Energikartläggning av hotellbyggnad med byggår 2016 och effektivisering av ventilation i IDA-ICE

UPTEC ES 20012

Examensarbete 30 hp Juni 2020

Energikartläggning av hotellbyggnad med byggår 2016 och effektivisering av ventilation i IDA-ICE

August Forslund

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

Energy evaluation of hotel building built 2016 and energy efficiency of ventilation in IDA-ICE

August Forslund

The main purpose of this thesis was to evaluate the energy use and the potential for energy savings in the ventilation for a hotel building that has been preliminary certified in the Swedish

environmental assessment method Miljöbyggnad. In the preliminary certificate the building received the certificate SILVER for the energy use. This certificate needs to be verified in order to acquire the final certificate. The energy use was determined with data from energy meters and statistics from the energy provider. The potential for energy savings in the ventilation was evaluated by analyzing the effects of air flows, room temperature and supply temperature on the energy use and the room climate with the help of the simulation program IDA-ICE.

The results show that the energy use in the building is 119 kWh/(m2, year), which equals the certificate BRONS in Miljöbyggnad. The certificate for SILVER will not be achieved. The biggest energy consumers are the heating system, the hot water system and the cooling system. They stand for 36, 21 and 19 percent of the total energy use, respectively. With energy savings measures in the ventilation the energy use can be reduced by 8 kWh/(m2, year). This would mean that the energy use can be reduced to 110 kWh/(m2, year).

The building would still receive the certificate for BRONS. The energy savings, however, would be achieved by using a lower supply temperature, minimum air flows (0,1 l/(s, m2)) when rooms are not used as well as decreasing the time schedule for the ventilation by two hours and allowing the maximum temperature to rise by 0,5 degrees Celsius. This also resulted in a higher temperature in the conference rooms, where the temperature could reach up to 24,2 degrees Celsius in winter and 24,5 degrees Celsius hot summer days.

ISSN: 1650-8300, UPTEC ES 20012 Examinator: Petra Jönsson

Ämnesgranskare: Arne Roos Handledare: Vivianne Tapia

Populärvetenskaplig sammanfattning

Bygg- och fastighetssektorn står för en stor del av Sveriges energianvändning och utsläpp av växt- husgaser, 32 % av Sveriges totala energianvändning och en femtedel av Sveriges utsläpp av växt- husgaser sett från ett livscykelperspektiv. För att nå miljömålen i Sverige krävs energismarta lösningar i byggnadsbeståndet. Miljöcertifieringssystem såsom Miljöbyggnad kan användas för att visa att sin byggnad upprätthåller en viss energistandard.

Syftet med detta arbete var att utvärdera energianvändningen och effektiviseringspotentialen i driften för en hotellbyggnad som preliminärcertifierats enligt Miljöbyggnad. I Miljöbyggnad finns tre betyg, BRONS, SILVER och GULD. En preliminär certifiering för energianvändningen i hotellet innan drift- tagande har utförts i simuleringsprogrammet IDA-ICE där betyg SILVER erhölls, men för att erhålla betyget krävs en verifiering i drifttaget hotell.

Byggnaden är Scandic Continental Stockholm med byggår 2016. Hotellet har en area på 20 000 m² med 392 hotellrum. Förutom hotellrummen finns också konferensrum, reception, kök, kontor, teknikrum, etc. Det beräknades vara ungefär 1000 personer i genomsnitt i byggnaden. Byggnadens klimatskal har ett medel U-värde på 0,52 W/(K, m²). En tredjedel av fasadarean är fönster. Fönstren är utrustade med solskydd. Byggnaden använder sig av fjärrvärme och fjärrkyla som värme- och kyldistributionssystem.

Det finns även värmeväxling i ventilationen, ett så kallad FTX-system samt värmeväxling för avloppsvattnet.

Enligt Boverkets byggregler (BBR) är byggnadens energianvändning den energi som levereras till byggnaden under ett normalår. Detta innefattar energi som levereras för energiposterna, upp- värmning, komfortkyla, tappvarmvatten och fastighetsenergi. Fastighetsenergi är energi som används för byggnadens drift, såsom pumpar, fläktar, styr- och reglersystem samt övrig fastighetsenergi, till exempel trapphusbelysning. För att byggnaden ska vara i energibalans krävs att den levererade energin är lika stor som energiförlusterna. Energiförluster är värme som lämnar byggnaden, exempelvis transmissionsförluster, luftläckage och ventilation.

För att utvärdera energianvändningen i detta arbete har uppmätt energianvändning för uppvärmning, komfortkyla, tappvarmvatten och fastighetsenergi sammanställts för året 2019. Energianvändningen för hotellet har sedan satts i relationen till betygen i Miljöbyggnad och jämförts med betyget i den preliminära certifieringen.

För att utvärdera effektiviseringspotentialen i driften har åtgärder på luftflöden, rumstemperaturer och tilluftstemperaturer utförts i byggnadssimuleringsprogrammet IDA-ICE. Åtgärder har bestämts genom att dels analysera allmänna rekommendationer från ventilationsföretag, dels genom BBR:s och Arbetsmiljöverkets rekommendationer för minimumluftflöden respektive rumstemperaturer samt dels genom att analysera parametrarna i formeln för effektbehovet av ventilationens värmeförluster 𝑄̇ = 𝑉̇ ∙ 𝜌 ∙ 𝑐_𝑝∙ (𝑇_𝑟𝑢𝑚− 𝑇_{𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡}) där 𝑄̇ = effektbehovet, vid negativt 𝑄̇ skapas ett kylbehov [W], 𝑉̇ = luftflöde [m³/s], 𝜌 = luftens densitet [1,2 kg/m³], 𝑐_𝑝= luftens specifika värmekapacitet [1000 J/(kg, K)], 𝑇_𝑟𝑢𝑚= inomhustemperatur [^oC], 𝑇_{𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡} = tilluftstemperatur [^oC],

I IDA-ICE analyserades sedan resultaten för energianvändningen, luftflödena och rumsklimatet för åtgärderna. Utifrån resultaten och betygskriterierna i Miljöbyggnad bestämdes energieffektiviserings- potentialen och en bedömning om ett högre betyg i Miljöbyggnad kunde uppnås i hotellet.

Resultaten visar att energianvändningen för drifttaget hotell är 119 kWh/(m², år) motsvarande betyg BRONS för energianvändningen. De största energiposterna är värmesystemet, tappvarmvatten och kyla, som stod för 36, 21 respektive 19 % av totala energianvändningen. Hotellet uppnår alltså inte betyget SILVER för energianvändningen som projekterats. Byggnaden kan fortfarande erhålla betyg SILVER som helhetsbetyg utifrån de andra indikatorerna som finns i Miljöbyggnad. Utifrån de andra betygen i den preliminära certifieringen tyder byggnaden fortfarande på att uppnå betyg SILVER för byggnaden som helhetsbetyg även om betyg BRONS erhålls för energianvändningen. Energi- användningen för den preliminära certifieringen var 86 kWh/(m², år). I jämförelse med den preliminära certifieringen är skillnaden relativt stor och den preliminära certifieringen ger endast en fingervisning av energianvändningen för drifttagen byggnad.

Med hjälp av åtgärder i driften skulle energianvändningen kunna sänkas med 8 kWh/(m2, år). Det skulle kunna betyda att energianvändningen skulle minska till 110 kWh/(m², år) i hotellet, betyg BRONS skulle alltså fortfarande erhållas. Detta skulle kunna uppnås genom att använda en lägre tilluftstemperatur samt i konferensrummen använda minimumflöden (0,1 l/(s m²)) vid frånvaro i behovsstyrda rum, minskning av drifttider med två timmar och höja tillåtna maxtemperaturen med 0,5

oC. Det innebar också att temperaturen i konferensrummen ökade med 0,5 ^oC och kunde uppgå till 24,2 ^oC under vintern och 24,5 varma sommardagar. I Arbetsmiljöverket och Folkhälsomyndighetens allmänna råd bör temperaturen ligga mellan 20-24 ^oC vintertid och 20-26 ^oC sommartid vid mindre fysiskt ansträngande aktivitet. Temperaturen i konferensrummen kan alltså anses vara lite hög på vintern.

Exekutiv sammanfattning

Syftet med detta arbete var att utvärdera energianvändningen och effektiviseringspotentialen i driften för en hotellbyggnad som preliminärcertifierats enligt Miljöbyggnad. Den preliminär certifiering för energianvändningen utfördes innan drifttagande där betyg SILVER erhölls, men för att erhålla betyget krävs en verifiering i drifttaget hotell. Utvärderingen av energianvändningen och betyg i Miljöbyggnad i drifttaget hotell bestämdes med hjälp av uppmätt energianvändning från energimätare i byggnaden, statistik från energileverantören och kriterierna i Miljöbyggnad. Effektiviseringspotentialen i driften utvärderades genom att analysera påverkan av luftflöden, rumstemperaturer och tilluftstemperaturer på energianvändningen och rumsklimatet i IDA-ICE.

Resultaten visar att energianvändningen för drifttaget hotell är 119 kWh/(m², år) motsvarande betyg BRONS för energianvändningen. De största energiposterna är värmesystemet, tappvarmvatten och kyla, som stod för 36, 21 respektive 19 % av totala energianvändningen. Med hjälp av driftstyrnings- åtgärder i driften skulle energianvändningen kunna sänkas med 8 kWh/(m2, år). Det skulle kunna betyda att energianvändningen skulle minska till 110 kWh/(m², år) i hotellet, betyg BRONS skulle alltså fortfarande erhållas. Detta skulle kunna uppnås genom att använda en lägre tilluftstemperatur samt i konferensrummen använda minimumflöden vid frånvaro i behov- och näravostyrda rum (0,1 l/(s m²)), minskning av drifttider med två timmar och höja tillåtna maxtemperaturen med 0,5 ^oC. Det innebar också att temperaturen i konferensrummen ökade med 0,5 ^oC och kunde uppgå till 24,2 ^oC under vintern och 24,5 varma sommardagar.

Förord

Detta examensarbete har gjorts på Optimum Consult i samarbete med Jernhusen. Jag vill börja med att tacka alla på Optimum Consult för att ni har fått mig att känna som en del av gruppen och alla erfarenheter jag har erhållit. Tiden hos er har varit inspirerande och ovärderlig i min utbildning. Ett speciellt tack till Linn Liu för all experthjälp i IDA-ICE simuleringsprogrammet. Tack för att du har tagit dig tid för mitt arbete och delat med dig av dina kunskaper och erfarenheter. Det har varit till stor hjälp när det har varit svårt att förstå programmet.

Jag vill även tacka till min handledare Vivianne Tapia för all den hjälp som du har gett mig under arbetet. Tack för att du alltid har varit stöttande och engagerad i mina frågor och noga med att jag alltid förstår. Det har gjort att jag lärt mig otroligt mycket under arbetet och lett till att arbetets kvalitet nått högre nivåer.

Slutligen vill jag tacka min ämnesgranskare Arne Roos som har hjälpt mig med rapporten. Tack för att du har lagt ner så mycket tid i att läsa min rapport på slutet och hjälpt mig göra den bättre.

August Forslund 22 juni 2020

Innehåll

1 Introduktion... 1

1.1 Bakgrund ... 1

1.2 Problemformulering ... 1

2 Teori ... 3

2.1 Byggnadens energibalans ... 3

2.2 Byggnadens energianvändning ... 3

2.3 Miljöbyggnad ... 4

2.3.1 Preliminär certifiering ... 5

2.3.2 Verifiering ... 6

2.3.3 Återrapportering ... 6

2.3.4 Energiindikatorn ... 6

2.4 Termisk komfort ... 6

2.5 Ventilation ... 7

2.5.1 Funktion ... 7

2.5.2 Ventilation med värmeväxling: FTX ... 7

2.5.3 Indirekt evaporativ kyla ... 7

2.5.4 Daggpunktsreglering ... 8

2.5.5 Ventilationskrav ... 8

2.5.6 Styrsystem: CAV och VAV ... 8

2.5.7 Ventilationens påverkan på energianvändningen ... 9

2.5.8 Ventilationsoptimering i driften ur energisynpunkt ... 9

3 Studerat objekt ... 11

3.1 Byggnad ... 11

3.2 Hotell ... 12

3.2.1 Generellt ... 12

3.2.2 Värmesystem ... 13

3.2.3 Köldbärarsystem ... 13

3.2.4 Luftbehandlingsaggregat ... 13

3.2.5 Elsystem ... 16

4 Metod ... 17

4.1 Energikartläggning Projekterad vs. Verklig ... 18

4.1.1 Tillvägagångssätt: Verklig energikartläggning ... 18

4.1.2 IDA-ICE – Tillvägagångsätt projekterad byggnad ... 19

4.2 Energieffektiviseringsanalys i driften ... 22

4.2.1 Termiska krav ... 23

4.2.2 Byggnadens egenskaper ... 23

4.2.3 Tilluftstemperatureffektivisering ... 23

4.2.4 Luftflödeseffektivisering ... 25

4.2.5 Drifttidseffektivisering + minimumflöde + lägre temperaturkrav ... 25

4.3 Energisimuleringar ... 26

5 Resultat ... 27

5.1 Energikartläggning Projekterad vs. Verklig ... 27

5.1.1 Systemuppgifter: Verklig och Projekterad ... 27

5.1.2 Driftstyrning: verklig vs. projekterad ... 28

5.1.3 Energianvändning ... 31

5.2 Energieffektiviseringsanalys i driften med IDA-ICE ... 33

5.2.1 Tilluftstemperatureffektivisering ... 33

5.2.2 Luftflödeseffektivisering ... 40

5.2.3 Drifttidseffektivisering + minimumflöde + lägre temperaturkrav ... 44

5.3 Förslag på åtgärder ... 49

5.3.1 Energianvändning Verklig vs. Effektivisering ... 49

5.3.2 Effektivisering vs. TT1: Luftflödes- och rumstemperaturanalys – vinter ... 50

5.3.3 Effektivisering vs. Drifttidseffektivisering + minimumflöden + lägre tempkrav: Luftflödes- och rumstemperaturanalys – sommar ... 51

5.3.4 Sammanfattning föreslagna energiåtgärder ... 53

6 Diskussion ... 54

6.1 Energikartläggning ... 54

6.2 Energieffektivisering i driften ... 55

7 Slutsatser ... 58

7.1 Framtida studier ... 58

Referenser ... 59

Bilagor ... 62

Bilaga 1: Beräkning av ventilationstillägget med hjälp av beräknings-verktyget hämtad från energiindikatordokumentet. ... 62

Bilaga 2: Beräkning/uppskattning av varmvattenbehovet hämtad från energiindikatordokumentet ... 63

Bilaga 3: Skillnaden mellan hur värmen och kylan fördelar sig under året för den uppdaterade modellen och effektiviseringsåtgärderna ... 64

1

1 Introduktion 1.1 Bakgrund

Bygg- och fastighetssektorn står för en stor del av Sveriges energianvändning och utsläpp av växthusgaser. 2017 stod bygg- och fastighetssektorn för en inhemsk energianvändning på cirka 105 TWh. Detta motsvarar 32 procent av Sveriges totala energianvändning (Boverket 2020). Byggnader i Sverige står för drygt en femtedel av Sveriges utsläpp av växthusgaser sett från ett livscykelperspektiv (Naturvårdsverket 2019). För bygg- och fastighetssektor stod 2017 fastighetsförvaltning (främst uppvärmning) för 74 % av energianvändningen medan byggverksamheten stod för ungefär 17 % (Boverket 2020).

Bygg- och fastighetssektorn innefattar aktörer från alla skeden i byggnadens livscykel; från byggskedet, användning, renovering och till att byggnaden rivs. För att nå regeringsinitiativ såsom ”Fossilfritt Sverige” har byggbranschen tagit fram en gemensam färdplan för att nå nettonollutsläpp 2045 (Naturvårdsverket 2019). Ideella föreningar såsom SGBC (Sweden Green Building Council) arbetar med att stödja företag och organisationer att nå sina hållbarhetsmål med hjälp av certifieringen Miljöbyggnad (SGBC 2020a).

Åtgärder inom energi är viktiga för att bygg- och fastighetssektorn ska nå netto-noll utsläpp. Tänkbara åtgärder kan vara; energieffektivisering genom renovering, högre energikrav och minskad användning av fossila bränslen för fjärrvärmeproduktion (Naturvårdsverket 2019).

1.2 Problemformulering

I detta arbete har energiprestandan i en hotellbyggnad som preliminärcertifierats enligt Miljöbyggnad undersökts. I figur 1 ses byggnaden. Byggnaden är Scandic Continental som ligger i centrala Stockholm och ägs och förvaltas av Jernhusen. En preliminär certifiering för energianvändningen i hotellet enligt Miljöbyggnad har utförts där betyg SILVER erhölls. Den preliminära certifieringen utfördes innan drifttagande men för att behålla betyget krävs en verifiering i drifttaget hotell.

Figur 1. Foto av Scandic Continental Stockholm (Dagens projekt 2016)

2

Syftet med arbetet var att utvärdera energianvändningen för hotellet när den satts i drift och jämföra det med den preliminära certifieringen samt undersöka ytterligare energiåtgärder kopplade hotellets drift.

Målet med arbetet var att bestämma

• Hotellets energianvändning vid drift och vilka parametrar som har störst inverkan på energianvändningen.

• Vilka energibesparingar som kan uppnås genom att effektivisera driften av ventilationen.

• Om betyg GULD för energiindikatorn i Miljöbyggnad kan erhållas genom energiåtgärder kopplade till hotellets drift.

Eftersom det är en relativt ny byggnad blev en avgränsning att främst fokusera på energi- effektiviseringar i driften. Det valdes sedan att fokusera på driften av ventilationen eftersom den står för en relativt stor del av värmeförlusterna som sker i en byggnad, 23 % närmare bestämt (Energilyftet, u.å.). Enligt Nilsson (Nilsson, 2016) är dessutom ventilationsåtgärder en av de första åtgärder i prioriteringsordningen över energieffektiviserande åtgärder som bör undersökas.

För att det ska bli lättare att läsa rapporten ges namn på exempelvis energikartläggning av drifttaget hotell, energikartläggningen från preliminära certifieringen etc. Dessa namn ges enligt följande:

• Verklig energikartläggning: energikartläggning av drifttaget hotell

• Projekterad energikartläggning: energikartläggningen från preliminära certifieringen (med hjälp av IDA-ICE modell)

• Uppdaterad modell: IDA-ICE modell från preliminära certifieringen fast med validerade värden från verkliga energikartläggningen.

• Tilluftstemperatureffektivisering 1 (TT1): Driftstyrningsåtgärd 1 i ventilationen, insatt i den uppdaterade modellen

• Tilluftstemperatureffektivisering 2 (TT2): Driftstyrningsåtgärd 2 i ventilationen, insatt i den uppdaterade modellen

• Luftflödeseffektivisering: Driftstyrningsåtgärd 3 i ventilationen, insatt i den uppdaterade modellen

• Drifttidseffektivisering + minimumflöden + lägre temperaturkrav: Driftstyrningsåtgärd 4 i ventilationen, insatt i den uppdaterade modellen

• Effektivisering: beräknade energianvändning relativt verkliga energikartläggningen med föreslagna driftstyrningsåtgärder

Mer detaljerade förklaringar ges när de diskuteras i rapporten.

3

2 Teori

För att få bättre förståelse för arbetet ges i detta avsnitt en teoridel med grundläggande teori som används i arbetet.

2.1 Byggnadens energibalans

Byggnadens energibalans beskriver energin som tillförs jämfört med energin som bortförs. En byggnad sägs vara i energibalans när tillförd energi är lika stor som bortförd energi. Bortförd energi är värme som lämnar byggnaden i form av transmissionsförluster, luftläckage och ventilationsförluster. Den totala bortförda värmen är den energi som måste tillföras för att erhålla energibalans. Energitillförseln sker genom radiatorer, varmvatten, hushållsel, personvärme, solinstrålning etc. (Energilyftet, u.å.).

2.2 Byggnadens energianvändning

Enligt Boverkets byggregler (BBR) är byggnadens energianvändning den energi som levereras till byggnaden under ett normalår. Detta innefattar energi som levereras för (Boverket, 2017):

• Uppvärmning

• Komfortkyla

• Tappvarmvatten

• Fastighetsenergi – energi till driften såsom pumpar, fläktar, styr- och reglersystem samt övrig fastighetsenergi, till exempel trapphusbelysning.

Hushållsenergi eller verksamhetsenergi räknas inte in. Hushållsenergi är energi som levereras till bostäder. Detta kan vara kylskåp, tvättmaskin, spis etc. Verksamhetsenergi är energi som levereras till företag. Detta kan vara att driva verksamheten i byggnaden och annat än värme, tappvarmvatten eller ventilation, till exempel TV, datorer, belysning etc. (Boverket, 2017).

BBR ställer lagkrav som innebär att byggnaden inte får använda mer än ett visst antal kilowattimmar per kvadratmeter och år. Kraven ställs från den BBR-version som gäller för bygglovet (Boverket 2017).

Bygglovet för hotellet söktes när författningen BBR 18 från 2011 var aktuell och alltså den författningen som gäller för hotellet i detta arbete. Den senaste författning när detta arbete skrevs var BBR 28 från 2019. Eftersom BBR 18 användes i den preliminära certifieringen redovisas hur kraven i byggnaden bestäms utefter BBR 18 (Boverket, 2011).

• Energikälla (el, fjärrvärme, etc.) – Högre krav om elvärme används huvudsakligen jämfört med annan energikälla

• Typ av byggnad (bostad eller lokal) – Högre krav för lokaler

• Geografisk placering i landet – Sverige delas in i tre klimatzoner där kraven ställs efter breddgraden, högst krav ställs i klimatzon 3 som har lägst breddgrad (mest söderut i landet).

o Klimatzon 1: Norrbottens, Västerbottens och Jämtlands län.

o Klimatzon 2: Västernorrlands, Gävleborgs, Dalarnas och Värmlands län.

o Klimatzon 3: Västra Götalands, Jönköpings, Kronobergs, Kalmar, Östergötlands, Södermanlands, Örebro, Västmanlands, Stockholms, Uppsala, Skåne, Hallands, Blekinge och Gotlands län.

För att illustrera hur kraven kan variera visas energikrav för lokaler med annat uppvärmningssätt än elvärme enligt BBR18 i tabell 1. För hotellet som ligger i klimatzon 3 blir BBR-kravet alltså 100 kWh/(m², år). Tillägg får göras om uteluftsflödet på grund av hygieniska skäl är större än 0,35 l/(s, m²). Tillägg kan

4

exempelvis bero på stor personbelastning eller annan verksamhet som kräver större uteluftsflöde (Boverket, 2011). För hotellet bestämdes ett ventilationstillägg i den preliminära certifieringen utifrån personbelastningen. Utifrån den genomsnittliga personbelastningen på 1000 personer, rums- tempererade arean på 20 005 m² och ventilationsdrifttiden på 168 timmar per vecka (dygnet runt) bestämdes ett ventilationstillägg på qmedel=0,7 l/(s, m²) med hjälp av ett beräkningsverktyg, se bilaga 1 för verktyget (Johansson 2016). Utifrån klimatzon 3 i tabellen skulle ventilationstillägget i hotellet alltså bli 70(0,7-0,35)=24,5 kWh/(m², år). Med ventilationstillägget skulle energikravet i BBR 18 alltså vara 124,5 kWh/(m², år).

Tabell 1. Energikrav och ventilationstillägg i de olika klimatzonera för lokaler med annat upp- värmningssätt än elvärme enligt BBR 18 (Boverket, 2011).

2.3 Miljöbyggnad

Miljöbyggnad är ett svenskt miljöcertifieringssystem där byggnader kan klassas utefter till exempel energianvändning. Miljöcertifiering av en byggnad innebär att byggnadens miljöprestanda undersöks av en tredje part. Certifieringssystemet ägs av Sweden Green Building Council (SGBC) som är Sveriges största organisation för hållbart samhällsbyggande. Det är SGBC som genomför certifieringarna. Med hjälp av 15 olika miljövärden (indikatorer) klassas byggnaden i certifieringssystemet. Miljövärdena är (SGBC, 2020b):

1. Värmebehov 2. Solvärmelast 3. Energianvändning 4. Andel förnybar energi 5. Ljud

6. Radon 7. Ventilation 8. Fuktsäkerhet

9. Termiskt klimat vinter 10. Termiskt klimat sommar 11. Dagsljus

12. Legionella

13. Loggbok med byggvaror 14. Utfasning av farliga ämnen

5 15. Stommens och grundens klimatpåverkan

För varje indikator finns betygen BRONS, SILVER och GULD att uppnå (SGBC, 2020b).

• BRONS är den första nivån där det gäller att uppnå lagkrav eller existerande rekommen- dationer.

• SILVER är den andra nivån. För att uppnå Silver krävs en miljöprestanda en bra bit över BRONS, exempelvis måste ljudnivån, ventilationen och dagsljuset vara mycket bättre. De flesta som väljer att certifiera sig satsar på att uppnå SILVER. Det visar på ett tydligt engagemang i miljöfrågor.

• GULD är en mycket ambitiös nivå. Byggnader med hög miljöprofil kan satsa på denna nivå.

Kraven som ställs är mycket höga, exempelvis måste energianvändningen vara mindre än 60

% av lagkrav i lokaler enligt Boverkets byggregler (BBR).

För att erhålla exempelvis betyg SILVER för en byggnad krävs inte att alla 15 indikatorer får betyg SILVER. För att illustrera hur ett betyg bestäms, visas ett exempel i tabell 2. Eftersom registreringen till SGBC för hotellet skedde när version 2.1 var aktuell är det dess kriterier som gäller för certifieringen, varför de redovisas här. Indikatorbetygen delas in aspektbetyg, följt av områdes-betyg, följt av byggnadsbetyg. Aspektbetyget utgår från lägsta indikatorbetyget. Områdesbetyget utgår från lägsta aspektbetyg som får höjas ett steg om minst hälften av aspektbetygen är högre. Byggnadsbetyget utgår från lägsta områdesbetyget (SGBC, 2012).

Tabell 2. Exempel hur betygen bestäms i Miljöbyggnad (SGBC, 2012).

2.3.1 Preliminär certifiering

Preliminär certifiering innebär kontroll av projekteringen så att betygen för respektive indikator stämmer överens med sökt betyg. Granskning sker med hjälp av beräkningar, ritningar, etc. Godkänd ansökan enligt sökt betyg erhåller en preliminär certifiering. Som nämnts innan, gäller kriterierna för aktuell manual när registreringen till SGBC sker, genom hela certifieringsprocessen (SGBC, 2020c).

6 2.3.2 Verifiering

Verifiering innebär kontroll av färdig byggnad så att betyg för respektive indikator från preliminär certifiering stämmer överens med sökt betyg. Verifieringen ska genomföras senast tre år efter drifttagning. Granskning sker med hjälp av verifikat på fönsteregenskaper, mätprotokoll, provnings- protokoll etc. Ofta behöver dokumentationen från preliminär certifiering bara kompletteras med uppgifter om huruvida färdig byggnad överensstämmer med projekteringen i kombination med granskning av verifikat av fönsteregenskaper, mätprotokoll etc. Om färdig byggnad inte överens- stämmer med preliminär certifiering kan beräkningar och liknande behöva uppdateras. Betyg kan både höjas och sänkas i jämförelse med preliminär certifiering (SGBC, 2020c).

2.3.3 Återrapportering

Återrapportering innebär kontroll av att byggnaden upprätthåller prestandan från certifieringen och sker var femte år efter certifieringen (SGBC, 2020c).

2.3.4 Energiindikatorn

Eftersom indikatorn för energianvändningen undersöks i detta arbete beskrivs kraven för den närmare.

Kraven för betygen i energiindikatorn baseras på Boverkets byggregler (BBR). I tabell 3 visas energikraven i miljöbyggnad 2.1 (SGBC, 2012) och kraven i hotellet enligt det som beskrevs i 2.2 Byggnadens energianvändning. Normalårskorrigering är när korrigeringsfaktorer används om till exempel temperaturer är höga eller låga under året. Korrigeringsfaktorerna används på energi- användningen så att energianvändningen ska motsvara ett ”normalt” år (SGBC, 2020c).

Korrigeringsfaktorer kan exempelvis erhållas från SMHI.

Tabell 3. Energikraven för hotellet (inklusive ventilationstillägget) i Miljöbyggnad 2.1 för betygen BRONS, SILVER och GULD (SGBC, 2012).

Miljöbyggnad 2.1 BRONS SILVER GULD

Årlig energianvändning i kWh/m², Atemp

(Normalårskorrigerad)

Energianvändning med referensdrift ≤ BBR

Energianvändning ≤ 0,75 X BBR

Energitekniska egenskaper hos byggnad med installationer är ej sämre BRONS Energirutiner ska finnas.

Energianvändning ≤ 0,50 X BBR

Energitekniska egenskaper hos byggnad med installationer är ej sämre BRONS Energirutiner ska finnas.

Krav för hotellet ≤ 124,5 kWh/(m², år)

≤ 93,4 kWh/(m², år) ≤ 62,2 kWh/(m², år)

2.4 Termisk komfort

För att människor ska vilja vistas i en byggnad behöver ett behagligt termiskt klimat skapas.

Upplevelsen av det termiska klimatet beror på luftens temperatur, hastighet, fuktighet, samt egen aktivitet, klädsel och värmestrålning från omgivande ytor. I Folkhälsomyndigheten (Folkhälso- myndigheten 2019) och Arbetsmiljöverket allmänna råd bör till exempel den operativa inomhus- temperaturen ligga mellan 20-24 ^oC vintertid och 20-26 ^oC sommartid vid mindre fysiskt ansträngande

7

aktivitet (Arbetsmiljöverket, 2018a). Operativ temperatur är ett medelvärde av lufttemperaturen och medelstrålningstemperaturen från omgivande ytor. Den är den temperatur som människan upplever varför riktvärden för temperaturer bestäms i operativa temperaturer (Folkhälsomyndigheten, 2019).

2.5 Ventilation

Eftersom en av huvudfrågorna var att undersöka energibesparingar i ventilationen, har ventilationens betydelse i byggnaden undersökts närmare. Därvid har grundläggande information om ventilationens funktion, ventilations krav och driftoptimering undersökts.

2.5.1 Funktion

Ventilation används för att rena luft från föroreningar i en byggnad genom luftutbyte. Föroreningar i en byggnad kan vara matos, mögel, radon, VOC (organiska föroreningar), koldioxid, andra hälsofarliga ämnen, besvärande lukt, fukt etc. Ventilation kan vara (Boverket, 2019)

• Avsiktlig - självdragsventilation, fläktventilation och vädring

• Oavsiktlig – luftläckage

Ventilationen kan delas in fem olika system (Boverket, 2019):

• Självdrag (S)

• Frånluft (F)

• Frånluft med värmeåtervinning, exempelvis med frånluftsvärmepump (FVP)

• Tilluft och frånluft (FT)

• Till- och frånluft med värmeåtervinning (FTX) 2.5.2 Ventilation med värmeväxling: FTX

Eftersom det används ett FTX-system i den undersökta byggnaden beskrivs detta närmare. Ventilation med FTX använder fläktstyrd ventilation på både tilluften och frånluften kombinerad med värmeåtervinning. Fläktar används för att transportera in luft (tilluft) och transportera ut luft (frånluft).

Med ett FTX-system låter man tilluften passera frånluften genom en värmeväxlare där värme från frånluften kan värma tilluften, värme som annars skulle skickas ut i uteluften. Temperaturgivare på inkommande utetemperatur och frångivande rumstemperatur samt spjäll kan användas för att bestämma mängden luft som ska passera värmeväxlaren för att försöka uppnå önskad tillufts- temperatur. Om värmeväxlarna inte kan uppnå önskad tilluftstemperatur kan värme- och kylbatterier efter värmeväxlingen användas för att uppnå önskad temperatur (Svensk ventilation, u.å.). Värme- och kylbatterier värmer respektive kyler luften med hjälp av vatten eller en annan vätska. Hur mycket luft som ska passera värmeväxlaren och vilken tilluftstemperatur som ska väljas beror på flera parametrar och beskrivs genomgående i rapporten.

2.5.3 Indirekt evaporativ kyla

Indirekt evaporativ kyla kan också användas för att kyla rumsluften när utomhustemperaturen är högre än tilluftstemperaturen. Utomhusluft skickas in och kyls ner med hjälp av fuktare och passerar sedan genom värmeväxlaren men skickas sedan ut igen. Rumsluften däremot skickas genom värmeväxlaren och kyls av utomhusluften som kylts av fuktaren och skickas sedan tillbaka in i rummen. Detta används främst för att kyla luften under sommaren när luftfuktigheten i utomhusluften är hög. På så sätt kan frånluften användas istället och kylas utan att fukthalten ökar (Condair, u.å.).

8 2.5.4 Daggpunktsreglering

Luftbehandlingssystem kan dessutom vara utrustade daggpunktsreglering, vilket betyder att kylenheterna höjer börvärdet på temperaturen vid hög fuktighet för att förhindra kondensation på kylbafflarna efter värmeväxlingen. En kylbaffel är en kylkomponent som vanligtvis monteras i innetaket i ett rum där ventilationsluften blåses in. Om en yta i ventilationssystemet är kall kan vattenånga i fuktig luft vid en viss temperatur kondensera på ytan. För att förhindra detta kan kylenheterna höja temperaturen så att ytorna inte är lika kalla och den fuktiga luften kondenserar inte lika lätt (Intea Garnisonen, 2018).

2.5.5 Ventilationskrav

Lagkrav finns på minimumflöden som ska finnas i ventilationen i byggnaden. Enligt Boverkets byggregler är minimumflödet i en byggnad 0,35 l/(s, m²). Detta motsvarar ungefär en halv omsättning av luften per timme. Ett flöde på 0,10 l/(s, m²) får användas vid frånvaro, i rum med närvaro- och behovsstyrning. 0,35 l/(s, m²) är det flöde som krävs för att människor ska acceptera lukterna från byggnadsmaterial och inredning (Boverket, 2019). Arbetsmiljöverket rekommenderar ett uteluftsflöde på minst 7 l/(s, person) + 0,35 l/(s, m²) vid stillasittande arbete i lokaler där personer vistas mer än tillfälligt. De 7 l/(s, person) är flödet som krävs för att människor ska acceptera de lukter som kommer från människor. Ett annat sätt att mäta luftkvaliteten är genom att mäta koncentrationen koldioxid i ett rum. Arbetsmiljöverket rekommenderar ett koldioxidmaximum på 1000 ppm i ett rum. Detta motsvarar ett luftflöde på drygt 8 l/(s, person) och är bakgrunden till värden 7 l/(s, person) + 0,35 l/(s, m²) som rekommenderas (Arbetsmiljöverket, 2018b).

Hur mycket uteluft som krävs beror till stor del av verksamheten som bedrivs och hur mycket rumsarea varje person har. I kontor kan det krävas ett ventilationsflöde på ca 15 l/(s, person) medan i en skola räcker 8 l/(s, person). Om personer i ett rum ökar sin fysiska aktivitet avges mer föroreningar och ett högre luftflöde krävs (Arbetsmiljöverket, 2018b).

2.5.6 Styrsystem: CAV och VAV

För att uppnå projekterade luftflöden kan CAV-system och VAV-system användas. CAV står för Constant Air Volume och innebär konstant luftflöde. VAV står för Variable Air Volume och innebär att luftflödet kan varieras i rum med hjälp av spjäll. Spjäll används för att reglera luftflöden i ventilations- system genom att öppna och stänga ventilationskanaler till olika rum. Spjällen är motor-styrda och regleras av rumsgivare i rum som mäter exempelvis temperatur, personnärvaro, koldioxid-halt etc.

VAV-system kan på så sätt reglera ventilationsflöden efter behov (Jacobsson, 2018).

I rum såsom lounge, restaurang, kök, kontor och konferensrum som ofta har varierande belastning kan närvaro och behovsstyrning och tidsscheman ge både ökad termisk komfort och energibesparingar.

Detta genom att luftflödet kan sänkas när behovet är lågt vilket minskar värmeförlusterna samt höja luftflödet vid hög temperaturen och/eller koldioxidhalten. Närvarostyrning kan ge ekonomiska fördelar genom energibesparingarna men installationskostnader bör också övervägas. Investerings- kostnaderna för närvarostyrning i befintliga byggnader är ofta mycket större jämfört med installations- kostnaderna om närvarostyrning ska integreras vid nybyggnation (Lindinvent, 2019).

9

2.5.7 Ventilationens påverkan på energianvändningen

Förutom luftkvalité påverkar ventilationen också energianvändningen. I byggnaden används ett ventilationssystem med fläktar som förbrukar el och som nämnts tidigare medför ventilation värme- förluster. Effektbehovet av värmeförlusterna ges av formeln (Lindhe, 2006)

𝑄̇ = 𝑉̇ ∙ 𝜌 ∙ 𝑐_𝑝∙ (𝑇_𝑟𝑢𝑚− 𝑇_𝑢𝑡𝑒) (1) där

𝑄̇ = effektbehovet, vid negativt 𝑄̇ skapas ett kylbehov [W]

𝑉̇ = luftflöde [m³/s]

𝜌 = luftens densitet [1,2 kg/m³]

𝑐_𝑝= luftens specifika värmekapacitet [1000 J/(kg, K)]

𝑇_𝑟𝑢𝑚= inomhustemperatur [^oC]

𝑇_𝑢𝑡𝑒 = utomhustemperatur [^oC]

Som nämnts innan kan ett FTX-system värma tilluften genom att låta frånluften passera FTX- systemets värmeväxlare. Värmeväxlarens förmåga att värma tilluftstemperaturen 𝑇_{𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡} beskrivs med temperaturverkningsgraden 𝜂𝑇 och beräknas enligt (Lindhe, 2006)

𝜂_𝑇 = ^{𝑇𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡−𝑇𝑢𝑡𝑒}

𝑇_𝑟𝑢𝑚−𝑇_𝑢𝑡𝑒 (2)

Värmebehovet med värmeväxlare beräknas enligt

𝑄̇ = (1 −𝜂_𝑇)∙𝑉̇ ∙ 𝜌 ∙ 𝑐_𝑝∙ (𝑇_𝑟𝑢𝑚 − 𝑇_𝑢𝑡𝑒) = (3) 𝑄̇ = 𝑉̇ ∙ 𝜌 ∙ 𝑐_𝑝∙ (𝑇_𝑟𝑢𝑚− 𝑇_{𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡}) (4) De parametrar som kan varieras för att minska effektbehovet är luftflödet samt tillufts- och rums- temperaturen.

2.5.8 Ventilationsoptimering i driften ur energisynpunkt

I kalla klimat såsom Sverige är det ur energianvändningssynpunkt överlag ofta bättre om luftutbytet är så lågt som möjligt. Detta eftersom temperaturskillnaden mellan inomhus och utomhus ofta är stor och luftutbytet leder till stora värmeförluster och ventilationselen leder till mer energiförbrukning (Jernkontoret u.å.). I avancerade byggnadssystem spelar flera parametrar såsom värmeåtervinnings- grad, energikälla, luftflöden och utomhustemperatur också in när ventilationen ska effektiviseras och kan därför vara svår att styra. Exempelvis påverkar följande parametrar ventilationsstyrningen enligt Lindinvent (Lindinvent, 2019):

• Totalt aktuellt luftflöde i systemet

• Utomhustemperatur

• Typ av värmeåtervinning

När ventilationens drift ska optimeras ska den försöka väljas så att så låga driftkostnader erhålls för byggnaden. Förhållandena varierar från byggnad till byggnad och förutsättningar i byggnaden ger underlaget för hur dessa parametrar borde styras men några generella tips kan nämnas (Lindinvent, 2019).

10 2.5.8.1 Luftflöde

I ett system där tilluften används för att kyla ger en hög inomhustemperatur ett högt flöde. I dessa byggnader projekteras luftflödet efter kylbehov. Om fjärrkyla används för att kyla kan luftflödet projekteras så att det i första hand tillgodoser en god luftkvalitet.

Vid utetemperaturer mellan 15-18 °C lönar det sig att låta luftflödet öka innan kylmaskiner sätts igång.

Anledningen till detta är främst för att undvika täta starter för kylmaskinerna (Lindinvent, 2019).

2.5.8.2 Värmeåtervinning

När värmeväxlarens drift ska optimeras ska den försöka väljas så att så låga driftkostnader erhålls för byggnaden. Detta betyder oftast att så mycket värmeväxling som möjligt ska utnyttjas under vintertid utan att tillsatsvärme behöver användas. En högre värmeväxling och ett större luftflöde innebär mer elanvändning. Vintertid kan det dock vara bra om tillsatsvärme inte behöver användas. En för hög tilluftstemperatur relativt inomhustemperaturen bör inte väljas även om värmeväxlaren kan ge denna temperatur. Detta kan ske på våren och sommaren när det är varmare. Om tilluften kommer in nära taket i ett rum riskerar en hög temperatur att ”fastna” i taket vilket leder till dålig luftcirkulation.

Tilluftstemperaturen rekommenderas vara undertemperad med ca 2 ^oC relativt inomhustemperaturen (Lindinvent, 2019).

2.5.8.3 Utomhustemperatur och tilluftstemperatur

Utomhustemperaturen kan inte styras, frågan blir istället hur man förhåller sig till den och vilka förutsättningar som finns i byggnaden.

Med en värmeväxlare ska värmeväxlingen utnyttjas maximalt under vintern. När det finns kylbehov sommartid ska kyleffekten i uteluften på morgonen och kvällen utnyttjas istället för att starta kylmaskinen. Dessutom är det fördelaktigt att sänka tilluftstemperaturen så långt det går när kylmaskinen är igång för att sänka luftflödet (Lindinvent, 2019).

11

3 Studerat objekt

För att få bättre förståelse för hotellet ges en bakgrundsdel till byggnaden. Bakgrundsdelen är menad att ge nödvändig bakgrundsinformation för hotellet.

3.1 Byggnad

Den undersökta byggnaden invigdes april 2016 och ägs och förvaltas av Jernhusen. Byggnaden hyrs främst ut som hotellbyggnad och det är denna del som undersöktes i detta arbete. I figur 2 visas hotelldelen av byggnaden. Det finns också ett par butiker på gatunivå och bostäder på de fyra planen högst upp. Byggnaden används dessutom som en uppgång från den nya pendeltågstationen Stockholm City upp till gatunivå. Dessa delar undersöktes inte i detta arbete. Sammanfattningsvis kan byggnaden delas upp på följande sätt (Dagens projekt, 2016).

• Plan 1 (under mark): Teknikrum/undercentral och pendeltågstation

• Plan 2 (under mark): Teknikrum/undercentral, gym och pendeltågstation

• Plan 3: Stationsstråk, butiker, bar och hotellets reception

• Plan 4: Stationsstråk, butik och hotellets restaurang

• Plan 5-6: Konferensrum

• Plan 7-10: Hotelrum

• Plan 11: Takbar, konferens- och hotellrum

• Plan 12-15: Hotellrum

• Plan 16-19: Bostäder

Figur 2. Hotelldel i byggnaden (Johansson 2016).

12

3.2 Hotell

3.2.1 Generellt

Hotellet har en tempererad rumsarea (ATemp, Area som är uppvärmd mer än 10 ^oC) på 20 000 m². Det finns ungefär 400 hotellrum som motsvarar 50 % av ATemp (10 100 m²). I tabell 4 redovisas area- fördelningen för rummen i hotellet.

Tabell 4. Areafördelningen för rummen i hotellet (Johansson, 2016).

Rum Area

[m²]

Andel av total area [%]

Teknik 1200 6

Övrig yta 4000 20

Gästrum 10100 51

Kontor 390 2

Korridor 390 2

Matsal pl. 6 290 1,4

Omkläd.rum 160 0,8

Atrium 490 2,5

Lobby 410 2

Lounge & Bar 140 0,7

Restaurang 470 2,4

Kök 140 0,7

Skybar 210 1,1

Gym 80 0,4

Matsal pl. 5 180 0,9

Konf.rum pl. 11 50 0,2

Konf.rum 2 pl. 11 120 0,6

Konf.rum pl. 5 140 0,7

Konf.rum 2 pl. 5 400 2

Konf.rum pl. 6 600 3

En tredjedel av klimatskalets area är fönster. Solskydd användes i fönstren på fasaderna riktade åt söder, väster och öster. Solskyddet styrs av solintensiteten på insidan av fönstret och fälls ner när den överstiger 100 W/m². Medel U-värde för byggnadens klimatskal är 0,52 W/(K, m²) (Johansson, 2016).

Det antogs vara ungefär 1000 människor i genomsnitt i hotellet (Johansson, 2016).

13

Börvärdet för lufttemperaturen i de flesta rummen i hotellet var 21-23 ^oC. De rum som avvek var konferensrummen, matsalen på plan 5 och teknikrum. Börvärdena för dessa rum ses i tabell 5.

Tabell 5. Temperaturbörvärdena i de avvikande rummen i hotellet.

3.2.2 Värmesystem

Hotellet betjänas av tre värmesystem, VS21, VS22 och VV21 som är anslutna till Fortum Värmes fjärrvärmenät.

• VS21: värme – luftbehandlingsaggregat, eftervärmningsbatterier i luftbehandlingen och ridåvärmare vid entréer.

• VS22: värme – klimatbafflar i hotellrum och konvektorer i övriga utrymmen. Används för att upprätthålla önskad temperatur i byggnaden på 21-23 ^oC.

• VV21: tappvarmvatten – Avloppsvattnet var anslutet till en värmeväxlare som återvann värmen i avloppsvattnet och värmde inkommande kallvatten.

Gästrummens badrum är dessutom utrustade med elgolvvärme. Golvvärmen används dock främst av komfortskäl och inte för att upprätthålla temperaturen. Den sätts igång vid incheckning och stängs av vid utcheckning. Gästerna kan inte själva ändra golvtemperaturen i badrummet.

3.2.3 Köldbärarsystem

Byggnaden använder sig av två köldbärarsystem, KB21 och KB22 som var anslutna till Fortum Värmes fjärrkylanät.

• KB21: (våt) kyla – luftbehandlingssystem.

• KB22: (torr) kyla – klimatbafflar i gästrum och kylbafflar i konferensrum. Användes för att upprätthålla önskad temperatur i byggnaden på 21-23 ^oC. Systemet hade daggpunktsreglering för att förhindra kondensation.

3.2.4 Luftbehandlingsaggregat

Hotellet använder sig av två luftbehandlingssystem LB21 och LB22, utrustade med värmeväxlare. LB21 betjänade hotellrum på plan 7-13 västra delen, lobby, restaurang, konferensrum och allmänna utrymmen på plan 1 och 2. LB22 används för kontor, kök och hotellrum på plan 6-15 östra delen.

Luftintaget i rummen skedde från taket.

I tabell 6 visas luftbehandlingen och tidschemana i rummen. I hotellet användes i huvudsak ett konstant luftflöde (CAV) som användes i hotellrummen, undercentral, lågbelastade ytor, korridorer, omklädningsrum, atrium, lobby, lounge, restaurang, kök och kontor. Ett varierat flöde (VAV) användes

Avvikande rum Temperaturbörvärdena [^oC] Area [m²]

Teknik 18-25 1200

Matsal pl. 5 21,3-21,7 180

Konferensrum pl. 11 21-23 50

Konferensrum 2 pl. 11 20,5-21,5 120

Konferensrum pl. 5 20,8-21,2 140

Konferensrum 2 pl. 5 21,3-21,7 400

Konferensrum pl. 6 20,8-21,2 600

14

i konferensrummen och i matsalen på plan 5. De varierande flödena styrdes av koldioxidmätare och temperaturgivare. Luftforcering sattes igång om koldioxidhalten i rummet översteg en viss halt eller om temperaturen översteg börvärdet i rummen. Koldioxidgränserna varierade från konferensrum till konferensrum och vissa konferensrum hade gradvis luftflödesökning i flera steg. Om koldioxidhalten översteg maxgräns sattes maximal luftforcering på. Om temperaturen översteg maximumbörvärdet i rummet sattes också luftforceringen igång. Konferensrummen, köket och Skybar använde även tidsscheman där luftflödet gick ner till ett grundflöde utanför arbetstid om rummen inte användes.

Tabell 6. Typ av luftbehandling och tidsscheman i rummen.

Rum Styrsystem Tidsschema Area [m²]

Teknik CAV Alltid på 1200

Övrig yta CAV Alltid på 4000

Gästrum CAV Alltid på 10100

Kontor CAV Alltid på 390

Korridor CAV Alltid på 390

Matsal pl. 6 CAV Alltid på 290

Omkläd.rum CAV Alltid på 160

Atrium CAV Alltid på 490

Lobby CAV Alltid på 410

Lounge & Bar CAV Alltid på 140

Restaurang CAV Alltid på 470

Kök CAV 7-24 140

Skybar CAV 06-02 210

Gym VAV Alltid på 80

Matsal pl. 5 VAV Vardag: 7-19 180 Konf.rum pl. 11 VAV Vardag: 8-17 50 Konf.rum 2 pl. 11 VAV Vardag: 8-17 120 Konf.rum pl. 5 VAV Vardag: 7-19 140 Konf.rum 2 pl. 5 VAV Vardag: 7-19 400

Konf.rum pl. 6 VAV Vardag: 7-19 600

I tabell 7 visas luftflödena i rummen. Eftersom fjärrkyla användes för att täcka kylbehovet behövde inte luftflöden projekteras för att kyla. Luftflödena i hotellet kan då istället huvudsakligen projekteras för att upprätthålla en god luftkvalitet i byggnaden.

15

Tabell 7. Minimum- och maximumluftflöden i rummen (JB Profiler 2016).

Värmeväxlarna i ventilationssystemet reglerades av tilluftstemperaturen, som valdes som funktion av utomhustemperaturen, och strävade efter att uppnå denna temperatur. Val av tilluftstemperatur beskrivs senare i arbetet men tilluftstemperaturen som användes i hotellet kan ses i figur 3.

Värmeväxlaren hade en temperaturverkningsgrad på 90 % (JB Profiler, 2016). Temperaturgivare för inkommande utetemperatur och utgående rumstemperatur samt spjäll användes för att bestämma mängden luft som skulle passera värmeväxlaren för att försöka uppnå önskad tilluftsteperatur. Om önskad tilluftstemperatur inte kunde uppnås med värmeväxlarna användes ett eftervärmningsbatteri (fjärrvärme) eller ett kylbatteri (fjärrkyla) efter värmeväxlingen. Indirekt evaporativ kyla användes också vid temperaturer över 20 ^oC (Johansson, 2016).

Rum Min.

luftflöde [l/(s, m²)]

Max.

luftflöde [l/(s, m²)]

Area [m²]

Teknik 0,35 CAV 1200

Övrig yta 1 CAV 4000

Gästrum 1 CAV 10100

Kontor 2 CAV 390

Korridor 2 CAV 390

Matsal pl. 6 2 CAV 290

Omkläd.rum 5 CAV 160

Atrium 6 CAV 490

Lobby 6 CAV 410

Lounge & Bar 6 CAV 140

Restaurang 6 CAV 470

Kök 10 CAV 140

Skybar 1 CAV 210

Gym 1 10 80

Matsal pl. 5 1,5 7,8 180

Konf.rum pl. 11 0,8 7,8 50

Konf.rum 2 pl. 11 0,6 6 120

Konf.rum pl. 5 1 7,4 140

Konf.rum 2 pl. 5 1 4,7 390

Konf.rum pl. 6 1,2 7,5 600

16

Figur 3. Tilluftstemperaturen i hotellet som funktion av utomhustemperatur. Detta enligt byggnadens styr- och reglerprogram WEBFactory (mer information om programmet finns i 4 Metod).

3.2.5 Elsystem

Hotellet använde sig av följande elmätare för att mäta fastighetselen

• AS21 & AS22 står för fläktar, pumpar, regler- och styrsystem.

• Hissar – 7 Egna elmätare

För att mäta elgolvvärmen användes också separata elmätare. Verksamhetselen undersöktes inte i detalj i detta projekt då den inte ingick i BBR:s definition av energianvändning. Vad som kan vara värt att nämna från verksamhetselen är att LED lampor användes i byggnaden. I Gästrummen användes nyckelkortet för att slå på elen i rummet och i allmänna ytor användes närvarostyrd belysning.

Gästrummen var inte utrustade med kylskåp.

17 18 19 20 21

-20 -10 0 10 20 30

Tilluftstemperatur [oC]

Utomhustemperatur [^oC]

17

4 Metod

Inledningsvis skrevs en teori- och bakgrunddel för att ge en teoretisk inledning till arbetet och nöd- vändig bakgrundsinformation för hotellet.

Teoridelen utgick från grundläggande information om byggnaders energianvändning och kraven som fanns i BBR och Miljöbyggnad. Kraven på den termiska komforten beskrevs utifrån Arbetsmiljöverket och Folkhälsomyndigheten. Ventilationsfunktioner beskrevs bland annat utifrån ventilationsföretaget Lindinvent (Lindinvent, 2019). Ventilationsoptimering ur energisynpunkt beskrevs med fysikaliska principer från forskningsartikeln av Lindhe (Lindhe, 2006) och med mer generella driftstyrningstips från Lindinvent (Lindinvent, 2019).

Bakgrundsdelen till hotellet utgick från energiindikatordokument i Miljöbyggnad (Johansson, 2016), egen inventering genom platsbesök på hotellet, samtal med handledare och styr- och regler- programmet WEBFactory som användes för hotellet.

WEBFactory används inom fastighetsautomation och är ofta installerat på en dator som styr, reglerar och övervakar en fastighet. Några exempel på styr, regler, övervakning och datainsamlingsfunktioner i WEBFactory är (Web Port, u.å.)

• Styrning – när fläktar eller pumpar slås på eller av

• Reglering – Justering, exempelvis temperaturbörvärden

• Övervakning – Temperaturer, luftflöden

• Datainsamling – insamling av temperaturer, luftflöden etc. för att kartlägga och analysera händelser

Arbetet delades sedan upp i två delar; en energikartläggningsdel och en energieffektiviseringsdel.

I energikartläggningsdelen utfördes en energikartläggning av den projekterade byggnaden, kallad, projekterad energikartläggning, och en energikartläggning av drifttaget hotell, kallad, verklig energi- användning. En jämförelse mellan dem utfördes och en bedömning av energianvändningen i Miljö- byggnad för den verkliga byggnaden utfördes. Detta gjordes för att kunna besvara frågan

• Hur stor är byggnadens energianvändning vid drift och vilka parametrar har störst inverkan på energianvändningen?

I energieffektiviseringsdelen utfördes en effektiviseringsanalys av ventilationen och en bedömning om ett högre betyg i Miljöbyggnad kunde uppnås. Detta gjordes för att kunna besvara de andra frågorna

• Hur stora energibesparingar kan uppnås genom att effektivisera driften av ventilationen?

• Kan betyg GULD för energiindikatorn i Miljöbyggnad erhållas genom energiåtgärder kopplade till byggnadens drift?

Nedan beskrivs metoden för respektive del.

18

4.1 Energikartläggning Projekterad vs. Verklig

För energikartläggningen av den projekterade och den verkliga energianvändningen kartlades först tillvägagångssättet för den projekterade med hjälp av energiindikatordokument i Miljöbyggnad (Johansson 2016) och IDA-ICE modellen för hotellet. Sedan jämfördes systemuppgifterna och drift- styrningen i projekterad med hur det såg ut i verkligheten för att se om de skilde sig. Energikartläggning av den verkliga energianvändningen bestämdes med hjälp av energimätare i hotellet och statistik från Stockholm exergi för fjärrvärme och fjärrkyla i byggnaden. Slutligen jämfördes resultaten för projekterad och verklig energianvändningen. En uppdaterad modell i IDA-ICE skapades med validerade värden och en ny jämförelse utfördes. Den uppdaterade modellen med validerade värden kallas fortsättningsvis för ”Uppdaterad modell” (detta nämndes även i avsnitt ”Bakgrund och problem- formulering”). Slutligen gjordes en bedömning av betyg för energiindikatorn i Miljöbyggnad för den verkliga energikartläggningen utifrån energikraven i teorin.

Nedan beskrivs tillvägagångsätten för den projekterade och den verkliga energikartläggningen mer utförligt.

4.1.1 Tillvägagångssätt: Verklig energikartläggning

Tillvägagångsättet för verklig energianvändning började med identifiering av de energiposter i byggnaden som står för energianvändningen.

Värme

• Värmesystem: fjärrvärme - klimatbafflar, radiatorer, konvektorer, luftbehandlingssystem, ridåvärmare och eftervärmningsbatterier. Statistik från Stockholm exergi [kWh]

• Tappvarmvatten: fjärrvärme – egen energimätare [kWh]

• Elgolvvärme: el – Approximation: Mätningar av elgolvvärmen i sju hotellrum med hjälp av en elmätare i vare rum. Detta multiplicerat med 56 för att uppskatta elgolvvärmen i de 392 hotellrummen som finns i hotellet [kWh]

Kylsystem

• Kylsystem: fjärrkyla – luftbehandlingssystem och kylbafflar. Statistik från Stockholm exergi [kWh]

Fastighetsel

• AS21: el – regler- och styrsystem. Elmätare [kWh]

• AS22: el – fläktar och pumpar. Elmätare [kWh]

• Hissar: el – 7 egna elmätare [kWh]

• Verksamhetsel undersöktes inte.

För att bestämma energianvändningen för värmen och kylan användes statistik från Stockholm Exergi för fjärrvärme och fjärrkylan i byggnaden. Statistiken visade total fjärrvärme- och fjärrkylanvändning månadsvis för 2019 (inklusive tappvarmvatten) För fjärrvärmen redovisades även både totala uppmätta värden och totala normalårskorrigerade värden. Tappvarmvatten normalårskorrigerades inte i statistiken. Tappvarmvatten ska inte normalårskorrigeras enligt SMHI eftersom det inte påverkas av utomhustemperaturen. Från energimätaren för tappvarmvattnet användes uppmätt energi- användning för 2019 för att separera tappvarmvattnet från uppmätt fjärrvärmetotalen. I resultaten för fjärrvärmeanvändningen användes alltså en normalårskorrigerad energipost för värmesystemet och

19

en energipost för tappvarmvatten. Kylsystemet för 2019 användes som en energipost och kallas kylsystem i resultaten.

Elgolvvärmen normalårskorrigerades också. Normalårskorrigerings-faktorerna för varje månad 2019 beräknades med hjälp av kvoten mellan uppmätta värden och normalårskorrigerade värden för värme- systemet. Faktorerna applicerades sedan på de månadsvis uppmätta värdena från energimätarna för elgolvvärmen för att bestämma energianvändningen. De normalårskorrigerade värdena skildes sig dock väldigt lite från de uppmätta värden och hade lite påverkan på slutresultaten. I detta fallet är elgolvvärmen på eller av oberoende av utomhustemperaturen och kan då tänkas inte ska normalårs- korrigeras. I detta arbete valdes dock att ha normalårskorrigerade värden eftersom den bidrar till uppvärmningen. Det finns delade meningar om den ska räknas in eller inte men har inte undersökts något i detalj eftersom det ändå endast hade en väldigt begränsad påverkan på resultaten i detta fallet.

För fastighetselen sammanställdes uppmätt energianvändning från energimätarna AS21, AS22 och hissarna för 2019, till en total. I resultaten kallas denna energipost fastighetsel.

4.1.2 IDA-ICE – Tillvägagångsätt projekterad byggnad

Energiindikatordokumentet och modellen användes för att sammanfatta hur den projekterade energianvändningen bestämdes och vilka resultat som erhölls.

Med hjälp av simuleringsprogrammet IDA-ICE bestämdes energianvändningen i den projekterade energianvändningen. IDA-ICE är ett simuleringsverktyg för analyser av den termiska komforten och energianvändningen i byggnader. I programmet kan den termiska komforten analyseras i helglasade, välisolerade och mekaniskt ventilerade byggnader. Areor, värmeenheter, kylenheter, luftflöden, temperaturer etc. är några exempel på parametrar som kan bestämmas i byggnaden (Equa, u.å.).

En modell i IDA-ICE byggdes upp utifrån byggnadsparametrarna från projekteringen av byggnaden. För att simulera klimatet där byggnaden står användes en klimatfil för Stockholm. Systemuppgifterna och driftstyrningen för hotellet som hämtades under projekteringen sattes in i IDA-ICE. Energiposterna kategoriserades enligt energikartläggningen i byggnaden för att en jämförelse av resultat i detta projekt skulle kunna göras. Energianvändningen simulerades sedan under ett år. I IDA-ICE normalårs- korrigeras värden automatiskt. Jämförelsen i detta projekt blev alltså; energianvändningen i drifttagen byggnad år 2019 jämfört med normalårskorrigerad energianvändning för projekterad byggnad i IDA- ICE.

Schablonvärden, uppskattningar och beräkningar användes för ridåvärmare, tappvarmvatten, pumpar och hissar och hämtades från energiindikatordokumentet. Ingen större rimlighetsanalys på dessa värden gjordes mer än att undersöka om någon energipost i den projekterade och verkliga energi- kartläggningen skilde sig mycket från varandra.

4.1.2.1 VS21: fjärrvärme - luftbehandlingssystem, ridåvärmare och eftervärmnings- batterier

Det FTX-luftbehandlingssystem med fjärrvärme, fjärrkyla och indirekt evaporativ kyla som användes i modellen visas i figur 4. Detta system försåg alla rum med luft. Luftmängden och typ av luftbehandlingssystem bestämdes för varje rum för sig. Värmeväxlaren hade en varierbar verknings- grad och återvann värme utefter inställd tilluftstemperatur. Eftervärmningsbatterier och kylbafflar användes när värmeväxlaren inte kunde uppnå önskad tilluftstemperatur och försåg systemet med

20

extra fjärrvärme respektive fjärrkyla. Den evaporativa kylan kylde tilluften vid utetemperaturer över 20 grader.

För ridåvärmarna gjordes en årsuppskattning på 40 MWh i energiindikatordokumentet. Anledningen till att den inte simulerades var på grund av att det var komplicerat att ha olika uppvärmningssätt i samma rum.

Figur 4. Luftbehandlingssystemet i IDA-ICE modellen.

4.1.2.2 VS22: fjärrvärme - klimatbafflar och konvektorer

I modellen användes vattenradiatorer för att tillföra fjärrvärme i rummen. De överdimensionerades i modellen så att energiförbrukningen från dem alltid skulle täcka värmebehovet.

4.1.2.3 VV21: tappvarmvatten

Tappvarmvattnet bestämdes från beräkning och uppskattning i energiindikatordokumentet, vilket redovisas i bilaga 2. Sammanfattat användes antagandena

Duscharna använder 13 l/min

Duscharna används 5 min/(dygn, rum) 365 dygn/år

400 gästrum

100 % beläggningsgrad

Med enhetsanalys fås varmvattenanvändningen till 9360 m³/år.

936 m³ antogs också gå till övrigt (såsom kranvarmvatten), 2200 m³ antogs gå till kök,

vilket betyder en total varmvattenanvändning på 12496 m³/år.

21 Energianvändningen beräknades med

totala mängden vatten (12496 m³) densiteten på vatten (100 kg/m³)

specifika värmekapaciteten på vatten (4,181 kJ/(kg, K)) antagandet att vattnet värms från 10 ^oC till 55 ^oC

verkningsgraden på avloppsvärmeväxlaren i byggnaden (30 %)

Med dessa parametrar kunde energianvändningen för varmvattnet i hotellet med hjälp av enhets- analys beräknas till 457 MWh/år. En rimlighetsanalys för detta värde gjordes i resultaten från energi- kartläggningarna där en jämförelse gjordes med verkliga varmvattenanvändningen.

4.1.2.4 KB21: fjärrkyla – luftbehandlingssystem

Kylbafflar användes för att förse fjärrkyla till luftbehandlingssystemet. Se VS21 ovan för beskrivning av luftbehandlingssystem.

4.1.2.5 KB22: fjärrkyla – klimat- och kylbafflar

I modellen användes kylningsenheter för att förse fjärrkyla i rummen. De överdimensionerades i modellen så att energiförbrukningen från dem alltid skulle täcka kylbehovet.

4.1.2.6 AS21 & AS22: el - fläktar, pumpar samt regler- och styrsystem

Fläktar i modellen tillförde luftflöde i rummen och var kopplade till luftbehandlingssystemet. Standard- inställningar användes för verkningsgraden på 0,6 för fläktsystemet. Energianvändningen för pumpar och hissar bestämdes med schablonvärden från energiindikatordokumentet och var 60 respektive 40 MWh. Inga större rimlighetsanalyser gjordes på dessa schablonvärden, endast en sammantagen jämförelse för denna energipost utfördes mellan den verkliga och projekterade energikartläggningen i resultatdelen.

22 4.1.2.7 Internbelastning

Elektrisk utrustning och belysning i gästrummen ingick inte i fastighetselen men bidrog med (gratis) värme. Människor bidrar också med värme. Denna värme kallas för intern belastning och har en betydande roll då de kan bidra med gratis värme och minskad energiförbrukning då uppvärmnings- enheter inte behöver jobba lika hårt. På sommaren kan internbelastningen leda till ett kylbehov, vilket leder till ökad energiförbrukning. I IDA-ICE simuleras internbelastningen utefter antal människor, belysning och elektrisk utrustning och ett tidsschema. I figur 5 visas internbelastningen och tids- schemat för ett antal typiska gästrum som användes i modellen. Tidsschemat visar andel av given effekt från människorna, belysningen och apparaterna står för och vid vilken tid.

Figur 5. Interna värmelaster i en sammanslagning av ett antal typiska gästrum och typiska tidsscheman för hotellgäster. Tidsschemat visar andel av given effekt från människorna, belysningen och apparaterna står för (y-axel) och vid vilket klockslag (x-axel).

4.1.2.8 Elgolvvärme

Elgolvvärmen fanns med i handlingarna i projekteringen men räknades inte med i den projekterade byggnaden. Det är inte känt varför den inte räknades med men kan bero på att det är komplicerat att använda två olika uppvärmningssätt i rummen i IDA-ICE. Elgolvvärme simulerades inte heller senare i detta arbete av denna anledning.

4.2 Energieffektiviseringsanalys i driften

För energieffektiviseringsanalysen i driften undersöktes först parametrar i driften att effektivisera.

Eftersom en av huvudfrågorna var att bestämma energibesparingarna genom att effektivisera driften av ventilationen valdes parametrarna

• Tilluftstemperatur

• Luftflöde

• Drifttid

23

Med hjälp av byggnadens förutsättningar och driftteori bestämdes rimliga energiåtgärder för parametrarna där hänsyn till deras påverkan på inomhusklimatet beaktades. Parameteråtgärderna ändrades i den uppdaterade modellen i IDA-ICE för respektive parameter och simulerades. Från simuleringarna analyserades energiresultaten samt deras påverkan på luftflödet och inomhusklimatet.

Utifrån resultaten drogs slutsatser för varje åtgärd. Slutsatserna användes sedan för att ge förslag på åtgärder att genomföra i hotellet. Förslagen redovisas i avsnittet ”Förslag på åtgärder”.

Nedan beskrivs de termiska kraven som användes, de viktigaste egenskaperna byggnaden hade för effektiviseringsanalysen och hur parameteråtgärderna bestämdes.

4.2.1 Termiska krav

De krav på inomhusklimatet som användes var Folkhälsomyndighetens och Arbetsmiljöverkets börvärden på operativa temperaturen i rum (20-24 ^oC vintertid och 20-26 ^oC sommartid).

4.2.2 Byggnadens egenskaper

Utifrån hotellets systemuppgifter var det värt att notera att

• Byggnaden har stora fönsterytor, 1/3 av klimatskalets area, vilket kan bidra till stora värme- bidrag på sommaren, vilket i sin tur kan leda till stora kylbehov på sommaren.

• Det kunde från energikartläggningen i resultaten dessutom ses att kylbehovet var relativt stort i byggnaden.

• Ventilationssystemets värmeväxlare har en hög temperaturverkningsgrad på 90 %. Det är önskvärt att utnyttja denna värmeåtervinningen så mycket som möjligt under vintern

• Samma energikälla användes för uppvärmning respektive kyla, fjärrvärme respektive fjärrkyla i både ventilationssystem och i rummen. Eftersom det var samma energikälla behövde inte energianvändningen från ventilationen eller i rummen prioriteras mer än den andra.

4.2.3 Tilluftstemperatureffektivisering

För tilluftstemperatureffektiviseringen undersöktes 𝑇_{𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡} i ekvation (4) från teorin 𝑄̇ = 𝑉̇ ∙ 𝜌 ∙ 𝑐𝑝∙ (𝑇𝑟𝑢𝑚− 𝑇𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡)

där val av tilluftstemperatur beroende på utomhustemperaturen undersöktes, i en så kallad kompenseringskurva.

Detta examensarbete var delvis ett experimentellt arbete där olika kompenseringskurvor testades fram för att se vad som fungerade. I resultatdelen redovisas energianalysen för två olika styrningar med olika strategier. I figur 6 visas de två valda kompenseringskurvorna. Den huvudsakliga avvägningen mellan TT1 och TT2 var att i TT1 använda en lägre tilluftstemperatur för att minska kylbehovet jämfört med TT2 där en högre tilluftstemperatur valdes för att utnyttja gratisvärmen som kan erhållas genom den höga temperaturverkningsgraden i värmeväxlaren.

• TT1: Lägre tilluftstemperatur för att utnyttja gratiskyla på våren och sommaren och därigenom minska kylbehovet.

• TT2: Högre tilluftstemperatur för att utnyttja värmeåtervinningen i FTX-värmeväxlarna och därigenom minska värmebehovet.

För att redovisa en mer detaljerad tankegång hur kompenseringskurvorna valdes visas skillnaderna för TT1 och TT2 i intervallen -20-0 ^oC, 0-15 ^oC och 15-25 ^oC nedanför figuren.