UPTEC ES09 031
Examensarbete 30 hp December 2009
Fastighetsel och belysning i flerbostadshus
- inventering, mätning och effektivisering
Anna Freiholtz
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten
Besöksadress:
Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0
Postadress:
Box 536 751 21 Uppsala
Telefon:
018 – 471 30 03
Telefax:
018 – 471 30 00
Hemsida:
http://www.teknat.uu.se/student
Abstract
Fastighetsel och belysning i flerbostadshus - inventering, mätning och effektivisering
Electricity use for applications in residential buildings
Anna Freiholtz
This report has a dual focus. The first goal was to increase the knowledge of how the use of electricity in a residential building is distributed. Electricity in residential buildings is used for lighting in common areas, elevators, pumps and many other appliances. The electricity used for these different parts is to a great extent unknown.
A few studies have been carried out and the result of these is referred to in this report.
By means of measurements and approximations the use of electricity for various appliances became known. The investigation showed that high consumers of electricity in residential buildings are ventilation, the general laundry rooms and lighting.
When the approximate distribution of electricity was known, the next step was to take a closer look at electricity used for lighting. The second goal of the report was to find ways of how to decrease the amount of electricity used for lighting. One of the best ways to reduce the use of electricity for this purpose is to decrease the number of hours that the lighting is on. This is most often done by using sensors and can reduce the use of energy to a quarter of today's value.
ISSN: 1650-8300, UPTEC ES09 031 Examinator: Ulla Tengblad
Ämnesgranskare: Arne Roos Handledare: Niklas Jakobsson
Sammanfattning
Landets flerbostadshus står för hela 24 % av ytan hos det totala byggnadsbeståndet i Sverige.
Småhusen har den största ytan, men är också fördelade på fler enheter vilket kan vara en nackdel vid energieffektivisering eftersom oerhört många åtgärder måste sättas in för att ge en stor effekt. Bebyggelsen i Sverige står för 40 % av landets totala energianvändning och hälften av elanvändningen. Med anledning av detta är det oerhört viktigt att genomföra energieffektiviseringsåtgärder riktade mot bostadssektorn och kanske främst mot flerbostadshus.
Fördelningen av fastighetsel inom bostäder har varit en källa till okunskap även om ett fåtal undersökningar genomförts de senaste åren. Syftet med examensarbetet har varit att ge en djupare kunskap om fördelningen av fastighetsel i flerbostadshus genom att undersöka två helt olika byggnader. Att veta hur fastighetselen fördelas är viktigt för att kunna bestämma vilka åtgärder som bör vidtas för energieffektivisering av el till fastighetsdrift.
Uppsalahem AB omfattas av ett antal olika miljömål, både lokala, regionala och nationella.
Ett av de mest aktuella målen för Uppsalahem AB i dagsläget är SABO:s klimatutmaning (initierad av Sveriges Allmännyttiga Bostadsföretag, SABO) som innebär att energianvändningen ska minska med 20 % mellan 2007 och 2016. Dessutom slår Uppsalahems egen miljöpolicy fast att el- värme och vattenanvändningen ska minska med 1,5
% per år fram till 2015. Även internationella överrenskommelser såsom Ekodesign-direktivet berör energianvändningen inom bostadssektorn.
Elanvändningen i Sverige har ökat svagt de senaste åren. Elanvändningen för bostäder domineras fortfarande av el för uppvärmning, följt av driftel och hushållsel. Intressant är att den förstnämnda minskat stadigt sedan början av 1990-talet, medan både driftelen och hushållselen ökar. Fastighetselen står för ungefär 10 % av den totala energianvändningen i ett flerbostadshus (hushållsel inkluderad). Kunskapen om hur denna el fördelas har varit bristfällig, några stora undersökningar har inte genomförts sedan MEBY-rapporten som sammanställdes under 90-talet. MEBY är en förkortning för Metoder för energiberäkning av energieffektiva sunda flerbostadshus och målsättningen med studien var att skapa en beräkningsmodell för energibehov i flerbostadshus. År 2005 startade dock Energimyndig- heten ett projekt som främst undersöker användningen av hushållsel, men som även mäter fastighetselen i tjugo flerbostadshus. Tyvärr har inga resultat från undersökningen presenterats i skrivande stund. Ett antal mindre inventeringar har genomförts av olika företag och resultatet från dessa har använts till att jämföra resultatet från inventeringen.
Belysningen är en av de faktorer som har stor inverkan på användningen av fastighetsel.
Viktiga parametrar för kvalitén hos en ljuskälla är bland annat energianvändning, livslängd, kvicksilverinnehåll, ljusfärg och färgåtergivning. De ljuskällor som idag finns på marknaden uppfyller dessa kriterier på olika sätt. Glödljus är billigt och har mycket god färgåtergivning, men verkningsgraden är låg vilket leder till en hög energianvändning. Kvoten mellan det ljusflöde som en ljuskälla avger och den effekt som ljuskällan kräver kallas för ljusutbyte och är ett mått på ljuskällans effektivitet. Dioder har högt ljusutbyte, men tekniken är fortfarande under utveckling och har dragits med vissa problem.
För att maximera ljuskällan är det oerhört viktigt att den armatur som används är anpassad till ljuskällan och den situation där den ska användas. För att på minimera ljuskällans energianvändning är det i många fall nödvändigt med belysningsstyrning. Inomhus är IR- teknik och akustiska detektorer vanligast och utomhus används skymningsreläer, tidur och astronomiska tidur.
Två områden i Uppsalahems bestånd valdes ut för inventeringen av fastighetsel. Tegnér- parken är ett nybyggt område (byggår 2005) som består av ett fyravåningshus i centrala Uppsala. Totalt finns 45 lägenheter i huset. Anledningen till att Tegnérparken valdes ut är att
området har en användning av fastighetsel på drygt 30 kWh/m2. Detta är högt både jämfört med medelvärdet för hela Uppsalahem och speciellt jämfört med andra nybyggda områden.
Det andra utvalda området är Lågberget i Eriksberg, en liten bit utanför Uppsala centrum.
Området byggdes i slutet på 50-talet och består av fyra stycken höghus samt ett trevåningshus.
Även Lågbergets användning av fastighetsel är hög, nästan 36 kWh/m2 bostadsyta och år.
Detta är ungefär 10 kWh högre per kvadratmeter än snittet för Uppsalahem AB.
Mätningarna utfördes i första hand med en mätvärdesinsamlare (datalogger). För att få kunskap om belysningens drifttider användes Smartloggers, små lådor utrustade med fotocell som registrerar då belysningen tänds och släcks. Därtill har en värmekamera använts för att undersöka eventuell värmeutveckling från elserviser.
Inventeringen delades in i sex stycken delområden; tvättstuga, ventilation, pumpar, motorvärmare, hissar och belysningen. Belysningen, i sin tur, delades in ytterligare för att kunna särskilja belysning i entré och trapphus, belysning i allmänna utrymmen, portbelysning och ytterbelysning. Dessutom undersöktes energianvändningen för somliga av de övriga elanvändande installationerna som hittades vid inventeringen, ett exempel är elektroniska system för tvättstugebokning.
Mätningarna av fastighetselen visade att fördelningen av denna skiljer sig åt mellan olika områden. Fastighetselen i Tegnérparken går främst till ventilation. Tvättstugan och inomhusbelysningen använder vardera ungefär 20 % av fastighetselen. Inomhusbelysningen domineras helt av belysningen i källarvåningens varmgarage. Enligt mätningarna går mer än hälften av energin för inomhusbelysning åt till att lysa upp garaget. Ytterbelysningen står till följd av områdets utseende endast för en ytterst liten del av fastighetselen.
I Lågbergets höghus finns ett antal studentbostäder där hushållsel ingår i hyran och denna el inkluderas i fastighetselen. Det finns separata mätare för denna hushållsel och med hjälp av dessa kunde hushållselen räknas bort från fastighetselen. Hushållselen är ungefär 40 % av Lågbergets fastighetsel. Det innebär i sin tur att den egentliga fastighetselen för Lågberget inte är anmärkningsvärt hög. Möjligheterna till energieffektivisering är trots det goda.
De åtgärder som undersöktes var bland annat att byta ut all kontinuerlig belysning på Lågberget. Detta skulle ge en besparing på 83 % för belysningen i Lågbergets trapphus.
Besparingen av total fastighetsel (inklusive studentbostädernas el) skulle bli ungefär 4 %. Att installera närvarostyrd belysning i de förrådsutrymmen i Lågberget som idag tänds och släcks med brytare skulle också minska drifttiderna och därmed energianvändningen avsevärt. En jämförelse med förråden i Tegnérparken visar att den tända tiden skulle kunna minskas till en fjärdedel av vad den är i nuläget. Belysningen i Tegnérparken är närvarostyrd i hög utsträckning. Den största vinsten där skulle fås om drifttiden för garagebelysningen skulle sänkas. Idag lyser en del av belysningen i garaget kontinuerligt och den närvarostyrda belysningen är tänd omkring 4 400 timmar per år.
Fastighetsel är ett komplext område som består av många olika delar och ett helhetsgrepp på energianvändningen för fastighetsdrift är nödvändigt för att Uppsalahem AB ska kunna nå de uppsatta miljömålen.
Förord
Denna rapport är resultatet av mitt examensarbete. Examensarbetet är avslutningen på min utbildning till civilingenjör inom civilingenjörsprogrammet med inriktning energisystem vid SLU och Uppsala universitet.
Examensarbetet har utförts på Uppsalahem AB, det kommunala bostadsbolaget i Uppsala.
Examinator har varit Ulla Tengblad, universitetslektor verksam vid Institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet.
Jag vill rikta ett varmt tack till följande personer som har delat med sig av sin tid och kunskap under arbetets gång:
Niklas Jakobsson, projektledare inom energieffektivisering på Uppsalahem, som varit min handledare och hjälpsam vid det dagliga arbetet.
Arne Roos, ämnesgranskare, professor vid Institutionen för
fasta tillståndets fysik, Ångströmlaboratoriet, Uppsala universitet, för hjälp då det behövdes.
Eddy Freijs och Leif Heldesjö på Uppsalahem som hjälpte mig med de praktiska bitarna.
Lennart Sandberg, Uppsalahem, för information gällande ventilationsfrågor.
Övriga anställda på Uppsalahem Fastighetsserviceför trevliga fikastunder och lunchraster.
Slutligen vill jag tacka pojkvän, vänner och familj för att ni varit ett stort stöd under exjobbstiden!
Begreppsbestämning
Fastighetsrelaterade begrepp
Fastighet: Med fastighet menas ett område med ett antal byggnader som försörjs via gemensam undercentral.
Byggnad: En byggnad definieras som ett fristående hus.
BOA: BOA står för boarea och är den uthyrningsbara arean ovan mark som är till för bostäder.
BIA: Biarea är utrymmen med lägre takhöjd än 1,90 m. Även garage, pannrum och soprum är biarea.
LOA: LOA står för lokalarea och är den uthyrningsbara ytan för lokaler.
Fastighetsel: Fastighetselen är den el som behövs för drift av en fastighet, i det här arbetet inkluderas även el till tvättstuga, ytterbelysning och motorvärmare.
Installation: Begreppet installation används för alla elanvändande apparater i fastigheten, exempelvis ventilationsaggregat.
Belysningsrelaterade begrepp
Ljusflöde: Totala mängden ljus från en ljuskälla i alla riktningar. Mäts i lumen.
Ljusstyrka: Ljusflöde i en viss riktning. Mäts i candela.
Ljusfördelning: Ljusstyrka redovisas ofta i ljusfördelningsdiagram som visar hur ljusstyrkan fördelas över en yta.
Belysningsstyrka: Det ljusflöde som träffar en viss yta. Enheten är lux.
Luminans: Beskriver hur ljus en yta uppfattas och mäts i candela/m2.
Ljusutbyte: Kvoten mellan ljusstyrka och den elektriska effekt som krävs för att alstra ljuset, det vill säga lumen/W.
Ljusfärg: Används för att beskriva ljusets egenskaper som exempelvis varmvitt eller dagsljus.
Ra-index: Ra står för Rendering Average och är ett värde mellan 0 till 100 som beskriver ljuskällans färgåtergivning.
Service Life: Ett mått på en anläggnings livslängd. Infaller då 80 % av det installerade ljuset återstår till följd av ljusnedgång eller bortfall från trasiga lampor.
Energirelaterade begrepp
Effekt: Effekt definieras som ström multiplicerat med spänning. Mäts i Watt [W].
Skenbar effekt: Skenbar effekt är roten ur summan av kvadraterna av aktiv och reaktiv effekt.
Aktiv effekt: Den aktiva effekten är den effekt som utför arbete, mäts i W.
Reaktiv effekt: Den reaktiva effekten beror på energilagrande komponenter, mäts i VAr.
Effektfaktor: Anger förhållandet mellan skenbar och aktiv effekt.
Energi: Då effekten multipliceras med drifttiden fås energianvändningen. Mäts i kilowattimmar [kWh].
Nyckeltal: energianvändningen uppdelat på BOA plus LOA [kWh/m2]. Om inget annat nämns är arean alltid bostads - och lokalarea tillsammans.
Innehållsförteckning
1 Inledning och metod ... 7
1.1 Bakgrund ... 7
1.2 Syfte ... 7
1.3 Frågeställning ... 7
1.4 Målgrupp ... 7
1.5 Avgränsning ... 8
1.6 Metod ... 8
2 Målsättningar ... 9
2.1 Lokala ... 9
2.2 Nationella ... 9
2.3 Internationella ... 10
3 Elanvändning ... 12
3.1 Elanvändning i Sverige ... 12
3.2 Elanvändning i byggnader ... 14
3.3 Fastighetsel ... 15
4 Värdering och miljövärdering av besparing av el och värme ... 18
4.1 Värdering i dagsläget ... 18
4.2 Vald värdering ... 18
4.3 Miljövärderingsmodeller ... 19
4.4 Vald miljövärderingsmodell ... 20
4.5 Utsläppsfaktorer el ... 21
4.6 Fjärrvärme ... 22
5 Ljus och seende samt belysning ... 23
5.1 Ögats funktion ... 23
5.2 Belysningsparametrar ... 23
5.3 Krav och rekommendationer ... 25
5.4 Armaturer ... 27
5.5 Ljuskällor ... 28
5.6 Don ... 31
5.7 Styrning ... 32
6 Val av områden och undersökningsinstrument ... 34
6.1 Allmänt ... 34
6.2 Tegnérparken ... 34
6.3 Lågberget ... 35
6.4 Logger ... 37
6.5 Smartloggers ... 37
6.6 Värmekamera ... 38
7 Inventering ... 39
7.1 Introduktion ... 39
7.2 Tvättstuga ... 39
7.3 Ventilation – fläktar ... 39
7.4 Pumpar ... 39
7.5 Motorvärmare ... 39
7.6 Hissar ... 39
7.7 Belysning ... 40
7.8 Övriga elinstallationer ... 41
8 Resultat av inventering ... 42
8.1 Tegnérparken ... 42
8.2 Lågberget ... 51
9 Åtgärder ... 59
9.1 Innebelysning ... 59
9.2 Ytterbelysning ... 65
9.3 Generella ... 67
10 Känslighetsanalys ... 68
10.1 Viktningsfaktor el ... 68
10.2 Elproduktion ... 68
11 Diskussion ... 70
11.1 Värdering av el och värme ... 70
11.2 Trygghetsaspekten ... 70
11.3 Felkällor ... 71
12 Slutsatser ... 72
13 Litteraturlista ... 74
Bilaga 1. Emissionsfaktorer och miljöpåverkan ... 77
Medelel ... 77
Marginalel ... 78
Fjärrvärme ... 79
Bilaga 2. Mall för dokumentation av belysning ... 80
1 Inledning och metod
I inledningen presenteras bakgrunden till rapporten, se 1.1. I avsnitt 1.2 beskrivs rapportens syfte, nästa avsnitt berör frågeställningen. Rapportens målgrupp behandlas översiktligt i 1.4.
Stycke 1.5 presenterar rapportens avgränsning och i 1.6 beskrivs den metod som använts.
1.1 Bakgrund
Uppsalahem AB är Uppsalas största fastighetsförvaltare med totalt 13 200 lägenheter och 600 lokaler. Den totala uthyrda arean är cirka 900 000 kvadratmeter. Uppsalahem AB är helägt av Uppsala kommun till största delen genom bolaget Uppsala Stadshus AB och äger fastigheter i de flesta delarna av kommunen. Fastigheterna i Uppsalahems bestånd är från olika årtionden.
De äldsta byggnaderna i beståndet är från första hälften av 1800-talet, men Uppsalahem AB har också en stor andel nyproducerade fastigheter. I dagsläget byggs omkring 250 nyproducerade lägenheter per år.
Uppsalahem AB arbetar aktivt med energi och miljö, med en energigrupp som genomför projekt inom energieffektivisering. De åtgärder som genomförts inom energigruppen har främst haft som mål att minska användningen av värme och byta värmesystem från el och olja till förnybar energi. Uppsalahem AB omfattas av ett antal energimål. Somliga mål gäller Uppsalahem som en del av Uppsala kommun och en del miljömål har företaget antagit separat från ägarna. Ett av miljömålen, som finns uppställt i Uppsalahems energipolicy, innebär att fastighetselen ska minska med 1,5 % per år fram till 2015. För att det ska vara möjligt att nå detta mål så måste fastighetselen ses som en helhet. De åtgärder som hittills satts in har främst varit punktinsatser och tiden för uppföljning har i många fall saknats.
Denna rapport avser att ge tydlig information angående hur fastighetselen fördelas för två olika fastigheter. Denna information är viktig för det fortsatta arbetet med energieffektivisering inom Uppsalahem AB.
1.2 Syfte
Examensarbetet har syftet att, genom litteraturstudier och praktiska undersökningar, närmare undersöka både hur fastighetselen fördelar sig och hur man går till väga för att minska användningen av el till belysning. Belysningsåtgärderna gäller ljuskällor både i byggnaderna och i deras omgivning. Dessa åtgärder kan ses som ett första steg mot en energieffektiviseringsplan för fastighetselen som idag används till belysning.
1.3 Frågeställning
Den första frågan som antogs i arbetet var hur fastighetselen fördelar sig för de utvalda fastigheterna. Rapporten belyser även de eventuella problem som kan uppstå vid mätning av fastighetsel och vid inventering av belysningen. Arbetet har resulterat i en bild över hur besparingspotentialen för el till inne- och ytterbelysning ser ut.
1.4 Målgrupp
Examensarbetet är i första hand tänkt för en målgrupp med grundläggande teknisk kunskap, men de flesta tekniska begrepp förklaras även kortfattat i begreppsbestämningen.
Förhoppningen är att även läsare med mer ytliga kunskaper om el och energieffektivisering ska kunna läsa rapporten och ta del av de idéer och förslag till effektivisering som presenteras.
1.5 Avgränsning
Fastighetselen är inventerad i sin helhet så långt det varit möjligt, men effektiviseringsåtgärderna fokuserar på åtgärder som gäller belysning.
1.6 Metod
Arbetet inför färdigställandet av detta examensarbete har bestått av ett antal olika delar. Det praktiska arbetet bestod av inventering och mätning, medan den teoretiska delen innebar litteraturstudier och rapportskrivning.
Det första steget består i att välja ut ett eller ett par lämpliga objekt för mer ingående studier. Dessa fastigheter har därefter inventerats (och vid behov har elanvändningen uppmätts) för att det ska vara möjligt att få klarhet i fastighetselens fördelning. Inventeringen har inte varit huvudsyftet med examensarbetet utan är endast till för att säkerställa utgångspunkten för senare besparingsåtgärder.
Examensarbetets inriktning har medfört att litteraturstudien fått en viss bredd. Områden som studerats har främst varit mätteknik och fastighetsel med fokus på belysning och belysningsstyrning. En litteraturlista finns bifogad längst bak i rapporten, innan bilagorna.
Mätningar genomfördes under oktober-december 2008 och januari-februari 2009.
Resultatet från dessa punktmätningar har bearbetats för att få fram ett tillförlitligt resultat.
Fördelningen av fastighetselen och specifikt energianvändningen för belysning har legat som grund för de energieffektiviseringsåtgärder som utarbetats.
2 Målsättningar
Detta avsnitt består av en kort genomgång av de olika målsättningar och program som finns för att stimulera en effektivare energianvändning. Den första delen består av lokala mål, 2.1.
Avsnitt 2.2 avhandlar nationella mål och avslutningsvis beskrivs två viktiga internationella mål, 2.3.
2.1 Lokala
2.1.1 Energiplan för Uppsala kommun
Den nuvarande energiplanen för Uppsala kommun antogs i augusti 2001. Planen fastställer mål som är högst relevanta för innehållet i denna rapport. Det slås fast att grunden i ett ekologiskt och ekonomiskt uthålligt energisystem är:
– Minskad och effektivare energianvändning – Reducering av effekttoppar
– Användning av ”rätt” bränsle och energiform
De mål som i huvudsak berör det som avhandlas i detta examensarbete återfinns under rubriken ”Minskad och effektivare energianvändning” [1]. Under denna rubrik finns målet att
”[å]r 2010 ska elanvändningen per invånare ha minskat med 10 procent i förhållande till 2000 års nivå”[1]. Motsvarande mål finns även för uppvärmning.
2.1.2 Miljöpolicy Uppsalahem AB Den miljöpolicy som Uppsalahem antagit lyder;
Uppsalahem ska i sin verksamhet planera för bostadsområden som ur miljösynpunkt är långsiktigt hållbara. De belastningar på miljön som fastigheterna och deras skötsel medför ska minska och de bostäder som erbjuds ska ha god inomhusmiljö [2].
Speciellt den sista meningen är aktuell inför detta arbete och ett konkret mål som har ställts upp är att Uppsalahem aktivt ska arbeta med energibesparande åtgärder. El-, värme- och vattenanvändningen ska minska med 1,5% per år fram till 2015. Detta är ett beslut taget av Uppsala kommun som äger Uppsalahem AB. Besparingar inom Uppsalahems bestånd är en viktig del för att realisera målen i kommunens energiplan.
2.2 Nationella
2.2.1 Skåneinitiativet – SABO:s klimatutmaning
Förutom den egna miljöpolicyn så har Uppsalahem AB även antagit SABO:s klimatutmaning.
SABO är en förkortning av Sveriges Allmännyttiga Bostadsföretag och är en samarbetsorganisation för de ungefär 300 allmännyttiga bolagen i landet. I februari 2008 så skrev drygt åttio av de kommunala bostadsbolagen under det så kallade Skåneinitiativet.
Enligt SABO själva så ska Skåneinitiativet verka som ett slags Kyoto-protokoll för de kommunala bostadsägarna. De av SABO:s medlemmar som åtog sig att följa Skåneinitiativet äger sammanlagt 400 000 lägenheter vilka står för nästan 4% av energibehovet i bostadssektorn [3].
Skåneinitiativet innebär att medlemmarna lovar att arbeta för att sänka energianvändningen i sina respektive bostadsbestånd med 20% fram till 2016. Som basår har år 2007 valts och bostadsföretagen har via Skåneinitiativet åtagit sig att varje år rapportera in sin energiförbrukning och total uthyrd yta (BOA och LOA) [3].
2.2.2 God bebyggd miljö
I april 1999 antogs femton nationella miljömål, däribland målet ”En god bebyggd miljö”.
Miljömålen syftar bland annat till att ”trygga en god hushållning med naturresurserna” och att
”bevara ekosystemens långsiktiga produktionsförmåga” [4]. I anslutning till miljömålen så tas ett antal delmål fram. De nuvarande delmålen gäller från november 2005 och är, för miljömålet ”God bebyggd miljö”, sju stycken till antalet. Det delmål som särskilt relaterar till frågan om energianvändning är delmål nummer sex som fastställer att:
[m]iljöbelastningen från energianvändningen i bostäder och lokaler minskar och är lägre år 2010 än år 1995. Detta skall bl.a. ske genom att den totala energianvändningen effektiviseras för att på sikt minska samt att andelen energi från förnybara energikällor ökar [4].
Det ser i dagsläget ut som att målet går att nå, men då måste resurser sättas in så snart som möjligt.
2.2.3 Energitjänstedirektivet
Energitjänstedirektivet är en internationell överenskommelse, men då denna implementeras specifikt för svenska förhållanden så hör direktivet ändå hemma under de nationella målsättningarna. I Sverige är det Näringsdepartementet som arbetat fram de svenska reglerna för Energitjänstedirektivet och dessa var färdiga i årsskiftet oktober-november 2008. En av de grundläggande målsättningarna för energitjänstedirektivet är en ”effektiv slutanvändning av energi”. Detta innebär bland annat att ett antal primärenergifaktorer tagits fram, dessa faktorer leder till att el värderas högre än exempelvis värme vid energibesparing [5].
2.3 Internationella
2.3.1 Kyotoprotokollet
Kyotoprotokollet var ett av de första riktigt uppmärksammade försöken att bekämpa miljöproblemen på en global nivå. Kyotoprotokollet trädde i kraft år 2005 och den första perioden avser åren mellan 2008-2012. De länder som ratificerat protokollet (176 stycken i december 2007) har bland annat åtagit sig att industriländerna ska minska sina utsläpp med 5,2 % jämfört med utsläppsnivån 1990 [6].
En väg till denna minskning är de utsläppsrätter för koldioxid som från och med 2008 (2005 inom EU) gäller alla nationer som ratificerat Kyotoprotokollet. En utsläppsrätt motsvarar i dagsläget 1 ton koldioxid och systemet bygger på att varje land sätter ett tak för periodens utsläpp av koldioxid [7]. I den första genomförda perioden inom EU, 2005-2007, så var endast ett begränsat antal sektorer berörda av handeln, men tanken är att omfattningen ska ökas efter hand [8].
2.3.2 Eko-design
EU:s direktiv om eko-design (2005/32/EC) trädde i kraft första maj 2008. Direktivet berör i stort sett alla energianvändande produkter, med undantag för transportmedel. Ytterligare ett krav är att produktgruppen (det vill säga den totala mängden varor av samma typ oberoende av producent) ska ha en försäljningsvolym som överstiger 200 000 exemplar per år inom EU [9]. Innebörden av direktivet kommer att bli att energifrågor får en mer framstående position vid utvecklingen av nya produkter. Arbetet med att ta fram specifika krav för varje produktgrupp fortskrider löpande och bland de redan framtagna finns bland annat krav på stand-by/offmode, gatubelysning och sedan december 2008 även på glödlampor [10]. Planen är att glödlamporna ska fasas ut stegvis enligt tidplanen i tabell 1.
Tabell 1. Tidplan för utfasning av glödlampan [11]
Tidpunkt Krav (enligt det nuvarande förslaget)
September 2009 Förbud mot alla slammade (matta) glödlampor. Även klara lampor med effekt på 100 W förbjuds.
September 2010 Klara 75-wattslampor förbjuds.
September 2011 Klara lampor med effekt på 60 W förbjuds.
September 2012 Återstående klara glödlampor (25 och 40 W) förbjuds.
September 2013 Skärpta krav på lågenergilampor och LED-belysning.
September 2016 Striktare funktionskrav. Det tidigare undantaget för halogenlampor försvinner vilket innebär att i stort sett alla halogenlampor kommer att energiklassas.
3 Elanvändning
Detta avsnitt syftar till att ge en överblick över hur elanvändningen ser ut dagsläget. Del 3.1 innehåller generell information om elanvändning i Sverige. Det andra avsnittet, 3.2, inriktas mot elanvändningen i byggnader. Sista delen, 3.3, går noggrannare in på de tidigare undersökningar som genomförts med syfte att kartlägga el till fastighetsdrift.
3.1 Elanvändning i Sverige
Den svenska elproduktionen består i huvudsak av vattenkraft och kärnkraft. Dessa två produktionssätt står tillsammans för ungefär 90 % av den totala produktionen. Resterande del är främst kraftvärme och en liten, men kraftigt ökande, andel vindkraft. Förutom den inhemska produktionen av el så tillkommer den el som importeras från andra länder. År 2007 var importen 16 052 GWh, då exporten samma år var 14 736 GWh så blir resultatet en nettoimport på 1 316 GWh. Total elanvändning samma år var 146,3 TWh [12].
Den totala elanvändningen i Sverige har varit relativt konstant de senaste femton åren, se figur 1. I diagrammet syns en svagt ökande trend för användning av el. Skillnaden mellan 1994 och 2005 är en ökning med ungefär 4 % och det finns även år då elanvändningen varit något högre än år 2005.
Figur 1. Elanvändningen i Sverige [13]
Figur 2. Fördelning av elanvändningen i Sverige (SCB)
Fördelningen av denna el varierar givetvis lite från år till år. Figur 2 visar den procentuella fördelningen av elanvändningen i Sverige år 2007. Som figur 2 visar så har Sverige mycket energikrävande industri, något som också har uppmärksammats i bland annat Energimyndighetens PFE-program (Program för energieffektivisering i energiintensiv industri). Ett liknande projekt saknas för bostadssektorn.
I Energimyndighetens publikation ”Energiläget i Sverige 2007” presenteras resultat för tre sektorer; industri, transporter och bostäder, service m.m. Servicedelen består av bland annat byggsektorn, vägbelysning och el- och vattenverk. Värdena för elanvändningen kan ses i figur 3.
Figur 3. Total slutlig användning av el uppdelat per sektor.
Som framgår av figur 3 så blir det med uppdelningen ovan, sektorn Bostäder, service mm.
som står för den största delen av elanvändningen. Den energimängd som används inom
bostäder, service mm. motsvarar ungefär produktionen från den svenska kärnkraften (tio kärnkraftsreaktorer). Transportsektorn domineras av fossila bränslen och har endast en mindre andel el. Industrin med sina 56 TWh el är, då bostäder och service slagits ihop, den näst största elanvändaren i Sverige.
3.2 Elanvändning i byggnader
2006 fanns det ungefär 580 miljoner m2 uppvärmd area för småhus, flerbostadshus och lokaler. Småhus är den största delen med 250 miljoner m2. Statistiken gäller bara permanentbostäder och lokaler som inte tillhör industrin [14]. Fördelningen per användningssätt ses i figur 4 nedan.
Figur 4. Procentuell fördelning av byggnadsbeståndet i Sverige (SCB)
Som figur 4 visar så står flerbostadshusen för hela 24% av ytan hos det totala byggnadsbeståndet i Sverige. Småhusen har den största ytan, men är också fördelade på fler enheter vilket kan vara en nackdel vid energieffektivisering eftersom oerhört många åtgärder måste sättas in för att ge en stor effekt.
Bebyggelsen i Sverige står för 40 % av landets totala energianvändning och hälften av elanvändningen [15]. Större delen av elanvändningen inom bostadssektorn går till
”uppvärmning främst i nyare småhus och driftel i lokalbyggnader” [15]. Den årliga statistiken från SCB angående elanvändning i byggnader inkluderar bara delvis hushålls- och fastighetsel och går inte närmare in på fördelningen av energianvändningen.
Statistik över total elanvändning i byggnader visar dock entydigt att elanvändningen inom den svenska bostadssektorn ökat kraftigt från 1970 fram till 1990-talet. Ökningen beror till stor del på det stora antalet energikrävande apparater, exempelvis datorer, som inskaffats till allt fler hushåll [16]. Mellan åren 1970-1990 var det dessutom många som övergav uppvärmning med olja till förmån för elvärme. Detta är en trend som mattats på senare år och allt fler företag och privatpersoner arbetar nu för att minska andelen el till uppvärmning. Från 90-talet har användningen av el i bostäder planat ut på en internationellt sett hög nivå.
Figur 5. Elanvändning inom bostadssektorn [15]
Figur 5 ovan visar elanvändningens utveckling. Figuren är en bearbetning av SCB:s statistik som Energimyndigheten utfört, tagen från publikationen ”Energi- och elanvändning i byggnader”. Viktigt att uppmärksamma är att posten driftel i figur 5 är en restpost som till största del består av el till lokalbyggnader men också fastighetsel till flerbostadshus, gatubelysning, byggverksamhet med mera [14].
3.3 Fastighetsel
Enligt information från skriften BRF Energieffektiv så fördelar sig energianvändningen i ett flerbostadshus ungefär enligt figur 6.
Figur 6. Energianvändning fördelat på användningsområde [17]
Det är de 10 % fastighetsel som fokus ligger på i denna rapport. Enligt flertalet källor har information angående fördelningen av el i bostäder hittills varit ett eftersatt område [15] [18].
Enligt Dalenbäck och Jagemar har fördelningen av elanvändningen i småhus och flerbostadshus ”inte undersökts ordentligt sedan början av 90-talet” [15]. I detta avsnitt presenteras en sammanställning av de tidigare resultat som finns inom området. Ett undantag finns numera i form av Energimyndighetens undersökning av hushållsel som även inkluderar mätning av fastighetsel i tjugo flerbostadshus. Mätningarna påbörjades 2005, men tyvärr finns ännu inget resultat för fördelningen av fastighetsel.
I BRF Energieffektiv, en skrift från Energikontoret Region Stockholm, ges ett värde på den genomsnittliga användningen av fastighetsel för alla installationer på mellan fem och femtiofem kWh/m2 [17]. Den stora skillnaden har sin grund i de ytterligheter som existerar i det svenska fastighetsbeståndet. En rimlig slutsats, som även nämns i samband med värdet på fastighetsel, är att det är de äldre fastigheterna med självdragsventilation och utan hissar som har den lägre användningen av fastighetsel [17]. Nya fastigheter utrustas oftast med en eller flera hissar och ventilationssystemet inkluderar i många fall en värmepump eller värmeväxlare. Dessa faktorer ger en ökad elanvändning, men medför också ett lägre behov av värme och ökad komfort. I en handbok från Fastighetsägarna Stockholm AB med titeln
”Energieffektivisering i Flerbostadshus”, författad av Pär Nilsson finns följande tabell som visar en schematisk bild av fastighetselens storlek.
Tabell 2. Fastighetselanvändning för olika typfastigheter [19]
Fastighetselanvändning Typfastighet
Låg Normal Hög
Byggnaden är uppförd Före 1960 1960-talet 1990-talet
Årsanvändning
fastighetsel [kWh/m2 BOA]
7 16 30
Ventilationstyp Självdrag Från- och tilluft Från- och tilluft med värmeåtervinning
Hissar Inga Hiss Hiss
Boende i hushållen Äldre Barnfamiljer
& äldre
Barnfamiljer
Ett par undersökningar angående fördelning av fastighetsel har trots allt funnits att tillgå. Den mest kända är troligen MEBY-rapporten, Metoder för Energieffektiva Byggnader, som utfördes som ett delprojekt i ”Energieffektiva sunda flerbostadshus- nybyggnation” i Stockholms stads regi [20]. Kopplad till MEBY-rapporten finns även företaget ATON Teknikkonsults underlagsrapporter för energideklarationerna från 2005, med reviderad utgåva 2007 [21]. Dessutom finns uppgifter om fastighetselens fördelning i rapporten från Fastighetsägarna i Stockholm AB [19] och från ett projektarbete utfört av Jon Olauson för Bostads AB Mimer i Västerås [22]. Även information från Energirådgivningen i Stockholm finns presenterade i diagrammet nedan. Även Örebrobostäder, ÖBO, undersökte fastighetselen inför att deras fastigheter skulle energideklareras. Dessa värden är därmed sannolikt de nyaste i sammanställningen.
I underlaget från ATON och i MEBY-rapporten anges energianvändningen per lägenhet.
Genomsnittlig yta per lägenhet för Stockholm, Göteborg, Malmö, Uppsala, Linköping, Norrköping och Örebro är, enligt SCB, 69 m2 [23]. Med hjälp av detta har ett jämförande värde för energianvändningen per kvadratmeter kunnat användas.
Figur 7. Fastighetsel per område, resultat av tidigare undersökningar [kWh/m2 BOA]
Figur 7 visar fördelningen av fastighetsel från de undersökningar som utförts inom området.
Värt att notera från figur 7 är att hissen i MEBY-rapporten är en hydraulhiss. Motsvarande värde för drift av en nyare hydraulhiss är cirka 0,7 kWh/m2 [20]. Linhissar har även generellt en lägre elanvändning än hydraulhissar. Uppgifterna om ventilation från MEBY-rapporten har räknats om med ett medelvärde på luftflödet på 0,35 (vilket är lägsta tillåtna värde enligt BBR), detta ger 3,1 kWh/m2. För motorvärmare anges användningen per uttag till 240 kWh/år för tidsstyrda uttag och 1400 kWh/år för ickestyrda uttag [20]. Samma gäller siffrorna för beräkningsrapporten från ATON [21]. Något som sticker ut i figur 7 är den enormt höga elanvändningen för ventilation hos Bostad AB Mimer. Enligt denna undersökning står ventilationen för mer än hälften av områdets elanvändning. Tyvärr ges ingen egentlig förklaring till det höga värdet. För siffrorna från Örebrobostäder, ÖBO, bör det uppmärksammas att en gemensam mätning gjordes för all teknik i undercentralen, detta värde har delats på två och ligger i diagrammet under ventilation och pumpar [24]. ÖBO mätte däremot ytter- och inomhusbelysning separat, på grund av för långa drifttider svarade ytterbelysningen för mer än 40 % av byggnadens elanvändning. I diagrammet har belysningen slagits samman och lagts under rubriken belysning vilket kan vara en anledning till att ÖBO presenterar det högsta värdet för belysning. Hörande till ÖBO:s byggnad fanns 35 stycken uttag för motorvärmare vilket ger en användning på 168 kWh/uttag. Då huset ifråga har 29 lägenheter så kan det även vara rimligt att dela upp motorvärmarnas användning per lägenhet (övriga 6 motorvärmare är till för besökande), då detta görs fås 203 kWh/lägenhet. Jonas Tannerstad på ÖBO, som varit ansvarig för mätningarna, påpekar att de senaste vintrarna varit milda och att motorvärmarna en kallare säsong säkert kan ligga på 300 kWh/lägenhet [25].
Motorvärmarna som hör till den aktuella byggnaden är tids- och temperaturstyrda.
4 Värdering och miljövärdering av besparing av el och värme
Det här avsnittet behandlar hur värderingen av värme- och elbesparing ska utformas. Det första avsnittet bygger på en intervjustudie utförd i Elforsks regi och behandlar dagens situation och följande avsnitt presenterar de värderingsmallar som finns idag, framförallt i Energitjänstedirektivet. Miljövärdering av el är ett komplext område. Avsnitt 4.3 behandlar de olika värderingsmodeller som finns, avsnitt 4.4 handlar om vilken värderingsmetod som valts för detta arbete och de aktuella avgränsningarna i arbetet. Avsnitt 4.5 handlar om miljövärdering av den el som kommer användas och avsnitt 4.6 är motsvarande för fjärrvärme.
4.1 Värdering i dagsläget
En intervjustudie utförd av Adsten, Bröms och Wahlström visar att de flesta energiansvariga personer i olika organisationer och företag i nuläget inte lägger någon värdering mellan värme och el och att ”effektiviseringsåtgärder sker i huvudsak av värmeanvändning” [26]. Intressant är dock att de intervjuade representanterna för byggföretag pekar på det faktum att det vid nyproduktion allt oftare görs en värdering mellan el och värme [26]. Tyvärr verkar det som om värderingen ofta kommer in så sent i processen att den får en ytterst liten påverkan. Detta kan ändå tyda på att en medvetenhet om skillnaden mellan el och värme, och dessas värde, är på ingång. Att potentialen för besparing av fastighetsel verkar dålig bygger i många fall på att värme och el idag värderas lika.
4.2 Vald värdering
Flertalet aspekter pekar på att el bör värderas högre än värme när det gäller besparingar. Ett par av dessa skäl är att:
- El har fler användningsområden, det vill säga att el är högvärdig energi till skillnad från värme som har avsevärt lägre exergi.
- Miljömässigt så ger produktionen av el (globalt sett) större utsläpp av miljöfarliga ämnen än vad produktionen av värme ger.
- Elpriset är högre än priset på värme.
Regeringens energitjänstedirektiv (även kallad EnEff-utredningen) som tidigare nämnts, syftar till att ”ta fram viktningsfaktorer för att avspegla olika energislags primärenergianvändning” [27] och har använts som bas för en jämförande värdering av värme och el.
EnEff-utredningens slutbetänkande var färdigställt i månadsskiftet oktober-november 2008 och i rapporten framkommer att el och värme ska värderas enligt tabell 3 nedan.
Tabell 3. Värdering av el och värme [27]
Energislag Utgångsläge Effektivisering
El 1,5 2,5
Fjärrvärme 0,9 1,0
Fjärrkyla 0,4 0,4
Olja, naturgas, kol 1,2 1,2
Biobränslen 1,2 1,2
Följden av EnEff-utredningen blir att en besparing av el kommer att värderas 2,5 gånger så högt som en värmebesparande åtgärd. En sparad kilowattimme el ska därmed jämföras med 2,5 kilowattimmar värmebesparing. Dessa viktningsfaktorer kommer även att användas i
detta arbete, men resultatet kommer i känslighetsanalysen att jämföras med hur situationen hade varit utan viktningen. Värt att notera är att den minskning av värmegenerering som kan bli en följd av energisnålare installationer (ett klassiskt exempel är byte av glödlampor till lågenergilampor) kommer under uppvärmningssäsongen att kompenseras för genom ett ökat värmebehov i fastigheterna.
Ytterligare värderingsfrågor diskuteras i avsnitt 6.3 där frågan om elens miljöpåverkan diskuteras.
4.3 Miljövärderingsmodeller
Beskrivningen av modellerna som presenteras nedan är främst baserade på rapporten
”Marginalel och miljövärdering av el” skriven av Håkan Sköldberg, Thomas Unger och Mattias Olofsson [28]. Ytterligare information och nya infallsvinklar erhölls vid en kort föreläsning med Håkan Sköldberg i oktober 2008.
4.3.1 Marginalel
Begreppet marginalel syftar på den allra sist producerade elen, den som tillkommer då elanvändningen ökas eller minskas vid en effektivisering. En sådan ökning eller minskning av elanvändningen brukar kallas för störning, det vill säga något som faller utanför den normala driften. När det gäller marginalel är det värdefullt att skilja på kort och lång sikt. På mycket kort sikt kan man argumentera för att det är den svenska vattenkraften som täcker upp de momentana störningarna. På kort sikt har det visat sig att det oftast är dansk kolkondens som tillkommer eller försvinner vid störning. På längre sikt är det dock inte alls säkert att det är kolkondensen som kommer att vara placerad på marginalen. I framtiden kan det mycket väl tänkas att det är förnybar energi som ligger på marginalen [29].
4.3.2 Marginalel med dynamisk störningseffekt
Denna modell går också under benämningen ”Framåtblickande perspektiv” och är den mest avancerade värderingsmodellen. För att kunna modellera effekten av en förändring på elsystemet (exempelvis ett nytt kraftverk eller en utfasning av all elvärme i privatbostäder) så används programmet MARKAL. MARKAL står för MARKet ALlocation. Utvecklingen av MARKAL startade redan i slutet av 70-talet och idag utvecklas och underhålls MARKAL av fjorton länder i samarbete [30]. I ett informationsblad om miljövärdering av el utgivet av Elforsk presenteras tre olika resultat från en modell i MARKAL. I modellen fås olika resultat beroende på hur hårt klimatarbetet drivs. Ju högre krav på klimatarbetet, desto mer förnybar energi förs in i elmixen och desto lägre blir andelen koldioxid per använd eller besparad MWh [31].
4.33 Medelel
Till skillnad från då marginalelsmodellen används så kan medelelen sägas beskriva en situation där all elproduktion (i ett begränsat område) har lika stor skuld till den miljöförstöring som produktionen av el medför. En fördel med att välja medelel är att
”[m]edelelens sammansättning kan…lätt fastställas utifrån officiell statistik” [28]. Andra fördelar med medelel framför marginalel är enligt Sköldberg, Unger & Olofsson att medelelen ofta kan sägas representera en större andel av elproduktionen och att vid en summering av all elproduktion ger medelelen rätt värde på de totala utsläppen [28].
4.3.4 ”Scenariobunden värdering”
Vid en scenariobunden värdering görs ett antagande om att den aktuella elanvändningen
kommer från exempelvis kolkondens. Resultatet av en sådan värdering blir ett antal räkneexempel som tillsammans kan upplysa om elens miljöegenskaper.
4.3.5 Avtalsrelaterad värdering
Avtalsrelaterad värdering innebär att utgångspunkten är det avtal som slutits med elleverantören. Om elen som används är märkt med Bra Miljöval så är det denna elektricitets egenskaper som ska med i miljövärderingen. De som är kritiska till modellen menar att omfattningen av handeln med miljömärkt el är så liten att den inte påverkar den svenska elproduktionen. Håkan Sköldberg berättade vid föreläsningen att Energimyndigheten tillhör de som aktivt propagerar för denna värderingsmodell. Detta kan hamna i konflikt med Energimyndighetens effektiviseringsmål [29].
4.3.6 Styrmedelsrelaterad värdering
Den styrmedelsrelaterade värderingsmodellen kan till exempel handla om utsläppshandeln för koldioxid. Handeln med utsläppsrätter innebär att ett tak sätts för utsläppen av koldioxid. I samband med detta menar vissa att miljövärdering av el inte längre är nödvändigt eftersom koldioxidutsläppen kommer att hållas på den nivå som bestämts. Viktigt är dock att det i dagsläget endast är koldioxidutsläppen som är reglerade. Som Sköldberg, Unger & Olofsson pekar på så ”påverkar elproduktionens omfattning och uppbyggnad hur ansträngd CO2- bubblan blir”, detta i sin tur får följder för hur hårda krav som kan ställas på åtstramning av de tillåtna koldioxidutsläppen [28].
4.3.7 ”Historiskt betingat”
Den historiskt betingade modellen innebär att elproduktionen ska prioriteras åt de användningsområden som den från början var ämnad åt. Ett exempel är vattenkraftens utbyggnad som sammanföll med utbyggnaden av den svenska industrin och att industrin därför ända in i våra dagar skulle kunna tillgodoräkna sig el från vattenkraft.
4.3.8 ”Ideologiskt betingad”
Den ideologiskt betingade värderingen påminner om den historiska, men den ideologiska värderar elanvändningen och menar att den mest värdefulla användningen av el bör ha den renaste elproduktionen. Detta är ett synsätt som, liksom den historiska värderingsmodellen, inte verkar ha många förespråkare idag.
4.4 Vald miljövärderingsmodell
Ett problem med värderingsmodeller är att de kan väljas så att det passar det aktuella syftet.
Detta innebär att om målet är energieffektivisering, så kan marginalelsmodellen väljas för att påvisa den enorma minskningen av koldioxid som en minskning av elanvändningen får till följd. Det är då extremt viktigt att noga ange vilken värderingsmodell som valts, och på vilka grunder, något som tyvärr inte alltid görs.
Somliga av värderingsmodellerna kan förkastas med enbart en kortare motivering. Då det gäller den avtalsrelaterade värderingen så får energieffektivisering anses vara prioriterat framför inköp av miljövänlig el. Uppsalahem AB har ett elavtal som innebär att de köper el från Bergen energi och Nordpool som är producerad av företaget Jämtkraft [32]. Jämtkrafts el är märkt med Bra Miljöval, vilket innebär att det är el från sol, vind, biobränsle och vattenkraft. Trots att Uppsalahem AB köper miljömärkt el så bör elens miljöegenskaper inte värderas enligt denna modell för att inte motverka energieffektiviserande åtgärder.
Den historiskt betingade modellen skulle kunna innebära att elen för de olika bostadsområdena skulle kunna värderas olika, med anledning av deras skilda byggår. Med
tanke på att detta kan ge ett missvisande resultat (där det skulle vara värt mer att effektivisera somliga områden) så är denna modell inte aktuell.
Då den ideologiska modellen verkar ha ytterst få anhängare så har den modellen inte använts. Ej heller den styrmedelsrelaterade värderingsmodellen har rönt någon större popularitet. Systemet med utsläppsrätter kan heller inte anses utvärderat ännu, och det finns inget bevis för vilken påverkan som utsläppsrätterna kommer att få på elproduktionen.
Marginalel används oftast för att beräkna påverkan av en snabb förändring av lasten.
Fördelar med marginalel är att miljöpåverkan av elanvändningen blir uppenbar. En av nackdelarna är att begreppet kan vara svårt att förstå och att marginalelen inte kan sägas representera en stor andel av den el som används i Sverige. Vid användning av medelel kan det finnas risk för att miljöpåverkan underskattas, men en fördel är att de totala utsläppen från elanvändningen blir korrekt. Med anledning av detta används utsläpp från produktion av medelel för att beräkna miljöpåverkan. Eftersom de nordiska länderna idag kan ses som en enhet när det gäller elhandel så är det utsläppsfaktorer för den nordiska mixen som används.
För jämförelse genomförs en känslighetsanalys där resultatet av beräkningarna med nordisk medelel har bedömts relativt resultatet som fås med utsläppsfaktorer från marginalel.
4.5 Utsläppsfaktorer el
Den nordiska elmixen består till drygt 55% av el producerad i vattenkraftverk. Resterande andel produceras främst av kärnkraft och förbränningsbaserade kraftverk och kraftvärmeverk.
En liten del är också el från vindkraftverk [12]. Marginalelen idag och inom den närmaste framtiden består av importerad el producerad i kolkondenskraftverk. Detta är anledningen till den relativt stora skillnaden mellan koldioxidutsläppen för den nordiska medelelen och marginalelen, tabell 4 och 5. Beräkning av utsläppsfaktorerna ses i bilaga 1.
Tabell 4. Miljöpåverkan från nordisk medelel.
Miljöpåverkanskategori
GWP 90,9
AP 0,13
EP 0,01
Tabell 5. Miljöpåverkan från marginalel.
Miljöpåverkanskategori
GWP 817,1
AP 0,11
EP 0,007
4.6 Fjärrvärme
Fjärrvärmen som Uppsalahem AB använder är producerad vid Vattenfall AB i Uppsala.
Systemet för fjärrvärme skiljer sig från elproduktionen då fjärrvärmenätet i Uppsala är ett slutet system. Till skillnad från vid elproduktion finns det en tydlig koppling mellan produktionssätt och användning. Bränslet som fjärrvärmen produceras av består främst av avfall och torv, se tabell 6 för fullständig bränslemix. Data är hämtade från ”Säkerhet, hälsa och miljö 2007” utgiven av Vattenfall [33]. Även emissionsfaktorerna är hämtade från Vattenfalls informationsfolder, se tabell 7.
Tabell 6. Bränslemix Vattenfall AB Uppsala Bränsle Andel
Avfall 61 %
Torv 24 %
Olja 7 %
Trä 4 %
Spillvärme 3 %
El 1 %
Tabell 7. Emissioner fjärrvärme, 2007.
Emission kg/MWh
CO2 73 / 161 inkl. torv
NOx 0,19
SO2 0,22
Som framgår av tabell 7 så är det stor skillnad på utsläpp av koldioxid om torv räknas in eller ej. Anledningen till att torv eventuellt inte räknas med är att resursen i Sverige (och en del andra länder) kan ses som en förnybar resurs då tillväxten är större än uttaget.
När det gäller att ersätta el med fjärrvärme kommer ett antagande göras angående hur mycket värme som belysningen bidrar med. Enligt uppgifter från företaget ATON Teknikkonsult är ett generellt värde att 80 % av energin till belysning kan tillgodogöras som uppvärmning [21]. Detta gäller naturligtvis enbart under uppvärmningssäsongen.
Meteorologiska data hämtades från institutionen för Luft- vatten- och landskapslära som kontinuerligt mäter temperaturen i Uppsala. En ungefärlig uppvärmningssäsong sträcker sig enligt dessa data mellan september och april [34].
5 Ljus och seende samt belysning
Detta avsnitt behandlar i sin första del kortfattat hur människans seende fungerar. Del 5.2 presenterar de viktiga belysningsparametrar som kommer diskuteras. Därefter presenteras de krav och rekommendationer som finns fastställda för ljus, både dagsljus och elektrisk belysning. Avsnittets sista det innehåller information om belysning. I 5.4 behandlas armaturer och därefter följer stycken om ljuskällor, don och belysningsstyrning.
5.1 Ögats funktion
När ögat möts av en ljusstråle passerar den först förbi hornhinnan. Vid hornhinnan bryts ljuset. Bakom hornhinnan ligger iris och pupillen. Iris funktion är att reglera insläppet av ljus genom att reglera pupillens storlek. Från pupillen går ljuset vidare genom linsen. Efter den geléartade glaskroppen så når strålen näthinnan. På näthinnan finns stavar och tappar, ljuskänsliga receptorer som absorberar ljusstrålning. Majoriteten av tapparna är koncentrerade till det lilla området på näthinnan som kallas för gula fläcken. Störst ljuskänslighet är vid sidan av gula fläcken. Vid kanterna av näthinnan är känsligheten för flimmer som störst, något som kan påverka upplevelsen av ljus [35]. Värd att nämna är också blinda fläcken, den punkt där synnerven lämnar näthinnan.
Två viktiga synbegrepp som det är nödvändigt att förklara är:
Adaption: Förmågan ögat har att anpassa sig till olika ljusförhållanden. Från mörker till ljus går adaptionen snabbt, medan det motsatta förhållandet kan ta nästan en timme.
Ackommodation: Linsen reglerar synavståndet genom att en muskel vid infästningen av linsen kan ändra linsens form. Linsens celler dör efter hand vilket leder till att linsens stelnar.
Även den gulning av linsen som inträffar med stigande ålder leder till en synförsämring.
Viktigt är även det ökade ljusbehovet som en äldre person kräver. Skillnaden i ljusbehov mellan en äldre och en yngre person är beroende av belysningsstyrkan i det aktuella området.
Ju lägre belysningsstyrkan är, desto mer ljus behöver en äldre person för att se tillräckligt bra [11].
5.2 Belysningsparametrar
Ljus som fenomen kan vara svårt att förstå på grund av ljusets dualitet; ljus kan ses både som en vågrörelse och som en ström av partiklar, så kallade fotoner. Ofta väljer man att beskriva ljus med hjälp av vågrörelseteorin. Den elektromagnetiska strålningen ligger mellan gamma- strålning och radiovågor i våglängd. Det synliga ljuset befinner sig mellan 400 till 780 nm, övriga våglängder är antingen UV- eller IR-strålning. Det finns inga ljuskällor som enbart alstrar ljus och en del ljuskällor används specifikt för sin UV- eller IR-alstrande förmåga [35].
På grund av UV-ljusets skadliga verkan begränsas oftast UV-strålning så långt som möjligt.
Elektromagnetisk strålning blir till ljus då strålningen tolkats av ögat. Detta innebär att vi skiljer på radiometriska och fotometriska storheter. De radiometriska storheterna hänger samman med strålning, medan de senare behandlar ljus. I tabellerna 8 och 9 nedan finns en sammanfattning av de begrepp som kommer att förklaras utförligare. Informationen i tabellerna är hämtad från ”En bok om belysning” skriven av Lars Starby.
Tabell 8. Radiometriska storheter och enheter [35]
Storhet Symbol Enhet
Strålningsflöde Фe Watt
Strålningsstyrka Ie Watt per steradian Strålningstäthet/radians Le Watt per steradian per m2 Strålningseffekt/irradians Ee Watt per m2
Tabell 9. Fotometriska storheter och enheter [35]
Storhet Symbol Enhet
Ljusflöde Ф* Lumen
Ljusstyrka I Candela
Luminans L Candela per m2
Belysningsstyrka E Lux
Strålningsflöde kan definieras som den utsända, överförda eller mottagna effekten i form av strålning. Enheten är watt, oftast i formen milliwatt. Kopplat till strålningsflöde är begreppet ljusflöde. Ljusflöde mäts i lumen, där en lumen är en candela per steradian. En steradian är ett rymdmått och kan förklaras som den tredimensionella motsvarigheten till en radian. En steradian definieras som den vinkel i centrum av en sfär med radien r där sfärens area täcker en yta med area r2. Följande bild kan ge ytterligare klarhet i begreppet.
Figur 8. Definition av begreppet steradian
Ljusflöde är strålningsflöde viktat mot synsinnets känslighet. Starby förklarar detta: En watt strålningsflöde är alltid en watt oavsett vilken våglängd som avses, men den effekten kan ge upphov till olika mängd upplevt ljusflöde beroende på våglängden och ögats känslighet för denna våglängd. [35]
Antal lumen/watt är ett mått på en ljuskällas effektivitet, men beror på vilken våglängd som används. En vanlig benämning på lm/w är ljusutbyte.
Strålningsstyrka är som kan ses i tabell 8 samma sak som strålningsflöde per steradian.
Analogt så är ljusstyrka definierat som ljusflöde per steradian. Enheten candela är ljusstyrkan i en viss riktning från en ljuskälla där ljuskällan sänder ut monokromatisk strålning med frekvens 540 * 1012 Hz och strålningsstyrkan 1/683 watt per steradian. För att exemplifiera så är 1 candela ungefär ljusstyrkan hos ett normalt stearinljus [35]. Ljusstyrkan brukar redovisas i ljusfördelningskurvor. Dessa kurvor ser olika ut för olika armaturer, beroende på att dessa sprider ljuset i olika riktningar. Figur 9 visar ljusfördelningskurvan för en helt infälld armatur.
Med hjälp av ljusfördelningskurvor som den i figur 9 går det att hitta armaturer som passar för ett tänkt ändamål och som medverkar till att skapa rätt belysning på rätt plats.
Figur 9. Ljusfördelningskurva för armaturen Ecophon Square [36]
Irradians är strålning per kvadratmeter, enheten är W/m2. Belysningsstyrka är på samma sätt det ljusflöde som träffar en m2. Belysningsstyrkan anges i lux vilket är samma som lumen per kvadratmeter. Belysningsstyrkan är en viktig enhet vid belysningsplanering.
Radians är strålningstäthet och luminans ljustäthet. Luminans kan verka som ett krångligt begrepp, men beskriver egentligen bara hur ljus en yta är. Det är viktigt att vara medveten om att den kan vara stor skillnad mellan det objektiva begreppet luminans och den ljushet som upplevs.
5.3 Krav och rekommendationer
5.3.1 Dagsljus
Det finns få krav på hur mycket dagsljus som måste släppas in i en viss byggnad. I Boverkets Byggregler, BBR, finns ett kapitel som behandlar ljus. Om krav på belysning i fastigheter står det att
Rum eller avskiljbara delar av rum i byggnader där människor vistas mer än tillfälligt ska utformas och orienteras så att god tillgång till direkt dagsljus är möjlig, om detta inte är orimligt med hänsyn till rummets avsedda användning [37]
De gemensamma utrymmen som finns i flerbostadshus är av sådan karaktär att de boende endast tillbringar kortare stunder i dessa. Därmed behöver dessa utrymmen inte uppfylla kraven på dagsljusinsläpp.
5.3.2 Elljus
För elektrisk belysning finns det allmänna krav sammanställda i BBR:
Byggnader ska utformas så att tillfredsställande ljusförhållanden är möjliga att uppnå, utan att skaderisker och olägenheter för människors hälsa uppstår. Ljus-förhållandena är tillfredsställande när tillräcklig ljusstyrka och rätt ljushet (luminans) uppnås och när ingen störande bländning och inga störande reflexer förekommer [37]
Dessutom gäller att ”[b]elysning anpassad till den avsedda användningen ska kunna anordnas i byggnaders alla utrymmen. Kravet gäller byggnaden som helhet” [37].
Ytterligare ett par lagkrav finns i arbetsmiljöförordningen och de föreskrifter som hör till förordningen. Bland annat sägs att ”[b]elysningen skall planeras, ordnas och underhållas i den omfattning som behövs för att förebygga ohälsa och olycksfall” [38]. Dessutom är det krav på att belysningen ska vara fri från besvärande flimmer.
Energimyndigheten har tagit fram rådgivande regler för belysning, dessa finns samlade i
en skrift med namnet ”Programkrav för belysning”. Ett sådant programkrav finns framtaget för flerbostadshus. Programkravet gäller både invändig och utvändig belysning, dock inte sådan belysning som tillhör de boende. I programkravet så ställs det krav på parametrar inom följande områden; komfort och ljuskvalitet, energianvändning, miljöanpassning, livscykelkostnad och underhåll. Programkraven är rekommendationer, men kan vara lämpliga att använda för att få en heltäckande bild av den nivå som kraven på belysning bör ligga på.
Komfort och ljusstyrka är uppdelat i ett antal delområden, där det första är belysningsstyrka. I tabell 10 presenteras de skallkrav som finns på belysningsstyrkan i och omkring ett flerbostadshus.
Tabell 10. Krav på belysningsstyrka [39]
Plats Antal lux
Kommunikationsytor 100 lux
Entré/Infotavlor 50 lux, vertikalt Nyckelhål, namnskylt 30 lux, vertikalt
Vid entré 50 lux
Nyckelhål 30 lux, vertikalt
Gångvägar 5 lux
Parkeringsytor 10 lux
För bländning, luminans och luminansfördelning som är nästa parameter finns det endast två skallkrav, det ena gäller luminansen som ska vara högst 3500 cd/m2 i normalt synfält och det andra fastställer att ljuskällor måste vara väl avskärmade. För färgåtergivning måste Ra-index för ljuskällor placerade inomhus vara minst 80. Ra-index är ett mått på en ljuskällas färgåtergivning och ligger mellan 0 och 100. Även för reflektansfaktorer och flimmer finns ett antal fastställda skallkrav. För reflektans gäller att rumsytor ska vara matta till halvmatta och dessutom ges rådet att använda kontrasterande markering med avvikande färg vid exempelvis trappor och dörrar. För att i möjligaste mån undvika flimmer så är det ett krav att använda HF-don i armaturer med urladdningsljuskällor. Don med högfrekvensdrift (HF-don) presenteras närmare i stycke 5.6.2.
Andra området med krav är energianvändning med delområdena installerad effekt och drifttider. För installerad effekt och invändig placering gäller att högfrekvensdrift ska väljas i de fall som det är möjligt och ljusutbytet för använda ljuskällor ska överstiga 30 lm/W. Ett börkrav är att den installerade effekten för belysning inte bör vara högre än 8 W/m2. Utvändigt finns krav på att då effekten är mindre än 45 W så ska ljusutbytet vara mer än 50 lm/W. Effekter över 70 W måste ha en effektivitet på minst 70 lm/W. Gällande anläggningens drifttid så skall denna beaktas för att kunna nå lägsta möjliga energianvändning.
Miljöeffekterna till följd av belysning är främst en följd av energianvändningen och utsläpp av kvicksilver. Enligt uppgift i Energimyndighetens programkrav så härstammar 3%
av den lättrörliga mängden kvicksilver i naturen från lysrör [39]. Krav för främsta miljöanpassning innebär:
- Att det ska finnas rutiner för hur kasserade ljuskällor tas omhand - Uppgifter om kvicksilverinnehåll skall tas in från leverantör
- Om två ljuskällor har likvärdig funktion så ska ljuskällan med lägst kvicksilverinnehåll (med hänsyn till ekonomisk livslängd) väljas
Programkravet rekommenderar även att livscykelkostnaden för belysningsanläggningen beräknas. Flera bra mallar för detta finns utarbetade, bland annat av Ljuskultur och Energimyndigheten.
Underhåll inklusive ljuskällor står i medeltal för 20 % av en belysningsanläggnings livscykelkostnad. Skallkrav för drift och underhåll inkluderar att det ska finnas tydliga drift-
och underhållsinstruktioner som bland annat ska innehålla en fullständig komponentförteckning. Förutom dessa instruktioner så ska det finnas en underhållsjournal med instruktioner för när armaturerna ska rengöras och när det är dags för byte av ljuskällor.
5.4 Armaturer
5.4.1 Allmänt
Armaturernas funktion är mycket viktig för den sammanlagda effekten hos en ljuskälla. En i belysningsavseende passande ljuskälla i en felaktig armatur gör att ljuset inte kommer till sin rätt. Armaturens uppgift är att rikta och sprida ljuset. En bra armatur motverkar även att ljuset upplevs som bländande genom att skärma av den direkta strålningen. En armatur minskar alltid ljuskällans verkningsgrad, men med hjälp av högreflekterande material så kan minskningen minimeras. Armaturernas ljusspridning redovisas ofta med så kallade polära ljusfördelningskurvor (se figur 8). Ljusfördelningskurvorna kan sedan dela in armaturerna i grupper så som exempelvis smalstrålande, snedstrålande osv.
5.4.2 Industriarmatur
De så kallade industriarmaturerna är anpassade för lysrör. En fördel med armaturen är att den är robust. Armaturen monteras utanpå innertak eller på linor. Kapslingen varierar beroende på hur krävande miljön är, oftast är armaturerna i plast.
5.4.3 Pendelarmatur
En pendelarmatur hänger ner från taket, vanligtvis placerade över exempelvis bord eller arbetsplatser. Pendelarmaturerna är oftast bestyckade med glödljus eller kompaktlysrör.
Armaturer med vanliga lysrör som hänger från taket benämns ofta som nedpendlad belysning.
Nedpendlad belysning kan ge intryck av låg takhöjd och ska användas med eftertanke [40].
Armaturer med uppljus ska alltid pendlas, dessa armaturer har blivit vanliga på många kontor.
5.4.4 Lampett/Vägglampa
Armaturer som är anpassade för vägghängning kallas för lampetter eller vägglampor.
Lampetter är ofta något elegantare och kan vara tillverkade av dyrare material. Vägglampor är vanliga i många olika miljöer.
5.4.5 Spotlights
Spotlights är designade för att belysa ett speciellt område eller föremål. Spotlights är ofta bestyckade med halogenglödlampor eller keramiska metallhalogen [40]. Bestyckningen innebär att värmeutvecklingen från spotlighten kan vara ett problem, detta måste beaktas då spotlights ska installeras [40].
5.4.6 Downlights
Som hörs på namnet så är downlights armaturer som är riktade nedåt. Moderna downlights bestyckas med kompaktlysrör. Då downlights används blir belysningen stark på golv, medan väggarna ofta kan verka mörka.
