Sweco Systems AB Org.nr säte Stockholm Ingår i Sweco-koncernen

Transkript

1 Östersunds kommun Storsjöstrand hållbarhetsprogram Uppdragsnummer Klimatdata sammanfattning Östersund Stockholm Sergio Arus Mats Finnson 1 (11) Sweco Gjörwellsgatan 22 Box 34044, Stockholm Telefon Telefax Sweco Systems AB Org.nr säte Stockholm Ingår i Sweco-koncernen Sergio Arus Civilingenjör inom energisystem Telefon direkt Mobil sergio.arus@sweco.se

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 KLIMATDATA 3 2 PROGNOS KLIMATDATA DIMENSIONERANDE UTETEMPERATURER FÖR BYGGNADER 4 4 VINDKOMFORT OCH VINDSTATISTIK 6 2 (11)

3 1 KLIMATDATA Östersund är en tätort som är centralort i Östersunds kommun och residensstad i Jämtlands län. Östersund ligger vid Storsjön. Latitud Longitud Höjd över havet 63.2 N 14.5 Ö 359 m Figur 1: Geografisk information om Östersund I tabellen nedan redovisas klimatdata för mätperioden , vilket är den mätperiod som man idag betraktar som det normala klimatet. Vinter Vår Sommar Höst Månad Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Årlig Solskenstid, h (1) Daglig solinstrålning horisontell, kwh/m 2 /d (2) Normal Temperatur C Medelmax temperatur C Medelmin Jordtemperatur C (2) Relativt Luftfuktighet, % (2) Nederbörd, mm (1) Nederbörd Antal dygn med >5 mm (3) Snödjup, cm (1) Figur 2: Generella klimatdata för Östersund. 1 SMHI 2 Programvara RET Screen, data Frösön/Östersund 3 (11)

4 Klimatet kan kortfattat beskrivas som följande: Från Atlanten rör sig lågtryck med tillhörande fronter, molnsystem och nederbörd in över Skandinavien. Klimatet blir därför i genomsnitt för året milt i förhållande till breddgraden. Vinterklimatet är mildare än det annars normala i inlandet, främst beroende på västvindar från Atlanten genom Jämtlandspasset 3. 2 PROGNOS KLIMATDATA 2100 Det framtida klimatet i Sverige bedöms resultera i en medeltemperatur som ökar mer än genomsnittet för jorden 4. Det betyder mildare vintrar och längre perioder med värme. För Jämtlands län innebär det bland annat följande till år 2100 avseende klimatdata som påverkar byggnader och energisystem: Vintertemperatur stiger 6-7 o C och sommartemperaturen 3,5-4 o C Antalet solskenstimmar beräknas minska med 8-16 % (inland och närliggande fjällområde) Förändring i de genomsnittliga vindarna går ej att statistiskt säkerställa. Förändrat klimat som ej direkt påverkar byggnader och energianvändning, men som kan vara intressant att beakta för området är bland annat: Nederbörden ökar på vintern med %. Sommartid är nederbörden oförändrad. Den extrema nederbörden (som kan orsaka höga flöden i vattendrag, ras och översvämningar) beräknas öka ca 20 %. Storsjö Strand ligger vid stranden av Storsjön. 3 DIMENSIONERANDE UTETEMPERATURER FÖR BYGGNADER En s k dimensionerande temperatur används för att beräkna hur mycket värme- eller kyleffekt en byggnad behöver en typisk vinter eller sommardag, för att kravställt inomhusklimat ska kunna upprätthållas. Den dimensionerande vinterutetemperaturen (DVUT) i byggnader, både bostäder och lokaler, beror på byggnadens tidskonstant. Tidskonstanten beskriver hur snabbt eller långsamt en byggnads stomme ändrar sin lagrade värmeenergi vid ett ändrat utomhusklimat. En lätt stomme, t ex trä, innebär att en mindre mängd värmeenergi kan lagras i stommen. Om temperaturen utomhus t ex sjunker under ett dygn kommer den lagrade energin i stommen snabbt att sjunka. Värmesystemet i byggnaden måste därför värma på hög effekt för att inomhustemperaturen ska bibehållas. För en tung stomme, t ex betong, är det omvänt. En större mängd energi kan lagras i stommen vilket hjälper värmesystemet om utomhustemperaturen sjunker. Inomhustemperaturen sjunker inte lika 3 Data Östersund Lennart Wern, Sonja Larsson-McCann, Klimatutredning avseende Mitthögskolan, Östersund, SMHI Anpassning till ett förändrat klimat - en underlagsrapport om Jämtlands län. Länstyrelsen Jämtlands län juni (11)

5 snabbt och värmesystemet kan värma på en lägre effekt för att bibehålla inomhusklimatet. För att installera erforderlig värmeeffekt är därför dimensionerande vinterutetemperaturen olika för olika tunga byggnader. - Lätt byggnad: tidskonstant t = 1-2 dygn (normalt träregelhus). - - Lätt byggnad: t = 3 dygn (lätt konstruktion och krypgrund). - - Halvlätt byggnad: t = 6 dygn (lätt konstruktion, betongplatta på mark). - - Halvtung byggnad: t = 12 dygn (tung konstruktion, bjälklag av betong, lätta utfackningsväggar 5 ). - - Tung byggnad: t = 12 dygn. Max 12 dygn väljs vid beräkning av värmeförlusttal. - Termisk massa beskriver hur mycket potential ett givet material har för att lagra och återskapa en viss mängd energi. Halvtunga och tunga byggnader, med hög termisk massa, är typiska konstruktioner för passivhus. På grund av denna höga termiska massa, behöver de lägre värmeeffekt, vilket innebär mindre värmeanläggningar. De har vanligen bättre inomhusklimat. En typ av kombinerad isolering och fasadmaterial är Isotimber 6. Isoleringsförmågan, det s k U-värdet, är 0,2 W/m2K för 300 mm tjockt material. Motsvarande U-värde för massivt trä med samma tjocklek är 0,4 W/m2K, alltså hälften så bra isoleringsförmåga med samma tjocklek. Det finns några byggnadsmaterial med hög termisk massa. Betong, tegel, och sten är bra exempel. Fasväxlingsmaterial (PCM 7 ) är en ny teknik som används som byggnadsmaterial. De hjälper också till att reglera inomhusklimatet. Exempel på byggnader är t ex Villa Åkarp 8 och byggnader med material från BASF 9. Den dimensionerande sommarutetemperaturen i byggnader är, vilket är ett lågt värde jämfört med Stockholm. Men bra orientering av byggnader och passiva lösningar, som solavskärmning, behövs förfarande för en optimal termiskkomfort. 5 Utfackningsväggen med trästomme är den vanligaste typen av yttervägg i flerbostadshus med bärande stomme av betong och/eller stål PSM: Phase Change Material. Micronal PCM från BASF är att bra exempel. 8 Prime Project 9 _Energy_Efficiency_Brochure_e.pdf 5 (11)

6 4 VINDKOMFORT OCH VINDSTATISTIK Vinden upplevs som besvärande blåsig redan vid avsevärt lägre hastigheter än 10 m/s. Toleransgränsen är flytande och beror bl.a. på personens ålder, typ av aktivitet samt klädsel. Som kriterium på acceptabla vindförhållanden för olika utomhusaktiviteter har föreslagits gränsvärden enligt figur 3. Här anges upplevd vind, där även turbulensen hos vinden är en påverkande faktor. Aktivitet Högsta godtagbara andel av årets tid med upplevd vindhastighet över 5 m/s Högsta godtagbara årsmedianvärde av upplevd vindhastighet Gång-och cykelvägar 50% 5 m/s Kortare uppehåll, ex. torg och busshållplatser Längre uppehåll, stillasittande 20 % 3 m/s 0.5 % 1.5 m/s Figur 3: Krav för acceptabel vindkomfort 10. Komfortkriterier enligt Davenport 11 och Glaumann 12 presenteras nedan. Procentandelen anger den högsta andel av tiden under ett år som gränsvärdet 5 m/s för upplevd vindhastighet får överskridas. Aktivitet Davenport Glaumann Tolerabelt Obehagligt Farligt Högst Cykel, snabb gång 43 % 50 % Promenad 23 % 34 % Kortvarigt stillastående, stillasittande 6 % 15 % 53 % 50 % Risk för skador 53 % 50 % Risk för skador 53 % 20 % Acceptabelt Långvarigt stillastående, stillasittande 0,1 % 3 % 53 % 0,5 % Önskvärt Figur 4: Komfortkriterier enligt Davenport och Glaumann. 10 Lennart Wern, Sonja Larsson-McCann. Klimatutredning avseende Mitthögskolan, Östersund. SMHI, Davenport, A. G. An approach to human comfort criteria for environmental wind conditions. CIB/WMO Colloquim Teaching the Teachers, Swedish National Building Reseasrch Instutute, Stockholm, Glaumann, M. Westerberg, U. Klimatplanering VIND. Statens Institut för Byggnadsforskning. Svensk Byggtjänst, Stockholm, (11)

7 Vindrosorna nedan visar statistik för olika vindhastigheter och vindriktningar vid mätstation Frösön under perioden , vilket motsvarar en normalperiod 13. Förändringar i framtida genomsnittliga vindar år 2100 går ej att statistiskt säkerställa. Färgfältet i vindrosen i figur 5 visar vindriktning och frekvensen (relativ andel av årets timmar) en vindhastighet förekommer. Mätningarna är utförda dygnet runt i öppet fält. Statistiken inkluderar alltså vindförhållanden både under dagtid och nattetid, men vindkomforten påverkar personer huvudsakligen under dagtid. Vind från NW Mer än 11,5 m/s ca 21,5 % - 21 % = året 0,5 % av 11,5 m/s ca 21 % - 19 % = 2 % av året 8,5 m/s ca 19 % - 14 % = 5 % av året 5,5 m/s ca 14 % - 10 % = 10 % av året 2,5 m/s ca 4 % av året Vind från S Mest förekommande vind=färgfält med störst radie: 5,5 m/s ca 17 % - 5 % = 12 % av året Figur 5: Vindstatistik för genomsnittlig vind under ett år. Frekvens (%) relativt årets timmar. Ju större radie hos ett färgfält desto oftare förekommer denna vind (hastighet och riktning). 13 Lennart Wern, Sonja Larsson-McCann. Klimatutredning avseende Mitthögskolan, Östersund. SMHI, (11)

8 Storsjö Strand kan ha andra vindförhållanden än på Frösön p g a dess läge vid Storsjöns strand samt sundet i nord-sydlig riktning vilket kan påverka vindriktning och vindhastighet. Staden skyddar delvis för vindar från NO. Vindsituationen bland bebyggelse kan skilja sig från nedan presenterad vindstatistik, eftersom vinden kommer att styras av byggnaderna och ledas i andra riktningar vid marken. Hur ofta en viss vindhastighet kan uppstå lokalt kring byggnader, i parker mm kan simuleras i en vindkomfortstudie. Vindrosorna nedan är uppdelade efter olika perioder under året. Frekvensen är här i promille av årets timmar och visas med färgfält. Den radiella skalan är vindhastighet (m/s). T ex kan man för vinterperioden (figur 6) se att den vanligaste förekomsten är sydlig vind med ca 4-5 m/s. För sommarperioden (figur 8) framgår att den vanligaste vinden från NW och ca 5 m/s. Figur 6: Vinter (december februari) Figur 7: Vår (mars maj). 8 (11)

9 Figur 8: Sommar (juni augusti) Figur 9: Höst (september november) 9 (11)

10 Värden på lufttemperaturer vid olika vindriktningar visas i bifogade temperaturvindrosor nedan. Dessa rosor visar genomsnittlig temperatur vid olika kombinationer av vindriktning och vindhastighet under åren på Frösön. Av temperaturvindrosorna framgår att vintertid kommer kalla vindar från NO och varmare vindar från NW. På sommaren kommer kallare vindar från NW och varmare från S. De vindriktningar som medför speciellt låga temperaturer behöver särskild uppmärksamhet vid planering av den yttre miljön. Vid en lufttemperatur på t ex 0 o C förlorar kroppen dubbelt så mycket värme vid 5-6 m/s som vid vindstilla 14. De vanligaste vindriktningar med varmare vind och behagligare klimat, är från syd och nordväst och förekommer i drygt 41 % av tiden. Sydlig vind 5 m/s innebär grader varmt under sommaren och 2-4 grader kallt under vinter. Nordvästlig vind 5 m/s innebär plusgrader sommartid och ca 4 grader kallt vintertid. De kallaste vindarna kommer sommartid från nordväst och under övriga året från nordost. Sommartid skiljer det i genomsnitt C på den varmaste och den allaste vindri tningen och hastigheten. nder vintern är s illnaden C. De varmaste vindarna kommer från sydväst. Figur 10: Temperaturstatistik och vindriktningar för ett helt år. 14 Lennart Wern, Sonja Larsson-McCann, Klimatutredning avseende Mitthögskolan, Östersund, SMHI, (11)

11 Figur 11: Vinter (december-februari) Figur 12: Vår (mars-maj) Figur 13: Sommar (juni-augusti) Figur 14 Höst (september-november) 11 (11)