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
An energy performance follow-up of a LEED certified
hotel building
Sandra Tran
The purpose of this study has been to monitor the energy usage of a LEED certified hotel building, in order to determine if the building performs according to the projected energy usage and furthermore reaches the energy class LEED Gold.
In order to obtain the results, comparisons of the actual energy usage of the building and the projected energy usage were performed. Calculations of energy costs and a sensitivity analysis were also executed.
The result of this study shows that the energy performance of the building does not meet the projected values for the energy consumption. Based on the building’s energy usage, it achieves the energy class LEED Silver. Parameters such as high domestic hot water usage and regulation of indoor temperature can be reasons for the building’s high energy usage. Other reasons can be the hotel guests energy consumption and the difficulties of predicting the energy performance of this type of building.
ISSN: 1650-8300, UPTEC ES 17031 Examinator: Petra Jönsson
Populärvetenskaplig sammanfattning
Bygg- och byggnadssektorn står idag för en tredjedel av Sveriges energianvändning. I samband med skärpta miljömål och energikrav kan miljöcertifiering av byggnader få en viktig roll i den hållbara utvecklingen av denna sektor.
Syftet med en miljöcertifiering är bland annat att vara ett verktyg vid projektering och byggande, skapa konkurrenskraftiga byggnader samt uppnå lägre kostnader med avseende på drift och förvaltning. Idag är de tre största certifieringssystemen i Sverige följande: GreenBuilding, Miljöbyggnad och LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). Miljöbyggnad är det mest etablerade certifieringssystemet i Sverige. Dock är LEED-certifieringssystemet mer känt internationellt. Skillnaden mellan LEED-certifieringssystemet och de andra två certifieringssystemen är att LEED tar hänsyn till fler bedömningsområden. Exempel på bedömningsområden för certifieringssystemet i LEED är ”Vattenanvändning”, ”Hållbar närmiljö”, ”Energi och Atmosfär” (tar hänsyn till byggnaders energianvändning och påverkan på atmosfär) etc. Byggnaden Rotundan 3 totalrenoverades från kontorsbyggnad till hotell och har i samband med detta certifierats med LEED Guld år 2012. Byggnaden, som ägs av fastighetsägaren AFA Fastigheter, har implementerat kostsamma tekniska energieffektviseringslösningar i byggnaden för att byggnaden skulle uppnå en hög energiprestanda och vidare en mycket god certifieringsnivå enligt certifieringssystemet LEED.
Syftet med detta examensarbete är att utföra en energiuppföljning av byggnadens energianvändning. Denna energiuppföljning har utförts för att ta reda på hur byggnaden förhåller sig mot miljöcertifieringskraven enligt LEED Guld i dagsläget. Målet är därmed att fastställa i vilken utsträckning miljöcertifieringen har påverkat energianvändningen. Resultatet för examensarbetet togs fram genom en energi- och kostnadsuppföljning. Dessutom utfördes även en känslighetsanalys för att kunna bestämma vilka påverkansparametrar som hade stor påverkan på byggnadens energianvändning. Vidare utfördes en simulering baserad på verkliga värden med syfte till att validera simuleringsmodellen som användes i detta examensarbete.
Executive summary
Examensarbetet syftar till att utföra en energiuppföljning av en LEED-certifierad byggnad för att undersöka om byggnaden når upp till de energikraven ställts i samband med certifieringen. Dessutom ska studien fastställa om byggnadens nuvarande energiprestanda uppnår samma certifieringsnivå, LEED Guld, som erhölls vid certifieringstillfället.
Förord
Detta examensarbete har utförts som avslutande del inom civilingenjörsprogrammet i energisystem vid Uppsala Universitet och Sveriges Lantbruksuniversitet. Arbetet utfördes på ÅF Infrastructure AB under perioden januari till juni 2017, på uppdrag av AFA Fastigheter.
Jag vill rikta ett stort tack till alla personer som har hjälpt mig under examensarbetets gång. Speciellt vill jag tacka min handledare Sara Jernelius på ÅF Infrastructure AB och ämnesgranskare Arne Roos för all hjälp, vägledning och stöttning.
Tack till Henrik Arwidsson på AFA Fastigheter, Fredrik Hagelfors på Elite Eden Park Hotel, Yang Chen på ÅF Infrastructure AB, Jukka Kauppinen på iNEX, Monica Jacobsson på SKANSKA AB och Jonny Nybacka på RIBA AB för ert engagemang och bidrag av material till examensarbetet.
Slutligen vill jag även tacka ÅF-sektionen Energieffektivisering Öst för att ha tillhandahållit mig en kontorsplats och tack till sektionens anställda för alla trevliga stunder.
Sandra Tran
Innehållsförteckning
1. Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Syfte och frågeställning ... 1
1.3 Mål ... 2
1.4 Avgränsningar ... 2
2. Metod ... 3
2.1 Litteraturstudie ... 3
2.2 Intervjuer och platsbesök ... 3
2.3 Bearbetning av energidata ... 3
2.3.1 Normalårskorrigering av användning av fjärrvärme ... 4
2.4 Simulering i programmet IDA ICE ... 4
2.5 Kostnadsuppföljning ... 6
2.6 Känslighetsanalys ... 7
2.6.1 Beläggningsgrad ... 8
2.6.2 Inomhustemperatur i hotellrummen ... 9
3. Teoretisk bakgrund ... 9
3.1 Bygg- och byggnadssektorn ... 9
3.1.1 Energianvändning ... 9
3.1.2 Miljöpåverkan ... 10
3.1.3 Energi- och miljöpolitiska beslut ... 11
3.2 Miljöcertifiering av byggnader ... 11 3.2.1 Miljöcertifieringssystemet LEED ... 13 3.3 Hotellverksamheter ... 15 3.3.1 Energiaspekter ... 15 4. Byggnaden Rotundan 3 ... 16 4.1 LEED-certifiering av byggnaden ... 16
4.1.1 Erhållna poäng enligt certifieringssystemet LEED ... 17
4.2 Den nuvarande byggnaden ... 18
4.2.1 Energieffektiva lösningar ... 18
4.2.2 Byggnadens energianvändning ... 19
5. Resultat ... 22
5.1.1 Fjärrvärmeanvändning ... 24
5.1.2 Fjärrkylanvändning ... 26
5.1.3 Elanvändning ... 27
5.2 Byggnadens betygsnivå enligt LEED-certifieringssystemet ... 30
5.3 Jämförelse mellan byggnadens verkliga, projekterad och simulerad energianvändning ... 30 5.4 Känslighetsanalys ... 38 5.4.1 Beläggningsgrad ... 40 5.4.2 g-värde ... 44 5.4.3 U-värde ... 45 5.4.4 Tappvarmvattenanvändning ... 48
5.4.5 Verkningsgrad hos värmeväxlaren (VVX) ... 49
5.4.6 Inomhustemperatur ... 50
5.4.7 Sammanställning av känslighetsanalysen ... 57
6. Diskussion ... 59
7. Slutsats ... 63
8. Förslag på vidare studier ... 64
Referenser... 65
Bilaga 1: Beräkningar och data för fjärrvärmeanvändning ... 69
Bilaga 2: Beräkningar och data för fjärrkylaanvändning ... 80
Bilaga 3: Beräkningar och data för elanvändning ... 86
Bilaga 4: Energianvändning från simulering baserad på verkliga värden för år 2016 och beräkning av energikostnader baserat på simuleringens energianvändning ... 90
Bilaga 5: Beräkning av energikostnader ... 91
Bilaga 6: Data för känslighetsanalys ... 98
1
1. Inledning
Lägre energianvändning resulterar i en lägre miljöpåverkan och enligt Naturvårdsverket (2016) är därför energieffektivisering vid ombyggnad av byggnader ett prioriterat område för att nå flera miljökvalitetsmål. För att klara dessa mål på lång sikt behövs en minskad användning och tillförsel av energi med så låg påverkan på miljön som möjligt. Detta kan uppnås genom tekniska åtgärder som ger effektivare energianvändning med bibehållen nytta eller genom beteendeförändringar, menar Naturvårdsverket (2016). Enligt Miljöbalken har alla så kallade verksamhetsutövare en skyldighet att ha kunskap om sin verksamhets miljöpåverkan samt att vidta försiktighetsåtgärder. Eftersom byggnader har lång livslängd påverkar dagens energirelaterade beslut både energikostnaderna och miljön under flera decennier framåt.
Enligt ÅF (2017) ökar efterfrågan på miljöcertifierade byggnader. Genom att miljöcertifiera en byggnad fås en oberoende och objektiv bedömning av byggnadens miljömässiga hållbarhet. Miljöcertifieringen visar att byggnaden uppnår en viss nivå inom prioriterade miljöområden, exempelvis energieffektivitet och inomhusmiljö, och det finns olika certifieringssystem som fokuserar på olika faktorer som påverkar miljön (AF Gruppen, 2017).
1.1 Bakgrund
Byggnaden Rotundan 3 ägs av AFA Fastigheter och byggnadens hyresgäster är Elite Hotels Sweden som innehar en hotellverksamhet i byggnaden. Hotellet heter Elite Eden Park Hotel. Byggnaden var tidigare en kontorsbyggnad och totalrenoverades till ett hotell. Hotellet färdigställdes år 2011 och i samband med detta miljöcertifierades byggnaden med certifieringssystemet LEED.
Certifieringsprocessen av byggnaden ansvarades av SKANSKA AB och vidare tog SKANSKA AB hjälp av underentreprenörer för delar av certifieringsarbetet. Exempelvis genomförde ÅF Infrastructure AB de nödvändiga energiberäkningarna för certifieringen. Byggnaden erhöll slutligen betyget LEED Guld, vilket bland annat innebär att byggnaden har hög energiprestanda.
Nu vill fastighetsägaren AFA Fastigheter följa upp om byggnadens nuvarande energiprestanda överensstämmer med den projekterade energiprestandan som gav byggnaden certifieringsbetyget LEED Guld.
1.2 Syfte och frågeställning
2 Frågeställningarna var följande:
Uppfyller hotellbyggnaden miljöcertifieringskraven inom delområdet ”Optimerad energianvändning” i bedömningsområdet ”Energi & Atmosfär”?
Uppnår byggnaden ”LEED Guld” baserat på byggnadens energianvändning? Om byggnaden inte uppnår de projekterade energikraven, vilka parametrar har
stor påverkan på byggnadens energianvändning?
1.3 Mål
Målet med examensarbetet var att identifiera om byggnaden når upp till projekterade energikrav och därmed fastställa i vilken utsträckning miljöcertifieringen påverkat byggnadens energianvändning. Dessutom ska förslag ges på påverkansparametrar som har betydande inverkan på energianvändningen, i de fall byggnaden inte uppnår energikraven.
1.4 Avgränsningar
3
2. Metod
2.1 Litteraturstudie
Litteraturstudien utfördes i syfte att ge en ökad förståelse av bygg- och byggnadssektorn, sektorns miljöpåverkan samt miljöcertifiering. Material har inhämtats främst från Internetkällor.
2.2 Intervjuer och platsbesök
Intervjuer, mailkontakt och platsbesök på byggnaden har genomförts för att inhämta information om byggnaden och miljöcertifieringen av byggnaden. Följande personer har kontaktats under examensarbetet.
Fredrik Hagelfors på Elite Eden Hotel har delat med sig av byggnadens energidata, driftinformation, allmän information om byggnaden samt anordnat platsbesök
Henrik Arwidsson på AFA Fastigheter har varit uppdragsgivare och har bistått med handlingar för renoveringsprocessen.
Jonny Nybacka från RIBA AB har delat med sig av energidata för byggnaden. Jukka Kauppinen på iNEX har bistått med teknisk kompetens gällande
byggnaden.
Monica Jacobsson från Skanska AB har bistått med data och material från LEED-certifieringen samt information om LEED-processen gällande byggnaden. Yang Chen på ÅF Infrastructure har hjälpt och gett vägledning för simuleringen i
simuleringsprogrammet IDA ICE.
2.3 Bearbetning av energidata
4
Byggnadens totala användning av el för åren 2012-2016 presenteras i Tabell B3.2 - Tabell B3.4 i Bilaga 3.
Dessutom har en sammanställning av byggnadens projekterade energianvändning utförts i detta examensarbete genom att granska dokumentation av LEED-certifieringen av byggnaden. Resultatet från denna sammanställning presenteras i Bilaga 1 (se Tabell B1.1.), Bilaga 2 (se Tabell B2.1.) och Bilaga 3 (se Tabell B3.1).
2.3.1 Normalårskorrigering av användning av fjärrvärme
För att kunna jämföra de verkliga och projekterade värdena av byggnadens fjärrvärmeanvändning har dessa värden normalårskorrigerats i detta examensarbete. Normalårskorrigering innebär att energianvändningen blir möjlig att jämföra genom att korrigera den faktiska energianvändningen till ett statistiskt normalår (Kalmar Energi, 2017). På detta sätt elimineras väderrelaterad påverkan på energianvändningen enligt Kalmar Energi (2017). Ofta används graddagar för normalårskorrigera. Graddagar är skillnaden mellan utomhusluftens dygnsmedeltemperatur och inomhustemperaturen till vilken värmesystemet anses bidra med uppvärmning multiplicerad med tiden då den differensen gällde (Kalmar Energi, 2017).
Byggnadens fjärrvärmeanvändning har normalårskorrigerats i detta examensarbete efter korrigeringsfaktorer baserade på graddagar från SMHI. Arbetsgången för normalårskorrigeringen enligt SMHI (2015b) kan ses i ekvation 1. Beräkningar och normalårskorrigerad fjärrvärmeanvändning finns i Bilaga 1.
𝐹𝑉𝑘𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑 = ((𝐹𝑉𝑢𝑝𝑝𝑚ä𝑡𝑡− 𝑄) ∙ 𝑘𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟) + 𝑄 (1) där
FVkorrigerad = den korrigerade fjärrvärmeanvändningen för en månad
FVuppmätt = den uppmätta fjärrvärmeanvändningen för en månad
Q = värmemängd som krävs för att värma vattnet till tappvarmvatten
Korrigeringsfaktor = aktuellt antal graddagar dividerat med normalt antal graddagar
2.4 Simulering i programmet IDA ICE
5
IDA. Programmet är ett avancerat program för energiberäkningar som tar hänsyn till många olika faktorer.
Vanligtvis består systemet som ska simuleras av en byggnad med en eller flera zoner, ett primärsystem och ett eller fler luftsystem. En zon motsvarar ett rum eller en del av en byggnad. I varje zon kan byggnadskomponenters egenskaper bestämmas som exempelvis materialegenskaper, U-värden, storlek etc. Om zonen har fönster eller balkong kan dessa komponenter läggas till samt deras byggnadstekniska egenskaper och storlek. Dessutom behöver uppbyggda zoners area (höjd och bredd) samt höjd över marken definieras. Det finns möjlighet att inkludera laster såsom personlaster och teknisk utrustning (belysning, hiss, datorer etc.) i zonerna. Lasternas effekt, beläggningsgrad och tidsschema ska då definieras. Tidsschemat definierar under vilka tider lasterna används. Programmet IDA ICE möjliggör även att inomhustemperatur kan bestämmas för olika zoner. Inomhustemperaturen i en zon representeras som ett temperaturintervall för att programmet ska förstå när en zon ska kylas ned eller värmas upp. Därför finns det begränsningar gällande temperaturintervallen, då programmet inte uppfattar när nedkylning eller uppvärmning ska ske i en zon om temperaturintervallen är för snäva. När en modell av en byggnad i programmet består av flera zoner, kopplas zonerna ihop med varandra. I vilka väderstreck byggnadens fasadväggar och fönster är belägna, är viktiga att definiera då solljusinstrålning påverkar byggnadens energianvändning. Dessutom behöver markegenskaper, data för dagsljus, användning av tappvarmvatten, köldbryggor, typ av ventilationssystem och andra tekniska komponenter i IDA ICE-modeller definieras för att erhålla en fullständig energiberäkning. Programmet tar även hänsyn till omkringliggande byggnader som kan skugga byggnaden. Omkringliggande byggnader byggs upp i samma IDA ICE-fil som den undersökta byggnaden. Väderdata förses genom väderdatafiler eller skapas artificiellt genom en modell för en given 24-timmarsperiod. Det går att ta hänsyn till vind- och temperaturdrivet luftflöde genom en viss modell. Fördefinierade byggnadskomponenter och andra parametrar kan laddas in från en databas.
Programmet IDA ICE användes i detta examensarbete bland annat för att verifiera att de energiresultat från de IDA ICE-modeller, projekterad- och referensbyggnad, som erhölls stämde överens med SKANSKA:s dokumentation av byggnadens LEED-certifiering gällande energianvändningen för vardera byggnad. Dessa IDA ICE-modellerna som erhölls, skapades under LEED-certifieringsprocessen och modellernas simuleringsresultat gällande energianvändningen användes som underlag för certifieringen. Mer information om dessa modeller finns att läsa under avsnittet 4.1 LEED-certifiering av byggnaden.
6
att modellernas energiresultat inte avvek i stor uträckning från projekterade värden för energianvändningen. ”Kontrollsimuleringarna” av modellerna utfördes under samma förutsättningar som simuleringarna under LEED-certifieringsprocessen. Detta innebar att inga ändringar gjordes i modellerna samt att simuleringarna baserades på samma normalår som under de tidigare simuleringarna som utfördes i certifieringsprocessen. Det går att läsa mer om det specifika normalåret som användes under avsnitt 4.1 LEED-certifiering av byggnaden. De resultat för energianvändningen som erhölls efter de två ”kontrollsimuleringarna” stämde exakt överens med SKANSKA:s dokumentation över energianvändningen hos de två byggnaderna, projekterad- och referensbyggnad.
Dessutom utfördes en validering av modellen för den projekterade byggnaden för att undersöka om hur väl modellens energianvändning överensstämde med byggnadens nuvarande energianvändning. Valideringen av modellen genomfördes genom att värden för tre parametrar ändrades till de värden som var aktuella år 2016 i modellen för den projekterade byggnaden. Dessa tre parametrar som förändrades var beläggningsgrad av hotellet, inomhustemperatur i hotellrummen och hotellets tappvarmvattenanvändning. Värden för dessa tre parametrar finns i Tabell 7. Den modifierade modellen för den projekterade byggnaden simulerades under samma förutsättningar som under certifieringsprocessen (samma normalår) och inga andra förändringar utfördes i modellen. Resultatet för energianvändningen från simulering av den modifierade modellen (se Bilaga 4) jämfördes med den verkliga byggnadens energianvändning år 2016. Dessutom jämfördes även energianvändningen baserad på den modifierade modellen (då byggnaden baseras på verkliga värden år 2016) med den projekterade byggnadens energianvändning. Resultatet från jämförelserna av de olika energianvändningarna finns under 5.3 Jämförelse mellan byggnadens verkliga, projekterad och simulerad energianvändning.
Vidare utfördes en känslighetsanalys av olika parametrar för att undersöka vilka parametrar som påverkade byggnadens energianvändning i stor utsträckning. Känslighetsanalysen baserades på simuleringar i IDA ICE där olika påverkansparametrar varierades. Dessa simuleringar utfördes under samma förutsättningar som simuleringarna under certifieringsprocessen, alltså samma normalår användes samt inga andra förändringar gjordes förutom att värdet på den undersökta parametern varierades. Under avsnitt 2.6 Känslighetsanalys är metoden för känslighetsanalysen som utfördes i detta examensarbete beskriven mer i detalj.
2.5 Kostnadsuppföljning
7
då hotellbyggnaden miljöcertifierades men skiljer sig från dagens valutakurs. Syftet med att använda samma valutakurs som vid miljöcertifieringen i detta examensarbete är att ge en rättvis bild av den kostnadsbesparing som den verkliga byggnaden har uppnått. Kostnadsbesparingen som den verkliga byggnaden uppnår är en procentuell skillnad mellan referensbyggnadens energikostnad och den verkliga byggnadens energikostnad. Därför behöver energipriser och även valutakurs beräknas utifrån samma nivå för alla kostnadsberäkningar i detta examensarbete som referensbyggnadens kostnadsberäkning för att inte erhålla missvisande resultat. Baserat på denna kostnadsbesparing kunde antalet erhållna poäng inom bedömningsområdet ”EAC1 Optimerad energianvändning” fastställas.
Den framtagna betygsnivån baserades i detta examensarbete på ett antagande om att byggnadens erhållna poäng inom samtliga bedömningsområden exklusive bedömningsområdet EAC1 förblev oförändrade. Byggnadens oförändrade poäng är 49 poäng (SKANSKA, 2011). Poängen för bedömningsområdet ”EAC1 Optimerad energianvändning” adderades till den oförändrade poängen för att bestämma den totala poängen som byggnaden kan antas få. Utifrån totalpoängen bestämdes byggnadens betygsnivå. Resultatet av kostnadsuppföljningen presenteras i avsnitt 2.5 Kostnadsuppföljning.
2.6 Känslighetsanalys
Känslighetsanalysen i detta examensarbete utfördes genom simuleringar i IDA ICE baserad på modellen för den projekterade byggnaden. I känslighetsanalysen varierades ett antal påverkansparametrar för att bestämma de parametrar som hade hög påverkan på hotellbyggnadens energianvändning. Dessa parametrar var beläggningsgrad, användning av tappvarmvatten, temperaturverkningsgrad av torr plattvärmeväxlare, inomhustemperatur i hotellrummen samt U- och g-värden hos hotellbyggnadens fönster. Beläggningsgraden (andelen uthyrda rum i hotellet) för hotellet undersöktes i examensarbetet på grund av att beläggningsgraden förändrades med tiden och skiljde sig märkbart från den projekterade beläggningsgraden.
8
Inomhustemperaturen i hotellrummen är en parameter som har undersökts i känslighetsanalysen eftersom en ökning eller minskning med en grad i temperatur resulterar i en högre energianvändning. Dessutom kan hotellgästerna själva ändra temperaturen i hotellrummet, vilket har stor påverkan på byggnadens energianvändning. Därför är denna parameter intressant att undersöka.
Stora ekonomiska satsningar gjordes i samband med renoveringen av byggnaden för att den skulle utrustas fönster som var mycket goda ur ett energiperspektiv. U-värde och g-värde, två viktiga egenskaper hos fönster, valdes därför ut att undersökas för att se hur mycket dessa fönsteregenskaper påverkade hotellbyggnadens energianvändning. De g- och U-värden som undersöktes i känslighetsanalysen valdes med målet att undersöka så stora men också så relevanta intervall på dessa parametrar som möjligt. Dock fanns det kunskapsbegränsningar gällande simuleringsprogrammet som påverkade hur höga och låga värden som slutligen valdes. U-värden för fönsterkarmarna exkluderades från känslighetsanalysen då det endast var glasen i fönstren som förbättrades vid jämförelse mellan modellerna för referensbyggnaden och den projekterade byggnaden.
Dessutom har dessa påverkansparametrar framtagits genom samtal och diskussioner med personer som är insatta i byggnaden och har mycket goda kunskaper om byggnadens energianvändning. Värdena för påverkansparametrarna i känslighetsanalysen finns i Tabell 7.
Många av parametrarna kunde varieras direkt i simuleringsprogrammet men gällande parametrarna ”Beläggningsgrad” och ”Inomhustemperatur” krävdes en rad antaganden.
2.6.1 Beläggningsgrad
Känslighetsanalysen för beläggningsgraden var baserad på en rad förenklingar. Endast beläggningsgraden för antal uthyrda hotellrum togs hänsyn till. Därigenom har energianvändningen för byggnadens andra verksamheter såsom restaurang och pub exkluderats i känslighetsanalysen för beläggningsgraden.
Beläggningsgraden av hotellgäster, TV-användning och belysning i hotellrummen ändrades till önskad beläggningsgrad i känslighetsanalysen. De andra lasterna i hotellrummen antogs vara konstanta då de hade en mindre påverkan på energianvändningen eller var i bruk dagligen som exempelvis kylskåp. Den antagna tappvarmvattenanvändningen för olika beläggningsgrader baserades på en studie av Svensk Fjärrvärme (2004, s.24) för tappvarmvattenanvändning i ett hotell med samma
storleksordning som den undersökta byggnaden. Värden för
9
2.6.2 Inomhustemperatur i hotellrummen
Framtagningen av de olika fallen för inomhustemperaturen var baserad på sommar- och vinterhalvår. Sommarhalvåret motsvarade månaderna april - september (SMHI, 2016b) medan vinterhalvåret antogs pågå mellan oktober – mars (SMHI, 2017b).
Känslighetsanalysen för inomhustemperaturen i hotellrummen i detta examensarbete baserades på temperaturintervall för inomhustemperaturen i hotellrummen. Anledningen till detta är på grund av att i simuleringsprogrammet IDA ICE endast är möjligt att välja intervall istället för ett enskilt värde på inomhustemperaturen. Tregradersintervall valdes under känslighetsanalysen då det var det mest snäva intervallet som kunde simuleras för att erhålla rimliga simuleringsresultat. Vid snävare temperaturintervall förstår programmet inte om byggnaden ska kylas eller värmas vilket ger missvisande resultat. För den projekterade byggnaden är intervallet för inomhustemperaturen inställt på 21-25°C i simuleringsprogrammet. Vid inomhustemperaturer under 21°C värms hotellrummet upp och vid temperaturer över 25°C kyls hotellrummet ned. I känslighetsanalysen undersöktes andra temperaturintervall för att kunna analysera hur inomhustemperaturen i rummen påverkar energianvändningen.
3. Teoretisk bakgrund
3.1 Bygg- och byggnadssektorn
3.1.1 Energianvändning
Enligt Boverket (2017) svarade bygg- och byggnadssektorn för cirka 30 %, 110 TWh, av Sveriges totala energianvändning 2014. Byggnadsförvaltning utgjorde cirka 87 % av den totala energianvändningen i bygg- och byggnadssektorn i Sverige 2014. Energianvändningen vid byggnadsförvaltning bestod till större delen av uppvärmning. Framför allt gällande energi för uppvärmning varierar energianvändningen från år till år beroende på utomhustemperaturen.
Den energi som levereras till en byggnad, vid normalt brukande under ett normalår, definieras som summan av energin för uppvärmning, komfortkyla, tappvarmvatten och byggnadens byggnadsenergi (Boverket, 2017a). Vidare förtydligar Boverket (2017a) att hushållsenergi och verksamhetsenergi inte inräknas.
10
eller energimängd som används för att sänka byggnadens inomhustemperatur för människors komfort. Kylenergi som inhämtas direkt från omgivningen, s.k. frikyla, utan kylmaskin inräknas inte. Verksamhetsenergi är den energi som används för verksamhetens lokaler. Exempelvis processenergi, belysning, datorer, kopiatorer, TV, kyl-/frysdiskar, spis, kyl, frys, diskmaskin, tvättmaskin, torkapparat och dylikt. Den energi som används för hushållsändamål benämns hushållsenergi. Exempel på apparater är liknande de som gäller för verksamhetsenergi men att de istället används för hushållsändamål.
I Boverkets byggregler (BBR), se Boverket (2016), föreskrivs att byggnader ska vara utformade så att energianvändningen begränsas genom låga värmeförluster, lågt kylbehov, effektiv värme- och kylanvändning och effektiv elanvändning. Vidare i BBR specificeras bland annat de högsta värden som byggnadens specifika energianvändning får uppgå till. Där specifik energianvändning innebär att energianvändningen är fördelad på tempererad area (Atemp) och år. Atemp är arean av samtliga våningsplan, vindsplan och
källarplan för temperaturreglerade utrymmen avsedda att värmas till mer än 10ºC. Beroende på var byggnaden är belägen i Sverige, om det är en bostad eller lokal, och om den värms upp med el eller ej, varierar kravet på högsta specifika energianvändning. Exempelvis för en lokal med större Atemp än 50 m2 i Stockholm (klimatzon III) får den
specifika energianvändningen högst vara 70 kWh/m2 Atemp och år.
Relevant för en byggnads energianvändning är de termiska egenskaperna för fönster. Ett fönsters värmegenomgångkoefficient, U-värde [W/m2K], beskriver dess isolerande egenskaper i form av hur stora termiska förluster som uppstår genom ett fönster per kvadratmeter och en grad K i temperaturskillnad mellan utsidan och insidan av fönstret (Karlsson, 2001, s.4). Vidare förklarar Karlsson (2001, s. 14) att en annan viktig egenskap är g-värdet för ett fönster. Det är summan av solinstrålningens transmittans och den del av absorptionen som emitterar till insidan av fönstret.
3.1.2 Miljöpåverkan
11
träavfall. Farligt avfall består huvudsakligen av förorenade jordmassor, mineralavfall i form avförorenad betong, tegel, asfalt och impregnerat träavfall.
3.1.3 Energi- och miljöpolitiska beslut
Energi- och miljöpolitik drivs på flera nivåer i samhället, bland annat kommunal, nationell och EU-nivå. Några övergripande svenska klimat- och energimål till 2020 är följande enligt Regeringen (2015a):
40 % minskning av klimatutsläppen Minst 50 % förnybar energi
20 % effektivare energianvändning
Målet om 20 % effektivare energianvändning uttrycks, enligt Regeringen (2015b), som ett sektorsövergripande mål om 20 % minskad energiintensitet mellan 2008 och 2020. Det finns ytterligare ett energieffektiviseringsmål som var till 2016 och var baserat i enlighet med Europaparlamentets och rådets direktiv 2006/32/EG om effektiv slutanvändning av energi och energitjänster. Detta mål handlade om att, med avseende på slutanvänd energi, åstadkomma en energibesparing till 2016 om minst 9 % av det årliga genomsnittet 2001–2005, vilket motsvarar 33 TWh. I bostäder och lokaler sker en betydande del av den slutliga energianvändningen. Vidare finns EU-direktiv om byggnaders energiprestanda, varav ett innehåller huvudsakligen fem krav som ska införas i medlemsstaterna (Energimyndigheten, 2015):
”En metodik för beräkning av byggnaders integrerade energiprestanda. Minimikrav på energiprestanda för nya byggnader.
Minimikrav på energiprestanda för stora renoveringar/ändringar av byggnader. Energicertifiering av byggnader.
Besiktning av värmesystem, med panna/brännare och luftkonditioneringssystem
samt en bedömning av värmesystem som är äldre än 15 år.”
Genom en ny lag om en energideklarering av byggnader införlivandes en del av direktivet. Lagen innebär att fastighetsägare är skyldig att upprätta en energideklaration av byggnaden. Enligt ett annat EU-direktiv ska alla nya byggnader i Europa vara s.k. nollenergibyggnader (Boverket, 2015). Boverket föreslår (se Boverket, 2015) hur nära-nollenergibyggnader ska definieras genom att specificera högsta specifika energianvändning för olika byggnader, men emellertid exkludera fritt flödande energi (från sol, vind, mark, luft och vatten) som på plats eller i närheten omvandlas till el, värme eller kyla.
3.2 Miljöcertifiering av byggnader
12 Synliggörande av miljöengagemang Verktyg vid projektering och byggande Bättre kvalitet på teknik och funktioner Nöjda brukare
Konkurrensfördel om hyresgäster Lägre förvaltningskostnader Lägre driftskostnader
Enklare att sälja internationellt
Det finns flera olika certifieringssystem som genom ett certifikat visar en byggnads miljöprestanda (SGBC 2017a). Enligt SGBC (2017a) är de fyra mest använda miljöcertifieringssystemen för byggnader i Sverige: GreenBuilding, Miljöbyggnad, BREEAM och LEED. Det vanligaste certifieringssystemet 2014 var Miljöbyggnad med 1290 registrerade och certifierade byggnader, därefter GreenBuilding med 439 byggnader, sedan LEED med 153 byggnader och slutligen BREEAM med 86 byggnader. GreenBuilding är ett certifieringssystem grundat utifrån ett EU-initiativ som syftade att påskynda energieffektiviseringen i bygg- och byggnadssektorn (SGBC, 2017b). Enligt SGBC (2017b) passar certifieringssystemet för fastighetsägare och -förvaltare som vill effektivisera energianvändningen i sina lokaler och bostäder. Kravet är att energianvändningen minskar med 25 % jämfört med tidigare eller jämfört med nybyggnadskraven i BBR.
Miljöbyggnad är ett certifieringssystem som är utvecklat för svenska förhållanden och kan användas för både stora och små samt nya och befintliga byggnader (SGBC, 2017c). Vidare förklarar SGBC (2017c) att Miljöbyggnad tar hänsyn till aspekter såsom energi, inomhusmiljö och material. Byggnaden kan betygsättas med BRONS, SILVER eller GULD.
BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) är ett certifieringssystem utvecklat i Storbritannien och som sedan 2013 finns som svensk version (SGBC, 2017d). Fastighetsägare och -utvecklare med nyproducerade och befintliga kommersiella kontor och handelsbyggnader kan erhålla en BREEAM certifiering enligt SGBC (2017d). Vidare görs bedömningen utifrån områdena projektledning, energianvändning, inomhusklimat, vattenhushållning, avfallshantering, markanvändning, påverkan på närmiljön, byggmaterial och föroreningar samt byggnadens läge i förhållande till allmänna kommunikationsmedel. Dessutom höjer innovativa tekniska lösningar betyget. Byggnaden kan uppnå betygen Pass, Good, Very Good, Excellent och Outstanding.
13
byggnader samt även för hela stadsdelar. Bedömningen görs utifrån områdena vattenanvändning, energianvändning, närmiljö, material samt inomhusklimat. Dessutom kan bonuspoäng uppnås för innovation i projektet och regionala hänsynstaganden. Betygssystemet är poängbaserat och byggnaden kan uppnå betygen Certifierad, Silver, Guld eller Platinum.
3.2.1 Miljöcertifieringssystemet LEED
Eftersom byggnaden i detta examensarbete certifierades med LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), version 2009, innehåller detta avsnitt relevanta delar om detta certifieringssystem. LEED är utvecklat och administrerat av United States Green Building Council (USGBC). För LEED 2009 i Sverige finns flera olika bedömningssystem: LEED for New Construction & Major Renovations, LEED for Core & Shell, LEED for Schools, LEED for Healthcare, LEED for Retail, LEED for Commercial Interiors och LEED for EBOM (USGBC, 2014). Byggnaden i detta projekt certifierades med LEED 2009 New Construction & Major Renovations, därmed behandlas endast detta bedömningssystem framöver i detta avsnitt med fakta från USGBC (2016).
LEED 2009 New Construction & Major Renovations betygsätter byggnaden enligt följande poängskala:
Certifierad 40-49 poäng
Silver 50-59 poäng
Guld 60-79 poäng
Platinum 80-110 poäng
En byggnad kan totalt erhålla 110 poäng.
Bedömningssystemet behandlar sju bedömningsområden (med högsta möjliga poäng i parantes):
Hållbar närmiljö (26 poäng) Vattenanvändning (10 poäng) Energi & Atmosfär (35 poäng) Material & resurser (14 poäng) Inomhusklimat (15 poäng) Innovation i design (6 poäng)
Regionala hänsynstaganden (4 poäng)
14
(klorfluorkarboner), vilka kan användas som köldmedier (USGBC, 2016). Energi & Atmosfär består av följande delområden:
Optimerad energianvändning (19 poäng) Förnybar energi producerad på plats (7 poäng) Förbättrad drift av byggnaden (2 poäng) Förbättring hantering av köldmedier (2 poäng) Mätning och verifikation (3 poäng)
Grön energi (2 poäng)
Vidare har detta examensarbete endast behandlat delområdet ”Optimerad energianvändning”, vilket är det största delområdet, med 19 poäng som högsta möjliga poäng, i LEED 2009 New Construction & Major Renovations. Detta delområde syftar till att bedöma nivån av energieffektivitet för att minska miljömässig och ekonomisk påverkan orsakat av överflödig energianvändning. Bedömningen går till så att projekterad (Proposed) byggnadsprestanda jämförs med en referensbyggnad (Baseline building) som är baserad på LEED-standard och amerikansk standard. Det finns två alternativa tillvägagångssätt för delområdet ”Optimerad energianvändning”. Det första alternativet, som också är använt i LEED-certifieringen för byggnaden i detta examensarbete, utgår från att utföra energiberäkningar utifrån en simuleringsmodell av byggnaden. Det andra alternativet utgörs av att certifieringsteamet dokumenterar energibesparingar utifrån ett normativt fall. Energianvändningen räknas om till energikostnad beroende på vilken typ av energi (exempelvis el, värme eller kyla) och energikälla som används. Andelen för de minsta energikostnadsbesparingar, jämfört med referensprestanda, som krävs för att få respektive EAC1-poäng (poäng för ”Optimerad energianvändning”) kan ses i Tabell 1.
Tabell 1. Kravet på energikostnadsbesparing för respektive poäng gällande renovering av befintlig byggnad för ”Optimerad energianvändning” enligt LEED 2009 New
Construction & Major Renovations (USBGC, 2016)
15
3.3 Hotellverksamheter
3.3.1 Energiaspekter
Hotell i Sverige använder enligt IVA (2013) i genomsnitt 250 kWh per kvadratmeter och år. I Figur 1 kan fördelningen av energianvändningen i ett genomsnittligt hotell ses. Den största delen, 47 %, används till uppvärmning och varmvatten, knappt 40 % utgörs av verksamhetsel och resterande energi är fastighetsel, exempelvis fläktar.
Figur 1. Fördelning av energianvändning i genomsnittligt hotell i Sverige (IVA, 2013)
Enligt IVA (2013) påverkas energianvändningen i hotellbranschen av flera olika aktörer. Byggnadsägarna är ansvariga för investeringar i klimatskal och installationer. Externa förvaltningsbolag eller hotellets egna drifttekniker sköter driften. Dessutom påverkar hotellgästerna med sina handlingar och beteenden genom att bestämma rumstemperatur, varmvattenanvändning och elförbrukning. Hotellgäster förväntar sig allt varmare rum på vintrarna och allt kallare rum på somrarna, vilket ökar energianvändningen.
Belysning 11% Övrig fastighetsel 4% Fläktar 11% Värme och varmvatten 47% Övrig verksamhetsel 5% Köksutrustning 22%
Belysning Övrig fastighetsel Fläktar
16
4. Byggnaden Rotundan 3
Elite Eden Park Hotel ligger vid korsningen Linnégatan och Sturegatan och finns i byggnaden Rotundan 3. Rotundan 3 ägs av AFA Fastigheter. Byggnaden uppfördes år 1959 med sju våningar ovan och tre våningar under mark (AFA Fastigheter, 2017). I många år användes byggnaden som kontor, men hösten 2008 flyttade den sista kontorshyresgästen ut och byggnaden blev tomställd. AFA Fastigheter anlitade SKANSKA som entreprenör för att totalrenovera byggnaden till ett hotell (AFA Fastigheter, 2017). SKANSKA anlitade i sin tur underentreprenörer som hjälpte till med delar av renoveringsprocessen och miljöcertifieringen av byggnaden. Elite Eden Park Hotel färdigställdes år 2011 (Jacobsson, 2017).
4.1 LEED-certifiering av byggnaden
Byggnaden certifierades enligt LEED 2009 New Construction and Major Renovations. Gällande delområdet ”Optimerad energianvändning” i bedömningsområdet ”Energi & Atmosfär” valdes alternativet ”Energiberäkning i simuleringsprogram”. Detta alternativ valdes för att kunna basera certifieringen på en jämförelse mellan ett referensfall av byggnaden och ett fall efter renoveringen som motsvarade den projekterade byggnaden ur ett energiperspektiv. Jämförelsen utfördes med syfte att kunna fastställa den energibesparing och de energikostnader som byggnaden uppnår genom renoveringen av byggnaden.
Simuleringsprogrammet som valdes för energiberäkningarna var programmet IDA ICE. Under miljöcertifieringsprocessen skapades därför två IDA ICE-modeller av byggnaden för att kunna beräkna energibesparingen mellan de två fallen. Alltså, en modell byggdes för referensfallet (referensbyggnaden/Baseline building) och en modell för den projekterade byggnaden (Proposed building). Byggnaden som modellerades i båda fallen har Atemp= 5740 m2, vilket är något lägre än den Atemp som den färdigrenoverade
byggnaden har, se avnitt 4.2 Den nuvarande byggnaden.
Modellen för referensfallet innebär en referensbyggnad baserad på en standarddesign av byggnaden enligt LEED-riktlinjer (SKANSKA, 2011). Riktlinjerna gäller flera olika saker som exempelvis dagsljus, material och byggnadsegenskaper. Anledningen till att LEED-certifieringen baseras på en referensbyggnad av byggnaden enligt LEED-riktlinjer är på grund av att detta ska ge liknande grundförutsättning för alla byggnader som certifieras enligt LEED. Detta ska ge en rättvis bedömning för alla LEED-certifieringar då alla certifierade byggnader enligt LEED bygger på en liknande basnivå. Vidare ska detta ge möjlighet att kunna jämföra olika byggnaders LEED-certifieringsnivåer (USGBC, 2009).
17
referensbyggnaden men med förbättrade byggnadsegenskaper och tekniska komponenter i enlighet med de energieffektiva lösningar som implementerades. I detta fall hade den projekterade byggnaden exempelvis bättre fönster ur ett energiperspektiv, mer energisnål belysning och högre verkningsgrad på värmeväxlaren i jämförelse med referensbyggnaden (SKANSKA, 2011). Fler av de energieffektiva lösningar som implementerades i samband med renoveringen av byggnaden finns beskrivna under avsnitt 4.2.1 Energieffektiva lösningar.
Energiberäkningarna av modellerna som utfördes under miljöcertifieringen var genomförda genom simulering i programmet IDA ICE. Modellerna simulerades för ett normalår i Stockholm. Normalåret innehåller ihopklippta väderdata från åren 1981-2010 i Stockholm för att kunna representera ett typiskt klimat i Stockholm över ett år. Energiberäkningarna i simuleringsprogrammet tog även hänsyn till kringliggande byggnader och skuggor som uppkom på grund av dem. Från energisimuleringarna av modellerna i IDA ICE erhölls årliga värden för energianvändningen av de två fallen (referens- och projekterat fall).
Utifrån resultatet från energiberäkningarna av modellerna i programmet IDA ICE beräknades energibesparingen för den projekterade byggnaden fram med referensbyggnadens energianvändning som referensvärde. Energibesparingen uppgick till 43%. Vidare under certifieringsprocessen beräknades energikostnaderna för att ta fram vilken certifiering den projekterade byggnaden skulle erhålla (SKANSKA, 2011). Kostnadsberäkningarna gällande energianvändningen för referensbyggnaden och den projekterade byggnaden kan ses i Figur B5.1, Figur B5.2, Figur B5.3 och Figur B5.4 i Bilaga 5. Kostnadsbesparingen ur ett energiperspektiv beräknades att uppgå till 38% vilket motsvarade certifieringsnivån LEED Guld enligt SKANSKA (2011).
År 2011 lämnades ansökan in till USGBC i USA för granskning och byggnaden certifierades slutligen år 2012 med LEED Guld. Då certifieringen av byggnaden var klar, var restaurangen färdigställd men inte möblerad och restaurangens kök hade inte utrustats med vitvaror. Möbler, vitvaror samt frys- och kylrum tillkom efter certifieringen (Jacobsson, 2017).
4.1.1 Erhållna poäng enligt certifieringssystemet LEED
Byggnaden certifierades med LEED Guld, som tidigare nämnt, då byggnaden erhöll 65 poäng av totalt 110 poäng enligt bedömningssystemet LEED. Dessa poäng var fördelade över samtliga bedömningsområden enligt nedan (USGBC, 2012):
18 Regionala hänsynstaganden - 4/4 poäng
Gällande bedömningsområdet ”Energi & Atmosfär” fördelades poängen över delområdena på följande sätt (USGBC,2012):
Optimerad energianvändning- 16/19 poäng Förnybar energi producerad på plats- 0/7 poäng Förbättrad drift av byggnaden - 2/2 poäng Förbättrad hantering av kylmedel – 2/2 poäng Mätning & verifikation – 3/3 poäng
Grön energi – 0/2 poäng
Ytterligare information om byggnadens erhållna poäng inom samtliga bedömningsområden och delområden finns i Bilaga 7.
4.2 Den nuvarande byggnaden
Byggnaden omfattar en bruksarea om cirka 7100 m2 (AFA Fastigheter, 2017), där
byggnadens Atemp är 6185 m2. För närvarande hyr Elite Hotel denna byggnad av AFA
Fastigheter och bedriver hotellverksamhet i byggnaden. Hotellet har 111 dubbelrum, 6 enkelrum, 6 juniorsviter samt 1 lyxsvit (AFA Fastigheter, 2017).
Rummen innehåller elektriska laster som TV (150W), minibar (100W), handdukstork (80W) och belysning (412W). Golvvärme finns i badrummet och har märkeffekten 26W/m2 (SKANSKA, 2011). Styrning av belysning och golvvärme i rummen är kopplade till kortläsaren på hotellrummens dörr. Dessutom finns temperaturstyrning som ger hotellgästerna möjlighet att styra över inomhustemperaturen i hotellrummen. Standardvärdet för denna temperaturstyrning är 21°C, vilket är den inomhustemperatur som önskas året runt för att hålla ned energianvändningen och samtidigt ha ett behagligt inomhusklimat med en temperatur som är behaglig för gästerna. Inomhustemperaturen kan varieras mellan 21±2°C. Vilken temperatur som hotellrummet får bestäms av den temperatur som hotellgästen ställer in temperaturstyrningen på. När hotellgästerna lämnar rummet eller checkar ut återställs emellertid inte temperaturen till standardvärdet, utan temperaturen fortsätter att vara det värde som temperaturstyrningen var inställt på av hotellgästerna.
Hotellet har även andra utrymmen som bland annat restaurang, pub, garage, konferensrum, kontorsrum, gym, omklädningsrum, trapphus samt kyl- och frysrum (Hagelfors, 2017a).
4.2.1 Energieffektiva lösningar
19
Fjärrvärme (2005) att vattnet värms till mellan 70 och 120ºC, beroende på årstid och väder, och leds via välisolerade rör under högt tryck till fjärrvärmecentraler i varje byggnad. Fjärrvärmecentralen består av två värmeväxlare, dels en som utnyttjar det varma vattnets värme för att värma upp byggnadens element och en annan som används till tappvarmvattnet. I Rotundan 3 används fjärrvärmen även till vattenburen golvvärme och handdukstorkar, vilket enligt Svensk Fjärrvärme (2009) bidrar till effektiv energianvändning eftersom dessa annars skulle vara eluppvärmda. Dessutom är en avloppsvärmeväxlare installerad i Rotundan 3, som tar tillvara på värmen som finns i avloppsvattnet, dvs vatten från toalett, tvättställ, dusch osv (Kauppinen, 2017). Avloppsvärmeväxlaren består av två rör, i det inre röret flödar avloppsvatten och i det yttre flödar det kalla vattnet (Kauppinen, 2017). Enligt Kauppinen (2017) har avloppsvärmeväxlaren i byggnaden en verkningsgrad på runt 40–50%.
Kylbehovet i Rotundan 3 tillgodoses från fjärrkyla. Fjärrkyla bygger på samma princip som fjärrvärme, men istället för varmt vatten distribueras kallt vatten i ett fjärrkylanät till byggnadens fjärrkylacentral (Tekniska verken, 2016). Det ingående kalla vattnet håller en temperatur på cirka 7-10ºC och kylan överförs via en värmeväxlare till byggnadens kylutrustning enligt Tekniska verken (2016).
Ventilationssystemet i Rotundan 3 är ett så kallat FTX-system, vilket innebär att värmen i frånluften återvinns genom att värma upp tilluften i en värmeväxlare (Svensk Ventilation, 2017). I Rotundan 3 finns en torr plattvärmeväxlare installerad som återvinner värmen två gånger. Denna plattvärmeväxlare har en verkningsgrad på 89%. Det finns även så kallad evaporativ kylning som vid behov kyler frånluften genom att fukta den och via värmeväxlaren kyls sedan tilluften (Kauppinen, 2017). Tilluften kan kylas ned 8-10ºC på detta sätt enligt Kauppinen (2017).
Rotundan 3 utrustades med energieffektiva fönster vid renoveringen. Dessa fönster har lågt U-värde för att minska fjärrvärmeanvändningen och lågt g-värde för att minska fjärrkylaanvändningen (SKANSKA, 2011). Vidare enligt SKANSKA (2011) har de flesta av byggnadens glas ett U-värde på 1,3 W/m2K, g-värde 0,29–0,31 och har kryptongasfylld spalt. Emellertid har ej solutsatta fönster i norr U-värde 1,4 W/m2K, g-värde 0,6 och argongasfylld spalt. Dessutom byttes några av byggnadens fönster inte ut vid renoveringen, dessa fönster har betydligt högre och g-värden. Medelvärdet för U-värdet för byggnadens samtliga fönster är 1,5 W/m2K och medelvärdet för g-värdet för
samtliga fönster är 0,33.
Hela byggnaden är utrustad med LED-lampor, vilka drar ungefär 80% mindre än glödlampor och har upp till 15 gånger så hög livslängd (Energimyndigheten, 2016).
4.2.2 Byggnadens energianvändning
20
värden som erhållits från de installerade energimätarna i byggnaden (Hagelfors, 2016). Energianvändningen i denna studie är indelad i följande energiposter; fjärrvärme, fjärrkyla och el (fastighetsel och verksamhetsel).
Beräkningar och värden för byggnadens fjärrvärmeanvändning finns i Bilaga 1. För fjärrvärmeanvändningen står uppvärmning av tappvarmvatten för en stor del av förbrukningen. Vattnet värms från 4°C till den önskade temperaturen 55°C utan en avloppsvärmeväxlare. Då byggnaden har en avloppsvärmeväxlare skulle denna komma att förvärma vattnet upp till 10°C (Kauppinen, 2017). Medelvärdet för vattnets temperatur efter förvärmningen under ett år är 7°C vilket innebär en 3°C ökning av temperaturen (Hagelfors, 2017a). Byggnadens tappvarmvattenförbrukning och energiåtgång kan ses i Tabell 2 och beräkningar finns presenterade i Bilaga 1.
Tabell 2. Byggnadens tappvarmvattenförbrukning mellan åren 2012–2016. Observera att värdena är avrundade (Hagelfors, 2017)
År Tappvarmvattenanvändning [m3/dygn] Energi för uppvärmning av tappvarmvatten [kWh/m2,år] 2016 14 46 2015 14 46 2014 13 44 2013 13 42 2012 12 41
Byggnadens totala fjärrkylaanvändning utgörs både av komfortkyla och verksamhetskyla. Verksamhetskylan går till kylning av kyl- och frysmaskiner som är anslutna till byggnadens restaurangverksamhet (Hagelfors, 2017a). I LEED-certifieringen av byggnaden togs endast hänsyn till komfortkyla, vilket innebär att verksamhetskylan exkluderades (Jacobsson, 2017). Därför har det endast tagits hänsyn till komfortkyla i detta examensarbete.
Det projekterade värdet som erhölls från energiberäkningen motsvarade byggnadens användning av komfortkyla (SKANSKA, 2011). I verkligheten visar byggnadens energimätare en total fjärrkylaanvändning som består både av komfort- och verksamhetskyla. Ett medelvärde för användningen av verksamhetskyla beräknades därför i detta examensarbete, denna beräkning kan ses i Bilaga 2. Beräkningen gav en medelverksamhetskylaanvändning på 24 𝑘𝑊ℎ
å𝑟 ∙ 𝑚2,A
21
Gällande elanvändningen delas denna post in i fastighetsel och verksamhetsel, eftersom i LEED-certifieringssystemet görs denna indelning och både användningen av fastighets- och verksamhetsel tas hänsyn till. I detta examensarbete har indelningen gjorts med vägledning från Tabell 3 som visar exempel på apparater som inräknas som användare av fastighets- respektive verksamhetsel vid LEED-certifiering av byggnader (SKANSKA, 2011). Värden för elanvändningen kan ses i Bilaga 3.
Tabell 3. Exempel på apparater som inräknas som användare av fastighetsel och verksamhetsel
Fastighetsel Verksamhetsel
Fläktar Belysning i Verksamhet / Bostad
Pumpar Belysning i trädgård och på gångstråk
Hissar och rulltrappor mm Hushållsmaskiner
Del av Belysning Tvättstuga
Luftridåer Motorvärmare
Värmekablar Poolvärmare
Tappvarmvatten Poolcirkulationspump
Rörförluster kyla Serverrum
Rörförluster VVC Datorcentral
Styr- och övervakningsutrustning Restaurangkök Pumpar och fläktar för frikyla Restaurangventilation
22
5. Resultat
5.1 Energiuppföljning
I energiuppföljningen i detta examensarbete redovisas byggnaden Rotundan 3s energianvändning (fjärrvärme-, fjärrkyla- och elanvändning) för åren 2012-2016 och den projekterade energianvändningen för att se hur dessa skiljer sig åt. Orsakerna till skillnaden mellan verklig och projekterad energianvändning kan vara många, men i 5.4 Känslighetsanalys undersöks hur mycket några utvalda parametrar påverkar energianvändningen.
Byggnadens energianvändning för åren 2012-2016, som behandlas i detta avsnitt, har erhållits från fastighetstekniska chefen på Elite Eden Hotel. Det projekterade värdet för energianvändningen är baserat på de värden som finns dokumenterat gällande LEED-certifieringen från SKANSKA.
Modellen av den projekterade byggnaden (se 4.1 LEED-certifiering av byggnaden) är baserad på en Atemp på 5740 m2. Utomhustemperaturen i byggnadens omgivning är
baserad på ett normalår. De projekterade värdena för de påverkansparametrar som studeras i detta examensarbete är en beläggningsgrad för hotellet (andelen uthyrda rum, tidsschema för projekterat användande av laster finns i Bilaga 6) på 38%, tappvarmvattenanvändning på 10 m3/dygn och temperaturverkningsgrad för
värmeväxlare på 89%. Dessutom är det projekterade medelvärdet på g-värde och U-värde för byggnadens fönster 0,33 respektive 1,5 W/m2K. Inomhustemperaturen i hotellrummen projekterades till 21-25°C. Läs mer under avsnitt 4.1 LEED-certifiering av byggnaden. Vidare har endast normalkorrigerade värden för fjärrvärme och komfortkyla tagits hänsyn till i energiuppföljningen. Mer om detta finns under avsnitt 4.2.2 Byggnadens energianvändning. Energianvändningen för åren 2012-2016 samt för den projekterade byggnaden finns i Bilaga 1, Bilaga 2 och Bilaga 3. Byggnadens totala energianvändning inkluderar användningen av fjärrvärme (normalkorrigerad), komfortkyla och el.
23
Figur 2. Byggnadens totala energianvändning för åren 2012–2016 samt för den projekterade energianvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
I Tabell 4 har den projekterade byggnadens totala energianvändning jämförts med byggnadens energianvändning mellan åren 2012–2016. Byggnadens energianvändning år 2016 har störst avvikelse, på 38 %, vid jämförelse med det projekterade värdet när 2012 års energianvändning har exkluderats. Den lägsta avvikelsen är 25 % vilket kan ses vid jämförelse av energianvändningen år 2014 och det projekterade värdet.
Tabell 4. Skillnaden mellan den verkliga byggnadens energianvändning och den projekterade energianvändningen i % (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011)
Total energianvändning [kWh/m2,år]
Avvikelse från projekterat värde [%]
Projekterad byggnad 200 Referensvärde
År 2016 275 38
År 2015 253 27
År 2014 250 25
År 2013 256 28
År 2012 288 44
I Tabell 5 presenteras energibesparing i procent för energianvändningen för åren 2012– 2016 med referensbyggnadens (se avsnitt 4.1 LEED-certifiering av byggnaden)
0
100
200
300
400
2016
2015
2014
2013
2012
Projekterat
värde
T
o
tal
en
er
g
ian
v
än
d
n
in
g
[k
W
h
/m
2,år]
24
energianvändning som utgångspunkt. Energibesparingen för projekterad byggnad är 43% vid jämförelse med referensbyggnaden. Den högsta energibesparingen för den verkliga byggnaden är 29 % vilket erhålls genom att jämföra referensbyggnad med den undersökta byggnadens energianvändning år 2014.
Tabell 5. Skillnaden mellan den verkliga byggnadens energianvändning, den projekterade energianvändningen och energianvändning för referensbyggnaden
(Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011) Total energianvändning [kWh/m2,år] Energibesparing jämfört med referensbyggnad [%] Referensbyggnad 352 Referensvärde Projekterad byggnad 200 43 År 2016 275 21 År 2015 253 28 År 2014 250 29 År 2013 256 27 År 2012 288 18 5.1.1 Fjärrvärmeanvändning
Den normalårskorrigerade fjärrvärmeanvändningen för åren 2012–2016 kan ses i ett grafiskt format i Figur 3. Figur 3 visar även hur hög den verkliga användningen är i jämförelse med det projekterade värdet. Det som kan utläsas från Figur 3 är att fjärrvärmeanvändningen minskade mellan åren 2012–2014 men har sedan dess ökat något under de senaste två åren.
25
Figur 3. Den årliga fjärrvärmeanvändningen för åren 2012-2016 och den projekterade fjärrvärmeanvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
Den projekterade och verkliga fjärrvärmeanvändningen sett över ett år kan ses i Figur 4. Fjärrvärmeförbrukningen över ett år följer en liknande trend för samtliga värden vilket innebär att inga stora avvikelser på grund av datafel eller liknande påverkar resultatet.
Figur 4. Den årliga fjärrvärmeanvändningen sett över ett år för åren 2012-2016 och den projekterade fjärrvärmeanvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
0
50
100
150
2016
2015
2014
2013
2012
Projekterat
värde
Fj
ärrv
ärm
ean
v
än
d
n
in
g
[k
W
h
/m
2,år]
Årlig användning av fjärrvärme
0
5
10
15
20
Fj
ärrv
ärm
ean
v
än
d
n
in
g
[k
W
h
/m
2,m
ån
]
Månatlig användning av fjärrvärme
26
5.1.2 Fjärrkylanvändning
Fjärrkylaanvändningen (där endast komfortkyla tas hänsyn till) presenteras i Figur 5. Som kan utläsas i Figur 5 är att den projekterade fjärrkylaanvändningen är väsentligt lägre än fjärrkylaanvändningen för åren 2012–2016. Dessutom visar Figur 5 att användningen av fjärrkyla mellan åren 2012–2016 har ökat med cirka 67%.
Avvikelsen mellan fjärrkylaanvändningen år 2016 och det projekterade värdet är 19 kWh/m2,år, vilket är den största avvikelsen mellan den verkliga och projekterade användningen av fjärrkyla. Procentuellt sett blir denna avvikelse 173%. Den lägsta avvikelsen är 7 kWh/m2,år (66% avvikelse) och detta gäller vid jämförelse mellan 2012 års användning och det projekterade värdet.
Figur 5. Den årliga fjärrkylaanvändningen för åren 2012-2016 och den projekterade fjärrkylaanvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
Figur 6 presenterar fjärrkylaanvändningens variation över ett år. Fjärrkylaanvändningen följer en trend vilket innebär att värden för fjärrkylaanvändningen är rimliga. Toppvärdet för juli år 2014 som kan ses i Figur 6 representerar en hög användning av fjärrkyla som kan bero på höga temperaturer under denna månad.
27
Figur 6. Den årliga fjärrkylaanvändningen sett över ett år för åren 2012-2016 och den projekterade fjärrkylaanvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
5.1.3 Elanvändning
Elanvändningen presenteras grafiskt med hjälp av Figur 7. Som kan utläsas i Figur 7 är den totala elförbrukningen för år 2012-2016 högre än det projekterade värdet för elförbrukningen. Detta beror främst på att den projekterade verksamhetselanvändningen är lägre än den verkliga användningen av verksamhetsel. Däremot är den projekterade fastighetselanvändningen något högre än fastighetselanvändningen för åren 2012-2016. I stora drag är byggnadens verkliga elanvändning relativt konstant från år till år. Notera att elanvändningen år 2012 innehåller datafel, vilket gör att elanvändningen blir högre än de andra årens elanvändning. Därför exkluderas användningen för år 2012 i Figur 8 och Figur 9.
Vid jämförelse mellan den totala elanvändningen för åren 2012-2016 och det projekterade värdet är avvikelsen i genomsnitt cirka 30 kWh/m2,år vilket ger cirka 26% avvikelse. Gällande verksamhetsel är medelavvikelsen mellan projekterade och verklig energianvändning 36 kWh/m2,år och detta innebär en avvikelse på 44%. Den projekterade användningen av fastighetsel är i genomsnitt cirka 9 kWh/m2,år högre än användningen för åren 2013-2016. Detta ger en skillnad på 27 %.
0
5
10
15
Jan
Feb
Mar
A
p
28
Figur 7. Den årliga elanvändningen för åren 2013-2016 och den projekterade elanvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
I Figur 8 presenteras användningen av fastighetsel över ett år. Den projekterade användningen av fastighetselen är högre samt mer konstant över ett år vid jämförelse mellan användningen för åren 2013-2016. Detta kan bero på att vid projektering används ofta ett schablonvärde för fastighetselanvändningen vilket används över hela året. Trots att simuleringsprogrammet är omfattande och tar hänsyn till flera aspekter, tas inte tillräckligt många aspekter hänsyn till för att täcka in variationen av fastighetselanvändninngen över ett år.
29
Figur 8. Fastighetselanvändningen över ett för åren 2013-2016 och den projekterade elanvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
Användningen av verksamhetsel över ett år presenteras i Figur 9. Den projekterade användningen är lägre än användningen av verksamhetsel för åren 2013-2016. Dock följer samtliga värden samma trend.
Figur 9. Verksamhetselanvändningen över ett för åren 2013-2016 och den projekterade elanvändningen (Hagelfors, 2017b) (SKANSKA, 2011).
0
2
4
Fö
rb
ru
k
n
in
g
av
fast
ig
h
et
sel
[k
W
h
/m
2,m
ån
]
Månatlig användning av fastighetsel
2016 2015 2014 2013 Projekterat värde
0
5
10
15
Fö
rb
ru
k
n
in
g
av
verk
sam
h
et
sel
[k
W
h
/m
2,m
ån
]
Månatlig användning av verksamhetsel
30
5.2 Byggnadens betygsnivå enligt LEED-certifieringssystemet
Den totala energikostnaden, kostnadsbesparingen och den slutgiltiga betygsnivån för respektive år presenteras i Tabell 6. Beräkningarna är gjorda i detta examensarbete med hjälp av Bilaga 4 och Tabell 1. Den verkliga byggnadens energikostnadsbesparingar år 2013–2016 uppnådde betygsnivån LEED-Silver, vilket är lägre än den projekterade byggnadens betygsnivå LEED-Guld. Data för byggnadens energianvändning år 2012 innehåller ett antal fel och osäkerheter vilket innebär att betygsnivån för detta år är missvisande och exkluderas från studien.Tabell 6. Erhållen certifieringsnivå för projekterad byggnad och den verkliga byggnaden vid jämförelse med referensbyggnad.
Total energikostnad [tusen USD/år] Kostnadsbesparing EAC1-poäng[1] Total poäng[2] Betygsnivå[2] Referensbyggnad 252 0 0p - -
Projekterad byggnad 155 38% 16p 65p Guld
År 2016 207 18% 6p 55p Silver
År 2015 197 22% 8p 57p Silver
År 2014 195 23% 8p 57p Silver
År 2013 202 20% 7p 56p Silver
År 2012 236 6% 0p 49p Certifierad
5.3 Jämförelse mellan byggnadens verkliga, projekterad och
simulerad energianvändning
För att verifiera den simulerade energianvändningen, och därmed validera simuleringsmodellen, simulerades en modell av den verkliga byggnaden för att jämföra dessa resultat med byggnadens verkliga energianvändning samt den projekterade energianvändningen. För att kunna göra detta har fem påverkansparametrar analyserats: Beläggningsgrad, fönstrens g-värde och U-värde, tappvarmvattenanvändning, verkningsgraden för värmeväxlaren (𝜂𝑣𝑣𝑥) och inomhustemperatur (temp). Dessa
påverkansparametrar återkommer senare i rapporten under 5.4 Känslighetsanalys. Värdena på parametrarna varierar vid jämförelse av den projekterade byggnaden och den verkliga byggnaden, vilket kan ses i Tabell 7. Emellertid i Tabell 7 kan det ses att för g-värde, U-värde och 𝜂𝑣𝑣𝑥 är lika för både den verkliga och projekterade byggnaden. Detta är på grund av att det inte är möjligt att bestämma värden på dessa parametrar för den
31
verkliga byggnaden och därför antas de vara lika stora som de projekterade värdena. Värdena på påverkansparametrarna för den verkliga byggnaden är baserade på värden från 2016. Det är således dessa värden som användes vid simulering av den verkliga byggnaden.
Tabell 7. Värden för olika påverkansparametrar
Påverkansparameter Värde år 2016 Projekterat värde[3]
Beläggningsgrad 75%[4] 38%
g-värde 0,33 (medelvärde)[5] 0,33 (medelvärde)
U-värde 1,5 W/m2K (medelvärde) [6] 1,5 W/m2K (medelvärde)
Tappvarmvattenanvändning 14 m3/dygn[7] 10 m3/dygn
Verkningsgrad för
värmeväxlaren (𝜂𝑣𝑣𝑥)
89%[8] 89%
Inomhustemperatur 19-23 °C[9] 21-25 °C
I Figur 10 presenteras byggnadens totala årliga energianvändning, där energianvändningen vid simulering baserad på verkliga värden jämförs med den verkliga energianvändningen år 2016 och projekterad energianvändning. Energianvändningen för simuleringen baserad på verkliga värden för år 2016 finns i Bilaga 4. I Tabell 8 visas avvikelserna mellan de tre fallen i procent. Minustecknet framför avvikelsen i Tabell 8 innebär att värdet är lägre än referensvärdet. Plustecknet framför avvikelsen betyder att värdet är högre än referensvärdet.
Figur 10 och Tabell 8 visar att den verkliga energianvändningen år 2016 är högst av de tre fallen. Vid jämförelse mellan energianvändningen erhållen från simuleringen baserad på verkliga värden och byggnadens verkliga energianvändning år 2016 är energianvändningen från simuleringsfallet baserat på verkliga värden 12% (eller 32 kWh/m2,år) lägre än den verkliga energianvändningen år 2016. Energianvändningen från simuleringen baserad på verkliga värden är däremot 43 kWh/m2,år högre, vilket motsvarar en avvikelse på 22%, än den projekterade byggnadens energianvändning. Detta innebär att simuleringsmodellen för den projekterade byggnaden som använts innehåller parametrar som skiljer sig från de verkliga värdena då energianvändningen från simuleringen som är baserad på verkliga värden kom närmare den verkliga
