Utveckling av byggnadsintegrerade solenergisystem för energieffektiva hus. Elforsk rapport 08:07

Transkript

1 Utveckling av byggnadsintegrerade solenergisystem för energieffektiva hus Elforsk rapport 08:07 Henrik Davidsson, Bengt Perers, Björn Karlsson Januari 2008

2 Utveckling av byggnadsintegrerade solenergisystem för energieffektiva hus Elforsk rapport 08:07 Henrik Davidsson, Bengt Perers, Björn Karlsson Januari 2008

3 Förord I detta projekt har ett innovativt energisystem för ett lågenergihus i Älvklarleö studerats och generaliserats genom systemsimuleringar. Det har skett med stöd av SolEl-programmet och genomföres som ett doktorandarbete av Henrik Davidsson, LTH Energi och Byggnadsdesign. Andreas Fieber har tidigare ritat huset och solenergifönstret som examensarbete och licentiatavhandling. Detta projekt ingår i det tillämpade solcellsprogrammet SolEl etapp II. Programmet finansieras av: Energimyndigheten Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond via NCC Vattenfall AB E.ON Sverige AB ARQ Stiftelsen för arkitekturforskning Göteborg Energi AB Mälarenergi AB Jämtkraft AB Brostaden EkoSol System AB Malmö Stad Stadsfastigheter Sharp Electronics Nordic Statens Fastighetsverk Borlänge Energi AB Falkenberg Energi AB Rapporten finns fritt nedladdningsbar från SolEl-programmets hemsida:

4 1. Sammanfattning En solfångarhybrid har utvecklats och utvärderats på avdelningen för Energi och ByggnadsDesign på Lunds Tekniska Högskola, LTH. Solfångarhybriden, Solfönstret, består av solcellslaminerade absorbatorer placerade i ett fönster bakom glasrutorna. Solfönstret finns byggt i ett enfamiljshus, Solgården, i Älvkarleö utanför Gävle. För att minska investeringskostnaderna för solel har reflektorer placerats i konstruktionen för att fokusera ljus på solcellerna. På så vis ersätts de dyra solcellerna med betydligt billigare reflektormaterial. Reflektorerna som är fällbara ger användaren en möjlighet att kontrollera mängden insläppt solljus. Likaså kan reflektorerna stängas för att minska värmeförlusterna genom fönstret. En beräkningsmodell för el och värmeutbyte har tagits fram. Beräkningsprogrammet, skrivet i Excel, tillåter årssimuleringar av energi där olika effekter, så som skuggning av celler och glasningens inverkan kan inkluderas eller exkluderas. Simuleringar kan göras för uppfällda eller nedfällda reflektorer. Simuleringsmodellen har kalibrerats mot mätningar gjorda på ett prototypfönster placerat i Lund samt mot solfönstret i Solgården, Älvkarleö. Beräkningsmodellen ligger till grund för den nya solfönstermodul som tagits fram för simuleringsprogrammet TRNSYS. En TRNSYS-simuleringsmodell har tagits fram och kalibrerats för hela Solgården. I denna modell ingår modulen för solfönstret. Energibalansen för systemet visar att styrningen av reflektorerna är av stor vikt. En väl genomtänkt reglerteknik kan sänka årsförbrukningen av tilläggsvärme samt förbättra inomhusklimatet. En reglerteknik som styr reflektorerna efter bland annat temperaturen inomhus och utomhus kan exempelvis programmeras att öppna reflektorerna under sommarnätterna för att kyla ner byggnaden. Årssimuleringar för husets värmebalans med ett solfönster jämfördes med ett fall där det ca 16 m 2 stora solfönstret ersatts med ett vanligt fönster på 8 m 2. Resultaten visar att den totala årliga mängden tillförd värme till huset blir betydligt lägre med ett utvecklat solfönster än för det vanliga fönstret. Det kräver dock att solfönstret förbättras så att lägre U-värde uppnås i både öppet och stängt läge. En simulering för överhettning av byggnaden gjordes för solfönstrets olika kontrollmekanismer för reflektorerna. Dessutom gjordes samma simulering för det vanliga fönstret. Resultaten visar att solfönstrets reflektorer fungerar bra som solskydd. Ett vanligt fönster måste kompenseras med ett solskydd av något slag för att hålla nere övervärmen under sommaren. Förbättringar av solfönstret som kan vara av stor vikt är att belägga glasrutorna med någon form av lågemissionsfilm för att reducera U-värdet ytterliggare. Detta får då vägas mot den begränsning av ljusgenomsläppligheten som orsakas av lågemissionsfilmen och som kommer att begränsa el och värmeutbytet. Andra förbättringar som kan genomföras relativt lätt är bättre isolering av reflektorerna och absorbatorn. En simulering gjordes där dessa parametrar studerades. Omkring 1000 kwh kan sparas om U-värdet sänks för fönstret. Den viktigaste åtgärden för att höja utbytet av el

5 är att använda sig av bättre celler. Idag finns standardceller med en verkningsgrad på 16-17% tillgängliga på marknaden. Fördelar med Solgårdens elsystem med en batteribank som kan laddas både med solfönstret, Stirlinggeneratorn och från nätet är att man har avbrottsfri kraft under en viss tid, minst ett dygn, även om elnätet faller från, samt att relativt låg säkringsstorlek kan väljas till huset. Simuleringar visar att dygnslagringen i batterierna jämnar ut effekttopparna från både lasten och solcellerna och att ytterligare lagringskapacitet inte har så stor inverkan på varaktigheten för solelen. Simuleringar visar också att solceller och en lokal Stirlinggenerator kan kombineras så att elutbytet stämmer väl överens med elbehovet under hela året. Solgårdens två parallella elsystem, 230 V och 12 V, har flera fördelar vad beträffar exempelvis elsäkerhet och energiförbrukning. Att spara elenergi är extra intressant då solceller används som kraftkälla. Pga. det höga elpriset från solcellerna kan stora elbesparande åtgärder genomföras innan utökning av solcellsinstallationen blir ekonomiskt intressant. Att flytta energiförbrukningen från el till värme är lönsamt för ett fristående hus eftersom solvärme och pelletsvärme är betydligt billigare än solel. Exempelvis kan torktumlare, tvätt- och diskmaskiner använda ett behovsstyrt cirkulerande varmvattensystem för minimal elanvändning. Ofta stämmer också energibalansen mellan producerad el respektive värme bättre överens med förbrukningen om varmvatten ersätter elektrisk energi i dessa maskiner. Andra viktiga eleffektiviseringar som kan göras är att använda sig av lågenergilampor och av moderna vitvaror, pumpar, fläktar och datorer/hemelektronik som använder 1/5 av elförbrukningen i jämförelse med omodern standardteknik. En bild av hur lågt man kan komma är att titta på hur energieffektiva alla bärbara apparater är jämfört med motsvarande stationära. Elsystemet i solgården med en batteribank som laddas från solceller eller från nätet kan dimensioneras med säkringar i inkommande elanslutningar på 3-4 A. Laddaren i systemet är för övrigt inställd på denna nivå nu och klarar husets behov av hushållsel. Om ett solcellsystem installeras med villkoret att inte producera ett överskott på elektrisk energi kan en vertikal placering vara att föredra eftersom den ger en jämnare fördelad årsproduktion och lägre produktion på sommaren då behovet är litet. Det årliga utbytet per nominell maxeffekt i kwh/w p vid vertikal placering är 28% lägre än vid 45 lutning. Den verkliga maximala effekten som en vertikalt placerad modul ger i mars är 6% lägre än maxeffekten i juli från en modul lutande i 45. Det innebär att det årliga energibytet per verklig toppeffekt är 20% lägre vid vertikal placering än vid 45 lutning. Det innebär att ur både energi och effektsynpunkt är 45 lutning att föredra. Denna slutsats understryks i ett system som har en Stirlinggenerator i energisystemet som tar vinterlasten av el. Då uppnås bästa totalekonomi om solcellerna installeras i en lutning med maximalt årligt energiutbyte.

6 1 Summary A PV/T collector has been developed and evaluated at the department of Energy and Building Design at the Technical University of Lund, LTH in Sweden. The PV/T, a solar window made of PV cells laminated on solar absorbers is placed in a window behind the glazing. The solar window is built into a single family house, Solgården, in Älvkarleö outside Gävle in the eastern part of Sweden. To reduce the costs of the solar electricity reflectors have been placed in the construction to focus light onto the solar cells. In this way expensive solar cells can be replaced by considerably cheaper reflector material. The tiltable reflectors give the user a possibility to control the amount of sunlight being let into the building. The reflectors can also be used to reduce the thermal losses through the window. A calculation model for electricity and hot water production was created. The simulation program, in Excel, can perform yearly energy simulations where different effects such as shading of the cells or the glazing effects can be included or excluded. The simulation can be run with the reflectors in an active, up right, position or with the reflectors in a passive, horizontal, position. The simulation programme was calibrated against a prototype window placed in Lund in the south of Sweden and against the solar window in Solgården Älvkarleö. The calculation model serves as a basis for the module written for the simulation program TRNSYS. A TRNSYS-deck was built and calibrated for the building Solgården. The energy balance for the system shows that the control of the reflectors is of great importance. A good control strategy for the reflectors can lower the annual energy demand and improve the indoor climate. A control mechanism that incorporates the indoor and outdoor temperatures can for instance decide to open the reflectors during summer nights to cool the building. Yearly simulations of the energy balance for a house with the solar window was compared to simulations where the 16 m 2 solar window was replaced with a 8 m 2 normal window. The results show the annual amount of auxiliary is lower with a developed solar window compared to the normal window case. The developed solar window has considerably lower U-values than the existing solar window. A simulation was run to investigate the over heating of the building using different control strategies for the reflectors. The simulation was also run for the normal window. The results show that the reflectors of the solar window work fine as a sun shade, keeping the overheating to a minimum. A normal window has to be supplemented with a sun shade of some kind to keep the over heating during the summer on an acceptable level. An Improvement of the solar window that can be of great importance is to add some sort of low-e coating on the glazing to reduce the U-value even further. However, it must be taken into account that the transmittance of the glazing will be affected in a negative way if low-e coating is added. Lower transmission means lower electricity and hot water production. Other improvements that can be made are better insulation of the reflector and the absorber. The most important way to improve the annual electricity

7 production is to use better solar cells. Today cells of standard quality with an efficiency of about 16-17% can be obtained. The electric system at Solgården is built up around a battery bank that can be charged from the solar window, the Stirling generator or from the grid. To have continuous power for some time during a black out and also the relatively low fuse that is needed for the house are two advantages with this system. Simulations show that the day to day storage of electricity in the batteries evens out the power peaks from the load and the electric production, and that further storage is of limited use. Simulations show that the production of electric energy from a combination of solar cells and a Stirling generator is in good agreement with the load during the full year. Solgårdens two parallel electric systems, 230 V and 12 V, has many advantages such as electric security and low energy consumption. To save electric energy is of extra interest when solar cells are used as an energy source. Due to the high price for solar cells large energy saving investments ought to be made before a solar cell installation is economically interesting. To move the energy use from electricity to hot water use is profitable for a stand alone house since solar heating and bio fuel is considerably cheaper compared to solar electricity. Tumble driers, washing machines and dishwashers can for instance use a circulating hot water system instead of electricity in order to minimize the electric use. Normally the energy balance between produced electric energy and produced thermal energy is in better agreement if hot water is used instead of electric energy. Other important investments to make the electric usage more efficient are to use low energy light bulbs and modern kitchen appliances, pumps, fans and computers. This can save as much as 80% of the electricity compared to old standard techniques. Solgården is in practice working with the main fuses of the sizes of 3-4 A only. This can be accomplished because of the battery bank and since no equipment with a high current demand is connected to the power system. A high slope of the PV-modules has the advantage that the power during the summer is decreased. On the other hand a module tilt of 45 is to prefer both from an energy and a power view. A 45 tilted module gives a higher annual output in kwh per monitored kw p than a vertical module.

8 Innehåll 1. Sammanfattning 4 1 Summary 6 2 Inledning 1 3 Byggnadsteknik Huset Byggnadsskalet Energisystemet Utveckling av solfönstret Bakgrund Mätning Simuleringen av solfönstrets energiproduktion Validering av modell Årssimuleringar av solfönstret TRNSYS-simuleringar Utveckling av en TRNSYS-modell Exempel på TRNSYS-utskrifter Årssimuleringar av huset och energisystemet i Solgården Analys av hus med solenergifönster i jämförelse med konventionellt fönster Utveckling av Solfönstret 25 7 Vilken typ av elsystem ska man välja för ett hus med solfönster Vilka för- och nackdelar har de tre huvudalternativen för strömförsörjning av ett hus med solceller? Vilka fördelar och nackdelar har AC respektive DC system i ett hus? Eleffektivisering och dess ekonomiska förutsättningar i Solgårds-perspektivet Hur mycket el kan sparas genom effektiviserings-åtgärder? Ekonomin i möjliga eleffektiviseringsåtgärder för Solgården Fördelning av årsproduktionen av elenergi Lutning av PV-modul System med Stirling-generator Kommentar om små vindturbiner för dessa system Effektproblematiken i systemet Diskussion och slutsatser Erkännande Referenser Appendix A. Beräkning av diffus instrålning 47

9 2 Inledning Solceller för elproduktion är idag för dyra för att kunna konkurrera med nätbunden el. Solcellstekniken är utvecklad för lönsamhet i ett stort antal applikationer utanför elnätet och det tar tid och krävs långsiktiga stödsystem som i sin tur ger industriella satsningar för att nå den kostnadsreduktion på 5-10 ggr som krävs för lönsamhet i elnätet. En teknik att få ner priset per kwh för solcellselen är att använda sig av reflektorer som kan fokusera ljus på solcellerna. Eftersom dessa reflektorer är betydligt billigare än själva solcellerna kan priset per kwh el reduceras. Ytterliggare prisreduktion kan nås då solcellerna kan byggas in i den övriga huskonstruktionen genom besparingar av t.ex. rammaterial och glasrutor. Eftersom energiutbytet försämras då en solcell blir varm är det också intressant att kunna hålla temperaturen på en låg nivå. Om aktiv kylning görs på undersidan av cellerna erhålls inte bara kalla och effektiva celler utan också varmt vatten som kan användas i huset. Solfönstret [1] som kan ses i figur 1, som konstruerats och satts upp i Solgården [2] se figur 2, i Älvkarleö två mil sydost om Gävle drar nytta av alla ovan nämnda fördelar. Figur 1. Solfönstret släpper in ljus då reflektorerna är öppna. En stor del av ljuset som kommer in i rummet blir till diffus belysning. Ljuset som studsar i reflektorn går antingen upp i taket eller så diffuseras det i baksidan på reflektorn. Det direkta, ofta irriterande, ljuset ersätts av en jämnare allmänbelysning för rummet. Utöver redan nämnda egenskaper finns även termiska fördelar för hus med solfönster. Genom en effektiv kontrollfunktion av de rörliga reflektorerna kan solens instrålning begränsas. Under sommartid då huset ofta kan bli övertempererat kan reflektorerna stängas för att minimera den direkta soluppvärmningen vilket illustreras i högra bilden i figur 1. Under soliga 1

10 vintertimmar kan reflektorerna med fördel tippas bakåt för att låta solen värma huset direkt, figur 1. Under kalla vinternätter kan reflektorerna som är uppbyggda av isolerande EPS minska värmeförlusterna genom att de fälls upp i ett vertikalt läge. Dagsljusinsläppet kan regleras på samma sätt som med en vanlig persienn och bländning från solen kan vid behov undvikas. Detta kräver dock ett antal reglertekniska system som möjliggör en optimering av solfönstrets värde för huset och de boende. I det övergripande projektet ingår att mäta och simulera energiförbrukningen i Solgården. Funktionerna hos klimatskalet och de olika komponenterna skall mätas, analyseras och simuleras. Avsikten är att det skall resultera i en licentiatuppsats. I den första delen av projektet som avrapporteras här koncentreras arbetet på att karakterisera och simulera funktionen hos solfönstret. Mätsystemet har byggts upp och installerats och insamlingen av mätdata har påbörjats. En simuleringsmodell av huset och fönstret har utvecklats i simuleringsprogrammet TRNSYS. I det fortsatta arbetet skall mätningarna fortsätta och simuleringsmodellen skall utvecklas och förfinas. Det kompletta arbetet skall redovisas i en licentiatavhandling under

11 3 Byggnadsteknik 3.1 Huset För passivhusstandard gäller att huset inte förbrukar mer än kwh/m 2,år för uppvärmning och ventilation samt att den maximala effekten inte överstiger W/m 2 [3]. Vanligtvis ingår kravet att man ska klara sig utan något separat uppvärmningssystem. Tillskottvärmen skall kunna avges till tilluften efter värmeåtervinning. Husets hushållselförbrukning ingår inte i dessa siffror utan de avser enbart extra tillförd värme. Passivhusstandarden ställer dock inga specifika krav på elanvändningen varför det är lättare att uppnå de högt ställda kraven genom att använda relativt mycket hushållsel och på så sätt erhålla en stor del spillvärme som bidrager till att värma huset. Om ett av målen är att minimera även elförbrukningen blir det svårare att uppfylla kraven för passivhus utan aktivt värmesystem. Det finns stora samhälls- och privatekonomiska fördelar med att uppföra ett hus med låg elförbrukning. I Solgården har man valt att installera solceller och ett solpelletssystem med möjlighet till egen elgenerering med en Stirlingmotor. Det är generellt sätt svårare att nå full passivhusstandard i en enskild villa jämfört med radhus eller flerfamiljshus som delar på flera väggar. Figur 2. Lågenergihuset Solgården i Älvkarleö utanför Gävle. 3.2 Byggnadsskalet Byggnadstekniken som använts för uppförandet av solgården har utnyttjat prefabricerade överlappande block i Expanderad PolyStyren, EPS, som byggs samman med legoteknik, se figur 3. Tekniken presenteras i detalj på hemsidan [4]. Ytterväggarnas olika skikt består av, räknat från utsidan; 20 mm kalkputs för söderväggarna och 15mm träpanel för övriga väggar. 3

12 220 mm EPS, inklusive infällda 45*95 mm träreglar 12 mm OSB-skiva (flisplywood) 12 mm gipsskiva Stor vikt har lagts på att i största möjliga utsträckning eliminera köldbryggor. Likaså har hög lufttäthet i ytterskalet eftersträvats så att värmeåtervinningen i ventilationssystemet ska få hög verkningsgrad. På grund av det så kallade solfönstret är husets orientering av stor vikt. Fasaden där solfönstret sitter är riktad 20 mot sydöst. Total fönsterarea på huset är 30,2 m 2 varav nästan 20 m 2 sitter på södersidan. Anledningen till den stora övervikten av fönster mot söder är inte enbart solfönstrets placering utan även den mer gynnsamma energibalansen för ett söderfönster jämfört med fönster i andra riktningar. De överhettningsproblem som uppstår under sommartid avses att regleras med solfönstrets reflektorer. Fönstren i huset är av lågenergityp med ett totalt U- värde inklusive karm på ca 1,1 W/m 2 K. Fasadens avsaknad av tunga element kompenseras av tjocka tunga väggar inne i huset, som kan fungera som värmelager. Den centrala hjärtväggen är uppförd av massivt tegel. Även husets betongplatta fungerar som värmelager och jämnar ut temperaturerna mellan dag och natt. Husets golv är mycket välisolerat och har vattenburen golvvärme. Innergolvet är gjutet som en separat platta med isolering även längs kanterna mot grunden. Figur 3. Byggteknik för huset solgården. Genom att använda reglar infällda i EPS-blocken enligt bilden till höger tas en stor del av köldbryggorna bort. Det färdigbyggda huset får då ett mycket lågt totalt UA-värde. 3.3 Energisystemet Energisystemet för Solgården kan ses i komponenter. figur 4 och kan delas upp i följande 1. Systemet i figur 4 är uppbyggt runt en 620 liters ackumulatortank av typen Bio-Sol-Pannan från Stocksbroverken. Den beskrivs på hemsidan [5]. 4

13 2. På tanken sitter en pelletsbrännare för varmvattenproduktion. Framtida planer finns på att installera en Stirlingmotor för att kunna producera el och värme samtidigt. 3. Solfönstrets producerade värme växlas i pannan. Elen som produceras i solfönstret skickas till växelriktaren som laddar batterierna samt levererar ström till huset. 4. Batteribankens lagringskapacitet ligger på omkring 10 kwh, vilket motsvarar en normal dagsförbrukning för Solgården. 5. Alla husets mer elkrävande elapparater är så lågförbrukande som möjligt. Tvätt och diskmaskiner är varmvattenmatade, dvs. de tar in varmt vatten i maskinerna för att undvika att värma kallvatten med en el-patron. Motivet är att maximera husets användning av solvärme och minimera husets elförbrukning. Så mycket som möjligt av husets energi skall flyttas från el till värme eftersom denna energiform är lättare att erhålla, något som också tydligt framgår av simuleringarna nedan, se t.ex. figur Husets belysning är antingen lysrörslampor för allmänljus eller LEDlampor (diodlampor) för punktbelysning. 7. Husets golvvärme som använder så lågtempererat vatten som möjligt tas direkt från pannan. 5

14 Figur 4. Systemlösningen för Solgården. Tanken fungerar som lagringsutrymme för solvärmen och en batteribank lagrar elen. Husets elapparater är av lågenergiklass för att behovet bättre skall överensstämma med elproduktionen under året. 6

15 4 Utveckling av solfönstret 4.1 Bakgrund En prototyp, se figur 5, av Solgårdens solfönster har utvärderats vid institutionen för arkitektur, avdelningen för Energi och ByggnadsDesign, LTH vid Lunds universitet under perioden juli 2006 fram till november Prototypen bestod av fem seriekopplade absorbatorer med fällbar reflektor. Enbart den övre av absorbatorerna var solcellslaminerad. På denna satt 8 stycken 125 mm*62,5 mm stora solceller i serie. Cellerna var tillverkade av 125*125 mm stora celler delade på mitten. Den geometriska koncentrationsfaktorn är 2,45. Den paraboliska reflektorn har optiska axeln riktad mot en punkt 15 över horisonten och fokus i framkanten på absorbatorn. Det innebär att allt ljus med en projicerad infallsvinkel överstigande 15 når absorbatorn, allt ljus under 15 reflekteras ut igen. Framför solcellerna fanns ett antireflexbehandlat dubbelglas. Prototypen var inbyggd in en EPS-låda för att minimera värmeförlusterna. Figur 5. Prototyp av solfönstret med vattenkyld absorbator som täcks av solceller samt vridbara och isolerade reflektorer. Under perioden juni november 2006 utvärderades prototypen på avdelningen för Energi och ByggnadsDesign, Universitetet i Lund. Till höger visas en principskiss på hur reflektorerna kan fällas upp eller ner. 4.2 Mätning Fönstret som utvärderades stod placerat i Lund på Energi och ByggnadsDesigns laboratorietak, riktat åt söder. En CR10 Campbell logger samlade in mätdata. Datamängden bestod av, global och diffus instrålning, temperatur in respektive ut ur solfönstret, utomhustemperatur samt flöde. Ström och spänning mättes på en separat CR1000 Campbell logger. 7

16 Temperaturmätningarna gjordes med PT-100 givare och flödet mättes induktivt. 4.3 Simuleringen av solfönstrets energiproduktion En detaljerad beräkningsmodell av solfönstrets funktion har utvecklats för att från väderdata kunna simulera fönstrets energiutbyte. Modellen beräknar hur mycket el och värme som fönstret levererar samt hur mycket solenergi som går in i rummet vid öppen respektive stängd reflektor. För att kunna genomföra beräkningen av elutbyte och värmeutbyte delades de totala bidragen upp i ett antal smådelar. Elutbytet beräknades genom att dela upp instrålad effekt i tre delar. En del som kommer från det ljus som träffar solcellerna direkt, P direkt, en del som kommer från det ljus som reflekteras i reflektorn innan det träffar cellerna, P reflektor, och en del som kommer från det diffusa ljuset, P diffus. Beräkningen för värmeutbytet gjordes på motsvarande sätt kompletterat med en förlustterm för att beskriva de termiska förlusterna från systemet. Matematiskt kan beräkningen av elutbytet lättast beskrivas med ekvationerna nedan. Se även figur 6. P direkt =G direkt *f glas (Θ 1 )*f solcell (Θ 2 )*f skuggning (Θ 3 )*A cell *η cell (1) P reflektor = G direkt *f glas (Θ 1 )*f solcell (Θ 4 )*f reflektornytta (Θ 5 )*A reflektor *η cell* R reflektor (2) P diffus = G diffus *C (3) P totalt = P direkt +P reflektor + P diffus (4) 8

17 Figur 6. Simuleringsberäkningarna för elutbytet delades upp i tre delar. Del 1 är det direkta ljuset som träffar direkt på absorbatorn, del 2 är det direkta ljuset som går via reflektorn och del 3 är det diffusa ljuset. där G direkt och G diffus är den direkta respektive den diffusa instrålningen, f glas är en funktion som beskriver glasets transmittans som funktion av infallsvinkel, f solcell är solcellens normerade vinkelberoende, f skuggning är en funktion som beskriver solcellernas skuggning som orsakas av fönsterkarm och listmaterial. f reflektornytta är en funktion som beskriver den nytta som reflektorn gör som funktion av solstrålarnas infallsvinkel. I denna funktion finns skuggningseffekter för reflektorn inbakade. f reflektornytta är noll då den effektiva solhöjden blir lägre än 15, eftersom fokus då kommer framför solcellen. Vinklarna Θ 1 till Θ 5 är alla olika infallsvinklar mot solfönstrets delkomponenter. A cell och A reflector är areorna för solcellen respektive reflektorn. η cell och R reflektor är verkningsgraden för solcellen respektive reflektansen för reflektorn. Reflektansen har betraktats som vinkeloberoende. C är en omräkningsfaktor för det diffusa ljuset. P totalt är den totala eleffekten som solcellerna beräknas att leverera. Glasets vinkelberoende transmittans bestämdes teoretiskt genom beräkningar som följer Fresnels formler. Solcellens normerade verkningsgrad som funktion av infallsvinkeln mättes experimentellt, resultatet visas i figur 7. I simuleringarna anpassades vinkelberoendet för glasets transmittans, solcellens verkningsgrad och skuggeffekter från karm och båge till 6:e gradspolynom. Vinkelberoendet beror på egenskaperna hos de olika materialen, EVA-plastfilm och solcell. 9

18 Uppmätt vinkelberoende Normerat vinkelberoende 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Vinkel/Grader 100 Figur 7. Uppmätt normerat vinkelberoende för solcellens verkningsgrad. Solcellernas skuggning som funktion av solvinklarna beräknades teoretiskt i tre dimensioner, se tvådimensionell bild av skuggningsgeometrin i figur 8. Eftersom det är den minst belysta solcellen i seriekopplingen som begränsar elutbytet har det ingen betydelse att övriga celler är fullt belysta. I en framtida utvecklad produkt skulle randcellerna kunna förses med separata shuntdioder för att minimera dessa förluster tidigt och sent på dagen. Det använda 6:e gradspolynomet ger en nästan fullständig överensstämmelse mellan mätpunkter och linjeanpassning. Detta ger också snabbare simuleringsberäkningar än att använda korrekta fysikaliska samband. Detta genomfördes och visas senare i figur 15. Figur 8. Skuggning av solcellen som sitter närmast fönsterkarmen. Linjen som skär solcellen bestäms av solens azimutvinkel. Eftersom det är den minst belysta cellen i seriekopplingen som begränsar elutbytet har det ingen betydelse att övriga celler är fullt belysta. I figuren ovan blir f skuggning strax under 0,5. 10

19 Beräkningsmodellen ger en hög grad av flexibilitet då årssimuleringar kan göras både med och utan reflektor. Likaså kan vikten av enskilda funktioner så som skuggningen av solcellerna beräknas och analyseras separat. Även inverkan av olika glaskvalitéer på utbytet kan analyseras. 4.4 Validering av modell En validering av solfönstermodellen gjordes för ett antal olika dagar. I figur 9 ses resultatet. De tre olika dagarna är valda för att visa olika situationer. I figur 9 är den blå simuleringen och mätningen gjord den 6:e augusti med uppfälld, aktiv, reflektor. Mätning och simulering stämmer till synes bra med undantag av ett antal punkter. Anledningen till att dessa punkter skiljer sig så pass mycket är att instrålningsmätningen och elutbytet gjordes med två olika loggrar. Eftersom loggerklockornas tider inte var exakt synkroniserad gavs stora variationer under dagar då molnförhållandet varierade. Om instrålningsmätningen gjordes vid en relativt molnfri tidpunkt och elmätningen gjordes vid en relativt molnig tidpunkt gavs en dålig överensstämmelse mellan mätning och simulering. Den gröna mätningen och simuleringen i figur 9 gjordes den 3:e november med uppfälld reflektor och den röda mätningen och simuleringen gjordes den 25:e augusti med reflektorn nedfälld, inaktiv. Båda dessa dagar är valda eftersom de var molnfria. Samtliga dagar visar att modellen stämmer bra med mätningarna och kan användas för att simulera årsutbytet. Resultatet visar att den maximala strömmen uppgår till 3,3 A med reflektor och 1,9 A utan reflektor. Validering 3,5 3 Isc_Mätning 2,5 2 1,5 1 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 I sc _Simulering Figur 9. Validering av beräkningsmodell för solfönster. Mätning och simulering av kortslutningsströmmen I sc för celler med storleken 125 mm*62,5 mm. x-axeln avser simuleringen och på y-axeln avses mätningarna. Mätningarna och är båda med reflektorn aktiv, dvs. uppfälld. Mätningen är med reflektorn passiv, dvs. nerfälld. 11

20 Valideringen gjordes också genom att de olika dagarnas simulerade och uppmätta elutbyte respektive värmeutbyte plottades i samma tidsdiagram. Resultatet för elutbytet kan ses i figur 10 och resultatet från värmeutbytet kan ses i figur 11. Båda graferna är gjorda för 3/11. Ett problem med modelleringen uppkom under vinterhalvåret då solen kom upp över reflektorns gränsvinkel 15 mitt under dagen. Detta gav en knyck i beräkningarna som inte syntes i de experimentella mätningarna. Eftersom reflektorerna aldrig blir perfekta utan lätt blir lite vridna och ojämna samt att det fanns fem stycken med något olika vridning erhölls en relativt jämn kurva. En extra växande funktion lades till i beräkningsprogrammet för att modellera detta på ett bättre sätt. Känsligheten för små vinkelförändringar gör att beräkningarna blir svårgenomförda i just detta intervall. För årsutbytet bedöms felen vara relativt små eftersom tiden då solen kommer över 15 mitt under dagen är begränsad. Energiproduktionen är också låg under denna del av året. Problemet syns tydligast i figur 11 nedan. Elutbyte Kortslutningsström / (A) :00 06:00 12:00 18:00 00:00 Simulering Mätning Figur 10. Elutbytet den 3/ som funktion av tiden på dagen. Överensstämmelsen är mycket god trots att solen passerar 15 solhöjd, som är reflektorns undre gränsvinkel, mitt under dagen. Värmeutbyte Värmeeffekt / (W) :00 06:00 12:00 18:00 00:00 Simulering Mätning Figur 11. Värmeutbytet den 3/ som funktion av tiden på dagen. När värmeutbytet blir negativt stängs vanligtvis pumpen av för att inte kyla ner ackumulatortanken i huset. Detta gjordes inte under utvärderingen för att underlätta utvärderingen av värmeförlusterna under natten då ingen solinstrålning påverkade balansen. 12

21 Samma beräkningsmodell ligger till grund för beräkningarna för solfönstret som installerats i Solgården i Älvkarleö. Valideringen kan ses i figur 12. Simuleringen stämmer bra med uppmätt data trots att vädret varierade kraftigt under dagen. Elutbyte 30/9-07 Effekt / W (8m 2 solfönster) :00 06:00 12:00 18:00 00:00 Simulering Mätning Figur 12. Dagssimulering och mätning för solfönstret i Solgården i Älvkarleö. Den knyckiga fördelningen av punkterna kommer från den växlande molnigheten. 4.5 Årssimuleringar av solfönstret Årssimuleringar genomfördes för solfönstret och för två plana PV-moduler. PV-modulernas årsutbyte beräknas på motsvarande sätt som för solfönstret med skillnaden att ingen reflektor användes för PV-modulerna och att ingen skuggning finns för modulerna. Båda simuleringarna genomfördes med modulerna i 20 lutning. Den första simuleringen genomfördes med PVmodulen på vägg. Den andra simuleringen genomfördes med modulen på ett tak, vilket innebär att den ser en större del av den diffusa himmeln. Det diffusa ljuset antas öka med omkring 50% då modulen sätts på taket. För motivering av detta antagande se appendix A. Resultatet kan ses i figur 13. Observera att simuleringen enbart gäller elutbytet. Samtliga 3 fallen använder samma glasning. Notera att diffusa ljusets ökning av årsbidraget är jämförbart med det direkta ljusets ökning tack vare reflektorns funktion i solfönstret. Reflektorns acceptansområde från 15 upp till 90 innebär att den accepterar 75% av det isotropt diffusa ljuset som infaller mot fönstret. Elutbytet från en plan PV-modul uppsatt på en vertikal vägg beräknades med simuleringsprogrammet Parasol [6]. Det har fördelen att det inkluderar markreflektion, något som modellen för solfönstret inte gör, eftersom solfönstret inte kan tillgodogöra sig markreflekterad strålning. Resultaten från Parasolsimuleringarna kan ses i figur 14. Resultaten normerades mot resultatet för PV-modulen på tak i figur 13. Den lilla skillnaden för PVmodulerna på vägg i 20 lutning mot respektive takmoduler förklaras av att 13

22 Parasol inkluderar väggreflektion vilket inte solfönstermodellen gör. Markreflektion togs inte med i beräkningsmodellen för solfönstret eftersom reflektorn enbart ser ner till +15 och absorbatorn som sitter lutad i 20 ser nästan enbart himlen. Eftersom ingen del av väggen är synlig för solfönstret togs inte heller väggreflektioner med i beräkningarna. Simuleringar med Parasol visar att markreflektionens bidrag till årsutbytet för elen enbart uppgår till ca 1% för solceller med 20 lutning. Normerat årsutbyte 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Simulerade årsutbyten 0,09 0,30 0,46 0,30 0,17 0,43 0,50 0,50 Solfönster PV-modul 20 lutning på vägg PV-modul 20 lutning på tak Direkt på abs. Via ref. diffust direkt på abs. Diffust via ref. Figur 13. Simulerat årsutbyte av el för solfönster, modul i 20 lutning på vägg respektive på tak. Parasolsimulering "Normerat" årsutbyte 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 PV-modul 90 lutning på vägg PV-modul 20 lutning på vägg PV-modul 20 lutning på tak Figur 14. Jämförelse av simulerat elutbyte med Parasol. Normering gjordes mot solfönstret i figur

23 För att kunna studera vilka egenskaper hos solfönstret som begränsar dess utbyte gjordes en simulering där olika begränsande funktioner uteslöts. I figur 15 visas resultatet av simuleringar utan; a)vinkelberoende på absorbatorn, b) skuggning respektive c) glasförlusterna. Resultatet avser det ljus som träffar absorbatorn direkt utan att först träffa reflektorn, dvs. reflektorn är nerfälld. Simuleringarna innehåller ej heller diffust ljus. Simuleringarna genomfördes genom att de olika begränsande funktionerna f glas (Θ 1 ), f solcell (Θ 2 ) och f skuggning (Θ 3 ) sattes till 1 i ekvation (1) var för sig. Soltimmar med hög infallsvinkel begränsas av både skuggning och glaseffekter. Resultatet visar att absorbatorns infallsvinkelberoende har liten inverkan på utbytet. Skuggeffekter minskar utbytet med 12% och optiska förluster i glaset med 19%. Utan skuggning förbättras elutbytet med 12%. Detta påvisar vikten av att välja rätt glas och att inte placera solcellerna i en sådan position att skuggningen blir alltför stark. Det kan till och med löna sig att ha en cell mindre på varje absorbator eftersom skuggningen kan minska prestanda mer än vad areaminskningen skulle ge i fall där den yttersta cellen kommit för nära fönsterkarmen och ofta skuggas. Normerat årsutbyte 1,25 1 0,75 0,5 0,25 0 Begränsande funktioner 1,000 1,002 Abs Utan vinkelberoende på absorbator 1,121 Utan skuggning 1,190 Utan glaseffekter Figur 15. De effekter som begränsar elutbytet under ett år från det direkta ljuset som faller in direkt på solcellen. 15

24 5 TRNSYS-simuleringar 5.1 Utveckling av en TRNSYS-modell TRNSYS är ett välrenommerat simuleringsprogram för framförallt solenergisystem. En TRNSYS16 simuleringsmodell, se figur 16, togs fram och kalibrerades mot befintliga energianvändningsdata för Solgården, innefattande även årlig pelletsåtgång. Komponenterna som bygger upp systemsimuleringen har alla valts för att efterlikna det verkliga fallet så mycket som möjligt men samtidigt inte för detaljerat så att årssimuleringsberäkningarna kräver korta tidsteg och blir långsamma. För att förenkla figur 16 har alla kontrollkomponenter, utskriftshanterare och en del kopplingar tagits bort. De olika komponenterna i figur 16 förklaras nedan. Solfönstret är matematiskt programmerad med Fortrankod enligt strukturen för TRNSYS16. Koden är en direkt översättning från den Excelmodell som togs fram först för solfönsterprototypen i Lund och som sen justerades för solfönstret i Solgården, Älvkarleö. I modellen finns förutom matematiska modeller för el och värmeutbyte även rutiner som beräknar det direkta solenergibidraget som huset tillgodogör sig då reflektorerna är öppna. Modellen tillåter även att olika styrningsstrategier för reflektorerna användes. De olika strategierna är. 1. Alltid öppen, dvs. reflektorn är alltid nerfälld. 2. Alltid stängd, dvs. reflektorn är alltid uppfälld 3. Reflektorn är nerfälld då instrålningen ligger mellan två valda nivåer. Exempelvis kan reflektorn fällas ner mellan 100 och 400 W/m 2 för att nyttja den direkta solinstrålningen genom fönstret. Över 400 W/m 2 bedöms risken för överhettning vara stor och under 100 W/m 2 bedöms risken vara stor för värmeförluster varför reflektorerna stängs. Dessa gränser kan justeras efter energioptimering och komfortönskningar hos de personer som bor i huset. 4. Om inomhustemperaturen understiger en viss nivå strävar fönstret efter att värma huset passivt, dvs. elproduktion och värmeproduktion till tanken nedprioriteras. Det finns ingen anledning att försöka samla värme i solfångaren för att fylla tanken om den erhållna värmen går åt till golvvärmen. Det är då effektivare att låta huset värmas passivt. Typiskt kan det hända under den kalla delen av året att reflektorn är nerfälld under dagen för att få direkt solinstrålning och reflektorn är uppfälld under natten för att begränsa värmeförlusterna genom fönstret. U-värdet för fönstret nästan halveras då reflektorn fälls upp. Om temperaturen skulle överstiga en viss gräns är strategin för styrningen istället att minimera mängden energi som kommer in i huset. Exempelvis kan det under årets varmare halva vara så att 16

25 reflektorerna är stängda under dagen för att blockera värmen medan reflektorerna öppnas på natten för att släppa ut så mycket värme som möjligt och därmed kyla huset. När temperaturen ligger mellan de två nivåerna styrs reflektorerna för att fylla batteribanken och varmvattentanken till en önskad nivå, efter det öppnas fönstret av estetiska skäl. Inverter/batteri. Modellen använder sig av en enkel batterimodell som samlar upp överskottselen som huset inte har behov av under dagen. Modellens eleffekt är satt till det konstanta värdet 375 W under hela året. Detta motsvarar en årlig elförbrukning på 3285 kwh. Tanken är totalt på 620 liter. Värmeförluster och värmeväxlare är valda på ett sätt som försöker efterlikna det verkliga systemet. Varmvattenförbrukningen är antaget att vara 216 liter/dygn. Mätningar av pelletsförbrukning utan inkopplat solfönster gav sommarlasten av varmvatten och därmed också den mängd varmvatten som används i hushållet. Huset i modellen fungerar som en last som använder den producerade energin. Till huset förs all spillvärme från tank och elapparater och passiva solvärmevinster från fönster åt väst, öst och norr. Solfönstrets passiva bidrag beräknas och tillförs separat. Värmekapaciteten i huset är också beräknad efter verklig massa och material hos innerväggar, golvplatta mm. Väderdata har använts för Gävle. [7] Batteri Väderdata Inverter Solfönster Pump _2 Tank Pump_1 Hus (Last) Elförbrukning V.V.-förbrukning Summering av spillvärme Figur 16. En enkel översiktsbild på TRNSYS-komponenternas kopplingsschema. För att göra figuren överskådlig har en del styrkopplingar och utskriftskomponenter tagits bort 17

26 5.2 Exempel på TRNSYS-utskrifter I figur 17 nedan visas resultatet från en årssimulering av energibehovet i Solgården. I mörkblått visas rumstemperaturen och i orange visas utomhustemperaturen. Anledningen till att temperaturen blir så hög inomhus under sommaren är avsaknaden av naturlig ventilation i modellen. Om temperaturen stiger över en viss gräns öppnas normalt ett fönster i huset för att vädra bort övervärmen. Detta görs alltså inte i modellen. I ljusblått visas när huset behöver tilläggsvärme. Notera att under sommarmånaderna behövs ingen extra värme till huset. I figur 18 visas energiproduktionen i solfönstret. I ljusblått ses värmeproduktionen och i grönt visas elproduktionen. Solfönstret levererar dock ingen värme till ackumulatortanken förrän pumpen startar, vilket visas i orange. Anledningen till att pumpen inte startar direkt är att pumpens elförbrukning isåfall skulle bli alltför hög i förhållande till levererad mängd värme. Först när en förvald temperaturdifferens mellan inoch ut-temperaturen, visas i lila respektive rött i figuren, i solfönstret nås startar pumpen. I figuren syns det tydligt hur startvillkoret aldrig uppnås under dag sex och sju. Solinstrålningen är helt enkelt för låg dessa dagar. Däremot kommer fönstret alltid att leverera solel eftersom något tröskelvärde inte finns för elproduktionen. Figur 17. I mörkblått längst upp i figuren ses rumstemperaturen och i orange ses utomhustemperaturen. I ljusare blått längst nere visas tillförd värme för huset. Effektskalan till höger anges enligt TRNSYS-standard i kj/h. Om denna divideras med 3,6 fås effekten i kw. Det innebär att pelletpannans effekt är omkring 15 kw. 18

27 Figur 18. I lila och i rött är in- respektive ut-temperaturerna för kylvattnet plottade. I gult ses vattenmängden som går genom solfönstret angivet i l/h. I ljusblått visas mängden värme och i grönt visas mängden elenergi som produceras i solfönstret. Effektskalan till höger anges enligt TRNSYS-standard i kj/h. Om denna divideras med 3,6 fås effekten i kw. Det innebär att den maximala värmeeffekt från fönstret är omkring 6 kw. Den maximala elektriska effekten är omkring 550 W. 5.3 Årssimuleringar av huset och energisystemet i Solgården Systemsimuleringar genomfördes för ett år med samtliga fyra regleralternativen. I figur 19 ses resultaten för solfönstrets energiproduktion tillsammans med årligt tillskott av extravärme samt husets värmebehov. I figur 20 visas enbart solfönstrets produktion. Reflektorns inverkan ligger både i en ökad mängd diffust ljus som träffar absorbatorn samt att det direkta ljuset fokuseras på absorbatorn. Om reflektorn används under hela året stiger elutbytet med ca 40%. Årsutbytet av solenergi för uppvärmning av varmvattnet ligger på strax under 3000 kwh, svagt beroende på vilken styrmekanism som väljs. Det relativt höga solvärmetillskottet beror på att solfångaren har vertikal placering. En av de verkliga fördelarna med solfönstret ligger i möjligheten att kontrollera mängden solljus som släpps in i huset. Detta syns inte minst i figur 19 stapeldiagram 3, tilläggsvärme. Trots att utbytet från solfönstret alltid maximeras då reflektorn är stängd blir det lägre årlig tillförsel av tillskottsvärme om styrning 3 och framförallt om styrning 4 används. Anledningen är att mycket av den passiva solvärmen förloras då reflektorn är stängd. Det enklaste och mest effektiva sättet att 19

28 nyttja solvärmen är att passivt värma huset, genom att låta solstrålningen gå direkt in i rummet. Ett av de stora problemen med välisolerade hus och framförallt välisolerade hus med stora glasytor åt söder är alltför höga inomhustemperaturer. Under sommarhalvåret kan temperaturen stiga långt över vad som är behagligt (om man inte öppnar fönster och vädrar ut värmen). Skulle detta kompenseras med eldriven komfortkyla försvinner den av solcellerna genererade mängden el snabbt. Det är därför viktigt att kunna styra mängden insläppt värme på ett effektivt sätt. Solfönstrets mycket effektiva solskärm ger en bra lösning på problemet. Figur 21 visar antalet dagar med extrem övervärme. Styrning 1 ger ett dåligt skydd eftersom reflektorn är konstant nedfälld. Styrning 2 och 3 ger jämförbar komfortnivå medan styrning 4 är den bästa. Det som missas av styrning 2 och 3 är fördelen med att öppna reflektorerna under natten för att kyla ner huset under sommarmånaderna. När instrålningen gått ner under den satta nivån i styrning 3 stängs reflektorerna för att inte förlora värme. Eftersom TRNSYS simuleringsmodellen för närvarande saknar exempelvis naturlig ventilation (öppning av fönster) kan resultaten i figurerna 19 och 21 inte användas för att avgöra exakt antal kwh som huset förbrukar årligen. Resultaten skall alltså främst ses som relativa. Resultaten används bäst för att förstå trenderna. Däremot kan resultaten för värmeproduktionen och framförallt elproduktionen från solfönstret ses med större exakthet. Solvärmeutbytet påverkas enbart indirekt av att ventilation förändrar husets temperatur. Solcellernas årsutbyte kommer att vara detsamma oavsett ventilationssystemets funktion Årssimulering Solfönster Solgården Energi / kwh Solfångare Solceller Tilläggsvärme Husets värmebehov Styr. 1 Styr. 2 Styr. 3 Styr. 4 Figur 19. Årlig produktion av värme och elström från solfönstret tillsammans med årligt behov av tilläggsvärme och husets värmebehov. Tilläggsvärme är mängden energi som måste tillföras tanken för att husets behov av värme och varmt vatten skall täckas. 20

29 Årlig värme/el-produktion Energi solvärme/ kwh Styr. 1 Styr. 2 Styr. 3 Styr Energi solel / kwh Solfångare Solceller Figur 20. Solfönstrets årliga värmeproduktion i rött, och elproduktionen i blått. Observera att elproduktionen avläses på den högra y-axeln. Överhettning i byggnaden Del av tiden med överhettning 0,12 0,09 0,06 0,03 0,00 S.f. styrning 1 S.f. styrning 2 S.f. styrning 3 S.f. styrning 4 Figur 21. Del av tiden under ett år då den simulerade inomhustemperaturen överstiger 35 grader. Simuleringen innehåller inte någon naturlig ventilation Den årliga fördelningen av solenergi kan ses i figur 22. Eftersom solvärmen har en förlustterm som reducerar utbytet krävs det att instrålningen överstiger en viss nivå innan pumpen startar och nyttig energi levereras. Solcellen däremot omvandlar alltid en viss andel av instrålningen till elektrisk energi, oavsett om intensiteten är låg eller hög. Sålunda erhålls det nästan lika mycket solel som solvärme under december medan solvärmen är en faktor 7 större under sommaren. Tack vare fönstrets höga lutningsvinkel blir årsfördelningen av värme och el relativt jämn. Om en lägre vinkel används kommer en högre årsproduktion att erhållas men en större del kommer då 21

30 under sommaren. Risken för kokning av tanken ökar vid lägre lutningar. Den höga lutningen av solfönstret kompenseras med en större yta. På så vis kan en stor del av husets varmvattenbehov erhållas av solvärme även under vår och höst. Årsfördelning av solenergi Energi solvärme / kwh Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Energi solel / kwh Solvärme Solel Figur 22. Årlig fördelning av solvärme, i rött, och solel i blått (högra skalan). 5.4 Analys av hus med solenergifönster i jämförelse med konventionellt fönster En simulering genomfördes där ovan nämnda TRNSYS-simuleringar jämfördes med simuleringen av ett referensalternativ. I detta alternativ hade det 16 m 2 stora solfönstret bytts ut mot vanliga fönster med U-värde 1,1 och med en total area på 8 m 2. Den mindre fönsterarean valdes för att efterlikna glasandelen i en konventionell södervägg. Simuleringsresultatet för årsutbytet illustreras i figur 23. Figuren visar att referensalternativet har ett något högre energibehov för värme och varmvatten jämfört med solfönstret och regleralternativ 4. Den begränsade nyttan av solfönstret förklaras av: När solfönstret är öppet släpps en del värme in passivt och en del värme absorberas av solfångare eller solceller. Detta skall jämföras med ett vanligt fönster som släpper in värme genom hela sin yta varför ett mindre fönster räcker för att belysa och värma utrymmet passivt. När solfönstret är öppet har det ett U-värde på ca 2,4 W/m 2 K vilket kan jämföras med det vanliga fönstrets U-värde på 1,1 W/m 2 K. Anledningen till det relativt dåliga U-värdet på solfönstret är att inget lågemissionsskikt finns på glasen och att det har endast 2-glas i jämförelse med standardfönstret med 3-glas och lågemissionsbeläggning. Glasen i solfönstret är valda för att ge hög transmittans och maximal elproduktion. Det höga U-värdet har till följd att enbart solfönstrets UA-värde hamnar på 38,4 W/K. Det vanliga fönstret får ett UA-värde på 8,8 W/K, d.v.s. omkring 25% av solfönstrets. Solfönstret transmitterar årligen ungefär lika mycket solenergi som referensfönstret men har betydligt större värmeförluster 22