• No results found

Energiprestanda i nyproducerade småhus: En undersökning av ett typhus i södra Sverige

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Energiprestanda i nyproducerade småhus: En undersökning av ett typhus i södra Sverige"

Copied!
75
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

EXAMENSARBETE

Energiprestanda i nyproducerade småhus

En undersökning av ett typhus i södra Sverige

Louise Gårdenborg

(2)
(3)

EXAMENSARBETE

ENERGIPRESTANDA I NYPRODUCERADE SMÅHUS

EN UNDERSÖKNING AV ETT TYPHUS I SÖDRA SVERIGE

Louise Gårdenborg

Luleå, februari 2011

(4)
(5)

Sammanfattning

Sammanfattning

Det är idag stort fokus på energiprestanda, detta gäller inte minst för byggnader, då bebyggelsen står för 40% av Sveriges totala energiförbrukning. I takt med ökade energipriser och fokus på klimatdebatten stramas därför reglerna åt för nybyggnation och flera nya begrepp så som lågenergihus, passivhus, nollenergihus och plusenergihus är vanligt förekommande både i marknadsföringar och diskussioner.

Syftet med detta arbete är att undersöka och sammanställa de krav som ställs på nybyggda småhus i Sverige idag. Denna rapport svarar också på frågorna om vad de olika begreppen för ”lågenergihus” innebär. Utöver detta har ett nybyggt typhus undersökts genom att en energiberäkning har genomförts. I denna beräkning har man också undersökt vilka förändringar som krävs för att typhuset ska kunna möta de kriterier som ställs för ett passivhus.

Resultatet visar att definitionerna för de olika ”lågenergihus”-begreppen är spretiga. Det visar också de krav som Boverket ställer på nybyggen idag är lågt ställda i jämförelse med de krav som ställs på de betydligt hårdare kriterierna för passivhus. Typhuset uppfyller i grundutförande Boverkets krav, men är relativt långt ifrån att klara de krav som ställs för ett passivhus. Genom att öka klimatskalets täthet och isoleringsgrad och införa värmeåtervinning på frånluften så närmar sig typhuset de krav som krävs för att det ska kunna

(6)
(7)

Abstract

Abstract

Energy-saving is in focus today, this applies to buildings as well, since the building-stock represents 40% of the total energy-consumption in Sweden today. With increasing energy-prices and focus on global warming, the rules for building new houses is more focused on the buildings energy-efficiency.

New concepts such as low-energy houses, passive houses, zero-energy houses and plus-energy houses are heard of both in marketing and discussions.

The purpose of this thesis is to investigate and summarise the demands that are required for building a new house today in Sweden today. This report answers what the different new concepts of “low-energy houses” means. It also investigates a newly built typehouse by performing an energy-simulation.

When doing this energy-simulation it has also been investigated what changes are needed for the typehouse to meet the demands to be classified as a passive house.

The result shows that the definitions for different ”low-energy house”-concepts are straggling. It also shows that the demands on new buildings set up by the Swedish National Board of Housing, Building and Planning (Boverket) are relatively low compared to the more extensive demands required for a passive house. The typehouse meets the demands set up by Boverket, but is relatively far away from meeting the criterion set up for a passive house. By increasing

(8)

”Den miljövänligaste energin är den som aldrig brukas.”

(9)

Innehållsförteckning

Innehållsförteckning

SAMMANFATTNING ... I ABSTRACT ... III INNEHÅLLSFÖRTECKNING... V FÖRORD ... VII FÖRKORTNINGAR ... IX FÖRKLARINGAR ... X

1 INLEDNING ... 1

1.1 Bakgrund och motivation ... 1

1.1.1 Företaget ... 3

1.2 Syfte och mål ... 4

1.3 Avgränsningar ... 5

2 METOD ... 6

2.1 Forskningsupplägg ... 6

2.1.1 Litteraturstudier ... 7

2.1.2 Experiment ... 8

3 TEORI ... 9

3.1 Svensk byggstandard ... 9

3.1.1 Funktionskrav ... 11

3.1.2 EU-direktiv ... 11

3.1.3 Vad är egentligen ett lågenergihus? ... 12

3.2 Passivhus ... 15

3.2.1 Internationella passivhuskriterier ... 16

3.2.2 Grundläggande konstruktion för passivhus ... 18

3.3 Energibalans och energiberäkningar... 24

(10)

4.2.1 Grundläggande indata ... 31

4.2.2 HVAC-system ... 42

4.2.3 Simuleringsresultat av typhuset i grundutförande ... 43

4.3 Utveckling av typhuset ... 44

4.3.1 Effektiv värmeåtervinning ... 45

4.3.2 Eliminering av köldbryggor ... 46

4.3.3 Optimering av klimatskalet ... 47

4.3.4 Övriga energibesparingsåtgärder ... 49

4.4 Sammanfattande simuleringsresultat ... 50

5 DISKUSSION OCH SLUTSATS ... 51

5.1 Riktat till forskningsfrågorna ... 51

5.2 Studien i helhet ... 54

5.3 Fortsatta studier ... 55

6 REFERENSER ... 56

(11)

Förord

Förord

I denna rapport redovisas resultatet från en studie om energieffektivisering vid nyproduktion av småhus. Rapporten är ett examensarbete om 30hp för universitetsutbildningen Civilingenjör Arkitektur vid Luleå Tekniska Universitet.

Studien, som genomförts under hösten 2010, har genomförts i samarbete med ett småhusproduktionsföretag i sydöstra Sverige och Luleå tekniska universitet (LTU), avdelningen för byggkonstruktion.

Jag vill rikta ett stort tack till mina handledare på företaget, min handledare Jutta Schade, doktorand vid LTU och min examinator Thomas Olofsson, professor vid LTU.

Jag vill även rikta ett stort tack till företaget Equa som gett mig tillgång till att använda beräkningsprogrammet IDA ICE.

Sist men inte minst vill jag tacka min opponent Sheraz Iqbal för hans hjälp med att granska rapporten.

(12)
(13)

Förkortningar

Förkortningar

BBR Boverkets byggregler

EPBD2 Direktivet om byggnaders energiprestanda

FTX system Från- och tilluftsventilation med värmeåtervinning HVAC Heat, Ventilating and Air Conditioning (Värme,

Ventilation och Luftkonditionering) NNE-byggnader Nära nollenergibyggnad

PHPP The Passive House Planning (Design) Package SFP Specific Fan Power (Specifik fläkteffekt). Ett mått på

fläkts/aggregats el-effektivitet.

(14)

Förklaringar

Nedan definieras termer som används i rapporten och vad de avser att syfta till i denhär rapporten.

Atemp Arean av samtliga våningsplan för temperaturreglerade

utrymmen, avsedda att värmas till mer än 10°C, som begränsas av klimatskalets insida (Boverket, 2009).

Dagsljus- Ett mått på mängden dagsljus som kommer in genom ett transmittans fönster (Energifönster, 2011).

Energibehov Byggnadens energianvändning fördelat på Atemp uttryckt i kWh/m2 per år. Hushållsenergi inräknas inte. Inte heller verksamhetsenergi som används utöver byggnadens grundläggande verksamhetsanpassade krav på värme, varmvatten och ventilation (Boverket, 2009).

Energiprestanda En byggnads energiprestanda definieras som, ”Den beräknade eller uppmätta energimängd som behövs för att uppfylla det energibehov som är knutet till normalt bruk av byggnaden, vilket bland annat inbegriper energi som används för uppvärmning, kylning, ventilation, varmvatten och belysning.” Denna mängd skall återges i en eller flera numeriska indikatorer, som beräknats med beaktande av isolering, tekniska egenskaper och typ av installation, byggnadens utformning och placering ur klimatperspektiv, exponering för sol och påverkan från närliggande byggnader, egen energiproduktion samt andra faktorer,

(15)

Förklaringar

inbegripet inomhusklimatet, som påverkar energibehovet.

(Europaparlamentet och Europeiska Unionens Råd , 2010) Klimatskal De integrerade delar av en byggnad som skiljer dess interiör

från utomhusmiljön så som golv, väggar, tak, fönster och dörrar. (Europaparlamentet och Europeiska Unionens Råd , 2010)

Köldbrygga Lokala förändringar i klimatskalets homogena utformning eller uppbyggnad som medför ökat värmeflöde i dessa delar jämfört med övriga (Pettersson, 2008).

Primärenergi Energianvändningen för värme, ventilation, varmvatten och hushållsel sammantaget, fördelat på Atemp uttryckt i kWh/m2 per år (Boverket, 2009).

Solenergi- Ett mått på hur mycket av solens värme som kommer in transmittans genom ett fönster (Energifönster, 2011).

U-värde Uttrycker förmågan att överföra värme från ett medium till ett annat. I tekniska sammanhang detsamma som

värmegenomgångskoefficient, uttryckt i W/m2K (Nationalencyklopedin, 2011).

Övertemperatur- Beskriver andelen timmar per år då den genomsnittliga frekvens rumstemperaturen överstiger 25°C.

(16)
(17)

Inledning

1 INLEDNING

I det här kapitlet presenteras bakgrunden och motivationen för rapporten följt av syfte och frågeställning. Slutligen presenteras rapportens upplägg och dess disposition.

1.1 Bakgrund och motivation

Det talas idag mycket om den globala uppvärmningen, ökade extrema väderförhållande och om att världens energisystem inte är framtidsanpassade.

Dagens trender jorden över för energiförbrukning och -försörjning håller inte varken i ekonomiskt, socialt eller ekologiskt avseende (IEA, 2009). Vi är eniga att något måste göras, men få tar initiativ och aktivt handlar. Den internationella överrenskommelsen i form av Kyotoprotokollet är ett exempel på ett initiativ som tagits. Avtalet trädde i kraft den 16 februari 2005 och har som mål att de årliga globala utsläppen av växthusgaser ska minskas med minst 5,2 procent från året 1990 till perioden 2008-2012. Detta är ett steg i rätt riktning, men för att kunna upprätthålla mänsklighetens framtida välmående krävs mer eller mindre en energirevolution. För att lyckas med detta måste vi säkra en betalbar och pålitlig energiförsörjning och snabbt ställa om till ett CO2-fattigt, effektivt och miljövänligt energiförsörjningssystem (IEA, 2009).

I kölvattnet av klimatdebatten och höjda energipriser har intresset för

(18)

energianvändningen i Sverige (Statens energimyndighet, 2009).

Besparingspotentialen inom den bebyggda miljön är därmed stor.

Ett förändrat byggande kommer även att tvingas fram med Boverkets förslag till nya energihushållningsföreskrifter i byggreglerna. Den 19 maj 2010 antogs EU-direktivet 2010/31/EU om byggnaders energiprestanda vilket kommer att få en mycket stor påverkan för byggbranschen i Sverige. I EU-direktivet används begreppet ”nära-nollenergibyggnad”. Målsättningarna för energianvändning är en halvering jämfört med idag (Europaparlamentet och Europeiska Unionens Råd , 2010). I dag byggs enbart en liten andel av nya byggnader i Sverige så energieffektiva som det nya EU-direktivet kräver (FEBY, 2009).

Stora energibesparingar kan göras genom att hus planeras, konstrueras och byggs för låg energiförbrukning redan från början. Ur energiförbrukningssynpunkt är det intressant att notera att den absolut största energiåtgången för småhus förbrukas under byggnadens brukstid. Ur energisynpunkt talar detta för en medveten satsning på att ständigt sträva efter att minska energianvändningen i våra byggnader under den tid de används.

Figur 1: Energianvändningen i småhus (Pettersson, 2008)

Byggbranschen står inför en rad spännande utmaningar i denna

”energirevolution” och måste nu aktivt handla för att kunna upprätthålla ett hållbart samhälle och bidra till att hindra den globala uppvärmningen.

Bygga ≈ 15%

Driva ≈ 85%

Riva < 1%

(19)

Inledning

1.1.1 Företaget

Företaget som detta examensarbete har utförts hos är verksamt inom småhusbranschen i sydöstra Sverige. Husföretaget är en totalleverantör av arkitektritade småhus.

Småhusbranschen har likt övriga byggbranschen fått upp ögonen för energifrågor, vilket med stor sannolikhet kommer att vara en betydande konkurrensfaktor inom byggbranschen i framtiden.

För att uppnå energieffektivare byggnader och vara konkurrenskraftiga på marknaden nu och i framtiden vill husföretaget undersöka möjligheterna för att kunna höja sina hus energiprestanda.

För den här studien har ett av företagets hus valts att studeras. Huset kommer vidare i den här rapporten benämnas typhuset.

Figur 2: Bild typhus

(20)

1.2 Syfte och forskningsfrågor

Syftet med det här examensarbetet är att visa vilka alternativa lösningar på utformningen av ett valt typhus som kan bidra till att höja byggnadens energiprestanda.

Fyra forskningsfrågor har formulerats för att styra arbetet.

Forskningsfråga I

Vad är energistandarden för småhus i Sverige idag?

Utifrån Svensk byggnorm identifieras de rådande och framtida omarbetade kraven för energihushållning i Sverige.

Forskningsfråga II

Vad är de generella kraven för passivhus idag och vad finns det för byggnadstekniska lösningar för att kunna uppnå kraven för passivhus?

Utifrån internationellstandard identifieras de rådande koncepten för passivhus och exempel på byggnadstekniska lösningar för att uppnå dessa pressenteras.

Forskningsfråga III

Vilken energiprestanda uppnår typhus idag?

Ett experiment genomförs för att beräkna ett valt typhus energiprestanda.

Forskningsfråga IV

Vilka åtgärder kan vidtas för att höja typhusets energiprestanda och vad krävs för att typhuset ska uppnå passivhusstandard?

En alternativ utformning av typhuset för att höja byggnadens energiprestanda undersöks och analyseras.

(21)

Inledning

1.3 Avgränsningar

Många faktorer spelar in vad det gäller en byggnads energiprestanda. Den här studien är avgränsad till att behandla småhus belägna i södra Sverige.

I studien har enbart ett typhus studerats. Typhuset som valts att studeras i experimentet är ett hus som ingår i företagets satsning på grupphusprojekt.

Detta innebär att denna hustyp kommer att byggas flera gånger i samma utförande. Två hus är redan under byggnation när studien utförs och ytterligare byggstarter är planerade. Dokumentationen för huset är bra och komplett.

Vilket har gjort att tillgången till indata för experimentet har varit god.

I studien har det valts att utgå från internationell standard för passivhus. Detta för att dessa krav är högre ställda än motsvarande krav i Sverige.

I den här studien behandlas byggnadens energiprestanda och hänsyn till investerings- och livscykelkostnader har inte tagits med då studien skulle bli allt för omfattande och inte hinnas med inom tidsramarna för arbetet.

(22)

2 METOD

Detta kapitel beskriver valt tillvägagångssätt för studien.

2.1 Forskningsupplägg

I en inledande fas av arbetet studeras litteratur för att bli mer insatt och få en djupare kunskap i området. Litteraturstudien besvarar forskningsfrågorna ett och två. Utifrån litteraturstudien formuleras problemformulering och avgränsningar för arbetet specificeras.

För att besvara forskningsfrågorna tre och fyra har ett simuleringsexperiment genomförts. Som objekt för simuleringsexperimentet har ett typhus valts. En alternativ utformning av typhuset med högre energiprestanda tas fram.

Energiberäkningar utförs, vars resultat sammanställs, analyseras och diskuteras.

(23)

Metod

Tabell 1: Forskningsupplägg

Huvudsyfte Forskningsfråga Metod

Att identifiera Svensk Byggstandard för energihushållning.

FF I – Vad är

energistandarden för småhus i Sverige idag?

Litteraturstudie

Att identifiera

möjligheterna för att bygga passivhus utifrån internationella krav.

FF II - Vad är de generella kraven för passivhus idag och vad finns det för

byggnadstekniska lösningar för att kunna uppnå kraven för passivhus?

Litteraturstudie

Att beräkna ett valt typhus

energiprestanda.

FF III – Vilken

energiprestanda uppnår typhus idag?

Energisimulation av typhuset i IDA ICE.

Analys Att undersöka vad som

krävs för att typhuset ska närma sig eller uppnå kraven för passivhus.

FF IV – Vilka åtgärder kan vidtas för att höja typhusets

energiprestanda och vad krävs för att typhuset ska uppnå passivhusstandard?

Energisimulation av alternativ utformning av typhuset i IDA ICE.

Analys

2.1.1 Litteraturstudier

Utgångspunkten i det här arbetet har varit att söka nyutgiven information från pålitliga källor. Boverket, Passivhus Institutet, Passivhuscentrum, Forum för Energieffektiva byggnader, Energimyndigheten, komponent- och

(24)

2.1.2 Experiment

Att kunna leva upp till de nya och skärpta kraven för energianvändningen i byggnader är en stor och spännande utmaning för byggsektorn. För att klara de nya kraven i BBR krävs det att energibalansberäkningar utförs.

Experimentet går ut på att ta fram förslag på energieffektiviseringsåtgärder som gäller specifikt för valt objekt (typhuset). Experimentet besvarar forskningsfråga tre och fyra.

Typhuset är ett enfamiljshus i södra Sverige. Det är byggt i ett plan med 5 rum och kök och en boarea på 115m2. För att kunna beräkna husets energiprestanda har beräkningsprogrammet IDA ICE använts. I ett första simuleringsskede simuleras energiförbrukningen för typhuset i grundutförande. Vidare utförs ytterligare tre simuleringsförsök där husets energiprestanda stegvis förbättrats.

De tre simuleringsstegen är följande:

1. Effektiv värmeåtervinning 2. Eliminering av köldbryggor 3. Optimering av klimatskal.

Vid energioptimering av huset undersöks det om huset kan uppnå passivhusstandard. Varför just passivhus väljs som utgångspunkt är för att passivhus är den ledande standarden för energibesparande konstruktioner världen över (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009). Samt att passivhus är ett välbeprövat och vedertaget begrepp i bl.a. Tyskland, Österrike och Schweiz.

(25)

Teori

3 TEORI

I det här kapitlet beskrivs det teoretiska ramverk som har använts för att kunna besvara forskningsfrågorna i denna studie. Inledningsvis beskrivs relevanta byggstandarder, sedan beskrivs mer ingående standarder och normer för passivhus, slutligen beskrivs teorier om energiberäkningar samt strategier för energioptimering.

3.1 Svensk byggstandard

Boverkets byggregler (BBR) styr nivån på byggnaders energiprestanda för majoriteten av nya byggnader i Sverige. Dessa byggregler är minimikrav och dess uppgift är att reglera och begränsa så att oacceptabla förhållanden och ohälsa undviks. Energihushållning behandlas i Boverkets byggregler, avsnitt 9.

I BBR 2009 är Sverige indelat i tre klimatzoner. Detta för att bättre kunna anpassa kravnivåerna utifrån de olika förhållandena som råder i de olika delarna av landet.

Klimatzon I: Norrbotten, Västerbottens och Jämtlands län.

(26)

Tabell 2: Boverkets byggregler (BBR 16), avsnitt 9

Allmänt

”Byggnader ska vara utformade så att energianvändningen begränsas genom låga värmeförluster, lågt kylbehov, effektiv värme- och kylanvändning och effektiv elanvändning”

(BFS 2006:12)

Energibehov

Bostäder (med annat uppvärmningssätt än elvärme)

Bostäder (med elvärme)

Zon I Zon II Zon III

150 (kWh/m2 år) 130 (kWh/m2 år) 110 (kWh/m2 år)

95 (kWh/m2 år) 75 (kWh/m2 år) 55 (kWh/m2 år) Primärenergibehov Ingår i energibehovet, dock fri primärenergi för

hushållsel och verksamhetsel.

Effektbehov

Bostäder (med annat uppvärmningssätt än elvärme)

Bostäder (med elvärme)

Zon I Zon II Zon III

Inga föreskrivna krav.

5,5kW 5,0 kW 4,5 kW

Övertemperaturfrekvens Inga krav eller rekommendationer att beakta.

Klimatskal Inga krav eller rekommendationer att beakta.

Klimatskärmens lufttäthet

Inget värde, dock så pass tät att krav på byggnadens specifika energianvändning och installerad eleffekt för uppvärmning uppfylls.

Inga krav för provtryckning.

Köldbryggor Inga krav eller rekommendationer att beakta.

U-värden klimatskal Inga krav eller rekommendationer att beakta.

Fönster Inga krav eller rekommendationer att beakta.

Ventilation Endast allmänna råd om att hus > 60m2 ska ha en återvinning som är > 70%.

Energiberäkningar Valfri metod som hänvisar till gällande ISO EN 13790

(27)

Teori

3.1.1 Funktionskrav

De byggregler som bransch och myndigheter formulerar är, till skillnad mot tidigare mer detaljerade regelverk, idag utformade som funktionsbaserade krav.

När man talar om energihushållning och effektiv energianvändning föreskrivs övergripande krav för byggnader. Dessa krav om egenskaper måste i sin tur preciseras i delkrav för byggnaden och dess olika ingående delar till något man kan benämna byggnadstekniska funktionskrav. För att ta ett exempel kan ett sådant funktionskrav för en byggnadsdels lufttäthet innebära att lufttätheten ska uppnås, medan metoden kan väljas fritt.

Sättet att funktionsbeskriva byggnadsdelar och hela byggnader öppnar naturligt möjligheter för nya idéer, nya konstruktionslösningar och materialkombinationer. Att utgå från funktionsbaserade krav förutsätter att man väl känner till de förutsättningar som gäller för den byggnadsfysikaliska funktionen för såväl värme och fukt som för ljud och brand etc. (Pettersson, 2008).

3.1.2 EU-direktiv

I december 2002 trädde europaparlamentets och rådets direktiv 2002/91/EG om byggnaders energiprestanda i kraft. Syftet med direktivet var att främja en förbättrad energiprestanda i byggnader i unionen och samtidigt ta hänsyn till kraven på inomhusklimat och kostnadseffektivitet. (Boverket, 2010)

I Sverige har direktivet genomförts genom

införandet av systemet med energideklarationer för byggnader, förändringar i det svenska byggregelverket (BBR) och

informationsarbetet bland annat via energirådgivare och energikontor.

Under 2009 och 2010 har direktivet om byggnaders energiprestanda (EPBD2) arbetats om. Omarbetningen har resulterat i ett betydligt mer omfattande dokument. De 17 artiklarna och 1 bilaga har utökats till 31 artiklar med 5

(28)

Redan 2015 förespråkas ett etappmål att 30 procent av alla nya byggnader når en halverad energianvändning jämfört med dagens byggregler.

Enligt det omarbetade EU-direktivet, 2010/31/EU, ska alla nya byggnader år 2021 använda maximalt hälften av den energi som är tillåten idag. I direktivet nämns även ”nära-nollenergibyggnad”. Ett förslag på hur definitionen av en nära-nollenergibyggnad kan vara är (Europaparlamentet, 2010):

”En byggnad som har mycket hög energiprestanda. Nära nollmängden eller den mycket låga mängden energi som krävs bör i mycket hög grad tillföras i form av energi från förnybara energikällor, inklusive energi från förnybara energikällor som produceras på plats, eller i närheten.”

Uttrycket nära-nollenergibyggnader kommer att leda till förändringar i byggregelverket. Uttrycket handlar både om byggnader och om tillförselsystem varför det inte är lämpligt att föra in det som ett uttryck i byggregelsystemet.

Det omarbetade direktivet medför att de delar som ingår i definitionen av nära- nollenergibyggnader, det vill säga uttrycken mycket hög energiprestanda och mycket hög grad energi från förnybara energikällor måste konkretiseras för inhemska förhållanden. Redan nu arbetar Boverket med en skärpning av energikraven, vilket är ett steg i riktning mot mycket hög energiprestanda.

Boverket föreslår att byggda lågenergihus analyseras avseende faktisk energianvändning, inomhusmiljö och fuktbelastning för att kontrollera att husen har avsedda funktioner. Det ska utgöra ett underlag för att konkretisera uttrycket mycket hög energiprestanda utifrån inhemska förhållanden. Uttrycket mycket hög energi från förnybara energikällor utreds i ett separat regeringsuppdrag. Hur dessa begrepp ska implementeras i Sverige bör göras av berörda myndigheter tillsammans med regeringen och ska redovisas till kommissionen senast 2015 (Boverket, 2010).

3.1.3 Vad är egentligen ett lågenergihus?

Det finns idag många olika begrepp när det gäller koncept för att minska energianvändningen i hus. De vedertagna begreppen är till fördel för att kunna kvalitetssäkra innebörden av byggkonceptet i marknadsföring och kommunikation inom bygg- och förvaltningsprocessen.

Lågenergihus är ett allmänt samlingsbegrepp för byggnader som använder mindre energi än hus byggda enligt praxis eller enligt vad byggnormen kräver (Wall, 2008). En gemensam och viktig parameter för alla lågenergihus är ett

(29)

Teori

innebär att anslutningarna mellan de olika byggnadsdelarna är lika bra isolerade som var och en av byggnadsdelarna. Klimatskalet utformas lufttätt för att förhindra att det uppstår oönskat luftläckage av kalluft under vintern som måste värmas.

De mest diskuterade och använda koncepten för lågenergihus i Sverige idag är:

Passivhus (med detaljerad svensk kravspecifikation) Minienergihus (med detaljerad svensk kravspecifikation) Nollenergihus

Plusenergihus

Smarta eller Intelligenta hus

Gemensamt för alla dessa begrepp är att de saknar en entydig definition av dess innebörd eller dess ingående parametrar. (Statens energimyndighet, 2010) För att reda ut begreppen presenteras nedan de övergripande bakomliggande tankarna för vart koncept. Följt av detta görs sedan en djupare dykning i vad konceptet för passivhus innebär.

Tabell 3: Begrepp för lågenergihuskoncept

Passivhus

Passivhus är en byggstandard för att uppnå en mycket energieffektiv byggnad på ett kostnadseffektivt sätt. I ett passivhus tillvaratar man passivt tillförd energi istället för att distribuera energi via t.ex. radiatorer. Syftet med kraven på passivhus är att minimera behovet av tillförd effekt och energi för uppvärmning så att erforderlig termisk komfort kan uppnås med hjälp av distribution av värme via hygienluftsflödet. Värmeläckaget från bostaden minimeras genom att byggnaden utformas med ett välisolerat och tätt klimatskal med minimala köldbryggor samt låga U-värden i alla byggdelar.

(30)

Minienergihus

Konceptet för minienergihus har tagits fram parallellt med konceptet för passivhus. Kraven för minienergihus tillåter högre energianvändning än motsvarande krav för passivhus.

Liksom för passivhus har Forum för Energieffektiva Byggnader (FEBY) har på uppdrag av Energimyndighetens program för Minienergihus och lågenergihus utarbetat de nationella definitionerna för minienergihus i Sverige (Erlandsson, o.a., 2009).

Nollenergihus

Konceptet för nollenergihus innebär att byggnaden tillfredställer sitt energibehov med lokalt tillgänglig, lågkostnads-, icke-förorenad, förnybar energi (Torcellini, 2006 ).

I kravspecifikation för passivhus finns ett tilläggskrav för nollenergihus som säger att summan av använd energi skall vara mindre än eller lika med summan producerad energi under ett år (FEBY, 2009a).

Plusenergihus

Konceptet för plusenergihus påminner om konceptet för nollenergihus, men innebär att huset mer än tillfredställer sitt energibehov med lokalt tillgänglig, lågkostnads-, icke- förorenad, förnybar energi. Räcker inte energin genererad på platsen pga. stort behov kan dock traditionell el och energi från nätet eller naturgas accepteras. Helst ska byggnaden uppnå ett överskott av lokalt producerad energi som, när den är större än behovet, kan levereras till elnätet. Typiska teknologier för lokal produktion av el som är tillgängliga idag är solceller, solfångare, vind, vattenkraft och biobränsle.

Smarta eller Intelligenta hus

Smarta hus eller Intelligenta hus är inget vedertaget entydigt begrepp, men ett intressant område med en del tjänster som påverkar energianvändningen i hus.

Begreppet innebär i princip ett hus med inbyggda IT-relaterade funktioner för styrning och övervakning av husets alla olika installationer. Det finns skillnader mellan en smart installation i jämförelse med en vanlig installation.

Den stora skillnaden är förstås att den normala installationen inte innehåller någon intelligens medan man med en smart installation kan styra alla

(31)

Teori

Om belysning, värme och ventilation styrs med ett ”smart” system kan energibesparingar göras samtidigt som komforten ökas. Genom att mäta energiförbrukningen kan vissa förbrukare kopplas bort om förbrukningen överstiger satta gränser. De boende kan även göras medvetna om sin förbrukning genom att energivärden visa upp på en display.

3.2 Passivhus

Begreppet passivhus är ett internationellt begrepp som myntades av Wolfgang Feist i Tyskland. Han vidareutvecklade idéer från Bo Adamson om ett välisolerat hus med minimala energiförluster och Amory Lovins koncept att reducera kostnader genom energieffektivt byggande. Lovins koncept bygger på att genom en drastisk ökning av energieffektiviteten hos en byggnad kan installationerna radikalt förenklas (Feist, 2005).

Passivhus är ett byggkoncept för att uppnå en mycket energieffektiv byggnad med högsta möjliga termiska komfort på ett kostnadseffektivt sätt.

Passivhusfilosofin innebär att minimera värmeförluster genom att utföra klimatskalet välisolerat, samt att genom högeffektiva ventilationssystem minimera ventilationsförluster. Detta resulterar i ett mycket lågt värmebehov som täcks med ett smart och enkelt värmesystem (International Passive House Association, 2010).

Metodiken för passivhus kan användas oavsett geografiska och klimatmässiga skillnader, men specifika konstruktionsmässiga lösningar måste anpassas utifrån byggnadens lokalisering och platsens förutsättningar. Ett hus i norr kräver till exempel mer isolering än ett hus i söder på grund av ett kallare utomhusklimat (International Passive House Association, 2010).

Passivhuskonceptet ger omkring 80% reducerad förbrukning för värme jämfört med den lagstadgade standarden för nybyggnation (Feist W. , 2007).

(32)

3.2.1 Internationella passivhuskriterier Följande egenskaper kännetecknar ett passivhus:

Figur 4: Bild över internationella passivhuskriterier (International Passive House Association, 2010)

Tabell 4: Tabell över internationella passivhusktiterier

Allmänt

”ett passivhus är en byggnad för vilken termisk komfort kan uppnås endast genom förvärmning eller förkylning av det friskluftstillskott som krävs för tillräckligt god inomhuskvalité, utan behov av återcirkulerad luft.” (Feist W. , 2007) Energibehov

Värmebehovet och behovet av nyttig kyla begränsas till 15 kWh/m2 per år vardera.

Oberoende av geografisk placering.

Primärenergibehov

Primärenergibehovet för värme, ventillation, varmvatten och hushållsel begränsas till 120kWh/m2 per år (bedömningskriterium). De specifika energibehovsvärdena beräknas enligt PHPP och relaterar till boarean innanför klimatskalet.

(33)

Teori

Effektbehov

Värmeeffektbehovet som beräknas enligt PHPP är ca 10 W/m2 (funktionskriterium). Denna effekt kan i regel fördelas i huset med den luftvolym som krävs av hygienskäl.

Övertemperaturfrekvens Bör inte överstiga 10%.

Klimatskal

Huset har runtom ett värmeskydd av hög kvalitet.

Klimatskalet omsluts av ETT lufttätt skal (folier, invändig puts, träckivor etc.) Lufttätheten på klimatskalet kontrolleras genom provtryckning.

Klimatskärmens lufttäthet

Luftomsättningen (n50-värde) får max vara 0.6 l/h (bedömningskriterium). Mäts upp vid

provtryckning.

Köldbryggor Konstruktionen ska vara köldbryggsfri (< 0,01 W/m)

U-värden klimatskal

Klimatskalets ogenomskinliga byggnadsdelarna i form av platta på mark, ytterväggar och tak har U- värden på max 0.15 W/(m2K). Används standard- isoleringsmaterial motsvarar detta en isolertjocklek på 25-30cm. Ofta används tjockare isolering, t.ex. vid byggnader som är små eller starkt skuggade.

Fönster

Fönstren har ett U-värde på max 0.8 W/(m2K).

För att uppnå detta krävs värmeisolerande fönsterkarmar och 3-glas-isolerrutor samt att isoleringen och fönstren monteras utan köldbryggor i klimatskalet.

Glasen har en stor solenergitransmittans på i regel 50-55%. Solinstrålningen bidrar avsevärt till att reducera värmebehovet.

(34)

Ventilation

Alla rum innanför klimatskalet ventileras (under

uppvärmningsperioden) med en

ventilationsanläggning med värmeåtervinning. En energisnål fläkt suger ut den förbrukade och fuktiga luften i kök, badrum och WC och blåser den utåt. En annan fläkt blåser in frisk uteluft i vistelsezonerna (vardagsrum och sovrum). Båda luftflödena leds förbi varandra i en värmeväxlare så att frånluftens värme ”passivt” kan förvärma den kalla uteluften. Värmeåtervinningsgraden måste vara minst 75% för att säkerställa både effektivitet och komfort i rummet.

Energiberäkningar Utförs enligt PHPP.

3.2.2 Grundläggande konstruktion för passivhus God isolering och kompakthet

I passivhus är hela klimatskalet försett med extremt god termiskisolering. U- värdet för ytterväggar, grund och tak ligger mellan 0,1 – 0,15 W/(m2K) vid Centraleuropeiska förhållanden. Dessa värden är inte beroende av konstruktionsmetod, det är möjligt att använda massiva konstruktioner, träkonstruktioner, prefabricerade komponenter, stålkonstruktioner, mixad teknik etc. när man bygger passivhus. Detta är metoder som redan beprövats med gott resultat (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Erfarenheter från passivhuskonstruktioner visar att hög isoleringsförmåga kan uppnås med konventinella isolermaterial utan större svårigheter. Isolering kan i de flesta konstruktionsförhållanden ökas på utan problem. Högre kvalitetsmaterial kan användas när det är brist på utrymme eller när utrymme enbart kan skapas till en kostnad. Tjock isolering är lätt att hantera i praktiskt byggande. Om det installeras på rätt sätt är inte insatsen för att göra en tjockt isolerad vägg särskillt mycket högre än arbetsinsatsen för att tillverka en tunt isolerad vägg. Kostnaden för det extra isoleringsmaterialet är dock ett återstående problem, men isoleringsmaterial är idag relativt billiga produkter.

Med dagens energipriser är det ekonomiska optimumet för isoleringsgrad redan väldigt nära de isoleringsgrader som krävs för att klara passivhuskraven (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

(35)

Teori

Passivhusstandard kan bli uppfylld relativt enkelt om byggnaden planeras så kompakt som möjligt redan från början, dvs. att förhållandet mellan byggnadens omslutningsyta och uppvärmda volym är så låg som möjligt.

Kompakta byggnader är mer kostnadseffektiva. Genom reducering av omslutningsytan samtidigt som byggnadens funktion bibehålls minskar automatiskt värmeförlusterna, detta leder till ytterligare energibesparingsmöjligheter (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Figur 5: Bild över förhållandet mellan omslutningsyta och volym (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009)

När vi talar om enfamiljshus kan vi därmed inte tillåta oss att förstora byggnadsskalets area onaturligt i förhållande till byggnadens volym. Då energibehovskriterierna för passivhus baseras på husets uppvärmda boarea är det lättare uppnå kriterierna om boarean är stor i förhållande till husets uppvärmda volym.

Köldbryggsfri konstruktion

Köldbryggor, antingen linjära eller punktformiga, i standardkomponenters anslutningsytor eller områden i klimatskalet där ökat värmeflöde uppstår på grund av svagheter i konstruktionen måste tas med vid energiberäkningar.

Köldbryggor kräver särskild uppmärksamhet av två anledningar:

- Den lägre yttemperaturen en som köldbryggor medför kan leda till

(36)

Fönster

De mest energieffektiva fönstren på marknaden idag används i passivhus. Det finns tre viktiga punkter när det gäller energieffektiva fönster:

- 3-glas-isolerruta eller liknande glaskombination - termiskt separerad distanshållare

- isolerad och köldbryggsoptimerad karm (utförandet vid montering har även stor betydelse)

Dessa komponenter hjälper till att skapa fönster där värmeförlusterna är enbart hälften så höga som på moderna standard fönster. Då dessa fönster medger indirekt och direkt solinstrålning in i rummen kan dessa högkvalitativa fönster bidra till en positiv energibalans i passivhus, även under vinterperioden, om fönstren har rätt orientering och skuggningen är begränsad (Pokorny, Zelger, &

Torghele, 2009).

U-värdet för fönster i passivhus är lägre än 0,8 W/(m2K). På grund av låga värmeförluster ligger temperaturen på fönstrens insida runt 17°C även under kalla nätter. Komforten även nära fönstren är mycket bra under dessa förhållanden, inga irriterande drag från fönstret och heller inga oönskade kalla zoner på golvet uppstår. Detta medför att radiatorer nära fönstren som normalt krävs ej blir nödvändigt (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Lufttäthet

En byggnads externa klimatskal ska vara så lufttätt som möjligt, detta gäller även för hus som inte är passivhus. Lufttäta klimatskal är enda sättet att undvika att fukt ur luftströmmar kondenserar och fälls ut i konstruktionen då luft från insidan till utsidan passerar genom konstruktionen i skarvar och otätheter. Dragiga rum till följd av läckande konstruktioner är idag inte längre accepterat av de boende. Därav är god lufttäthet generellt ett krav i dagens konstruktionsregler. Extra god lufttäthet är speciellt viktigt i passivhus, luftströmmar genom infiltration kan inte ledas via ett värmeåtervinningssystem. För att minimera värmebehovet och skapa en fungerande drift av ventilationsanläggningen är därför lufttäthet en grundförutsättning. I passivhus får lufttätheten inte överskrida 0.6 l/h vid ett tryck på 50 Pa, detta säkerställs genom att huset provtrycks (Pokorny, Zelger,

& Torghele, 2009).

(37)

Teori

För att byggnadens klimatskal ska uppnå önskad lufttäthet är det vikigt att det finns ETT lufttätt skikt som omsluter hela den uppvärmda volymen.

Figur 6: ETT lufttätt skikt som omsluter hela den uppvärmda volymen Ventilation med värmeåtervinning

De låga uppvärmningsenergikraven för passivhus kan så gott som enbart nås om värmeåtervinning av frånluften finns i byggnaden. Utan värmeåtervinning blir värmeförlusterna i ventilationen så höga att det är blir omöjligt att reducera uppvärmningsenergi så att den uppfyller kriterierna för passivhus (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Hälsa och komfort hos de boende är det viktigaste syftet vid planering av passivhus, enbart detta gör att ett ventilationssystem är nödvändigt. Till- och frånluftssystem har visat sig vara speciellt passande i passivhus. Normalt bortför ett system av denna typ förorenad luft från kök, badrum och andra rum samtidigt som det tillför frisk, oförorenad luft utifrån till vardagsrum, barnrum, arbetsplatser och sovrum. Ett sådant system använder bara så mycket friskluft som är nödvändigt för att säkerställa rumskomfort och god hälsa hos de boende. Boytan blir endast tillförsedd med frisk luft och inte återcirkulerad luft. Detta leder till en mycket bra lufthygien. Värmeåtervinning utgör endast en liten extra ansträngning (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Modern ventilationsteknik möjliggör en värmeåtervinningseffekt från 75 till över 95% (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

(38)

Figur 7: Bilden visar ett FTX-system (Reinerdahl, 2011)

Bilden ovan visar ett FTX-system. Nr. 1. Frisk uteluft tas in = tilluft. Nr. 2.

Den kalla tilluften värms i en värmeväxlare med hjälp av den varma rumsluften som är på väg att lämna huset = frånluft. Nr. 3. Uppvärmd tilluft fördelas i huset. Nr. 4. Den förorenade frånluften tas ut från kök och badrum. Ofta finns det en separat kanal från köksfläkten eftersom det annars kan samlas fett i värmeväxlaren, vilket kan vara en brandrisk. Nr. 5. Frånluften som har lämnat sin värme till tilluften i värmeväxlaren passerar ut (Energimyndigheten, 2011).

Termisk komfort

Passivhus uppnår hög energibesparing genom dess särskillt energieffektiva konstruktionskomponenter och ventilationsteknik. Det här leder till märkbart förbättrad komfort i jämförelse med konventionella nya byggnader (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Ett välisolerat klimatskal bidrar till att temperaturen på byggnadsskalets invändiga ytor blir i stort sett samma som rumsluftens temperatur. Detta säkerställer en god termisk komfort jämfört med ett dåligt isolerat klimatskal där låga temperaturer uppstår på byggnadsskalets invändiga ytor (Pettersson, 2008).

Höga yt-temperaturer leder också till att fukt på konstruktionskomponenters yta reduceras. Luftfuktighetsrelaterade skador på utvändiga komponenter är en ickefråga i passivhus under normala brukarvanor hos de boende (Pokorny,

(39)

Teori

God termisk isolering av klimatskalet har även positiv effekt när utomhustemperaturen är hög. Välisolerade konstruktioner har stor värmekapacitet, även för lätta konstruktioner. Detta gör att dagliga variationer i utomhustemperaturen inte får någon noterbar påverkan för klimatet inne i byggnaden (Pettersson, 2008). Det innebär också att det tar lång tid att värma upp huset med hjälp av omgivande temperatur, det är därför enkelt att kyla ner ett passivhus genom att öppna fönster under de kalla timmarna på natten och sedan behålla den kalla temperaturen i huset under dagen (Pokorny, Zelger, &

Torghele, 2009).

Solenergitransmissionen bör hållas inom rimliga nivåer för att garantera trivsamt inomhusklimat under sommaren. Anpassad fönsterstorlek, lågt solenergitransmittans-värde på fönster och fasta eller rörliga fönsteravskärmningar kan bidra till detta. Används ventilationssystemet även under sommaren måste värmeåtervinningssystemet vara utformat så att det kan förbikopplas. Är byggnaden utrustad med geotermiskvärmepump kan denna användas för att förkyla tilluft under varma perioder (Pokorny, Zelger, &

Torghele, 2009).

Besparing av hushållsel

I konventionella byggnader står uppvärmningen för den dominerande energiförbrukningen. Så är inte fallet i passivhus då uppvärmningsbehoven i ett typiskt passivhus enbart förbrukar hälften så mycket energi jämfört med energin som går åt för varmvatten och hushållsel. Högeffektiva energibesparande vitvaror och hushållsprodukter i form av kylskåp, frys, ugn, lampor, tvättmaskin m.m. är därför nödvändigt för att minimera energikonsumptionen. Till exempel elektriska torkskåp har särskillt hög energiförbrukning, det är därför att rekommenderat att torka tvätt genom att hänga på klädstreck eller i torkrum. Andra energibesparandeåtgärder inkluderar solenergi, som kan täcka varmvattenbehovet under sommaren.

Primärenergibehovet för värme, ventilation, varmvatten och hushållsel sammantaget för ett passivhus begränsas till 120(kWh/m2 per år) (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

(40)

Kostnadseffektiv och effektiv byggteknik

Då ett passivhus förbrukar låg energi innebär det att man kan bygga relativt enkla värmesystem. Det finns system på marknaden som kan hantera ventilation, uppvärmning, frånluftsåtervinning och varmvattenberedning i ett och samma system. Så förutom att det blir en billig driftskostnad på ett passivhus då energiförbrukningen är låg blir också kostnaden för värmesystem relativt låg eftersom man inte behöver installera stora och dyra värmesystem.

3.3 Energibalans och energiberäkningar

För att kunna bilda sig en uppfattning om energiåtgången i byggnader krävs det att energibalansberäkningar utförs. För att beräkningarna ska ge ett resultat som är rättvisande krävs det att indata är korrekt och att erfarenhet/kunskapen hos utförarna är stor. Energiberäkningar baseras på fysiska lagar gällande termodynamik och energi. Att beräkna detta manuellt för en byggnad är oftast mycket komplext och tidskrävande, därför används vanligen någon form av beräkningsprogram som framtagits för energiberäkning av byggnader.

3.3.1 Energibalans

Enligt fysiska lagar är energi oföränderligt och kan inte försvinna, enbart omvandlas i olika former. Energi kan däremot föras bort från områden där den önskas vara. Detta leder till ”energiförluster”, även om energin fortfarande finns bevarad men omvandlat i en annan form på en annan plats.

Energibalanser kan därför endast beräknas för en area med tydligt definierade gränser. För uppvärmning och luftkonditionering i byggnader är den intressanta arean den uppvärmda eller kylda rumsvolymen. I en energibalans räknas samtliga energiflöden innanför den definierade gränsen med. För byggnaders energibalans har det visat sig vara lämpligt att definiera gränsen vid klimatskalets utsida (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Uppvärmningens och luftkonditioneringens uppgift är nu att hålla temperaturen innanför klimatskalet konstant. Om vi studerar ett värmeflöde som går igenom klimatskalet och över gränsen för balansberäkningen, t.ex. varm luft som avges genom ett fönster, ser vi att den här formen av ”värmeförlust” minskar den interna energin innanför balansarean. Detta medför att temperaturen i byggnaden sjunker och värme måste därmed tillföras till byggnaden för att

(41)

Teori

värmeförluster. Uppvärmning är därmed enbart ersättning av värmeförluster (Pokorny, Zelger, & Torghele, 2009).

Uppvärmningen av en byggnad påverkas även av faktorer som solinstrålning via fönster, energitillskott från elektriska apparater och värmetillskott från personer som vistas i huset.

Då energibalansens värmeförluster (huvudsakligen beroende av isoleringen), interna värmekällor och passivt förbrukad solenergi relativt enkelt kan beräknas kan den önskade uppvärmningsenergiåtgången beräknas utifrån energibalansen.

3.3.2 Indata energiberäkningar

Nedan beskrivs övergripande de indata som är relevanta för att kunna utföra energiberäkningar på en byggnad.

Byggnadens lokalisering

Förutom rent byggnadstekniska egenskaper påverkas en byggnads energiförbrukning även av dess placering. Faktorer som läget, lokalklimatet, mikroklimatet, orienteringen, soltillgängligheten, säsongsvariationerna, vegetationen, vinden och byggnadens utformning har därmed mer eller mindre betydelse för energibehovet och tas därför med i energiberäkningar.

(Pettersson, 2008)

Klimatdata och geografiskt läge

För att begränsa mängden data men ändå ge en någorlunda representativ bild av klimatet i Sverige och hur det varierar, är det huvudsakligen redovisade för sju orter i landet från dess södra delar till dess norra. Det bör dock uppmärksammas att klimatet kan variera högst avsevärt mellan dessa orter och övriga delar av landet betingat av både läge i landet och lokala variationer. De sju representativa orterna är Malmö, Göteborg, Kalmar, Västerås, Östersund,

(42)

Solavskärmning

Solinstrålning har påverkan på en byggnads energiprofil då solen värmer huset.

Detta innebär också att man måste ta hänsyn till eventuell solavskärmning vid en energiberäkning. Typiska exempel på solavskärmning är närliggande träd, murar eller intilliggande byggnader.

Klimatskal

Klimatskalets konstruktionselement består av - Ytterväggar

- Tak - Golv

För de tre ovannämnda är information om de ingående byggnadsmaterialens U- värde, värmekonduktivitet, specifika värmekapacitet och densitet av betydelse i energiberäkningar. Utöver detta måste man ta hänsyn till köldbryggor och infiltration i klimatskalet samt grundegenskaper för materialet under och utanför byggnadens klimatskal.

Fönster och dess egenskaper har stor påverkan på en byggnads energiförbrukning. Tre parametrar som är viktiga att beakta vid energiberäkningar är fönstertypen, hela fönstrets U-värde (glas inklusive karm) samt glasets solenergitransmittans.

Installationer

Vid en energiberäkning måste hänsyn tas till installationer som påverkar byggnadens energiprestanda. Typiska exempel på installationer att beakta vid en energiberäkning är:

- Värmesystem - Kylsystem - Ventilation

(43)

Teori

Internlaster Belysning

All form av belysning förbrukar och avger värme i större eller mindre utsträckning. Antalet ljuskällor och dess effekt är ingående parametrar i en energiberäkning.

Personer

Antalet personer som är närvarande i huset måste tas med i en energiberäkning.

Aktivitetsnivå och mängd kläder för de närvarande personerna definierar hur mycket energi varje person avger. Aktivitetsnivån anges i met-nivå (metabolic equivalent), där 1 met motsvarar 58,2 W per m2 kroppsyta, vilket är mängden för vad en sittande inaktiv person antas avge (EQUA Simulation AB, 2009).

Mängden kläder har stor påverkan på en persons upplevda termiska komfort det har även påverkan på hur mycket värme en person avger. Mängden kläder anges i clo-värde, där 1 clo motsvarar ett värmemotstånd på 0.155 m2K/W (EQUA Simulation AB, 2009).

Utrustning

Alla former av elektriska utrustningar så som datorer, tv-apparater, vitvaror, hushållsmaskiner m.m. förbrukar elektrisk energi och avger värme. Dessa typer av utrustning är därför en viktig parameter att ta med i energiberäkningar.

3.3.3 Osäkerhet

Det finns ofta stora skillnader mellan beräknat energibehov och uppmätt energibehov. Även fast avancerade energiberäkningsprogram används finns ett flertal källor till att beräkningsresultatet inte kan betraktas som helt säkra. Det är många olika faktorer som spelar in på energiförbrukningen i ett hus. Husets utformning och placering, vart geografiskt i landet huset är placerat, vilken

(44)

De tre främsta orsakerna till osäkerhet i energibalansberäkningar är:

Osäkerhet i indata – det är omöjligt att exakt veta alla förutsättningar och exakta indata.

Energiflöden – förenklade modeller används i beräkningsprogram Verkliga förhållanden – anpassningar görs alltid av användaren 3.4 Strategi för energioptimering

En väl genomarbetad planering av energieffektiva byggnader är av stor vikt för att uppnå goda resultat. Grundförutsättningarna för att kunna höja en byggnads energiprestanda är att utforma klimatskalet och byggnaden i sin helhet på ett sådant sätt att den tillsammans med övriga installationer och apparater begränsar energibehovet (Pettersson, 2008). Detta kan uppnås genom:

- Värmeisolering av klimatskalet - Lufttäthet hos klimatskalet - Optimering av ventilation

- Optimering av värmeproduktion och värmedistribution - Effektiv värmeanvändning

- Effektiv elanvändning

En strategi att följa, i som ligger i linje med ovanstående, kan illustreras med Kyoto-pyramiden där man utgår nedifrån och jobbar uppåt.

(45)

Teori

1. Minska energiförluster – genom att säkerställa god isolering och lufttäthet

2. Minska elanvändningen till belysning och installationer – genom att ta hänsyn till energiförbrukningen hos motorer, utrustning, belysning, stand-by förluster etc.

3. Utnyttja solenergi – genom planering av byggnadens orientering och fönsterplacering samt se över möjligheter för solfångare och solpaneler 4. Kontroll av energianvändningen – beräkna, visa och reglera

energiförbrukningen

5. Välja effektiv energiförsörjning – välja värmesystem (fjärrvärme, biobränsle, värmepump, grön el.) utefter vad som lämpar sig bäst för byggnaden

Ytterligare en strategi för energioptimering är förslaget i den nationella strategin för nära nollenergibyggnader (NNE-byggnader), där en rekommenderad prioriteringsordning att utgå ifrån vi planering av lågenergihus tagits fram. Prioriteringsordningen bör i enlighet med direktivet om byggnaders energiprestanda (EPBD2) vara:

1. Mycket energieffektivt klimatskal 2. Mycket energieffektiva installationer

3. En stor andel av den energi som behövs ska vara förnybar

Med de tre ovannämnda strategierna för energioptimering säkerställs först att byggnadernas energibehov blir lågt därefter väljs energitillförselssystem. Detta leder till att byggnadens energianvändning blir mindre påverkad av valet av energibärare och energiförsörjningens betydelse för byggnaden minskar, därmed uppnås större grad av flexibilitet med avseende på teknikval och energikälla. (Statens energimyndighet, 2010)

För att kunna genomföra en energioptimering av en byggnad krävs det att man har en tydlig uppfattning om utgångsläget. I nästkommande kapitel beräknas energiprestandan för det typhus som valt att studeras i denhär studien. Detta för att sedan kunna analysera energiåtgången och optimera typhusets

(46)

4 EXPERIMENT

I det här kapitlet beskrivs förutsättningar och indata för experimentstudien.

Först simuleras typhuset i grundutförande sedan utvecklas typhuset stegvis för att höja dess energiprestanda, efter vart utvecklingssteg simuleras typhuset på nytt. I slutet av kapitlet redovisas ett sammanfattat simuleringsresultat.

För att ge en uppfattning om den energin som åtgår i typhuset genomförs inledningsvis en energisimulering av typhuset i grundutförande. Typhuset simuleras sedan ytterligare tre gånger med alternativ utformning som bidrar till att höja husets energiprestanda.

4.1 Experimentbeskrivning

På marknaden i Sverige idag finns ett flertal beräknings- och simuleringsprogram för att beräkna en byggnads energiprestanda. Nedan räknas några vanligt förekommande program upp:

BSim 2000 BV2

Derob-LTH Enorm 2004 IDA ICE

Konsumentverkets ”Huset”, Vattenfalls ”Huset”

Riuska VIP+

(47)

Experiment

För den typ av experiment som utförs i denna studie bör ett dynamiskt beräkningsprogram med timvis beräkning användas. Beräkningsverktyget IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE) klarar av detta och är det enda programmet som kan simulera inomhusklimat, därför har detta program valts att användas i denna studie.

IDA ICE

IDA ICE är ett dynamiskt multizons simuleringsverktyg för noggrann analys av det termiska inomhusklimatet av individuella zoner så väl som energikonsumtionen för en hel byggnad (EQUA Simulation AB, 2009).

Simuleringsprogrammet bygger på ekvationsbaserad modellering och använder sig av modelleringsspråket Modelica, som är ett objektorienterat, multidomäns modelleringsspråk för komponentorienterad modellering av komplexa system.

Neutral Model Format (NMF) (EQUA Simulation AB, 2009).

4.2 Energisimulering av typhus i grundutförande 4.2.1 Grundläggande indata

Typhuset är ett enfamiljshus i södra Sverige. Det är byggt i ett plan med 5 rum och kök och en boarea på 115m2.

Husets konfiguration är hämtad från verkliga ritningar och tekniska beskrivningar. Medan presenters de indata har använts för den inledande energianalysen av typhuset.

(48)

Inledningsvis importerats en planskiss för typhuset till programmet.

(49)

Experiment

Husets byggnadsgeometri modelleras därefter upp i 2D-vy utifrån den importerade ritningen. I det första steget ritas byggnadskroppen (Building Body)för typhuset upp. Byggnadskroppen ritas upp så att byggnadsgränsen (Building border) ansluter till ritningens inre yta av väggarna. I fallet för typhuset används två byggnadskroppar då takets utformning ser olika ut för olika delar, en byggnadskropp för den del av huset som har en takhöjd på 2,5m och en byggnadskropp för den del av huset som har ryggåstak.

Golv- och vägghöjder anges för byggnadskroppen. Golvhöjden sätts till 0 för hela byggnaden. Vägghöjden för byggnadskropp 1 sätts till 2,5m och för byggnadskropp 2 till 4,4m .

Figur 10: Sektionsritning för typhus

Konfiguration av de ingående byggnadsdelarna

Sammansättningen av de ingående konstruktionselementen beskrivs och värdena för de olika ingående materialens egenskaper matas in. För de ingående materialen matas dess fysikaliska egenskaper in i programmet, följande fyra parametrar är av intresse: tjocklek (m), värmekonduktivitet (W/m

* K), densitet (kg/m3) och specifikvärmekapacitet (J/kg * K).

(50)

Inmatning av utgångsvärden/indata Väggar

Tabell 5: Indata för ytterväggskonstruktion

Ingående lager utsida insida

Tjocklek [mm]

Kondukt- ivitet [W/m*K)]

Densitet [kg/m3]

Specifik- värme- kapacitet [J/(kg*K)]

Kommentar

Träpanel 22 0.14 500 1500

Luftspalt 28 Luftningsläkt – cc600 mm 28x70 mm

Gipsskiva 9 0.22 900 800 Utegips

Isoleringsskikt 195 0.0438 52 853 = 45/600*0.14+555/600*0.036 = 0.0438

Träregelverk 0.14 500 1500 Stående regelverk - cc 600 mm 195x45

Mineralull 0.036 16 800

Ångspärr 0.2

Isoleringsskikt 45 0.0438 52 853 = 45/600*0.14+555/600*0.036 = 0.0438

Träregelverk 0.14 500 1500 Liggande regelverk - cc 600 mm 45x45

Mineralull 0.036 16 800

Gipsskiva 13 0.22 900 800

U-värde: 0.1693 W/(m2*K)

Tjocklek: 0.284m (inkl luftspalt 0.312m) Innerväggar

Då huset enbart består av en zon har inga innerväggar tagits ritats in i modellen. Innerväggarna har däremot tagits med i beräkningarna som internmassa som återfinns i avsnittet internlaster i detta kapitel.

Tak

Tabell 6: Indata för takkonstruktion ryggåstak

Ingående lager utsida insida

Tjocklek [mm]

Kondukt- ivitet [W/m*K)]

Densitet [kg/m3]

Specifik- värme- kapacitet [J/(kg*K)]

Kommentar

Luftspalt Masonite

Lösullsisolering ca 270 0.042 15 800 Isover Insul Safe Takstol/takbalk

Diffusionsspärr 0.2

Glespanel 28 0.14 500 1500 28 x 70 mm

Gips 13 0.22 900 800

U-värde: 0.1458 W/(m2*K)

(51)

Experiment

Tabell 7: Indata för takkonstruktion lågdel

Ingående lager utsida insida

Tjocklek [mm]

Kondukt- ivitet [W/m*K)]

Densitet [kg/m3]

Specifik- värme- kapacitet [J/(kg*K)]

Kommentar

Lösullsisolering 500 0.042 15 800 Isover Insul Safe

Takstol Underarm takstol

Diffusionsspärr 0.11

Glespanel 28 0.14 500 1500 28 x 70 mm, cc 300 mm

Gips 13 0.22 900 800

U-värde: 0.08108 W/(m2*K) Tjocklek: 0.541 m

Golv

Grundkonstruktionen är platta på mark. Den utgörs av ett dränerande och kapillärbrytande skikt av makadam, värmeisoleringslager av 300mm cellplast och därpå betongplatta.

Figur 11: Principsektion betongplatta

(52)

Tabell 8: Indata för grundkonstruktion

Ingående lager utsida insida

Tjocklek [mm]

Kondukt- ivitet [W/m*K)]

Densitet [kg/m3]

Specifik- värme- kapacitet [J/(kg*K)]

Kommentar

Golvbeklädnad Trägolv/klinker ej medtaget i beräkningar

Betongplatta 150 1.7 2300 880 Med ingjuten golvvärme

Isolering 300 0.052 92 982 Cellplast

100 100 100

U-värde: 0.1659 W/(m2*K) Tjocklek: 0.45 m

Ytterdörr

Ytterdörren är från Snickar-Pers sortiment av modellen ”Form – YD 2018”, i anslutning till dörren sitter ett sidoljus av modell ”SDP 21”. Dörren har en isolerande kärna av miljövänligt träfiber, dess båda sidor är belagda med 7,5 mm kryssfaner/HDF som är förstärkt med stabiliserande aluminiumplåtar. För ytterdörr och sidofönster sammantaget antas ett U-värde på 1,6 utifrån diskussion med konstruktör.

Integrerade fönsteravskärmningar Inga fönsteravskärmningar finns på huset.

Zonindelning

Huset är avsett för boende och samma verksamhet bedrivs i hela byggnaden detta betyder att innertemperaturen och den termiska komfort som önskas är samma för husets alla utrymmen. Huset har därför valts att modelleras i endast en zon.

Egenskaper för zonen ställs in. Internlaster så som termisk massa för innerväggar, möbler och inredning matas in i programmet.

Inomhustemperaturen sätts till 20-24°C.

(53)

Experiment

Internlaster Belysning

Belysningen i huset sätts till 10 enheter à 60W med aktivering enligt följande belysningsschema:

Tabell 9: Belysningsschema

Period Aktiverad

50% 100%

1 okt – 30 april

Vardagar 7-9; 17-23

Helgdagar 8-23

1 maj – 30 sept

Vardagar 7-9; 17-23

Helgdagar 8-23

Boende

Boende i huset sätts till 4 personer som är närvarande enligt schemat för boende enligt följande:

Tabell 10: Närvaroschema för boende

Period Närvaro

50% 100%

Året runt

References

Related documents

avseende möjligheter som står till buds för främst Sametinget och samebyar, när det gäller att få frågan prövad om konsultationer hållits med tillräcklig omfattning

Enligt remissen följer av förvaltningslagens bestämmelser att det normalt krävs en klargörande motivering, eftersom konsultationerna ska genomföras i ärenden som får

Lycksele kommun ställer sig positiv till promemorians bedömning och välkomnar insatser för att stärka det samiska folkets inflytande och självbestämmande i frågor som berör

Länsstyrelsen i Dalarnas län samråder löpande med Idre nya sameby i frågor av särskild betydelse för samerna, främst inom.. Avdelningen för naturvård och Avdelningen för

Det behöver därför göras en grundläggande analys av vilka resurser samebyarna, de samiska organisationerna, Sametinget och övriga berörda myndigheter har och/eller behöver för

Länsstyrelsen i Norrbottens län menar att nuvarande förslag inte på ett reellt sätt bidrar till att lösa den faktiska problembilden gällande inflytande för den samiska.

MPRT tillstyrker förslagen i utkastet till lagrådsremiss i de delar som rör myndighetens verksamhetsområde med följande kommentar.. I författningskommentaren (sidan 108)

Resultatet av detta arbete har mynnat ut i ett antal slutsatser som sammanfattar varför marknaden i nuläget ser ut som den gör och i sin tur varför det inte byggs fler passivhus i