ENERGI & MILJÖSMARTA
BYGGNADER
FÖR ETT LÅNGSIKTIGT
HÅLLBART SAMHÄLLE
DELTAte
Södra Gubberogatan 8
416 63 Göteborg
Torkel Andersson
031-707 17 93
[email protected]
Hemsida www.deltate.se
ENRGIKRAV I
BOVERKETS BYGGREGLER
BBR
Sverige
BBR
(2011)
(2012)
Boverkets byggregler
Klimatzon
I
II
III
150
130
110
-20
211
178
145
-20
58
45
116
90
Bostäder
Energianvändning
Kwh/m²
Lokaler
Energianvändning
Kwh/m²
Bostäder med elvärme
Energianvändning
Kwh/m²
71
Lokaler med elvärme
Energianvändning
Kwh/m²
142
Skärpta energikrav i BBR
Ändrade kravnivåer för bostäder som har annat uppvärmningssätt
än elvärme från 1 januari 2012.
Klimatzon:
Klimatzon 1 är Norrbottens, Västerbottens och
Jämtlands län.
Klimatzon 2 är Västernorrlands, Gävleborgs,
Dalarnas och Värmlands län.
Klimatzon 3 är övriga län.
PASSIVHUS
Passivhus
Effektbehov för värme vid dimensionerande utetemperatur
Energibehov
BBR Bostäder
Zon III
110 kWh/m²
Zon II
130 kWh/m²
Zon I
150 kWh/m²
Passivhus
OLIKA ÅSIKTER OM PASSIVHUS
KRITISK
• Passivhus kräver särskild utbildning av projektörer, byggare och brukare.
• Med passivhus ökar risken för byggskador, innemiljöproblem och miljöpåverkan.
• Komplicerade lösningar för värme och ventilation, till exempel FTX-ventilation
med liten energibesparing och golvvärme.
• Passivhusens totala energianvändning i driftskedet ligger obetydligt under lågenergialternativet med frånlufsvärmepump.
• Passivhusen har större innetemperaturvariationer och minskat gratisvärmeutnyttjande med en centralt placerad termostat i ventilationsaggregatet, som
Christer Harrysson inte har möjligheter att åstadkomma en individuell rumstemperaturfördelning.
FÖRESPRÅKARE
Hans Eek
• Vi bygger hus för att skydda oss mot klimatet. Vi bygger passivhus för att skydda
klimatet mot oss.
• Att passivhusen ställer högre krav på kvalitet och kontroll är väl snarare är en styrka
än en brist.
• Den ökade risken för fuktproblem i de yttre delarna av klimatskalet i och med
ökad isolering är marginell, och uppvägs mer än väl av det ökade arbete med
byggfukt och lufttäthet pasivhusbyggande innebär.
• Ja det är svårighet att tillgodose olika temperaturer i olika rum om luften används
som värmebärare. Vilket inte är ett krav, men ger bättre ekonomi.
VENTILATION
Frågor man bör ställa sig som beställare
och VVS-Konsult.
•
Är det rätt att ventilera med konstanta luftflöden oavsett
ventilationsbehov?
• Är det rätt att ventilationsmässigt inte beakta utomhustemperaturvariationer mellan sommar och vinter?
• Är det rätt att inte beakta de termiska drivkrafternas påverkan
på byggnaden och dess klimatsystem vintertid?
• Är det rätt att ventilera med ”höga” tillufttemperaturer (18-20°C)
i lokaler med överskottsvärme?
• Är det rätt att tvinga frisk uteluft igenom smutsiga filter innan
den tillförs lokalerna?
Alternativ!
•
Är det rätt att ventilera med konstanta luftflöden oavsett
ventilationsbehov? Alternativet: Behovsstyrd ventilation.
•
Är det rätt att ventilationsmässigt inte beakta utomhustemperaturvariationer mellan sommar och vinter.
Alternativet: Årstidsanpassad ventilation.
•
Är det rätt att inte beakta de termiska drivkrafternas påverkan på
byggnaden och dess klimatsystem vintertid?
Alternativet: Tryckbalansering.
•
Är det rätt att ventilera med ”höga” tillufttemperaturer (18-20°C) i lokaler
överskottsvärme? Alternativet: Sänkt tillufttemperatur på tilluften i
kombination med behovsstyrning och variabelflödesdon.
•
Är det rätt att tvinga frisk uteluft igenom smutsiga filter innan den tillförs
lokalerna? Alternativet: Konstruera klimatsystem som inte behöver
traditionella filter.
VÄRMEVÄXLING
ett sätt att spara i slöseriet
Olika ventilationssystems elförbrukning
S
Vargbroskolan: fläkt + pump el 2 kWh/m2, år
Värmeväxling, ett sätt att spara i
slöseriet!
• Att ventilera med konstanta flöden då behovet varierar är inte
energieffektivt och miljövänligt och därmed ett slöseri med
energi och miljö.
• Att använda värmeväxling för att spara i slöseriet är inte en
optimal lösning då dyr elenergi används för att spara billigare
värmeenergi.
BEHOVS-OCH
ÅRSTIDSANPASSAD
VENTILATION
Behovsstyrd- och årstidsanpassad
ventilation
• Behovsstyrda luftflöden kan reducera värme- och
elenergianvändningen för ventilation med upp mot 60 % i
förhållande till konstantflödesdrift.
• Årstidsanpassade luftflöden kan ytterligare reducera värme- och
elenergianvändningen för ventilation med ytterligare ca 20 %.
• Denna reducering slår ofta ut lönsamheten med att installera
värmeväxlare.
• Utan värmeväxlare öppnar sig möjligheter till mycket
intressanta alternativa lösningar.
Årstidsanpassad ventilation
•
Tillufttemperaturen sänks i takt med att utomhustemperaturen
sjunker.
• Tilluften får då en större kylande verkan och därmed behövs
mindre luft för att hålla inställd rumstemperatur.
• Mindre luft som skall värmas till lägre temperatur reducerar
uppvärmningsbehovet och fläktenergi.
• Den relativa fuktigheten blir inte lika låg vintertid p.g.a lägre
luftomsättning och rätt rumstemperatur.
Varvtalstyrning av
fläktar och pumpar
VARVTAL
FLÖDE
TRYCK
EFFEKT
100%
100%
100%
100%
90
90
81
73
80
80
64
51
70
70
49
34
60
60
36
22
50
50
25
13
OBS! Gäller varvtalsstyrning
med frekvensomriktare
ALTERNATIVA
VVS-SYSTEM
MODERNA
SJÄLVDRAGSSKOLOR
Vind- och termikdrivet
variabelflödessystem med passiv
värme och kyla ur marklager
Fredkullaskolan i Kungälv 1992
Temperatur i kulvert
”Gratis”
kyla
”Gratis”
värme
Riseberga skola
Traditionellt / Alternativt Klimatsystem
Moderna självdragsskolor
BOSTADSVENTILATION
Fläktförstärkt självdrag
Kv Birgittas Trädgårdar
Vadstena
Fläktförstärk självdragsventilation i flerbostadshus på 1990-talet
Kv Birgittas Trädgårdar
Vadstena
Trekantsgatan GBG
Solfångare
Fläktförstärk självdragsventilation i flerbostadshus 2011
Trekantsgatan GBG
Luftintag
Trekantsgatan GBG
Jordrör tilluft
Ventilationsfilter
Ljuddämpare för hjälpfläkt
Spjäll för brandfläkt
Tilluftkammare
Trekantsgatan GBG
Hjälpfläkt
Brandfläkt
Trekantsgatan GBG
Tilluftkanaler till lägenheter
Gråvattenvärmeväxlare
Ventilationskulvert som hämtar värme och kyla ur marklager
Trekantsgatan GBG
Tilluftventil i sovrum
Trekantsgatan GBG
Frånluftventil och spisfläkt
Trekantsgatan GBG
Fuktstyrd frånluftfläkt i bad
Trekantsgatan GBG
Växlare för värme och varmvatten
Trekantsgatan GBG
Acktankar för solvvärme
JOACHIM EBLE
ARCHETEKTUR
JOACHIM EBLE
ARCHETEKTUR
JOACHIM EBLE
ARCHETEKTUR
HYBRIDVENTILATION
Hybridventilation
• Tilluftkulvert under byggnaden som passivt
värmer och kyler tilluften.
• Behovs- och årstidsanpassad ventilation via
lågtrycksfläkt och variabelflödesdon.
• Passiv frånluft via korridorer, trapphus och
spjällförsedda huvar på tak.
• Låg energi- och miljöbelastning.
• Moderna tekniklösningar.
DRIFTERFARENHETER FRÅN EN
ENERGIEFFEKTIV SKOLA
Vargbroskolan
”Vargbroskolan har en total viktad energianvändning som
hamnar 30 procent lägre än PH09-kriterierna (nya kriterier
för passivhusstandard) och hela 70 procent lägre än
Boverkets byggreglers (BBR) nya krav.”
World Sustainable Building Conference
World Sustainable Building Conference
Hybrid ventilation –
Vargbroskolan
Ritad av Björn Johansson, K-Konsult arkitekter i Värmland, 2005
Ventilationskulvert på Vargbroskolan
Vargbroskolan
Ventilationskulvert på Vargbroskolan
VARVTAL
FLÖDE
TRYCK
EFFEKT
100%
100%
100%
100%
90
90
81
73
80
80
64
51
70
70
49
34
60
60
36
22
50
50
25
13
Temperaturgivarplacering i ventilationskulvert
på Vargbroskolan
Tillufttemperaturer dagtid på Vargbroskolan
Stor skillnad på utomhustemperatur – liten skillnad på tillufttemperatur efter kulvert
2009-2010
Vargbroskolan-uppföljning
• Inomhusmiljö
– personalen överlag
upplever inneklimatet
som mycket positivt
– uppmätt
rumsmedeltemperatur
i klassrum:
• mellan 20,2 oC till 20,4 oC,
de kallaste vinterdagarna
• mellan 20,4 oC till 20,7 oC,
vårdagar
GRAVITATIONSFILTER PÅ
VARGBROSKOLAN
Gravitationsfilter
Solceller
131 m² solceller på skolans brutna sydtak
Maximal el-effekt drygt 18 kW
VARGBROSKOLAN
Vargbroskolan-uppföljning
Gröna rummet och solcellanläggning
Varmvattenberedning
Tänkvärt !
131 m² solceller och en liten
vindsnurra på Vargbroskolan
räcker för att täcke den el som
krävs till fläkt- och pumpel
och varmvattenberedning samt
komfortkyla på skolan.
Passiv kyla
Alternativt klimatsystem med kyla
Vargbroskolan har ett alternativt
men fullvärdigt klimatsystem
med ”passiv” kyla som klarar hålla
behagligt svala lokaler även när
utomhustemperaturen överstiger
+30°C.
Traditionellt klimatsystem med kyla
Miljövänlig och ”elfri” komfortkyla
Elintensiv och miljovänliga kylkmedie
Värmeförbrukning, fjärrvärme + fast. el
Värmeförbrukning , fjärrvärme och fastighetsel i kWh/m² BRA (summan av invändig yta)
BBR
Klimatzon
I
Passivhus 0,35 l/s p m² 68
Bostäder 0,35 l/s p m² 140
Lokaler max 1,0 l/s p m² 210
REPAB Fakta 2007
Grupp
Låg
Skolor värme
84
Skolor fastighetsel
39
Skolor värme+f.el
123
Vargbroskolan värme
Vargbroskolan fastighetsel
Vargbroskolan värme + f.el
II
64
120
180
III
60
100
145
SFP
kW/(m³/s)
kWh/m² o år. 2,0
kWh/m² o år. 2,0
kWh/m² o år. 2,0
Medel Hög
132
187 kWh/m²
67
95 kWh/m²
199
282 kWh/m²
35 kWh/m² (Klimatzon II)
4 kWh/m² ( solceller)
39 kWh/m²
SFP < 0,4 kW/(m³/s)
ENERGI JÄMFÖRELSE
Passivhus i
Vargbroskolan
Lindås
Total energiförbrukning pellets
35
+ el 25 kWh/m²= 60 kWh/m²år Totalt
35 + (25 x 2,5) = 98
Med bergvärmepump
(10 + 25) x 2,5 = 87.5 35 kWh/m²
Total energiförbrukning el
68 kWh/m²år
Totalt 68 x 2,5 = 170
Hanemåla skola i Nybro
HANEMÅLA SKOLA I NYBRO
KLIMATANLÄGGNING VENTILATION OCH KYLSYSTEM
HENÅNS SKOLA PÅ ORUST
HENÅNS SKOLA PÅ ORUST
KULVERTVENTILATION
FASADVENTILATION
GOTA MEDIA
Kalmar
Gota Media
Principschema ventilation
Markvärmeslinga
Energi- och miljösamordnare
I takt med att allt högre krav ställs på bra inomhusklimat,
energieffektiv drift och miljövänligt byggande krävs stor samlad
kunskap.
En energi-och miljösamordnares arbetsuppgift i ett
byggnadsprojekt är att hjälpa till att utforma byggnaden beträffande
energi- och miljöriktig gestaltning, material och dimensionering
samt att hjälpa till att välja och utforma byggnadens
klimatanläggning.
Energi- och effektberäkning och LCC-beräkningar samt upplägg
för driftuppföljning hör också till arbetsuppgifterna.
DELTAte har denna tjänst för fastigheter med alternativa
klimatsystem.
Tack för uppmärksamheten!
Beställaren
•Krav på inneklimat
•Energibehov
Arkitekt
•Kostnad
•Byggnadsplacering
•Byggnadens
utformning (volym,
tyngd)
Samhällets krav
•BBR
Projektledare Konstruktör
•Fönsterplacering, typ,
storlek, solavskärmning
Helhetssyn
•Värme/energi
Energi- och
miljö
samordnare
•Ventilation
•System val
•Kyla
•Energiberäkningar
VVS
Samverkan
•Klimatskal
•Täthet!!
•Köldbryggor!
El
•Belysning
•Utrustning
•Termiskt klimat •LCC-beräkningar
Miljö
LCC
Formar inomhusklimatet, energiprestanda och miljöbelastning för byggnaden
Slinky i dike
Den stora utmaningen
Sveriges nationella mål är att minska energianvändningen i byggnader med 20 procent till 2020
och med 50 procent till 2050 jämfört med 1995 års
nivå.
Nybyggnationen motsvarar ca 1 % per år av de
befintliga byggnaderna. Det betyder att ca 70 % av
det totala byggnadsbeståndet 2050 utgörs av hus som
finns redan.
Vi måste alltså ge oss på klimatanläggningarna i våra
befintliga byggnader i stor omfattning under de
kommande åren om målet skall kunna uppnås.
Energieffektivisering på 1980-talet
Klimatzon
I
Lokaler max 1,0 l/s p m² 210
II
180
FRÖLUNDA TORG
Värme
Besparing 65%
Före 210 kWh/m²
Efter 73 kWh/m²
Fastighets El
Besparing ca 60%
Kyleffektreducering
ca 50 %
från ca 6 MW
till ca 3 MW
III
145 kWh/m² o år.
BBR krav 2009
Klimatförbättring och energibesparing
genom ändrad driftstrategi
Total energianvändning
FILTER
Ventilationsfilter
• Med mekanisk ventilation kom behovet av
filter för att skydda installationerna från
nedsmutsning.
• Filter i mekaniska klimatsystem är inte
problemfritt.
Ventilationsfilter
LUFTFILTER
Bakterie- och mögeltillväxt i ventilationsfilter
Filterbyte
Ventilationsfilter kan vara (ett) skämt
I en undersökning i Danmark där försökspersonerna fick lukta sig till problem fann Ole
Fanger att luftkvaliteten till 42% bestämdes av lukt från ventilationssystemet, till 20%
av material i rummet och bara till 13 procent av människorna som vistades där.
Det är därmed inte alltid möjligt att förbättra luftens kvalité i en lokal enbart genom att
öka luftutbytet. En ökning av luftflödet i en luktande anläggning kan tvärt emot syftet
ge sämre luft.
Ventilationsfilter är ofta bra grogrund för mikroorganismer (mögel och bakterier), enl.
Morey, England.
Kvalster sitter i filtren med öppen mun, och in flyger organiska ämnen. I vadden kan de
frodas och må gott. Deras avföring bärs bort av luftflödet och kommer in i rummen.
Visserligen är det småskit, men det är högst allergent.
Bakterier bryter ned organiska ämnen som fastnat i filtret och snart är det nya filtret ett
skämt-filter. Det börjar lukta från filtret av bakterier och härsknande organiska
substanser som fångats in. Filtret må vara effektivt i infångande men avger både
mikropartiklar och gaser.
Förslag till konsultupphandling
Information och kravspecifikation om skolans klimatanläggning
Skolan som skall byggas skall i stället för ett traditionellt FTX system projekteras med ett alternativt klimatsystem
där friskluften tillförs lokalerna via en markförlagd kulvert under byggnaden utan någon luftkvalitetsförsämrande
behandlig i form av traditionella filter och batterier.
Den markförlagda ventilationskulverten som utnyttjar markvärme vintertid och markyla sommartid skall
dimensioneras och utformas så att ingen extra värme eller kyla behöver tillsättas tilluften någon gång under året.
Klimatsystemet skall projekteras och drivas med behovs- och årstidsanpassade luftmängder inom intervallen 1,59 oms/h i varje undervisningslokal. Fläktstyrda tilluftflöden och passiva avluftflöden till och från
undervisningslokaler, sammanträdesrum och kontorslokaler.
Tillufttryck i ventilationskulvert max 100 Pa.
Värmesystem
Värmesystemet projekteras och injusteras som ett lågflödessystem med företrädesvis endast en radiator per
lokal.
Styranläggning
Styranläggningen projekteras för individuell luftflödesstyrning i sekvens med radiatorn i samtliga lokaler med
respektive lokals rumstemperatur som ledvärde.
Utomhustemperaturberoende rumsbörvärde med stor reglernoggrannhet max +/- 0,5 grader.
Den relativa fuktigheten skall styras att hållas inom intervallet 25-60 % i befolkade undervisnings-lokaler.
Energiförbrukning
Skolan skall klara följande energikrav.
Värmeenergiförbrukning under 45 kWh/m² för uppvärmning.
Elenergiförbrukningen för fläktar och pumpar under 7 kWh/m².
Jämförelse aggregat
Aggregat max 5m3/s
Drifttid är 06-18 (12h/dygn)
Endast drift under vardagar
Driftfall
Konstantflöde. FTX
Ttill =18°C
Konstantflöde. FTX
Ttill =18°C
Variabelflöde* FTX
Ttill >13°C
Variabelflöde* T
Ttill >13°C
Variabelflöde* T
Ttill >5°C
VVX:
Roterande
”turborotor”
Roterande
Standard
Roterande
standard
Nej
Nej
Pris aggregat:
250 000
245 000
170 000
72 500
72 500
Variabelflödesdon + styr
(15 klassrum)
N/A
N/A
225 000
225 000
225 000
Verkningsgrad vinterfall:
82,3%
78,1%
83,9%
N/A
N/A
Flöde sommarfall (medel):
100%
100%
50%
50%
50%
Flöde vinterfall (medel):
100%
100%
25%
25%
15%
Värmebatteri
Fjärrvärme
Fjärrvärme
Nej
Fjärrvärme
Fjärrvärme
Värme via batteri:
1 54 kWh
4 100 kWh
0 kWh
2 6124 kWh
4 362 kWh
Energi fläktar:
28 725 kWh
26 006 kWh
4 056 kWh
2 165 kWh
1 940 kWh
Värme + El aggregat
29 970 kWh
30 106 kWh
8 354 kWh
31 610 kWh
11 423 kWh
Tot driftkostnad per år:
(El 1.0kr, Fj 0.7kr Per kWh)
29 602 kr
28 876 kr
7 064 kr
22 776 kr
8 578 kr
Bra inomhusklimat
Bra inomhusklimat
Bra inomhusklimat
Jämförelse aggregat
Aggregat max 5m3/s
Drifttid är 06-18 (12h/dygn)
Endast drift under vardagar
Driftfall
Exempel på gammalt
befintligt aggregat. FT
Ttill =18°C FT
Konstant-flöde. FTX
Ttill =18°C
Variabel-flöde. T
Ttill >5°C
VVX:
Nej
Roterande Standard
Nej
Pris Aggregat:
N/A
245 000
Ca 50 000*
0
225 000
Variabelflödesdon + styr
(15 klassrum)
Verkningsgrad vinterfall:
N/A
78,1%
N/A
Flöde sommarfall (medel):
100%
100%
50%
Flöde vinterfall (medel):
100%
100%
15%
Värmebatteri
Fjärrvärme
Fjärrvärme
Fjärrvärme
Värme via batteri:
150 000 kWh
4 100 kWh
4 362 kWh
Energi fläktar:
18 000 kWh
26 006 kWh
1 940 kWh
Värme + El aggregat
168 000 kWh
30 106 kWh
11 423 kWh
Tot driftkostnad vid:
El 1kr, Fj 0,7kr Per kWh
123 000 kr
28 876 kr
8 578 kr
* Pris för upprustning av aggregat.
Bra inomhusklimat
Jämförelse ombyggnad
Aggregat max 5m3/s
Drifttid är 06-18 (12h/dygn)
Endast drift under vardagar
Driftfall
Exempel på gammalt
befintligt aggregat. FT
Ttill =18°C FT
Konstant-flöde. FTX
Ttill =18°C
Variabel-flöde. T
Ttill >5°C
VVX:
Nej
Roterande Standard
Nej
Pris Aggregat:
N/A
245 000
Ca 50 000
Variabelflödesdon + styr
(15 klassrum)
N/A
0
225 000
Tot driftkostnad vid:
El 1kr, Fj 0,7kr Per kWh
123 000 kr
28 876 kr
8 578 kr
Besparing per år.
N/A
94 124
114 422
Återbetalningstid
N/A
2,6 år*
2,4 år
Bra inomhusklimat
* Ofta tillkommer
kostnader för nytt
eller större fläktrum
Fläktstyrd tilluft,
passiv frånluft via
korridorer och
trapphus. Tryckstyrt
spjäll under takhuv.
Jämförelse nybyggnad
Aggregat max 5m3/s
Drifttid är 06-18 (12h/dygn)
Endast drift under vardagar
Driftfall
Konstant-flöde. FTX
Ttill =18°C
Variabel-flöde. FTX
Ttill >13°C
Variabel-flöde. T
Ttill >5°C
VVX:
Roterande Standard
Roterande standard
Nej
Pris Aggregat:
245 000
170 000
72 500
Variabelflödesdon + styr
(15 klassrum)
0
225 000
225 000
Tot driftkostnad vid:
El 1kr, Fj 0,7kr Per kWh
28 876 kr
7 064 kr
8 578 kr
Tot kostnad inkl 2 års drift
303 000
409 000
315 000
Tot kostnad inkl 5 års drift
389 000
430 000
340 000
Tot kostnad inkl 10 års drift
534 000
466 000
383 000
Bra inomhusklimat
Bra inomhusklimat
Fläktstyrd tilluft,
passiv frånluft via
korridorer och
trapphus. Tryckstyrt
spjäll under takhuv.
FOR 2010-03-26 nr 489: Forskrift om tekniske krav til byggverk
(Byggteknisk forskrift)
§ 13-3. Ventilasjon i byggverk for publikum og arbeidsbygning
(1) I byggverk for publikum og arbeidsbygning skal
frisklufttilførsel på grunn av forurensninger fra personer med lett
3
aktivitet være minimum 26 m pr. time pr. person. Ved høyere
aktivitet skal frisklufttilførsel økes slik at luftkvaliteten blir
tilfredsstillende.
(2) Friskluft på grunn av lukt og irritasjonseffekter fra stoffer som
avgis fra bygningsmaterialer og inventar, skal minimum være 2,5
3
2
m pr. time pr. m gulvareal når bygningen eller rommene er bruk.
Frisklufttilførsel når bygningen eller rommene ikke er i bruk skal
3
2
være minimum 0,7 m pr. time pr. m gulvareal.
26 m³/h o p
= 7,2 l/s o p
2,5 m³/h o p = 0,7 l/s o p
0,7 m³/h o m² = 0,2 l/s o m²