EXAMENSARBETE. Passivhus i Kiruna. En studie av tekniska och ekonomiska förutsättningar. Emma Hermansson. Civilingenjörsexamen Arkitektur

Transkript

1 EXAMENSARBETE Passivhus i Kiruna En studie av tekniska och ekonomiska förutsättningar Emma Hermansson Civilingenjörsexamen Arkitektur Luleå tekniska universitet Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

2 EXAMENSARBETE PASSIVHUS I KIRUNA EN STUDIE AV TEKNISKA OCH EKONOMISKA FÖRUTSÄTTNINGAR Emma Hermansson Luleå, april 2012 Avdelningen för Byggkonstruktion och -produktion Institutionen för Samhällsbyggnad och Naturresurser Luleå tekniska universitet LULEÅ

3

4 Titel: Passivhus i Kiruna En studie av tekniska och ekonomiska förutsättningar Författare: Emma Hermansson Datum: Luleå Tekniska Universitet Institutionen för Samhällsbyggnad och Naturresurser Avdelningen för Byggkonstruktion och -produktion I

5

6 Sammanfattning Sammanfattning I debatten om den förändrade miljö- och klimatsituationen har energifrågan kommit att bli central. Eftersom ca en tredjedel av den totala energianvändningen i Sverige är kopplad till bebyggelse är detta ett område där det bör gå att åstadkomma stora förändringar. Detta faktum i kombination med ökade energipriser har gjort att byggnader med låg energiförbrukning blivit alltmer attraktiva. Byggande av passivhus, d v s hus utan konventionellt värmesystem, är på kraftig uppgång i Sverige. Dock är det fortfarande få som byggts i de nordligaste delarna av landet vilket kan bero på osäkerhet i form av lönsamhet för beställaren. I detta arbete har möjligheterna att investera i passivhus i Kiruna undersökts med hjälp av energianalyser och livscykelkostnadsberäkningar. Analyserna är utförda i ett projekteringsverktyg anpassat för certifiering av passivhus där energioptimeringar av olika slag genomförts. Optimeringar som analyserna resulterade i har kostnadsbestämts med livscykelkostnadsberäkningar av investeringar och förväntade framtida energipriser. Vid beräkningarna av livscykelkostnaden finns många osäkra variabler genererade en mängd scenarion med olika resultat. Svaret på om det är lönsamt att bygga passivhus i Kiruna är fortfarande osäkert beroende på vald livscykel. Osäkerheterna i resultaten beror främst på svårigheterna att förutspå energipris, ränta och inflation. Energibesparingar görs dock i samtliga scenarior vilket innebär att lönsamheten blir en tidsfråga. I

7

8 Abstract Abstract The energy issue has come to be a central part of the debate regarding the environment and climate changes. Since one third of the total use of energy in Sweden is related to housing, possibilities to save energy in this sector is large. This fact in combination with increased energy prices has made low energy buildings attractive. Building of passive houses, e. g. houses without a conventional heating system, have increased in Sweden. Although, there are still very few passive houses built in the north of Sweden, which may be due to uncertainty concerning the technical possibility and profitability for the clients. In this master thesis the technical and economical feasibility to build passive house in Kiruna are examined with the help of energy analysis and life cycle costs. The experiments are performed with help of the Passive House Planning Package where different alternatives are investigated. The results of the analysis have been cost estimated and compared with expected future energy prices using life cycle cost calculations. The life cycle cost calculations resulted in a variety of scenarios with different results dependent on the selected values of the input parameters. The results are not quite conclusive and the answer of the question if it is profitable to build a passive house in Kiruna is still uncertain. The uncertainties of the results are mainly due to difficulties in predicting energy prices, interest rates and inflation. However, energy savings occur in all scenarios which means that the profitability of the investments are only a matter of time. III

9

10 Innehållsförteckning Innehållsförteckning SAMMANFATTNING... I ABSTRACT... III INNEHÅLLSFÖRTECKNING... V FÖRORD... IX FÖRKORTNINGAR OCH BETECKNINGAR... XI 1 INLEDNING Bakgrund Syfte och forskningsfrågor Avgränsningar METOD Metodval Tillvägagångssätt Litteraturstudie Beräkningar i PHPP Beräkningar av livscykelkostnader LITTERATURSTUDIE Boverket EU-direktiv Energismarta konstruktioner Energihusbegreppen Passivhus Livscykelkostnad (LCC) Den enkla payback-metoden Nuvärdesmetoden V

11 Passivhus i Kiruna 4 ENERGIBERÄKNINGAR Det befintliga passivhuset Husets orientering Husets planlösning Klimatskärm och ventilation Resultat av energiberäkningar PHPP Situation Situation Situation Situation BERÄKNINGAR AV LIVSCYKELKOSTNAD Scenarior Fallbeskrivningar Fall Fall Fall Energiprisutveckling Elenergi Fjärrvärme Investeringskostnader Fall Fall Fall Energibesparingar Fall Fall Fall Den enkla payback-metoden Resultat för Fall 1 och Resultat för Fall Nuvärdesmetoden Tidsaspekt Diskonteringsränta Resultat för Fall Resultat för Fall Resultat för Fall Sammanställning av fall 1 och ANALYS Fall VI

12 Innehållsförteckning 6.2 Fall Uppvärmning med elektricitet Uppvärmning med fjärrvärme Fall Analys av resultaten i sin helhet DISKUSSION OCH SLUTSATSER Återkoppling till forskningsfrågorna Forskningsfråga Forskningsfråga Forskningsfråga Forskningsfråga Rapporten i sin helhet Förslag till vidare studier REFERENSER BILAGA Källor för prisuppgifter BILAGA Uppbyggnad av klimatskärm för det befintliga huset i Falkenberg Ytterväggarnas uppbyggnad (inifrån och ut): Vindsbjälklagets uppbyggnad (inifrån och ut): Bottenplattans uppbyggnad (inifrån och ut): BILAGA Uppbyggnad av klimatskärm efter optimering av huset i Falkenberg BILAGA Uppbyggnad av klimatskärm efter anpassning till Boverkets krav BILAGA Beräkningsexempel för nuvärdesmetoden, Fall BILAGA Beräkningsexempel för nuvärdesmetoden, Fall VII

13

14 Förord Förord Detta examensarbete om 30 högskolepoäng utgör den avslutande delen av Civilingenjör Arkitektur vid Luleå Tekniska Universitet och är utfört på Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Avdelningen för byggkonstruktion- och produktion. Arbetet behandlar möjligheterna till att bygga passivhus i norra Sverige och är utfört under våren och sommaren Jag skulle vilja tacka Falkenbergs Bostads AB för all information jag fått ta del av och Norlux Fönster för det gratis arbete de bjudit mig på. Jag vill rikta ett stort tack till min handledare Jutta Schade som har varit tillgänglig alla dagar i veckan för att svara på frågor och ge råd. Jag vill även tacka min opponent Pernilla Wiksten för hjälp med granskning av rapporten. Emma Hermansson, Luleå 2011 IX

15

16 Förkortningar och beteckningar Förkortningar och beteckningar BBR FEBY FaBo PHI PHPP A temp A om Boverkets Byggregler Forum för energieffektiva byggnader Falkenbergs Bostads AB Passivhaus Institut Passivhus Projekteringspaket Arean av samtliga våningsplan för temperaturreglerade utrymmen, avsedda att värmas till med än 10 C, som begränsas av klimatskärmens insida (Boverket, 2011) Sammanlagd area för omslutande byggnadsdelars ytor mot uppvärmd inneluft (m 2 ) (Boverket, 2011) A f Fönster- och dörrarea (Boverket, 2011) U-värde Värmegenomgångskoefficient (W/m 2 K) P max Maximal effekt (W/m 2 A temp+garage ) U m λ-värde G U-medelvärde Värmekonduktivitet (W/mK) Grundinvestering XI

17 Passivhus i Kiruna a Inbetalningsöverskott i År (1, 2, 3,, n) C i i r n r N t Pengaflöde (Varje inbetalning eller utbetalning inkl. grundinvestering) Inflation Nominell ränta Diskonteringsränta År tid XII

18 Inledning 1 INLEDNING Kapitlet behandlar bakgrunden till och syftet med examensarbetet samt presenterar forskningsfrågor och avgränsningar för arbetet. 1.1 Bakgrund Miljö och klimatsituationen har under de senaste decennierna förändrats och klimathotet har kommit att dominera debatten. Det är en stor utmaning för människan att komma tillrätta med förändringarna som uppkommit och i debatten om jordens förändrade klimat har energifrågan kommit att bli central. Eftersom 36 % av den totala energianvändningen i Sverige är kopplad till fastighetssektorn (Andrén & Tirén, 2010) är detta ett område där man kan åstadkomma stora förändringar. Energipriserna har ökat kraftigt de senaste 10 åren. Vilket bl.a. beror på ökade skatter, tillgång och efterfrågan och en alltmer öppen elmarknad som gör det möjligt för leverantörer att sälja el där betalningsviljan är störst. Energieffektivt byggandet är på uppgång i Sverige eftersom fler blir mer medvetna om möjligheten att åstadkomma besparingar vid investeringar i mer energisnåla hus. Antalet planerade eller påbörjade passivhus var 200 st. år 2007 och över 1500 st. år 2010 (Passivhuscentrum, 2011). Trenden är tydlig men fortfarande är det få passivhus som har byggts i de nordligaste delarna av Sverige. Anledningen till detta kan vara att den förväntade återbetalningstiden för ett passivhus i nordligare klimat är större vilket medför att osäkerheten kring lönsamheten ökar. Klimatskillnaderna är mycket stora i Sverige och därmed förutsättningarna för en byggnad att uppnå passivhusstandard. Exempel på investeringskalkyler för passivhus i norra 1

19 Passivhus i Kiruna Sverige skulle kunna göra beslutet enklare för dem som funderar på denna typ av investering. 1.2 Syfte och forskningsfrågor Syftet med detta examensarbete är att visa vilken påverkan klimatskillnaderna i Sverige har på förutsättningarna för passivhusbyggande. Målet är att öka kunskapen om möjligheten att bygga passivhus i de nordligaste delarna av Sverige och hur det på lång sikt kan vara lönsamt. Förhoppningen är att examensarbete kan vara ett underlag för byggherrar och beställare som är intresserade av passivhus i norra Sverige. Forskningsfrågorna är följande: 1. Vilka energikrav ställs på bostäder som byggs i Sverige idag? 2. Vilka energikrav ställs på passivhus som byggs idag och hur uppnås dessa krav byggnadstekniskt? 3. Vad är skillnaden mellan att bygga passivhus i norra och södra Sverige, investeringsmässigt och energibesparingsmässigt? 4. Är det lönsamt att bygga ett passivhus i Kiruna jämfört med en byggnad som endast uppfyller Boverkets energikrav? 1.3 Avgränsningar Endast en typ av byggnad studeras i detta examensarbete och de energioptimeringar som utförs begränsas till att beakta isoleringen, fönster, ytterdörrar och ventilationssystem. Livscykelkostnad är endast beräknad på investeringar av utvalda optimeringarna enligt ovan och förväntade besparing av energikostnad med hänsyn till optimeringen. Den energiåtgång som behandlas i detta examensarbete berör endast den för uppvärmning och varmvatten. Miljöaspekter vad gäller material behandlas inte i detta examensarbete. 2

20 Metod 2 METOD Kapitlet behandlar de metodval och tillvägagångssätt som använts för att få svar på forskningsfrågorna. 2.1 Metodval En forskningsansats kan vara antingen kvalitativ eller kvantitativ. Den kvalitativa forskningsmetoden syftar till att skapa djupare förståelse för forskningsfrågan medan den kvantitativa forskningsmetoden är mer av beskrivande karaktär (Andersson & Borgbrant, 1998). En kvalitativ forskningsmetod innebär ofta att forskare gör djupdykningar i speciella områden och att företeelser sätts i sitt sammanhang (Ely, 1993). I denna studie har en kvalitativ forskningsansats valts. Detta beror dels på att forskningsfrågorna 1 och 2 innebär en strävan efter djupare förståelse och därmed är anpassade för just djupdykningar. Valet av en kvalitativ studie är också gjort på grund av att forskningsfrågorna 3 och 4 är begränsade till att handla om en specifik byggnad. Med en kvantitativ studie av dessa forskningsfrågor skulle tidsaspekten bli för stor för detta examensarbete. 2.2 Tillvägagångssätt Figur 1 nedan beskriver i stora drag i vilka steg tillvägagångssättet för denna rapport är uppdelad. En övergripande bild av hur jag har gått till väga för att besvara forskningsfrågorna samt vilket syfte frågorna har visas i tabell 1. 3

21 Passivhus i Kiruna Steg 1 Litteraturstudie Steg 2 Beräkningar i PHPP Steg 3 Beräkning av livscykelkostnader Figur 1. Tillvägagångssätt steg för steg Tabell 1. Översikt över forskningsfrågor och hur dessa har besvarats. Forskningsfråga Syfte Metod 1. Vilka energikrav ställs på bostäder som byggs i Sverige idag? Att identifiera de rådande Litteraturstudie byggnormerna gällande energiprestanda vid nybyggnad av bostäder. 2. Vilka energikrav ställs på passivhus som byggs idag och hus uppnås dessa krav byggnadstekniskt? 3. Vad är skillnaden mellan att bygga passivhus i norra och södra Sverige, investeringsmässigt och energibesparingsmässigt? 4. Är det lönsamt att bygga ett passivhus i Kiruna jämfört med en byggnad som endast har Boverkets standard? Att identifiera de kriterier som ställs på ett hus för att det ska få kallas passivhus. Att visa på vilka skillnader i förutsättningar för passivhus som råder i Sverige. Att beräkna lönsamheten för passivhus i extrema klimat för att underlätta för eventuella investerare. Litteraturstudie Experiment bestående av energiberäkningar och livscykelkostnadsberäkningar. Experiment bestående av energiberäkningar och livscykelkostnadsberäkningar. 4

22 Metod Litteraturstudie Inledningsvis har litteratur inom området passivhus, krav från Boverket samt de kravställningar som finns på passivhus studerats och kartlagts. Syftet med litteraturstudien har främst varit att besvara forskningsfrågorna 1 och 2, men även att sätta sig in i ämnet för att på ett bättre sätt kunna tillgodogöra sig och analysera de resultat som framkommer i ett senare skede. Falkenbergs kommunala bostadsbolag FaBo kontaktades sedan för att få tillgång till ritningar och beskrivningar från ett passivhus de låtit bygga. Detta hus har sedan legat till grund för energiberäkningar och livscykelkostnadsberäkningar Beräkningar i PHPP Energiberäkningar har gjorts med hjälp av projekteringsverktyget PHPP (beskrivet på s 17). Aktuella värden från det befintliga passivhuset beläget i Falkenberg användes för att få ut det totala årsvärmebehovet för denna byggnad. Samma hus beräknades sedan beläget i Kiruna. Eftersom detta medförde att det tillförda årsvärmebehovet blev större än det för huset i Falkenberg var justeringar av husets klimatskärm och ventilationssystem nödvändiga. Olika typer av energioptimeringar genomfördes tills det totala energibehovet var detsamma som för passivhuset i Falkenberg. De justeringar som utfördes var extra isolering, fönster och dörrar med lägre u-värde samt ventilation med högre återvinningsgrad. Sedan anpassades "passivhuset" i Kiruna till att endast uppfylla Boverkets krav. Samma experiment som innan utfördes men baklänges. Alltså med mindre isolering, fönster och dörrar med lägre u-värde samt ventilation utan värmeåtervinning. Dessa beräkningar låg till grund för att delvis besvara forskningsfråga 3 och Beräkningar av livscykelkostnader Utifrån de delar av byggnaden som optimerats/reducerats enligt steg 2 gjordes sedan en livscykelkostnad (LCC) där investeringskostnaden jämfördes med besparing i form av minskade energikostnader för att se om investeringen lönar sig. I detta steg beräknades också lönsamheten vid investering i fjärrvärme för passivhuset i Kiruna. Detta steg besvarar delvis forskningsfråga 3 och 4. Figurerna 2-4 ger en översiktlig bild över stegen i och

23 Passivhus i Kiruna Passivhus i Falkenberg Jämförs med Passivhus i Kiruna LCC för investering av passivhus i Kiruna jämfört med passivhus i Falkenberg Figur 2. Översikt av tillvägagångssätt (Jämförelse mellan passivhus i Falkenberg och Kiruna) Hus i Kiruna enligt Boverkets krav Jämförs med Passivhus i Kiruna LCC för investering av passivhus i Kiruna jämfört med hus i Kiruna enligt Boverkets krav Figur 3. Översikt av tillvägagångssätt (Jämförelse mellan standardhus och passivhus i Kiruna) Passivhus i Kiruna med Elvärme Jämförs med passivhus i Kiruna med fjärrvärme LCC för investering av fjärrvärme i passivhus i Kiruna Figur 4. Översikt över tillvägagångssätt (Jämförelse mellan elvärme och fjärrvärme för ett Passivhus i Kiruna) 6

24 Litteraturstudie 3 LITTERATURSTUDIE Kapitlet behandlar de teoretiska ramarna inom vilka forskningsfråga 1 och 2 besvaras samt ger en övergripande beskrivning av Svenska energikrav och passivhus. 3.1 Boverket De svenska byggnormerna styrs av myndigheten Boverket. Boverket är en förvaltningsmyndighet som bl.a. berör byggd miljö, fysisk planering, förvaltning av bebyggelsen och boendefrågor. De lyder under regeringen och arbetar med plan- och bygglagen som grund. Ett av Boverkets huvuduppdrag är att ge ut föreskrifter inom områdena som nämnts ovan (Boverket, 2011). Boverkets byggregler, BBR, är en samling föreskrifter och allmänna råd som utgör grunden för byggandet i Sverige och där kraven som finns är minimikrav vid nybyggnad och tillbyggnad. Exempel på områden som berörs av kraven är tillgänglighet, brandskydd, miljö och energihushållning. Gällande grundförfattning av BBR är för närvarande BBR 18. Eftersom klimatskillnaderna är stora i Sverige är landet uppdelat i tre klimatzoner (figur 5). Klimatzonerna är uppdelade i län och kraven på energiförbrukning skiljer sig åt beroende på vilken klimatzon länet tillhör. Klimatzon I = Norrbottens, Västerbottens och Jämtlands län Klimatzon II = Västernorrlands, Gävleborgs, Dalarnas och Värmlands län Klimatzon III = Uppsala, Stockholms, Södermanlands, Västmanlands, Örebro, Östergötlands, Västra Götalands, Hallands, Kronobergs, Blekinge, Kalmar, Jönköpings, Skåne och Gotlands län 7

25 Passivhus i Kiruna Figur 5. Sveriges klimatzoner (BBR, 2008) Vad gäller energiprestanda ställer Boverket krav på energianvändning, genomsnittlig värmegenomgångskoefficient och installerad effekt. För dessa värden, se tabell 2. Som alternativt krav på byggnaders energianvändning kan man också gå efter tabell 9:4 i BBR 18 (se tabell 3). I den tabellen utgår man från klimatskärmens u-värden, klimatskärmens täthet och värmeåtervinningen. För att uteslutande kunna använda sig av de alternativa kraven i tabell 3 gäller dock följande kriterier: Golvarean, A temp, uppgår till högst 100 m 2 Fönster- och dörrarean, A f, uppgår till högst 0,2A temp Inget kylbehov finns 8

26 Litteraturstudie Tabell 2. Boverkets krav på energiprestanda Allmänt Byggnader Bostäder Byggnader ska vara utformade så att energianvändningen begränsas genom låga värmeförluster, lågt kylbehov, effektiv värme- och kylanvändning och effektiv elanvändning. Bostäder ska vara utformade så att: Byggnadens specifika energianvändning, Installerad eleffekt för uppvärmning och Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient (U m ) för de byggnadsdelar som omsluter byggnaden (A om ), högst uppgår till de värden som anges i tabellerna nedan. Byggnadens specifika energianvändning (kwh/(m2 A temp och år)) Klimatzon I Klimatzon II Klimatzon III Bostäder med elvärme Bostäder med annat uppvärmningssätt Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient (W/m 2 K) Klimatzon I Klimatzon II Klimatzon III Bostäder med elvärme 0,4 0,4 0,4 Bostäder med annat uppvärmningssätt 0,5 0,5 0,5 Övrigt för bostäder med elvärme Klimatzon I Klimatzon II Klimatzon III Installerad effekt för uppvärmning (kw) 5,5 5 4,5 Tillägg då A temp är större än 130 m 2, adderas 0,035 (A temp - 130) 0,030 (A temp - 130) 0,025 (A temp - 130) 9

27 Passivhus i Kiruna Tabell 3. Alternativt krav på byggnaders energianvändning U i (W/m 2 K) Byggnad med elvärme där A temp är m 2 Byggnad med annat uppvärmningssätt än elvärme U tak 0,08 0,13 U vägg 0,10 0,18 U golv 0,10 0,15 U fönster 1,1 1,3 U ytterdörr 1,1 1,3 Den installerade eleffekten för uppvärmning får högst uppgå till 5,5 kw för byggnad med elvärme där A temp är m 2. Byggnadens klimatskärm ska vara så tät att det genomsnittliga luftläckaget vid +50 Pa tryckskillnad inte överstiger 0,6 l/s m 2. Därvid ska A om användas. Om byggnadens golvarea, A temp överstiger 60 m 2 ska byggnaden förses med anordning för värmeåtervinning ur ventilationsluften eller med värmepump. 3.2 EU-direktiv Europaparlamentets och rådets direktiv om energiprestanda (2002/91/EG) trädde i kraft i december Direktivet består i fyra huvuddelar: En gemensam beräkningsmetod för byggnaders energiprestanda Minimikrav på energiprestanda vid nybyggnad och omfattande renovering Certifieringssystem för nya och befintliga byggnader Regelbundna kontroller av värmepannor och centrala luftkonditioneringssystem i byggnader, samt en bedömning av värmeanläggningar med värmepannor som är äldre än 15 år. Tanken med den gemensamma beräkningsmetoden var att den ska inbegripa alla faktorer som påverkar energiprestandan för en byggnad och inte bara kvaliteten på separata delar för sig, t.ex. isolering. Detta tillvägagångssätt ska även beakta faktorer som byggnadens placering, orientering samt värmeåtervinning (Europaparlamentet och Europeiska Unionens råd, 2002). I Sverige har direktivet genomförts genom: 10

28 Litteraturstudie att införa energideklarationer för byggnader att förändra delar av det svenska byggregelverket informationsarbete via energirådgivare och energikontor Under 2009 och 2010 har detta direktiv arbetats om (2010/31/EU) vilket har resulterat i att Boverket gjort en översyn över det svenska regelverket för att identifiera vilka förändringar som är nödvändiga (Boverket, 2010). Det omarbetade direktivet omfattar bl.a. att medlemsstaterna ska (Energimyndigheten, 2010): fastställa och tillämpa krav på byggnaders energiprestanda (både nya och befintliga) minst vart femte år se över och vid behov revidera dessa krav tillse att alla nya byggnader från och med är nära nollenergibyggnader, för den offentliga sektorn från och med Upprätta nationella planer för att öka antalet nära nollenergibyggnader Slutsatsen av EU-direktiv 2002/91/EG med det omarbetade direktiv 2010/31/EU är att kraven framöver kommer att öka avsevärt gällande energiprestanda för nya byggnader inom de närmsta tio åren och närmar sig passivhusstandard. 3.3 Energismarta konstruktioner För att på det mest effektiva sättet minska energiförbrukningen vid uppvärmningen av en byggnad kan man använda sig av Kyotopyramiden (figur 6). Den är framtagen av den Norske Husbank och visar hur man på ett strukturerat sätt kan minimera energianvändningen i byggnader (Andrén & Tirén, 2010). Figur 6. Kyoto-pyramiden (Energimyndigheten, u.å.) Grunden i detta tankesätt är att energi som aldrig brukas är det bästa att spara energi, vilket betyder att man i första hand skall minimera värmebehovet för att på så sätt göra sig mer oberoende av tillförd energi. Att välja energikälla är det sista steget då behovet av tillförd värme är klarlagt. 11

29 Passivhus i Kiruna Energihusbegreppen Det finns förutom passivhus ett antal andra begrepp som kopplas till energisnålt byggande. Det finns lågenergihus, minienergihus, nollenergihus och plusenergihus. Definitionen av dessa begrepp är olika och beskrivs nedan (Andrén & Tirén, 2010): Lågenergihus är ett samlingsbegrepp för alla byggnader som använder mindre energi än vad svenska byggnormer kräver. Minienergihus är en definition som är framtagen av FEBY där effektkraven är lägre än de för passivhus. Detta medför att konventionella uppvärmningssystem är möjliga. Hänsyn tas även till val av energislag då kraven blir lättare att uppfylla om förnybara energibärare används. Nollenergihus är byggnader som inte får ha någon extern energiförsörjning. All el och värme ska tillföras av teknik som finns på fastigheten. Plusenergihus kan beskrivas som en utökning av passivhus i form av produktion av egen el som på årsbasis ger överskott och levereras på elnätet. Gemensamt för alla dessa begrepp är att bygga med höga krav på material, konstruktion och utförande för att på så sätt uppnå en så låg energianvändning som möjligt Passivhus Passivhus är ett begrepp som utgår från principen att den byggnad som uppförs inte behöver något konventionellt värmesystem. Passivhus är byggnader som till stor del värms upp genom att ta tillvara den värme som alstras i byggnaden. Den värmen kan bestå i spillvärme från människor och hushållsapparater men också i värmen från solinstrålning. För att detta ska vara möjligt finns en rad egenskaper byggnaden måste ha. Grundläggande för passivhus är att (Andrén & Tirén, 2010): de isoleras och tätas väl ventilationssystemet skall ha effektiv värmeåtervinning mellan från- och tilluft de har en genomtänkt planlösning och husform som minimerar värmeförluster 12

30 Litteraturstudie Passivhusens historik En föregångare till passivhus i Sverige är Tuggelite som var ett flerbostadsprojekt som EFEM arkitektkontor genomförde 1984 i Karlstad. Tuggeliteprojektet blev ett steg i att hitta ett koncept för energieffektivt byggande. Den största skillnaden mellan detta projekt och dagens passivhus är ventilationssystemet. Idag finns effektiv värmeåtervinning i de passivhus som byggs vilken inte var fallet när Tuggelite byggdes. Erfarenheterna från Tuggelite har utgjort grunden för andra projekt och resulterade även i ett svenskt-tyskt samarbete där tysk kompetens inom installationteknik kombinerades med svenska byggnormer. Det var under det svensk-tyska samarbetet som begreppet passivhus börjar användas. Ordet kommer från idén att utnyttja den passiva värmen från människor, hushållsapparater och solinstrålning för att få ett behagligt inomhusklimat (Andrén & Tirén, 2010). Det första passivhusprojektet i Sverige genomfördes 2001 och är beläget i Lindås, 2 mil söder om Göteborg. Arkitekt var även här EFEM arkitektkontor med Hans Eek som ansvarig projektledare. Information om Lindåsprojektet: Yttervägg: Regelvägg med 43 cm isolering, u-värde = 0,10 W/m2K Yttertak: Masonitbalkar med 50 cm isolering, u-värde = 0,08 W/m2K Golv: Betongplatta med 25 cm isolering, u-värde = 0,09 W/m2K Fönster: Treglas med två metallskikt och kryptonfyllning, u-värde = 0,85 W/m2K Ytterdörr: u-värde = 0,8 W/m2K Figur 7. Lindåsprojektet (Passivhuscentrum, 2011) Certifiering av passivhus Det finns två sätt att certifiera ett passivhus. Dels finns det certifiering enligt internationella kriterier för passivhus som Passivhaus Institut i Tyskland har tagit fram. Det finns också svenska kriterier för passivhus som Forum för energieffektiva byggnader (FEBY) har definierat. 13

31 Passivhus i Kiruna Forum för energieffektiva byggnader (FEBY) FEBY är ett forum som består av kompetens inom energieffektiva byggnader. Forumet fungerar som en resurs för aktörer som kommer i kontakt med energieffektiva byggnader som passivhus och lågenergihus. Det samlar också marknadsinformation, erbjuder utbildning, tar fram gemensamma kravspecifikationer etc. FEBY:s målsättning är att underlätta för och öka antalet energieffektiva byggprojekt, främst enligt Passivhus-principen. Kravspecifikationen för passivhus som FEBY tagit fram, har gjorts på uppdrag av Energimyndigheten. Den är framtagen tillsammans med branschen och är en anpassning av tyska passivhuskrav för svenska förhållanden (Forum för energieffektiva byggnader, 2009). Tabell 4 visar effektkraven som gäller för passivhus enligt FEBY. Tabell 4. FEBY:s effektkrav Effektkrav, P max (W/m2 A temp+garage ) Bostäder och lokaler Fristående bostäder < 200 m 2 Klimatzon I Klimatzon II Klimatzon III Passivhaus Institut (PHI) Passivhaus institut är grundat år 1996 av Dr. Wolfgang Feist och är ett forskningsinstitut i Darmstadt, Tyskland. De har fysiker, matematiker och ingenjörer som arbetar med utveckling av högeffektiv energianvändning. PHI har tagit fram en internationell standard för passivhus. För att uppnå passivhusstandard enligt PHI används ett verktyg som kallas Passivhus Projekteringspaket (PHPP). Kraven som måste uppfyllas enligt den internationella certifieringsmetoden redovisas och jämförs med de svenska kraven enligt FEBY i tabell 5. 14

32 Litteraturstudie Tabell 5. Jämförelse mellan de internationella och de svenska kriterierna för passivhus Kravskillnader mellan certifieringsmetoderna FEBY PHI/PHPP Effektkrav, bostäder och lokaler W/m 2 uppfyllt 10 W/m 2, eller energikravet Effektkrav, småhus (< 200 m 2 ) W/m 2 uppfyllt 10 W/m 2, eller energikravet DUT SSO24310 Egen (PHI) bestämning av två DUT Energikrav, värme - 15 kwh/m 2, eller effektkravet uppfyllt Beräkningsmetod Öppen redovisad PHPP-programmet Luftflöde 0,35 l/s, m 2 0,3-0,4 oms/h Täthet 0,3 l/s, m 2 0,6 oms/h Spillvärme + sol vid DUT 4 W/m 2 1,6 W/m 2 Spillvärme värmeberäkning verklig enligt metod 2,8 W/m 2 U-värde fönster 0,9 W/K, m 2 0,8 W/K, m 2 Um-värde - 0,15 W/K, m 2 Värmeåtervinning 70% (Börkrav) 75% (Skallkrav, egen mätmetod) Varmvatten 1) Sol/Värmepump "Primärenergi" kwh/m kwh/m 2 Innertemperatur vid värmeber. 22 C 20 C Max tilluftstemperatur 52 C 52 C Passivhus Projekteringspaket (PHPP) Parametrarna som avgör en byggnads energikonsumtion är många och hänger till stor del ihop. Att enbart beakta enstaka komponenter räcker inte för att göra en byggnad till ett passivhus. PHPP är ett hjälpmedel för projektering av 15

33 Passivhus i Kiruna lågenergihus som bygger på systemtänkande där olika delar av byggnaden samverkar. PHPP är ett användarvänligt verktyg uppbyggt i Excel och alla formler som behövs är redan förinställda för de celler där inmatning ska ske. I exceldokumentet finns en rad flikar som berör olika delar av byggnaden. Inmatningarna som görs i dessa flikar berör bl.a. klimatskärmens areor, ytterväggars u-värden, fönsterareor med väderstrecksorientering, typ av ventilationsaggregat, var huset är placerat etc. Resultatet av inmatningarna kan sedan överblickas i form av årsvärmebehov och effektbehov för byggnaden samt kontroll att byggnaden uppfyller BBR:s krav. Passivhus konstruktion Ett passivhus behöver inte något konventionellt värmesystem. För att detta ska fungera så måste de olika delarna av byggnaden projekteras och utföras på rätt sätt. Figur 8 nedan visar översiktligt hur ett passivhus fungerar. Figur 8. Översikt av ett passivhus (Passivhuscentrum, 2011) För att minska behovet av tillförd värme i en byggnad finns i huvudsak två typer av värmeförluster som kan reduceras; transmissionsförluster och ventilationsförluster. Förluster via transmission är den största delen av de totala värmeförlusterna i en byggnad och betyder att värme går förlorad genom ytterväggar, fönster, dörrar, golv/källare och tak (för procentuell fördelning, se figur 9). Ventilationsförlusterna är den värme som leds ut med frånluften. 16

34 Litteraturstudie Värmeförluster 15% 15% 15% 20% 35% Väggar Fönster och dörrar Golv och källare Tak Ventilation Figur 9. Fördelning av värmeförluster i en byggnad enligt statistik från Energimyndigheten, 2011 Eftersom passivhus är byggnader med höga krav vad gäller energianvändning är det av stor vikt att reducera dessa förluster. Transmissionsförluster Transmissionsförluster är de värmeförluster som leds ut ur byggnaden genom dess klimatskärm (Ytterväggar, tak, golv, fönster och dörrar). Dessa förluster utgör ungefär 85 % av de totala värmeförlusterna för en byggnad (Gross, 2008). För att minska dessa är det viktigt att tänka på husformen. För att få den största volymen med minsta omslutande area är en kub den ultimata formen för en byggnad. Med andra ord är en tvåplansvilla att föredra framför en enplansvilla. Fönster I en byggnad är transmissionsförlusterna genom fönstren upp till 10 ggr större per areaenhet än för en välisolerad yttervägg (Andrén & Tirén, 2010). Detta bör beaktas då man planerar fönsterareorna för en byggnad. För stora fönsterareor kan förutom att bidra till större värmeförluster även ge upphov till problem i form av övertemperaturer sommartid. Fönstrets isoleringsförmåga bestäms av dess värmegenomgångskoefficient (uvärde) som är ett mått på hur bra kombinationen av glas, karm och båge isolerar. Ju lägre u-värde fönstret har desto bättre isolerar det. Även för dörrar används u-värde för att beskriva energiprestanda. Eftersom vanliga 17

35 Passivhus i Kiruna tvåglasfönster och dåligt isolerade dörrar släpper ut ca en tredjedel av värmen i en byggnad (Energimyndigheten, 2011) gör fönster med lågt u-värde stor skillnad i energiförbrukningen, se tabell 6. Tabell 6. Olika fönstertypers energiprestanda (Energirådgivningen 2010). Värmeförlust/år Fönstertyp U-värde (För ett hus i Stockholmstrakten med en total fönsteryta på 15 kvm) Tvåglasfönster, standard ca 2,9 ca 4000 kwh Treglasfönster, standard ca 1,9 ca 2600 kwh Nytt energifönster ca 1,2 ca 1600 kwh Att använda många små fönster i ett passivhus bör undvikas. Detta beror på att karm/båge i förhållande till glasarea blir större vilket minskar fönstrets energiprestanda eftersom det oftast är karm och båge som är de svaga punkterna i ett fönster och inte glaset (Andrén & Tirén, 2010). Förutom glas och karm består fönster även av en distansprofil mellan glasen. Även detta är en av fönstrets svaga punkter och kan verka som köldbrygga. Det finns många olika typer av energifönster på marknaden. Det har pågått en utveckling från luftisolerade fönster till fönster isolerade med hjälp av fyllning med olika typer av gaser som argon, xenon och krypton. Detta har inneburit en förbättring både av fönstrens u-värde och av dess termiska kvalitet. I passivhus strävas efter att ta till vara den gratisenergi som solen ger och därför bör man välja fönster som har hög solenergitransmittans (g-värde). Har man däremot stora glaspartier mot söder kan det vara en fördelaktigt med fönster med lägre g-värde för att inte få för höga temperaturer inomhus när solen skiner. Minimikravet då det gäller fönstrens u-värde i ett passivhus, med avseende på hela konstruktionen innefattande även båge och karm, är enligt de svenska kriterierna 0,9 W/m 2 K och enligt de internationella kraven 0,8 W/m 2 K. Eftersom passivhus har ytterväggar som oftast har en tjocklek som är större än traditionellt byggda hus kan det reducerade ljusinsläppet vid fönstret bli ett 18

36 Litteraturstudie problem. För att minska problemet kan det vara lämpligt att snedställa fönsternischerna så att mer ljus släpps in, vilket illustreras till höger i figur 10. Planlösning Figur 10. Exempel på ökat ljusinsläpp I ett passivhus finns det fördelar med en öppen planlösning. Dels utnyttjas den passiva solinstrålningen i högre grad och dels ger det rymdkänsla och ljus i en byggnad som kanske inte alltid har de största fönsterareorna. En annan stor fördel med öppen planlösning är att underlätta för värmespridningen från tilluften, då detta är en vanligt förekommande värmedistribution i ett passivhus. För ett passivhus är också byggnadens form viktig för att minska den omslutande byggnadsarean (Andrén & Tirén, 2010). Ventilation För att en byggnad ska kunna nå upp till passivhusstandard är ventilationen en viktig parameter. Eftersom en betydande del av en byggnads värme går förlorad genom ventilationen är det nödvändigt att återvinna värmen i frånluften till ventilationssystemets tilluft. Detta kan åstadkommas med hjälp av från- och tilluftsventilation med återvinning (FTX-system), figur 11. Om värmen från frånluften inte räcker för att värma ett passivhus under de kalla månaderna på året kan förvärmning av tilluften vara aktuell. Detta kan åstadkommas både med hjälp av fjärrvärme och av elektricitet. 19

37 Passivhus i Kiruna 1 Tilluft, 2 Tilluften värms med hjälp av den varma rumsluften som ska lämna huset (Frånluft), 3 Uppvärmd tilluft fördelas i huset, 4 Frånluft tas från kök och badrum, ofta med separat kanal för köksfläkt för att undvika brandrisk i form av fettansamling i värmeväxlaren, 5 Frånluft passerar ut efter att ha avgett värme till tilluften. Figur 11. FTX-system (Energimyndigheten, 2011) Isolering De vanliga isoleringsmaterialen fungerar på så sätt att den stillastående luften i materialet ger den isolerande verkan. Det finns både diffusionstäta och diffusionsöppna isoleringsmaterial där exempel på diffusionstäta är expanderad cellplast (EPS) och extruderad cellplast (XPS) och exempel på diffusionsöppna kan vara mineralull och cellulosafiber (Andrén och Tirén, 2010). På marknaden finns även isoleringsmaterial av polyuretan som till skillnad från de konventionella isoleringsmaterialen inte använder sig av luftens isoleringsförmåga. Polyuretan har en ännu bättre isolerande förmåga med ett λ- värde ner mot 0,023 W/mK. Polyuretan som isolering används idag i bl.a. kylskåp och husvagnar p.g.a. denna egenskap (Isopol AB, 2007). Polyuretan används som isoleringsmaterial även i byggnader i länder runt om i världen men har i Sverige inte riktigt fått genombrott, vilket kan bero på olika uppfattningar om dess miljöprestanda. Det finns de som menar att materialet vid brand och tillverkning avger giftiga isocyanater men det finns även de som menar att materialet vid härdat tillstånd inte avger dessa gifter vid brand. I denna studie är detta material valt vid optimering av energiprestanda p.g.a. dess termiska egenskaper. Dock bör miljöaspekten beaktas vid användning av detta material även om denna aspekt inte har tagits hänsyn i denna studie. 20

38 Litteraturstudie För att få kalla en byggnad för passivhus är kraven endast ställda på så sätt att huset ska uppnå en viss energiprestanda vilket medför att materialval ur andra aspekter inte beaktas. Krav ur miljösynpunkt kan dock komma från andra håll. Köldbryggor Köldbryggor i en byggnad avser lokala delar i klimatskärmen där värmeflödet ut ur byggnaden är större än för övriga delar av klimatskärmen. Köldbryggor kan t.ex. vara av geometrisk karaktär, som i hörnen av en byggnad. Dessa köldbryggor uppkommer på grund av att uteluften kyler från två håll mot konstruktionen, se figur 12. Köldbryggor kan också vara reglar i en yttervägg, vid fönsterinfästningar eller utkragande balkongplattor. Dessa beror främst på en högre värmekonduktivitet hos annat material än isolering. Eftersom principen för passivhus är en konstruktion utan köldbryggor är det viktigt att se till att eliminera dessa genom väl genomförd planering av huset och att i möjligaste mån se till att bryta köldbryggorna med isolering. Figur 12. Temperaturfördelning i en väggkonstruktion (Benutzer, 2005). 21

39 Passivhus i Kiruna 3.4 Livscykelkostnad (LCC) ISO (International organization for standardization) beskriver livscykelkostnaden som en investerings totala kostnad under dess livslängd. De kostnader som ska adderas är inköpskostnad, driftkostnader, underhåll och destruktion varpå restvärdet subtraheras (ISO :2008). I denna studie antas dock att underhålls- och destruktionskostnader är likvärdiga för de olika fallen. För att ta reda på en byggnads livscykelkostnad finns en rad olika beräkningsmetoder som kan användas. I denna rapport används Den enkla payback-metoden samt Nuvärdesmetoden Den enkla payback-metoden Payback-metoden är en beräkningsmetod inom investeringskalkylering som går ut på att identifiera tiden det tar att räkna hem en investering. I den enkla payback-metoden bortser man från ränta och inflation till skillnad från nuvärdesmetoden. Den enkla payback-metoden lämpar sig inte för alla typer av investeringskalkyler men kan vara användbar då man gör en grov uppskattning av om en investering är lönsam. Som namnet antyder så är den enkel att använda och passar vid jämförelser av olika alternativ. Detta eftersom byggnader är komplexa och osäkerheterna många. I detta fall är det också så att tillgången till vissa av ingångsvärdena gällande det befintliga huset har varit begränsad vilket har inneburit att schablonmässiga värden har antagits. På grund av detta är en grov uppskattning med hjälp av payback-tiden tillräcklig. Om inbetalningsöverskotten är lika stora varje år används följande ekvation (Olsson & Skärvad, 1997): G Återbetalningstid = a (1) G = Grundinvestering a = Inbetalningsöverskott Om investeringsöverskotten är olika stora från år till år används istället ekvationen: 22

40 Litteraturstudie T C i i= 0 = 0 (2) T = Paybacktiden i = År (1, 2, 3 n) C i = Pengaflöde (Varje inbetalning eller utbetalning inkl. grundinvestering) Ekvationen innebär att de årliga energibesparingarna adderas till och med det år då den totala besparingen är lika stor som grundinvesteringen Nuvärdesmetoden Resultaten som räknas fram då nuvärdesmetoden används är baserat på den beräknade årliga avkastningen som i sin tur är diskonterad till ett nuvärde. Nuvärdesmetoden är den metod som lämpar sig bäst i byggnadsindustrin och är användbar om de olika alternativen har samma livslängd (Schade, 2009). Nuvärdesmetoden har också tillämpats i denna studie. Ekvationen för nuvärdesmetoden är: NPV = C N t t t= 0 1+ r) ( (3) NPV = nuvärde (Net Present Value) C t = pengaflöde r = diskonteringsränta N = år t = tid I licentiatuppsatsen Energy Simulation and Life Cycle Costs, (Schade, 2009), presenteras en reducerad version av ekvation (3) som fokuserar på byggnaders klimatskärm och energianvändning. I den reducerade ekvationen inkluderas endast grundinvesteringen och de årliga energikostnaderna. Ekvation (3) reduceras till: 23

41 Passivhus i Kiruna NPV = C 0 + T t= 1 d Et (4) C 0 = Grundinvestering Σ d E t = Summan av diskonterad energikostnad vid tiden t. Diskonteringsränta För att ta hänsyn till effekterna av inflation då räntesatsen sätts kan man enligt Norsk Standard (NS, 2000) använda följande formel: r rn i = 1 + i (5) r = realränta i = inflation r n = nominell ränta 24

42 Energiberäkningar 4 ENERGIBERÄKNINGAR Kapitlet behandlar de experimentella delarna av rapporten som består av beräkningar av energiförbrukning med projekteringsverktyget PHPP. Utgångspunkten för experimentet var ett befintligt passivhus beläget i Falkenberg. Passivhuset är byggt år 2006 och beställaren är FaBo (Falkenbergs Bostads AB) som är Falkenbergs kommunala bostadsbolag. Huset beskrivs närmare i kapitel 4.1. Experimentet har endast fokuserat på energi i form av värmetillförsel vilket medför att årsvärmebehovet för byggnaden är centralt. Energibehovet har beräknats med PHPP och har utförts i flera steg där målet varit att simulera fyra olika situationer med olika årsvärmebehov. Situation 1 Det befintliga huset i Falkenberg: Detta fall bestod beräkna årsvärmebehovet för det befintliga huset i Falkenberg. Situation 2 Det befintliga huset placerat i Kiruna: I detta fall ändrades indata gällande klimatet till Kiruna istället för Falkenberg. Detta resulterade i ett högre årsvärmebehov. Situation 3 Optimerat hus i Kiruna: Här optimerades huset tills det att årsvärmebehovet blev detsamma som då huset var beläget i Falkenberg. Situation 4 Hus i Kiruna enligt Boverkets krav: I detta fall ändrades indata till att huset skulle klara Boverkets krav i Kiruna Två nya årsvärmebehov beräknades beroende på om huset värms upp med el eller med fjärrvärme. 25

43 Passivhus i Kiruna 4.1 Det befintliga passivhuset Huset som användes i detta experiment är som nämnts innan ett passivhus beläget i Falkenberg, se figur 13. Falkenberg är en ort som ligger på den svenska västkusten ca 10 mil söder om Göteborg, vilket innebär att huset ligger i klimatzon III. Figur 13. Bild av det befintliga passivhuset i Falkenberg, (Passivhuscentrum, 2011) Husets orientering De oranga husen på ritningen som visas i figur 14 är de passivhus som FaBo lät uppföra 2006 med kvartersnamnet Växthuset. Två av husen är identiska och ett är lite större. I detta arbete har ett av de mindre husen valts. På ritningen kan man se hur husen är placerade och att de fönsterlösa gavlarna på huset är placerade mot norr och söder. Fördelarna med denna placering är dels att övertemperaturer på sommaren undviks mot söder och dels att transmissionsförlusterna mot norr reduceras. Eftersom baksidan är placerad mot väster så kan boende utnyttja solens strålar stor del av dagen. 26

44 Energiberäkningar Figur 14. Orientering av passivhuset (Del av ritning tillhörande FaBo) Husets planlösning Huset består av fyra lägenheter med två på varje plan. Lägenheterna är identiska bortsett från att de på samma plan är spegelvända. Varje lägenhet är ca 70 m 2 och innehåller kapprum, två sovrum, en toalett med dusch, kök och vardagsrum med sammanhängande utrymme för matplats, vilket visas i figur

45 Passivhus i Kiruna Figur 15. Husets planlösning (Del av ritning tillhörande FaBo) Klimatskärm och ventilation Fönster Information gällande vilka typer av fönster som används i det befintliga huset har inte bestämmas. Detta har inneburit att i experimentet har antagits att fönstren inkl. fönsterkarm har ett u-värde på 0,9 W/m 2 K. Detta antagande kan anses som normalt för de år som passivhuset blev byggt. Ytterdörrar Antagandet av ytterdörrstyp är gjort på samma sätt som det för fönstren och antogs ha ett u-värde på 0,7 W/m 2 K. Ventilation Ventilationsaggregatet i huset har roterande värmeväxlare (Fabrikat: Exhausto VEX200). Temperaturverkningsgraden för ett sådant aggregat är %. I PHPP beräkningen har återvinningsgraden satt till 80 %. 28

46 Energiberäkningar Övriga byggnadsdelar Resterande byggnadsdelar för huset ges i tabell 7. Tabell 7. U-värden och tjocklek för klimatskärmen i passivhuset i Falkenberg Befintligt passivhus (Situation 1 & 2) U-värde (W/m 2 K) Tjocklek (mm) Uppbyggnad Yttervägg 0, Se bilaga 2 Vindsbjälklag 0, Se bilaga 2 Bottenplatta 0, Se bilaga 2 Fönster 0,9 - - Ytterdörrar 0, Resultat av energiberäkningar PHPP Situation 1 Första delen av experimentet gick ut på att mata in de aktuella värdena för passivhuset i Falkenberg. Här beräknades ett årsvärmebehov på 24 kwh/m 2 år Situation 2 Här ändrades klimatet från Falkenbergs till Kirunas. Ett nytt årsvärmebehov registrerades på 47 kwh/m 2 år Situation 3 Den tredje delen hur det befintliga passivhuset beläget i Falkenberg kunde optimeras för att ha samma årsvärmebehov i Kiruna. Först optimerades ventilationen, då detta inte berör husets utseende eller äventyrar husets funktion. Av de ventilationsaggregat som fanns att välja mellan i PHPP valdes det bästa som hade en återvinningsgrad på ca 90 %. I nästa steg ändrades fönster och ytterdörrar. Denna genomfördes före ökning av isoleringen eftersom tjockleken på väggar kan orsaka problem med ljusinsläpp, ta mer mark i anspråk samt att väggkonstruktionen kan bli mer komplicerad. Fönstren som valdes i detta fall hade ett totalt u-värde på 0,7 29

47 Passivhus i Kiruna W/m 2 K inkl. fönsterkarm. Ytterdörrarna som valdes hade ett u-värde på 0,5 W/m 2 K. Som sista åtgärd ökades isoleringen. Först att användes samma isoleringsmaterial, dvs. mineralull och lösull, men med en ökad isoleringstjocklek. Detta resulterade dock i orimligt stora väggtjocklekar vilket gjorde att alternativa isoleringsmaterial blev aktuella. Isolering med polyuretan valdes då p.g.a. dess låga värmeledningsförmåga (λ-värde på 0,024 W/mK istället för 0,036 W/mK för mineralull respektive 0,042 W/mK för lösull). Polyuretanisoleringen valdes för samtliga delar av klimatskärmen. Årsvärmebehovet som registrerades blev samtliga åtgärder blev samma som i Situation 1, d v s 24 kwh/m 2 år. Tabell 8 nedan ger en översikt över uppbyggnaden av passivhuset efter optimering till Kirunas klimat. Tabell 8. U-värden och tjocklek för klimatskärmen i passivhuset i Kiruna Optimerat passivhus (Situation 3) U-värde (W/m 2 K) Tjocklek (mm) Uppbyggnad Yttervägg 0, Se bilaga 3 Vindsbjälklag 0, Se bilaga 3 Bottenplatta 0, Se bilaga 3 Fönster 0,7 - - Ytterdörrar 0, Situation 4 Denna del av experimentet gick i motsats till att situation 3 ut på att anpassa huset till att ha en högre energiförbrukning motsvarande Boverkets krav. Detta var lite problematiskt eftersom Boverket inte ställer krav på energiförbrukning i form av värme, utan istället på den specifika energianvändningen och den genomsnittliga värmegenomgångskoefficienten. Den specifika energianvändningen inkluderar förutom värmeenergi även energi i form av fastighetsel, el till pumpar och kylanläggningar. Övrig hushållsenergi ingår inte. För att komma runt detta problem lämnades en säkerhetsmarginal för att kompensera för den specifika energianvändningen som inte togs hänsyn till i 30

48 Energiberäkningar analysen. Värmeenergin är ändå den betydande delen av den totala energin en byggnad förbrukar då hushållsenergin inte är inräknad (Energimyndigheten, 2011). Två alternativ undersöktes: Uppvärmning med el med en specifik energianvändning på max 95 kwh/(m 2 *A temp *år) och uppvärmning med fjärrvärme med en specifik energianvändning på max 150 kwh/(m 2 *A temp *år). Resultatet blev att ventilation med värmeåtervinning installerades i fallet där huset värms upp med el till skillnad från fallet fjärrvärme där ingen värmeåtervinning behövdes. Den årliga energiförbrukningen blev således olika även om huset i båda fallen följer Boverkets krav. Värmeåtervinning av ventilationsluften i fallet för eluppvärmning var att enligt beräkningarna i PHPP det mest effektiva sättet att minska den specifika energianvändningen. Årsvärmebehoven för uppvärmning med elektricitet var 57 kwh/m 2 år och för fjärrvärme 88 kwh/m 2 år. Tabell 9 nedan ger en översikt över uppbyggnaden av huset i Kiruna då det endast följer Boverkets krav. Tabell 9. U-värden och tjocklek för klimatskärmen i Kiruna fallet enligt Boverkets krav Hus i Kiruna enligt Boverkets krav (Situation 4) U-värde (W/m 2 K) Tjocklek (mm) Uppbyggnad Yttervägg 0, Se bilaga 4 Vindsbjälklag 0,1 446 Se bilaga 4 Bottenplatta 0, Se bilaga 4 Fönster 1,2 - - Ytterdörrar 0,

49 Passivhus i Kiruna 5 BERÄKNINGAR AV LIVSCYKELKOSTNAD Kapitlet behandlar beräkningarna av livscykelkostnaderna som genomfördes med payback-metoden och nuvärdesmetoden av de olika energioptimeringsalternativen. 5.1 Scenarior Figur 16 ger en överblick över samtliga scenarion som beaktats. Eftersom tre procentsatser för prisökning prövats (2%, 5% och 7%) genererar varje fall 18 beräkningsresultat (fall 1 och 2). Adderat till detta kommer även resultat från Fall 3 som utreder lönsamheten i investering av fjärrvärme för ett passivhus i Kiruna. Fall 3 genererade endast två resultat (ett för payback-metoden och ett för nuvärdesmetoden) då ränta och prisutveckling inte varierades. Totalt sett har 38 beräkningsresultat genererats vilka kommer att redovisas i diagram i slutet av kapitlet. 32

50 Beräkningar av Livscykelkostnad Figur 16. Översikt över beräkningsscenarion 5.2 Fallbeskrivningar Experimenten i kapitel 4 behandlade fyra situationer som resulterade i olika årsvärmebehov. Livscykelkostnadsberäkningar har utförts där dessa situationer jämförts med varandra för att utfallet av olika energioptimeringar skall kunna utvärderas. Två olika jämförelser av situationerna i kapitel 4 har gjorts som här kommer att kallas Fall 1 och Fall 2. I det tredje fallet, Fall 3, är jämförelsen som gjorts av annan karaktär. Samtliga fall beskrivs nedan Fall 1 I detta fall har Situation 2 och Situation 3 utvärderats. Det ursprungliga passivhuset placerat i Kiruna har jämförts med det optimerade passivhuset i Kiruna. Energikostnaderna för de olika årsvärmebehoven har jämförts med investeringskostnaderna. 33

51 Passivhus i Kiruna Fall 2 Detta fall jämför Situation 4 och Situation 3. Alltså, huset placerat i Kiruna som endast följer Boverkets krav jämfört med det optimerade passivhuset i Kiruna. På samma sätt som i Fall 1 har de besparade energikostnaderna jämförts med investeringskostnaderna Fall 3 Det här fallet är inte direkt kopplat till forskningsfrågorna utan blev beslutat att under arbetets gång. Syftet var att utreda om investering i fjärrvärme är lönsamt för ett passivhus i Kiruna. Här jämfördes kostnaden för investering med de besparade energikostnaderna. 5.3 Energiprisutveckling Efter att ha studerat statistik gällande el- och fjärrvärmepriser de senaste åren kan det konstateras att variationen år från år är stor. I ett längre perspektiv, år tillbaka, har det varit en konstant höjning av priserna Elenergi Priset på elenergi per kwh varierar beroende på typ av kund, el-och elnätsleverantör samt hur mycket kunden konsumerar. Medelpriset på elenergi inklusive skatt har mellan åren 1997 och 2007 haft en genomsnittlig årlig ökning på ca 5,7 % för bostäder med en boyta omkring 100 m 2, se figur 17. I januari 2011 var det genomsnittliga priset för elenergi i lägenheter 99,9 öre/kwh exkl. skatter (Statistiska Centralbyrån, 2011). Enligt lagen om skatt på energi (1995:1776) är all elektrisk kraft som förbrukas i Sverige skattepliktig. Skattesatsen för elenergi för privatkunder skiljer sig dock åt beroende på var i Sverige kunden finns. Reducerad energiskatt gäller för konsumenter som finns i samtliga kommuner i Norrbottens, Västerbottens och Jämtlands län samt i kommunerna Ljusdal, Malung, Mora, Orsa, Sollefteå, Torsby, Ånge, Älvdalen och Örnsköldsvik. Energiskatten i januari 2011 är 35,38 öre per kwh inkl. moms och den lägre satsen för reducerad energiskatt är 23,38 öre inkl. moms. 34

52 Beräkningar av Livscykelkostnad Figur 17. Elprisutveckling beroende av bostadsyta (SCB, 2011) I beräkningarna har priset på elenergi utgått från 1,47 kr/kwh. Detta värde är beräknat från medelvärdet på 0,99 kr/kwh, som nämnts ovan, plus moms och den energiskatt som gäller för Kiruna. Tre scenarion har prövats; en årlig prisökning på 2 %, 5 % samt 7 %. Anledningen är att det är mycket svårt att förutspå hur utvecklingen av elpriserna kommer att se ut framöver Fjärrvärme Priset på fjärrvärme per kwh skiljer sig mycket mellan olika kommuner. Billigast fjärrvärmen i Sverige 2010 hade Luleå kommun med ett pris på 42,83 öre/kwh inklusive moms. Dyrast i Sverige var Hammarö kommun med ett pris på 95,47 öre/kwh inkl. moms (Svensk fjärrvärme, 2011). Fjärrvärmepriserna har inte stigit i samma takt som elpriserna vilket visas i figur 18. Medelpriset för fjärrvärme i Sverige har mellan åren 1999 och 2010 ökat med i genomsnitt ca 2,1 % årligen för mindre flerfamiljshus. 35

53 Passivhus i Kiruna Figur 18. Fjärrvärmeprisutveckling (Svensk Fjärrvärme, 2011) I experimenten har priset på fjärrvärme utgått från 0,8098 kr/kwh. Detta värde kommer av statistik från Svensk Fjärrvärme och var priset på fjärrvärme inkl. moms i Kiruna 2010 enligt statistiken. Energiprisökningen för fjärrvärme har liksom för elprisökningen prövats med samma tre scenarior, dvs. årliga prisökningar på 2 %, 5 % och 7 %. 5.4 Investeringskostnader Fall 1 Som nämnts tidigare så var det nödvändiga att anpassa passivhuset i Falkenberg till klimatet i Kiruna. De energibesparande åtgärderna berörde isolering av klimatskärm, fönster och ytterdörrar med lägre u-värde samt en värmeväxlare med högre återvinningsgrad. För att anpassa huset från Situation 2 till Situation 3 krävs en ökad investeringskostnad för isolering på kr, för fönster på kr, för ytterdörrarna på kr samt för optimering av värmeväxlare kr. Samtliga prisuppgifter finns redovisade i bilaga 1. Sammanlagt blir den ökade investeringskostnaden för Fall 1, kr kr kr kr = kr. 36

54 Beräkningar av Livscykelkostnad Fall 2 För att anpassa ett hus som byggts efter Boverkets krav till att uppnå passivhusstandard, från situation 4 till 3, krävs en ökad investeringskostnad för isoleringen på kr, för fönster kr, för dörrar och för ventilationen kr i fallet för fjärrvärme och en kostnad på kr i fallet för elvärme. Sammanlagt blev investeringskostnaden för Fall 2 vid användning av fjärrvärme kr kr kr kr = kr. Vid användning av elvärme blev investeringskostnaden kr kr kr kr = kr. Eftersom kraven på energiförbrukning enligt BBR är högre vid uppvärmning med elvärme blir resultatet att investeringen blir lägre att gå till passivhusstandard Fall 3 Installation för fjärrvärme är uppskattad till kr. För information gällande prisuppgifter, se bilaga Energibesparingar Fall 1 Årsvärmebehovet uppgick enligt PHPP till 24 kwh/m 2 år för passivhuset i Falkenberg och till 47 kwh/m 2 år för samma byggnad placerad i Kiruna. Detta innebär att om investering görs i de optimeringar som krävs för att uppnå passivhusstandard för detta hus placerat i Kiruna blir energibesparingen = 23 kwh/m 2 år Fall 2 Då passivhuset i Kiruna ändrades till att endast klara av Boverkets krav vid användning av elvärme hamnade årsvärmebehovet för huset på 57 kwh/m 2 år. Skillnaden i energiförbrukning mellan situation 4 och 3 blir = 33 kwh/m 2 år. För alternativet med uppvärmning med fjärrvärme blir årsvärmebehovet istället 88 kwh/m 2 år för huset enligt Boverkets krav. Detta innebär att energibesparingen i detta fall är = 64 kwh/m 2 år. 37

55 Passivhus i Kiruna I tabell 10 visas elprisutvecklingen för de tre scenariona 2 %, 5% och 7% över ett femtioårsperspektiv. Tabell 10. Elprisutveckling vid årlig höjning på 2 %, 5 % respektive 7 % År Kr/kWh År Kr/kWh År Kr/kWh , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,30 För att ta reda på den förväntade besparade energikostnaden för samtliga år mellan åren 2011 och 2061 med den enkla payback-metoden där elpriset ökar med 5 % årligen multipliceras energipriset för respektive år med den besparade energimängden för det året. Exempelvis blir besparingen år ,06 kr/kwh * 33 kwh/m 2 år * 285 m 2 = kr. Den ackumulerade besparade energikostnaden år 2061 blir i detta fall kr. Vid en årlig prisökning på 7 % blir istället den ackumulerade besparade energikostnaden efter 50 år istället kr. Skillnaden i resultatet visar hur beroende utfallet är av vilken procentökning som väljs Fall 3 För att räkna ut den besparade energikostnaden i detta fall jämfördes den förväntade årliga kostnaden för elenergi med den förväntade årliga kostnaden för fjärrvärme. Eftersom passivhuset behöver 24 kwh/m 2 år är det detta värde energipriserna kopplades till. I denna beräkning har för enkelhetens skull endast en årlig ökning av elenergi på 5 % samt en årlig ökning av fjärrvärme på 2 % valts. Detta kan anses mest troligt då dessa procentsatser ligger nära den prisutveckling som skett de senaste 10 åren och investeringen är relativt liten. 38

56 Beräkningar av Livscykelkostnad 5.6 Den enkla payback-metoden Eftersom energipriserna förväntas stiga vid beräkningarna kommer inbetalningsöverskotten vara olika stora varje år. Som nämnts i kapitel har ekvation (2) använts: T i= 0 C i = Resultat för Fall 1 och 2 Resultaten av ekvation (2) med en grundinvestering på kr för Fall 1, en grundinvestering på kr för Fall 2 med fjärrvärme och en grundinvestering på kr för Fall 2 med elvärme kan ses i tabell 11 för samtliga scenarion: Tabell 11. Återbetalningstid med payback-metod för fall 1 och 2 Återbetalningstid payback-metod Fall 1 Fall 2 Elvärme Fjärrvärme Elvärme Fjärrvärme Årlig prisökning 2% 39 år 58 år 32 år 34 år Årlig prisökning 5% 28 år 38 år 24 år 25 år Årlig prisökning 7% 24 år 31 år 21 år 22 år Resultat för Fall 3 Utgångspunkten för detta fall är om bär sig att investera i fjärrvärme i passivhuset i Kiruna. För att ta reda på detta jämfördes kostnaden för att installera fjärrvärme med minskade energikostnader för uppvärmningen. Med de aktuella ingångsvärdena för detta fall i ekvation (2) blir resultatet en återbetalningstid på 11 år. 39

57 Passivhus i Kiruna 5.7 Nuvärdesmetoden Eftersom fallet i examensarbete liknar fallet i Schade (2009) så har den reducerade ekvation (4) använts: NPV = C 0 + T t= 1 d Et Parametern Σ d E t har dock inneburit att energibesparingen diskonterats i vissa av beräkningarna. Detta beror på att endast skillnaden i energikostnad beräknats, dvs. energibesparingen Tidsaspekt Tidsaspekten i beräkningarna är satt till 50 år. Denna period är satt efter att de diskonterade energikostnaderna beräknats och att utfallet av återbetalningstiderna på investeringarna hamnade inom detta spann i de flesta fall. Det är också en rimlig tidsperiod med tanke på det som byggs ska brukas i år (Andrén och Tirén, 2010) Diskonteringsränta Enligt statistik från Sveriges Riksbank har inflationen varierat mellan -1,9 % och 4,3 % under de senaste 7 åren. Deras prognos på längre sikt är att inflationen kommer att vara 2 % till följd av att reporäntan ökar till mer normala nivåer än den ligger på idag. I kommande beräkningar har därför en inflation på 2 % använts. Enligt statistik från Statistiska Centralbyrån har den genomsnittliga räntan mellan åren 2006 och 2011 varierat mellan 2,3 % och 6,1 %. I detta fall har en räntesats på 4,5 % samt ett alternativt scenario med en räntesats på 5 % använts. Med en inflation på 2 % och en nominell ränta på 4,5 % får ekvation (5) i kapitel följande resultat: 0,045 0,02 r= = 0,0245= 2,45% 1+ 0,02 40

58 Beräkningar av Livscykelkostnad Med en inflation på 2 % och en nominell ränta på 5 % får ekvation (5) följande resultat: 0,05 0,02 r= = 0,0294= 2,94% 1+ 0, Resultat för Fall 1 För att ta reda på om investeringen var lönsam användes först de beräknade besparingarna av energikostnad med utgångspunkten el- och fjärrvärmepriset i dagsläget med en viss årlig prisökning, alltså de värdena som användes i den enkla payback-metoden. Men eftersom nuvärdesmetoden användes diskonteras energibesparingarna till nuvärden för respektive år. Det betyder att de förväntade besparingarna för respektive år egentligen kommer att ha ett lägre värde då besparingen görs. Eftersom det i detta fall endast räknats med ökad investeringskostnad så är alternativet för det befintliga passivhuset att ingen investering görs och alternativet för det anpassade passivhuset i Kiruna att en investering på kr görs, vilket också blir merkostnaden. Energibesparing för det befintliga huset har då heller inte något värde utan endast energibesparing för fallet passivhus i Kiruna har beräknats. Om nuvärdet för fallet passivhus i Kiruna uppgår till ett positivt värde har alltså investeringen lönat sig och tvärtom för ett negativt värde. Ekvation (4) har använts vid samtliga beräkningar. Ett beräkningsexempel ges i bilaga 5. Tabell 12 visar resultaten av beräkningarna i Fall 1. Tabell 12. Resultat av nuvärden för Fall 1 avrundade till tusentals kr (tkr). Nuvärde Elvärme Årlig prisökning Fjärrvärme Årlig prisökning (50 år) 2 % 5 % 7 % 2 % 5 % 7 % Ränta 4,5 % -137 tkr 391 tkr tkr -331 tkr -40 tkr 403 tkr Ränta 5 % -184 tkr 263 tkr 910 tkr -357 tkr -111 tkr 259 tkr 41

59 Passivhus i Kiruna Årliga prisökningar med 5 och 7% visar att investeringen lönar sig i fallet med elvärme och 7% i fallet med fjärrvärme Resultat för Fall 2 I jämförelsen mellan passivhuset i Kiruna och huset i Kiruna anpassat till Boverkets krav är merkostnaden för passivhuset lika med investeringen. Detta innebär att investeringen för huset som endast följer Boverkets krav är noll. Investeringskostnaden för anpassningarna som beskrivits i kap uppgår till kr vid uppvärmning med el och kr vid uppvärmning med fjärrvärme. Tabell 13 visar resultat för båda alternativen. För beräkningsexempel se bilaga 6. Samtliga scenarior i detta fall är lönsamt. Tabell 13. Resultat av nuvärden för Fall 2 avrundade till tusentals kr (tkr). Nuvärde Elvärme Årlig prisökning Fjärrvärme Årlig prisökning (50 år) 2 % 5 % 7 % 2 % 5 % 7 % Ränta 4,5 % 619 tkr tkr tkr 661 tkr tkr tkr Ränta 5 % 552 tkr 1193 tkr 216 tkr 590 tkr tkr 2304 tkr Resultat för Fall 3 Vid jämförelse av de två alternativen bestod i detta fall ΣE i av kostnader istället för besparingar. Detta innebär att alternativet med det lägsta nuvärdet i detta fall är det bästa ur ekonomisk synvinkel. 42

60 Beräkningar av Livscykelkostnad För att räkna ut nuvärdet av alternativet att ingen investering i fjärrvärme görs ser ekvation (4) ut på följande sätt: NPV El 50 d = 0 + E t= 1 50 Den diskonterade energikostnaden uppgår i fallet för uppvärmning med elenergi och med en årlig prisökning på 5 % till kr i ett tidsperspektiv på 50 år. Med detta värde i ekvationen fås följande resultat: NPV El = = Nuvärdet av att ingen investering i fjärrvärme görs är alltså kr. För att räkna ut nuvärdet av alternativet att investering i fjärrvärme görs ser ekvation (4) ut på följande sätt: NPV Fjärr 50 d = E t= 1 50 Den diskonterade energikostnaden i fallet för uppvärmning med fjärrvärme och med en årlig prisökning på 2 % uppgår till kr ur ett tidsperspektiv på 50 år. Med detta värde i ekvationen fås resultatet: NPV Fjärr = = Resultatet av beräkningarna ovan visar att det med god marginal är lönsamt att investera i fjärrvärme för passivhuset i Kiruna med tidsperspektivet 50 år. 5.8 Sammanställning av fall 1 och 2 Resultaten som framkommit i livscykelkostnadsberäkningarna av fall 1 och 2 är sammanställda i figurerna 19, 20, 21 och

61 Passivhus i Kiruna Figur 19. Payback-metoden Fall 1 44

62 Beräkningar av Livscykelkostnad Figur 20. Payback-metoden Fall 2 45

63 Passivhus i Kiruna Figur 21. Nuvärden för Fall 1 46

64 Beräkningar av Livscykelkostnad Figur 22. Nuvärden för Fall 2 47

65

66 Analys 6 ANALYS I detta kapitel analyseras resultaten av beräkningarna. Figur visar att de scenarior som använts genererat en stor mängd resultat avseende fall 1 och 2. Vid en snabb överblick kan det verka som eluppvärmning generar de största besparingarna och är ett bättre alternativ än fjärrvärme, vilket inte är fallet. Detta betyder egentligen bara att besparingen går snabbare då förutsättningen är att huset värms upp med elektricitet eftersom den är dyrare än fjärrvärmen per kwh. Figurerna visar bara om investering är lönsam eller inte, och inte vilket uppvärmningssätt som är billigast och bör väljas. Detta behandlas istället i fall 3. En slutsats som kan göras då man jämför fall 1 och 2 är att skillnaden mellan fallen är att man i fall 1 utgår från en byggnad med högre energiprestanda än i fall 2. Återbetalningstiderna blir då längre för fall 1, dvs de största besparingarna görs i början av optimeringsprocessen. Detta fenomen upptäcktes redan i beräkningarna med PHPP då effekten av t.ex. isoleringstjocklek minskade för varje ökning. Resultaten är analyserade nedan utifrån de studerade fallen, fall 1, 2 och Fall 1 Skillnaden i investeringskostnad mellan ett passivhus i södra Sverige och Kiruna är stor men besparingar kan göras även i Kiruna. Utfallet beror på utvecklingen energipriserna för lönsamheten, se figurerna 19 och

67 Passivhus i Kiruna 6.2 Fall 2 För Fall 2 visas resultaten för payback-metoden i figur 20 och nuvärdesmetoden i figur 22. Analysen har delats upp beroende på om referensfallet är eluppvärmt eller har fjärrvärme Uppvärmning med elektricitet Om förutsättningen vid uppförande av huset i Kiruna är att det ska värmas upp med el är återbetalningstiden med payback-metoden med en årlig prishöjning av 2 % 32 år, 5 % 24 år och 7 % 21 år. Med tanke på att dessa återbetalningstider är relativt korta och att elpriset de senaste åren har haft en genomsnittlig årlig ökning med över 5 %, verkar det troliga i detta fall att återbetalningstiden blir ca 24 år. Dock tar inte payback-metoden hänsyn till pengarnas värde vid den tidpunkt besparingen görs, vilket gör att resultaten kanske är något optimistiska. I figur 22 som redovisar nuvärdena för investeringsfall 2 kan utläsas att investeringen inte betalar sig på 50 år vid en årlig ökning av elpriset på 2 %. Detta scenario är dock inte troligt med tanke på elprisutvecklingen som inte tenderar att stagnera i dagsläget. Vid eluppvärmning är det mest troliga scenariot är att elpriset ökar med minst 5 %. Detta innebär en återbetalningstid med nuvärdesmetoden på ca år, vilket kan anses som rimligt. Beroende vilket scenario som inträffar är spridningen dock alltifrån en återbetalningstid på 21 år till att inte återbetalningstiden inte uppnås på 50 år. Detta visar på hur stor påverkan de olika parametrarna har på utfallet Uppvärmning med fjärrvärme Om förutsättningen istället är att huset i Kiruna ska värmas upp med fjärrvärme så visar både payback-metoden och nuvärdesmetoden en återbetalningstid från 22 år till att inte investeringen är lönsam beroende på hur fjärrvärmepriserna kommer att utvecklas framöver. Enligt statistiken som visas i figur 18 har fjärrvärmen ökat med ca 2 % de senaste åren vilken gör att en utveckling av fjärrvärmepriset på 7 % kan anses mindre troligt. En trolig prisökning kan istället vara ca 2-4 %. Om en årlig prisökning av fjärrvärme ligger på 2 % är resultatet av nuvärdesmetoden att investeringen inte lönsam. Om prisökningen istället är 5 % per år fås resultatet en återbetalningstid på år. I detta fall är lönsamheten mer tveksam. 50

68 Analys 6.3 Fall 3 I detta Fall är utgångspunkten att uppförande av passivhus redan är bestämt, men att valet ligger i att välja elektricitet eller fjärrvärme som uppvärmningssätt. Som nämnts tidigare förutbestämdes i detta fall alla parametrar och endast ett scenario valdes med en årlig ökning av elpris på 5 %, en årlig ökning av fjärrvärmepris på 2 % och en ränta på 4,5 %. Detta genererade resultatet att återbetalningstiden då nuvärdesmetoden användes hamnade på 13 år. Detta kan anses som en relativt hög siffra eftersom återbetalningstiden är kort och elpriset snarare har tenderat att accelerera sin ökning de senaste åren till skillnad från fjärrvärmepriset. 6.4 Analys av resultaten i sin helhet Vid livscykelkostnadsberäkningar finns många osäkerheter att beakta. Som resultaten visade är spridningen stor och parametrarna många. En av parametrarna som var konstant under beräkningarna var inflationen som var satt till 2 %. En ändring av även denna parameter hade genererat dubbelt så många resultat och spridningen hade kanske blivit ännu större. Energipriser är också svåra att förutspå och räntan är också en mycket osäker faktor. 51

69

70 Diskussion och slutsatser 7 DISKUSSION OCH SLUTSATSER I kapitlet görs återkoppling till forskningsfrågorna varefter resultaten diskuteras i sin helhet med förslag till vidare studier. 7.1 Återkoppling till forskningsfrågorna För att göra det tydligt om examensarbetet har uppnått sitt syfte återkopplas här till forskningsfrågorna i kapitel Forskningsfråga 1 Vilka energikrav ställs på bostäder som byggs i Sverige idag? De energikrav som ställs på bostäder som byggs i Sverige idag styrs av kapitel 9 i BBR, som visas i tabell 2. Det som kan konstateras är att hårdare energikrav ställs på bostäder som har elektricitet för uppvärmning än bostäder med annan energikälla. Det som också kan konstateras är att kraven skiljer sig åt beroende på var i landet man låter uppföra bostaden vilket regleras med tre klimatzoner. För att uppnå det nya omarbetade EU-direktivet gällande energiprestanda kommer dessa krav dock att öka väsentligt inom de närmaste åren och passivhus som byggnorm är inte så långt bort i tiden Forskningsfråga 2 Vilka energikrav ställs på passivhus som byggs idag och hur uppnås dessa krav byggnadstekniskt? Kraven på passivhus varierar beroende på om man väljer att gå efter de svenska eller de internationella kraven. Som visas i Kapitel 3, tabell 5, skiljer sig dessa krav något där de internationella kraven generellt är hårdare än de svenska. Detta beror till stor del på att de svenska kraven är anpassade till de 53

71 Passivhus i Kiruna tre klimatzonerna som även finns i BBR och där nordligaste Sverige har lägre krav p.g.a. det kalla klimatet som råder där. För att uppnå kraven som ställs på passivhus krävs extra hänsyn till många delar av byggnaden som nämnts i kapitel Exempel på detta är: Fönster och dörrar med låga u-värden, där u-värdet även tar hänsyn till karm och båge. Ytterväggar med lågt u-värde, som man åstadkommer genom att använda isoleringsmaterial med lågt λ-värde och/eller isolering med en stor tjocklek. Köldbryggor måste även undvikas eftersom dessa medför att värme leds ut genom klimatskärmen. Ventilation med effektiv värmeåtervinning är nödvändigt. Detta eftersom en stor del av värmen annars försvinner ut med frånluften. Husets form är viktig att beakta och strävan ligger i att uppnå så liten omslutande area som möjligt i förhållande till golvarean. Detta innebär att ett hus med kubisk form är det ultimata Forskningsfråga 3 Vad är skillnaden mellan att bygga passivhus i norra och södra Sverige, investeringsmässigt och energibesparingsmässigt? Skillnaden mellan att uppföra ett passivhus i norra och södra Sverige demonstreras i detta examensarbete med hjälp av att jämföra ett befintligt passivhus i Falkenberg med samma hus placerat i Kiruna. Resultatet av detta är enligt beräkningarna att investeringen är ca kr dyrare för det aktuella passivhuset placerat i Kiruna. Den största delen av investeringskostnaden ligger i polyuretanisoleringen och skulle kanske kunna minskas vid val av annat isoleringsmaterial. Som nämnts innan så resulterade isoleringsmaterial som mineralull och lösull i isoleringstjocklekar som var mycket höga och där risken fanns att konstruktionen skulle bli av annan karaktär. Eftersom konstruktionen inte beaktas i detta arbete så valdes därför detta alternativ bort. Skulle däremot detta ha beaktats är det möjligt att investeringen kunde ha blivit lägre. Utredningar om ytterliga isoleringsmaterial kunde också ha gjorts för att öka möjligheterna minska investeringen. Gällande energibesparingen så ökar även denna i och med att passivhuset ska vara beläget i Kiruna. De energibesparingar som görs i detta fall, och som i 54

72 Diskussion och slutsatser rapporten har kallats Fall 1, liknar till stor del de besparingar som görs i Fall 2 men med skillnaden att utgångspunkten, referenshuset har högre energiprestanda Forskningsfråga 4 Är det lönsamt att bygga ett passivhus i Kiruna jämfört med en byggnad som endast har Boverkets standard? Svaret på denna fråga är inte helt entydigt och beror till stor del på de förväntade energipriserna i framtiden. Svaret på om det är lönsamt att bygga passivhus i Kiruna är också beroende av vilken uppvärmningskälla man tänkt använda. Om förutsättningarna där huset ska uppföras är att det ska värmas upp med elektricitet är frågan lite lättare att svara på. Eftersom elpriserna har stigit mycket de senaste åren, och snarare tenderar att accelerera än stagnera så är lönsamhetsperspektivet kortare då eluppvärmning är husets förutsättning och lönsamheten kan överblickas ur ett femtioårsperspektiv. Är förutsättningarna däremot att huset ska värmas upp med fjärrvärme är svaret inte lika enkelt. Spridningarna i resultaten visade på att svaret skiljer sig åt beroende på om man räknar med en ökning av priset på 2 eller 5 %, som i arbetet har antagits som de mest troliga prisutvecklingarna. Slutsatsen är att i ett längre tidsperspektiv ökar lönsamheten. Om förutsättningen istället är att passivhuset i Kiruna ska uppföras, men valet ligger i om det ska värmas upp med elektricitet eller fjärrvärme är återbetalningstiden relativt kort investeringen i fjärrvärme, vilket kunde utläsas ur fall 3. Slutsatsen av allt detta är att det alltid är lönsamt om tidsperspektivet är nog stort, men att tidsaspekten och lönsamhetsbegreppet är kopplat till den som gör investeringen. Besparing av energikostnader sker i samtliga scenarion vilket innebär att lönsamhetsbegreppet bara en fråga om tid. 7.2 Rapporten i sin helhet Ett av syftena med rapporten var att bidra till ökad kunskap om möjligheterna till passivhus i norra Sverige och visa på vilken sikt detta är lönsamt. Detta syfte har delvis uppnåtts även om resultaten i vissa fall inte kunde ge konkreta svar. Rapporten kan trots detta fungera som underlag och ger beroende på 55

73 Passivhus i Kiruna läsarens prognos över framtida pris- och ränteutvecklingar möjligheter till svar. Ett annat syfte var att visa på de olika förutsättningar för att bygga passivhus som råder runt om i landet vilket till stor del har uppnåtts. En aspekt som inte tagits hänsyn till i denna studie, men som också bör beaktas, är värdet av byggnaden vid investering i passivhus. Förutom besparade energikostnader ökar också värdet av huset i sig i och med husets förbättrade energiprestanda. Då det gäller isoleringsmaterial kan nämnas att det även finns något som kallas vakuumisolering och som har betydligt bättre termiska egenskaper än t.o.m. polyuretan. Detta material har inte studerats i denna rapport men kan vara värt att utreda. Som nämnts i rapporten tas ingen hänsyn till miljöaspekten vid materialval. Detta gäller främst materialet polyuretan som det finns delade meningar om användningen. Nyckeln till bra miljömässigt och ekonomiskt tänkande är ändå att ha ett långt tidsperspektiv. Med detta i åtanke och att ett passivhus inte bara förbrukar mindre energi, utan också har ett mervärde i sig, kanske fler vågar sig på utmaningen att bygga passivhus i nordligaste Sverige. Det finns fortfarande mer att studera inom ämnet och i takt med att fler hus byggs i norra Sverige kommer också mer kunskap och erfarenhetsåterföring. 7.3 Förslag till vidare studier Eftersom passivhus i kalla klimat ställer höga krav på material med bra termiska egenskaper kunde detta vara ett ämne att studera vidare. Exempel på detta kan vara: att utreda polyuretanets egenskaper för användning som isoleringsmaterial i passivhus att utreda vakuumisoleringens egenskaper för användning som isoleringsmaterial i hus och titta på om och när läckage kan uppstå i vakuumet (vilket gör att den isolerande effekten försvinner) genomföra studier av de energieffektiva hus som är byggda i norra Sverige och studera det verkliga utfallet av energibesparingarna 56

74 Diskussion och slutsatser 57

75

76 Referenser 8 REFERENSER Andersson, N., Borgbrant J. (1998). Byggforskning: Processer och vetenskaplighet. Luleå: Universitetstryckeriet Andrén, L., Tirén, L. (2010). Passivhus: En handbok om energieffektivt byggande. Värnamo: Fälth & Hässler. Boverket. (2010). EU-direktivet om byggnaders energiprestanda: konsekvenser och behov av förändringar i det svenska regelverket ( /2010). u.o: Boverket. Ely, M. (1993). Kvalitativ forskningsmetodik i praktiken, Lund: Studentlitteratur AB. Energimyndigheten. (2011). Din uppvärmning. Hämtad , från Energimyndigheten, Energimyndigheten. (u.å.). Fönster och dörrar. Hämtad , från Energimyndigheten, Energirådgivningen. (u.å.). Fönster. Hämtad , från &Itemid=53 Europaparlamentet och Europeiska Unionens råd. (2002). Europaparlamentet och rådets direktiv 2002/91/EG. Hämtad , från EU:s webbportal, 59

77 Passivhus i Kiruna Finspångs Tekniska Verk. (2010). Installera Fjärrvärme. Hämtad , från Finspångs Kommun, Flanagan, R., Jewell, C. (2005). Whole Life Appraisal for construction, Malden: Blackwell Publishing Ltd. Forum för energieffektiva byggnader. (2009). FEBY Kravspecifikation för Passivhus. Hämtat från Forum för energieffektiva byggnader, /Kravspecifikation_Passivhus_version_2009_oktober.pdf Gross, H. (2010). Energismarta småhus: Vägledning och råd till byggherrar. Stockholm: Gross Produktion AB. Isopol AB. (2007) Polyuretan: Material och metod. Hämtad , från Isopol, Kristinehamns Energi. (u.å.) Installationskostnader för småhus. Hämtad , från Kristinehamns Energi, Olsson, J., Skärvad, P-H. (1997). Företagsekonomi 99: Faktabok. u.o: Liber AB. Passivhuscentrum. (2011). Statistik. Hämtad , från Passivhuscentrum, Petersson, B-Å. (2008). Tillämpad byggnadsfysik. Lund: Studentlitteratur. Schade, Jutta. (2009) Energy Simulation and Life Cycle Costs: Estimation of a Building s Performance in the Design Phase. Luleå: Universitetstryckeriet Statens Energimyndighet. (2010). Nationell strategi för lågenergibyggnader ( ). u.o:statens energimyndighet. Statistiska Centralbyrån. (2008) Energipriser på naturgas och el. Hämtad , från SCB, aspx 60

78 Referenser Statistiska Centralbyrån. (2011). Priser på elenergi och överföring av el: Nättariffer. Hämtad , från SCB, aspx Svensk Fjärrvärme. (u.å.). Fjärrvärmepriser. Hämtad , från Svensk Fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme. (u.å.). Fjärrvärmepriser redovisade per kommun. Hämtad , från Svensk Fjärrvärme, -Pris/Fjarrvarmepriser/, Pris per kommun xls Sveriges Riksbank. (2011) Aktuell prognos för Reporänta, Inflation och BNP. Hämtad , från Sveriges Riksbank, Bilder nedladdade digitalt Benutzer, B. (2005). Geometric thermal bridge with isotherms. Hämtad , från de.wikipedia, lang=sv Passivhuscentrum. (2011). Hertings Gård. Hämtad , från Passivhuscentrum, Energimyndigheten. (u.å.). Kyotopyramiden. Hämtad , från Energimyndigheten, ergipolitikens-mal--/ Reinerdal, B. (u.å.) Från- och tilluftsventilation med återvinning. Hämtad , från Energimyndigheten, Rockwool. (u.å.). Råd och Anvisningar. Hämtad , från Rockwool, Västra Götalandsregionen. (2011). Om passivhus. Hämtad , från Västra Götalandsregionen, 61

79 Passivhus i Kiruna sidor/energieffektiva-byggnader/energieffektiva-byggnader/varforenergieffektiva-byggnader1/om-passivhus1/ Passivhuscentrum. (2011). Fotografi på passivhus i Lindås. Hämtad , från Passivhuscentrum, 62

80 BILAGA 1 Källor för prisuppgifter Isolering Prisuppgifter för mineralull, lösull och cellplast är samtliga hämtade från Wikells Sektionsdata 4.3. Isolering med polyuretan är ett medelvärde av en prisuppgift från Loxitec på ca 1600 kr/m 3 och en prisuppgift från Stiferite på ca 1800 kr/m 3 vilket resulterade i ett pris på 1700 kr/m 3. Fönster: Prisuppgifter för samtliga fönster är erhållna som offert från Norlux Fönster. Ventilation: Prisuppgifter för olika type,r av ventilationsaggregat är erhållna av Exhausto. Investering i Fjärrvärme: Prisuppgift hämtades på och Dessa priser var likvärdiga men en säkerhetsmarginal lades till på kr p.g.a. att ett något större hus än källornas referenshus använts här (För komplett webbadress, se referenslista). 63

81 BILAGA 2 Uppbyggnad av klimatskärm för det befintliga huset i Falkenberg Ytterväggarnas uppbyggnad (inifrån och ut): 13 mm gips 70 mm mineralull (45x70 mm 2 vertikala träreglar) 0,2 mm diffusionstät plastfolie 95 mm mineralull (45x95 mm 2 horisontella träreglar) 170 mm mineralull (45x170 mm 2 vertikala träreglar) 9 mm utegips 60 mm cellplast 15 mm puts Figur 23. Uppbyggnad av yttervägg (Del av ritning tillhörande FaBo) Vindsbjälklagets uppbyggnad (inifrån och ut): 13 mm gipsplank 13 mm gips 28x70 mm 2 glespanel 70 mm cellplast (45x70 mm 2 reglar) 0,2 mm plastfolie 500 mm lösull (Takstolar) Figur 24. Uppbyggnad av vindsbjälklag (Del av ritning tillhörande FaBo) 64