Köldbryggors andel av total energianvändning. Thermal bridges proportion of the total energy usage

Transkript

1 Köldbryggors andel av total energianvändning Thermal bridges proportion of the total energy usage Examensarbete: Författare: Uppdragsgivare: Handledare: Bitr. Handledare: Examinator: Godkännandedatum: Serienr: 15 högskolepoäng inom Byggteknik och Design Ari Inayat & Bawar Sharif Strängbetong Peter Roots Teknologie Doktor byggnads fysik tekniska avdelningen Karim Najar Doktorand Arkitekt/ Ljusdesigner/ Planerare Sven-Henrik Vidhall KTH ABE ;66

2 I

3 Sammanfattning Energianvändning har blivit allt mer betydelsefull i vårt samhälle, det fokuseras en hel del kring effektivisering av energianvändning bland annat genom att reducera på värmeförluster som sker genom transmissionsförluster, ventilation och genom luftläckage. Köldbryggor är en del av transmissionsförluster som orsakar värmeförluster och ger upphov till ökat energibehov i byggnader. Andelen köldbryggor av totala energiförbrukningen ökar med ökad ytterväggsisolering. Eftersom köldbryggor utgör nästan 20 % av transmissionsförluster har det ställts krav från BBR om att hänsyn till köldbryggor skall beaktas vid beräkning av transmissionsförluster i byggnader. I denna rapport har andelen köldbryggor av totala energianvändningen beräknats med hjälp av programmet IDA ICE för höghuset KV Lusten. IDA ICE är ett väldigt resultatrik program som kan användas för energiberäkningar men också till andra ändamål bland annat för beräkning av transmissionsförluster, andelen köldbryggor av total energiförbrukning, fukthalt samt CO 2 -halt. Programmet IDA ICE fungerar på så viss att huset ritas i programmet eller husets koordinater matas in i programmet och därefter olika indata matas in om byggnaden. Utifrån ritningen och de inmatade indata kan energisimulering köras och resultaten visas därefter i form av tabeller och diagram som är väldigt enkla att förstå och läsa av. I IDA ICE finns det möjlighet att välja tidsmellanrum samt klimat för önskat syfte vilket är andra fördelar med detta program. I denna rapport valdes energiberäkning för KV Lusten under ett års tid, under denna period togs det fram hur stort energiförbrukningen blev samt andelen köldbryggor av total energianvändning vid varierande tjocklek på ytterväggsisolering. II

4 III

5 Abstract Energy consumption has become increasingly important in our society. The focus has been on energy efficiency by reducing heat loss in transmissions losses, ventilation and through air leakage. Thermal bridges are a part of transmission losses and cause heat loss and increases energy requirements in buildings. The proportion of thermal bridges of total energy increases with increasing external wall insulation. Since thermal bridges constitutes of almost 20 % off transmission losses, there has been requirements from BBR that thermal bridges shall be considered when calculating transmission losses in buildings. In this report has the proportion of thermal bridges of total energy consumption been calculated with the help of IDA program for the tower block KV Lusten. IDA ICE is a program with abundant amount of results that can be used for energy calculations, but also for other purposes like calculating transmission losses, the proportion of thermal bridges of total energy, moisture content and CO 2 content. The IDA ICE works in the way that the house is drawn in the program or the coordinates of the house will be put into the program and different input placed about the building. Based on the drawing and the input, it allows energy simulation run and the results are shown in form with tables and diagram which are simple to understand. Using IDA ICE, there is an opportunity to choose time intervals and climate for desired purpose which is some other advantage with this program. In this report energy calculations were chosen for KV Lusten for one year. During this period it was shown how big the energy consumption became and the proportion of thermal bridges of total amount of energy when thickness is varying in the external wall insulation. IV

6 V

7 Förord Detta examensarbete omfattar 15 hp och har utförts på Kungliga Tekniska Högskolan, programmet Byggteknik & Design 180 hp. Examensarbetet har genomförts i samarbete med företaget Strängbetong AB och vi vill härmed tacka alla som har stöttat oss hela vägen och varit hjälpsamma för att vi skall kunna uppnå målet med detta examensarbete. Stort tack till biträdande handledare Karim Najar från KTH för handledning och vägledning av rapportskrivningen och för alla synpunkter och kommentarer beträffande rapporten. Stort tack till handledaren Peter Roots från företaget Strängbetong AB för vägledning samt hjälp under arbetets gång. Slutligen vill vi tacka vår examinator Sven-Henrik Vidhall från KTH för den kunskap han har givet oss under utbildningens gång. VI

8 Innehåll 1. Inledning Bakgrund Uppgift Mål Avgränsningar Metoder och material Förväntat resultat Nulägesbeskrivning Teoretisk bakgrund Energi Energianvändning Specifika energianvändning i byggnader Energianvändning i bostäder Uppvärmning Klimatskärm Värmeisolering Energiförlust i byggnader Ventilationsförlust Luftläckage Transmissionsförluster U-medelvärde Köldbryggor Köldbryggor i klimatskärmen Linjära köldbryggor Punktformiga köldbryggor Köldbryggors inverkan på byggnader BBRs krav på specifik energianvändning Värmefotografering (termografering) Programmet IDA ICE Kvarteret Lusten Konstruktion Ytterväggar, Sandwichvägg VII

9 4.1.2 Bjälklagsplattor, Prefabricerad massivplatta Innerväggar Metod och Genomförande Handberäkning av linjära köldbryggor Fall1: Yttervägg med 150 mm Isolering Fall2: Yttervägg med 200 mm Isolering Fall3: Yttervägg med 250 mm Isolering Fall4: Yttervägg med 300 mm Isolering Handberäkning av köldbryggor vid tjockleksändring Resultat från programmet IDA ICE Fall 1: Yttervägg med 150 mm Isolering Fall 2: Yttervägg med 200 mm Isolering Fall 3: Yttervägg med 250 Isolering Fall 4 Yttervägg med 300 mm Isolering Analys Slutsats Referenser Tryckta källor Elektroniska Källor Bilagor VIII

10 IX

11 1. Inledning 1.1 Bakgrund Energianvändning har stor betydelse i vårt dagliga liv, det fokuseras kontinuerligt efter att effektivisera energianvändningen till förmån för ekonomin, miljö samt framtida klimat. Sverige har som mål att minska förbrukning av energi med 20 % till år 2020 jämfört med år 2008 samt återvinna förbrukat energi med 50 % till år Ingenjörsvetenskapsakademin (IVA) vision för framtida Sverige är att år 2050 ska den totala energiförbrukningen i Sverige halveras jämfört med år I Sverige går cirka en tredjedel av den totala energianvändningen till bostäder samt service 2, detta motsvarar ett koldioxidutsläpp på 15 %. Den energi som används i våra bebyggelser går till uppvärmning, ventilation, varmvatten samt hushållsel. Enligt ingenjörsvetenskapsakademin (IVA) står uppvärmning och ventilation för ca 60 % av den totala energianvändningen i bebyggelser 3. Energianvändningen i våra bebyggelser kan reduceras genom att minska på de värmeförluster som sker i våra byggnader. Värmeförluster sker mest genom transmissionsförluster d.v.s. värmetransport genom klimatskalet (väggar, golv, tak, fönster, dörrar). Köldbryggor utgör en del av transmissionsförlusterna och förekommer i olika delar av en konstruktion som är mindre isolerad. Transmissionsförluster reduceras i förhållande till ökad värmeisolerings tjocklek, däremot reduceras inte köldbryggorna i samma takt. Köldbryggornas andel av den totala energiförbrukningen ökar när värmeisoleringens tjocklek ökar. Eftersom det diskuteras en hel del om energianvändningen i våra byggnader är det ett intressant område att undersöka köldbryggors inverkan på energianvändningen. Denna rapport syftar till att beräkna fram köldbryggors relativa mängd av totala energianvändning i förhållande till värmeisoleringens tjocklek i ett flerbostadshus som uppfyller BBRs krav. Samma hus betraktas därefter som ett passivhus och en jämförelse mellan dessa visar hur stort skillnaden av köldbryggors relativa andel av totala energianvändningen blir för ett passivhus och ett hus som uppfyller BBRs krav. 1

12 1.2 Uppgift Denna undersökning genomförs i samarbete med Strängbetong AB. Ett flerbostadshus har byggts i Kungsholmen som heter kvarteret Lusten, detta höghus har Strängbetong byggt och deras prefabricerade konstruktionselement har använts. Huset började byggas år 2010 och byggdes färdigt år 2012 och är Sveriges högsta flerbostadshus med 24 våningar. Uppdraget går ut på att beräkna köldbryggors relativa andel av den totala energianvändningen som funktion av värmeisoleringens tjocklek för detta höghus. Höghuset som betraktas är byggt enligt BBRs krav, beräkningar skall göras för detta hus i sitt verkliga fall och sedan som ett passivhus genom att öka isolerings tjockleken i ytterväggarna. Jämförelse mellan dessa två fall skall sedan göras med hänsyn till köldbryggors andel av totala energiförbrukningen. Slutrapporten ska innehålla följande: Dokumentation av typlägenhet (Yttervägg, innerväg, bjälklag etc) Beräkning och slutresultat för andel köldbryggor av den totala energianvändningen i förhållande till värmeisolerings tjocklek. Ritningar på var köldbryggorna förekommer i olika konstruktionsdelar 1.3 Mål Strängbetongs mål är att bygga så energieffektiv som möjligt till ekonomiskt försvarbara kostnader samt till förmån för miljön och framtida klimat 5. Vårt mål är att komma fram till hur stor inverkan köldbryggor kommer ha på energianvändningen då höghuset betraktas som flerbostadshus enligt BBRs krav samt som passivhus och hur stort andelen köldbryggor blir av den totala energianvändningen i förhållandet till värmeisolerings tjocklek. 2

13 1.4 Avgränsningar Denna rapport behandlar ett flerbostadshus som är byggt enligt BBRs krav, samma hus kommer betraktas därefter som ett passivhus genom att ytterväggsisoleringen ökas. För dessa två fall skall beräkning av köldbryggors relativa mängd av totala energianvändningen i förhållande till värmeisoleringens tjocklek utföras. Beräkningarna utförs i programmet IDA ICE och hänsyn till en våningsplan i höghuset beaktas då energiförbrukningen för alla våningar är nästan lika mycket, därmed kommer andelen köldbryggor av totala energianvändningen bli lika stor för alla våningsplan. 1.5 Metoder och material Efter att erhållit all material som är viktig för rapporten samt varit på platsbesök, ritas husen i programmet Cad och importeras därefter till programmet IDA ICE. Beräkningarna utförs i programmet IDA ICE för att slutligen erhålla den relativa mängden köldbryggor med hänsyn till isolerings tjockleken. Under examensarbetets gång utnyttjas följande som hjälpmedel, böcker, artiklar, gamla examensarbete och fakta från nätet. Hjälp erhölls också av handledaren på Strängbetong, examinatorn och bitr. handledare på KTH. 1.6 Förväntat resultat Köldbryggor kan reduceras om hänsyn tas till det redan vid projekteringsskeden. Det som är absolut säkert är att köldbryggor går inte undvikas fullständigt i byggnader. För att erhålla ett helhetsperspektiv av köldbryggornas inverkan av den totala energianvändningen måste det eventuellt redovisas hur stort energianvändningen är för ett exempelhus. I detta examensarbete ska det redovisas hur mycket transmissionsförlusterna sker genom köldbryggor i förhållande till ökad isolerings tjocklek för en våningsplan av höghuset KV Lusten samt hur detta kommer att påverka den totala energianvändningen för detta hus. 3

14 2. Nulägesbeskrivning Denna undersökning genomfördes i samarbete med Strängbetong AB. Strängbetong är ett av de ledande företagen för tillverkning av prefabricerade konstruktionselement. Företaget finns på 13 olika ställen i Sverige och har ca 1200 anställda. Strängbetong jobbar med allt från att montera stomme, balkonger, trappor, hisschakt samt isolerade ytterväggar och har ansvar för tillverkning, leverans samt montering av dessa byggnadsdelar. 4

15 3. Teoretisk bakgrund 3.1 Energi För att kunna redovisa köldbryggors andel av den totala energianvändningen i en byggnad är det viktigt att veta hur mycket energi som förbrukas i byggnaden. 3.2 Energianvändning Energianvändning har blivit allt mer betydelsefull i vårt samhälle, det fokuseras en hel del kring effektivisering av energianvändning på grund av dess negativa inverkan på miljön och framtida klimat samt dess belastning på ekonomin. EUs energianvändning utgörs av 80 % fossila bränslen d.v.s. olja, kol och naturgas och i Sverige är det kärnkraft och vattenfall som är mest användbar vid framställning av energi. Energianvändningen i Sverige går till följande sektorer; bostäder och service, industrier samt transporter. I den så kallad energieffektiviserings- och energitjänstedirektivet som EU intagit år 2006 står det att energianvändningen skall minska med 9 % fram till åren 2016 och 20 % fram till åren 2020, samma mål har Sverige. Andra mål som Sverige vill erhålla är att fram till åren 2020 minska utsläppen av växthusgaser med 40 % och förnybar energi med 50 % Specifika energianvändning i byggnader En byggnad skall vara hälsosamt samt kännas behagligt att vistas i, men samtidigt måste hänsyn tas till de konsekvenser som uppkommer i samband med förbrukning av stora mängder energi och hur detta kommer att påverka oss när det gäller miljön, ekonomin samt vårt klimat. Med specifik energianvändning menas förbrukning av energi som normalt förbrukas under ett år per kvadratmeter uppvärmd golvarea. Bebyggelsesektorn utgör cirka 35 % av den totala energianvändningen i Sverige 2. Idag sätts mycket fokus kring vilka åtgärder som kan vidtas för att effektivisera den energi som dagligen förbrukas. Minskning av energianvändning kan uppnås om företag, privatpersoner samt staten begränsar förbrukningen av det. Energin som förbrukas i bebyggelser går till följande 6. Uppvärmning Varmvatten Ventilation Klimatkyla Belysning Apparater 5

16 3.4 Energianvändning i bostäder Nya bostäder förbrukar mindre energi än de äldre bostäderna, detta beror på att byggnadstekniken har blivit allt bättre och att elpriserna har höjts med hänsyn till miljöpåverkan. Dagens byggnader har bättre klimatskärm eftersom de har tjockare värmeisolering och är lufttätare än vad det har varit innan. Detta medför att en byggnads energiförluster blir mindre. Det ställs allt högre krav från myndigheterna på byggföretag som numera använder energieffektiva produkter. Den energi som förbrukas i bostäder går till följande: Varmvatten - utgör cirka 20 % av den energi som förbrukas i ett hushåll. 1 Hushållsel - utgör cirka 20 % av energiförbrukningen i en bostad 1. Uppvärmning och ventilation - står för störst andel energiförbrukning i en bostad. De utgör 60 % av den totala energiförbrukningen i bostäder. Figur 3.1 Energiförbrukning i bostäder 6

17 3.4.1 Uppvärmning Uppvärmning i bostäder skall ge upphov till ett bra inomhusklimat, normalt ligger inomhustemperatur kring grader. Uppvärmning i byggnader motverkar att temperaturen inomhus blir lika som omgivningen (utomhus), därför måste det tillföras värme kontinuerlig till huset så att förlorad värmeenergi ersätts med ny värmeenergi. Det uppstår en värmetransport från husen till omgivningen när inomhus temperaturen är högre än omgivningen, detta leder till värmeförluster så kallade transmissionsförluster. Uppvärmning i byggnader förekommer på följande sätt: 1. Från radiatorer så som fjärrvärme, värmepump eller värmepanna. 2. Luftvärmare, där luft värms av en värmekälla. 3. Värmestrålning från solen 4. Maskiner/apparater samt människors aktiviteter inomhus. 3.5 Klimatskärm En byggnads klimatskärm har stor betydelse för att förhindra värmeförluster som har negativ inverkan på energianvändningen. En byggnads omslutande delar är den så kallad klimatskärm (väggar, tak, golv, fönster, dörrar) som fungerar som skyddande hölje för bostäders och lokalers uppvärmda delar mot mark, uteluft eller kallt utrymme. Enligt BBR får dagens bostäder inte ha en klimatskärm som har högre U-medelvärde än 0,50 W/ m 2. o C och lokaler får maximalt ha U-medelvärde på 0,70 W/ m 2. o C 8. Idag satsar man på välisolerade samt lufttäta klimatskärm för att minska värmeförluster. I bebyggelser fås låg energiförbrukning genom att hänsyn till följande tas vid projektering av byggnader: Byggnaden skall ha få utstickande delar och ska ha kompakt form Bra med flera planer Rumshöjden skall vara låg Klimatskärmen (väggar, tak, fönster och dörrar) skall ha låg U-värde Mindre köldbryggor i klimatskärm Mindre fönsterandel Klimatskärm med god lufttäthet 7

18 3.6 Värmeisolering Värmegenomgångskoefficient (U- värde) är vad som anger ett klimatskals förmåga att leda värmeflöde. Ett materials värmegenomgångskoefficient beror på dess värmeledningstal samt tjocklek. Ett material med lägre U-värde har bättre isoleringsförmåga än en med högre U-värde, alltså ju lägre U-värde desto bättre isoleringsförmåga i materialet. Värmeledningstalet (λ) hos varje material anger hur bra värmeledningsförmåga materialet har. Ju lägre värmeledningstalet är desto bättre värmeisolering i materialet. Material som innersluter luft i mindre håligheter har god isoleringsförmåga. Det används olika material som värmeisolering vid byggnation beroende på materialets egenskaper och dess U-värde. 3.7 Energiförlust i byggnader En byggnads energiförluster sker på olika sätt bland annat genom transmissionsförluster, ventilationsförluster och värmeförluster genom luftläckage. Detta framgår i figur 2 och den totala energiförlusten för en byggnad beräknas med formeln i ekvation 1. Etot = Etrans + Event + Eläck (Ekvation 1) E tot = byggnadens totala energiförluster [kwh] E trans = transmissionsförluster [kwh] E vent =Ventilationsförluster [kwh] E läck = Värmeförluster genom läckage [kwh] Figur 3.2 Transmissionsförluster, luftläckage, ventilationsförluster 9 8

19 3.8 Ventilationsförlust Ventilation fungerar som ett system där frisk luft förs in i bebyggelser samt förorenad luft och fukt transporteras bort från byggnader, detta ger i sin tur upphov till ett behagligt inomhusklimat. Ventilationssystem kan vara naturliga d.v.s. självdragen ventilationssystem (S-system) eller mekaniska, d.v.s. mekanisk frånluft (F-system) eller mekanisk till- och frånluft (FT-system) och mekanisk till- och frånluft med värmeväxling (FTX-system). I vissa byggnader återvinns luften för att vara sparsamt med energin. Den energi som går förlorad genom ventilation beror på att det omsätts ny luft (kallt luft) till husen som ersätter den uppvärmda inomhusluften och därmed försvinner värme ut från husen. Event = qvent. (1- ƞt). ƍluft. Cp,luft. tid(tinne -Tute) dt (Ekvation 2) q vent = styrt ventilationsflöde (m 3 /s) ƍ luft = luftens densitet (1,2 kg/ m 3 ) C p,luft = luftens specifika värmekapacitet (1000 J/ kgk) T inne = Innelufttemperatur [K eller C] T ute = Uteluftens temperatur [K eller C] ƞ t = temperaturverkningsgrad för värmeväxling ƞt =(Tå - Tute)/ (Tfrån - Tute) (Ekvation 3) T å = luftens temperatur efter värmeåtervinning[k eller C] T från = frånluftens temperatur d.v.s. T inne [K eller C] T ute = Uteluftens temperatur [K eller C] 9

20 3.9 Luftläckage Luftläckage innebär att det försvinner varm inomhusluft genom att kall luft läcker genomklimatskalet via otätheter och springor som finns i en byggnads klimatskal. Värmesystemet skall ha en kapacitet som kan värma upp det kalla luft som kommer in genom klimatskalet för att denna luft ska ha samma temperatur som inneluften. Eläck = qläck. ƍluft. Cp,luft. tid(tinne - Tute) dt (Ekvation 4) q läck = oavsiktligt ventilationsflöde ƍ luft = luftens densitet (1,2 kg/ m 3 ) C p,luft = luftens specifika värmekapacitet (1000 J/ kg.k) T inne = Innelufttemperatur [K eller C] T ute = Uteluftens temperatur [K eller C] 3.10 Transmissionsförluster De största energiförlusterna i en byggnad sker genom transmissionsförluster d.v.s. värmeflöde genom klimatskalet som är beroende av differensen mellan inomhus- och utomhustemperaturen. Hur stor mängd värmeförluster genom transmissionsförluster uppstår beror även på hur lufttätt samt välisolerat klimatskalet är men också på köldbryggors andel. Transmissionsförluster i en byggnad beräknas enligt formeln i ekvation5. Etrans = Um. Aom. tid(tinne - Tute) dt (Ekvation 5) U m = genomsnittlig värmegenomgångskoefficient för olika byggnadsdelar [W/ m 2 K] = en byggnads totala area för omslutande byggnadsdelar (väggar, tak och golv) [ ] T inne = Innelufttemperatur [K eller C] T ute = Uteluftens temperatur [K eller C] 10

21 3.11 U-medelvärde U-medelvärde är den genomsnittliga värmegenomgångskoefficient d.v.s. den sammanlagda värmegenomgångskoefficienten för olika byggnadsdelar inklusive linjära- och punktliga köldbryggor. U-medelvärde beräknas enligt ekvation 6. ( ) (Ekvation 6) = Värmegenomgångstal för byggnadsdel [ ] = Byggnadsdelens invändiga area [ ] = Värmegenomgångstal för linjär köldbrygga[ ] = Linjära köldbryggans area [ ] = en byggnads totala area för omslutande byggnadsdelar (väggar, tak och golv) [ ] = Värmegenomgångstal för punktformiga köldbrygga [ ] 3.12Köldbryggor Köldbryggor är en del av transmissionsförluster och är en så kallad lokal försvagning som uppkommer i vissa delar av klimatskärmen på grund av sämre värmeisolering. Genom dessa lokala försvagningar sker värmeförluster som ökar en byggnads energibehov. Köldbryggor i olika konstruktionsdelar alstras då ett material med högre värmeledningsförmåga bryter igenom ett material med lägre värmeledningsförmåga. En annan faktor som orsakar köldbryggor är tjockleks ändring i väggar eller differensen mellan en väggs invändiga och utvändiga areor mot uppvärmt inomhusklimat. Köldbryggor förekommer på 3 olika sätt i en byggnad: Köldbryggor i klimatskärmen Linjära köldbryggor Punktformiga köldbryggor 11

22 Köldbryggor i klimatskärmen Köldbryggor i klimatskärmen förekommer bland annat i balkar, reglar i regelväggar, stift, metallreglar och kramlor som förbinder betongskivor eller murverk på båda sidor om ett isoleringsskikt (metalliska infästningar). Dessa köldbryggor skall inräknas i U- värde beräkningar för olika konstruktionsdelar Linjära köldbryggor Linjära köldbryggor är två-dimensionella och medräknas inte i U-värden för klimatskärmens olika byggnadsdelar. Värmegenomgångskoefficienten för linjära köldbryggor anges som psi och har enheten W/m C eller W/mK. Det värmeflöde som läcker genom klimatskärmen beräknas som läckflöde per meter köldbrygga. Köldbryggor förekommer vid möte mellan följande konstruktionsdelar: Möte mellan yttervägg - mellanbjälklag Möte mellan yttervägg - Yttervägg Möte mellan yttervägg - grundplatta Möte mellan yttervägg - tak Möte mellan yttervägg - balkongplattor Fönster- och dörrarsmygar Vid beräkning av linjära köldbryggor skall värmeflöde genom klimatskärmen beräknas i beräkningsfall och referensfall. Differensen mellan dessa två fall ger linjära köldbryggor. = q Beräkningsfall - q Referensfall Punktformiga köldbryggor Punktformiga köldbryggor är ett tredimensionellt värmeflöde som uppkommer i olika byggnads hörn, bland annat mellan tak och ytterväggshörn. Värmegenomgångskoefficienten för punktformiga köldbryggor anges som chi och har enheten W/ C eller W/K. 12

23 3.13 Köldbryggors inverkan på byggnader Köldbryggor orsakar värmeförluster och ger upphov till ökat energibehov i byggnader. I de konstruktionsdelar köldbryggor uppkommer blir det kyligare jämfört med omgivningen detta medför att i dessa partier avsätts smuts lättare än på de varmare ytorna omkring. Andra negativa effekter som köldbryggor medför är att yttertemperatur på väggens insida blir kallare än inomhustemperaturen, detta leder till kondens och hygieniska olägenheter så som mögel. Dessa faktorer ökar en byggnads underhållskostnader BBRs krav på specifik energianvändning Boverket ställer krav på den specifika energianvändningen i byggnader, kraven framgår i tabell 3.1. Dessa krav står i BBRs handbok avsnitt 9 8 där det även redovisas krav på transmissionsförluster i bostäder samt hur byggnader skall utformas för att det skall förbrukas mindre energi. Enligt Boverkets byggregler (BBR) står köldbryggor för ca % av transmissionsförlusterna genom klimatskärmen och skall därför beaktas vid beräkning av den genomsnittliga värmegenomgångskoefficienten U m, för olika byggnadsdelar. U - medelvärde är ett mått på hur bra en byggnadsdel isolerar. Konstruktionsdelar med låg U- värde har god värmeisoleringsförmåga. Klimatzon söder Klimatzon norr Bostäder 110 kwh/ m 2. år 130 kwh/ m 2. år Lokaler 100 kwh/ m 2. år 120 kwh/ m 2. år En - och tvåvåningshus med direktverkande elvärme som huvudsaklig värmekälla 75 kwh/ m 2. år 95 kwh/ m 2. år Figur 3.1 Krav på specifik energianvändning 8 I BBR redovisas även krav på hur mycket energi som får förbrukas i olika delar av landet beroende på geografiskt läge. Dessa krav infördes på grund av olika klimatförutsättningar som råder i olika delar av Sverige och för att energianvändningen skall vara proportionell i olika delar av landet. 13

24 Sverige är indelat i tre klimatzoner: Klimatzon I (Norra Sverige) Västerbottens lä Norrbottens län Jämtlands län Klimatzon II (Mellersta Sverige) Gävleborgs län Värmlands län Dalarnas län Västernorrlands län Klimatzon III (Södra Sverige) Stockholms län Jönköpings län Västra Götalands län Kalmar Örebro län Västmanlands län Kronobergs län Hallands län Östergötlands län Södermanlands län Uppsala län Skåne Blekinge Gotlands län Figur 3.3 Klimatzoner i Sverige 11 14

25 3.15 Värmefotografering (termografering) I samband med nybyggnad, ombyggnad samt tillbyggnad kan en så kallad värmefotografering (termografering) används. Metoden termografering utnyttjas genom att man med hjälp av en värmekamera får tydliga stillbilder på var i olika konstruktionsdelar det förekommer värmeförluster på grund av dåligt isolering, luftläckage samt köldbryggor. Värmekameran kan också filma och visa som video en byggnads värmeförluster. I värmekameran framgår värmeförlusterna som färgskala beroende på dess relativa mängd Programmet IDA ICE IDA Indoor Climate and Energy 4.5 är ett så kallad simuleringsprogram som kan beräkna hur stort energi- och effektbehovet är för en byggnad. Detta program kan också beräkna inomhusklimat, koldioxidhalt (CO 2 ) samt luftfuktighet för enskilda rum i en byggnad. Programmet kan hantera beräkning av värme- och masstransport för flera zoner i en byggnad vilket gör den unik jämfört med andra program som har liknade egenskaper. Första versionen av IDA Indoor Climate and Energy kom ut året 1998 och har sen dess blivit allt mer välkänd som byggsimuleringsverktyg. Figur3.4 Programmet IDA ICE 13 15

26 4. Kvarteret Lusten Kvarteret Lusten är högsta flerbostadshusför hyresrätter i Sverige och är beläggen i Nordvästra Kungsholmen, Stockholm. Den är 24 våning och är 78 meter hög med 82 st. lägenheter. Strängbetong har byggt detta höghus och har som stomme använt massivplatta för bjälklagen och sandwichväggar med ljus slipad Terrazzofasad. Detta höghus började byggas under hösten 2009 och blev färdigt i slutet av Konstruktion Figur 4.1 KV Lusten Ytterväggar, Sandwichvägg Sandwichväggar är utformade av tre lager, där det innersta och yttersta lagren består av betong och skikten mellan dessa är isolering. Prefabricerade sandwichelement är miljövänliga, hållbara, välisolerade och täta klimatskal som reducerar köldbryggor och därmed transmissionsförluster genom klimatskalet. Sandwichelementets tjocklek kan variera efter önskat ändamål. Höghuset Lusten har till sina ytterväggar prefabricerade sandwichväggar av tjockleken 230 mm betong, 150 mm isolering 90 mm betong. På insidan av väggen ligger 16 mm gipsskiva. Dessa mått är angivna från insidan av konstruktionen till utsidan. Figur 4.2 Bärande sandwichväggar av betong med EPS isolering 10 16

27 4.1.2 Bjälklagsplattor, Prefabricerad massivplatta Strängbetong har använt som mellanbjälklagselement prefabricerade massivplattor som har en standard bredd på 2,4 meter och platans tjocklek är 200 mm. Massivplattor är lätt att montera och är stabila plattor. Plattorna kan vara upp till 12 meter långa, en sådan platta utförs för normala bostadslaster. Figur 4.3 Prefabricerad massivplatta Innerväggar Kvarteret lusten har innerväggar av homogen betong med tjockleken 200 mm, denna typ av vägg fungerar både som bärande och som stabiliserande. De bärande innerväggarna har 13 mm gipsskiva på vardera sidan av väggen. Figur 4.4 Prefabricerad innervägg 10 17

28 5. Metod och Genomförande Beräkning av köldbryggors andel av totala energianvändningen har i stort sätt utförts i programmet IDA ICE, men en del köldbryggor har beräknats för hand med hjälp av formler. En planritning för våning 10 ritades för höghuset Lusten i programmet CAD som framgår i figur 5.1. Figur 5.1 Plan 10 för höghuset Lusten, ritad i CAD Denna planritning importerades senare till programmet IDA ICE för att användas som underlag till att bygga planet här. I IDA ICE ritades ytterväggar, bärande innerväggar, fönster och bjälklag till planen som framgår i figur 5.2. När ritningen var klar matades olika indata för respektive byggnadsdel till programmet IDA ICE som senare beräknade hur stort U-värdet blev för dessa byggnadsdelar. Figur 5.2 Plan 10 ritad i programmet IDA ICE 18

29 När hela planen byggdes upp visades den i 3D som framgår i figur 5.3. Den färdiga planen lyftes därefter till den höjd som den ligger i verkligheten det vill säga till en höjd 32 meter över marknivån, detta framgår i figur 5.4. Figur 5.3 3D av plan 10 från IDA ICE Figur D av plan 10 från 32 meters höjd KV lusten har som inomhustemperatur grader och ventilationssystemet FTX- system valts med en luftomsättning 0,5 l/sm 2 vid tryckskillnad 50 Pa (enligt BBRs krav). FTX-systemet är utfört av CAV-system som innebär att den har en konstant luftflöde. Uteluftsflödet för byggnaden har angivets till värdet 0,35 l/s per golvarea. Som geografisk placering har Stockholm/Bromma valts vilket hamnar i klimatzon 3. I IDA ICE går det att kalibrera vädersträcken efter husets placering. IDA ICE har många indata som dyker upp automatisk, dessa indata kan programmet beräkna utifrån den ritning som finns men också från dem angivna indata. En del indata finns redan i programmet utan att det givets något information om byggnaden som energi simuleringen körs av, dessa indata kan ändras till befintliga värden för byggnaden. För beräkning av köldbryggors andel av totala energianvändningen med hänsyn till isolerings tjocklek har det undersökts fyra olika fall med varierande isolerings tjocklekar (150 mm, 200 mm, 250 mm och 300 mm). Från början beräknades olika köldbryggor för hand för de olika fallen, värdet som beräknades fram lades därefter in i programmet IDA ICE. 19

30 5.1 Handberäkning av linjära köldbryggor Fall1: Yttervägg med 150 mm Isolering Yttervägg Yttervägg Ytterväggskant är kanten mellan mötande ytterväggar. ψ-värdet för två mötande ytterväggar beräknas genom att det tas fram värmeflöde i beräkningsfall och referensfall vid temperaturskillnaden 1 grader, därefter tas skillnaden av värmeflödet i dessa två fall. ψ- värdet har tagits fram med hjälp av ekvation 7. Beräkningsfall innebär att hänsyn till den verkliga modellen av ytterväggarna beaktas. Referensfall är däremot en modell av byggnadsdelen som U-värdet beräknats på. = q Beräkningsfall - q Referensfall (Ekvation7) q Beräkningsfall = U * L = (0,19 * (179,74+8,6527)) /18,41 = 1,9443 W/(K m) q Referensfall =(0,19 * 179,74) /18,41 = 1,855 W/(K m) = 1,9443 1,855 = 0,0893 W/(K m) Yttervägg Bjälklag Figur 5.5 Yttervägg - Yttervägg Bjälklagskant är den kant som uppstår vid möte mellan yttervägg och bjälklag. På grund av sämre isolering mellan yttervägg och bjälklag ger dessa delar i en byggnad upphov till köldbryggor. Dessa köldbryggor beräknas med hjälp av ekvationen 5.1 q Beräkningsfall = (0,19 * (179,74+34,508) / 172,74= 0,23593W/(K m) q Referensfall = (0,19 * 179,74) / 172,54 = 0,19793W/(K m) = 0, ,19793 = 0,038W/(K m) Figur 5.6 Yttervägg Bjälklag 20

31 Yttervägg Innervägg Möte mellan innervägg och yttervägg ger upphov till köldbryggor på grund av dåligt isolering vid anslutning mellan dessa. Köldbryggor beräknas med ekvation 5.1. q Beräkningsfall = (0,19 * (179,74 + 7,28) / 36,40 = 0,9762 W/(K m) q Referensfall = (0,19 * 179,74) / 36,40 = 0,9382W/(K m) = 0,9762 0,9382 = 0,038W/(K m) Figur 5.7 Yttervägg Innervägg 21

32 5.1.2 Fall2: Yttervägg med 200 mm Isolering Yttervägg Yttervägg = q Beräkningsfall - q Referensfall q Beräkningsfall = U * L = (0,15 * (179,74 + 9,5732)) / 18,41= 1,5425 W/(K m) q Referensfall = (0,15 * 179,74) / 18,41 = 1,464 W/(K m) = 1,4941 1,41859 = 0,0756 W/(K m) Yttervägg Bjälklag q Beräkningsfall = (0,15 * (179, ,508) / 172,54 = 0,18626 W/(K m) q Referensfall = (0,15* 179,74) / 172,54 = 0,15626 W/(K m) = 0, ,15626 = 0,03 W/(K m) Yttervägg Innervägg q Beräkningsfall = (0,15 * (179,74 + 7,28) / 36,40 = 0,7707 W/(K m) q Referensfall = (0,15 * 179,74) / 36,40 = 0,7407 W/(K m) = 0,7707 0,7407 = 0,03 W/(K m) 22

33 5.1.3 Fall3: Yttervägg med 250 mm Isolering Yttervägg Yttervägg = q Beräkningsfall - q Referensfall q Beräkningsfall = U * L = (0,12 * (179, ,4937)) / 18,41= 1,24 W/(K m) q Referensfall = (0,12 * 179,74) / 18,41 = 1,17 W/(K m) = 1,24 1,17= 0,07 W/(K m) Yttervägg Bjälklag q Beräkningsfall =(0,12 * (179, ,508) / 172,54 = 0,15 W/(K m) q Referensfall = (0,12* 179,74) / 172,54 = 0,125W/(K m) = 0,15 0,125= 0,025 W/(K m) Yttervägg Innervägg q Beräkningsfall = (0,12 * (179,74 + 7,28) / 36,40 = 0,6165 W/(K m) q Referensfall = (0,12 * 179,74) / 36,40 = 0,5925 W/(K m) = 0,6165 0,5925 = 0,025 W/(K m) 23

34 5.1.4 Fall4: Yttervägg med 300 mm Isolering Yttervägg Yttervägg = q Beräkningsfall - q Referensfall q Beräkningsfall = U * L = (0,1 * (179, ,4142)) / 18,41 = 1,038 W/(K m) q Referensfall = (0,1 * 179,74) /18,41 = 0,976 W/(K m) = 1,038 0,976 = 0,062 W/(K m) Yttervägg Bjälklag q Beräkningsfall = (0,1 * (179, ,508) / 172,54 = 0,124 W/(K m) q Referensfall = (0,1* 179,74) / 172,54 = 0,104 W/(K m) = 0,124 0,104 = 0,02 W/(K m) Yttervägg Innervägg q Beräkningsfall = (0,1 * (179,74 + 7,28) / 36,40 = 0,5138 W/(K m) q Referensfall = (0,1 * 179,74) / 36,40 = 0,4938 W/(K m) = 0,5138 0,4938= 0,02 W/(K m) 24

35 5.2 Handberäkning av köldbryggor vid tjockleks ändring På grund av variation i isolerings tjocklek i ytterväggar uppstår det köldbryggor där det är mindre isolerat. Värmeflödet genom dem delar i ytterväggen som är mindre isolerat blir större jämför med intilliggande isolering som är tjockare. Skillnaden i värmeflödet genom dessa isolerings tjocklekar ger köldbryggor. Figur5.8 Yttervägg med tjockleks ändring Mått på yttervägg från insidan: 16 mm gips, 230 mm betong, 90 mm isolering, 150 mm betong A ytterväg = 26,3466 m 2 U värde = 0,2968 W/(K m 2 ) A ytterväg * U värde = 26,3466 * 0,2968 = 7,8197 W/K Mått på yttervägg från insidan: 16 mm gips, 320 mm betong, 50 mm isolering, 90 mm betong A ytterväg = 0,784 m 2 U värde = 0,4769 W/(K m 2 ) A ytterväg * U värde = 0,784 * 0,4769 = 0,37389 W/K 25

36 Mått på yttervägg från insidan: 16 mm gips, 270 mm betong, 110 mm isolering, 90 mm betong A ytterväg = 3,444 m 2 U värde = 0,2498 W/(K m 2 ) A ytterväg * U värde = 3,444 * 0,2498 = 0,86 W/K Yttervägg från insidan: 16 mm gips, 270 mm betong, 50 mm isolering, 150 mm betong A ytterväg = 1,938 m 2 U värde = 0,4756W/(K m 2 ) A ytterväg * U värde = 1,938 * 0,4756 = 0,922W/K A ytterväg * U värde = 7, , ,86 + 0,922 = 9,97564 W/K Mått på yttervägg från insidan: 16 mm gips, 270 mm betong, 150 mm isolering, 90 mm betong Yttervägs area A ytterväg = 32,5126 m 2 U värde = 0,1898 W/(K m 2 ) A ytterväg * U värde = 32,5126 * 0,1898 = 6,17089 W/K = 9, ,17089 = 3,80475 W/K Figur 5.9 Yttervägg ritad på CAD 26

37 Tabellen 5.10 och 5.11 visar värden på olika köldbryggor i fyra olika fall med varierande isolerings tjocklek. En del köldbryggor har beräknats förhand och vissa är tagna från konstruktören. Köldbryggor ( ) 150 mm Isolering W/(K m) 200 mm Isolering W/(K m) 250 mm Isolering W/(K m) 300 mm Isolering W/(K m) Yttervägg Bjälklag 0,038 0,03 0,025 0,0198 Yttervägg Innervägg 0,038 0,03 0,025 0,02 Yttervägg Yttervägg 0,0893 0,0756 0,07 0,062 Yttervägg - Fönster 0, , , ,06684 Yttervägg - Balkong 0,0297 0,0297 0,0297 0,0297 Figur 5.10 Linjära köldbryggor Köldbryggor ( ) 150 mm Isolering W/K 200 mm Isolering W/K 250 mm Isolering W/K 300 mm Isolering W/K Klämbygel 1,8st/m 2 0,0037 0,0029 0,0025 0,0021 Bärankare 0,57st/m 2 0,0099 0,0082 0,0068 0,0056 Extraförluster Tjockleksändring 3,805 4,209 4,615 5,019 Figur 5.11 Punktligaköldbryggor När värden på olika köldbryggor erhålls lades dessa värden in i programmet IDA ICE. Varje gång energi simuleringen kördes i programmet angavs dessa värden på köldbryggor för respektive isolerings tjocklek. Detta för att ta fram andelen köldbryggor av totala transmissionsförluster samt av totala energiförbrukningen med hänsyn till varierande isolerings tjocklekar. 27

38 6. Resultat från programmet IDA ICE 6.1 Fall 1: Yttervägg med 150 mm Isolering Den totala årliga energiförbrukningen för en våningsplan i KV Lusten blev kwh och den specifika energianvändningen blev 72,5kWh/m 2 enligt tabell 6.1. Energi kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Total, Facilityfuel Total Tabell 6.1 Energi rapport fören våningsplan & ett år Transmissionsförluster(kWh) Tabell 6.2 visar hur stort transmissionsförluster genom väggar, fönster och köldbryggor blev. Den totala transmissionsförlusten för ett år och en våningsplan blev ,6 KWh. Yttervägg Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.2 Transmissionsförluster 28

39 Tabell 6.3 visar att transmissionsförluster genom ytterväggar blev 30,68 %, genom fönster 48,09 % och köldbryggors andel av totala transmissionsförluster blev 21,23 %. 134,804 l/s at Pa klimatskal Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % Yttervägg Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.3 Andelen transmissionsförluster Tabell 6.4 visar mängden köldbryggor som uppkommer vid olika konstruktionsanslutningar. Köldbryggor Area eller längd Värmekonduktivitet Summa [W/K] Yttervägg - Bjälklag m W/(K m) Yttervägg - Innervägg m W/(K m) Yttervägg - Yttervägg m W/(K m) Yttervägg - Fönster m W/(K m) Balkong - Yttervägg m W/(K m) Ytterväggar m W/(K m 2 ) Extra förluster Total Tabell 6.4 Köldbryggor 29

40 6.2 Fall 2: Yttervägg med 200 mm Isolering Den totala årliga energiförbrukningen för fall 2 blev kwh och den specifika energianvändningen blev 69,7 kwh/m 2 enligt tabell 6.5. Energi kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Total, Facilityfuel Total Tabell 6.5 Energi rapport fören våningsplan & ett år Transmissionsförluster (kwh) Den totala transmissionsförlusten för ett år och en våningsplan för fall 2 blev kwh enligt tabell 6.6. Yttervägg Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.6Transmissionsförluster 30

41 Tabell 6,7 visar att transmissionsförluster genom ytterväggar blev 25,51 %, genom fönster 52,23 % och köldbryggor 22,26 %. 134,804 l/s at 50,000 Pa klimatskal Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % Ytterväggar Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.7 Andelen transmissionsförluster Tabell 6.8 visar värden på köldbryggor vid olika konstruktionsanslutningar. Köldbryggor Area eller längd Värmekonduktivitet Summa [W/K] Yttervägg - Bjälklag m W/(K m) Yttervägg - Innervägg m W/(K m) Yttervägg - Yttervägg m W/(K m) Yttervägg - Fönster m W/(K m) Balkong - Yttervägg m W/(K m) Ytterväggar m W/(K m 2 ) Extra förluster Total Tabell 6.8 Köldbryggor 31

42 6.3 Fall 3: Yttervägg med 250 Isolering Den totala årliga energiförbrukningen blev KWh och den specifika energianvändningen 68 KWh/m 2 enligt tabell 6.9. Energi kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Total, Facilityfuel Total Tabell 6.9 Energi rapport fören våningsplan & ett år Transmissionsförluster (kwh) Den totala transmissionsförlusten för ett år och en våningsplan blev ,2 KWh enligt tabell Yttervägg Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.10Transmissionsförluster 32

43 Tabell 6,11 visar att transmissionsförluster genom ytterväggar blev 21,83 %, genom fönster 55,19 % och köldbryggor 22,97 %. 134,804 l/s at 50,000 Pa Klimatskal Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % Ytterväggar Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.11 Andelen transmissionsförluster Tabell 6.12 visar värden på köldbryggor som uppkommer vid olika konstruktionsanslutningar. Köldbryggor Area eller längd Värmekonduktivitet Summa [W/K] Yttervägg - Bjälklag m W/(K m) Yttervägg - Innervägg m W/(K m) Yttervägg - Yttervägg m W/(K m) Yttervägg - Fönster m W/(K m) Balkong - Yttervägg m W/(K m) Ytterväggar m W/(K m 2 ) Extra förluster Total Tabell 6.12 Köldbryggor 33

44 6.4 Fall 4 Yttervägg med 300 mm Isolering Den totala årliga energiförbrukningen blev KWh och den specifika energianvändningen 66,8 KWh/m 2 enligt tabell Energi kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Total, Facilityfuel Total Figur6.13 Energi rapport fören våningsplan & ett år Transmissionsförluster (kwh) Tabell 6.14 visar hur stort transmissionsförlusterna är för väggar, fönster och köldbryggor. Den totala transmissionsförlusten för ett år och en våningsplan blir ,3 KWh. Yttervägg Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.14 Transmissionsförluster 34

45 Tabell 6,15 visar att transmissionsförluster genom ytterväggar blev 19,03 %, genom fönster 57,24 % och köldbryggor 23,73 %. 134,804 l/s at 50,000 Pa Klimatskal Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % Yttervägg Fönster Köldbryggor Total Tabell 6.15 Andelen transmissionsförluster Köldbryggor vid olika konstruktionsanslutningar enligt tabell 6.12 Köldbryggor Area eller längd Värmekonduktivitet Summa [W/K] Yttervägg - Bjälklag m W/(K m) Yttervägg - Innervägg m W/(K m) Yttervägg - Yttervägg m W/(K m) Yttervägg - Fönster m W/(K m) Balkong - Yttervägg m W/(K m) Ytterväggar m W/(K m 2 ) Extra förluster Total Tabell 6.12 Köldbryggor 35

46 När resultat för de fyra fallen erhölls från programmet IDA ICE visades att ju högre isolerings tjocklek i ytterväggar desto mindre blir energiförbrukningen. Detta innebär att transmissionsförluster minskar med ökad isolering tjocklek. Vi har från dessa fyra fall valt att jämföra två fall där ena gången flerbostadshusen är i sitt verkliga fall och uppfyller BBRs krav och har isolerings tjocklek 150 mm i ytterväggar samt andra gången ur det perspektiv att det är passivhus som har ytterväggar med 300 mm isolering. Vid isolering 150 mm i ytterväggar blev energiförbrukningen under ett år och en våningsplan kwh/år och vid 300 mm isolerings blev den förbrukade energin kwh/år. Transmissionsförluster vid 150 mm isolering i ytterväggar blev kwh/år detta motsvarar 55,63 % av total energiförbrukning. Vid 300 mm isolering blev transmissionsförluster kwh/år och motsvarar 52,14 % av total energianvändning. En ökning av isolerings tjocklek från 150 mm till 300 mm i ytterväggar ger en energibesparing på 2170 kwh per år och våningsplan. Detta motsvarar 7,8 % av totala energianvändningen. Tabell 6.13 visar värden på energiförbrukning, specifik energiförbrukning, transmissionsförluster, andelen transmissionsförluster av total energianvändning, andelen köldbryggor av totala transmissionsförluster samt total energianvändning vid de fyra fallen under ett år och en våningsplan. Isolerings tjocklek i yttervägg 150 mm 200 mm 250 mm 300 mm Energiförbrukning i ett år (kwh/år) Specifik energiförbrukning i ett år (kwh/m 2 ) 72,5 69, ,8 Transmissionsförluster för ett år (kwh/år) Andelen transmissionsförluster av total energianvändning (%) Andelen köldbryggor av totala transmissionsförluster (%) Andelen köldbryggor av total energianvändning (%) 55,63 54,1 52,84 52,14 21,23 22,26 22,97 23,73 11,81 12,04 12,14 12,37 Tabell 6.13 Energiförbrukning, Specifik energiförbrukning, Transmissionsförluster, Andel köldbryggor 36

47 Fall 1 Vid 150 mm isolerings tjocklek i ytterväggar blev köldbryggors andel 21,23 % av totala transmissionsförluster, detta motsvarar 11,81 % av total energiförbrukning. Fall 2 Vid 200 mm isolerings tjocklek i ytterväggar blev köldbryggors andel 22,26 % av totala transmissionsförluster, detta motsvarar 12,04 % av total energiförbrukning. Fall 3 Vid 250 mm isolerings tjocklek i ytterväggar blev köldbryggors andel 22,97 % av totala transmissionsförluster, detta motsvarar 12,14 % av total energiförbrukning. Fall 4 Vid 300 mm isolerings tjocklek i ytterväggar blev köldbryggors andel 23,73 % av totala transmissionsförluster, detta motsvarar 12,37 % av total energiförbrukning. En jämförelse mellan köldbryggors mängd samt köldbryggors andel av totala energi förbrukning gjordes därefter för flerbostadshusen KV Lusten med hänsyn till sitt verkliga fall som uppfyller BBRs krav samt som ett passiv flerbostadshus. Resultaten visade att när KV Lusten behandlas i sitt verkliga fall där den uppfyller BBRs krav blev den totala mängden köldbryggor för en våningsplan 3 348,4 kwh/år och andelen köldbryggor av totala energiförbrukningen blev 11,81%. När det behandlas som ett passiv flerbostadshuset blev däremot mängden köldbryggor för en våningsplan 3190 kwh/år och andelen köldbryggor av totala energiförbrukningen blev 12,37%. Skillnaden mellan dessa två fall visade att köldbryggors mängd minskar med 158,4 kwh/år och andelen köldbryggor av totala energiförbrukningen ökar med 0,5 % om flerbostadshusen KV Lusten hade byggts som ett passivhus med 300 mm isolering i ytterväggar. 37

48 7. Analys I denna undersökning har vi använd oss av programmet IDA ICE för att ta fram andelen kölbryggor av totala energiförbrukningen med hänsyn till varierande isolerings tjocklek i ytterväggar. Programmet IDA ICE har gett värden på totala transmissionsförluster, andel köldbryggor av transmissionsförluster samt totala energiförbrukningen för året När dessa värden erhölls beräknade vi fram andelen transmissionsförluster av totala energiförbrukningen. Från andelen transmissionsförluster av totala energiförbrukningen beräknade vi därefter andelen köldbryggor av totala energiförbrukningen. De slutsatser som togs från tabell 6.13 är att med ökad isolerings tjocklek i ytterväggar vid de fyra fallen minskar transmissionsförluster och total energiförbrukning, detta beror på att U-värdet minskar med ökad isolering i ytterväggar därmed blir värmeförluster genom ytterväggar väldigt mindre. De värmeförluster som uppkommer genom fönster är nästan lika stort vid de fyra olika fallen men andelen av dessa värmeförluster ökar i förhållande till totala transmissionsförluster och total energiförbrukning. Värmeförluster genom köldbryggor blev lite mindre när isolerings tjockleken ökade i ytterväggar vid dessa fyra fall, men andelen köldbryggor av totala transmissionsförluster och total energiförbrukning ökade när värmeisolerings tjockleken ökade d.v.s. köldbryggor reduceras inte i samma takt som transmissionsförluster. I samband med användning av programmet IDA ICE stötte vi på många problem på grund av att vi inte hade bra kunskap om hur programmet använts. När vi hade testat programmet många gånger och läst igenom manuellen flera gånger för att bekanta oss med att använda programmet lyckades vi erhålla resultaten för andelen köldbryggor av totala energiförbrukningen vid de fyra fallen. Denna undersökning gav oss svar på att när man ökar på isolerings tjockleken i ytterväggarna så minskas energianvändningen i en byggnad men även andelen transmissionsförluster av totala energianvändningen reduceras. Köldbryggors andel av totala energianvändningen ökar däremot vid ökad isolerings tjocklek i ytterväggarna. 38

49 8. Slutsats Syftet med denna undersökning var att beräkna fram andelen köldbryggor av totala energiförbrukningen med hänsyn till varierande tjocklek av ytterväggsisolering för höghuset KV Lusten samt visa med bild var köldbryggor förekommer. Denna undersökning har varit mycket lärorik och har get oss mycket kunskap om köldbryggor samt transmissionsförlusters påverkan av totala energianvändning i byggnader. 39

50 9. Referenser 9.1 Tryckta källor Fukthandbok praktik och teori, Lars Erik Nevander & Bengt Elmarsson, 2011 Mölnlycke, ISBN , Elanders Sverige AB Projektering av VVS-installationer, Catarina Warfvinge & Mats Dahlblom, 2012 Spain, ISBN , Upplaga 1:6 Värme Luftströmning Fukt, Kenneth Sandin, 1990 Lund Fukt säkerhet i byggnader Metoder för riskanalys, Lars-Erik Harderup, 2000 Lund, ISBN Byggteknik Grundläggning och undergrund, Samuel A Berg, 2008, ISBN Byggformler och tabeller, Paul Johannesson & Bengt Vretblad, 2011 Egypten, ISBN , Peter Rajan Isolerguiden, Anderlind Gunnar & Stadler, Claes Göran 2004, ISBN Byggnadsmaterial Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper, Burström & Per-Gunnar, 2007 Lund, ISBN Byggnaden som system, Abel E. & Elmroth A, 2008, ISBN Energianvändning och inneklimat i tvåenergieffektiva småhus i Västra Hamnen i Malmö, Bagge H, Elmroth A & Lindstri L, 2004, ISSN Thermal bridges, efficient models for energy analysis inbuildings, Goufeng M, 1997, KTH, ISSN

51 9.2 Elektroniska Källor (1) Energimyndigheten (2) Energimyndigheten (3) Ingenjörsvetenskapsakademin (IVA) (4) Boverket (5) Strängbetong AB (6) Ingenjörsvetenskapsakademin (IVA) (7) Omboende (8) Isoverboken, guide för arkitekter, konstruktörer och entreprenörer (9) Boverket (10) Strängbetong AB (11) Rockwool, nya tider, nya krav, nya lösningar (12) Strängbetong AB (13) IDA Indoor Climate and Energy

52 42

53 Bilagor IDA Indoor Climate and Energy vers. 4.5 License: IDA40:13JUN/R4X1H (trial license) Simulated ARI & BAWAR by Date :13:05 Project Data Project name KV Lusten 150 Isolering med köldbryggor Location Stockholm/Bromma1 Climate Climatefile Stockholm, Bromma-1977 Simulation type Whole-yearenergy simulation Simulation period Simulation results Delivered energy kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Total, Facilityfuel Total kwh Month Facilityelectric Facilityfuel (heatingvalue) Month Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Fuelheating Domestic hot water (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) Total

54 Input data Report Wind driven infiltration airflow rate l/s at Pa Building envelope Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % of total Externalwalls Windows Thermal bridges Sum/Weightedaverage Thermal bridges Area or Length Avg. Heat conductivity Sum [W/K] Externalwall - Internalslab m W/(K m) Externalwall - Internalwall m W/(K m) Externalwall - Externalwall m W/(K m) Window perimeter m W/(K m) Balconyfloor-Externalwalls m W/(K m) Externalwalls m W/(K m 2 ) Extra losses Sum Area U Glass U Frame U Total U*A Shadingfactor Windows [m 2 ] [W/(K m 2 )] [W/(K m 2 )] [W/(K m 2 )] [W/K] g NE SE SW NW Sum/Weightedaverage Air handling unit Mixing box (recirculation) Pressure head supply/exhaust [Pa/Pa] Fan efficiencysupply/exhaust [-/-] System SFP [kw/(m 3 /s)] Heat exchanger temp. ratio/min exhaust temp. [- /C] / / / /1.00 Energy report kwh (sensible and latent) Month Heating AHU heat recovery AHU coldrecovery Fans Total

55 Energy for zones Project Building Modelfloor area m 2 Customer Modelvolume m 3 Created by ARI & BAWAR Modelground area 0.0 m 2 Location Stockholm/Bromma1 Modelenvelope area m 2 Climatefile Stockholm, Bromma-1977 Window/Envelope 19.9 % Case KV Lusten 150 Isolering med köldbryggor Average U-value W/(K m 2 ) Simulated :13:05 Envelope area per Volume m 2 /m 3 All zones (kwh) Mon th Envelope&T hermal bridges Internal Walls and Masses Wind ow& Solar Mech. suppl y air Infiltra tion &Openi ngs Occupants Eq uip me nt Lighti ng Localheati ngunits Localcooli ngunits Total Envelope transmission 45

56 (kwh) Month Walls Windows Thermal bridges Total

57 IDA Indoor Climate and Energy vers. 4.5 License: Simulated by IDA40:13JUN/R4X1H (trial license) ARI & BAWAR Date :22:33 Project Data Project name Location Climate Simulation type KV Lusten 200 Isolering med köldbryggor Stockholm/Bromma1 Climatefile Stockholm, Bromma-1977 Whole-yearenergy simulation Simulation period Simulation results Delivered energy kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Total, Facilityfuel* Total kwh Month Facilityelectric Facilityfuel (heatingvalue) Month Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Fuelheating Domestic hot water (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) Total

58 Input data Report Wind driven infiltration airflow rate l/s at Pa Buildingenvelope Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % of total Externalwalls Windows Thermal bridges Sum 1 /Weighted average Thermal bridges Area or Length Avg. Heat conductivity Sum [W/K] Externalwall - Internalslab m W/(K m) Externalwall - Internalwall m W/(K m) Externalwall - Externalwall m W/(K m) Window perimeter m W/(K m) Balconyfloor-Externalwalls m W/(K m) Externalwalls m W/(K m 2 ) Extra losses Sum Windows Area [m 2 ] U Glass [W/(K m 2 )] U Frame [W/(K m 2 )] U Total [W/(K m 2 )] U*A [W/K] Shadingfactor g NE SE SW NW Sum 1 /Weighted average Air handling unit Mixing box (recirculation) Pressure head supply/exhaust [Pa/Pa] Fan efficiencysupply/exhaust [-/-] System SFP [kw/(m 3 /s)] Heat exchanger temp. ratio/min exhaust temp. [-/C] / / / /1.00 Energy report kwh (sensible and latent) Month Heating AHU heat recovery AHU coldrecover y Fans kwh Total Month 48

59 Energy for zones Project Building Model floor area m 2 Customer Model volume m 3 Created by ARI & BAWAR Model ground area 0.0 m 2 Location Stockholm/Bromma1 Model envelope area m 2 Climate file Stockholm, Bromma-1977 Window/Envelope 19.9 % Case KV Lusten 200 Isolering med köldbryggor Average U-value W/(K m 2 ) Simulated :22:33 Envelope area per Volume m 2 /m 3 All zones kwh (sensible only) Month Envelope & Thermal bridges Internal Walls and Masses Window & Solar Mech. supply air Infiltration & Openings Occupants Equipment Lighting Local heating units Local cooling units Total

60 Envelope transmission kwh Month Walls Windows Thermal bridges Total

61 IDA Indoor Climate and Energy vers. 4.5 License: Simulated by IDA40:13JUN/R4X1H (trial license) ARI & BAWAR Date :43:15 Project Data Project name Location Climate Simulation type KV Lusten 250 Isolering med köldbryggor Stockholm/Bromma1 Climatefile Stockholm, Bromma-1977 Whole-yearenergy simulation Simulation period Simulation results Delivered energy kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Total, Facilityfuel* Total kwh Month Facilityelectric Facilityfuel (heatingvalue) Month Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Fuelheating Domestic hot water (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) Total

62 Input data Report Wind driven infiltration airflow rate l/s at Pa Buildingenvelope Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % of total Externalwalls Windows Thermal bridges Sum 1 /Weighted average Thermal bridges Area or Length Avg. Heat conductivity Sum [W/K] Externalwall - Internalslab m W/(K m) Externalwall - Internalwall m W/(K m) Externalwall - Externalwall m W/(K m) Window perimeter m W/(K m) Balconyfloor-Externalwalls m W/(K m) Externalwalls m W/(K m 2 ) Extra losses Sum Windows Area [m 2 ] U Glass [W/(K m 2 )] U Frame [W/(K m 2 )] U Total [W/(K m 2 )] U*A [W/K] Shadingfactor g NE SE SW NW Sum 1 /Weighted average Air handling unit Mixing box (recirculation) Pressure head supply/exhaust [Pa/Pa] Fan efficiencysupply/exhaust [-/-] System SFP [kw/(m 3 /s)] Heat exchanger temp. ratio/min exhaust temp. [-/C] / / / /1.00 Energy report kwh (sensible and latent) Month Heating AHU heat recovery AHU coldrecovery Fans kwh Total Month 52

63 Energy for zones Project Building Modelfloor area m 2 Customer Modelvolume m 3 Created by ARI & BAWAR Modelground area 0.0 m 2 Location Stockholm/Bromma1 Modelenvelope area m 2 Climatefile Stockholm, Bromma-1977 Window/Envelope 19.9 % Case KV Lusten 250 Isolering med köldbryggor Average U-value W/(K m 2 ) Simulated :43:15 Envelope area per Volume All zones kwh (sensible only) m 2 /m 3 Mon th Envelope&T hermal bridges Internal Walls and Masses Wind ow& Solar Mech. supply air Infiltration &Openi ngs Occupants Equipment Lighting Localhe atinguni ts Localcooli ngunits Total

64 Envelope transmission kwh Month Walls Windows Thermal bridges Total

65 IDA Indoor Climate and Energy vers. 4.5 License: IDA40:13JUN/R4X1H (trial license) Simulated ARI & BAWAR by Date :08:42 Project Data Project name Location Climate Simulation type KV Lusten 300 Isolering med köldbryggor Stockholm/Bromma1 Climatefile Stockholm, Bromma-1977 Whole-yearenergy simulation Simulation period Simulation results Delivered energy kwh kwh/m 2 Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Total, Facilityelectric Fuelheating Domestic hot water Total, Facilityfuel* Total kwh Month Facilityelectric Facilityfuel (heatingvalue) Month Lighting, facility Equipment, facility Electric cooling HVAC aux Fuelheating Domestic hot water (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) Total

66 Input data Report l/s at Pa Buildingenvelope Area [m 2 ] U [W/(K m 2 )] U*A [W/K] % of total Externalwalls Windows Thermal bridges Sum 1 /Weighted average Thermal bridges Area or Length Avg. Heat conductivity Sum [W/K] Externalwall - Internalslab m W/(K m) Externalwall - Internalwall m W/(K m) Externalwall - Externalwall m W/(K m) Window perimeter m W/(K m) Balconyfloor-Externalwalls m W/(K m) Externalwalls m W/(K m 2 ) Extra losses Sum Windows Area [m 2 ] U Glass [W/(K m 2 )] U Frame [W/(K m 2 )] U Total [W/(K m 2 )] U*A [W/K] Shadingfactor g NE SE SW NW Sum 1 /Weighted average Air handling unit Mixing box (recirculation) Pressure head supply/exhaust [Pa/Pa] Fan efficiencysupply/exhaust [-/-] System SFP [kw/(m 3 /s)] Heat exchanger temp. ratio/min exhaust temp. [-/C] / / / /1.00 Energy report kwh (sensible and latent) Month Heating AHU heat recovery AHU coldreco very Fans kwh Total Month 56

67 Energy for zones Project Building Modelfloor area m 2 Customer Modelvolume m 3 Created by ARI & BAWAR Modelground area 0.0 m 2 Location Stockholm/Bromma1 Modelenvelope area m 2 Climatefile Stockholm, Bromma-1977 Window/Envelope 19.9 % Case KV Lusten 300 Isolering med köldbryggor Average U-value W/(K m 2 ) Simulated :08:42 Envelope area per Volume m 2 /m 3 All zones kwh (sensible only) Month Envelope&Th ermal bridges Internal Walls and Masses Window & Solar Mech. supply air Infiltration &Openings Occupants Equipment Lighting Localheating units Localcoolin gunits Total