Solskjerming.no. Energieffektivisering og dynamisk solskjerming. informerer. Solskjermingsforbundet

Transkript

1 De kvalifiserte rådene De riktige produktene Energieffektivisering og dynamisk solskjerming - Energieffektivisering - Styringssystemer - Prosjektering Av Anders Hall s energisekspert Solskjerming.no Å stoppe varmen er billigere og mer miljøvennlig enn kjøling

2 Kapittel 1 Energieffektivisering med dynamisk solavskärmning Tack vare de senaste årens intensiva forskning i flera länder har bilden av vad som kan åstadkommas i energieffektivisering genom att använda dynamisk solavskärmning klarnat allt mer. Generellt utgörs fasadens energimässigt vekaste ytor av de som är glasade och det blir därför helt avgörande val vi måste göra gällande glas i kombination med dynamiskt solavskärmning för att optimera fastighetens energiprofil. På senare år har ett viktigt mätetal börjat ges det utrymme saken kräver gtot. Detta är värdet på den totala mängden energi som kommer in i byggnaden via fönsterytan. Problemet är att förena låga U- och g- värden med den mängd naturligt och oförvrängt dagsljus i rummet vi behöver för att må bra. Svaret på problemet ligger i en genomtänkt kombination av rätt glastyp och dynamisk och energismart styrd solavskärmning. Allt fler forskare är eniga om att detta är den enda framkomliga lösningen. Problem uppstår dock ofta eftersom information om hur beräkningar av detta slag görs saknas eller är bristfällig. Många av de simuleringsverktyg som används hanterar frågan om solavskärmning på ett relativt schematiskt och förenklat sätt och ger därför bristfälliga beslutsunderlag. Detta händer i öppningen Låt oss se lite närmare på vad som egentligen händer med energiflödet i fönsteröppningen. Illustration 1 visar ett tvåglasfönster med utvändig solavskärmning och hur energin fördelas på sin väg genom materialen. gtot utgör summan av de tre pilarna på glasets insida till vänster. Men det händer mycket annat med energiflödet och bilden förändras om solavskärmningen förflyttas till mellan glasyotorna eller till insidan. gtot för enbart glas beräknas enligt EN 410. För kombinationen av glas och solavskärmning görs beräkningen enligt två normer. Den förenklade, EN , tillåter dock en felmarginal som utesluter metoden som beräkning av faktiskt energibidrag vintertid (heat gain) eller komfort. I dessa fall ska den mer detaljerade EN användas. Denna formel blir dock så komplex att användning av någon form av beräkningsverktyg blir nödvändig. I generella termer har jag kunnat dra följande slutsatser efter alla år i olika projekt. Bästa lösningen energimässigt har visat sig vara en 1+2-glaslösning med klarglas och någon form av energiglas. Solavskärmningen placeras mellan skikt 2 och 3 i en ventilerad spalt. Den ska ha god avskärmnings- och reflektionsförmåga så man kan reflektera tillbaka ut genom klarglaset. Sedan kan gärna komplettera med att ytterligare ett skydd installeras innanför skikt 6 för hantering av problem med bländning.

3 Skydd på utsidan bäst Men långt ifrån alla fastigheter har budget eller byggnadstekniska möjligheter till detta. Om man istället planerar att använda energiglas i sina fönster var är då bästa placeringen av solskyddet? Svaret är utsidan, av den enkla anledningen i att den energi som trots allt kommer in genom glaset, ofta med övertemperatur som följd, inte kan reflekteras tillbaka ut igen utan energin omvandlas till värme och stannar inne. Då måste värmeproblemet hanteras via ventilation och kyla. Simulering av en potentiell energibesparing på 40 till 70 procent med utvändiga lösningar sjunker snabbt till under 5 procent med invändiga. Ska man använda interiör solavskärmning ska man alltid sträva efter att välja så klara glas som möjligt. Med dagens moderna högreflekterande väv- och lamellmaterial kan man nå mycket långt med invändig solavskärmning, förutsatt klart glas. Något som borde vara mycket positivt för lösningar i befintliga fastigheter. Behovsstyrd ventilation? Om man nu sitter med projektering av en befintlig fastighet med energiglas och är tvingad att välja en invändig lösning kan det vara värt att säkerställa optimal placering av frånluftsdonen, för att få bort övertemperaturen nära glaset effektivt samt säkerställa montage av solavskärmningen som medger ventilering mot tak eller övre fönsterkam av konvektionsvärmen mellan glaset och solskyddet. Varför inte överväga behovs- och närvarostyrd ventilation på rumsnivå som kan samverka med solavskärmningen? Om vi sedan ser närmare på den faktiska energibesparingen genererad av automatiserad solavskärmning så kan bilden här utgöra ett tydligt exempel. Den visar beräknad minskning energibehovet för kyla i ett kontorsrum i Stockholm med respektive utan utvändig solavskärmning för olika fönsterlösningar. (Simuleringar utförda i Energy Plus. Se vidare kap 5 i Rehvas guidebok). I flera fall förutsägs nära halvering och omsatt till beräknad primär energi motsvarar detta en besparing på 20 till 35 procent beroende på glastyp med mera. Du bör därför kontrollera noga att rätt indata och förutsättningar används och sedan göra en parallell simulering i till exempel Parasol, som är specifikt utvecklat på Lunds tekniska högskola för att beskriva energi i relation till solavskärmning.(programmet finns gratis på Norge visar vägen Jag vill passa på att ge en eloge till de norska myndigheterna som visar vägen just nu när det gäller uppdatering av sina byggnadstekniska regler Tek 10. Enligt de formuleringar och krav som började gälla juli 2011 är att det maximalt tillåtna gtot mycket låga 0,15 vilket man kombinerar med krav på viss mängd naturligt dagljus i rummet vid varje enskilt tillfälle. De bästa solskyddsglasen i dag ger ett g på cirka 0,25. Detta innebär i praktiken att man måste använda ett klarare glas tillsammans med automatiserad solavskärmning för att klara uppsatta krav. Detta ska då jämföras med våra svenska direktiv i BBR som enbart fokuserar på ännu en sänkning av antalet kwh/kvm/år medan inget i regelverket konkret hjälper utvecklingen mot faktiska lösningar på traven.

4 Kapittel 2 Energieffektivisering med avanserte styringssystemer Styrningen är nyckeln till energibesparingen. Det gäller att veta vilken lösning som är den rätta för just din byggnad. Velger man leverantörsbundna paketlösningar eller öppna BUS-varianter, separata a styrsystem eller samverk amverkan an med till exempel ventilation och belysning? Solavskärmning har förmågan att skärma av värmestrålning, reglera infallande ljus, tilläggsisolera fasaden, med mera. En förutsättning för att uppnå detta är att anläggningen projekteras motoriserad och med en väl genomtänkt automatisering. För att uppnå detta krävs att man noga tänker igenom hur anläggningen ska fungera och att man väljer rätt typ av styrsystem i det aktuella fallet. Vissa funktioner är kopplade till anläggningens energiprestanda, som sol, temperatur och tid, medan andra hanterar säkerhetsfunktioner som vind, frost eller brandlarm. Marknaden erbjuder i dag en flora av mer eller mindre färdigpaketerade lösningar som har många energioch säkerhetsfunktioner inbyggda. Dessa paketlösningar är ofta kostnadseffektiva jämfört med öppna BUS-lösningar, som till exempel KNX, men samtidigt innebär de ofta begränsningar i flexibilitet. Intressant utveckling På den nordiska marknaden ser vi ett markant ökat intresse för just KNX-baserade styrningar. Mycket beroende på det ökande intresset för samverkan mellan olika klimatfunktioner och att kunna övervaka eller utföra service på distans. Styrningar baserade på IP ser också dagens ljus och de första apparna för styrning via mobilen har nyligen introducerats, dock främst när det gäller lösningar i privata villor. Trådlösa lösningar är en annan intressant teknik. Oavsett teknisk lösning är utvecklingen inne i ett mycket intressant skede. Inte minst beroende på just insikten att det krävs helhetstänk för att möta kraven och vara trovärdig som leverantör och konsult.ställ dig själv dessa frågor Det viktiga, när man står inför valet av styrningslösning, är att man överväger målsättningen med anläggningen i ett tidigt skede och tydligt definierar vad man förväntar sig i funktion. Ofta kommer man långt genom att besvara några grundläggandefrågor, till exempel: - Hur påverkas de olika fasadernaav solens förflyttning under dagen och året? - Hur ser omgivningen ut? Finns det närliggande byggnader som skuggar? - Hur kan vi gruppera körningen av solskydden i så kallade styrgrupper eller zoner utefter detta? - Är det viktigt att omgruppering och liknande enkelt kan göras för framtida anpassningar till lokalernas användning? - Var bör vi placera sensorer för att säkerställa relevant avläsning av sol, vind, vindriktning eller temperatur? - Ska anläggningen enbart centralstyras eller tillåter vi att hyresgästerna överstyr med lokala brytare vissa tider? - Ska anläggningen samverka med andra styr- och reglersystem? I så fall hur och varför? Håll systemen separata Det lönar sig oftast att hålla styrsystem för olika funktioner i

5 fastigheten separata från varandra. Det håller ansvarsområdena för funktion tydliga under upphandling, installation och driftssättning. När det gäller just kombinationen solavskärmning, belysning och ventilation så visar erfarenheten att det oftast är fullt tillräckligt att låta systemen agera via egna sensorer i kombination med naturliga prioriteringar istället för att försöka skapa en styrfunktion som är gemensam för allt. De fall jag mött under åren där man försökt göra allt har mer eller mindre misslyckats och dessutom blivit mycket kostsamma. Solavskärmningen agerar aktivt i den energimässigt svagare delen av fasaden, över glasytan. Låt därför solavskärmningen styras av de aktuella väderleksförhållandena, medan belysningen kompenserar vid närvaro i rummet och behov och ventilationen likadant. En annan viktig funktion jag vill betona är att människorna i byggnaden ges möjlighet att själva styra solskydden under vissa förutsättningar. Dagljuset och möjlighet till utblick är avgörande faktorer för vår hälsa och för hur vi uppfattar och trivs i vår arbetsmiljö. Behov av dagljus varierar med åldern och är en starkt subjektiv faktor. Det lilla i energi man kanske förlorar kom penseras stort av att hyresgästerna är nöjda med sin arbetsmiljö. Inget enkelt val Hur väljer man då typ av styrning eller solavskärmning? Jag önskar att det hade funnits ett enkelt svar på denna fråga. Men valet av lösning styrs av en rad faktorer och är en kombination av fysiska tekniska förutsättningar, som infästningar och eldragning, krav på funktion, som grad av automatisering och samverkan, och krav på utseende. En fasadpersienn är känd för att vara den effektivaste avskärmningen men upplevs ibland stänga utsikten en del under vintern. En screen (rullgardinskonstruktion med perforerad väv) ger bättre utsikt men släpper samtidigt in lite mer värmestrålning. En fönstermarkis som kan regleras höjdmässigt för avskärmning kanske släpper in lite sidoljus vissa kortare tider under dagen. Ska solavskärmningen monteras utvändigt eller invändigt? Generellt vill jag dock gärna betona ett par viktiga saker. Utvecklingen av tekniska vävar har nått långt under de senare åren. I dag kan en reflekterande väv, monterad bakom ett klart glas, ge nästan lika bra avskärmning som en periennlamell på utsidan. En modern teknisk lösning har också introducerats, zip screen. Den bygger på att väven leds i sidogejdrarna ungefär som seglet i en båtmast och gör att vindtåligheten ökar kraftigt. De kan förbli aktiva trots vindar på 25 m/s. Något som minimerar antalet förlorade avskärmade soltimmar per år på grund av vind. Detta, i kombination med konstant utblick, gör lösningen mycket intressant. Valet av glas viktigt En av de avgörande faktorerna för en energieffektiv lösning är att överväga typ av solavskärmning i kombination med typ av glas. Jag kan inte nog betona hur viktigt detta är. Sverige är i dag fullt med fastigheter byggda efter principen att rätt val av glas löser hela problemet. Flertalet av dem står i dag som bevis för att detta inte fungerar. Därför ska vi se närmare på denna fråga i kapittel 3, samtidigt som jag vill lyfta fram två intressanta projekt där man just använt många av de tankar och idéer somjag belyst här. Det gäller Bengt Dahlgrens fastighet i Mölndal, samt Wihlborgs fastighet Skåneland 1 i Malmö. Båda visar ett energimässigt bättre resultat än väntat.

6 Kapittel 3 Energieffektivisering med tidlig prosjektering Val av glas och placeringen av solavskärmningen är avgörande för slutresultatet, en kunskap som måste finnas på plats tidigt i projekteringen. I detta sista kapitlet tänkte jag dela med mig av erfarenheter kring vad som är avgörande för om en installation av solavskärmning ger ett lyckat slutresultat eller inte. Måttet på framgången avgörs tidigt i projektering och styrs av ett par avgörande aktiva val: - Typ av solavskärmning och utförande - Typ av styrning och funktionskrav - Typ av glas - Placering av solavskärmningen i förhållande till glaset. I de tidigare kapittel har jag berört de två första punkterna och tänkte nu avsluta med de två senare. I kommersiella fastigheter ser vi ett allt större fokus på husets energiprestanda. Det är enkelt att hitta underlag för kalkyler och man kan mhantera detta mer eller mindre matematiskt. Med kalkyler kan man enkelt räkna besparing mot minskade startinvesteringar och driftkostnader på kyla och värme, förutsatt att man räknar rätt. Hårdare krav på kvalitet Men på senare år har frågor kring kvalitet på innemiljö relaterad till mänsklig hälsa och produktivitet vunnit alltmer utrymme. Problemet med detta är att det inte lika enkelt kan beräkas även om det finns gott om olika studier gjorda världen över. Tesen valideras av att hyresgäster börjar ställa allt tydligare krav på nivån av inneklimat när de ska skriva kontrakt. Marknadskrafterna driver på utvecklingen, vilket är bra, men det hade varit att föredra om drivet startade med kunskap och insikt hos de som ansvarar för att utveckla nya och renovera befintliga byggnader istället. Valet av solavskärmning måste göras i en intelligent kombination med valet av glas, samt placeringen i förhållande till varandra. Det finns i dag inget normalt glas som ensamt löser allt överallt lika lite som det finns en solavskärmning som gör det. Under alla år jag arbetat, aktivt med dessa frågeställningar bekräftas det om och om igen, både av forskare och i verkliga projekt. Egentligen räcker det inte att enbart betrakta dessa två lösningar, solskyddet och glaset, utan projekteringen måste även omfatta kyla, värme och belysning för att bli komplett. Bästa kombinationen Vad är det då man måste överväga för att få en väl fungerande kombination av glas och solskydd? Låt mig, något förenklat, sammanfatta problemställningen enligt följande: Solavskärmningen måste vara motoriserad och kopplad till en energismart styrning. Annars kan vi i stort helt bortse från de potentiella energivinsterna Låt oss också konstatera att energiglas är energimässigt enkelriktade. De är utvecklade för att hindra oönskad energi från att komma in i byggnaden men samtidigt hindrar de energi från att slippa ut. Om vi är intresserade av att behålla värmen inne, under den kalla årstiden, är detta ett stort plus. Men i stora delar av Sverige är detta en mycket begränsad tid av året jämfört med den tid då vi har mycket påtagliga problem med övertemperturer

7 Möter du en befintlig fastighet med klarglas så kan rätt val av invändig lösning ge mycket bra energimässiga vinster i förhållande till investeringsnivån Utvändigt monterad solavskärmning är alltid ett energimässigt säkert val med stora vinster i kalkylerna. Solavskärmning som placeras innanför ett energiglas ger mycket små energivinster på grund av att den energi som väl kommit in genom glaset inte kan reflekteras tillbaka ut igen. Solavskärmningen blir ett bländskydd och övertemperaturer måste kylas eller ventileras bort är bäst Enligt min personliga erfarenhet är den optimala lösningen, av flera skäl, att använda en glaslösning med solavskärmningen mellan glas 1 och 2 (skikt 2 och 3). Ytterst ska det vara klart glas för att utnyttja solskyddets reflekterande förmåga och spalten ska vara ventilerad. Notera denna detalj noga eftersom motorer i solavskärmningar inte klarar långa tider i miljö över +80 ªC. (Detta måste lösas via fasadkonstruktionen.) Det inre glaset kan sedan vara av isolerglaseller energiglastyp. På insidan glas 3 kan en komplettering med invändigt solskydd göras för bländskydd. Det sista exemplet innehåller en rad praktiska fördelar. Den yttre solavskärmningen sitter väderskyddat, vilket minskar behovet av sensorer för vind, vindriktning och frost samt bidrar till att minimera och förenkla framtida underhåll. Kom bara ihåg att solsensorer alltid behöver placeras utomhus för att ge rättvisande avläsning! Kängurun och Skåneland Det börjar dyka upp fastigheter där fastighetsägaren haft en tydlig ambition och därmed gett projektansvarig utrymme att verkligen prova nya vägar till lösningar. Man har til.- lämpat en påtaglig enkelhet i helhetstänket kring solavskärmning, glas, belysning, kyla och värme och hur dessa ska samverka. Två mycket goda exempel på detta är Bengt Dahlgrens kontor i Mölndal (Kängurun 18) samt Wihlborgs fastighet Skåneland 1 i Västra Hamnen, Malmö. Båda är tydliga bevis för att det går att skapa energismarta byggnader genom så enkla medel som god planering, engagemang, projektering och användande av befintlig teknik. I en uppföljande studie hos Bengt Dahlgrens anges till exempel att maximalt luftflöde under sommaren visat sig vara 1,9 l/s, kvm eller 27 procent lägre än beräknat. Sannolik förklaring är mindre internlast via närvaro och att det energipositiva bidraget från solavskärmningen är större än beräknat. Det finns ett antal gemensamma faktorer man definierat som avgörande för de fina resultat man uppnått: - Man har samlat alla nyckelaktörer till samordning på ett mycket tidigt stadium i projekteringen och kvalitetssäkrat kompetens och engagemang. - Varje system har sitt eget optimerade styrsystem men med möjlighet till kommunikation mellan dem där behov finns - Solavskärmningen agerar aktivt på de skiftande vädersituationern och skapar ett dynamiskt klimatskal - Kyla, värme och belysning agerar reaktivt, med egna sensorer, för att kompensera baserat på behovs- och närvaro/frånvarostyrning - Man styr mot ett bredare spann av innetemperatur beroende på årstid. Kanske 22 till 25 ªC istället för 22 ªC året om. Något som dessutom är mycket positivt för mänskligt