.
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 Transmissionsförluster (med oljepanna) Transmissionsförluster (med bergvärme pump) Transmissionsförluster (med bergvärmepump och samtliga förbättringsåtgärder)
- 26 -
4.7 Förbättringsåtgärder och dess minsknings potential gälande energiförbrukning Total energiförbrukning innan förbättringsåtgärd [kWh] Total energiförbrukning efter förbättringsåtgärd [kWh] Minskad energi [kWh] Minskad driftskostnad byggnad [SEK/år] Sänkt innetemp 100 800 90 300 10 500 3 500 Garage som sluss 100 800 87 400 13 400 4 500 Belysning 47 700 37 800 9 900 10 400 Datorer 16 400 9 900 6 500 6 800 Tilläggsisolera 100 800 88 900 11 900 4 000 Byta fönster 100 800 90 900 9 900 3 300
Tabell.(4) Varje förbättringsåtgärds minsknings potential gälande energiförbrukning
Tabell (4) visar energiförbrukningen innan, efter och den totala minsknings potential för varje enskild förbättringsåtgärd. Den minskade driftskostnaden per år för varje förbättringsåtgärd visas också i tabell (4).
4.8 Energikostnader för butiken Energitillskott olja och el (med oljepanna) Energitillskott el (med bergvärmepump) Energitillskott el (med bergvärmepump och samtliga förbättringsåtgärder) Olja [kWh/år] 103 800 0 0 El bergvärme [kWh/år] 0 31 900 23 500 Övrig el [kWh/år] 87 600 73 300 56 800 Total el [kWh/år] 87 600 105 200 80 300
Tabell.(5) Energitillskott olja och el med olika upvärmningssystem
- 27 - Kostnader olja och el (med oljepanna) Kostnader el (med bergvärmepump) Kostnader el (med bergvärmepump och samtliga förbättringsåtgärder)
Kostnad olja [SEK/år] 107 800 0 0
Kostnad el [SEK/år] 92 000 110 500 84 300 Kostnad totalt [SEK/år] 199 800 110 500 84 300 Tabell.(6) Kostnaden för olja och el beroende på uppvärmningssystem.
- 28 -
5. Diskussion
Det beräknade värdet på 88 000 kWh/år för elförbrukningen är cirka 12 % lägre än vad företagets elräkning anger. Vart elen används till kan röra sig om små saker som t.ex. motorvärmare och radioapparater men dessa står för en så liten del av den totala elförbrukningen att det inte borde påverka nämnvärt. Den högre elförbrukningen för ett specifikt år kan också bero på att Mekonomen använde någon typ av elslukande utrustning just detta år t.ex. en byggfläkt eller kompresor. En post som inte är beräknad i projektet är uppvärmning av tappvarmvatten som värms med elpatron. Då varmvattenförbrukningen är låg så borde inte elförbrukningen påverkas nämnvärt här heller. Men elförbrukningen kan även vara större t.ex. om varmvatten tanken är dåligt isolerad vilket leder till att elpatronen får jobba mer för att hålla önskad temperatur i tanken.
Mekonomen har ett uppvärmningsbehov på cirka 126 kWh/m2 och år med oljepanna. Butiken är byggd på 1970-talet och inga förbättringar har gjorts sedan dess förutom bytt ventilationssystem. Då normal uppvärmningsbehovet låg på 292 kWh/m2*år på 1970-talet för en genomsnittlig industrilokal får Mekonomens butik anses som mycket energisnål för den tiden.
Med samtliga förbättringsåtgärder och bergvärmepump så ligger uppvärmningsbehovet på cirka 73 kWh/m2 och år vilket är betydligt bättre än en industrilokal byggd på 2000-talet. En anledning till att siffrorna skiljer sig så mycket kan bero på att Mekonomen i Arvika är en butikslokal och inte en industrilokal som jämförelsen har gjorts mot.
Butikens nattbelysning inomhus kan även diskuteras om den verkligen behövs. Anledningen till att den finns kan vara för att visa upp butiken för kunderna en annan anledning kan vara för att förhindra inbrott.
Om belysningen kopplas till en rörelsedetektor skulle energi sparas, då belysning bara är tänd där personer befinner sig. En kontroll av butikens belysning kan genomföras för att ta reda på om den är överdimensionerad och därmed kan minskas.
- 29 -
Fig.(9) Port, dörr och ventil. Med och utan värmekamera.
Fig.(10) Skarven mellan tak och väggar. Med och utan värmekamera.
Innetemperatur har satts till ett konstant värde. Då värmen stiger uppåt borde temperaturen bli något högre vid taket än vid golvet vilket skulle medföra en större transmissionsförlust genom taket. För markens medeltemperatur har också ett konstant värde använts. För att få ett mer exakt värde på transmissionsförlusterna genom golvet skulle en beräkning på flera temperaturskikt i marken behöva göras.
Vid beräkningar av luftläckaget från butiken har ett standardvärde för luftotäthetfaktor använd. För att ta fram det verkliga värdet skulle en provtryckning av butiken behövts göras. I klimatdata finns ett värde på vindhastigheten men inte på dess riktning. I modellen har det därför beräknats att det blåser på en fjärdedel av butikens totala väggarea för att ta fram tryckbilden. Vid en angiven vindriktning hade ett mer exakt värde på tryckbilen kunnat tas fram.
- 30 -
förändringar i uppbyggnad däremot kommer indatan att behöva ändras. Åtgärder gällande uppvärmningsmetod och ventilation kommer att se olika ut beroende på att varje byggnad har en unik konstruktion både utvändigt och invändigt och olika geografisk placering vilket gör att olika förbättringsåtgärder lämpar sig olika bra för olika byggnader.
Klimatdata (temperatur, solinstrålning och vind) som använts i modellen gäller för Karlstad, men då Arvika och Karlstads geografiska läge är ganska lika så påverkar detta inte resultaten. Däremot om lokalen ligger långt norr eller söder ut i förhållande till berörd lokal måste klimatdata för den platsen användas då klimatförhållandena varierar kraftigt för olika platser i landet. Klimatdata som används är från 2004. För att få ett mer korrekt resultat borde en graddagskorrigering göras vilket innebär att en jämförelse av hur många graddagar ett normal år har och jämföra det med 2004.
Ett medelvärde över personer som vistas i lokalen per dag används i beräkningarna. Men i verkligheten varierar antal personer per dag, t.ex. kan det vara mycket mer folk vid en eventuell rea. Detta medför att kylbehovet och värmebehovet kan variera kraftigt beroende på årstid men även över ett dygn.
Bergvärmepumpens COP är ett värde från tillverkaren, detta värde är beräknat på det bästa fallet när bergvärmepumpen ger högst effekt. I verkligheten är förmodligen COP -värdet lägre än tillverkarens värde vilket medför att elförbrukningen blir något högre än det som är framtaget genom beräkningar.
Det finns fler förbättringsåtgärder än de som tagits upp i rapporten. Anledningen till att de inte används på butiken i Arvika är antingen av ekonomiska skäl eller att åtgärden redan utförts. Gällande ventilationen så finns idag bättre produkter på marknaden med bl.a. bättre verkningsgard på värmeväxlaren upp till 90 %. Men då Mekonomens ventilationssystem är förhållandeviss nytt kommer inte energivinsten bli så stor i förhållande till investeringskostnaden. Butikens uppvärmning var oljepanna innan bergvärme installerades av företaget. Som alternativ till bergvärme skulle man kunnat koppla på sig på fjärrvärmenätet som går utanför lokalen. Detta skulle medföra en minskad elförbrukning däremot får man betala en fast kostnad till fjärrvärmebolaget.
I modellen har olika tjocklekar på isoleringen prövats från 5-30 cm. Genom det erhölls en optimal tjocklek på isolering på 20 cm. Vid en tjockare isolering skulle energibesparingen inte öka nämnvärt medan investerings kostnaden ökar.
- 31 -
temperatursänkningen inomhus. Kylbehovet blir lägre om det tillåts en högre inomhus temperatur på sommaren.
Anledningen till att fönster med U-värde på 0,8 använts är för att de är bland de bästa som finns på marknaden. Ett problem som kan uppstå med fönster med lågt U-värde är att det kan bildas frost och dimma. Vid byte av fönstren kommer även solinstrålningseffekten minska detta har inte räknats med i arbetet.
Idag finns inga lågenergilysrör så därför kan inte lysrören byttas. Däremot kan vanliga klassiska glödlampor byttas mot lågenergilampor. Byte till ledlampsslingor skulle kunna vara ett alternativ men det kan leda till en förändrad ljusbild i butiken vilket kan vara negativt när
man vill presentera sina varor.
5.1 Källkritik
Böckerna som använts i studien är trovärdiga och objektiva då de används som studentlitteratur. Däremot kan vissa uppgifter som kommer direkt ifrån tillverkaren ifrågasättas. Eftersom tillverkaren troligen ger de bästa uppgifterna om produkten då den är körd utifrån ett optimalt läge vilket troligen inte är fallet i verkligheten. Därför kan dessa uppgifter vara bättre än vad de egentligen är.
- 32 -
6. Slutsats
Det finns en stor besparingspotential för Mekonomens butik i Arvika. Den största åtgärden har redan utförts då oljepannan ersattes med en bergvärmepump vilket ger en årlig besparing på cirka 89 000 SEK.
Förbättringsåtgärderna som rör belysning, datorer, sänka temperaturen och använda garaget som sluss kräver inga investerings kostnader utan bör utföras snarast och skulle du ge en besparing på cirka 25 000 SEK/år.
Tilläggsisolering av väggar och tak samt byta fönster kräver en inverterings kostnad och skulle ge en besparing på cirka 7 500 SEK/år
- 33 -
7. Tackord
- 34 -
8. Referenser
1. Cirkarl-Eric Hagentoft, Introduction to building physics, studentlitteratur, Lund 2001,
ISBN 91-44-01896-7.
2. Gunnar Dahlvig, Energi faktabok (7:e upplagan), faktabok liber, 1998, ISBN 47-01340-0.
3. Yunus A. Cengel, Robert H. Turner, John M Cimbala, Fundamentals of
thermal-fluid sciences (3:e upplagan), Mc graw hill, New York 2008, ISBN
978-007-126631-4.
4. Jonas Berghel, Roger Renström, Energitekniska formler och tabeller (8:e
utgåvan), Karlstad Universitet 2001.
5. Henrik Alvrez, Energiteknik Del 1(3:e upplagan), Studentlitteratur Lund 1990,2006, ISBN 91-44-04509-3.
6. Henrik Alvrez, Energiteknik Del 2(3:e upplagan), Studentlitteratur Lund 1990,2006, ISBN 91-44-04510-7.
7. Enno Abel, Arne Elmroth, Byggnaden som system, Formas 2006, ISBN 91-540-5974-1
8. Bengt-Åke Petersson, Tillämpad byggnadsfysik, Studentlitteratur Lund 2009, ISBN 978-91-44-05817-7
9. IVT värmepumpar, Produktfakta Greenline modell HT plus E14/E17, HT
E21/E26, IVT värmepumpar 2009.
10. Aircoil energi/miljö/värmeväxlare, Produktfakta ventilation modell WLR-04, Aircoil 2005.
11. Bo Pettersson, Byggnads ritning, ARKO bygg AB Arvika 1979. 12. Bränsle Companiet i Värmland AB, Oljefaktura, Jan 2008 - Maj 2009. 13. Fortum, Elfaktura Mekonomen Arvika, Jan 2009 – Dec 2009
14. Ocirkab, Golvvärme,[www]
- 35 -
15. Passivhem, Belysning, material & arkitektur, [www]
<http://www.passivhem.se/passivhem.html#5> (2009-12-17)
16. Lennart Faijermo, Energirapport solenergi i nuläge & framtid, Högskolan Kristianstad 2000, [www] < http://www.faijermo.se/PDF/Rapport-solenergi.pdf> (2010-01-13)
17. Helena Bülow-Hübe, Fönsterfysik och energitransport genom fönster, Energi och ByggnadsDesign, LTH, [www]
<http://www.ebd.lth.se/fileadmin/energi_byggnadsdesign/images/Utbildning/ABK100/F8 _PM_f_nsterfysik.pdf> (2010-02-14)
18. Mekonomen, Vårt företag i korthet, [www] <http://ir.mekonomen.se/sv/Vart-foretag-i-korthet/ >(2010-03-02)
19. Jernkontorets energihandbok, Energiinnehåll i olja, [www]
<http://energihandbok.se/x/a/i/10126/Energinnehall-i-olja-.html> (2010-02-10) 20. Britt Arvidsson, Bränslekompaniet, (2010-03-10)
21. Agneta Persson, Energianvändning i bebyggelsen, Kungliga ingenjörsvetenskapsakademin (IVA), Eskilstuna, 2004 22. Lindesbergs kommun, Uppvärmning, [www]
<http://www.lindesberg.se/Leva_och_bo/Energiradgivning/Uppvarmning/?mode= printframework> (2010-01-18)
23. Clarence M Hector, Värmeisolering och termiskt rummsklimat, 1996
- 36 -
Bilaga 1
De areor som vissas i tabell (1) är tagna från byggnadens originalritningar.
Area [m2] Söder Norr Väster Öster Total
Vägg area 81,166 70,790 151,798 149,7 453,454 Area fönster 1,200 11,576 8,400 27,018 48,194 Area dörrar 0 0 3,600 2,08 5,680 Area portar 0 0 15 0 15,000 Area tak 832,986 Area inre rand 724,065 Area yttre rand 120,208 Tabell (1). Lokalens areor.27
Värmekonduktivitet beskriver ämnets värmeledningsförmåga. Tabell (2) visar värmekon-duktiviteten för de materialen som ingår i byggnadens klimatskal.
λVärmekonduktivitet material [W/(m*K)] Tjärpapp 0,1228 Plåt 4529 Mineralull 0,03630 Plastfolie 0,03631 Gips 0,2232 Betong 1,0833 Frigolit 0,03634 Singel 2,035
Tabell.(2) Värmekonduktivitet för olika material.
27 (11) Byggnads ritning 28 (5) Energiteknik Del 1 s.362 29 (2) Energi faktabok s.95 30 (2) Energi faktabok s.95 31 (2) Energi faktabok s.95
32 (1) s. Introduction to building physics 16 33 (5) Energiteknik Del 1 s.362
34
(2) Energi faktabok s.95
- 37 -
Tjocklekarna för de olika materialen i klimatskalet är hämtade från ritningarna och vissas i tabell (3), (4), (5), (6) och (7). Tjocklek material vägg [m] Tjärpapp 0,002 Plåt 0,001 Mineralull 0,165 Plastfolie 0,0015 Gips 0,013
Tabell.(3) Tjocklekar för material i väggarna.36
Tjocklek material tak [m]
Tjärpapp 0,002
Plåt 0,001
Mineralull 0,2
Tabell.(4) Tjocklekar för material i taket.37
Tjocklek material grund [m]
Betong 0,12
Mineralull 0,05
Singel 0,15
Tabell.(5) Tjocklekar för material i grunden.38
Tjocklek material dörrar [m]
Plåt 0,003
Frigolit 0,03
Tabell.(6) Tjocklekar för material i dörrarna.39
Tjocklek material portar [m]
Plåt 0,005
Frigolit 0,045
Tabell.(7) Tjocklekar för material i portarna.40 Fönstrens U-värde har fåtts genom ritningen 1,3.41
Medeltemperatur mark i mellan Sverige ligger vid cirka 7,5°C42.
36 (11) Byggnads ritning 37 (11) Byggnads ritning 38 (11) Byggnads ritning 39 (11) Byggnads ritning 40 (11) Byggnads ritning 41
(15) Belysning, material & arkitektur
- 38 - Bilaga 2
Fig.(1)
