Förord
Detta är ett examensarbete för teknologie kandidatexamen i huvudområdet energisystem vid Högskolan i Gävle. Examensarbete omfattar 15 högskolepoäng och är på fördjupad nivå (C-nivå). Arbetet har utförts som en del i projektet EnergiKompetent Gävleborg – fastighetssektorn (EKG-f) som drivits av Länsstyrelsen i Gävleborg i samarbete med Högskolan i Gävle under 2012.
Jag vill rikta ett stort tack till Jan Akander, Mathias Cehlin och Svante Lindström vid Högskolan i Gävle som ställt upp med värdefull kunskap, erfarenhet och stöd under arbetets gång. Dessutom vill jag tacka fastighetsägaren Edhsfären AB genom Martin Edh, som ställde sin fastighet till förfogande för mätningar och observationer.
Sammanfattning
Denna rapport är en beskrivning av olika lösningar för att halvera energianvändningen hos ett äldre flerbostadshus i Gävleborgs län. Rapporten utgör en del i projektet EnergiKompetent Gävleborg – fastighetssektorn, inom vilket totalt elva flerbostadshus spridda i länets kommuner studerats. Projektets syfte är att föreslå de mest effektiva åtgärderna för att på sikt halvera energianvändningen och minska klimatpåverkan i Gävleborgs läns bostadsbestånd, i linje med de mål på energieffektivisering i bostadssektorn till år 2050 som ställts upp av Sveriges Riksdag.
Inom ramen för denna rapport har fastigheten Bollnäs Lillanda 6:1 detaljstuderats. Byggnaden är ett mindre flerbostadshus med stomme i lättbetong beläget i landsorten Segersta i Bollnäs kommun, byggår 1955. Uppvärmningen sker med pellets. Mätningar, observationer och beräkningar har utförts för att fastställa byggnadens aktuella
energisituation, och energiprogramvaran BV2 2010 har använts för att bygga en simuleringsmodell och utvärdera effekten av olika renoveringslösningar och energiåtgärder. Kostnaderna för de olika åtgärderna har studerats och en lönsamhetsbedömning har gjorts.
Resultatet av simuleringarna visar att det går att nå en halvering av byggnadens
energianvändning och två åtgärdspaket redovisas som minskar energianvändningen från
dagens 160 kWh/m2·år ner till 78 kWh/m2·respektive 82 kWh/m2. Kostnaden för
åtgärdspaketen beräknas till 770 000 respektive 1 350 000 kr. Det motsvarar ca 1300 respektive 2300 kr/m2. Utöver detta visas en rad enskilda åtgärder fastighetsägaren kan vidta för att uppnå en i stort sett valfri energibesparing beroende på investeringsviljan. Exempel på åtgärder som ingår i åtgärdspaketen är tilläggsisolering av ytterväggar och källarväggar, från- och tilluftsventilationssystem med värmeåtervinning, nya fönster, solfångare för varmvattenproduktion och sänkning av inomhustemperaturen.
Abstract
This report is a description of different solutions to reduce energy use by 50 % in an older residential building in the Gävleborg province. The report is part of the project
EnergiKompetent Gävleborg – fastighetssektorn, in which a total of eleven multi-family buildings, spread out in the different municipalities in Gävleborg are studied. The aim of the project is to propose the most efficient measures to dimidiate energy use and reduce environmental impact within the population of residential buildings in Gävleborg. This in accordance with the goals for energy reduction within the building sector by the year 2050 as set by the Swedish Parliament.
This report studies the building Bollnäs Lillanda 6:1 which is a small multi-family building built with lightweight concrete situated in Segersta, Bollnäs municipality, and built in 1955. It is heated with wood pellets. Measurements, audits and calculations have been carried out to determine the buildings current energy use and the energy software BV2 2010 has been used to construct a simulation model and evaluate the effects of different energy measures. The costs of the different measures have been evaluated and an assessment of the profitability has been done.
The results of the simulations show that the building energy use can be reduced by 50 %, and two different clusters of measures are shown that reduces the energy use from todays
160 kWh/m2·year down to 78 kWh/m2·year and 82 kWh/m2·year, respectively. The
investment costs are 770 000 SEK and 1 350 000 SEK respectively. Also a list of individual measures is shown that enables the property owner to achieve an as good as elective energy reduction depending on the will of investment. Examples of measures are extra insulations of outer walls and basement walls, new ventilation with heat recovery, new windows, solar panels for domestic hotwater production and a reduction of the indoor temperature.
With the assumptions made within the project regarding increased energy prices,
Innehållsförteckning
1 Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.1.1 Flerbostadshus i Sverige och Gävleborg ... 3
1.1.2 Projektet EnergiKompetent Gävleborg – fastighetssektorn (EKG-F) ... 4
1.2 Tidigare studier ... 4
1.3 Objektbeskrivning ... 6
1.4 Syfte ... 7
1.5 Avgränsningar och begränsningar ... 8
2 Metod ... 9
2.1 Besiktning ... 9
2.2 Beräkning, simulering och åtgärdsförslag ... 9
2.3 Kostnads- och lönsamhetsberäkning ... 11
3 Mätning, modellering och beräkning ... 13
3.1 Begrepp och definitioner... 13
3.2 Mätningar i byggnaden ... 16
3.2.1 Termografering ... 16
3.2.2 Blower door-metoden ... 17
3.2.3 Temperaturmätning ... 18
3.3 Indata till simulering ... 19
3.3.1 Innetemperatur ... 19 3.3.2 Solavskärmning ... 20 3.3.3 Tappvarmvatten ... 20 3.3.4 Hushållsenergi ... 21 3.3.5 Personvärme ... 21 3.3.6 Vädring ... 22 3.4 Lönsamhetsberäkningar ... 22
3.4.1 Pay off metoden ... 22
4.1.6 Ventilation ... 34
4.1.7 Fastighetsel ... 35
4.1.8 Hushållsel ... 35
4.1.9 Värmetillskott ... 35
4.1.10 Nuläge uppmätt energianvändning ... 36
4.2 Sammanfattning av datormodell... 38
4.2.1 Validering mot uppmätt energiförbrukning ... 38
4.2.2 Totalt simulerat effektbehov nuläge ... 39
4.2.3 Total simulerad energibalans nuläge ... 39
4.3 Åtgärdsförslag ... 40
4.3.1 Minimering av värmebehov ... 41
4.3.2 Minimering av elbehov ... 45
4.3.3 Nyttja solenergi ... 45
4.3.4 Visa och reglera ... 47
4.3.5 Val av energikälla ... 47
4.3.6 Åtgärdspaket för halvering av energianvändningen ... 48
4.3.7 Totalt effektbehov efter åtgärdspaket ... 49
4.4 Kostnadsberäkning ... 50
4.4.1 Energipriser och energiprisutveckling ... 50
4.4.2 Kostnadsberäkning för föreslagna åtgärder ... 51
4.5 Lönsamhetsbedömning ... 54
4.5.1 Brukstid för åtgärder ... 54
4.5.2 Lönsamhetskalkyl för enskilda åtgärder ... 54
4.5.3 Lönsamhetskalkyl för åtgärdspaket ... 56
5 Diskussion ... 60
5.1 Metodens tillämpbarhet och felkällor ... 60
5.2 Resultatens giltighet ... 62
6 Slutsats ... 64
7 Referenser ... 65
Bilaga 1 Resultat av långtidsmätning av ventilation
Bilaga 2 Resultat av lufttäthetsmätning av klimatskal (Blower door)
Bilaga 3 Tillförd energimängd pellets
Bilaga 4 Investeringskostnader per enhet för olika åtgärder
1 Inledning
1.1 Bakgrund
Under de senaste 20 åren har den totala efterfrågan på energi ökat med 40 % i världen. Efterfrågan på elektrisk energi har ökat med 70 % under samma tidsperiod. Globalt sett står de fossila, icke förnybara energikällorna, eg. kol, olja och naturgas, för mer än 80 % av världens efterfrågan på primärenergi. (IEA, 2012) Människans ökande användning av fossila bränslen har lett till en globalt ökad koncentration av växthusgaser, främst koldioxid, i atmosfären. Denna ökade koncentration leder till en ökad växthuseffekt som höjer medeltemperaturen på jorden. Det i sin tur får stor påverkan på jordens klimat med bland annat extrema värmeböljor, översvämningar och smältande glaciärer och
permafrostområden som följd. För att stävja denna utveckling behöver utsläppen av växthusgaser minska radikalt de närmaste åren globalt sett, och således användningen av fossila bränslen till förmån för förnybara energikällor såsom sol-, vind- och vattenkraft. Energianvändningen i byggnader står för mellan 20 och 40 % av den totala
energianvändningen i utvecklade länder, och har passerat både industri- och
transportsektorernas energianvändning i USA och EU. Ökad befolkningsmängd, ökade krav på komfort och ökad tid som spenderas inomhus gör att denna andel troligen kommer öka, och således är det en prioriterad sektor för energieffektivisering. (Lombard et al, 2008).
Sveriges riksdag beslutade 2009 om en sammanhållen energi– och klimatpolitik med nationella mål för energieffektivisering och klimatpåverkan. Målsättningen för Sverige är att år 2020 ska minst 50 % av energin vara förnybar, utsläppen av växthusgaser ska ha minskat med 40 % jämfört med 1990 års nivåer och energieffektiviteten ska öka med 20 %. Visionen för år 2050 är att nettoutsläppen av växthusgaser till atmosfären ska vara noll. (Regeringskansliet, 2012)
För att ha en möjlighet att nå dessa mål krävs en lång rad effektiviseringar inom olika sektorer, för att minska konsumtionen av naturresurser och energi. Det finns numera en stor medvetenhet i samhället kring energi– och miljöfrågor, och alla medborgare har ett ansvar för att vidta besparingsåtgärder där det är möjligt.
Bebyggelsesektorn är en av de sektorer där det finns en stor potential för
bostadss lokaler o Figur 1. Riksdage energian delmålet behovet samtidig Vid nyby låg energ att effekt byggdes på energ jämfört m Bakgrun det beho flerbosta uppförde Vidén, 2 är 40-50 renoveri energibe 2012). O sektorn för 39 och varmvatt Sveriges ener en har beslut nvändningen t 20 % minsk av fossila br gt som andele yggnation av gianvändning tivisera de b under en tid gihushållning med de krav nden till detta ov som finns adshus. En st es under främ 2006). Många 0 år gamla oc ngsåtgärder esparing eller Om man väge 9 %, totalt 14 ten. (Energim rgianvändnin tat om mål äv per areaenhe kning till år 2 ränslen för en en förnybara v bostäder id g och effekti efintliga bos dsperiod då e g fanns. Såled som finns id a examensarb av energieff tor andel av S mst 60– och 7 a av dessa hu ch inte genom och dessa åt r inte. Ca 2 m er in möjligh 49 TWh. Av myndigheten, ng år 2009 för ven för energ et i bostäder 2020, jämför nergianvändn a bränslen ko ag är det förh ivt utnyttjand städerna. En energi var bil des har mång dag.
bete och proj fektiviserings Sveriges fler 70-talen, de us har inte up mgått någon u gärder skulle miljoner läge heten av att m v dessa utnytt , 2010) rdelat på sek gianvändnin och lokaler rt med 1995 å ning i bebyg ontinuerligt ö rhållandevis l de av resurse stor del av d llig och lättil ga byggnade jektet inom v såtgärder när rbostadshusb s.k. miljonpr pprustats sed upprustning e troligen vid enheter behöv minska energ tjas ca 60 % ktorer (Energ gen i bebygg ska halveras års nivåer. D ggelsen vara b ökar. (Regerin lätt att uppfö er. Dock finn de bostäder so llgänglig och er en hög ene vilket exame r det gäller b bestånd är av rogramshuse dan uppföran är oftast i sto dtas oavsett o ver renovera gibehovet i sa för uppvärm imyndigheten gelsen. Målet till år 2050 m Dessutom ska brutet till år 2 ngskansliet, öra byggnade ns en stor utm om idag är i b h inga särskil ergianvändnin ensarbetet utf efintliga
nödvändiga renoveringar, kan åtgärderna visa sig vara lönsamma inom en relativt kort tidsperiod. (Renovera energismart, 2011)
1.1.1 Flerbostadshus i Sverige och Gävleborg
Det genomsnittliga flerbostadshuset i Sverige är byggt 1959 och har källare och tre plan ovan mark. Huset innehåller 17 lägenheter. Fasaden är i puts eller tegel och taket är ett
sadeltak med betongtakpannor. Den uppvärmda golvarean är 1426 m2 (Boverket, 2009)
Den totala energianvändningen för uppvärmning och varmvatten i Sveriges
flerbostadshus uppgick år 2010 till 28,7 TWh (ej temperaturkorrigerat). Av dessa står uppvärmning med fjärrvärme för 26,7 TWh, eller 93 %. Andelen olja för uppvärmning och varmvatten har minskat successivt och uppgår till ca 1 % under 2010. Under perioden 2001 till 2010 har den renodlade oljeeldningen minskat med 5 %.
Den genomsnittliga energianvändningen per lägenhet är 11500 kWh. Fördelat på Atemp är energianvändningen 158 kWh per kvadratmeter.
154,1 miljoner kvadratmeter värms upp med fjärrvärme, motsvarande 85 % av den totala uppvärmda arean. Andelen area uppvärmd med enbart fjärrvärme har under perioden 2001 till 2010 ökat med 10 %. I de hus som enbart har uppvärmning med fjärrvärme är den genomsnittliga energianvändningen 166 kWh per kvadratmeter, dvs. högre än det totala genomsnittet. (Energimyndigheten, 2011)
I Gävleborgs län finns 5,1±1,2 miljoner kvadratmeter uppvärmd area för flerbostadshus 2010. Av dessa värms 4,9±1,2 miljoner kvadratmeter med fjärrvärme, dvs. 96 %. Alltså en högre andel än riksgenomsnittet. Andelen area uppvärmd med el är under 1 % och uppgift saknas när det gäller andelen med oljeeldning. Den genomsnittliga
energianvändningen fördelat på area är för flerbostadshus med endast fjärrvärme 176±14 kWh per kvadratmeter, och således även den något högre än jämförbart riksgenomsnitt. Siffror för den totala energianvändningen för Gävleborgs län fördelat på area saknas. Endast uppgifter för den temperaturzon där Gävleborg ingår finns, och uppgår till 164±7 kWh per kvadratmeter. (Energimyndigheten, 2011)
1.1.2 Projektet EnergiKompetent Gävleborg – fastighetssektorn
(EKG-F)
Länsstyrelsen i Gävleborgs län drev under 2012, i nära samarbete med Högskolan i Gävle, projektet EnergiKompetent Gävleborg – fastighetssektorn (EKG-f), vars syfte var att studera minst tio flerbostadshus spridda i Gävleborgs län och ge förslag på åtgärder som kan ge en betydande reduktion av energianvändning och miljöpåverkan. Projektets specifika mål var bland annat följande:
Presentera ekonomiskt motiverbara systemlösningar för att minska energibehovet och det maximala effektbehovet i minst tio flerbostadshus där renoveringar ska genomföras inom de närmaste åren. Förbättringen presenteras för olika
systemlösningar och beroende på det omgivande energisystemet har olika system olika förutsättningar att minska energi- och effektbehov.
Föreslå systemlösningar som ger en minskning av energianvändningen inom projektets fastigheter med minst 50 % jämfört med dagens system
De föreslagna systemlösningarna ska ge en minskning av koldioxidutsläppen inom projektets fastigheter relaterade till byggnadens energisystem med minst 75 % jämfört med dagens system.
Förslagen ska även innehålla en kostnadsberäkning och redovisa vilka åtgärder som kan vidtas med lönsamhet.
En viktig del i projektet är också kunskapsförmedling om energieffektivisering till de deltagande fastighetsägarna.
Det övergripande målet med projektet är att skapa goda exempel på energi- och kostnadseffektiva renoveringslösningar i länet samt att bidra till en halvering av energianvändning inom byggnadssektorn i Gävleborgs län till år 2050, i enlighet med Riksdagens beslut (Länsstyrelsen Gävleborg, 2011).
1.2 Tidigare
studier
Det finns flera exempel där flerbostadshus av äldre typ genomgått omfattande
renoveringar för att minska energianvändningen. Brogården i Alingsås är ett lamellhus av miljonprogramstyp som renoverats etappvis. Energianvändningen där har minskat 67 %;
från 177 kWh/m2 till 58 kWh/m2. (Stockholm Stad, 2012). De åtgärder man gjort i
treglasfönster som har U-värde 0,85 W/m2K, FTX-ventilation med värmeväxlare för varje lägenhet, balkonger har införlivats med vardagsrummen och nya balkonger har placerats utanför fasaden på plintar. Man har bytt till snålspolande kranar och duschmunstycken och lyft ut el och varmvatten ur hyran och debiterar det individuellt för varje lägenhet. Dessutom byts vitvaror och belysning ut och man installerar solfångare för
varmvattenproduktionen. Den totala renoveringskostnaden för projektet är 19800 kr/m2
varav 5600 kr/m 2 för energieffektiviseringen. (Stockholm Stad, 2012). Ett annat exempel
är Katjas gata i området Backa Röd, Göteborg. Här har ett punkthus av
miljonprogramstyp renoverats och nått en energibesparing på 70 %; från 178 kWh/m2 till
52 kWh/m2. Åtgärderna är likartade med Brogården. Den totala renoveringskostnaden
uppgick här till 14500 kr/m2 varav 3000 kr/m2 för energieffektivisering. (Stockholm Stad,
2012). Ytterligare renoverade objekt som beskrivs i (Stockholm Stad, 2012) är Hållbara Järva i Stockholm och Gårdstensbostäders Solhus i Göteborg med 47-56% minskad energianvändning. I genomsnitt står kostnaden för energieffektiviseringen för ca 20 % av den totala projektkostnaden. Samtliga renoveringar finansieras delvis genom en
hyreshöjning av varierande storlek, men endast två av de fyra studerade renoveringarna anses lönsamma. Författarna konstaterar att åtgärder som syftar till att halvera
energianvändningen mycket sällan kan finansieras genom minskade energikostnader. (Stockholms Stad, 2012).
En modellbaserad studie över Sveriges bostadsbestånd, representerad av 1400 svenska flerbostadshus ger med olika simulerade energieffektiviseringsåtgärder, såsom nya fönster, tilläggsisoleringar av vägg och tak, reducerad energiåtgång för
varmvattenberedning, värmeåtervinning och sänkta inomhustemperaturer, 53 % reducerad energianvändning och 63 % reducerade koldioxidutsläpp. Här konstateras att de effektivaste enskilda åtgärderna är värmeåtervinning och sänkt inomhustemperatur. Dock behandlas inget om de reda kostnaderna för att genomföra åtgärderna. (Mata et al, 2012).
Hur inve möjliga hanteras Madlene avgörand I en nyli åtgärder befintlig samt möj bevarand
1.3
Bollnäs L Segersta stommen förbinds våningsp mitten av till den ö Fastighe källarpla halva kä hanteras Bild 1. V Lillanda esteringar i e åtgärder för med olika m er, 2012). Do de inverkan p gen publicer för att skapa ga flerbostads öjlighet till kr dekrav för atObjektbes
Lillanda 6:1 a i Bollnäs ko n är i blå lättvia ett geme plan ovan ma v 90-talet. En östra byggna eten försörjs m an i den västr ällarplanet i d endast den v Västra delen a 6:1 energieffektiv att få en ur l matematiska ock har energ
på hur lönsam rad rapport fö a större incita shus, exempe reditriskförsä tt minska hin
skrivning
är ett mindr ommun. Fast tbetong med ensamt källar ark samt en o ntrén till den den finns ent med värme o ra byggnaden den västra de västra (gröna av fastigheten viserande åtg önsamhetssy modeller, se giprisets fram mheten för å öreslår Kung ament och ök elvis ett reno äkringar. Ma ndren för enee flerbostads tigheten best
putsad fasad rplan och ett oinredd kallv n västra bygg trén i söder. och varmvatt n. Totalt finn elen är ett allm
a) byggnaden
n Bollnäs
Fastighe byggnad Bild 3. F Sett ur e av den a det geno
1.4
Syftet m åtgärder genomf åtgärder gäller en energian De fråg Huvudf största d etens geogra den är inring Fastighetens o ett nationellt anledningen omsnittliga fSyfte
med detta exa r i flerbostad föra, framföra
rna ska samm nergiaspekte nvändningen eställningar Är det möjli energianvän vidtas för at Vad kostar d Kan det ans fokus ligger p delen av byg afiska oriente gad. orientering (G och regiona att den inte v flerbostadshu
amensarbete dshuset ovan, allt i samban mantaget upp erna, det vill n.
som rapporte igt att med hj ndningen för tt uppnå detta det? es lönsamt u på att minska gnadens tota
ering ses i bil
Google Maps alt perspektiv värms via fjä uset i Sverige är att identif , och ge förs nd med andra pfylla målen säga åstadko en avser att b hjälp av olika den aktuella a? ur ett livscyk a energibeho ala energianv ld 3. Söderut s, 2012) v är byggnade ärrvärme. By e, även om d
Rapporten ska även kunna användas som en inspirationskälla för energieffektiviseringsåtgärder i liknande byggnader.
1.5
Avgränsningar och begränsningar
I de delar av kartläggningen då det helt eller delvis saknas uppmätta data får
schablonmässiga värden ansättas, som hämtas från tidigare studier och vedertagen praxis. Det gäller främst för aspekter relaterade till de boendes beteende; e.g.
varmvattenkonsumtion, vädring och deras närvaro och aktivitet i byggnaden. Samma sak gäller även för användningen av hushållsel för respektive lägenhet. Dessa värden varierar slumpmässigt, vilket gör att ansatta schablonvärden ofta har en felmarginal. Det påverkar noggrannheten i beräkningarna.
Denna rapport hanterar inte effektivisering av de boendes egen hushållsenergi, då denna användning är okänd. Endast den påverkan som den sammanlagda hushållsenergin har på byggnadens uppvärmning hanteras i form av schablonmässiga beräkningar.
Den ekonomiska kalkylen bygger på prisbilden enligt en vedertagen branschmodell för renoveringsberäkningar och i vissa fall uppskattade marknadspriser och är endast ungefärlig.
Kalkylen omfattar inte heller kostnader i form av projektering, myndighetsavgifter, flytt av de boende i samband med en renovering eller etableringskostnader.
Av tidsskäl utelämnas beräkningen av minskade koldioxidutsläpp till följd av minskad energianvändning, då det anses för omfattande inom ramen för detta arbete.
De föreslagna åtgärderna har som främsta uppgift att minska energianvändningen men viss hänsyn tas till den praktiska och konstruktionsmässiga genomförbarheten i de förslagna åtgärderna. Däremot behandlas inte aspekter såsom fukt-, brand-, ljud-, eller likande byggnadstekniska krav och ej heller byggnadens kulturvärden, då det anses bli för omfattande för denna rapport.
Inom ramen för detta arbete behandlas enbart den västra av de två byggnaderna.
2 Metod
Arbetet inleds med besiktning och en rad mätningar i byggnaden för att med dessa som underlag kunna bygga en termisk datormodell av byggnaden. Fastställande av nuläget för energianvändningen görs och används för att validera den uppbyggda datormodellen. Utifrån datormodellen simuleras sedan olika typer av åtgärder för att nå de uppställda målen på minskad energianvändning. Åtgärderna som simuleras och föreslås baseras på en vedertagen struktur och på erfarenheter från tidigare studier. I det sista skedet beräknas investeringskostnaden och den årliga kostnadsbesparingen för de olika åtgärderna, för att fastställa vilka åtgärder som kan vidtas med lönsamhet.
2.1 Besiktning
För att fastställa nuläget för byggnadens energianvändning och förutsättningarna för energibesparande åtgärder, genomförs inledningsvis en besiktning av byggnaden. Besiktningen omfattar mätningar och observationer på plats samt studier av ritningsunderlag och energianvändningssstatistik.
De observationer och mätningar som görs och den mätutrustning som används vid besiktningen är följande:
Termografering in- och utvändigt med värmekamera Trycksättning och mätning av läckluftflöde i en lägenhet. Långtidsmätning av innetemperatur i en lägenhet.
Mätning av luftomsättning med passiv spårgasmetod i en lägenhet. Mätning av väggtjocklek, fönsterareor, takhöjder m.m.
Okulär besiktning av byggnadstekniska brister såsom fuktproblem, skador på klimatskärm m.m.
2.2
Beräkning, simulering och åtgärdsförslag
För de aspekter där uppmätta data inte är tillgängliga, otillräckliga eller där värden är starkt varierande och slumpmässiga används schablonvärden enligt (Sveby, 2009) samt (Aton, 2007). Det gäller värden såsom varmvattenförbrukning, solavskärmning, hushållsel och personvärme. Dessa beskrivs närmare i avsnitt 3.5.
Åtgärdsf fastställs energieff som finn effektivi och bör s vid nyby Figur 2. K Exempel För att si BV2 201 byggnad förslagen för s i den s.k. K ffektiva bygg ns inom rame iseringsarbet således geno yggnation me Kyotopyram l på åtgärder 1. In til til 2. B ve ef 3. In or fa 4. E fö va 5. B en imulera effek 10 från CIT E den för ett kli
r energieffek Kyotopyramid gnadskonstru en för Kyoto tet in i fem ol omföras i ord er är även läm miden (Swedis r inom respek n- eller utvän ll mer energi lluftsventilat yte till energ entilationssy ffektvakt. nstallation av rientering av astighetsel. ffektiva och örbrukningsm atten. yte av energ nergimix. kten av olika Energy Mana imatmässigt tivisering de den. Det är e uktioner som protokollet ( lika faser som dning, från de mplig vid stö ol, 2012) ktive kategor ndig tilläggsi ieffektiva fön tion med värm gieffektiva pu stem, byte ti v solvärme fö v fönster, solc anpassade re mönster hos b ikälla, lågvä a effektiviser agement AB. normalår ba elas in katego en internation utvecklats i (Swedisol, 20 m alla har ol el 1 till del 5 örre renoveri ri i Kyotopyr solering och nster och dör meåtervinnin umpar och fl ill energisnål ör varmvatten celler för elp eglersystem boende, beho ärdiga energi ringsåtgärder . Programvar serat på de in orier enligt d nellt vedertag enlighet med 012). Den de lika potential 5. Modellen ä ingar. ramiden är: h lufttätning a rrar, installat ng, s.k. FTX läktar för vär l belysning, e n och värme produktion av för värme, v ovsstyrninga former, acku r används en ran beräknar ndata som få en struktur s gen modell f d de målsättn elar in l till energibe är lättast att t av klimatskär tion av från- -ventilation. rme-, vatten-energisnåla v , storlek och v hushålls- oc vatten och el,
och ritn beräkna inneklim olika åtg för simu som bäs Figur 3.
2.3
Efter att kostnad kostnad Sektion byggom som inte marknad En bedö bedömn återbeta görs me ningsunderlag ar endast helå mat- och kom gärder och d uleringen anv st motsvarar Vy från enerKostnads
t ha fastställt dsundersökni dskalkylen gä sdata 4, utgiv mkostnader fö e finns att til dspriser och ömning av de ning av lönsa alningsperspe ed hjälp av ve g. Figur 3 vis årsenergianv mfortaspekter det krävs inge vänds klimat det uteklima rgiberäknings- och löns
t olika genom ng av de aktu ällande åtgär ven av Wiks ör olika typer llgå i Sektion uppgifter frå e olika föresl amheten i inv ektiv, s.k. pa erktyget BEL sar en skärm vändningen o r i olika dela en körningsti tdata för Gäv at som råder gsprogrammesamhetsb
mförbara ene uella renove rder på klima sells Byggber r av renoveri nsdata bygge ån personer m lagna åtgärd vesteringarna ayoff, och ur LOK Totalve mdump från p och har begrä ar av byggnad id för att sim vle, som är d i Segersta. et BV2 2010beräkning
ergieffektivis ringslösning atskärm ligge räkningar AB ingar finns a er på en unde med god bran ernas livslän a göras. Löns ett livscykel erktyg. rogrammet. änsade möjlig den. Det är is mulera olika å en i program seringsåtgärd garna. Till gru3 Mätning, modellering och beräkning
3.1
Begrepp och definitioner
Det förekommer en rad olika begrepp och definitioner som används gällande byggnaders energianvändning. Inom ramen för denna rapport används i möjligaste mån samma nomenklatur som används i Boverkets byggregler, BBR. Nedan följer en beskrivning och definitionen av de i rapporten förekommande begreppen:
Klimatskärm
Klimatskärmen eller klimatskalet är byggnadens ytterhölje och utgörs av de delar av byggnaden som helt eller delvis angränsar mot uteklimat. Med klimatskärm avses alltså byggnadens ytterväggar, fönster, dörrar, tak och källare.
Atemp
Arean av samtliga våningsplan för temperaturreglerade utrymmen, avsedda att värmas till mer än 10 ºC, som begränsas av klimatskärmens insida. Area som upptas av innerväggar, öppningar för trappa, schakt och dylikt, inräknas. Area för garage, inom byggnaden i bostadshus eller annan lokalbyggnad än garage, inräknas inte.
Byggnadens energianvändning
Den energi som, vid normalt brukande, under ett normalår behöver levereras till en byggnad (oftast benämnd köpt energi) för uppvärmning, komfortkyla, tappvarmvatten och byggnadens fastighetsenergi. Om golvvärme, handdukstork eller annan apparat för uppvärmning installeras, inräknas även dess energianvändning.
Byggnadens specifika energianvändning
Byggnadens energianvändning fördelat på Atemp uttryckt i kWh/m2och år. Hushållsenergi
inräknasinte. Inte heller verksamhetsenergi som användsutöver byggnadens
grundläggandeverksamhetsanpassade krav på värme, varmvatten ochventilation
Hushållsenergi (hushållsel)
Byggnadens tidskonstant
Byggnadens tidskonstant, τb, är ett mått på dess värmetröghet, dvs. förmågan att ladda
och lagra värme i stommen - värmekapaciteten. Byggnader brukar kallas termiska lätta eller tunga eftersom densiteten har stor inverkan på byggnadens förmåga att lagra värme. En tung byggnad har en hög tidskonstant, exempelvis byggnader i sten. En lätt byggnad har låg tidskonstant, exempelvis byggnader med trästomme.
Byggnader med hög tidskonstant kan utjämna plötsliga temperaturvariationer och minska effekterna av exempelvis ett avbrott i uppvärmningen.
Byggnadens fastighetsenergi (fastighetsel)
Med fastighetsel avses den el som är relaterad till byggnadens behov, inom, under eller anbringad på utsidan av byggnaden. Här ingår belysning av allmänna utrymmen och driftsutrymmen, energi som används i värmekablar, pumpar, fläktar, motorer, styr- och övervakningsutrustning och dylikt. Även externt lokalt placerad apparat som försörjer byggnaden inräknas, exempelvis pumpar och fläktar för frikyla.
Normalår
Medelvärdet av utomhusklimatet (t.ex. temperatur) under en längre tidsperiod (t.ex. 30 år). Inom ramen för denna rapport används SMHIs klimatstatistik för närmast tillgängliga ort som bas för normalår.
Graddagar
Antalet graddagar, GD, för uppvärmning beräknas som differensen mellan en
gränstemperatur, Tg, och utetemperaturen, Tu, uttryckt som dygnsmedeltemperaturen för
varje dygn, i. Gränstemperaturen är, om inget annat anges, 17 ° C. Differenserna summeras sedan per månad eller år.
i u gT
T
GD
(
)
i = 1,2,3…N dagar NormalårskorrigeringKorrigering av byggnadens uppmätta klimatberoende energianvändning utifrån skillnaden mellan klimatet på orten under ett normalår och det verkliga klimatet under den period då byggnadens energianvändning verifieras.
energianvändning divideras med korrektionsfaktorn och sedan adderas den klimatberoende delen igen (SMHI, 2012).
U-värde (värmegenomgångskoefficient)
Värmegenomgångskoefficienten eller U-värdet för en byggnadsdel definieras som den värmemängd som per tidsenhet passerar genom en ytenhet av konstruktionen då skillnaden i lufttemperatur på ömse sidor av konstruktionen är en grad.
se N si R R R R R U ... 1 2 1 [W/m2K] där Rsi = värmeövergångsmotstånd på insidan (m2K/W)
R1…RN = värmemotstånd för varje delskikt i konstruktionen (m2K/W)
Rse = värmeövergångsmotstånd på utsidan (m2K/W)
Ett lågt U-värde respektive ett högt värmemotstånd innebär en god värmeisolerande förmåga.
Köldbrygga
En köldbrygga är en konstruktionsdel i en byggnad där isoleringsgraden lokalt är minskad av främst konstruktionsmässiga anledningar, t.ex. bärighet. Köldbryggor ger högre värmeförluster (högre värmegenomgångskoefficient) lokalt vilket ger lägre yttemperatur och större energiförluster. Det ger också ökad risk för kondens och en ökad försmutsning. En köldbrygga kan vara linjeformig (exempelvis anslutning vägg-bjälklag, balkonger) eller punktformig (exempelvis fästanordningar, genomföringar för VVS- eller
eldragning). Köldbryggeverkan kan också ingå i U-värdet, vilket exempelvis är fallet för träreglar i en väggkonstruktion. Kvantifiering av köldbryggor sker med en
läckflödeskoefficient, ψ (W/m∙K), som normalt bestäms genom beräkning med finita elementmetoder.
Luftomsättning
Med luftomsättning menas luftväxlingens hastighet i ett rum eller en byggnad och den påverkas av ventilationssystemets utformning. Luftomsättningen uttrycks som
omsättningar per timme och enheten är således h-1. För att luftkvaliteten ska anses god
krävs ett uteluftsflöde på lägst 0,35 l/s·m2
golvarea (BBR, 2012) vilket innebär en
Energideklaration
Energideklarationen är ett dokument som beskriver en byggnads energianvändning och den är tänkt att användas som ett verktyg för att minska energianvändningen.
Deklarationen ska upprättas av en oberoende energiexpert och är giltig i tio år.
Energiexperten rapporterar in byggnadens energianvändning till Boverkets databas för energideklarationer, Gripen. Resultatet av energideklarationen ska anslås väl synlig i entrén till byggnaden. Kraven på utförd energideklaration trädde i kraft 2006 och regleras genom Lagen om energideklaration, SFS 2006:985, och gäller för de flesta flerbostadshus och lokaler, samt i vissa fall även småhus.
Energideklarationen innehåller uppgifter om byggnadens energiprestanda (byggnadens specifika energianvändning), uppgifter om ventilationsbesiktning, s.k. OVK, och radonmätning utförts, jämförelsevärden för liknande byggnader och förslag till lämpliga effektiviseringsåtgärder (Boverket, 2012)
Boverkets Byggregler, BBR
Boverket är den myndighet i Sverige som reglerar kraven för energianvändningen i byggnader. Detta sker främst genom regelverket Boverkets byggregler, BBR, som är föreskrifter och allmänna råd till gällande lagar och förordningar, e.g. PBL (plan- och bygglagen). BBR revideras med jämna mellanrum och den nu gällande versionen är BBR 19 som trädde i kraft 1 januari 2012. Energikraven för nybyggda byggnader regleras genom kapitel 9, Energihushållning, i BBR 19. En ändring som skedde i BBR 19 jämfört med tidigare versioner är att kraven på energiprestanda nu också omfattar
ombyggnationer och inte bara nybyggnationer. Dessutom skärptes kraven på byggnadens specifika energianvändning och genomsnittlig värmegenomgångskoefficient i BBR 19 (Boverket, 2012).
3.2
Mätningar i byggnaden
3.2.1 Termografering
Bild 4. E I bild 4 Termog byggnad byggnad
3.2.2
Blower enligt st Utrustni undersö olika ste tryckski klimatsk Pa, där omräkn (SS EN För flerb ventilati värde se luftläck energian annan tä byggnad läckluft hög gra Exempel på eses ett exem graferingen ä d eftersom d dsdelarna som
Blower d
door-metode tandarden SS ingen består ökas. Efter at eg upp till en illnaden och kärmen i enl arean är oms as till en luft 13829, 1996 bostadshus ä ionssystemet edan antas re kage lägenhet nvändningen äthet än klim den ser ut oc tflödet utgör d ofrivillig v n IR-bild av mpel på en bil är ett bra hjälp essa fenome m berörs. Dedoor-metod
en är ett sätt S-EN13829. av en fläkt s tt ha stängt v n tryckskillna luftflödet öv ighet med st slutningsarea tinfiltration v 6). är det svårt at t, så därför tr epresentativt ter emellan in n. De lägenhe matskalet. Mä ch det är en v ofrivillig ven ventilation. E vägg utvändi ld tagen med pmedel för a en ger lokalt h en i arbetet aden
att mäta en b Metoden ger som montera ventilationsdo ad mot utekl ver fläkten få tandarden ov a, dvs. vägga vid normalt v tt nå 50 Pa m rycksätts och för hela byg nförlivas i m etssavskiljan ätningen ger viktig aspekt ntilation av b Ett tätt klimat igt. (IR-bild f d värmekame att hitta köldb högre eller lä använda värm byggnads luf r ett mått på as i dörr mot on trycksätts imat på 50 P ås ett mått på van. Luftflödear, golv och t vindtryck, i s med en fläkt h mäts endas ggnaden. Des mätresultatet s nde konstrukt ändå en indi för dess ene byggnaden. E tskal är fram från EKG-f) era utvändigt bryggor och ägre yttempe mekameran ä ftläckage via ett utrymme uteklimat i b lägenheten m Pa. Genom at å läckluftflöd et anges i enh ak. Resultate storleksordni
samt att täta t en lägenhet ssvärre medf
som inte har tionerna har ikation på hu rgianvändnin Ett stort luftl
ventilatio byggnad luftläcka Mätmeto 13829) o Bild 5. E
3.2.3 T
Inomhus komforte hålls i by som ang 2005). R på 21 º C flerbosta Långtids slutet av norrläge var 10:e 1 Operativ omgivand on av från- o ders lufttäthet aget inte får ö oden har en h och resultatet Exempel på BlTemperatu
stemperature en för de boe yggnaden. A ger att operati Rekommenda C. I två tidiga adshus uppm smätning av v mars och bö . Temperatur minut v temperatur: de ytor (Socia och tilluftstyp t i BBR, men överstiga 0,3 hög osäkerhe t påverkas m lower door-inurmätning
en spelar en s ende, och det Allmänna råd iv temperatu ationen vid e are större stu mätts till 22,2 innetempera örjan av april rlogger place medelvärdet alstyrelsen, 20 p med värme n i kravspeci 3 l/s∙m2 vid 5 et. Standarde mycket av råd nstallation i bg
stor roll för b t är därför vi för inomhus ur1 bör vara i nergiberäkni udier har den º C (ELIB, 1 atur gjordes i l. Lägenheten erades solsky av lufttempera 05) eåtervinning. ifikationen fö 50 Pa (FEBY en anger ±15 dande vindfö balkongdörr. både byggnad iktigt att und stemperature intervallet 2 ing är enligt n genomsnittl 1992) respek i en lägenhet n som studer yddat mitt i l aturen och me . Numera fin ör passivhus Y, 2009).3.3 Indata
till
simulering
Då viss indata som är nödvändig för att göra en energisimulering saknas eller är starkt slumpmässig, uppkommer behovet att ansätta schablonmässiga värden som bygger på tidigare studier och erfarenhet. Det gäller exempelvis varmvattenförbrukning, hushållsel och tillförd personvärme. För att hantera detta på ett enhetligt sätt, ansätts dessa värden enligt de parametrar som återfinns i tabell 1. Bakgrunden till de ansatta värdena förklaras närmare i respektive underavsnitt. Värdena används genomgående i projektet EKG-f.
Tabell 1. Sammanställning av schablonmässiga indata för beräkning
Boendetätheten beräknas enligt tabell 2. Denna beräkningsmodell för att fastställa antalet boende används genomgående i projektet EKG-f.
Tabell 2. Sammanställning av antal personer per lägenhetsstorlek (3H projektet, 2005)
3.3.1 Innetemperatur
Som indata för lägsta innetemperatur alla veckodagar året om används 21 º C när den verkliga temperaturen är okänd. Som framgår i avsnitt 3.3.3 är ofta temperaturen högre än så i flerbostadshus, men trots det anser (Sveby, 2009) att 21 º C är ett mål att sträva mot vid val av reglering m.m. En grads sänkning av innetemperaturen motsvarar en minskad
energianvändning på 3-5 kWh/m2 för flerbostadshus i Stockholm (Sveby, 2009).
Sammanställning av schablonmässiga indata
Parameter Delparameter Värde Referens Anmärkning Innetemperatur Uppvärmningssäsong 21 grader Sveby, 2009
Solavskärmning Solavskärmningsfaktor, totalt 0,5 Sveby, 2009
Tappvarmvatten Mängd varmvatten, per år 12 m3/lägenhet + 18 m3/person Aton Teknikkonsult AB, 2007 Antal personer enl tabell 2. Avser engreppsblandare Energi, system med VVC 60 kWh/m3 Aton, 2007 Energi, system utan VVC 55 kWh/m3 Aton, 2007 Internvärme 20% Sveby, 2009
Hushållsenergi Årsschablon 30 kWh/m2 Sveby, 2009 Area i Atemp
Internvärme 70%
Personvärme Antal personer Enl tabell 2 Sveby, 2009 Närvarotid 14 timmar/dygn Sveby, 2009 Effektavgivning 80 W/person Sveby, 2009
Vädring Påslag på energiprestanda 4 kWh/m2 Sveby, 2009 Area i Atemp
Antal personer per lägenhet
Lägenhetsstorlek 1 rum och kök 2 rum och kök 3 rum och kök 4 rum och kök 5 rum och kök
I detta arbete finns dock uppmätta värden på inomhustemperatur som används som indata.
3.3.2 Solavskärmning
Med solavskärmningsfaktor avses hur stor andel av den infallande solinstrålningen genom fönstren som avskärmas till följd av olika typer av fasta solskydd, e.g. skuggande byggnader och kringliggande natur och rörliga solskydd, e.g. persienner, gardiner och markiser. En solavskärmningsfaktor på 0,5 tolkas som en sammansatt faktor för både fasta och rörliga solskydd där hälften av den infallande solinstrålningen avskärmas.
3.3.3 Tappvarmvatten
Användningen av tappvarmvatten i flerbostadshus beror förutom brukarnas egna vanor också på varmvattencirkulationen i byggnaden och typ av armatur. Temperaturen på inkommande kallvatten och utgående varmvatten påverkar energiåtgången, och ofta varierar framför allt kallvattentemperaturen över året. Enligt (Aton, 2007) kan schablonen i tabell 1 användas för beräkning av varmvattenmängd och energiåtgång för system med respektive utan varmvattencirkulation.
Beräkningen av varmvattenmängden baseras på bl.a. (MEBY, 2002) och (Johansson &
Wahlström, 2007). För att bestämma energiåtgången för varmvattnet, Qvv, används
ekvation 1:
3600
)
(
v k vv p vvV
T
T
c
Q
[kWh/år] (Ekvation 1) där Vvv = mängden varmvatten (m3/år) ρ = vattnets densitet; 1000 kg/m3 cp = 4,182 kJ/kg·KTv = varmvattnets temperatur (antas 55 ° C)
Tk = inkommande kallvattnets temperatur (antas 10 ° C i årsmedel)
Med värden enligt ovan blir Qvv = 52 kWh/m3 exklusive förluster i varmvattencirkulation
Rekommendationen enligt (Sveby, 2009) för beräkning av tappvarmvatten baseras istället på Atemp och är 25 kWh/m2 Atemp. I detta ingår inte förluster i varmvattencirkulation och
ledningar. Inom ramen för denna rapport har ändå den modell valts som baseras på använd varmvattenmängd per person och lägenhet. Anledningen till det är att denna typ
av modell har fler dokumenterade studier bakom sig, samt att en Atemp-baserad modell
tros ha större felmarginal vid små flerbostadshus pga. att uppvärmda källarutrymmen utan lägenheter ingår i Atemp-måttet.
Vidare rekommenderar (Sveby, 2009) ett tillskott av värme till byggnaden på 20 % av den totala varmvattenenergin. Uppvärmningen består i stilleståndsförluster i ledningar och beredare och värmeavgivning vid spolning av varmvatten. Rekommendationen bygger på tidigare publikationer, se (Boverket, 2003), dock saknas mätstudier på området.
3.3.4 Hushållsenergi
För att bestämma hur mycket värme från den totala hushållsenergin som kan
tillgodogöras byggnaden används årsschablonen 30 kWh/m2 Atemp hushållsenergi enligt
(Sveby, 2009). Av detta antas 70 % bli värme i byggnaden. Användningen av
hushållsenergi varierar över året. Användningen kan vara 30 % högre än årsmedelvärdet vintertid och 30 % lägre sommartid, vilket påverkar hur mycket värme som kan
tillgodogöras (Elmroth, 2007). Någon hänsyn till detta har inte tagits inom ramen för denna rapport av anledningarna att det antas ha endast en marginell inverkan på den totala energianvändningen och att programvaran saknar möjlighet att differentiera indata mellan årstiderna.
I rekommendationen ovan hänvisas till en kommande studie på 400 hushålls användning av hushållsenergi. Den studien visar en genomsnittlig användning av hushållsenergi på
31,6 kWh/m2 bostadsyta (Zimmermann, 2009), vilket borde innebära att de
rekommenderade 30 kWh/m2 är en relevant schablon att använda.
3.3.5 Personvärme
antas vara 14 timmar/dygn vilket baseras bl.a. på (Ellegård, K., 2002). All personvärme kan antas tillgodogöras byggnaden när värmebehov finns.
3.3.6 Vädring
Vädring är en beteenderelaterad indataparameter som beror mycket av byggnadens ventilationssystem och exponering för vind. Rekommendationen enligt (Sveby, 2009) är ett schablonpåslag på beräknad energiprestanda för byggnaden med 4 kWh/m2∙år.
3.4 Lönsamhetsberäkningar
Bedömningen av lönsamheten i investeringarna som föreslås görs med två olika metoder; pay-off metoden och LCC-metoden.
3.4.1 Pay off metoden
Pay off-metoden är ett sätt att bedöma återbetalningstiden för en investering. Metoden ställer kostnaden för en investering i relation till de årliga kostnadsbesparingar som investeringen ger. Pay-off tiden är den tid det tar att tjäna in investeringskostnaden och den beräknas enligt ekvation 1.
) / ( ) ( ) ( år kr Besparing kr gskostnad Investerin år Payofftid (Ekvation 2)
Fördelen med pay-off metoden är att den är lättfattlig och enkel att använda. Nackdelarna är att den inte tar hänsyn till någon förväntad avkastning på investeringskostnaden och inte heller ett ökande energipris i fallet för energibesparande åtgärder. Inte heller tar den hänsyn till en fortsatt besparing efter pay off-tiden eller livslängden på en åtgärd som vidtas. Det gör den till en något missvisande metod att använda i byggnadssammanhang, men den ger ändå en indikativ bild av lönsamheten för en investering och kan vara lämplig för att sålla bland flera olika investeringsalternativ.
3.4.2 LCC-metoden
LCC står för life cycle cost, dvs. livscykelkostnader. Med LCC-metoden bedöms huruvida en investering kan anses lönsam sett till hela livslängden för investeringen. Till skillnad från pay off metoden tar LCC-metoden hänsyn till åtgärdens förväntade brukstid, avkastningskrav på investeringen (s.k. kalkylränta) och en förväntad energiprisökning. Lönsamhet i en investering enligt LCC-metoden föreligger då ekvation 3 är uppfylld
underhåll energi
LCC
LCC
gskostnad
Investerin
(kr) (Ekvation 3) därLCCenergi = nusumman av kostnadsbesparingen som åtgärden åstadkommer
under hela sin livslängd = NUS ∙energipris∙årlig energibesparing
LCCunderhåll = extra kostnader för underhåll som åtgärden föranleder = NUS
årlig extra underhållskostnad.
NUS ovan är den s.k. nusummefaktorn. Den används för att beräkna värdet idag av ett under n år årligen återkommande belopp vid kalkylräntan r. NUS kan beräknas enligt ekvation 4. n n
r
r
r
n
r
NUS
)
1
(
1
)
1
(
)
,
(
(Ekvation 4)Kalkylräntan r antas här vara den reala kalkylräntan, dvs. den approximativt verkliga räntan minskad med den procentuella årliga ändringen av den generella kostnadsnivån (inflationen).
I fallet med energibesparande åtgärder behöver hänsyn också tas till en eventuell framtida ändring av energipriset. Om den årliga procentuella ökningen av energipriset utöver den generella kostnadsnivån antas vara q, kan nusummefaktorn approximativt beräknas enligt ekvation 5, (Abel, Filipsson & Sundström, 2012).
4 Resultat
4.1 Nulägesbeskrivning
4.1.1 Allmänt
Den del där garaget sitter samman med byggnaden betraktas som yttervägg då det antas att mer eller mindre utetemperatur råder i garagedelen. Den del av källarplanet som är sammanfogad med den östra delen av fastigheten betraktas i simuleringen som adiabatisk. Det som kallas ”byggnaden” i resten av rapporten avser alltså endast den västra delen av fastigheten.
Fördelning av lägenhetsstorlekar i byggnaden är enligt tabell 3.
Tabell 3. Fördelning av lägenhetsstorlekar
Mått för byggnaden som är av vikt för energiaspekterna anges i tabell 4 och är uppmätta och beräknade från ritningsunderlag.
4.1.2 Resultat från mätningar
4.1.2.1 Temperaturmätning
Medeltemperaturen i lägenheten uppmättes till 22,4 º C under perioden. Minsta uppmätta temperatur var 21,2 º C och den högsta var 23,9 º C. Standardavvikelsen i mätdata var 0,49 º C.
Mätningen visar att medeltemperaturen ligger i linje med vad tidigare studier visat för flerbostadshus, men att det finns utrymme att sänka innetemperaturen 1-2 º C och fortfarande hålla sig inom rekommendationerna.
4.1.2.2 Spårgasmätning
En långtidsmätning av ventilationen gjordes i samma lägenhet som ovan under samma period som temperaturmätningen. Utrustningen var en passiv spårgasteknik patenterad av PentIAQ AB, Gävle. Mätningen pågick totalt 458 timmar.
Luftomsättningen i lägenheten under denna period uppmättes till 0,33 h-1 ±10 %, se
Bilaga 1.
Kravet på luftomsättning enligt Boverket motsvarar 0,5 h-1, vilket innebär att kravet inte
är uppfyllt för lägenheten. 4.1.2.3 Blower-door mätning
Luftläckaget genom klimatskärmen mättes med Blower-door metoden i samma lägenhet. Mätningen utfördes den 24:e februari 2011 under mätförhållanden som var lämpliga för mätmetoden; 6 º C utomhus och lätt vind. Mätutrustningen placerades i lägenhetsdörren mot trapphuset med fönstret i trapphuset öppet för att erhålla samma tryckförhållande som mot uteklimat. Mätningen utfördes med samtliga tillufts- och frånluftsdon i
lägenheten stängda och tätade mot luftläckage. Vid mättillfället genomfördes av tidsskäl endast en mätning av luftläckaget vid undertryck.
Luftläckaget uppmättes till 0,35 l/s·m2
omsl vid 50 Pa undertryck, se bilaga 2.
Noggrannheten i mätningen är ±10 %. Byggnadens anses lufttät och i närheten av kravet för passivhus. En del av det uppmätta läckaget härrör troligen från otäta lister vid fönster och dörrar, se bild 6. Utrustningen som användes var Retrotec 2000 DM-2.
4.1.2.4 Termografering
Bild 6. L Bild 8. K mellan lä Då det v eftersom upptäcka
4.1.3 K
4.1.3.1 V Väggkon och utvä Luftläckage vi Köldbryggeve ättbetongbloc var ca 6 º C v m en stor temp a exempelvisKlimatskä
Väggar nstruktionen ändig puts på id fönster rkan av mur ck varmt under m peraturskilln s utvändiga kärm
är ett murve å 28 cm, se b bruk mätdagen påv nad mellan in köldbryggor. erk av blå lätt ild 10. Bild 7. Köld Bild 9. Köld åverkas möjli nne- och utekBild 10. Putsen a lättbeton konstruk genom a värdesm respekti värde. U Nödvän Tabell 5 λ-värde Eftersom hela väg res
där α är alltså λr U-värde R U Paramet Värmeko Ytandel Inre värm Yttre vär Väggtjoc Väggarnas u antas ha en tj ngmurverket ktion uppbyg att bilda ett m metoden (San ive ingående U-värdesmeto ndiga värden 5. Sammanstä smetoden m konstrukti ggens tjockle lättbetong
r ytandelen lä res = 0,226 W et med λ-värd res si R d R
1 ter onduktivitet, λ meövergångsm rmeövergångs cklek, d uppbyggnad. jocklek på 1 t ha en tjockl ggd av både medelvärde v ndin, K., 201 byggdels vä oden innebär för beräknin ällning av vär onen endast ek, kan den rmurbruk
ättbetong och W/m,K. desmetoden, se R [W λ motstånd, Rsi motstånd, Rse cm på varde lek på 26 cm lättbetong oc vid beräkning 0). λ-värdesm ärmekondukt r en areavikt ngen ansätts rden för U-vä består av två resulterande h β är ytande ,Uλ, beräknas W/m2,K] Material Lättbeton Murbruk/Pu Lättbeton MurbrukAlltså bl U-värdes Respekti material U Resulter U
U
Alltså bl Det total vägg U Schablon (Aton, 2 4.1.3.2 F Samtliga dåligt av W/m2K t att glasd Bild 11. B 2 Andel a lir Uλ = 0,746 smetoden ive materials ma si R
rande U-värd lättbetongU
lir Uu = 0,662 la U-värdet f 2 UU U nmässigt för 007), vilket Fönster a fönster i by vseende kittn totalt för båd delen har ett gByggnadens f av totalt infalla 6 W/m2,K. s U-värde i k se aterial R d 1 de med U-vär murbruk
U
2 W/m2,K. för väggen, U 2 66 , 0 746 , 0 eslås ett U-v innebär att b yggnaden är a ning och måln de glasdel, bå g-värde2 på 0 fönsterskick ande kortvågig konstruktione [ rdesmetoden Uvägg, fås som 704 , 0 62 värde för den beräkningen k av 2-glas me ning, se bild åge och karm 0,76 (Aton, 2 g solinstrålnin en kan beräkn [W/m2,K] n, Uu, beräkn m medelvärde nna typkonstr kan antas var
ed kopplade b 11. För föns m och att glas
4.1.3.3 Byggna halvtrap Entrépo W/m2K W/m2K fyra i vä dessa de antas ha 4.1.3.4 Vindsbj lösull ov 12. Ytte indikati Bild 12. Takkon Tabell 6 Yttre värm Ventilerat Lösull Mineralull Betong Inre värme Summa Totalt U‐vä Dörrar aden har två e ppa ner i söd orten är i alum och arean ti och arean 1 ästerläge. Ba elar räknas a a ett U-värde Takkonstruk jälklaget är a vanpå befint ertaket är råsp oner på fuktp Vindsutrym struktionens 6. U-värdesbe Material meövergångsmotst t yttertak av panno l eövergångsmotstå ärde (W/m2K) entrédörrar; e erläge som g minium och f ll 3 m2. Den ,8 m2. Därutö alkongdörrarn area- och U-v e på 2,0 W/m ktion av betong och lig ursprungl pont med be problem. met. totala U-vär eräkning för t Tjockl ånd Rse or 0 0 0 ånd Rsi 0, en huvudpor går in till gym försedd med oanvända dö över finns to na är ungefä värdesmässig m2K och den t h tilläggsisol lig isolering etongtakpann
rde med bako
takkonstrukt lek (m) Värmek ‐ ‐ 0,2 0,1 0,2 ‐ ,13 rt på östra lån mmet, men d d isolerrutor. örrens U-vär otalt sex balk är till hälften gt som fönste totala arean 6
lerat med ca som utgörs a nor och vindu
4.1.3.5 M Byggnad markniv beräkna Material W/m∙K. mellanlig dess värm samman framgår Figur 4. M När Uw r markkon
A
U
m
Värdet p Markkonstru den består av ån. Konstruk markkonstru let i källarväg Tjockleken ggande isole mekonduktiv lagda U-värd av figur 4. Metod för be respektive U nstruktionensP
z
A
P
z
U
A
f
på parametrar uktion v en uppvärm ktionsritning uktionens vär ggen antas v för väggen ä ering. Då mar vitet, λm, till det för hela m eräkning av m Uf beräknats e s totala U-väP
U
P
w [W/ rna i figur 4 md källare som ar över källa rmetekniska ara betonghå är ca 30 cm. K rkens beskaf 2,0 W/m∙K ( markkonstruk markkonstruk enligt ekvatio ärde, Um, som /m2K] för byggnad m i genomsn aren saknas, s egenskaper ålsten vars vä Källargolvet ffenhet invid (Anderlind & ktionen kan ktionens U-v onerna i figu m en viktning den återges i t nitt ligger ca så flera av pa bygger på an ärmekonduk t antas vara 3 d byggnaden & Stadler, 20 beräknas me värde (Anderl ur 4, beräknas g av areorna (Ekvation tabell 7. 1,5 m under arametrarna ntaganden. ktivitet ansätt 30 cm betong är okänd, an 006). Det ed de ekvatiolind & Stadle
Tabell 7. Värden för U-värdesberäkning av markkonstruktionen.
Med ledning av given information beräknas markkonstruktionens totala U-värde, Um, till
0,56 W/m2K.
4.1.3.6 Köldbryggor
Då det saknas konstruktionsritningar över byggnaden blir köldbryggorna svårbedömda. Dock har en schablonmässig uppskattning gjorts av de linjära köldbryggor som utgörs av utkragande balkongplattor och mellanbjälklag i anslutning med yttervägg, som antas vara de grövsta köldbryggorna. Det uppkommer även köldbryggor vid e.g. anslutning mellan fönster/dörr och väggar, i hörn och i anslutning mot taket. Dessa har dock försummats i simuleringarna. Köldbryggorna har en märkbar inverkan på byggnadens
energianvändning och är viktiga att hantera för att göra en rimlig bedömning av energibesparingen vid vissa åtgärder, e.g. utvändig tilläggsisolering av yttervägg. En sådan åtgärd minskar många av köldbryggorna i konstruktionen markant.
Köldbryggorna beräknas med utgångspunkt från de modeller som finns i (Anderlind & Stadler, 2006). I tabell 8 återfinns de ψ-värden som ansatts för byggnaden.
Tabell 8. Sammanställning av ψ-värden
Löpsträcka och antalet köldbryggor av respektive typ fås från ritningar och foton. De punktformiga köldbryggorna har inte hanterats då det anses för omfattande,
framförallt utan konstruktionsritningar, och dessutom saknas schablonmässiga värden för denna köldbryggetyp. Dessutom antas att de inte har samma omfattning och därmed inverkan på energianvändningen som de linjära köldbryggorna har.
Parameter Värde Enhet Förklaring
4.1.3.7 Byggnadens värmekapacitet
Byggnaden räknas som termiskt tung då dess konstruktion består till merparten av betong och lättbetong. Det gör att den har en god värmelagrande förmåga. Något numeriskt värde
på byggnadens värmekapacitet har av tidsskäl inte beräknats, men i programvaran BV2
kan byggnaden anges som termiskt tung och programmet tar då hänsyn till detta i sina beräkningar. Detta påverkar inte energianvändningen totalt sett, såvida inte man använder sig av nattsänkning av temperatur eller liknande metoder då man utnyttjar byggnadens värmekapacitet i syfte att spara energi. Det påverkar också fördelningen av energi mellan dag och natt.
Byggnadens tidskonstant, τb, uppskattas till 3 dygn (Warfvinge, C., Dahlbom, M, 2010)
4.1.4 Värmesystem
Huvudvärmekällan är en pelletspanna av fabrikat Airmax 380 Bio med en Ecotec B2 pelletsbrännare på 90 kW. Båda installerades år 2007. Det finns även en oljepanna, Högfors 110 kW, som spetsvärme/backup, men denna används i stort sett aldrig enligt fastighetsägaren. Framledningstemperaturen från pannan är konstant 80° C och den shuntas sedan ner enligt reglerkurva för att erhålla rätt temperatur ut till radiatorerna. Då pannan är relativt ny, placerad i byggnaden och då rökgaskanalen går upp genom byggnaden och således bidrar till uppvärmningen, har antagits en totalverkningsgrad på tillförd energimängd pellets på 90 %. Pelletspannan förser totalt fyra byggnader med värme och varmvatten via kulvertsystem.
Värmen distribueras i byggnaden via ett 2-rörs radiatorsystem. De flesta radiatorerna är försedda med termostatventiler men av varierande märken och okänt skick. Reglering sker på framledningstemperaturen beroende på utetemperatur i värmesystem och reglerkurvan är inställd så att en framledningstemperatur på ca 62° C erhålls vid en utetemperatur på -20° C och 40° C vid 5° C utetemperatur. I bild 13 ses en bild över reglerkurvan. Aktuell inställning för byggnaden är kurvan benämnd 12,5.
Bild 13. Cirkulat inställd
4.1.5
Byggna ackumu Ackumu används (VVC) och en r undvika Bild 14. Reglerkurva tionspump fö på ca 170 WVarmvatt
adens varmva ulatortankar a ulatortankarn s pelletspannoch vid besö returlednings a risk för tillv Ackumulato an för byggna ör värmesyst W. Flödet är d
tensystem
atten värms a av fabrikat N na har varsin nan året runt öktillfället up stemperatur p växt av legio ortankar Nibe aden. Inställd temet är en 3 dock okänt.m
av pelletspan Nibe ES23 på n inbyggd elp för varmvatt ppmättes en f på 54° C, vil onellabakterie e ES23 d kurva är 12 3-fas Grundfonnan till vilke å 500 liter va patron på 6 k tnet. Byggna framlednings lket får anses er (Smittskyd ,5. os UPS 40-6 en är kopplad ardera, bild 1 kW, men enli aden har varm
Uppmätta värden för byggnadens varmvattenförbrukning saknas, varför användning av schablonmässiga värden blir nödvändiga för att bestämma energin som åtgår för uppvärmning av varmvattnet. Då tappställena i byggnaden är försedda med
engreppsblandare, kan tappvarmvattenanvändningen bestämmas enligt informationen i tabell 1 och tabell 3.
Varmvattenförbrukningen, Vvv, beräknas med ledning därav till 260 m3/år.
Energiåtgången för att värma den mängden vatten beräknas också den med ledning av informationen i tabell 1 till 15,7 MWh/år.
4.1.6 Ventilation
Byggnaden ventileras med självdragsventilation. På några av fönstren finns tilluftsventiler (spaltventiler) och frånluftkanaler finns i badrum och kök.
Vid självdragsventilationen styrs luftflödet av vindpåverkan mot byggnaden, byggnadens lufttäthet och termiska krafter, vilka till stor del är slumpmässigt varierande och gör det svårt att beräkna ventilationsgraden med numeriska metoder.
De boendes vanor gällande vädring kan också påverka ventilationen och därigenom också energianvändningen, samtidigt som det är en aspekt som är väldigt svår att mäta då den uppträder slumpmässigt och är kraftigt beteenderelaterad.
Den spårgasmätning som genomförts ger dock en indikation på hur ventilationen i byggnaden ser ut. Den mäter luftomsättningen i en lägenhet under en längre period och resultatet inkluderar således också vädringsvanorna för den undersökta lägenheten under mätperioden.
Resultatet av mätningen visar en luftomsättning under mätperioden på 0,33 h-1 vilket inte
når upp till kravet på 0,5 h-1 enligt Boverket.
Värdet antas gälla som årsgenomsnitt för hela byggnadens luftomsättning och ansätts som indata till datormodellen.
4.1.6.1 Vädring
Enligt tabell 1 hanteras vädringen schablonmässigt av 4 kWh/m2 påslag på
energianvändningen, dvs. 2352 kWh/år. Eftersom uppskattningen av luftomsättningen i byggnaden bygger på en långtidsmätning av ventilationen får man anta att även
ventilationens del i energianvändningen och åskådliggöras separat, vilket också gjorts i tabell 8.
4.1.7 Fastighetsel
Uppgifter från fastighetsägaren visar att förbrukningen av fastighetsel för hela fastigheten
uppgick till 14 MWh för år 2011. Om denna förbrukning fördelas med Atemp till att avse
endast den västra byggnaden, är det 7 MWh fastighetsel som används. Elen åtgår till funktioner såsom belysning i entré, trapphus och källare, cirkulationspumpar för värme och VVC, tvättstuga, drift av pelletspanna och gemensamma frysboxar i källarplan.
4.1.8 Hushållsel
Med ledning av informationen i tabellerna 1 och 4 beräknas byggnadens totala
användning av hushållsel schablonmässigt till 17,6 MWh/år. Som framgår av definitionen i avsnitt 3.1 ingår inte denna post i byggnadens specifika energianvändning. Trots det är den viktig i simuleringsarbetet, då merparten av hushållsenergin tillgodogörs som en uppvärmning av byggnaden. Denna effekt beskrivs i avsnitt 4.1.9.3.
4.1.9 Värmetillskott
Med värmetillskott avses den interna värmegenerering som tillförs byggnaden som uppvärmning från personer, solinstrålning, apparater och till viss del varmvatten och som således avlastar värmesystemet.
4.1.9.1 Solinstrålning
Solinstrålningen till byggnaden beräknas med hjälp av programvaran BV2. Främsta tillskottet av värme till byggnaden sker genom fönstren på söder- och västerfasaderna av byggnaden. Vid beräkning antas en avskärmningsfaktor för rörliga och fasta solskydd på 0,5 (Sveby, 2009) samt att fönstren har ett g-värde på 0,76. BV2 beräknar
solinstrålningen på årsbasis till 10,8 MWh.
4.1.9.2 Personvärme
en effekt fördelad på Atemp som indata till simuleringen. Det antas då att denna energi
fördelas jämnt över årets alla timmar vilket ger ett personvärmetillskott på 0,83 W/m2.
4.1.9.3 Apparatvärme
Det tillskott av värme till byggnaden som alstras från apparater och belysning i lägenheterna utgör beräkningsmässigt 70 % av den tillförda hushållsenergin (tabell 1). Det betyder att av 17,6 MWh/år i hushållsenergi, tillförs 12,3 MWh/år byggnaden i form av apparatvärme.
Analogt görs antagandet att 70 % av den fastighetsel som tillförs byggnaden utgör ett värmetillskott, eftersom merparten av den apparatur som använder fastighetselen är placerad i byggnaden, såsom belysning, undercentral, tvättstuga osv. Värmetillskottet från fastighetsel utgör således 70 % av 3,5 MWh/år, 2,45 MWh/år.
Omräknat som en tillförd värmeeffekt fördelad över året ger hushålls- och fastighetsel totalt 2,9 W/m2.
4.1.9.4 Varmvattenvärme
Enligt tabell 1 antas att 20 % av den energi som tillförs varmvattnets uppvärmning kommer byggnaden till del som en uppvärmning av utrymmena. Energin som åtgår till varmvattnet är beräknad till 15,7 MWh/år, vilket ger en uppvärmning motsvarande 3,1
MWh/år eller 0,61 W/m2 fördelat över hela året som en effekt.
4.1.10 Nuläge uppmätt energianvändning
För att fastställa nuläget för byggnadens energianvändning och utgångspunkten för potentiell energibesparing, studeras uppgifter om den till byggnaden tillförda energin. Denna uppgift är också viktig för att kunna validera att den uppbyggda datormodellen överensstämmer med verkligheten.
Pelletspannan försörjer totalt fyra hus med värme och varmvatten. De enda uppgifter om tillförd pelletsmängd som finns avser pannans totala tillförsel, varför det uppkommer ett behov av att fördela den tillförda energin för att veta hur stor andel som används i den aktuella byggnaden. Detta görs normalt genom en procentuell fördelning baserat på respektive byggnads Atemp (Aton, 2007). Men denna modell är endast tillförlitlig då
byggnaderna är av liknande typ, dvs samma byggnadsstomme, isoleringsgrad,
det fjärde saknar det. Det gör att en fördelning med hjälp av Atemp blir en trubbig modell
för energiberäkning. Ett alternativ hade varit att bygga datormodeller av samtliga fyra hus för att hitta en mer rimlig fördelningsprincip. Detta bedöms som mycket tidskrävande och dessutom saknas ritningsunderlag och information om isoleringsgrad, inomhustemperatur m.m. för byggnaderna, vilket ytterligare försvårar en sådan princip.
Av den anledningen väljs ändå fördelningsprincipen baserat på Atemp ,trots att det
introducerar en felmarginal i beräkningarna som är svårbedömd.
De fyra byggnadernas totala tempererade area uppgår till ca 1930 m2 (Edhsfären AB,
2012), och då den aktuella byggnadens Atemp är 588 m2 (tabell 4) antas således att
588/1930 = 30,5 % av den tillförda energin används här.
En aspekt som också bör beaktas är att pelletspannan förser ytterligare tre byggnader med värme och varmvatten via en värmekulvert från vilken värmeförluster sker till marken. Kulvertens utförande och skick har inte kunnat studeras, varför dess förluster ansätts schablonmässigt. Löpsträckan uppskattas till totalt 30 meter och värmeavgivningen till 300 kWh/år·m (Aton 2007). Det innebär värmeförluster från kulverten på 9 MWh/år. Den totalt tillförda energimängden pellets och olja (spetsvärme) under år 2010 och 2011 beräknas till 352 respektive 304 MWh (se bilaga 3). Med hänsyn taget till pannan verkningsgrad och kulvertförluster innebär 91 respektive 78 MWh för byggnaden dessa år.
För att kunna jämför den uppmätta energianvändningen mellan åren och mot datormodellens simulerade energianvändning för byggnaden, görs en
normalårskorrigering enligt graddagsmetoden. Vid normalårskorrigeringen används känd data som avser Bollnäs, som är den ort som geografiskt är närmast Segersta. Graddagar och korrektionsfaktor för Bollnäs klimat anges i tabell 9.
Tabell 9. Data för normalårskorrigering, Bollnäs (SMHI, 2012).
Om byggnadens uppmätta användning de aktuella åren normalårskorrigeras med värdena i tabell 9, ger det byggnadens energianvändning (exkl fastighetsel) till 87,8 respektive 86,8 MWh/år. God överensstämmelse mellan åren tyder på att de energimässiga förhållandena i byggnaden borde varit likartade dessa båda år.
Data för normalårskorrigering 2010 2011
Graddagar Bollnäs 4685 3925
Graddagar normalår Bollnäs 4488
