Bachelor of Science Thesis
KTH School of Industrial Engineering and Management Energy Technology EGI-‐2012-‐002 BSC
Energieffektiviserande åtgärder i samband med renovering av
flerbostadshus
Lovisa Kalström Magnus Borg
Bachelor of Science Thesis EGI-‐2012-‐002 BSC
Energieffektiviserande åtgärder i samband med renovering av flerbostadshus
Lovisa Kalström
Magnus Borg
Approved
2012-‐06-‐11
Examiner
Catharina Erlich
Supervisor
Jonas Anund
Commissioner
Contact person
Abstract
In Sweden, a big part of the energy use is used in the housing sector. Political goals and targets are set up which the housing sector needs to work towards.
Apartment buildings are a major part of the housing sector in Sweden and
therefore reduction of energy use in these kinds of buildings are key to lower the energy use in Sweden. But there are not only political incentives to reduce the energy use. Some energy-‐saving measures are directly profitable and should thus be performed. Such measures are explored in this report with emphasis on both energy savings and profitability.
The data in this paper has been compiled and calculated through interviews, visits to the property treated in the result and a number of lengthy calculations.
Four main areas concerning energy use in apartment buildings have been identified. Areas of focus are heating, ventilation, hot water and electricity.
Several techniques have been explored within each focus area and applied to an apartment building.
When applying the model on the current property several techniques seemed to be profitable. Through the model heat recovery from hot water using waste heat exchanger was shown to be a profitable operation as well as installation of water-‐saving shower heads. Additional insulation proved through the model to be a profitable and energy-‐saving measure along with the window energy restoration of windows in good condition.
Through the model installation of FTX system was shown to be a very expensive measure but still provided the highest energy saving among the techniques.
Sammanfattning
Bostadssektorn i Sverige måste minska sin energianvändning för att de politiska målen som är utsatta ska nås. Flerbostadshusen utgör en stor del av
bostadssektorn vilket innebär att de måste dra sin del av lasset. Men det finns inte bara politiska incitament för att sänka sin energianvändning utan även ekonomiska incitament. Vissa energibesparande åtgärder är direkt lönsamma och bör av den anledningen utföras. Denna rapport syftar till att kartlägga dessa lönsamma energibesparingsåtgärder.
Litteraturstudien och resultatet har satts samman och beräknats genom intervjuer, besök i den aktuella fastigheten och ett flertal beräkningar.
Fyra stycken fokusområden har identifierats för att energibespara inom dem.
Fokusområdena är värme, ventilation, varmvatten och elektricitet. Ett flertal tekniker har utforskats inom varje fokusområde och tillämpats på en fastighet.
Teknikerna som utforskats inom fokusområdet värme är tilläggsisolering av ytterväggar, byte av fönster samt fönsterrenovering. Tilläggsisoleringen visades sig genom tillämpning av modellen vara en lönsam och energibesparande åtgärd;
byte av fönster konstaterades vara billigare än att renovera dem om fönsterna ändå skulle bytas; fönsterrenovering genom insättning av energiglas
konstaterades vara en god investering om fönsterna var i gott skick.
Teknikerna som utforskats inom fokusområdet ventilation var installering av FTX-‐system samt installering av frånluftsvärmepump. Genom tillämpandet av modellen visades att installation av FTX-‐systemet var en mycket dyr åtgärd men att installationen också gav en mycket hög energibesparing.
Teknikerna som utforskats inom fokusområdet varmvatten var allihop intressanta på ett eller annat sätt. Individuell mätning och debitering av varmvatten beräknades ge ett mervärde till de boende och en medelstor energibesparing. Värmeåtervinning ur varmvatten med hjälp av
avloppsvärmeväxlare visades sig genom modellen vara en lönsam åtgärd vilket även installering av vattensparande duschmunstycken var.
Teknikerna för att minska elanvändningen var LED-‐ och lågenergilampor samt belysningsstyrning. Belysningsstyrningen var inte aktuell för fastigheten
eftersom att ett fullgott alternativ redan fanns. I modellens jämförelse mellan de två olika lamporna visades det sig att lågenergilampor var det billigare
alternativet.
Förord
Den här rapporten är ett resultat av vårt kandidatarbete som genomförts inom Industriell Ekonomi med inriktning mot energisystem. Arbetet med den här rapporten har varit mycket lärorikt då vi behandlat ett, för oss, nytt område. Vi vill rikta ett stort tack till dem som möjliggjort detta arbete och bidragit med både kunskap och inspiration. Vårt tack riktas främst till nedanstående personer.
Byggnadsfirma Olov Lindgren AB
Tobias Jansson, Byggekonom Bygganalys AB Bengt Uusitalo, Capital Cooling AB
Jonas Anund, doktorand på institutionen för energiteknik, KTH
Lovisa Kalström & Magnus Borg Maj 2012
Innehållsförteckning
Nomenklatur ………..………...…….. .9
1. INTRODUKTION 11
1.1 Bakgrund……….………111.2 Syfte……….………..11
1.3 Projektmål……….………11
1.4 Problemformulering ……….……….……..11
1.5 Avgränsningar………...12
2. LITTERATURSTUDIE 12
2.1 Varför energieffektivisera?...132.2 Energianvändning i världen och Sverige………….………14
2.2.1Energipriser 14 2.3 Bostadshus………16
2.3.1 Värme 16 2.3.2 Ventilation 17 2.3.3 Varmvatten 18 2.3.4 Elektricitet 19 2.4 Energieffektiviseringsåtgärder i flerbostadshus……….………….20
2.4.1 Värme 20 2.4.2 Ventilation 23 2.4.3 Varmvatten 24 2.4.4 Elektricitet 27
3. MODELLBILDNING 30
3.1 Metod ………303.1.1 Begränsningar 31 3.1.2 Beräkningsmetod värme 32 3.1.3 Beräkningsmetod ventilation 33 3.1.4 Beräkningsmetod varmvatten 35 3.1.5 Beräkningsmetod elektricitet 36 3.1.6 Investeringskalkyl 37 3.1.7 Känslighetsanalys 39
4. OBJEKTSBESKRIVNING 40
4.1 Grundläggande beskrivning samt generalisering av fastigheten..404.2 Utökad beskrivning av fastigheten………..…41
4.2.1 Värme 41
4.2.2 Ventilation 41
4.2.3 Varmvatten 41
4.2.4 Elektrivitet 41
5. RESULTAT & DISKUSSION 42
5.1 Besparingsmöjligheter……….……42
5.1.1Värme 43 5.1.2 Ventilation 51 5.1.3 Varmvatten 56 5.1.4 Elektricitet 65 5.2 Interaktion mellan tekniker……….67
5.3 Sammanfattning och jämförelse av resultat……….…………68
6. SLUTSATS 70
6.1Modellens rimlighet……….716.2 Framtida arbete………...……….71
7. REFERENSER 72 8. BILAGOR 79
8.1 Bilaga 1 Tidsplan………..……….………798.2 Bilaga 2 Beräkningar tilläggsisolering av yttervägg………80
8.3 Bilaga 3 Beräkningar fönsteråtgärder………...……81
8.4 Bilaga 4 Beräkningar installation av FTX-‐system………..………83
8.5 Bilaga 5 Beräkningar individuell mätning & debitering av varmvatten...85
8.6 Bilaga 6 Beräkningar installation av avloppsvärmeväxlare……….86
8.7 Bilaga 7 Beräkningar installation av vattensparande duschmunstycken……….………87
8.8 Bilaga 8 Beräkningar LED-‐lampor och lågenergilampor……….………88
8.9 Bilaga 9 Indata……….………89
Tabellförteckning
Tabell 1: Vattenanvändningen i småhus och lägenheter……….25
Tabell 2: Rekommenderad styrning av belysning i olika typer av utrymmen……29
Tabell 3: Elavtal i elområde 3………42
Tabell 4: Känslighetsanalys för värmegenomgångstalet innan åtgärd (tilläggsisolering)……….46
Tabell 5: Känslighetsanalys för fjärrvärmepris (tilläggsisolering)………47
Tabell 6: Känslighetsanalys för värmegenomgångstalet innan åtgärd (fönster)..49
Tabell 7: Känslighetsanalys för värmegenomgångstalet innan åtgärd (fönster)..51
Tabell 8: Känslighetsanalys för fjärrvärmeprisförändring (ftx)………..55
Tabell 9: Känslighetsanalys för elprisförändring (ftx)………..56
Tabell 10: Känslighetsanalys vid förändring av grundinvestering (avloppsvärmeväxlare)………62
Tabell 11: Känslighetsanalys vid förändring av elpriset (LED/lågenergilampor)………67
Tabell 12: Känslighetsanalys vid förändring av fjärrvärmepriset (LED/lågenergilampor)………67
Figurförteckning Figur 1: Litteraturstudiens fokusområden………...12
Figur 2: Oljepriset för hushåll i Sverige.……….15
Figur 3: Fjärrvärmepriset för hushåll i Sverige……….16
Figur 4: Fördelning av hushållens vattenanvändning………...19
Figur 5: Fördelning av hushållselanvändning………20
Figur 6: Exempel på belysning i enskild byggnad………28
Figur 7: Illustration av systemet……….30
Figur 8: Illustration av tillvägagångssättet för att komma fram till resultatet…...31
Figur 9: Fastigheten som behandlas i rapporten………..40
Figur 10: Energibesparingen vid tilläggsisolering beroende av isolertjockleken……….44
Figur 11: Kapitalvärdet vid tilläggsisolering beroende av energibesparingen…..45
Figur 12: Kapitalvärdet vid tilläggsisolering beroende av grundinvesteringen…46 Figur 13: Kapitalvärdet för tre fönsteråtgärder beroende av respektive grundinvestering………..49
Figur 14: kostnadsbesparingen vid renovering av fönster med energiglas
beroende av fjärrvärmepriset………..50 Figur 15: kapitalvärdet vid renovering av fönster med energiglas beroende av grundinvesteringen………....51 Figur 16: Energibesparingen vid installation av FTX-‐ventilation beroende av ventilationsflödet……….52 Figur 17: Kostnaden för enskilda steg i grundinvesteringen för FTX-‐system……54 Figur 18: Kapitalvärdet vid installation av FTX-‐ventilation beroende av
grundinvesteringen……….55 Figur 19: Energibesparingen vid installation av individuell mätning och
debitering beroende av den minskade varmvattenförbrukningen………...57 Figur 20: Energibesparingen vid införande av individuell mätning och debitering beroende av fjärrvärmepriset………..58 Figur 21: Kapitalvärdet vid installation av individuell mätning och debitering beroende av grundinvesteringen vid varierande kalkylränta.……….59 Figur 22: Energibesparingen vid installation av avloppsvärmeväxlare beroende av korrektionsfaktor för utebliven värmeväxling………60 Figur 23: Kapitalvärdet vid installation av avloppsvärmeväxlare beroende av varmvattenförbrukningen………..61 Figur 24: Kapitalvärde vid installation av avloppsvärmeväxlare beroende av fjärrvärmepriset………...62 Figur 25: Energibesparingen beroende av duschtiden per hushåll före
installation av vattensparande duschmunstycken………..63 Figur 26: Kostnadsbesparingen vid installation av vattensparande
duschmunstycken beroende av fjärrvärmepriset………64 Figur 27: Kapitalvärdet vid installation av vattensparande duschmunstycken beroende av fjärrvärmepris och kalkylränta………..65 Figur 28: Energieffektiviserande åtgärder beroende av kapitalvärde och
grundinvestering………..68 Figur 29: De mest lönsamma energieffektiviseringsåtgärderna beroende av kapitalvärde och grundinvestering………...69 Figur 30: De minst lönsamma energieffektiviseringsåtgärderna beroende av kapitalvärde och grundinvestering………...70
Nomenklatur
Tecken Benämning Enhet
A Väggarea m²
Atemp Uppvärmd area m²
Aw Karmyttermått m²
B Energibesparing kWh/år
C korrektionsfaktor för utebliven värmeväxling %
Dny Tilläggsisoleringens tjocklek m
Efläkt Fläktenergianvändning kWh
G Grundinvestering kr
Gr Graddagar °Cd
Gt Gradtimmar °Ch
h Drifttid h/år
hbel drifttid per kategori h/år
I Årliga inbetalningar kr
k Annuitetsfaktor -‐
n Investeringens livstid år
Nfaktor Nuvärdefaktor -‐
Nsummefaktor Nuvärdesummefaktor -‐
ƞFTX Verkningsgrad FTX %
P Fläkteffekt kW
p Varmvattenbesparing %
Pbel genomsnittlig eleffekt under drifttiden per kategori kW
Qbel elanvändning för belysning kWh/år
Qförlust Ventilationsflödets värmeförluster kWh/år
Qsp Mängden spillvärme kWh/år
qv
Medelflöde genom byggnaden inkl. läckflöde &
vädring m3/s
Qv Energibehov för varmvattenuppvärmning kWh/år
r Kalkylränta %
R Restvärde kr
SFP Specific Fan Power kWs/m3
Te Medeltemperatur utomhus °C
Ti Medeltemperatur inomhus °C
Tkv Temperatur på inkommande kallvatten °C
Tv Varmvattentemperatur °C
U Årliga utbetalningar kr
Uefter Värmegenomgångstal efter åtgärd W/m2°C
Uföre Värmegenomgångstal före åtgärd W/m2°C
Vvarm Varmvattenmängd m3/år
Vvv Varmvattenförbrukning innan åtgärd m3/år
Vw Varmvattenbesparing efter åtgärd m3/år
Z Andel tillgänglig spillvärme %
ΔUw Förbättring i värmeisolering W/m2°C
η Verkningsgrad %
ηförlust Förlust i varmvattenberedning %
λny Tilläggsisoleringens värmeledningstal [W/m°C] W/m°C
1 Introduktion
1.1 Bakgrund
Hur energi används och om det går att använda mindre energi står ständigt på dagordningen i svensk politik och svenskt näringsliv. Inte bara politiker och professorer diskuterar ämnet utan stora delar av den svenska befolkningen är involverad i debatten. För att uppnå en stor minskning av energianvändandet krävs det att hela samhället arbetar aktivt för att uppnå det. Boendesektorn står för ungefär 40 % av energianvändningen i Sverige och insatser behöver göras för att minska den energianvändningen. Hur ska dessa insatser göras?
Projekt för byggnation av energisnåla fastigheter är idag relativt förekommande och de vanliga nybyggnationerna har idag krav på sig som minskar
energianvändningen i dem i jämförelse med det stående fastighetsbeståndet.
Men detta stående fastighetsbestånd kommer inte att förändras nämnvärt på mycket lång tid. Därför är det viktigt att föra fram tekniker som kan minska energianvändningen i sådana fastigheter.
I detta arbete presenteras energisparande åtgärder som är möjliga att genomföra vid renoveringar av flerbostadshus. Studien om energisparande åtgärder ska sedan användas till att utvärdera möjligheterna att införa sådana åtgärder i ett flerbostadshus i Högdalen.
1.2 Syfte
Syftet med projektet är att presentera möjliga åtgärder som kan implementeras på det aktuella flerbostadshuset. De möjliga åtgärderna ska helst ge en
energibesparing och en lönsamhet då de implementeras i fastigheten. Vidare är rapporten menad att ge en generell modell av vad som kan utföras i
flerbostadshus för att spara både energi och pengar.
1.3 Projektmål
Det övergripande målet är att tillhandahålla en rekommendation över vilka tekniker som kan minska energianvändningen som kan och bör implementeras i det aktuella flerbostadshuset. Rekommendationen ska bygga på väl underbyggda energiberäkningar och lönsamhetskalkyler. En hög energibesparing kan
rättfärdiga en hög kostnad.
1.4 Problemformulering
• Vilka delar av flerbostadshus har möjlighet att sänka sin energianvändning?
• Vilka tekniker kan användas för att sänka energianvändningen i de specifika delarna?
• Vilken energibesparing ger de aktuella teknikerna?
• Vilken lönsamhet resulterar energibesparingarna i?
1.5 Avgränsningar
• Studien behandlar flerbostadshus, inte bostäder med ett hushåll.
• Studien fokuserar på renovering av fastigheter, alltså inte på nybyggnation.
• Studien behandlar hur den till fastigheten tillförda energin kan minskas men inte hur den energin produceras.
• Studien behandlar endast delen av flerbostadshus som är direkt kopplade till bostäder, alltså inte kommersiella utrymmen.
2 Litteraturstudie
I detta avsnitt presenteras tidigare forskning inom området för
energieffektivisering av byggnader och fokus ligger på energieffektiviserande åtgärder för olika energianvändningsområden i flerbostadshus, se figur 1.
Figur 1. Illustration av litteraturstudiens fokusområden
!"#$%&'#()*$&"%+
,-$.#+
/ 01"(2#$+
/ 3&44-%%(&(54#$&"%+
,#"64*65"+
/ 037+
/ 0$8"49:(;-$.#)9.)+
!4#<2$&=&2#2+
/ >!?+@+48%#"#$%&4*.)5$+
/ A#4B("&"%((2B$"&"%+
,*$.;*C#"+
/ ?9(=D.9"(2B=<#"+
/ E"F&;&F9#44+.-2"&"%+@+
F#'&2#$&"%+
/ G;45))(;-$.#;-H4*$#+
2.1 Varför energieffektivisera?
Enligt Regeringskansliet (2012) är EU ” plattformen för den svenska
internationella klimatpolitiken” och det är som medlemsstat i EU Sverige deltar i de stora internationella klimatförhandlingarna. EU bedriver också internt miljö – och klimatarbete som påverkar Sverige i mycket stor utsträckning.
Medlemsstaterna har tillsammans satt upp ett mål att minska
primärenergianvändningen med 20 % till år 2020, vilket är en del av ”the Europe 2020 Strategy for smart, sustainable and inclusive growth.” (European
Commission, 2011).
Till följd av EG-‐direktivet (2006/32/EG) (ett ramdirektiv för byggnaders
energiprestanda som skulle införas i EU-‐ländernas lagstiftning senast 2006) har riksdagen även satt upp vägledande mål om att, jämfört med genomsnittet för år 2001-‐2005, uppnå
• minst 6,5 % effektivare slutlig energianvändning till år 2010
• minst 9 % effektivare slutlig energianvändning till år 2016, (Regeringskansliet, 2011)
Regeringen har också satt upp mål som innebär att den totala
energianvändningen per uppvärmd areaenhet i bostäder och lokaler ska minska med 20 procent till år 2020 och 50 procent till år 2050 i förhållande till
energianvändningen år 1995. Målet är också att energianvändningen i bebyggelsesektorn ska vara oberoende av fossila bränslen år 2020.
(Regeringskansliet, 2011)
När det gäller fastigheter kan ett genomförande av energieffektiviserande åtgärder visa sig vara lönsamt för fastighetsägaren. Det gäller speciellt om fastigheten är gammal och i vilket fall som helst måste renoveras för att lägenheterna ska gå att hyra ut en längre tid framöver. Fastigheter som uppfördes under 1940-‐1950-‐talet har vanligtvis ett högt energibehov och det kan då bli dyrt i längden att välja bort de energieffektiviserande åtgärderna vid en renovering. Att det kan bli dyrt om renoveringen genomförs utan att
implementera åtgärder som minskar energianvändningen beror på att det höga energibehovet medför höga energikostnader för fastighetsägaren.
(Energimyndigheten, 2011b)
Som fastighetsägare kan det också vara affärsmässigt att se till hyresgästernas önskemål att minska sin miljö – och klimatpåverkan genom ett mer hållbart boende. Vasakronan, som är en av Sveriges största fastighetsägare, menar att de ser ett ökat intresse från sina hyresgäster när det kommer till hållbarhetsfrågor.
Att ha energieffektiva fastigheter kan alltså vara en konkurrensfördel och ett sätt att locka till sig nya hyresgäster. (Vasakronan, 2011)
2.2 Energianvändning i världen och Sverige
Världens energianvändning har ökat med ungefär 34 % sedan 1990. Detta innebär en energianvändning på ungefär 98 000 TWh/år och en
genomsnittsanvändning på cirka 14 500 kWh/invånare och år. I EU-‐27-‐länderna användes cirka 28 500 kWh/invånare och år och i Nordamerika användes
ungefär 48 500 kWh/invånare och år. Detta kan jämföras mot Indiens genomsnittsanvändning på något över 4000 kWh/invånare och år.
(Energimyndigheten, 2011j)
Av världens totala energianvändning går i genomsnitt 35 500 TWh till boende-‐
och servicesektorn. Boendesektorn är alltså idag en stor energianvändare som står för 30-‐40% av världens totala energianvändning. (WBCSD, 2009)
Sveriges energianvändning uppgick år 2010 till 411 TWh varav 166 TWh användes inom boende-‐ och servicesektorn. Detta innebär att boende-‐ och servicesektorn utgjorde ungefär 40 % av Sveriges totala energianvändning.
(Energimyndigheten, 2011j)
I Sveriges flerbostadshus uppgick uppvärmningsbehovet år 2005 till 28 TWh.
Elanvändningen i Sveriges flerbostadshus kunde för år 2005 uppskattas till 11,1 TWh där fastighetsel och hushållsel inkluderas medan elvärme exkluderas.
(Bröms, Wahlström, 2008)
2.2.1 Energipriser
Priset på energi är viktigt för att bedöma om energieffektiviseringsåtgärder är rimliga och lönsamma. Energiprisets utveckling är viktig eftersom
kostnadsbesparingen påverkas av energiprisets utveckling på så vis att ett högre energipris ger en större kostnadsbesparing. Konstruktionen av energitaxan är också viktig att ta hänsyn till. Taxan kan av energibolagen förändras på ett sätt som minskar kostnadsbesparingen vid en minskning av energianvändningen. Ett sådant exempel ses i ett projekt där Botkyrkabyggen AB installerade
frånluftsvärmepumpar. Energibolaget som tillhandahöll värme till
Botkyrkabyggen ändrade senare sin taxekonstruktion så att ett högre energipris togs ut på vinterhalvåret och ett lägre energipris togs ut på sommarhalvåret.
Förändringen av taxekonstruktionen försämrade då värmepumparnas lönsamhet. (SABO, 2011)
2.2.1.2 Oljepris
Olja är den vanligast förekommande formen av fossilt bränsle och är en av de mest förekommande handelsvarorna mellan nationer (NOG, n.d). Oljekrisen på 70-‐talet gav upphov till ett svenskt energipolitiskt mål, att minska andelen använd olja i det svenska energisystemet (NOG, n.d). Målet att minska andelen
olja är fortfarande aktuellt i och med 2020-‐målet som är uppsatt av EU för att minska utsläppen av växthusgaser med 20 % (Europeiska kommissionen, 2011).
Inte bara utbud och efterfrågan styr oljepriset. Svårförutsägbara faktorer såsom terrorism och krig förändrar också oljemarknaden. Oljepriset har under de senaste åren varierat starkt på grund av ovan nämnda faktorer. (NOG, n.d) Oljepriset har utvecklats enligt diagrammet nedan.
Figur 2. Oljepriset för hushåll i Sverige inklusive elskatter och moms (Energimyndigheten, 2011j)
2.2.1.1 Fjärrvärmepris
Fjärrvärmepriset samt mängden använd fjärrvärme har varierat sedan fjärrvärmen lanserades. Enligt Energimyndigheten (2011j) låg det
genomsnittliga priset på fjärrvärme 2010 på 690 kr/MWh. Detta kan jämföras med 1986 års fjärrvärmepris då genomsnittspriset låg på 460 kr/MWh. Sedan 2003 har utvecklingen av fjärrvärmepriset varit tydligt större än inflationen (Nils Holgersson Gruppen, 2011a). Diagrammet nedan beskriver
fjärrvärmeprisets utveckling i konsumentprisindex från 1986 till 2010.
(Energimyndigheten, 2011j)
15 25 35 45 55 65 75 85 95 105
1984 1989 1994 1999 2004 2009
Oljepris [öre/kWh]
År
Figur 3. Fjärrvärmepriset för hushåll i Sverige inklusive energiskatter och moms (Energimyndigheten, 2011j)
Priset på fjärrvärme varierar starkt mellan länen i Sverige. Luleå Energi AB:s fjärrvärmepris låg 2011 på 440 kr/MWh vilket var lägst i landet. Samma år låg Falkenberg Energi AB:s fjärrvärmepris på mer än det dubbla, 980 kr/MWh, vilket var högst i Sverige. (Nils Holgersson Gruppen, 2011a) Inom Stockholms kommun låg fjärrvärmepriset 2011 på 840 kr/MWh med en prisökning sedan 2010 på 2,9 % (Nils Holgersson Gruppen, 2011b).
2.2.1.3 Elpris
Svenska Kraftnät har delat in Sverige i fyra områden för handel av el. De fyra olika områdena har olika elpriser som till viss del beräknas av Nord Pool Spot.
Nord Pool Spot är en elprisbörs där de nordiska länderna, Storbritannien, Tyskland och Baltikum handlar med elektricitet. (Nord Pool Spot, n.d)
Då el används för uppvärmning är det det dyraste uppvärmningsalternativet i Sverige per kilowattimme. Denna uppvärmningsform kostade i genomsnitt 1510 kr/MWh år 2010 vilket innebär att uppvärmning med el är mer än dubbelt så kostsamt som uppvärmning med fjärrvärme eller pellets. (Energimyndigheten, 2011j)
2.3 Bostadshus
I nedanstående avsnitt presenteras de delar i ett bostadshus som står för den huvudsakliga energianvändningen.
2.3.1 Värme
Med värme avses utrymmesuppvärmning. Fjärrvärmen är den teknik som dominerar uppvärmningen och år 2008 stod fjärrvärmen för 78 % av
35 40 45 50 55 60 65 70 75
1984 1989 1994 1999 2004 2009
Fjärrvärmepris [öre/kWh]
År
uppvärmningen i flerbostadshus i Sverige. Resterande tekniker, såsom pannor för olja och naturgas och elvärme står för en liten del i jämförelse. Vissa
fastigheter använder sig av kombinationer av energislagen, vilka står för 16 % av uppvärmningsmarknaden. (Bröms, Wahlström, 2008)
Uppvärmningsbehovet per kvadratmeter varierar relativt mycket mellan olika flerbostadshus. Äldre hus kräver oftast större mängd energi för uppvärmning än nyare hus. Hus byggda på 2000-‐talet har i genomsnitt ett uppvärmningsbehov på strax över 130 kWh/m2 i jämförelse med hus byggda före år 2000 som i
genomsnitt har ett uppvärmningsbehov på 170 kWh/m2. (Bröms, Wahlström, 2008)
Uppvärmningsbehovet i fastigheter beror till stor del av klimatskärmen.
Klimatskärmen är det skal som skyddar en fastighet mot yttre påfrestningar.
Klimatskärmens uppgift är att skapa och bibehålla en god inomhusmiljö med hänsyn till energianvändning, beständighet och miljöbelastning. Tak, väggar och grund är beståndsdelar av klimatskärmen. Klimatskärmen i olika fastigheter kan vara uppbyggd på olika sätt; väggmaterialen kan skilja sig, fönstren kan vara uppbyggda på olika sätt och taket kan ha tjock isolering eller ingen alls.
Något som ytterligare påverkar klimatskärmen är köldbryggor. Köldbryggor förekommer i alla konstruktioner och är svårundvikliga. Köldbryggors
karaktärsdrag är att det är en lättare väg att gå för kyla än den omkringliggande isoleringen. Exempel på köldbryggor är reglar, balkonganslutningar och hörn.
Rent energimässigt är köldbryggor en relativt stor förlustkälla vilket kan motivera en tilläggsisolering för att bryta köldbryggor. Konstruktionsmässigt kan stora temperaturskillnader i konstruktionen ge upphov till onödiga spänningar. (Berg, 2008)
Ett materials eller en väggs totala energiläckage anges genom dess
värmegenomgångstal, U-‐värde. Då talet är lågt släpper väggen igenom relativt lite värme och då talet är högt släpps relativt mycket värme igenom. (Berg, 2007) För att minimera energiläckaget i klimatskärmen eftersträvas ett lågt U-‐värde.
Enligt SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (n.d) förklaras U-‐värdet som:
”Värmeeffekten som passerar genom fönstret eller dörren mäts upp och sätts i relation till provföremålets yta och till temperaturskillnaden mellan in-‐ och utsida./.../ För att minimera energiförlusterna ska U-‐värdet vara så lågt som möjligt.”
2.3.2 Ventilation
I alla hus krävs ett fungerande ventilationssystem som ser till att luftkvaliteten i
fastigheten är god. Luftkvaliteten måste vara god för att inomhusmiljön inte ska bli hälsovådlig samt att fukthalten ska hållas på en acceptabel nivå. För att uppnå och upprätthålla god luftkvalitet används olika sorters ventilationssystem, till exempel självdragssystem. (Energimyndigheten, 2011h)
Ventilationssystem är ofta uppbyggda så att tilluften främst tas in i sovrum och vardagsrum medan frånluften tas ut i kök och badrum. Luften flödar då igenom hela boendeytan. Det finns andra fall då det exempelvis finns både till-‐ och frånluftsuttag i samma rum. Det finns i grunden tre olika sorters
ventilationssystem. De tre ventilationssystemen är självdragsventilation, frånluftsventilation, samt från-‐tilluftsventilation. På de olika
ventilationssystemen kan man också använda värmeväxlare eller värmepump för att återvinna värmen. Hus som är byggda innan sjuttiotalet har ofta
självdragsventilation. Självdragsventilation innebär att det finns tilluftsintag och frånluftsuttag som utan fläkt ventilerar. I ett självdragssystem är det skillnaden mellan inomhustemperaturen och utomhustemperaturen som driver
ventileringen. (Energimyndigheten, 2011h) Ett självdragssystem med flera frånluftsuttag kan lätt ge ett bakdrag vilket gör att systemet går åt motsatt håll och drar in tilluft genom frånluftskanalen (Malmström, 2004). Frånluftssystem kallas även F-‐system och innebär att mängden frånluft är styrd av en fläkt.
Frånluft-‐tilluftssystem kallas även FT-‐system och innebär att mängden från-‐ och tilluft styrs av fläktar. Frånluft-‐tilluftssystem med värmeåtervinning kallas även FTX-‐system som med värmeväxlare återvinner värmen i frånluften.
(Energimyndigheten, 2011h)
Storleken av luftflödet som ventilationssystem ger upphov till beror på storleken av föroreningskällorna inomhus samt önskad luftkvalitet. Rekommenderat lägsta luftflöde är 0,35 l/sm2. Luftflödet 0,35 l/sm2 är alltså mängden luft som på ett eller annat sätt måste värmas till önskad inomhustemperatur. (Malmström, 2004)
2.3.3 Varmvatten
I Sverige används ungefär 160 liter vatten per person varje dag. Hushållens vattenanvändning är fördelad enligt figur 4 nedan. Av den totala
vattenanvändningen i ett hushåll utgörs ungefär 40 % av varmvatten. (Vattenfall, 2012)
Figur 4. Fördelning av hushållens vattenanvändning (Vattenfall, 2012)
Utrymmesuppvärmning och uppvärmning av varmvatten sker i flerbostadshus på samma sätt och det är därför svårt att urskilja hur mycket energi som går specifikt till uppvärmning av varmvatten. Totalt användes i Sverige 28,7 TWh energi till utrymmesuppvärmning och uppvärmning av varmvatten år 2010.
(Energimyndigheten, 2010)
I vattenledningar och i botten på varmvattenberedare finns det risk för att legionellabakterier tränger in. Legionellabakterier kan orsaka legionärssjuka som sprids till människor bland annat genom den vattendimma som uppkommer vid duschning. Legionärssjuka är en slags lunginflammation som i värsta fall kan leda till döden. För att förhindra spridning av legionellabakterier
rekommenderas vattnets genomströmningstemperatur vara 55°C. (Olsson, 2003)
2.3.4 Elektricitet
I elanvändningen för flerbostadshus inkluderas fastighetsel samt hushållsel. Den totala elanvändningen för flerbostadshus i Sverige 2007 uppskattades till 11,1 TWh. (Bröms, Wahlström, 2008)
Fastighetsel definieras i Hans Bagges rapport (2007) som ”den elanvändning som fastighetsägaren betalar för”. Fastighetselen är även definierad som all el som används i fastigheten bortsett från elen som används i lägenheterna. I Bagges rapport skrivs att i fastighetselen ingår elanvändningen för att driva fastighetens pumpar, fläktar, belysning ute och i gemensamma utrymmen, ventilationens värmeåtervinning samt hissar. Enligt Bröms och Wahlström (2008) finns inget bra statistikunderlag för fastighetsel men i en intervjustudie med 35 fastighetsägare konstaterades en genomsnittlig användning av
fastighetsel på 22 kWh/m2 och år.
Hushållselen är all el som inte är fastighetsel. Hushållsel är den el som används i hushållen vilket innebär elen till alla apparater i hushållet. Hushållselen i
flerbostadshus uppgick till ungefär 40 kWh/m2 och år år 2005. Det har även visats att den el som används per lägenhet i flerbostadshus uppgår till ungefär 3000 kWh/år. (Bröms, Wahlström, 2008) Användningen av hushållsel kan variera relativt mycket. Hushållselens stora variation beror främst på om lägenheterna som mäts har värmesystem som drivs av el. I en lägenhet utan elvärme används i genomsnitt 2800 kWh/år. I en lägenhet med golvvärme och handdukstork används i genomsnitt 4900 kWh/år. (Bagge, 2007)
Kyl och frys samt belysning är de poster som använder mest el då man bortser från elvärme. Då elvärme inte räknas till hushållselen fördelas den enligt diagrammet nedan.
Figur 5. Fördelning av hushållselanvändning till olika ändamål (Bröms, Wahlström, 2008)
2.4 Energieffektiviseringsåtgärder i flerbostadshus
I detta avsnitt presenteras ett antal åtgärder och tekniker för att minska energianvändningen i flerbostadshus.
2.4.1 Värme
Nedan presenteras tekniker för att minska energianvändningen för uppvärmning av flerbostadshus. Denna del av rapporten behandlar tilläggsisolering samt byte och förbättring av fönster.
2.4.1.1 Tilläggsisolering av yttervägg
Tilläggsisolering av ytterväggar innebär att ett lager isolering appliceras på ytterväggen. Detta innebär att värmeförlusterna minskar genom att
transmissionsförlusterna samt luftläckaget minskar och att väggens U-‐värde då blir lägre. Väggars transmissionsförluster är relativt små i jämförelse med fönsters transmissionsförluster men kan ändå påverka hur energieffektiv en fastighet är. (Abel, Elmroth, 2006)
Vid tilläggsisolering av väggar eftersträvas ett lågt värmegenomgångstal. Ju lägre värmegenomgångstal en vägg har desto mindre skillnad gör ytterligare
tilläggsisolering. Exempelvis kan en vägg med 10 cm isolering och ett värmegenomgångstal på 0,5 få ett minskat värmegenomgångstal till 0,1 om väggen tilläggsisoleras med 50 cm. Detta kan leda till en stor effektivisering men det är även en stor förändring av byggnadens inner-‐ eller ytterareor.
(Energimyndigheten, 2011g)
Isolering består av bland annat värme-‐, vind-‐ och luftläckageskydd som tillsammans skyddar fastigheten mot yttre påfrestningar. Värmeskyddet minimerar lednings-‐, strålnings-‐ samt konvektionsförlusterna genom att minimera infiltration och köldbryggor. Vindskyddet minimerar
konvektionsförlusterna genom att stoppa luft från utsidan av väggen att läcka in genom värmeisoleringen. Luftläckageskyddet förhindrar luft från insidan av väggen att läcka ut genom isoleringen genom att skapa ett lufttätt skikt.
(Petersson, 2009)
En förutsättning för att vid en tilläggsisolering bibehålla samma kvalitet på inomhusmiljön är att ventilationssystemet justeras. Ventilationssystemet måste förbättras eftersom mindre luft läcker igenom väggarna än innan en
tilläggsisolering. En sådan förbättring av ventilationssystemet är exempelvis förbättringen då ett självdragssystem utrustas med frånluftsfläktar. (Glad, 2006)
Då en utvändig tilläggsisolering av ytterväggar utförs blir den ursprungliga väggen torrare vilket kan ge en större isoleringsförmåga i den än tidigare. Vidare bryter den nya isoleringen många köldbryggor mellan bjälklag och väggar samt minskar flera andra köldbryggors genomslag. (Berg, 2007)
En utvändig tilläggsisolering av ytterväggar medför en förändring av fastighetens utseende. Förändringen innebär att den tidigare fasaden övertäcks, att fönster och dörrar hamnar djupare in i väggen samt att takfoten förkortas. Fönstren och dörrarna kan flyttas ut och takfoten kan förlängas för att mildra förändringen i utseende. (Energimyndigheten, 2009a)
Tilläggsisolering av ytterväggar är ett kostsamt ingrepp och är därför främst
aktuellt då en fasadrenovering ska utföras. Då en fasadrenovering utförs är byggnadsställningarna oftast redan uppställda vilket betyder att den kostnaden inte belastar tilläggsisoleringen. Enligt Bengt Uusitalo (2012-‐02-‐16) som länge har arbetat med energieffektiviseringar i fastigheter beräknas kostnaden för att tilläggsisolera som kostnaderna för mantimmarna för att utföra arbetet samt kostnaderna för materialet.
I Stockholmsområdet finns ytterligare ett krav för att tilläggsisolering ska kunna genomföras. Ett bygglov måste utfärdas eftersom tilläggsisoleringen förändrar fasadens utseende drastiskt. Med en drastisk förändring menas till exempel en förändring av färgen på fastigheten eller då fasadmaterialet ändras.
(Stadsbyggnadskontoret, 2012)
2.4.1.2 Fönsteråtgärder
En stor del av bostäders värmeförluster sker genom fönstren. Att helt byta ut eller renovera befintliga fönster kan därför visa sig vara lönsamt. (Boverket, 2010b) Dessutom ger bättre isolerade fönster oftast en bättre inomhusmiljö då man minskar kallraset från fönstren. Då kallraset minskar kan
inomhustemperaturen sänkas utan att rummets komfort försämras. Besparingar på ungefär 5 % av uppvärmningskostnaden kan göras för varje grad
temperaturen sänks. (Energifönster, n.d)
Det genomsnittliga U-‐värdet för fönster i flerbostadshus i Sverige är 2,13 W/m2K och för hus uppförda tidigare än 1960 är den siffran något högre. (Boverket, 2010b) För tvåglasfönster är U-‐värdet ofta ungefär 3,0 W/m2K men genom att byta ut eller renovera fönstren kan ett lägre U-‐värde uppnås (Glad, 2006). Enligt Erixon (2012-‐04-‐23) är en nedre gräns för önskvärt U-‐värde vanligtvis 1,1–1,2 W/m2K eftersom lägre U-‐värde än så leder till mer kondens än vad som anses acceptabelt av de boende.
Det finns olika tekniker för att minska värmeförluster från fönstren och beroende på vilka förutsättningar fastigheten har och vilka andra
renoveringsåtgärder man planerar i bostaden lämpar sig teknikerna olika bra.
Så kallade energieffektiva fönster har, till skillnad från andra treglasfönster, en isolerruta. Isolerrutan utgörs av två glas mellan vilka en ädelgas finns och som jämfört med luften mellan glasen i andra treglasfönster inte släpper igenom lika mycket värme. På energieffektiva fönster finns dessutom på ett av glasen en beläggning vars syfte är att ytterligare reducera värmeläckage. För att räknas som ett energieffektivt fönster måste det ha ett U-‐värde på 1,2 W/m2K eller lägre. (Glad, 2006)
Att helt byta ut fönstren kan innebära en hög investeringskostnad och lämpar sig
därför väl då fönstren börjar bli dåliga eller då fastighetens ytskikt ska bytas (Energimyndigheten, 2011d). Dessutom kan ett stigande energipris vara en anledning till att helt ersätta fönstren eftersom det ger en ökad lönsamhet vid bytet till energieffektiva fönster (Boverket, 2010b).
Vid renovering av fönster med hjälp av energiglas ersätter man det inre
fönsterglaset med ett energiglas på vilket det läggs ett tunt oxidskikt. Detta skikt stoppar 85-‐96 procent av strålningsförlusterna och gör att ungefär 50 procent mer värme stannar i bostaden. (Energimyndigheten, 2008) Vid en sådan renovering blir U-‐värdet ungefär 1,7 W/m2K (Reuter, 2012-‐04-‐22).
Ett alternativ vid renovering av fönster är att byta ut det inre fönsterglaset mot en isolerruta, det vill säga en tvåglas isolerruta där mellanrummet är fyllt av en ädelgas. Denna typ av renovering ger vanligtvis ett U-‐värde på ungefär 1,3 W/m2K. (Energimyndigheten, 2011b)
Att renovera fönstren på detta sätt lämpar sig väl då de befintliga fönstren är i gott skick. Olika delar av fönstret kan då bytas ut oberoende av varandra för att minska värmeförlusterna. Vidare är det en lämplig metod då husets fasad inte får förändras av exempelvis kulturhistoriska skäl. (Boverket, 2010b) Är fönstren i dåligt skick kan en liknande men mer omfattande renovering göras för att uppnå liknande resultat (Reuter, 2012-‐04-‐22).
Slutresultatet vid byte eller förbättring av fönster beror till viss del på den resterande klimatskärmens värmegenomgångstal. Då den resterande
klimatskärmen har ett relativt lågt värmegenomgångstal ger en förbättring av fönstrens värmegenomgångstal en större energibesparing än om klimatskärmen har ett högt värmegenomgångstal. (Petersson, 2009)
2.4.2 Ventilation
Nedan presenteras tekniker för att energieffektivisera ventilationssystemet.
Energieffektiviseringar för ventilationen görs här genom två olika former av värmeåtervinning.
2.4.2.1 FTX-‐system
FTX-‐ventilation är ett system som använder fläktar för både tilluften och frånluften. Värmeåtervinningen sker i en värmeväxlare vilken tilluften och frånluften flödar igenom. Beroende på tilluftstemperaturen värmer eller kyler värmeväxlingen tilluften. (Andrén, Axelsson, 2007)
Ett FTX-‐system är energieffektivt i jämförelse med det traditionella
självdragssystemet eftersom det tar tillvara på värmen som annars skulle ha gått rakt ut ur fastigheten. Verkningsgraden på ett FTX-‐system kan vara upp till 80-‐
