AKADEMIN FÖR TEKNIK OCH MILJÖ
Avdelningen för byggnadsteknik, energisystem och miljövetenskap
Energikartläggning av en kontorsbyggnad i Mellansverige
Skattehuset i Gävle
Albin Skärberg 2020
Examensarbete, Grundnivå (kandidatexamen), 15 hp Energisystem
Energisystemingenjör, Co-op Handledare: Abolfazl Hayati
Examinator: Hans Wigö
i
ii Sammanfattning
Världen under åren har haft en ökning av energianvändning som kan leda till stora problem. Anledningen är för att många länder producerar el och värme med resurser som medför stora mängder utsläpp av växthusgaser. Sverige svarade med att införa en lag om att en energikartläggning skall göras minst var fjärde år hos stora företag, så att Sverige kan uppnå ett mål om att energieffektivisera
energianvändningen med 50 procent mellan 2003 och 2030. I detta examensarbete har en energikartläggning gjorts på en kontorsbyggnad som är lokaliserad i Mellan Sverige. Syftet var att kartlägga hur el och värme används i byggnaden samt presentera åtgärder för att minska energianvändningen. Resultatet visar att 770 MWh fjärrvärme och totalt 763 MWh el användes år 2019. Varav de största
energianvändare i fastigheten är radiatorer, värmebatterier, elapparater och fläktar.
Genom att bland annat göra tre energieffektiva åtgärder för ventilation kan upp till 313 000 kr sparas varje år. Åtgärderna är då att installera effektivare värmeväxlare, lägre SFP-tal på fyra av fastighetens luftbehandlingsaggregat samt att
ventilationsystem av typen Demand Controlled Ventilation (DCV) används istället för Constant Air volume (CAV).
Nyckelord: Energikartläggning, Kontor, Energieffektivisering, Ventilation
iii
iv Abstract
The world over the years has had an increase in energy use that can lead to major problems. The reason is that many countries produce electricity and heat with resources that cause large amounts of greenhouse gas emissions. Sweden responded by introducing a law that an energy audit must be done at least every four years at large companies, so that Sweden can achieve a goal of making energy use more energy efficient between 2003 and 2030. In this study, an energy audit has been done on an office building located in Central Sweden. The purpose was to map how electricity and heat are used in the building and to present measures to reduce energy use. The results show that 770 MWh of district heating and a total of 763 MWh of electricity were used in 2019. Of which the largest energy users in the property are radiators, heating batteries, electrical appliances and fans. By, among other things, taking three energy-efficient measures for ventilation, up to 313,000 SEK can be saved each year. The measures are then to install more efficient heat exchangers for ventilation, lower SFP numbers on four of the property's air handling units and that ventilation systems of the type Demand Controlled Ventilation (DCV) are used instead of Constant Air volume (CAV).
Keywords: Energy audit, Office, Energy efficiency, Ventilation
v
vi Förord
Det här 15hp examensarbetet på kandidatnivå är ett avslut på min tre åriga utbildning, Energisystemingenjör. Vill tacka jättemycket till min handledare från AFRY, Daniel Wiklander, för att ha hjälpt mig att utföra det här arbetet med råd, förslag, mätningar och vägledning. Vill också tacka jättemycket till min handledare från Högskolan i Gävle, Abolfazl Hayati, som har hjälpt mig med dokument, information och rapportskrivningen. Vill även passa på att tacka Calle och Magnus på Castellum som har hjälpt till med svar på frågor, dokument och nycklar osv, men även låtit mig få utföra det här arbetet på deras fastighet.
Gävle, augusti 2020
Albin Skärberg
vii Beteckningar
Symbol Enhet Beskrivning
P W Effekt
E Wh Energi
η % Verkningsgrad
ρ kg/m3 Densitet
A m2 Area
cp J/kg, K Specifik värmekapacitet
T °C Temperatur
q m3/s Flöde
U W/m2, K Värmeövergångskoefficient
Förkortning Beskrivning
m2 Kvadratmeter
m3 Kubikmeter
Atemp Uppvärmd area
F-system Frånluftsventilation
FT-system Till- och frånluftsventilation
FTX-system Till- och frånluftsventilation med värmeåtervinning
CAV Constant Air Volume
VAV Variable Air Volume
DCV Demand Controlled Ventilation
OVK Obligatorisk ventilationskontroll
SFP Specifik fläkteffekt
viii
Innehållsförteckning
Sammanfattning ... ii
Abstract ... iv
Förord ... vi
Beteckningar ... vii
1 Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Objektbeskrivning ... 1
1.3 Syfte ... 2
1.4 Avgränsning ... 3
2 Teori ... 4
2.1 Effektbalans ... 4
2.1.1 Transmissionsförluster ... 4
2.1.2 Ventilationsförluster ... 5
2.1.3 Luftläckage ... 7
2.1.4 Solinstrålning ... 7
2.1.5 Internt genererad värme ... 7
2.1.6 Värmesystem ... 8
2.2 Obligatorisk ventilationskontroll ... 9
2.3 Ventilationssystem ... 9
2.3.1 CAV-system ... 9
2.3.2 VAV-system ...10
2.3.3 DCV-system ...10
2.3.4 Fläkt ...10
2.3.5 Värmeåtervinning...12
2.3.6 Temperaturverkningsgrad ...14
2.4 Kylproduktion ...15
2.4.1 Kylmaskin ...15
2.4.2 Fjärrkyla ...15
2.5 Kylsystem ...15
2.5.1 Kylbafflar...16
2.5.2 Kylbatterier ...17
3 Metod ...18
3.1 Litteraturstudie ...18
3.2 Inventering ...18
3.3 Datainsamling ...18
3.3.1 Ritningar ...18
ix
3.3.2 Statistik ...18
3.3.3 OVK ...18
3.4 Beräkning ...19
3.5 Mätningar ...19
3.5.1 El och effekt ...19
3.5.2 Temperatur ...21
4 Resultat ...22
4.1 Inventering ...22
4.1.1 Belysning ...22
4.1.2 Ventilation ...23
4.1.3 Kylmaskin ...25
4.1.4 Pumpar...26
4.2 Statistik ...26
4.2.1 Köpt el ...26
4.2.2 Köpt fjärrvärme ...27
4.3 Energianvändning ...28
4.4 Energibalans...31
4.5 Åtgärder ...32
4.5.1 Belysning ...32
4.5.2 Ventilation ...34
4.5.3 Kyla ...37
5 Diskussion ...39
5.1 Felkällor ...40
6 Slutsatser ...42
6.1 Fortsatt arbete...43
6.2 Perspektiv ...43
7 Referenser ...44
8 Bilagor ...46
8.1 Bilaga A. Planritningar ...46
8.2 Bilaga B. OVK-protokoll ...52
8.3 Bilaga C. Köpt el och fjärrvärme ...60
x
1 1 Inledning
1.1 Bakgrund
Då jordens befolkning ökar med åren, ökar även världens totala primär energi användningen. År 1973 användes totalt 6 097 miljoner ton oljeekvivalenter i världen och år 2017 användes totalt 13 972 miljoner ton oljeekvivalenter, vilket är en ökning med ca 129 procent. Där kol stod för 27,1 procent av all energianvändning i världen år 2017, olja stod för 32 procent och naturgas stod för 22,2 procent. Enligt IEA har koldioxid utsläppen från dessa tre fossila bränslen ökat med ca 112 procent från år 1973 till 2017. (internationella energirådet, 2019)
Under 2017 användes totalt 378 TWh energi i Sverige, där bostads- och
servicesektorn motsvarade ungefär 39 procent av den totala energianvändningen.
Enligt energimyndigheten har Sverige ett mål om att effektivisera energianvändandet med 50 procent mellan 2003 och 2030, samt att utsläpp av växthusgaser ska minskas med 63 procent mellan 1990 och 2030. (energimyndigheten, 2019)
I Sverige 1 juni 2014 trädde lagen (SFS 2014:266) om energikartläggning för stora företag med syfte att främja förbättrad energieffektivitet i stora företag. Det innebär att stora företag har en skyldighet att genomföra en energikartläggning minst var fjärde år efter föregående kartläggning. Enligt lagen ska en energikartläggning ge översyn av energianvändningen i företaget, samt förslag om kostnadseffektiva åtgärder för att effektivisera energianvändningen ska presenteras.
Genom att göra en energikartläggning för en byggnad kan man klargöra hur energin, för både el och värme, används i byggnaden, och därmed kan eventuella åtgärder om energieffektivisering tas fram. Detta kan gynna företaget eller fastighetsägaren som kan spara pengar.
1.2 Objektbeskrivning
Kontorsbyggnaden som ska energikartläggas ligger i staden Gävle, och kallas för skattehuset. Fastigheten ägs av fastighetsbolaget Castellum som hyr ut byggnaden till olika hyresgäster: skatteverket, kronofogden, Försäkringskassan osv. Fastigheten består av sex våningar, varav kontor befinner sig på plan 2 upp till plan 5 och fläktrum samt kylmaskiner finns på plan 6. Garage och olika driftutrymmen finns på källarplan.
2
Figur 1. Bild på skattehuset (Källa: eniro.se).
Tabell 1. Information om fastigheten.
1.3 Syfte
Syftet med denna studie är att göra en energikartläggning av skattehuset som är en kontorsbyggnad placerad i Gävle och ta reda på hur energin används. Därefter presenteras eventuella energieffektiviseringsåtgärder, samt kostnader och
energibesparingar till fastighetsägaren, Castellum. Frågeställningarna som har ställts är följande:
• Hur ser energibalansen ut i fastigheten?
• Vilken energianvändare använder mest energi under ett år?
• Vilka energieffektiva åtgärder finns för att minska energianvändningen?
Adress: Skomakargatan 1, 803 20 Gävle
Byggår: 1979
Fastighetsägare: Castellum
Verksamhet: Kontor och restaurang
Byggnadstyp: Tegel och puts
Area: 13 131 m2 Atemp
Ventilation: FT- och FTX-system
Uppvärmning: Fjärrvärme
Kylning: Kylmaskiner
3 1.4 Avgränsning
Arbetet har begränsats till främst byggnadens energisystem, alltså belysning, ventilation, kyla och värme. I detta arbete kommer den största fokus ligga på ventilationssystemet jämfört med de resterande energisystemen i byggnaden.
Eftersom byggnaden omgivs av en tegelfasad har inga förslag eller beräkningar gjorts angående ombyggnation av yttervägg.
4
(1) 2 Teori
2.1 Effektbalans
För att en byggnad ska åstadkomma god inneklimat med önskad inomhustemperatur ska det vara en effektbalans. Med en effektbalans ska tillförd effekt täcka alla
energiförluster som sker i byggnaden (Warfvinge och Dahlblom, 2010). Ekvation 1 nedan beskriver alla delar hos effektbalansen. För att göra om effektbalans till energibalans har timmar per år multiplacerats med alla delar i effektbalsen.
𝑃𝑡 + 𝑃𝑣 + 𝑃𝑜𝑣 = 𝑃𝑠+ 𝑃𝑖 + 𝑃𝑤
där Pt = värmeförlust på grund av transmission [W]
Pv = värmeförlust på grund av ventilation [W]
Pov = värmeförlust på grund av luftläckage [W]
Ps = tillförd värme med solinstrålning [W]
Pi = tillförd värme med internt genererad värme [W]
Pw = tillförd värme med värmesystemet [W]
2.1.1 Transmissionsförluster
Transmissionsförluster är värmeförluster som sker genom väggar, golv, fönster, tak osv, samt köldbryggor som kanske kan förekomma. Värmen transporteras från varmt till kallt, och hastigheten styrs av temperaturskillnaden. Ju större temperaturskillnaden är desto mer värme transporteras under samma tid (Warfvinge och Dahlblom, 2010).
Den specifika värmeförlustfaktor för transmissionsförlust kan beräknas med ekvation 2 nedan. Ekvationen består bland annat av Ui*Ai som används för
konstruktionsdelar, till exempel väggar, fönster och tak. Ψk*lk används enbart för avlånga eller linjära köldbryggor, och Xj används vid punktformiga köldbryggor. I denna studie kommer bara U*A delen användas eftersom det är svårt att mäta hur mycket värme som överförs med köldbryggor (Warfvinge och Dahlblom, 2010).
5
(2)
(3) 𝑄𝑡 = ∑ 𝑈𝑖
𝑛
𝑖=1
∙ 𝐴𝑖+ ∑ Ψ𝑘
𝑚
𝑘=1
∙ 𝑙𝑘 + ∑ 𝑋𝑗
𝑝
𝑗=1
där Ui = värmegenomgångstal för en konstruktionsdel [W/m2K]
Ai = konstruktionsdelens invändiga area [m2]
Ψk = värmegenomgångstal för linjär köldbrygga [W/mK]
lk = linjära köldbryggans längd [m]
Xj = värmegenomgångstal för punktformig köldbrygga [W/K]
För att beräkna värmeeffektbehovet med enbart transmissionsförlust genom
konstruktionsdelar kan ekvation 3 användas. Tute är Gävles medelårstemperatur som antas vara ca 6,6°C (enligt vackertvader.se).
𝑃𝑡 = 𝑈𝑖∙ 𝐴𝑖∙ (𝑇𝑖𝑛𝑛𝑒− 𝑇𝑢𝑚) [W]
där Tinne = innetemperatur [°C]
Tum = medelårstemperatur [°C]
2.1.2 Ventilationsförluster
Ventilationsförluster består av två delar: uteluft som värms upp till
tilluftstemperatur, och tilluft som värms upp till rumstemperatur. Uppvärmning av uteluft till tilluftstemperatur brukar ske med värmebatteri som är placerad i
luftbehandlingsaggregatet. När tilluften behöver värmas upp till rumstemperatur brukar uppvärmning ske i rummet. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
6
(4)
(5) Eftersom tilluften brukar ha ett börvärde på ca 18–19°C behöver den värmas upp
till rumstemperatur efter att tilluften har strömmat in i rummet. För att beräkna effekten på uppvärmning av tilluften till rumstemperatur kan ekvation 4 användas.
Därefter kan drifttimmar per år för värmning av radiator multiplaceras in i ekvation 4 för att få energi per år.
𝑃𝑣,𝑟𝑢𝑚 = 𝜌 ∙ 𝑐𝑝∙ 𝑞𝑣∙ (𝑇𝑖𝑛𝑛𝑒− 𝑇𝑡𝑖𝑙𝑙) [W]
där ρ = luftens densitet, 1,2 kg/m3
cp = luftens specifika värmekapacitet, 1000 J/kgK qv = ventilationsflöde [m3/s]
Tinne = innetemperatur [°C]
Ttill = tilluftstemperatur [°C]
För att värma upp uteluft till tilluftstemperatur behöver värmebatteri användas.
Värmebatteri kan värma luften antingen med el eller vatten som kommer från fastighetens värmesystem. I denna studie kommer värmen från fjärrvärme. Vid beräkning av förbrukad energi per år hos värmebatteriet kan flera metoder och ekvationer användas, men i denna studie används ekvation 5.
𝐸𝑣,𝐿𝑣 = 𝜌 ∙ 𝑐𝑝∙ 𝑞𝑣∙ (𝑇𝑡𝑖𝑙𝑙 − 𝑇𝑢𝑚) ∙ ℎ ∙ (1 − 𝜂/100) ∙ 1/1000 [kWh]
där ρ = luftens densitet, 1,2 kg/m3
cp = luftens specifika värmekapacitet, 1000 J/kgK qv = ventilationsflöde [m3/s]
Ttill = tilluftstemperatur [°C]
Tum = medelårstemperatur [°C]
h = drifttid per år [h/år]
η = temperaturverkningsgrad hos värmeväxlare [%]
7 2.1.3 Luftläckage
Luftläckage som sker genom byggnadens fasad och tak kan vara kostsamma eftersom det kan vara kall uteluft som läcker in, och denna luft kan behöva värmas upp till rumstemperatur (Warfvinge och Dahlblom, 2010). Luftläckage sker även med utgående riktning; att varm luft läcker ut och inte utnyttjas. Skillnaden med ventilationssystemet är att utgående luftläckage inte återanvänder värmen som läcker ut, så utgående luftläckage blir bara förlust. (A. Hayati, personlig kommunikation, 7 augusti 2020)
För att mäta hur mycket uteluft som läcker in genom fasaden kan en metod som heter Blower-Door metoden användas. Denna metod fungerar så att rummet eller byggnaden som undersöks uppnår undertryck så att uteluften som läcker in genom fasad och tak kan mätas. Det är en fördel om uteluften har en låg temperatur, eftersom en värmekamera kan användas för att lokalisera dessa platser som luftläckage sker på. Om Blower-Door metoden inte används kan exempelvis schablonvärden användas istället.
För byggnader som byggdes under 70-talet kan schablonvärdet 0,8 l/s,m2 användas.
Arean som kan användas är omslutningsarean för fastigheten (D. Wiklander, personlig kommunikation, 23 juni 2020). På grund av brist på tid beräknades inte luftläckage i detta arbete.
2.1.4 Solinstrålning
Solinstrålning innebär att solen värmer upp fastigheten genom att stråla värme genom bland annat fönster. Under vintern till exempel är solinstrålning någonting som eftersträvas eftersom det kan minska värmebehovet, och därmed inköp av fjärrvärme. Däremot under sommaren är solinstrålning någonting som inte
eftersträvas eftersom solinstrålning kan bidra med ökad kylbehov, vilket leder till att mer energi går åt för att kyla fastigheten. Solen kan värma upp till 750 W/m2 på vertikala fönsterytor, däremot varierar solinstrålning under dagarna och året.
Mängden solinstrålning beror på bland annat fönsterarean och fönsterriktning.
(Warfvinge och Dahlblom, 2010) 2.1.5 Internt genererad värme
Internt genererad värme är gratis värme som kan förekomma i byggnader, till exempel från belysning, personer, elapparater osv. Enligt Sveby (2013) kan ett schablonvärdet 50 kWh/m2Atemp användas för värmegenerering av elapparater. I schablonvärdet ingår värmegenerering av datorer, belysning, servrar osv. För att använda schablonvärdet ovan utan värmegenerering av belysning har 50
kWh/m2Atemp använts i hela byggnaden minus energin som går till belysning.
(Sveby, 2013)
8
(6) 2.1.5.1 Personvärme
Personvärme är den värme som en person kan generera ut till rummet. Enligt Sveby (2013) alstrar en människa ca 108 W värme varje timme vid normal kontorsarbete.
Sveby har även tagit fram ett schablonvärde för värmegenerering av personer per kvadratmeter i kontorsverksamhet, vilket är 8,5 kWh/m2Atemp. Om
schablonvärdet används antas det att det är 20 m2/person, 70% närvarohet samt 225 kontorsdagar per år med 9 timmar varje kontorsdag. (Sveby, 2013)
Atemp definieras som den invändiga arean i byggnaden som är uppvärmd till mer än 10°C. I Atemp ska även källarplan, innerväggar och vindsplan räknas med. Däremot bör inte garage räknas med i Atemp. (Boverket, 2014)
2.1.5.2 Belysning
I vanliga verksamhet används belysning för att lysa upp ett rum som annars är mörk.
Däremot försvinner energin som belysningen använder ut i rummet i form av värme, och enligt sveby är det 100% av belysningens energianvändning som blir värme. Om belysningsmängden inte kan inventeras kan ett schablonvärde på 7 W/m2 användas för belysningstäthet i kontor, och för restauranger kan 15 W/m2 användas. För att få energi per år ska belysningens drifttimmar per år multiplaceras.
Det går även att använda ekvation 6 nedan vid beräkning av värmegenereringen.
𝐸 = 𝑃 ∙ ℎ ∙ 𝑋 [kWh]
där P = belysningens effekt [kW]
h = drifttid per år [h/år]
X = omvandlingsfaktor [-]
För lysrör bör omvandlingsfaktorn användas eftersom det sker förluster i armaturen, vid andra sorters belysningar kan omvandlingsfaktorn bortses. AFRY brukar använda omvandlingsfaktorn 1,25 på T8 lysrör och för T5 lysrör används 1,1. (D.
Wiklander, personlig kommunikation, 2020)
2.1.6 Värmesystem
Fastigheters värmesystem har i uppgift att distribuera värmen från till exempel fjärrvärme till radiatorer placerade runt om i fastigheten, samt golvvärme om det finns. Värmen förs även till ventilationens värmebatterier som värmer upp uteluften till tilluftstemperatur. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
9
2.2 Obligatorisk ventilationskontroll
Obligatorisk ventilationskontroll, OVK, är något som behöver göras regelbundet på ventilationssystem som används i verksamhet där flera personer vistas, till exempel i kontorsbyggnader, flerbostadshus och industrier osv. I en- och tvåbostadshus
behöver bara en besiktning göras, och det görs vid installation innan
ventilationssystemet tas i bruk. OVK behöver utföras var sjätte år när S-ventilation, F-ventilation eller FX-ventilation används i kontorsbyggnader, flerbostadshus och industrier. När FT- eller FTX-ventilation används istället behöver OVK utföras var tredje år. Syftet med OVK är att kontrollera att ventilationssystemet i byggnaden bidrar till en bra inomhusklimat samt kontrollera att ventilationssystemet fungerar utan problem. Det är kommunens byggnadsnämd som kontrollerar att
fastighetsägaren utför besiktningen på ventilationen.
Efter varje OVK-besiktning ska ett protokoll med resultat skrivas där varje eventuella fel och brister med ventilationen redovisas i protokollet. Protokollet lämnas sedan till fastighetsägaren och även till byggnadsnämnden, och är det fel och brister med ventilationen är det fastighetsägaren som ansvarar att det åtgärdas.
OVK-kontrollanten skriver även ett intyg som indikerar att ventilationen är
godkänd som fastighetsägaren ska sätta upp i byggnaden på en synlig plats (Boverket, 2017).
2.3 Ventilationssystem
Någon sorts ventilation krävs i byggnader för att ventilera bort föroreningar från främst människor, men även industriprocesser i industrier som kan medföra farliga föroreningar som inte får tas emot av människor. Föroreningarna kan vara i form av koldioxid, värme, fukt, olika partiklar osv. Det finns flera metoder för att ventilera luft till eller från en byggnad; bland annat självdragsventilation (S-system),
frånluftsventilation (F-system), till- och frånluftsventilation (FT-system), och till- och frånluftsventilation med värmeåtervinning (FTX-system). Valet av
ventilationsmetod eller system beror på verksamhet i byggnaden och hur många personer som det ska ventilera luften för. (Persson och Håkansson, 2019) 2.3.1 CAV-system
Ventilationssystem av typen CAV, eller Constant Air Volume, innebär att luftflödet på till- och frånluften är konstant under drifttider. Denna typ är enklast att installera samt att investeringskostnaden är låg jämfört med andra typer. Nackdelen däremot är att flödet inte regleras efter behov, vilket medför onödigt höga el-, kyla- och värmekostnader eftersom flera rum till exempel inte används i byggnaden.
(Warfvinge och Dahlblom, 2010)
10 2.3.2 VAV-system
VAV-system, eller Variable Air Volume, är en annan typ som blir vanligare i bland annat kontor, hotell och skolor. Den här tekniken innebär att luftflödet till alla rum i byggnaden regleras efter behov. För att ta reda på behovet mäts temperaturen i rummet, koldioxidhalt samt kan närvarogivare användas. Regleringen sker genom att motordrivna spjäll öppnar eller stänger beroende på behovet, och det behövs tryckgivare före spjället så att fläktarna till tilluften och frånluften kan öka eller minska effekt. Denna ventilationstyp kostar mindre pengar att driva varje år jämfört med CAV-system, men däremot är investeringskostnaden högre. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
2.3.3 DCV-system
Denna ventilationstyp är lite mer avancerat jämfört med VAV-system men funkar ungefär lika, då båda regleras efter behov. DCV står för Demand Controlled
Ventilation, och regleringen kan antingen ske automatiskt eller manuellt i vissa stora rum. DCV-system kan ha en högre investeringkostnad jämfört med VAV- och CAV- system, men potentilalen för att spara energi är högre med DCV-system.
(Warfvinge och Dahlblom, 2010) 2.3.4 Fläkt
I ventilationskanaler finns tryckförluster som orsakas av kanalerna, spjäll, till- och frånluftsdon, komponenter i luftbehandlingsaggregaten osv. I ventilationssystem brukar det användas två fläktar, till- och frånluftsfläkt, som distribuerar
ventilationsluften till alla rum samtidigt som dessa fläktar dimensioneras för att kompensera för dessa tryckförluster. Fläktar som brukar användas i
luftbehandlingsaggregat är följande: radialfläkt, kammarfläkt och axialfläkt.
(Warfvinge och Dahlblom, 2010)
2.3.4.1 Radialfläkt
Denna fläkt är den mest vanligaste fläkten eftersom fläkten kan skapa höga tryck och flöden. Fläkten funkar genom att luft sugs in på sidan av kåpan, se figur 2 nedan, och därefter trycks luften längst med skovlarna ut genom öppningen med hjälp av centrifugalkraften. Det finns två varianter av radialfläkt, fläkt med framåtböjda skovlar och bakåtbörja, där båda använder sig av centrifugalkraft för att skapa höga luftflöden genom öppningen. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
11
Figur 2. Radialfläkt med in- och utlopp markerat (Källa: elfa.se).
Radialfläkt med framåtböjda skovlar är den vanligaste typen av radialfläkt, eftersom investeringskostnaden är lägre än radialfläkt med bakåtböjda skovlar, samt det tar mindre utrymme och kan uppnå höga tryck och flöden. Däremot ligger
verkningsgraden på ca 55–65 %, vilket är lägre än radialfläkt med bakåtböjda
skovlar. En annan nackdel är att ljudnivån vid användning av framåtböjda skovlar kan vara ganska hög jämfört med bakåtböjda skovlar. (Warfvinge och Dahlblom, 2010) Radialfläkt med bakåtböjda skovlar är en annan sort som inte är lika vanlig.
Anledningen är för att det är högre investeringskostnad samt att radialfläkt med bakåtböjda skovlar behöver lite mer utrymme jämfört med framåtböjda skovlar.
Men däremot är verkningsgraden högre; runt 75–85%, samt att fläktarna är tystare i drift. Vilket betyder, rent ekonomiskt, att bakåtböjda skovlar är bättre än
framåtböjda skovlar i längden. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
För att driva fläktarna används antingen elmotorer som är kopplade med rem till fläkten, eller elmotorer som är kopplade direkt till fläkten. Fläktar som är
remdrivna framkom oftare förr, men på grund av teknikutveckling har direktdrivna fläktar blivit allt mer vanligt. Nackdelen med remdrivna fläktar är energiförlusterna som sker i remöverföringen. Fördelen med direktdrivna fläktar är att de är mer energieffektiv (Warfvinge och Dahlblom, 2010). Se figur 3 på hur en remdriven radialfläkt kan se ut.
12
Figur 3. Remdriven radialfläkt. (Foto på en av skattehusets fläktar) 2.3.5 Värmeåtervinning
Med värmeåtervinning menas att värme återvinns från frånluften. Denna värme kommer bland annat från intern värme generering, till exempel människor som avger värme till luften i rummet, eller elapparater som har värmeförluster. Värmen i frånluften kan föras över till tilluften genom en rad metoder, men de vanligaste metoden är med roterande värmeväxlare eller krosströmsvärmeväxlare. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
2.3.5.1 Roterande värmeväxlare
Roterande värmeväxlare återvinner delar av värmen från frånluften med hjälp av ett roterande rotorhjul. Rotorhjulet är lindad med ett stort antal tunna lager av
metallplåt på ett sätt att luft kan strömma igenom i små kanaler, se figur 3.
Värmeväxlaren kan utnyttja värmen i frånluftsventilation genom att luften strömmar genom tunna metallplåtar i rotorhjulet. Metallplåtarna tar emot värmen från luften och lagrar värmen tills rotorhjulet roterar så de varma metallplåtarna är i
tilluftsströmmen. Tilluften tar emot värmen genom att passera genom de uppvärmda metallplåtarna, och därefter roterar metallplåtarna vidare till frånluftsströmmen (Warfvinge och Dahlblom, 2010).
För att rotera rotorhjulet används en motor med en rem för att kunna rotera rotorhjulet runt sin axel. Den temperaturverkningsgrad som kan uppnås med en roterande värmeväxlare är ca 85 procent, och det är uppmätt i laboratorium. För att försmutsad luft inte ska läcka från frånluften till tilluften bör likadana
tryckförhållanden mellan kanalerna eftersträvas. Om det fastnar damm eller smuts i värmeväxlaren kan temperaturverkningsgraden ofrivilligt minskas. Då dessa kanaler ska föra luftflöden genom en roterande hjul behöver till- och frånluftskanaler placeras beredvid varandra. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
13
Figur 3. Roterande värmeväxlare. (Källa: ichb.se)
2.3.5.2 Plattvärmeväxlare
Plattvärmeväxlare återvinner värme från frånluften genom att luft strömmar genom kanaler som omgivs av metall som har god värmeledning, se figur 4 nedan. Det som skiljer plattvärmeväxlare med roterande är att till- och frånluftsflöde inte hamnar i kontakt med samma yta, så att det inte kan läcka in luft från frånluftskanalen till tilluftskanalen. I varannan kanal strömmar tilluften och i varannan kanal strömmar frånluften. Även här bör luftsströmningskanalerna placeras intill varandra i
fläktrummet då de ska överföra värme i en värmeväxlare.
Verkningsgraden som kan uppnås med plattvärmeväxlare i laboratorium är 50–60 procent, vilket är lägre än roterandevärmeväxlare som kan uppnå 85 procent.
Eftersom till- och frånluftsflöderna inte är i kontakt med samma yta kan dessa värmeväxlare användas för lokaler där det är viktigt att tilluftsflödet inte är nedsmutsad, till exempel inom sjukvård eller restaurang. Då det inte är några rörliga delar i värmeväxlaren är risken för kostsamma fel minimal. När
utomhustemperaturen är låg kan det bli kondens i värmeväxlaren på frånluftssidan när uteluften kyler ner frånluften i värmeväxlaren. Det som behövs då är ett tråg som samlar upp all kondens på frånluftssidan och tömmer det vattnet i ett avlopp.
(Warfvinge och Dahlblom, 2010)
14
(7)
(8) Figur 4. Plattvärmeväxlare. (Källa: ichb.se)
2.3.6 Temperaturverkningsgrad
För att se hur effektivt en värmeväxlare kan överföra värme kan ekvationer för temperaturverkningsgrad användas. Det finns två ekvationer, tilluftens och frånluftens temperaturverkningsgrad, se ekvation 7 och 8 nedan. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
𝜂𝑡𝑖𝑙𝑙 = (𝑇å−𝑇𝑢𝑡𝑒)
(𝑇𝑓𝑟å𝑛−𝑇𝑢𝑡𝑒)∙ 𝑞𝑡𝑖𝑙𝑙
𝑞𝑓𝑟å𝑛∙ 100% [%]
𝜂𝑓𝑟å𝑛 = (𝑇𝑓𝑟å𝑛−𝑇𝑎𝑣)
(𝑇𝑓𝑟å𝑛−𝑇𝑢𝑡𝑒)∙ 𝑞𝑡𝑖𝑙𝑙
𝑞𝑓𝑟å𝑛∙ 100% [%]
där Tå = luftens temperatur efter värmeåtervinning [°C]
Tute = utetemperatur [°C]
Tfrån = frånluftstemperatur [°C]
Tav = avluftstemperatur [°C]
qtill = tilluftsflöde [m3/s]
qfrån = frånluftsflöde [m3/s]
15 2.4 Kylproduktion
2.4.1 Kylmaskin
Kyla som går till fastighetens kylsystem kan produceras i en kompressordriven kylmaskin. Kompressorn drivs då med el. Denna metod är det vanligaste sättet att producera kyla i Sverige då det är relativt enkelt att driva och installera en
kylmaskin. Kylmaskinerna består av två sidor: förångarsidan och kondensorsidan.
Förångarsidan tar emot värme från till exempel rummen eller servrar och för värmen till kondensorsidan som är lokaliserad i kylmaskinen. Kondensorsidan kyls ner av uteluften eller kallvatten, och den nerkylda köldbäraren distribueras sedan tillbaka till rummen eller servrarna. Denna process upprepas för att täcka
byggnadens kylbehov. (Warfvinge och Dahlblom, 2010) 2.4.2 Fjärrkyla
Denna metod innebär att kyla skapas ungefär på samma sätt som fjärrvärme: att kylan skapas i en större anläggning och därefter distribueras ut till kunder. När kylan kommer till en fastighet överförs kylan med värmeväxlare till fastighetens
kylsystem. En fjärrkylanläggning kan skapa eller ta kyla på flera olika sätt, till exempel kan kyla tas från en närliggande sjö eller hav, eller under marken.
Fjärrkylanläggning kan även skapa kyla med hjälp av fjärrvärme; denna metod kallas absorptionskyla. Fördelen med fjärrkyla är att det är mer ekonomiskt i längden jämfört med en mindre kylmaskin som till exempel fastigheten själva äger.
(Energiföretagen. 2017)
2.5 Kylsystem
Kyla som fås från kylmaskiner eller fjärrkyla transporteras till fastighetens kylsystem. Kylsystemet distribuerar sedan vidare kylan till bland annat kylbafflar som kan finnas placerade i taknivå i rummen, samt kylbatterier som finns i luftbehandlingsaggregat. Kylan kan även distribueras till servrar som fastigheten kanske använder då dessa kan ha ett kylbehov vid användning. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
16 2.5.1 Kylbafflar
Kylbafflar är element som placeras i takhöjd i rum som ska kylas när kylbehov finns.
I kylbafflar finns ett stort antal flänsar som är ansluten till två rör där det strömmar kallt vatten. Flänsarnas uppgift är att ta emot oönskad värme i rummet och föra bort värmen i de anslutande rören till exempelvis kylmaskinens kondensor, så att
temperaturen i rummet minskar till en önskad temperatur. Kylbaffeln omges av tunn plåt som döljer kylflänsarna och har öppning både upptill och under
(Warfvinge och Dahlblom, 2010). Hur en kylbaffel kan se ut visas i figur 5 nedan.
Figur 5. Kylbaffel. (Källa: swegon.com)
En kombination av tilluftsdon och en kylbaffel kallas för tilluftsbaffel. En
tilluftsbaffel har en funktion att kyla tilluften så att rumstemperaturen minskar till en önskad temperatur. För att öka upptagning av värmen med en kylbaffel, och därmed kyla rummet mer kan det uppnås med en minskad framledningstemperatur till kylbaffeln. Dock bör inte framledningstemperaturen vara lägre än
daggpunktstemperaturen då kallras och kondens kan uppstå. Om kondens bildas kan vatten uppstå på utsidan av framledningsrören och droppa ner i rummet (Warfvinge och Dahlblom, 2010). En tilluftsbaffel visas i figur 6.
Figur 6. Tilluftsbaffel. (Källa: swegon.com)
17 2.5.2 Kylbatterier
När uteluften har en temperatur som överstiger börvärdet på tilluftstemperaturen används kylbatterier i luftbehandlingsaggregat för att kyla ner ventilationsluften.
Kylbatterier är kopplade till byggnadens kylsystem som får kyla av kylmaskiner eller fjärrkyla. När den fuktiga utomhusluften kyls ner bildas kondens i kylbatterierna så kondensen samlas upp och förs ner i fastighetens avlopp. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
18 3 Metod
3.1 Litteraturstudie
I denna studie har en litteraturstudie gjorts för att hitta olika åtgärder som kan medföra en minskning av energianvändningen. Litteraturerna som användes var
”Peer Reviewed” för att studierna ska vara så trovärdig som möjligt. För att hitta dessa litteraturer som har använts har databaserna Google scholar, Discovery och Scopus använts.
3.2 Inventering
När nycklar och passerkort tillhandahållits av fastighetsägaren kunde inventeringen utföras. Först ordnades en rundvandring i skattehuset för att se vart alla fläktrum, undercentral, telerum och kylmaskinerna är i fastigheten. Därefter kunde
inventering på belysning, fläktar, pumpar, kylmaskiner, fönster osv. göras under tiden som studien gjordes. Under inventering bestämdes även vart mätningar ska ske. Svar på frågor som dök upp under studien kunde fås av fastighetsägaren.
3.3 Datainsamling
3.3.1 Ritningar
Ritningar för byggnadens planlösning ficks från fastighetsägaren, och användes för planering, areaberäkning, bestämning av fönsterarea och beräkningar med
schablonvärden. Se bilaga A för planritningarna.
3.3.2 Statistik
Statistik om hur mycket el och fjärrvärme som har köpts in till byggnaden har tillhandahållits av fastighetsägaren. Statistiken användes för att ta reda på hur mycket energi, för både el och fjärrvärme, som användes under ett år. Se bilaga C för statistik om inköp av el och fjärrvärme.
3.3.3 OVK
Fastighetens senaste OVK-besiktning utfördes år 2018 av Jonas Vejdeland från AFRY i Gävle, och i denna studie har protokollet tillhandahållits av honom. OVK- protokollet har använts för att få luftbehandlingsaggregatens luftflöde, märkeffekter, anmärkningar och vilka delar i fastigheten som ventilationsaggregaten betjänar.
OVK-protokollet finns i bilaga B.
19 3.4 Beräkning
För områden eller saker som inte kunde mätas under studien har schablonvärden och ekvationer använts. Alla ekvationer som har använts finns i teoridelen i denna rapport, och schablonvärden presenteras både i teori- och resultatdelen i rapporten.
Alla schablonvärden i denna rapport har hämtats ifrån svebys rapport om
”brukarindata kontor” skrivet år 2013. Excel har även varit till nytta under studien, eftersom beräkningar och bokföring kan underlättas med hjälp av kalkylbladet.
3.5 Mätningar
För att kunna göra olika beräkningar behöver data som temperatur, effekt och drifttid fås. Ett sätt att få informationen är att göra olika mätningar.
3.5.1 El och effekt 3.5.1.1 Multimeter
Vid momentana mätningar av effekt användes en multimeter med strömtång.
Modellen på multimetern var F205 av tillverkaren Chauvin Arnoux vars
mätosäkerhet ligger på ±1%. Multimetern har en mät kategori på IV, vilket innebär att multimetern kan mäta elkretsar som får el av byggnadens låg-spänning. I denna studie användes multimetern för att ta reda på effekten på fläktar och pumpar i fastigheten. Alla elmätningar gjordes av handledaren från AFRY då det krävs kurs eller utbildning för att kunna göra elmätningar på trefas-kretsar. Vid effektmätning på trefaskretsar gjordes mätningar bara på ena fasen, och eftersom det är totalt tre faser i trefaskretsar måste multiplicering med tre göras för att få den totala effekten.
Se figur 7 för att se bild på multimetern som har använts.
Figur 7. Multimeter med strömtång.
20 3.5.1.2 Elspindel
Elspindel är ett mätinstrument som används vid elmätning och kan logga
elanvändning över en viss tidsperiod. Mätinstrumentet kan användas för att beräkna och mäta effekt, effektfaktor, energi och trefasspänning. Det finns 14 mätkanaler, vilket gör att 14 mätningar kan göras samtidigt på en elspindel. (Bilius, u.å)
Se figur 8 för att se hur en elspindel ser ut. I denna studie användes en elspindel för att mäta hur ofta garageventilationen är igång samt vad för effekt som till- och frånluftsfläktarna används. Garageventilationen är av FTX-system och har konstant ventilationsflöde, och är i drift under tiden som garageporten används. Mätningen gjordes så att strömtänger anslöts till fläktarnas ena fas för att logga effekten mellan tidsperioden 4 maj och 12 maj med en minuts tidsintervall. Även här måste
multiplicering med tre göras för att få den totala effekten. Efter loggningen kopplades en dator till elspindeln för att ta emot resultatet.
Figur 8. Elspindel.
Se figur 9 för att se skärmdump på hur resultatet från mätningen kan se ut. På figur 9 är effekten på tilluftsfläkten döpt till P1 och P2 är frånluftsfläkten, men effekten är bara på ena fasen, så multiplicering på tre behöver göras. Eftersom mätintervall på en minut gjordes är effekten av enheten Wh/minut, vilket behöver omvandlas till Wh/timme. U är spänningen, I1 är strömmen till tilluftsfläkten och I2 är strömmen till frånluftsfläkten, F1 och F2 är effektfaktorn. Effektfaktorn användes bara för att se att mätningen gjordes korrekt. När P1 och P2 visar ”0” för en viss tidperiod innebär det att fläktarna inte är igång.
21
Figur 9. Skärmdump på delar av resultatet från elspindelmätningen.
3.5.2 Temperatur 3.5.2.1 Termometer
Termometer har använts för att beräkna temperaturverkningsgraden för alla luftbehandlingsaggregat i byggnaden, men även mäta temperaturer i olika rum.
Mätningarna för temperaturverkningsgraden gjordes momentant under relativt kalla dagar för att få en mer verklig uppskattning av temperaturverkningsgrad.
Mätningarna gjordes med en termometer av modellen TH103 TC av märket Comfort Control, och mätosäkerheten på denna termometer ligger på ±0,2°C.
(comfort-control, u. å)
Figur 10. Termometer som användes.
22 4 Resultat
4.1 Inventering
4.1.1 Belysning
I sekundära utrymmen som allmänna korridoren på plan 2 och korridor på plan 1 styrs med tidstyrning; 06:30 till 18:00 måndag till fredag, och dessa belastar
fastighetselen. Fastighetselen betalar fastighetsägaren för, och resterande belysning i kontorsutrymmen och restaurangen står hyresgästerna för. Elen som hyresgästerna står för kallas för verksamhetsel. Belysningen hos hyresgästerna styrs mestadels med av och på knappar. Enligt Castellums fastighetstekniker, Calle Larsson, byts
belysningen i sekundära utrymmen ut till LED när lamporna eller lysrören är förbrukade.
I kontorsutrymmen används främst armaturer med T5 lysrör, dessa lysrör har en effekt på 28W vardera. I källarplan används främst T8 lysrör i korridorerna som har en effekt på 36W, men även några T5 lysrör. I driftutrymmen används T8 lysrör dock är belysningen styrd med av och på knappar, så belysningarna i driftutrymmen är sällan igång. På grund av det har belysningen i driftutrymmen inte tagits med i beräkningarna i denna studie.
Vid inventering av belysning kunde bara belysningen på plan 1, delar av plan 2, och hela plan 5 inventeras. På plan 5 beräknades belysningens effekt per kvadratmeter för olika delar av våningen, och fördes in i en tabell, se tabell 2 nedan. Dessa effekt per kvadratmeter användes då på plan 2, 3 och 4, se bilaga A, för att kunna beräkna den totala energianvändningen för belysning i byggnaden med antagna drifttimmar per år, vilket beräknades till 153,35 MWh/år.
Tabell 2. Belysning på plan 5.
Effekt per m2
Korridor 3,1
Kontorslandskap 9,7
WC 4,8
Övrigt 8,9
23 4.1.2 Ventilation
I fastigheten finns sex FTX-ventilationssystem, varav tre av dom är av större storlek.
Det finns även ett FT-ventilationssystem, utan värmeåtervinning, som betjänar restaurangens kök. Flera mindre till- och frånfläktar finns som betjänar toaletter, pentry, takventilation och hissrum. Alla ventilationssystem i fastigheten är av CAV- system, vilket innebär att luftflödet hålls konstant under drifttiderna, utanför drifttiderna är fläktarna inte igång. Alla luftbehandlingsaggregat förutom
TA11/FA11 installerades i fastigheten år 1979, TA11/FA11 installerades år 2012.
Alla luftbehandlingsaggregat förutom TA62/FA51 har en roterande värmeväxlare, luftbehandlingsaggregatet TA62/FA51 är den som saknar värmeväxlare.
I tabell 3 nedan presenteras alla luftbehandlingsaggregat med drifttider samt märkeffekterna på tilluftsfläkt och frånluftsfläkt, men även vilka delar i fastigheten som de betjänar. Dem tre större luftbehandlingsaggregaten är TA61/FA61, TA64/FA64 och TA67/FA67, vilket kan ses på märkeffekten på tilluft- och
frånluftsfläkten i tabell 3 där fläktarna har en märkeffekt på 11 kW och 7,5 kW. De resterande märkeffekten på fläktarna ligger på 4 kW, 3 kW och 2,2 kW.
Tabell 3. Information om luftbehandlingsaggregaten och fläktar
Med en termometer har momentana temperaturmätningar gjorts på olika mätpunkter: efter värmeåtervinning, uteluft, frånluft och avluft. Med alla temperaturer kunde tilluftens och frånluftens temperaturverkningsgrad för
värmeväxlarna beräknas. Därefter togs medelvärdet mellan tilluftens och frånluftens temperaturverkningsgrad för att presentera det i tabell 4 nedan.
Temperaturmätningarna gjordes den 4, 5 och 11 maj. Den 4 maj mättes utetemperaturen till 11 grader, 5 maj mättes det till 13 grader och 11 maj var utetemperaturen ca 12 grader. Luftbehandlingsaggregatet till garaget, TA15/FA54, har en roterande värmeväxlare, dock gjordes inga beräkningar för
temperaturverkningsgraden på denna luftbehandlingsaggregat eftersom fläktarna sällan var igång. Luftbehandlingsaggregatet till restaurangens kök saknar en
värmeväxlare så temperaturverkningsgrad kan inte beräknas för aggregaten, vilket är anledningen varför TA62/FA51 inte finns i tabell 4.
Luftbehandlingsaggregat Betjänar Drifttider Märkeffekt tilluft- /frånluftfläkt [kW]
TA61/FA61 Plan 1–5 norr M-F, 06–17 11,0/7,5
TA64/FA64 Plan 1–5 mittdel M-F, 06-17:30 11,0/11,0
TA67/FA67 Plan 1–5 syd M-F, 06–19 11,0/11,0
TA65/FA65 Restaurangens matsal M-F, 08-14.30 4,0/3,0
TA15/FA54 Garage Vid portöppning 3,0/3,0
TA62/FA51 Restaurangkök M-F, 06–15 3,0/2,2
TA11/FA11 Plan 2 norr M-F, 06–17 2,2/2,2
24 Tabell 4. Uppmätta temperaturverkningsgraden.
Med multimeter och elspindel kunde effekten mätas för alla fläktar i fastigheten.
Effekten hos till- och frånluftsfläkt presenteras i tabell 5, men även luftflödet och beräknat SFP-tal för alla luftbehandlingsaggregat.
SFP-talet säger hur hög effekt det krävs för att uppnå ett luftflöde på en kubikmeter per sekund, alltså fläktarnas effektivitet. Ju lägre SFP-tal desto effektivare är
fläktarna. Nya FTX brukar ha ett SFP-tal mellan 1,5 och 2, och för äldre FTX brukar SFP-talet ligga mellan 3 och 4. För att minska SFP-tal för ett luftbehandlingsaggregat duger det ibland inte att bara byta fläktarna till mer effektivare fläktar, ibland måste åtgärder göras på hela ventilationssystemet för att minska SFP-talet. Åtgärder för ventilationssystemet är då till exempel att reducera alla tryckförluster som sker i kanalerna, luftbehandlingsaggregat, spjäll, och till- eller frånluftsdon. (Warfvinge och Dahlblom, 2010)
Till- och frånluftsflödet som presenteras i tabell 5 har tagits från OVK-protokollet, se bilaga B. Notera att effekterna hos TA15/FA54 kan vara felberäknat, det bör vara liknande effekt som TA65/FA65 om luftflödet är lika.
Tabell 5. Uppmätt effekt, luftflöde och SFP-tal för aggregat.
Temp.verkningsgrad
4 maj [%] Temp.verkningsgrad
5 maj [%] Temp.verkningsgrad
11 maj [%] Genomsnitt [%]
TA61/FA61 63 66 62 64
TA64/FA64 73 72 76 74
TA67/FA67 64 69 69 67
TA65/FA65 71 76 72 73
TA11/FA11 63 54 57 58
Uppmätt effekt Tilluftsfläkt [kW]
Uppmätt effekt Frånluftsfläkt [kW]
Till- och frånluftsflöde [m3/s]
SFP-tal [kW/m3/s]
TA61/FA61 11 4,95 4,6 3,5
TA64/FA64 10,05 8,49 5,7 3,3
TA67/FA67 11 9,75 4,7 4,4
TA65/FA65 1,476 0,474 1,9 1,0
TA15/FA54 0,0264 0,0347 1,9 0,0
TA62/FA51 0,945 1,77 1,75 1,6
TA11/FA11 1,485 2,2 1,4 2,6
25 4.1.3 Kylmaskin
Fastigheten använder sig av två kylmaskiner för att täcka kylbehoven under varma perioder, en av kylmaskinerna visas i figur 11 nedan. Dessa kylmaskiner installerades år 2005 på taket. Innan användes flera mindre kylmaskiner för att täcka kylbehoven tills dessa två större kylmaskiner installerades. Kylmaskinerna sätts igång när utomhustemperaturen överstiger 14 grader mellan maj och september, resterande månader används inte kylmaskinerna. När kylmaskinerna är igång används två pumpar som distribuerar kylan till kylbafflar i fastigheten, ventilationens alla
kylbatterier samt även servrar i byggnaden som behöver kylas. På grund av att denna studie har gjorts under våren har inga effektmätningar på kylmaskinerna och
tillhörande pumpar gjorts, så information om den årliga energianvändningen av kylmaskinerna och pumparna har fåtts av fastighetsägaren.
Figur 11. En av fastighetens kylmaskiner.
26 4.1.4 Pumpar
I tabell 6 nedan presenteras alla fastighetens pumpar med märkeffekt, uppmätt effekt, drifttimmar och även pumparnas elanvändning per år. Pumparna vars effekt behövde mätas var pump 62, pump 64 och pump 65. Effekten presenteras i tabell 6, och dom resterande pumpar kunde inte mätas eller att det inte behövdes. TVV (tappvarmvattenpumpen) hade en display som kunde visa energianvändningen, elanvändningen för P1-KB1 och P1-KB2 togs från ett dokument som tillhandahållits av fastighetsägaren. Shuntarnas effekt antogs vara märkeffekten samt att dom antas vara igång när pump 62, 64 och 65 är i drift. Enligt en display i undercentralen sågs det att pump 62, 64 och 65 är igång när utomhustemperaturen är under 15°C, och med ett varaktighetsdiagram för Sundsvall visades det att utomhustemperaturen är under 15°C ca 7800 timmar varje år. Varaktighetsdiagram för Gävle kunde inte hittas under studien, så enligt Sveby (2015) kunde varaktighetsdiagram för Sundsvall användas.
Tabell 6. Information om fastighetens alla pumpar.
4.2 Statistik
4.2.1 Köpt el
I figur 12 nedan presenteras den mängd el som har köpts till skattehuset för varje månad 2018 och 2019. El användningen varierar inte mycket året runt, men det syns lite på figur 12 att kylmaskinerna används på sommaren. Under 2018 användes totalt 816,9 MWh och under 2019 användes totalt ca 770,1 MWh.
Pumpar Märkeffekt
[kW] Betjänar Uppmätt
effekt [kW] Drifttimmar per
år Energi per år [kWh/år]
Pump 62 0,8 Värmebatterier 0,14 7800 1092
Pump 64 1,1 Radiatorer plan 2–6 0,51 7800 3978
Pump 65 1,1 Radiatorer 0,33 7800 2535
TVV - Tappvarmvatten - - 140,3
P1-KB1 4 Kylbatterier och kylbafflar - - 4224
P1-KB2 4 Kylbatterier och kylbafflar - - 4224
Shuntar 0,3 - - 7800 2340
27
Figur 12. Köpt el för år 2018 och 2019.
4.2.2 Köpt fjärrvärme
Byggnadens inköp av fjärrvärme för 2018 och 2019 presenteras månadsvis i figur 13 nedan, dock är den okorrigerad. Denna statistik av fjärrvärme inköp har då tillhanda hållits av fastighetsägaren och har sammanställts. Enligt figur 13 används mest fjärrvärme under kalla perioder för att värma upp värmebatterier, radiator och tappvarmvatten. Uppvärmning av tappvarmvatten är delvis konstant året runt, jämfört med uppvärmning av tilluften och rummen, men det kan även finnas
uppvärmningsbehov under kalla sommardagar. Baserat på figur 13 toppar inköpet av fjärrvärme strax under 140 MWh vid januari och februari för både 2019 och 2018, men februari år 2019 låg inköpet på 101 MWh vilket kan bero på att
utomhustemperaturen under februari var genomsnitt högre än februari år 2018.
Den totala inköp av fjärrvärme för 2018 låg på 816,9 MWh och för 2019 låg inköpet på 770 MWh.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec
Energi [MWh]
2019 2018
28
Figur 13. Köpt fjärrvärme för år 2018 och 2019 (okorrigerat).
4.3 Energianvändning
I tabell 7 nedan visas fastighetens köpta el och fjärrvärme för 2019, samt byggnadens specifika energianvändning. Specifika energianvändningen kunde beräknas genom att dividera köpt el och fjärrvärme med byggnadens uppvärmda area, 13 131 m2Atemp.
Byggnadens elanvändning per kvadratmeter för 2019 beräknades till 58,1 kWh/år, m2, och fjärrvärmeanvändningen per kvadratmeter är 58,6 kWh/år, m2. Totala energianvändningen för ett år, både el och fjärrvärme, summeras till 1532,7 MWh, vilket blir ca 116,7 kWh/m2.
Tabell 7. Byggnadens energianvändning 2019.
Skattehusets energianvändning presenteras i figur 14 nedan. Figuren visar en Sankey-diagram där det illustreras hur både fjärrvärme och el fördelas till olika energianvändare i fastigheten. Totala energianvändningen för fjärrvärme och el togs från dokumentet om fastighetens köpta el och fjärrvärme för år 2019.
0 20 40 60 80 100 120 140 160
jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec
Energi [MWh]
2019 2018
Total energianvändning 2019
[kWh/år] Specifik energianvändning 2019
[kWh/år, m2]
El 762 604 58,1
Fjärrvärme 770 120 58,6
El och fjärrvärme 1 532 724 116,7
29
För att beräkna energianvändningen till radiatorerna beräknades först
energianvändningen för ventilation och tappvarmvatten, och resterande fjärrvärme antogs gå till radiator. Energianvändningen hos värmebatterierna under ett år beräknades med ekvation 5, vilket blev 276,87 MWh/år. Tappvarmvattnets energianvändning beräknades till 32,09 MWh med schablonvärdet 2 kWh/år, m2 och 25 kWh/år, m2. 25 kWh/år, m2 är då för restauranger och 2 kWh/år, m2 är för kontor (Sveby, 2013). För elanvändningarna hos hissarna användes ett schablonvärde på 5,5 MWh/år, hiss. I fastigheten finns fyra hissar, vilket blev totalt 22 MWh el per år för hissar. Elanvändningen av kylmaskinerna ficks från dokument som
tillhandahållits från fastighetsägaren, vilket är 77,5 MWh el. Den elanvändning som blev över efter alla mätningar och beräkningar är fastighetens övriga elanvändning i figur 14, ca 72 MWh el. Enligt figur 14 är radiatorerna den största
fjärrvärmeanvändaren, och för elanvändningen är elapparater den största användaren.
Figur 14. Årlig energifördelning för skattehuset i MWh.
[MWh]
[MWh]
30
I figur 15 visas hur mycket av fjärrvärmen används av radiatorer, värmebatterier och tappvarmvatten i procentform. Figuren är baserad på samma värden som figur 14, men att det visas i procentform. Enligt figur 15 använder fastighetens radiatorer 60% av alla fjärrvärme som byggnaden köper, ventilationens värmebatterier
använder 36% fjärrvärme och 4% av fastighetens fjärrvärme krävs för att värma upp fastighetens vatten.
Figur 15. Fjärrvärmefördelning i procentform.
Precis som figur 15 visar figur 16 energianvändningen i procentform, men nu visas hur el som används i byggnaden. Enligt figur 16 står elapparater för 28% av fastighetens totala elanvändning, och ventilationens fläktar, både till- och frånluftsfläktar står för 27%, och belysningen står för 20% av fastighetens elanvändning. De resterande elanvändare är kylmaskinerna som använder 10%, fastighetens hissar som står för 3%, fastighetens pumpar som använder 2% och resterande 10% är övrigt.
60%
36%
4%
Fjärrvärme
Radiator Värmebatteri Tappvarmvatten
31
Figur 16. Elfördelning i procentform.
4.4 Energibalans
Byggnadens värmetillförsel presenteras i tabell 8 nedan. Den värmetillförsel som är från fjärrvärme är markerat med röd bakgrund i tabellen, och interna
värmegenerering är markerat med blå.
I tabell 8 ingår värmetillförseln från ventilationens värmeväxlare i ”ventilation”, vilket är totalt 736,8 MWh/år. Personvärmet kunde beräknas med schablonvärdet 8,5 kWh/år, m2 från Sveby, och då användes byggnadens Atemp förutom garage och källarplan, vilket blev 93,76 MWh/år. För verksamhetsenergi menas
värmeförluster från elapparater. Enligt teoridelen i denna rapport kan schablonvärdet 50 kWh/m2Atemp användas, dock räknas belysningens
värmegenerering med i schablonvärdet. För att få värmegenerering av elapparater utan belysning kan 50 kWh/m2Atemp användas i hela byggnaden minus energin som går till belysning. Om all värmetillförsel i tabell 8 summeras blir den totala
värmetillförseln till fastigheten 1980,5 MWh per år.
Tabell 8. Fastighetens värmetillförsel per år.
28%
20% 27%
10%
3%
2% 10%
Elanvändning
Elapparat Fläktar Belysning Kylmaskiner Hiss Pumpar Övrigt
Värmetillförsel MWh/år
Radiator 461,2
Ventilation 736,8
Tappvarmvatten 32,1
Belysning 153,4
Personvärme 93,8
Verksamhetsenergi utan
belysning 503,2
Totala värmetillförsel 1980,5
32
Då luftläckage inte har beräknats eller mätts ingår värmeförluster genom luftläckage i transmissionsförlusten i tabell 9 nedan. Byggnadens totala värmeförlust är lika stor som byggnadens totala värmetillförsel eftersom det är en energibalans i fastigheten. I ventilationsförlusten i tabell 8 ingår energianvändningen för värmebatteri, den energi som krävs för att värma upp tilluften till rumstemperatur, men även den energi som tas upp av ventilationens värmeväxlare i frånluften. Fastigheten har totalt 1150 kvadratmeter fönster, och alla är av 3-glas. Genom att använda ekvation 3 beräknades fönsternas transmissionsförlust till 33 kWh/år.
Tabell 9. Fastighetens värmeförluster per år.
4.5 Åtgärder
För att minska energianvändning, både el och fjärrvärme, presenteras olika åtgärdsförslag för belysning, ventilation och kyla. Genom att göra åtgärd för att minska energianvändningen kan pengar sparas men även hjälpa Sverige att nå bland annat energieffektiviseringsmålet år 2030.
4.5.1 Belysning 4.5.1.1 Rörelsesensor
I fastigheten används inga rörelsesensorer. Det innebär att belysningen kan vara igång någon del i byggnaden som det inte vistas några personer. En åtgärd kan vara att installera rörelsesensor så att belysningen kan stängas av i den delen av byggnaden som inte används.
En studie som har gjorts på The New York Times byggnaden i USA har ett antal åtgärder gjorts för att minska energianvändningen från belysningen. Genom att enbart installera rörelsesensor för belysningen i kontorsbyggnaden kunde belysningens elanvändning minska mellan 15–20%. (Fernandes, L. et al., 2014)
Värmeförlust MWh/år
Transmissionsförlust 1 097,4 Ventilationsförlust 883,1 Totala värmeförlust 1980,5
33 4.5.1.2 Byta till LED-belysning
Genom att byta fastighetens belysning, både lysrör och lampor, till LED belysning kan elanvändningen för belysning minskas med ca 71 128 kWh per år. Eftersom behörighet till resterande kontorsutrymmena på plan 2, 3 och 4 saknades behövdes relativt grova uppskattningar göras om kostnader och hur mycket belysning som behöver bytas. Kostnaden för T5 LED lysrör antogs ligga på ca 250 kr styck, T8 LED lysrör sågs ligga på ca 70 kr styck och resterande LED lampor antogs ligga på 45 – 50 kr styck. Vid den här åtgärden byts bara lampor och lysrör, inte armaturer.
Sedan med hjälp av kontorsutrymmet på plan 5 kunde investeringskostnad per kvadratmeter, samt elbesparing per kvadratmeter bestämmas. Dessa värden användes på utrymmen som tillgång inte fanns till, och resultatet från det visas i tabell 10 nedan. Om all belysning byts ut till LED kan ca 71 000 kWh el sparas per år, vilket resulterar att återbetalningstiden blir ca 5,4 år.
Tabell 10. Förslag om byte till LED.
Någonting som nämns i teoridelen i denna rapport är att all el som går till belysningen genereras även ut till omgivningen i form av värme. Det innebär att fastigheten förlorar en värmegenerering på ca 71 MWh per år om all belysning byts ut till LED-belysning. Under uppvärmningssäsongen är belysningens
värmegenerering någonting som strävas, och under sommaren när värmebehov inte finns är värmegenerering av belysning inget som eftersträvas eftersom belysningen ökar kylbehovet. Det betyder att mer fjärrvärme måste köpas per år då
värmegenerering av belysning har minskat, dock minskar också kylmaskinernas energiförbrukning under kylningssäsong. Om fjärrvärme och kylmaskinerna tas till hänsyn kommer det att totalt sparas ca 37 500 kr per år. Detta betyder att
återbetalningstiden om belysning byts ut till LED är ca 10 år.
Enligt Ledlysrör (u.å) har även LED lysrör en livslängd på ca 50 000 timmar vilket innebär att LED lysrören kan användas i ca 26 år i skattehuset baserat på
belysningens drifttider i fastigheten. Livslängden på fastighetens nuvarande lysrör, som inte är av LED, ligger på ca 6 år med belysningens drifttider (Ledlysrör, u.å).
Åtgärd Uppskattad investering [kr] Elbesparing [kWh/år] Återbetalningstid [år]
Byte till LED 384 500 71 128 5,4
34 4.5.1.3 Minska belysning
Litteraturen skrivet av Halim et al. (2019) handlar om att minska
energianvändningen för belysning genom att minska antal armaturer. I studien valdes en del i byggnaden med kontor och kontorslandskap för att göra mätningar på belysningsstyrkan runt om i byggnadsdelen och kartlägga den uppmätta
belysningsstyrkan tillsammans med alla armaturer. Om belysningsstyrkan översteg 500 lux markerades vart det översteg gränsen på en planlösning, och därefter användes en ekvation för att ta reda på hur många armaturer som kan tas bort så att belysningsstyrkan minskas. Resultatet från litteraturen visar att en golvarea på ca 800 kvadratmeter kan fem armaturer tas bort, på grund av att de inte behövs.
Genom att minska antal armaturer kunde elanvändningen för belysning minskas med ca 5 procent, och denna åtgärd kräver ingen kostsam investering. (Halim et al., 2019)
4.5.2 Ventilation
4.5.2.1 Plattvärmeväxlare till TA62/FA51
En åtgärd för att minska energianvändningen för ventilationen är att installera en plattvärmeväxlare för TA62/FA51 som betjänar restaurangens kök. Eftersom köket använder mycket energi blir frånluftstemperaturen hög, och i dagsläget utnyttjas inte värmen. Enligt ekvation 5 använder värmebatteriet ca 60 536 kWh fjärrvärme varje år, och om en plattvärmeväxlare med en temperaturverkningsgrad på ca 55%
används kan fjärrvärmeanvändningen minskas med ca 27 241 kWh. Enligt dokument från fastighetsägaren kostar fjärrvärme ca 0,86 kr/kWh och baserat på det kan fastighetsägaren spara ca 28 600 kr varje år om frånluftensvärmen återvinns.
4.5.2.2 Nya värmeväxlare och fläktar med lägre SFP-tal
I tabell 11 visas hur mycket energi och pengar som kan sparas per år om nyare värmeväxlare installeras. Beräkningarna visar att totalt ca 98 000 kr kan sparas varje år, samt att ca 114 000 kWh fjärrvärme kan sparas varje år. Luftaggregatet som kan spara mest fjärrvärme är TA62/FA51 som betjänar restaurangens kök, eftersom den saknar värmeväxlare.
