Energikartläggning av en äldre industrifastighet

1

Examensarbete. C-uppsats inom Fastighetsvetenskap

Energikartläggning av en äldre industrifastighet

Handledare: Sören Dahlin Urabana studier, Malmö Högskola VT 2009

2

Malmö Högskola Datum 2009-05-26

Fastighetsföretagarprogrammet

C-uppsats vt 2009

Handledare: Sören Dahlin Uppsatsgrupp: Anton Svan

Energikartläggning av en äldre industrifastighet

Energy mapping OF AN old industrial PROPERTY

3

Förord

I denna uppsats utreder jag möjligheten till energibesparing i en äldre industrifastighet genom olika åtgärder och investeringar. Ämnet är väldigt aktuellt och många fastighetsägare är på gång att åtgärda sin energikonsumtion.

Jag skulle vilja tacka en hel del personer som hjälpt mig vid genomförandet av undersökningen. Först vill jag tacka Lars Henrik Enlöf då det var han som kom på idén om energikartläggning av fastigheten. Sedan vill jag också tacka Stefan Johansson som är Maintenance Supervisor på Stenqvist. Han har bistått med hjälp när det har behövts och gjort allt för att jag skulle kunna genomföra alla undersökningar av fastigheten. Ett stort tack till min handledare Sören Dahlin som alltid ställer upp med hjälp och ger goda råd när det gäller fastighetsinstallationer. Slutligen ett tack till de företag och konsulter som ställt upp med hjälp av projektering av vissa installationer och svarat på frågor när jag har ringt.

Malmö i Maj 2009

Anton Svan

4

Sammanfattning

Samhället idag riktar sig mer och mer mot en av de stora miljöfrågorna - vad ska världen göra för att minska koldioxidutsläppen? En början är att minska ner på energikonsumtionen i hemmen men även industrier borde undersöka vad de kan förbättra. Våra boenden och lokaler står för en ganska stor del av det totala energianvändandet i Sverige.

Målet med studien är att undersöka hur mycket energi en äldre industrifastighet kan spara genom olika investeringar och åtgärder. Genom olika utredningar och beräkningar presenteras olika alternativ på besparingsåtgärder.

Många äldre byggnader borde ses över, var och vad de kan minska sin energikonsumtion på. Fastigheten som undersökts är belägen i Dalsland och ägs av koncernen Stenqvist. Den största delen av fastigheten är byggd under 1960-talet. Många av fastighetsinstallationerna är monterade under samma tid och kräver åtgärder för att spara energi. De olika åtgärdsförslagen kan appliceras på andra industrier byggda i samma tidsålder eller byggnadsstil. Några av de åtgärder jag har kommit fram till är installation av frånluftsvärmepump. Med en sådan installation skulle företaget spara drygt 250 000 kr/år. En billig men effektiv investering är frekvensomformare. Många av de fläktar som är installerade idag behöver inte köras med konstant fullt flöde utan skulle kunna varva ner och spara energi på det sättet. Enligt dataprogrammet Easy Save kan ända upp till ca 230 000 kr/år sparas in.

Fastigheten är mestadels byggd under 60-talet då energipriserna var betydligt lägre, är klimatskalet en stor energislukare. Förr brydde sig varken byggföretag eller ägare om att konstruktionerna inte var täta då energin var så pass billig. Utredning av transmissionsförluster och ofrivillig luftläckning är gjord och resultaten visar att hypotesen stämmer, byggnaden har stora värmeförluster.

Det kan vara svårt att övertyga en industriledare om att se över sina installationer och vad som kan sparas in på. Man tänker inte på att det oftast finns stora energibesparingsmöjligheter som kan resulterar i ett bättre ekonomiskt resultat. Det borde vara en tillräcklig dragkraft för de flesta företag.

5

Abstract

Society is today focusing more and more on one of the major environmental issues - what should the world do to reduce carbon emissions? A start is to reduce energy consumption in homes but industries should also examine what they can do to improve. Our homes and buildings account for a sizeable proportion of the total energy use in Sweden.

The aim of this study is to investigate how much energy an old industrial site can save through various investments and actions. Through various studies and calculations different options for savings is presented.

Many older buildings should be revised, on where and what they can do to reduce their energy. The land surveyed is located in Dalsland and owned by the Stenqvist group. The largest part of the property is built in the 1960s. Many of the domestic distribution system were mounted during the same time and calls for measures to save energy. The various proposals for measures can be applied to other industries built in the same age or architectural style. Some of the measures I have come to that would be profitable is the installation of an exhaust air heat pump. With such a setup the company would save 250 000 SEK / year. A cheap but effective investment is power-frequency converter. Many of the fans that are installed today do not need to run with a constant full flow, but could instead unwind and save energy in that way. According to the computer programme Easy Save, up to 230 000 SEK /

year can be saved.

Because the property was mostly built during the 60s, when energy prices were much lower, the climate cover is a large consumer of energy. Back then neither construction companies nor owners cared if the structures were not tight when the energy was so cheap. Investigation of transmission losses and air leakage is done and the results show that the hypothesis is correct,

the building has large heat losses.

It can be difficult to convince industry leaders to review their facilities and what can be done to save. This does not mean that there usually are large energy savings to make, which can result in improved economic performance. This should be a sufficient traction for most companies.

6

Innehållsförteckning

2.4.1 Primärdata s.15

2.4.2 Sekundärdata s.15

2.4.3 Datainsamling s.15 2.4.4 Bearbetning och tolkning s.16

2.5 Källkritik s.16

3. Tidigare forskning s.17

3.1 Background and introduction s.17 3.2 Energy consumption statistics and analysis of

typical commercial buildings s.17 3.3 Energy efficiency retrofit proposal s.17

3.4 Conclusion s.18

4. Teori s.19

4.1 Q-strängen s.19

4.1.1 Transmission – Qtr s.20 4.1.2 Ofrivillig ventilation – Qvo s.21 4.1.3 Styrd ventilation – Qvv s.23 4.1.3.1 Återvinning av värmeenergi s.23 4.1.3.2 Luftvärmeväxlare s.23 4.1.3.3 Vätskekopplad återvinning s.24 4.1.3.4 Återvinning med värmepump s.24 4.1.3.5 Värmeåtervinning – Qåter s.25 4.1.4 Varmvattenberedning – Qvvb s.26 4.1.5 Internvärme – Qint s.28 4.1.6 Effektbehov för att täcka

värmeförluster för transmission och

ofrivillig ventilation s.28 4.1.7 Fastighetsel – Qfel s.29 4.2 Energistyrning s.30 4.3 Energisparåtgärder s.30 4.3.1 Klimatskal/fönster s.30 4.3.2 Ytterväggar s.31 4.3.3 Frånluftsvärmepump s.31 4.3.4 FTX-system s.33

4.3.5 Fläktar och motorer s.34 4.3.6 Ventilationsdonen s.35 4.3.7 Frekvensomformare s.35 4.3.8 Styr och – reglerteknik s.37 4.3.9 Isolering av rör s.38

5. Empiri s.39

5.1 Referensfastighet s.39

7

5.3 Fastighetens effekt och värmebehov s.40

5.4 Ny maskinhall s.40

5.4.1 Transmission s.40

5.4.2 Ofrivillig ventilation s.41 5.4.3 Internt värmebidrag s.41 5.4.4 Värmebehov för att täcka förluster

pga transmission och ofrivillig ventilation i

nya maskinhallen s.42

5.4.5 Styrd ventilation s.42 5.4.6 Dimensionerande effektbehov s.42

5.4.7 Energibehov s.43

5.4.8 Varmvattenberedning för tapp-

varmvatten i hela fastigheten s.44 5.4.9 Varmvattenbehov till eftervärmningsbatteri s.44 5.5 Gammal maskinhall & färgkök s.44

5.5.1 Transmission s.45

5.5.2 Ofrivillig ventilation s.45 5.5.3 Värmebehov för att täcka förluster p.g.a.

transmission och ofrivillig ventilation i

gammal maskinhall och färgkök s.45 5.5.4 Styrd ventilation. S.46 5.5.5 Värmeåtervinning. S.46 5.5.6 Dimensionerande effektbehov i gamla

maskinhallen och färgköket s.47 5.5.7 Energibehov s.47 5.6 Styrd ventilation – Vån 1-3 s.48

5.6.1 Effektbehov s.48

5.6.2 Värmeeffekt som måste tillföras ventilationen s.48 5.6.3 Ventilationens värmebehov s.48 5.7 Övrig ventilationsutrustning s.48

5.7.1 Aggregat s.49

5.8 Fastighetens totala effekt och värmebehov s.49 5.9 Fastighetens system s.50 5.9.1 Ventilation s.50 5.9.2 Principskiss–FTXaggregat s.52 5.9.3 Principskiss – T-aggregat s.53 5.9.4 Värmeproduktion s.54 5.9.5 Elförbrukning s.54 6 Analys s.55 6.1 Ventilation s.55

6.2 Styr och reglerteknik s.55 6.3 Byte av FTX-aggregat 1 s.57 6.4 Byte av ventilationsaggregat 2 s.59 6.5 Enkla åtgärdsförslag på befintlig ventilation s.59

6.6 Utbyte av fläktar s.59

6.7 Utredningar av möjligheter till energibesparing s.60

6.8 Belysning s.62 6.9 Klimatskalet s.63 6.10 Frånluftsvärmepump s.63 6.11 Tidigare forskning s.66 7 Slutsatser s.67 7.1 Egna reflektioner s.70 Källförteckning s.71 Bilaga 1 Planritningar

Bilaga 2 Diagram över frekvensomformare Bilaga 3 Produktspecifikation över kylbatteri

8

1 Inledning

1.1 Ämnesval

Energikartlägga en äldre industrifastighet och komma med åtgärdsförslag.

Valet av ämne finner jag väldigt intressant. Det är dessutom omdiskuterat i media. Energifrågor är en av de största frågorna som diskuteras runt om i världen. Vad kan företag och privatpersoner göra för att minska sin energiförbrukning? Jag har inriktat mig på äldre industrifastigheter med gamla tekniska installationer och ett gammalt klimatskal1.

Fastighetsvetenskap är ett brett ämne som behandlar många grenar och jag anser att mitt förarbete i ämnet i hög grad berör fastighetsvetenskap. Då jag läser service management (teknisk inriktning) med fokus på tekniska installationer och energi känns ämnesvalet relevant med tanke på min utbildning. Personligen ser jag ämnesvalet som ett steg närmare arbetsmarknaden och en inblick i verkligheten.

1.2 Bakgrund

I dagens samhälle strävas det efter att minska energiåtgången. Sveriges industrier står för cirka 40 procent av den totala energiförbrukningen i landet.2 Energiförbrukningen är oftast en stor kostnadspost för företag och därför anser jag att det är intressant att undersöka vad företag med äldre industrifasigheter kan göra för att minska energiåtgången. Fastighetsbranschen strävar efter att utveckla sina tekniska installationer vilket leder till en minskad energikonsumtion samt bidrar till en bättre ekonomi och miljö. Totalt sett har inte energianvändningen ökat bland Sveriges industrier trots den kraftiga produktionsökningen sedan 1970-talet. Den specifika energianvändningen (energianvändningen per krona produktionsvärde) har sjunkit med 40 procent de senaste 30 åren.3 Det finns fortfarande

1

Förklaring av klimatskal - http://www.energimyndigheten.se/sv/Hushall/Bygga-nytt-hus/Klimatskal/

2

http://www.energimyndigheten.se/

3

9

mycket effektiviseringar som kan göras, speciellt när det gäller äldre industrifastigheter och deras tekniska fastighetsinstallationer.

Utgångspunkten för kartläggningen är att undersöka om all energikrävande utrustning och installationer tjänar sitt syfte. Är den rätt dimensionerad, är den effektiv och kanske man kanske till och med plocka bort något? Fastighetens VVS-system inkl. belysning är ofta en mycket större kostnadspost än vad många är medvetna om.

Kartläggningen av industrifastigheten med kommande åtgärdsförslag är den genomgående röda tråden.

Fastigheten som energikartläggs är belägen i Dals Långed som ligger i Dalsland. Jag har under projekttiden fått handledning av Lars Henrik Enlöf som är konsult och arbetar för företaget Projektengagemang.

1.3 Syfte

Undersökningens syfte är att kartlägga energiåtgången för en industrifastighet. Under arbetets gång gås energislukare på de tidigare nämnda områdena igenom men också det yttre klimatskalet studeras. Fastigheten är relativt gammal med äldre installationer som behöver kartläggas. Allt ställs upp i en rapport över nuläget med framtida investeringsförslag. Till grund för investeringsförslaget presenteras kostnadskalkyler, LCC-kalkyler, kalkyler för genomförande och hur stor besparing som är möjlig. LCC står för Life cycle cost, en kostnadskalkyl över föremålets livslängd.

1.4 Frågeställningar

Undersökningen behandlar vilka åtgärder man kan göra för att minska energimängden för en industrifastighet. En äldre industrifastighet i Dals Långed undersöks och denna används därefter som referensobjekt.

Huvudfrågeställning - Hur mycket energi kan man bespara genom energieffektiviseringar och investeringar för en äldre industrifastighet?

10

Forskningsfrågor

- Vilka besparingar kan göras?

- Vad kostar investeringar som medför förbättringar?

1.5 Avgränsning

Elförbrukningen delas upp i två olika kategorier, dels är det fastighetsel och dels är det verksamhetsel. Uppsatsen begränsas till de tekniska installationer som rör fastighetselen. Fastighetsinstallationerna är värmeproduktion, värmesystemet och ventilation. Installationer som rör industrins produktion tas därför inte upp.

1.6 Målgrupp

Rapporten riktar sig till olika tänkvärda intressenter.

Den första målgruppen är de verksamma inom fastighetsbranschen och dess intressenter. Att de skall kunna läsa rapporten och efter det titta på vad de kan göra för att minska sin energikonsumtion och spara pengar på.

Andra målgruppen som kan dra nytta av rapporten är VVS-konsulterna. Ibland kan det, även för en yrkeskunnig person, vara svårt att hitta inspiration. Då är min förhoppning att rapporten ska kunna vara ett hjälpmedel för dem.

Den tredje målgruppen är Malmö Högskola med dess lärare och studenter. En förhoppning är att de kan hitta inspiration både privat och till framtida projekt. Energifrågor riktar sig till många utbildningar på högskolan som byggtekniker, byggdesign och fastighetsföretagar-programmet

Till sist är det min förhoppning att jag efter genomförd rapportskrivning har större insikt i energifrågor och har tagit lärdom om ämnet energi som kan appliceras på många olika branscher så jag ser detta som en dörr ut mot en bred arbetsmarknad.

11

1.7 Disposition

Kapitel 1 – Inledning

I detta kapitel beskrivs studiens ämnesval, bakgrund, syfte, frågeställningar. Vidare presenteras de avgränsningar som gjorts och vilken målgrupp uppsatsen riktar sig mot. Till sist presenteras uppsatsens disposition.

Kapitel 2 – Metod

Här redovisas de vetenskapliga metoder författaren har tagit upp och redogjort för. Vidare beskrivs det tillvägagångssätt jag har använt mig av i studien och den bearbetning och tolkning av det insamlade materialet. Även källkritiken som behandlar trovärdigheten i de källor jag använt.

Kapitel 3 – Tidigare forskning

Kortfattat redogörs för en tidigare studie utförd i Kina. Studien behandlar samma ämne som i denna uppsats, de kollar på energikonsumtionen i en kommersiell byggnad i Tanjin.

Kapitel 4 – Teori

I detta avsnitt redogörs de teorier som är relevanta för studien. Teorier om energibesparingsåtgärder inom fastighetsbranschen som ska styrka analysen med hjälp av förklaringar i text och bild.

Kapitel 5 – Empiri

Empirikapitlet redogör för hur fastighetens energikonsumtion ser ut idag, en såkallad nu-läges rapport. Kapitlet tar även upp fastighetens förutsättningar och avgränsningar som t.ex. ortens årsmedeltemperatur för att de fysiska beräkningarna skall kunna genomföras.

Kapitel 6 – Analys

Undersökningsresultatet kopplas till de tidigare upptagna teorierna om energibesparingsåtgärder. Kapitlet analyserar alla de rubriker som har redovisats i teorin och empirin med en eller flera åtgärder för att minska energiförbrukningen.

12 Kapitel 7 – slutsats

I slutsatsen redovisar författaren de konkreta resultat som framkommit i analysen. Där kan man se svart på vitt vad som är lönsamt att åtgärda. Kapitlet innehåller även författarens egna reflektioner över uppsatsen där man kan läsa om olika tankar som reflekteras över arbetet.

13

2 Metod

I följande avsnitt redogörs de metoder som använts för undersökningen. Med hjälp av redovisade metodval ska en ej insatt person kunna utföra samma undersökning och uppnå liknande resultat.

Introduktion

Metodkapitlet delas in i två sorters metoder, en vetenskaplig metod och en praktisk metod. Den vetenskapliga metoden beskriver och förklarar olika vetenskapliga tillvägagångssätt och begrepp.

Praktisk metod förklarar tillvägagångssätt för genomförande av vetenskaplig metod med dess problematik. I detta kapitel redogörs svårigheten med exakta beräkningsresultat och de antagande som är tvungna att göras. Vid val av fastighet var det en konsult jag känner som frågade mig om jag ville genomföra en energikartläggning av en äldre industrifastighet.

2.1 Vetenskapligt tillvägagångssätt

Det vetenskapliga tillvägagångssättet är metoder som är baserade på vetenskapliga teorier och kan användas på undersökningsområdet.

2.2 Kvantitativ och kvalitativ metod

En undersökning kan göras utifrån såväl kvantitativ som kvalitativ metod.4 De olika metoderna väljs beroende på tillvägagångssätt i forskningsprocessen och vilka forskningsfrågor som ska besvaras.

För att finna svaret på huvudforskningsfrågan är i denna studie såväl kvantitativ som kvalitativ forskningsmetod använd. Kvantitativa metoder används då stora mängder data skall

4

14

samlas in och om undersökningen bygger på enkäter och statistiska sammanställningar samt när olika hypoteser testas. Metoden är också användbar då olika samband ska sökas och redovisas. I denna studie samlades stora mängder data in för att en bild av nuläget skulle erhållas.

För att besvara den andra forskningsfrågan har en kvalitativ metod använts. En sådan baseras på upplevelser, värderingar och personligt engagemang. Metoden är mycket användbar vid en sökande forskningsprocess där grunden är observationer, djupintervjuer och textanalyser5.

Den tredje forskningsfrågan besvaras genom en kvantitativ undersökning där olika hypoteser testas och när samband ska redovisas.

2.3 Positivism och relativism

Den kvantitativa forskningsmetoden bygger på ett positiviskt antagande. Positivism bygger på sann kunskap, att det bara finns ett rätt svar på alla frågor.6 Thurén skriver att det endast finns

två källor till kunskap, källorna är det som sinnena uppfattar och det som kan räknas fram med hjälp av logik. Slutsatserna av den information som uppkommer skall analyseras logiskt. Patel och Davidson (1991) skriver: ”Forskaren skall kunna bytas ut och resultatet av forskningen skall ändå bli det samma. Uppfattningen att en forskare alltid skall vara objektiv i sitt arbete kommer från detta positivistiska ideal”.

Då den kvantitativa forskningen bygger på positivism ligger relativism till grund för kvalitativ forskningsmetod. Relativism kännetecknas av att forskarna står i yttre förbindelse till forskningsobjektet. Tankesättet är att alla sanningar är beroende av tillfälliga förhållanden som förändras under olika omständigheter.

5

Hartman 1998:239

6

15

2.4 Praktiskt tillvägagångssätt

2.4.1 Primärdata

Primärdata i uppsatsen utgörs av de siffror och värden jag har fått fram genom den kartläggningen av fastigheten. Uppgifterna har framkommit genom olika mätningar och uträkningar av de tekniska installationerna.

2.4.2 Sekundärdata

Mycket av den litteratur som använts ligger till grund för de teorier som redovisas. Litteraturen består av olika myndighetstexter, broschyrer från företag och fackböcker skrivna av professorer och andra experter inom området.

2.4.3 Datainsamling

För att kunna genomföra en kartläggning över energikonsumtionen har hela fastighetens yta och dess fastighetstekniska installationer kartlagts. Alla rum och lokaler har inventerats på följande data: - Rumstyp - Belysningstyp - armatur - Effekt på belysning - Placering av armaturer - Värmekälla - Effekt på värmekälla - Fönstertyp/U-värde - Dörr/port/U-värde - Väggmaterial/U-värde - Troligt luftläckage - Tilluft/frånluft - Antal ventilationsdon

16 - Placering av don

- Dontyp

Genom denna rumsinventering och datainsamling över de befintliga installationerna har en uppfattning över nuläget kunnat fås. Denna ligger till grund för den fortsatta forskningen. Vid insamling av denna information har det ej kunnat göras några intervjuer då ingen anställd på industrin har någon expertiskunskap inom området.

Vid datainsamling av de fastighetstekniska installationerna har jag haft hjälp av en ventilationstekniker på företaget IYT. De har tidigare gjort mätningar i ventilationsaggregaten och dess system i fastigheten. Informationen har varit till hjälp även då det har varit dåliga mätpunkter i systemen. Dåliga mätpunkter innebär att rent mättekniskt sett är de mätvärden som har uppmätts inte tillförlitliga till hundra procent.

2.4.4 Bearbetning och tolkning

Det insamlade materialet har resulterat i olika beräkningar över energiåtgången i de olika installationerna. Detta är det enda sättet att få fram ett resultat, jämföra de gamla siffrorna med de nya efter gjorda investeringar. De värden och siffror som jag inte har kunnat ta reda på genom utredning eller beräkning har jag antagit. Det är siffror som har använts i tidigare tekniska arbeten under utbildningen.

2.5 Källkritik

När det gäller tekniska utredningar är det viktigt att datainsamlingen är korrekt utförd och innehåller trovärdiga siffror. Vid stora mätfel eller misstag kan resultatet bli missvisande och de åtgärder som presenteras i slutsatsen kan kännas orealistiska för fastighetsägaren.

De flesta data som redovisas är insamlade från tillverkare eller yrkeskunniga människor. De antagande som är gjorda är redovisas och bedöms som realistiska. De källor som används är tillförlitliga källor med hög expertiskunskap på området. Information har även hämtats från Energimyndigheten med stora kunskaper inom energi. Det är de som sätter energinormerna i Sverige.

17

3 Tidigare forskning

The analysis of energy consumption of a commercial building in Tianjin, China

Detta kapitel redogör för en tidigare forskningsstudie som behandlar energikonsumtionen av en kommersiell byggnad i Kina.

3.1 Background and introduction

Genom den ökande exploatering och livskvalité som sker i Kina ökar där med energikonsumtionen. Den blir mer och mer uppmärksammad när de har börjat titta på statistik över elektriciteten per kvadratmeter som är skrämmande hög. Siffran som presenteras är 70 – 300 kWh/m², vilket är 10 – 20 gånger så mycket jämfört med liknande byggnader.7 De har kartlagt och studerat de olika fastighetstekniska systemen för att kunna göra en nu-läges rapport.

3.2 Energy consumption statistics and analysis of typical commercial buildings

Huvudslutsatsen av deras utredning är att alla fastighetstekniska installationer som t.ex. ventilation, värmesystem, kylsystem och mycket mer är i behov av energibesparing. Alla installationer konsumerar mycket mer energi än nödvändigt. Fastigheten är fördelad i två byggnader, äldsta delen byggdes 1928 men är renoverad i flera omgångar efter det. Nyaste delen byggdes 1994 och har därför nyare installationer. 8

3.3 Energy efficiency retrofit proposal

Genom en installation av HVAC-system som står för klimatkontroll i byggnader skulle energikonsumtionen sjunka rejält. De befintliga systemen behöver installation av styr och regler utrustning men även vissa komponenter i systemen behöver bytas ut.

7

Dai and Wu, 2007

8

18 3.4 Conclusion

Storskaliga kommersiella byggnader har en hög energikonsumtion. Effektiva mätningar borde göras för noggrann bevakning av systemen.

Analysera och ställa diagnos för den energi byggnaderna konsumerar som ett första steg för effektivare installationer vid bygge.

Energioptimeringen med hjälp av HVAC systemet kan sänka energikonsumtionen rejält.

Rimliga tester, analyser och diagnoser är betydande för utbyte av delar i installationer.9

9

19

4 Teori

En fastighet har olika energibehov beroende på klimatskalet och dess isoleringsförmåga. För att en fastighet eller byggnad ska vara så energisnål som möjligt krävs flera faktorer. Den måste vara välisolerad och ha begränsade köldbryggor för att få så liten transmission som möjligt men också ett ha väl optimerat värme och ventilationssystem. När man pratar energi inom fastighetsbranschen finns det en såkallad Q-sträng där alla delar ingår. Byggnadens totala energianvändning delas upp i olika plus och minusposter. Posterna beror på husets klimatskal, energibehov, människors beteende och klimat ute och inomhus. Enligt Boverkets byggregler (BBR 12) är byggnadens specifika energibehov är dess nettoenergibehov definierad av systemgräns, det vill säga ”huset” med den kompletterande förutsättningen att ingen spillvärme för värme, el eller kyla sker inom systemgränsen. Beräkningen resulterar i behovet för värme, kyl- och elenergi för att tillgodose fastigheten.10 Till systemgräns ”huset” hör allt från fastighetens ytterväggar som är klimatskalet till klimatstyrande system och betjänande system. Det klimatstyrande systemet är de som fordras för att erhålla det önskade klimatet i huset med hänsyn till verksamhet och utomhusklimat. De betjänande systemen är de som erfordras för att huset kan användas till det byggnaden är avsedd för t.ex. bostad eller industrilokal. 11 4.1 Q-strängen ng Qåtervinni Q Qfel Qvvb Qvv Qvo Qtr Qtotal int

Qtr – Transmission, värmetransport genom ett material när sidorna har olika temperatur.

Qvo – Ofrivillig ventilation, luftläckning och fönstervädring.

Qvv – Styrd ventilation, den mekaniska ventilationen.

Qvvb - Varmvattenberedning

10

Energihushållning och värmeisolering, Svensk byggtjänst 2007

11

20

Qfel – Fastighetsel, de fastighetsinstallationer som hör till fastighetsfunktionen.

Qint – Interna värmebidrag som solinstrålning, personvärme, apparater och belysning.

Qåtervinning – Hur mycket energi som återvinns i ett FTX-aggregat

4.1.1 Transmission – Qtr

Med transmission menas den värmetranssport som sker genom byggnadens klimatskal när insidan är varmare än utsidan vid kallt klimat. Det blir en transmissionsförlust som kan vara mycket kostsam för fastighetsägaren. Transmissionsförlustens storlek beror på de olika temperaturerna inne och ute, ju större temperaturskillnad det är, ju större blir värmetranssporten. Detta kan motverkas med välisolerade väggar, golv, tak, fönster och dörrar. Även om transmissionen kan verka liten på några meters vägg kan det totala läckaget bli stort om man summerar huskroppsytan. Det är därför viktigt att räkna med dessa förluster när man kontrollerar en byggnads energikonsumtion.

Låg energianvändningen får inte bara åstadkommas genom teknisk utrustning utan byggnaden i sig måste också hålla en hög energiprestanda enligt BBR 12. Ett ytterligare motiv är att det är mer kostsamt för fastighetsägaren att i efterhand förbättra klimatskalet. När beräkning skall göras för U-värde måste värmetransporten genom alla byggnadsdelar och de extra värmetransporter som sker genom köldbryggor beaktas. Beräkningarna skall göras enligt EN- och ISO-standarder som är svenska standarder. Kravet på högsta genomsnittliga U-värde på byggnadens omslutningsyta för lokaler är 0,70 W/m²K.12

Ett väl värmeisolerat hus är en förutsättning för att få en energieffektiv byggnad. Vid mindre värmeförluster behöver inte byggnadens uppvärmningssystem jobba lika hårt och sparar därmed energi.13 Det viktigaste i klimatskalet är fönster, då dessa i jämförelse med ytterväggar har en sämre isoleringsförmåga. Stora fönsterpartier kan bli kostsamt över hela året. Sommartid släpper de in mycket värme från solen och då måste ventilationen kyla fastigheten och på vintern försvinner värmen ut genom fönstren. Det optimala är fönster med bra isolerförmåga och solavskärmning.

12 _{Energihushållning och värmeisolering, Svensk byggtjänst 2007} 13 _{Energihushållning och värmeisolering, Svensk byggtjänst 2007}

21

När värmetransport genom byggdelar skall beräknas förenklas det med en benämning som heter U-värde. Begreppet står för värmegenomgångskoefficient för en byggnadsdel. U-värde definieras som den värmemängd som per tidsenhet passerar genom en kvadratmeter av konstruktionen då skillnaden i lufttemperatur på ömse sidor om densamma är en grad.14

Exempel på transmissionsberäkning  t t W K t t A U Q r u C W tr C u r m C m W i i tr ( * )*( ) *( ) 2 2_* *        C kW K Platta Tak dörrar Fönster Väggar tr 0,365 0,572 0,056 0,14 1,133 / 1000 700 * 2 , 0 1000 700 * 08 , 0 1000 8 , 408 * 4 , 1 1000 2 , 2279 * 16 , 0 ,                

Förklaring – För att kunna räkna ut Q_tr som är den dimensionerande effekten måste effektbehovet

tr

K räknas fram först . Då får man fram hur många watt värmeenergi per grad det vandrar genom de olika materialen. När man har fått fram energimängden som vandrar genom de olika byggdelarna multiplicerar man dem med respektive omslutningsyta och adderar alla summor. Resultatet blir antalet kilowatt (kW) per grader Celsius som vandrar genom byggnaden. Q_trredovisas senare i teorin.

4.1.2 Ofrivillig ventilation - Qvo

Ofrivillig ventilation är okontrollerat luftläckage genom klimatskalet. När luftläckning uppstår måste den kalla uteluften värmas till samma temperatur som inomhus. Detta förekommer i nästan alla byggnader och innebär en onödigt hög energianvändning. I de fall luftläckaget är stort behövs rumstemperaturen höjas extra mycket för att undvika risken för drag. Perioden när luftläckningen är större är vintertid som då medför ett större värmeeffektsbehov. De ultimata huset är ett helt lufttätt hus med ett välanpassat ventilationssystem. För att minska det ofrivilliga luftläckaget kan man sätta in fläktstyrd frånluft och uteluftsdon. Om uteluftsdonen och frånluftsdonen placeras rätt minskar det ofrivilliga luftläckaget om byggnaden är relativ tät. Med ett för stort luftläckage ökar risken

14

22

för fuktskador i klimatskalet. Frånluftsflödet bör injusteras med ett högre flöde än tilluften för att minska risken för att fuktig luft vandrar igenom konstruktionen.

Beräkning av luftläckage är mycket svårt att genomföra med precision då ingen direkt kan säga var i en konstruktion det läcker. För att genomföra en beräkning används därför schablonvärden för luftläckning. Bästa resultat får man vid provtryckning av byggnaden. Man mäter luftläckning när man provtrycker byggnaden med 50 Pa tryckskillnad mellan inne och ute. Schablonvärdet som används är 0.1 luftomsättningar per timme inklusive fönstervädring. BBR (Boverkets byggregler) ställer inga krav på lufttäthet i nybyggda byggnader utan det måste konstruktören precisera under projekteringen. BBR har tidigare ställt krav på lufttäthet och då var gränsvärdet 0.8 l/s*m².15

Exempel på uträkning för ofrivillig ventilation/luftläckning.

  c t t K t t W V Q _{r u} C W Vo C u r C kg Ws p m kg s m o Vo * * *( ) *( ) * 3 3      C kW K_Vo *1,2*10005*10 0,394 / 3600 11760 * 1 , 0 3

Läckluftflöde eller oplanerad ventilation. Ansätt no = 0,1 oms/h

Förklaring – För att räkna ut den dimensionerande effekten (Q_Vo) måste effektbehovet per grad räknas ut först (K_Vo). Då multiplicera det antagna luftläckaget (0,1) med fastighetens volym och divideras det med antalet sekunder per timma. Summan multipliceras med densiteten, specifika värmevärdet och 0,001 för att få rätt enhet. Resultatet blir ett effektbehov per grader Celsius. Det dimensionerande effektbehovet redovisas senare i teorin.

15

23

4.1.3 Styrd ventilation – Qvv

Det ventilationsflöde som man kan styra över är den mekaniska ventilationen. Ventilationen av en byggnad behövs främst för att rena luften från föroreningar men också för att leda bort eventuell fukt. Föroreningarna kommer främst från människor och deras aktiviteter som till exempel matlagning. BBR ställer vissa krav på tilluftsflöden i en byggnad beroende på verksamhet, hur många personer som vistas där och ändamålet med fastigheten. Minimikravet är 0.35 l/s*m² golvarea. Ofta behövs det större flöden än vad lägsta kravet ställer beroende på vad det är för slags rum som ventileras. I en arbetslokal ska tilluftflödet 7 l/s*person läggas till utöver grundkravet och på ett kontor skall tilluftsflödet ökas med 7-10 l/s*person. För att inte slösa energi i onödan på ventilation när ingen befinner sig i de olika rummen finns behovstyrd ventilation. När ingen befinner sig i rummet kan ventilationen sänkas till 0.1 l/s*m² som är ett lägsta krav. På det sättet behöver inte ventilationsaggregatet jobba lika hårt och sparar därmed energi.16

4.1.3.1 Återvinning av värmeenergi

Mekanisk ventilation kan även användas till uppvärmning av en fastighet. Med rätt dimensionerat ventilationssystem med värmeåtervinning i aggregatet kan det var den mest energieffektiva uppvärmningen man kan ha i en fastighet. Värmeåtervinningen kan ske på tre sätt, antingen med hjälp av luftvärmeväxlare, vätskekopplat system eller en värmepump. Alla värmeväxlare (VVX) återvinner den värmeenergi som finns i den frånluften som kommer tillbaka från rummen och värmer sedan den inkommande uteluften som blir tilluft efter värmeväxlingen.

4.1.3.2 Luftvärmeväxlare

Med dagens teknik kan en roterande värmeväxlare uppnå en temperaturverkningsgrad på 80-85 procent. Det installerade värmeeffektbehovet i fastigheten minskar rejält med en effektiv värmeväxlare. Återvinningen bör kunna regleras så inte ett för stort värmetillskott uppstår under vissa perioder. Sommartid finns det oftast inget värmebehov och då behöver luften inte

16

24

växlas i värmeväxlaren. Då kan uteluften passera utan att värmas med hjälp av en by pass-funktion. Det innebär att luften leds förbi värmeväxlaren utan att värmas upp om uteluftstemperaturen är tillräckligt hög. Den värmeenergi man sparar medför att andelen köpt energi minskar och där med utgifterna. En luftvärmeväxlare kan bara användas med ett system som använder både till- och frånluft.17

4.1.3.3 Vätskekopplad återvinning

Ett vätskekopplat system har inte lika hög verkningsgrad som en roterande värmeväxlare men har andra fördelar. I ett nyinstallerat vätskekopplat system kan en verkningsgrad på 55-65 % uppnås. Verkningsgraden i detta system spelar in på vattentemperatur och flöde i systemet. Detta används med fördel i industrier där man vill undvika risken att till- och frånluft blandas. Värmeväxlaren är ett slutet system som skiljer luftmängderna åt. Systemet består av två delar, ett slags batteri med två poler som är ihopkopplade med vätska emellan frånluftssidan och tilluftssidan. Värmeenergin i frånluften värmer vätskan i batteriet som sedan transporteras till tilluftssidan och värmer luften med den återvunna värmeenergin.18

4.1.3.4 Återvinning med värmepump

Värmepump som återvinning används till system med fläktstyrd frånluft. Frånluftsvärmepumpen drivs av el och används till att ta tillvara på värmeinnehållet i frånluften. Hur effektiv den är beror på hur stor temperatursänkning som är möjlig och hastigheten på frånluftsflödet. Värmepumpen tar upp värme ur frånluften och värmer vatten som cirkulerar igenom för att sedan användas till ett vattenburet värmesystem och varmvattenberedning. Oftast klarar frånluftsvärmepumpen bara att värma vatten till det vattenburna värmesystemet som förser fastigheten då framledningstemperaturen blir för låg. Pumpen kan hjälpa till med varmvattenberedning men behöver ofta hjälp av en el-patron som skjuter till värme då varmvattnets temperatur måste vara minst 55 grader för att undvika legionellabakterier. När man pratar om värmepumpar brukar man prata om ett COP-värde och

17

Energihushållning och värmeisolering, Svensk byggtjänst 2007

18

25

det anger hur effektiv den är. Till exempel kan det stå COP-3 som betyder att man får ut två delar värme per köpt del el. Det innebär att man bara behöver betala en tredjedel av elkostnaden mot vad det hade kostat med direktverkande el. En frånluftsvärmepump kan bara användas på de hus/fastigheter som har ett vattenburet distributionssystem. BBR ställer heller inte här några krav på värmeåtervinning från ventilationsluften men kan med fördel användas för att uppnå en så liten energikonsumtion som möjligt.19

Exempeluträkning på styrd ventilation utan återvinning.

  c t t K t t W V Q r u C W Vv C u r C kg W s p m kg s m v Vv * * *( ) *( ) * 3 3    Luftflöde 0,35 l/(s*m2) ger K_Vv 0,35*10 3*2024*1,2*1005*10 3 0,85kW/ C Förklaring för uträkning –

För att få fram det dimensionerande effektbehovet behövs effekt per grad räknas fram (K_Vv). Luftflödet 0,35 multipliceras med 0.001, golvets yta, densiteten, specifika värmevärdet och 0.001. Resultatet blir antal kW/°C. Varför vissa tal multipliceras med 0,001 är för att få rätt enheter.

1.1.1 Dimensionerat effektbehov för att värma ventilationsluften från -18°C till 21°C. K _Vv

multipliceras med gradskillnaden mellan inomhustemperatur och dimensionerande utomhustemperatur.

kW Q_Vv 0,85*(21 ( 18)) 33,

4.1.3.5 Värmeåtervinning - Qåter

Vid värmeåtervinning värms luften från utetemperaturen (tu) till temperatur (tå) i

återvinningsaggregatet och därefter till rumstemperatur (tr) i eftervärmningsbatteri och/eller i

rummet.

Värmeeffekt som måste tillföras till ventilationsluften

19

26 W t t K Q_{Vv Vv}*( _{r å}) t_å t_{u T} *(t_r t_u) T= 70% temperaturverkningsgrad för värmeåtervinning. kW

QVv 0,85*(1 0,7)*(21 ( 18)) 9,9 för att värma ventilationsluften till

rumstemperatur.

Om man jämför effekterna för uppvärmningen av ventilationsluften ser man att det är mycket mer lönsamt med ett aggregat med värmeåtervinning. Även om installationskostnaden är högre på ett ventilationsaggregat med värmeåtervinning jämfört med ett aggregat utan återvinning tjänas den extra kostnaden snabbt in på den energibesparing som åstadkoms.

4.1.4 Varmvattenberedning – Qvvb

Varmvattenanvändandet kan variera stort beroende på brukarnas vanor. En fastighet med mycket barnfamiljer har ofta en större konsumtion av varmvatten än en fastighet med yngre eller äldre människor som bara bor en eller två per lägenhet. Den utveckling som har skett på varmvatteninstallationerna har visat sig ge resultat. Många har satt in effektivare blandare och lågflödes duschmunstycke med större luftinblandning. Med den åtgärden kan man spara 5 kWh/m²20 Uppvärmning av vatten kan ske antingen med el eller med värme från annan energikälla som till exempel frånluftsvärmepump. När man producerar varmvatten är det viktigt att använda sig av en ackumulatortank som lagrar varmvattnet så att energikällan inte behöver arbeta konstant utan först när det finns behov. Varmvattenbehovet finns året runt till skillnad mot uppvärmningen av fastigheten med hjälp av värmesystemen. Generellt är konsumtionen av varmvatten större vintertid än sommartid och energimängden som går åt för uppvärmning är något större på vintern då vattnet är någon grad kallare. Årsmedeltemperatur för kallvatten är 8°C och ska värmas till cirka 55°C.21 Varmvattenbehovet i industrifastigheter varierar beroende på vad varmvattnet används till. I vissa fall kan varmvatten ingå som ett steg i en produktion. Alla industrier har en viss mängd varmvattenförbrukning då det alltid finns omklädningsrum med duschar, toaletter och personalrum med pentryn. För att exakt få fram varmvattenförbrukningen i en industrifastighet måste man räkna fram det som i

20

Undvik fel och fällor som ökar energianvändningen i byggnader, FoU-Syd, 2008

21

27

exemplet här nedanför. Eller likställa varmvattenbehovet med hjälp av ett nyckeltal som finns för lägenheter.

år kWh BRA

h

Q_VVB 5*lg 0,015* *365 / (Installationsteknik, Catarina Warfvinge) Effektbehov för vvb   c t t kW V Q C KV VV C kg kWs p m kg s m VV VVB  _{}  _{* * *( )} * 3 3 W k Q_VVB 0,7*10 3*1000*4,2*(55 8) 138

Förklaring – Varmvattnets sannolika flöde multipliceras med densiteten, specifika värmevärdet och temperaturdelta mellan varmvatten och kallvatten. Resultatet blir den effekt som behövs för att värma vattnet.

Effektbehov med ackumulatortank-

W k QVVB 138*0,2 28

Om det uppvärmda vattnet kan lagras med hjälp av en ackumulatortank räcker det med 20 procent av effekten. Ovan visas det totala effektbehovet multiplicerat med 0,2 och

effektbehovet har minskat väldigt mycket.22

Ett exempel på hur man kan gå till väga för att uppskatta energibehovet för varmvatten i hushåll- Energibehov för vvb år kWh BRA h Q_VVB 5*lg 0,015* *365 / 23 år kWh Q_VVB 5*60 0,015*4200*365 / = 132495 kWh

22 _{Stefan Aronsson, Chalmers Tekniska Högskola, 7.4 effektbehov för tappvarmvattenberedning} 23

28

Förklaring – Antagen effektförbrukning (5) multiplicerat med det sannolika flödet och totala bostadsarean. Summan multipliceras med 365 och resultatet blir den uppskattade energiförbrukningen under ett år.

4.1.5 Internvärme - Qint Qpersoner Qbelysning Qapparater Qsol

Den interna värmen är så kallad gratisvärme som produceras av människor, belysning, solinstrålning och apparater som t.ex. tv, datorer, hushållsmaskiner eller produktionsmaskiner i industrier. I en mindre lägenhet brukar man räkna med 200W/lgh. I en industrilokal är den siffran betydligt större. I en maskinhall där produktionen sker kan internvärmen vara flera kilowatt.

Ett exempel kan se ut såhär- Q_int,tot

=

Ansätt att det interna bidraget är 200 W/lgh alltså 12 kW för hela huset.

C Kvo Ktr t ) ( 12 int t 7,9 C ) 392 , 0 133 , 1 ( 12 int

Den interna värmen uppgår till 7,9 grader

Gratisvärmen kan vara mycket stor i en hyresfastighet och ännu större i en industrilokal. Genom att ta tillvara på den gratisvärme som finns kan fastighetens ägare spara mycket energi.

4.1.6 Effektbehov för att täcka värmeförluster för transmission och ofrivillig ventilation

B Q =Byggnad kW t t t K K Q Q Q QB tr Vo int ( tr Vo)*( r u int)

Ansatt att innetemperaturen inomhus skall vara 21°C och ska värmas från 0°C som är uteluftens temperatur. Värmetillskottet är 7,9°C

29

kW Q_B (1,133 0,392)*(21 0 7,9) 19,98

Effektbehov för att täcka värmeförluster för transmission och ofrivillig ventilation utan det interna värmetillskottet som man inte alltid kan räkna med att det finns.

kW Q_B (1,133 0,392)*(21 0) 32

Att täcka värmeförluster på en fastighet kan vara kostsamt. Om fastigheternas klimatskal är täta kan mycket energi sparas. Det gäller speciellt äldre hyresfastigheter och industrifastigheter som har tunnare väggar och dålig isolering i tak och väggar.

4.1.7 Fastighetsel – Qfel

Fastighetsel är el som behövs för att driva installationer som hör till fastigheten. Där ingår fläktar till ventilationen, pumpar till vattencirkulation, el till belysning och el till gemensamma utrymmen som hissar. Även belysningen i källare, garage och förråd. BBR har inga kravspecifikationer här utan en uppmaning att energin skall användas effektivt. Fastighetselen ingår i fastighetens specifika energianvändning som BBR säger att man ska följa vid en nybyggnation. BBR har där emot rekommendationer för ventilationssystemets eleffektivitet som ingår i fastighetselen. Värdena som de redovisar specifik fläkteffekt (SFP-värde), det innebär att ventilationssystemen ska utformas så att luften kan transporteras med så liten effekt som möjligt. Energiförbrukningen för de installationerna som ingår under fastighetselen kan variera mycket beroende på hur anläggningar sköts och används. Om energiförbrukningen är stor beror det oftast på fläktar och pumpar med dålig verkningsgrad och brister i skötsel och underhåll.

Flera studier visar att det finns en stor dold elanvändning för att täcka dåliga byggkonstruktioner. Man sätter t ex in fläktar på vindar som ventileras för dåligt och lägger elvärmekabel för att ta bort konstruktiva köldbryggor. För att inte elanvändningen skall öka för mycket är det därför viktigt att tidsstyra installationer efter det behovet man har.

30

4.2 Energistyrning

En enkel åtgärd är belysningen i gemensamma utrymmen där man kan byta vanlig belysning till effektiva lågenergilampor eller kompaktlysrör som närvarostyrs. I en industrifastighet eller lokal är det viktigt att hålla isär fastighetsel och verksamhetsel då fastighetselen ingår i byggnadens specifika energianvändning. För att hålla nere energikonsumtionen är det extra viktigt att försöka behovsstyra de installationer och utrustning som berör fastighetselen. Förslag på åtgärder kan vara att fläktar och motorer varvar ner när inte lokalerna används.24

4.3 Energisparåtgärder

4.3.1 Klimatskal/fönster

För att minska energikonsumtionen finns mängder av åtgärder. Ett enkelt och effektivt sätt är att se över byggnadens klimatskal. Ett exempel är en äldre bostadsfastighet från 60-talet där värmeläckaget troligtvis är stort i och runt fönster. Ett äldre fönster har ett snitt U-värde på 2,8 W/m²K. Vid byte till ett nytt fönster med 3-glas ligger U-värdet på 1,2 W/m²K och energibesparingen på bara ett fönsterbyte hamnar på cirka 30 kWh/m² Atemp i en

bostadsfastighet. Besparingen kräver att innertemperaturen sänks någon grad som resultat av mindre värmeförluster.25 Fönstrens U-värde kan variera beroende på storleken, ett nytt fönster idag har ofta ett glas med bättre isolerförmåga än vad fönstrets karm och båge har. U-värdet som tillverkaren anger stämmer på standardmåttet 1,2x1,2 m. När fönstret blir mindre än standarden ökar U-värdet då glasytan minskar och fönstrets karm och båge ökar procentuellt. Ett fönster med större yta än standard minskar U-värdet då glasytan blir större. Trots de nya förbättrade fönstren med små U-värde är isoleringsförmågan 5-7 gånger sämre än en yttervägg.26

24

Energihushållning och värmeisolering, Svensk byggtjänst 2007

25

Undvik fel och fällor som ökar energianvändningen i byggnader, FoU-Syd, 2008

26

31

4.3.2 Ytterväggar

En äldre fastighet har i regel dålig isolering med ett högre tranmissionsvärde än en nybyggd fastighet har. Innan energikrisen (1973) var det inte många som tänkte på att bygga fastigheter med bra isolerförmåga utan det som bestämde var priserna. Idag står det många fastigheter runt om i Sverige som läcker värmeenergi, speciellt industribyggnaderna. En otät fastighet som är utsatt för mycket vind kan dra 60 kWh/m²xår mer än en fastighet som är lufttät och står vindskyddat. En enkel men dyr åtgärd som skulle löna sig är att tilläggsisolera utsidan av ytterväggarna på så att värmeläckaget minskar. Det bör inte göras om inte ett byte av fasaden är planerad. En annan metod är att tilläggsisolera insidan av utterväggen men effekten blir inte lika stor då värmeläckaget vid bjälklagen ökar. 27

4.3.3 Frånluftsvärmepump

Nästan alla byggnader byggda innan slutet av 1990-talet saknar ett återvinningssystem för frånluften. Med ökande krav från byggregler och höjda energipriser är det ett enkelt och relativt billigt sätt att ta tillvara på värme som bara försvinner ut i luften annars. Med dagens teknik kan man köpa frånluftsvärmepumpar som har en väldigt hög återvinningsgrad. Värmepumpen monteras vid frånluftsfläkten och återvinner värmen ur frånluften. En effektiv frånluftsvärmepump kan även användas till uppvärmning av tappvarmvatten. Att ta tillvara på värmeenergin i frånluften är en av de mest effektiva metoder för att spara uppvärmningsenergi.

27

32

33

4.3.4 FTX-system

Bild 2: En principskiss av FTX-ventilationssystem28

Bildförklaring av FTX-system. Utomhusluft tas in via en ventil i taket, den kalla luften renas i ett filter innan den går vidare in i värmeåtervinningen som på bilden är ett vätskekopplat system. Efter uppvärmning förs den vidare in ett eftervärmningsbatteri där den ytterligare värms upp om det är en kall vinterdag. Tilluftsfläkten blåser ner den tempererade tilluften som förser de olika utrymmena. Frånluften sugs upp i det röda röret och renas i ett filter innan värmeenergin i frånluften återanvänds i värmeåtervinningen.

Ett FTX-aggregat som är installerat i en fastighet kan spara mycket energi jämfört med många andra system. Systemet har funnits ganska länge men de äldre installationerna har inte lika

28

34

hög verkningsgrad på värmeåtervinningen. Ett nytt aggregat med roterande luftvärmeväxlare kan återvinna 80-85 procent av värmeenergin vilket resulterar i stora energibesparingar. Om det befintliga FTX-aggregatet är gammalt bör man göra en kalkyl där man jämför det gamla mot ett nytt. Besparingen kan vara betydande då effektiviteten är mycket högre i ett nytt aggregat. I en äldre fastighet med stora luftläckage skall inte ett FTX-system installeras då inte all ventilationsluft går igenom värmeväxlaren. Energianvändningen med ett FTX-aggregat kan öka med 10 kWh/m² om byggnaden inte är lufttät.

Underhåll och skötsel är en viktig del av ventilationssystemet. Om damm och smuts förkommer i aggregatets olika delar kan verkningsgraden minska med upp till 45-50 procent och energikostnaderna ökar.29

4.3.5 Fläktar och motorer

Till- och frånluftsfläktar är stora energislukare som många inte tänker på. Äldre fläktar som är utslitna eller feldimensionerade drar mycket elenergi i onödan. Motorn som driver fläktarna är oftast inte så stora effektmässigt men med en året runtdrift blir kostnaderna stora om dimensioneringen är fel. Vid överdimensionerade fläktar blir luftflödet för stort och använder upp till 33 procent mer elenergi än nödvändigt. Att sätta frekvensomriktare på fläktmotorerna är ännu en energisparåtgärd då man kan varvtalsstyra dem. I utrymmen som inte används hela dygnet är det onödigt att konstanthålla luftflöden och tryck i den delen av system som förser de utrymmena. Utbyte av fläktar kan spara upp till 100 000 kr styck som man ser i kostnadskalkylen här nedanför. Kostnadsexemplet nedan beskriver en LCC-kalkyl på hur mycket pengar som kan sparas under en 15-års period vid utbyte av gamla fläktar mot nya. LCC står för Lift Cycle Cost - kostnaden för den beräknade livslängden.

29

35 Kostnadsexempel

Behålla den gamla fläkten Totalverkningsgrad 18 % Investera i ny fläkt Totalverkningsgrad 55 % Investering + montage 0 kr 18 000 kr Underhållskostnader 2000 kr 500 kr Energikostnad 1,39 kW x 8760 h x 0,75 kr 0,455 kW x 8760 h x 0,75 kr Livslängd 15 år 15 år LCC totalt 176 399 kr 75 675 kr 30 4.3.6 Ventilationsdonen

Vid nybyggnationer eller renoveringar bör de tekniska lösningarna tänkas över. En ny lösning på ventilationssidan är aktiva ventilationsdon som styrs via olika sensorer. När lokaler står tomma märker sensorerna av det och minskar luftflödet i lokalen genom att stänga igen donen till minsta tillåtna flöde (0,1 l/s*m²) är uppnått. På det sättet kan aggregatet minska luftmängden och dra ner på energikonsumtionen.

4.3.7 Frekvensomformare

Den mest effektiva åtgärden för att minska energianvändningen är att installera frekvensomformare till det befintliga systemet. Frekvensomformare är en elektronisk anordning för steglös varvtalsreglering av elmotorer. Den har små investeringskostnader men ger stora energibesparingar. Frekvensomformare varvtalsstyr motorer till värme, ventilation och inomhusklimat. Enligt företaget CentraLine betalar sig investeringen redan inom ett år. I dagsläget används ofta andra metoder för att styra volymflöden i olika värmeanläggningar

30

36

som t.ex. strypdon, ventiler och spjäll. Även om flödena kan varieras på det sättet går fortfarande motorer på högsta hastigheten och ingen energi sparas. Under årets alla dagar kräver dock inte systemen maximal genomströmningsmängd. Det innebär att systemen är överdimensionerade mesta delen av året. Med en varvtalsreglering med hjälp av en frekvensomformare kan upp till 70 % sparas av den elenergi som går åt att driva fläktar, motorer och pumpar.31

Bild 3: Princip för energibesparing med varvtalsreglering ansluten till frekvensomformare

Kostnadsexempel för installation av frekvensomformare till pumpar. Alternativ ett är pump utan frekvensomformare. Alternativ två är med installerad frekvensomformare. 32

Alternativ 1, direktansluten pump (DOL = Direct Online): Pump och motor (~3 kW) 1000 euro

Installation 1000 euro

Totalkostnad med DOL: 2000 euro Energiförbrukning under 15 år

Förbrukning med DOL 394 200 kWh

Energikostnader med DOL (9 cent/kWh) 35 478 euro

31

Tomi Ristimäki - Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH

32

Tomi Ristimäki - Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH – energieffektivitet med varvtalsreglerade drivanordning med frekvensomformare

37 Alternativ 2, lösning med VFD:

Pump och motor (~3 kW) 1000 euro

VFD 800 euro

Installation 1200 euro

Totalkostnad med VFD: 3000 euro

Energiförbrukning under 15 år

(vid en uppskattad energibesparing på 30 %)

Förbrukning med VFD 275 940 kWh

Energikostnader med VFD (9 cent/kWh) 24 834 euro Energibesparing under 15 år: 118 260 kWh Energikostnadsbesparing under 15 år: 10 643 euro Energikostnadsbesparing för 1 år: 709 euro

Som exemplet visar kan stora energibesparingar göras genom förhållandevis billiga investeringar.

4.3.8 Styr och – reglerteknik

Gamla värmesystem har en manuell styrning som ofta glöms bort att regleras. Industriers behov av värme och ventilation kan variera mycket under ett dygn beroende på situation. Vid stor produktion med mycket värme kan det behövas extra stora luftflöden i lokalen och att spjällen står rätt så att återvinning av värmen kan tas tillvara. Ett sätt är att sätta mekanisk styrning av pumpar, fläktar och spjäll som styrs av en huvuddator som ställs in med bör-värden. Sändare monteras på systemen och i lokalerna som skickar digitala och analoga signaler med är-värden. Sändarna kan överstyras av Koldioxidhalter (CO2) eller temperatur.

Hela styrsystemet styrs av utomhustemperaturen eller inomhustemperaturen, som när den är tillräckligt hög stänger ner delar av värmesystemet för att undvika onödigt stor energianvändning.33 När inte värdena stämmer överrens skickas signaler ut från datorn som reglerar felet tills rätt värde uppstår. På detta sätt fås en energieffektiv regleranläggning, som styrs efter aktuellt energibehov. Störst effekt blir det om värmesystemet delas upp i olika förbrukare. Om exempelvis varmvattenberedare kallar på värme skall inte hela värmesystemet förses med värme, utan bara den specifika förbrukaren. Om pumpar endast är i drift vid behov kan en energibesparing på mellan 30-60% uppnås.

33

Edgar Mayer - Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH – energieffektivitet med intelligenta styrsystem

38

Effektiv reglering av ventilationsanläggningar

Ventilationsanläggningar har på grund av överdimensionering ofta stora driftkostnader. Är volymflödet rätt dimensionerat efter behov kan energiförbrukningen sänkas med 30-50%.34

Bild 4: En klassisk luftkonditioneringsanläggning.

4.3.9 Isolering av rör

Ett varmvattenrör med 20 mm diameter som är dåligt isolerat avger 220 kWh/m*år. Med många meter rör i byggnaden blir vattnets värmeförlust stor. Många tycker inte att det spelar någon roll då de anser att värmen ändå går till uppvärmning av byggnaden. Men om systemet är inställt på att lämna 55 gradigt tappvarmvatten vid tappstället hinner temperaturen sjunka dessförinnan och risken för legionellabakterier ökar. Värmen avges inte där den behövs. Lönsamheten för att isolera om gamla rör är förvånansvärt stor.

34

Edgar Mayer - Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH – energieffektivitet med integrerad fastighetsstyrning

39

5 Empiri

5.1 Referensfastighet

Fastigheten jag har undersökt är en äldre industrifastighet belägen i Dals-Långed i Dalsland. Fastighetsägaren är koncernen Stenqvist som producerar plastbelagda pappersprodukter, som sedan säljs vidare till olika matproducenter. Byggnaden är uppdelad i fyra våningar och byggd i olika etapper, allt från början av 1960-talet till sista utbyggnaden 1993. Klimatskalets transmission är relativt hög då största delen är byggd av lättbetongblock med ett dåligt U-värde. På vissa delar av fastigheten finns det fasadtegel som hjälper till att minska värmeläckaget mellan insida och utsida. Planritningar se bilaga1.

Fönstren står för en ganska liten del av klimatskalet men med stor variation beroende på byggnadsår. En liten del fönster är 1-glas fönster med höga värmeförluster när utsidan är kallare än insidan. Största mängden fönster är 2-glas med ett U-värde på 3.0 och det är också ett högt värde jämfört med ett nytt 3-glas fönster som finns i de nyaste delarna av fastigheten. De 3-glas fönster som sitter där idag har ett ungefärligt U-värde på 1.5.

5.2 Fastighetens förutsättningar och avgränsningar

Ortens årsmedeltemperatur är 6.1 °C35 och har en uppvärmningsperiod på 5800 h/år. Enligt VVS 2000 tabeller och diagram 8:5 motsvarar en årsmedeltemperatur på 6 °C och en innetemperatur på 20 °C 111500 °Ch (gradtimmar). Dessa värden används vid kommande beräkningar. Den dimensionerande utetemperaturen (DUT20) är -18 °C. EUT1 är -20 °C,

vilket är extrem utomhustemperatur under ett dygn som kan förekomma under en 30-års period.

35

40

5.3 Fastighetens effekt och värmebehov

Byggnadens värmebehov (Q_B)beror på konstruktionens transmission (Q ), ofrivilliga tr

luftläckningen (Q ) och internt värmebidrag (_Vo Q ). Fastigheten presenteras i sex olika delar _int

beroende på att det finns sex olika ventilationsaggregat som förser fastigheten.

5.4 Ny maskinhall

Indata

Byggdel Omslutningsyta m² U-värde

Väggar 639 0,45 Fönster 10% av väggytan 64 1,5 Tak 810 0,3 Golv 810 0,45 Takhöjd 7 m Volym 810x7= 5670m³ 5.4.1 Transmission  t t W K t t A U Q r u C W tr C u r m C m W i i tr ( * )*( ) *( ) 2 2_* *        C kW K Golv Tak Fönster Väggar tr 0,259 0,096 0,243 0,365 0,963 / 1000 810 * 45 , 0 1000 810 * 3 , 0 1000 64 * 5 , 1 1000 575 * 45 , 0            

41

5.4.2 Ofrivillig ventilation

Läckluftflöde eller oplanerad ventilation. Ansätt no = 0,1 oms/h

Antaget värde brukar användas vid beräkning av bostadsfastigheter. Jag har valt att använda samma luftläckning då exakt uppmätt värde är svårt att veta utan preciserade luftläckningstester utförda av yrkeskunnig person.   c t t K t t W V Q r u C W Vo C u r C kg Ws p m kg s m o Vo * * *( ) *( ) * 3 3    C kW KVo *1,2*1005*10 0,19 / 3600 5670 * 1 , 0 3

Luftläckningen som redovisas i uträkningen är relativt liten. Då byggnaden har en äldre konstruktion med väggar i lättbetong är säkerligen luftläckningen större. Portar står ofta öppna så att det blåser rakt igenom byggnaden och tar med sig värmeenergin ut. En ny beräkning med ett luftläckage på 1 omsättning per timma ser ut på följande sätt.

C kW KVo *1,2*1005*10 1,9 / 3600 5670 * 1 3 5.4.3 Internt värmebidrag sol apparater belysning personer Q Q Q Q Q_int    

Värmeeffekt per kvadratmeter är antaget värde för lokalen (0,05 kW/m²), då produktionen i lokalen är en stor värmekälla. Produktionen sker 24 h/dygn om inget krånglar. Internbidraget är relativt stort därför att vid tillverkning används IR-strålar som avger 300 °C. Interna värmeeffekten som redovisas gäller endast för nya maskinhallen.

2. Q_int,tot 0,05 kW/m²*810 m²*5800h= 469800 kWh/år.

5800 h är eldningssäsong för uppvärmning.