PM ENERGI I BYGGNADER

Transkript

1 UPPDRAG Hållbarhetsprogram Storsjö Strand UPPDRAGSLEDARE Daina Millers-Dalsjö DATUM UPPDRAGSNUMMER UPPRÄTTAD AV Sergio Arus 1 (13) S w e co Gjörwellsgatan 22 Box SE Stockholm, Sverige Telefon +46 (0) Fax +46 (0) S we c o S ys te ms A B Org.nr Styrelsens säte: Stockholm En del av Sweco-koncernen S e r gi o Ar u s Civilingenjör inom energisystem / Energi och miljö grupp/4118 Telefon direkt +46 (0) Mobil +46 (0) sergio.arus@sweco.se

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 Energi i byggnader Ansökan Hållbara städer Preliminär energibedömning Byggkostnader Metodik för framtid arbete Teknikseminarium 23 maj 7 2 Solstudie Nuläge Metodik 9 3 Vindstudie Nuläge Metodik Framtida arbete 13 2 (13)

3 1 Energi i byggnader 1.1 Ansökan Hållbara städer Storsjö Strand (nedan kallad StS), är ett område i Östersund där kommunen i samarbete med kommunala och privata bolag liksom privata fastighetsägare avser att etablera en unik och hållbar stadsdel. Utmaningen är att utveckla en arkitektur som integrerar ny teknik som minimerar och optimerar energianvändning och blir en internationell förebild för hur detta främjar och utvecklar sociokulturell och ekonomisk hållbarhet. Från Östersunds ansökan till delegationen för hållbara städer nämns bland annat följande idéer: All energianvändning är förnyelsebar. StS skall generera mer än den tar! Både mänsklig och fysisk energi -en kraftkälla! Mål av energiförbrukning i byggnader: < 40 kwh/m2 Arkitektur som samspelar med energitekniken. I området återspeglas ambitionerna om ekologisk hållbarhet i byggnaders och platsers utformning med hänsyn till mikroklimat sol och vind (se avsnitt sol och vind för mer info). Kortfakta för StS. Total yta: 14 ha BTA: m 2 LGH: m 2 Antal LGH: 430 st. Antal invånare: 1300 st. 3 (13)

4 Figur 1: Översiktsplan för Storsjö strand Enligt översiktsplanen antas ca m2 av nya bostäder och m2 lokaler att byggas på området. Idag, finns det några vackra tegelbyggnader såsom lokstallar, bryggeri m m som ska bevaras och anpassas. Mer information om de befintliga byggnaderna behövs för att göra en energi- och klimat analys. 1.2 Preliminär energibedömning Köpt energi i byggnader Om målet är 40 kwh/m2, kan passivhusteknik vara en systemlösning. Passivhus är hus som har en hög komfort, god kvalitet, använder minimalt med energi och bidrar till minskningen av koldioxidutsläppen. 2,22222E+18 Passive House Course in the Internet Passivhusteknik använder i princip god isolering, mycket bra täthet, 0 % köldbryggor, FTX-ventilation, solavskärmning och energieffektiva system. Radiatorer behovs inte. Bergvärmepump, sjövärmepump och biopanna är förnyelsebara system och effektiva lösningar för uppvärmningssystem. Frikyla från berg eller sjö, evaporativ kyla är också hållbara tekniker som ger extra komfort sommartid. Preliminär energiförbrukningsbedömning: Uppvärmning: 20 kwh/m2 Tappvarmvatten: 30 kwh/m2 Fastighetsel: 5 kwh/m2 Hushållsel: 25 kwh/m2 4 (13)

5 Totalt bedömt köpt energi: 80 kwh/m2 (utan värmepump, dvs. COP = 1) Totalt bedömt köpt energi: 47 kwh/m2 (med värmepump, dvs. COP = 3) För köpt energi under 40 kwh/m2, måste man använda extra energieffektiva lösningar. Det räcker inte bara med ett superisolerad och tät byggnad. De viktigaste lösningarna, som kan användas idag, är: Solfångare för tappvarmvatten (minska 40-50% tappvarmvatten) Solfångare för tappvarmvatten och uppvärmning (minska 30-40% värmebehöv) Individuell varmvatten mätning Snålspolande armaturer (minska % tappvarmvatten) Avloppsvärmeväxlare för tappvarmvatten (20-30 % besparing av tappvarmvatten) Solceller (50 % besparing av fastighetsel och installeras 0,025 m2 solceller per m2 BTA) Minska hushållsel genom att leda in mer dagsljus, använda lågenergiapparater, LED-belysning mm, % besparing. Om de här effektiva lösningarna används, kommer energiförbrukningen vara under 40 kwh/m2. Ny totalt bedömt köpt energi: 50 kwh/m2 (utan värmepump, dvs. COP = 1) Ny totalt bedömt köpt energi: 25 kwh/m2 (med värmepump, dvs. COP = 3) Plusenergihus är också en möjlighet och nya mer innovativa tekniker borde användas, till exempel: Integration av solpaneler i byggnaden. Mer m 2 av solenergi kan installeras på tak och fasader. Arkitekter och konsulter borde samarbeta för bättre integration. Idag, är investeringskost av solceller 50 % än 5 år sedan och därför finns det många mer möjligheter. Phase Change Materials som kan lagra energi om sänka energikrav och också förbättra komforten. Säsongslagring av solenergi. 5 (13)

6 1.3 Byggkostnader Normalt kostar det 0-8 % mer att bygga passivhus än vid byggnation av ett konventionellt hus, beroende av materialval. Detta tjänas in på några år pga den låga energitillförseln. De projekt som har uppförts idag visar på att byggkostnaden inte är så mycket högre för passivhus än vid konventionellt byggande. Extrakostnader för passivhus som mer isolering, bättre dörrar samt värmeåtervinning sparas delvis in i och med att man inte behöver installera något radiatorsystem. Att bygga med passivhusteknik är relativt nytt för de flesta entreprenörer. Därför har mer tid och resurser gått till utbildning och projektering för de första passivhusprojekten. När husen sedan byggs är det väldigt viktigt att husen blir ordentligt täta och fuktsäkra. Därför behöver byggarbetarna lite mer tid, vilket också innebär en kvalitetssäkring. När passivhusbyggandet får större spridning kommer kostnaderna att sänkas ytterligare1. Om vi jämför köpt energi av ett vanligt nytt hus med ett passivhus. Köpt energi på ett vanligt nytt hus i Östersund är cirka 155 kwh/m2 med hushåll ingår. Ett standard passivhus kan gå ner i förbrukning till 25 kwh/m2. Om nollenergi or plusenergi är målet, kommer investeringskost att öka (13)

7 1.4 Metodik för framtid arbete Ett Dynamic Simulation program IES Virtual Environment används som 3D energisimulering software. Sammanfattning metodik: - Energiförbrukning analyseras utifrån 3D Arkitekt modell med IES software. - Energiutredning rapport som visar bästa passiva lösningar, dvs. optimal orientering av byggnader, optimal storlek av fönster för varje fasade, solavskärmning, grön tak m m. - Energiutredning av aktiva lösningar, dvs. solceller, solfångare, avloppväxlare mm. 1.5 Teknikseminarium 23 maj Vi har gjort en energiberäkning kalkyl av ett exempelhus på området. Resultatet visar att 65 kwh/m2 köpt energi för uppvärmning, tappvarmvatten och fastighetsel för bostäder är en rimlig nivå som baskrav för området. En preliminär bedömning för köpt energi för lokaler uppskattas till 50 % av energikrav i BBR19. 7 (13)

8 2 Solstudie 2.1 Nuläge Befintliga byggnader Mojligheter av skuggning Området är optimalt för solenergi och inomhus dagljus. Det är en stort öppnat plats vid stranden. Stranden är sydväst orienterad. Det finns ett område med befintliga byggnader där skuggning mellan dem och nya byggnader borde analyseras. 8 (13)

9 2.2 Metodik Beräkningarna från solstudien är uppdelade i 2 kategorier: - Beräkningar av naturligt ljus inomhus och utomhus med Dynamic Simulation program IES Virtual Environment i 3D. En klimatutredning visar hur solenergi påverkar komfort. Husplacering, fönster area, och geometri av byggnader är viktiga parametrar som påverkar mängden inkommande solstrålning och därför också inomhusklimatet. - Beräkningar av hur mycket energi vi kan få från solen för att producera varmvatten och elektricitet. 9 (13)

10 3 Vindstudie 3.1 Nuläge På Storsjö Strand planeras promenadstråk, cykelväg, parkområden, bostäder, kontor och eventuellt hotell. Platsen för Storsjö Strand utgörs idag av Storsjöstråket. Denna ligger längs stranden vid Storsjön och vätter mot VSV. Läget vid stranden med stora öppna vattenytor betyder att det är speciellt utsatt för vind inom sektorn ost-syd-ost till nord-nord-väst, se figur 1. Kortaste sträckan över vattnet till ett landområde är Frösön med ett avstånd på ca 1 km. På andra sidan av Storsjö Strands utbredningslinje mot nord-ost, finns ett öppet avlångt järnvägsområde med en längd på ca 1 km och bredd ca 100 m. De mest förekommande vindriktningarna på Frösön enligt SMHI (sannolikt vinddata från Östersunds flygplats ) är syd och nord-väst. De kallaste vindarna kommer från nordost. Vindstatistik vid stora öppna vattenytor vid Storsjö Strand kan avvika från Frösön. En annan faktor är att strandlinjerna i området smalnar av till en trattliknande form i riktning norr-syd i sundet mellan Frösön och Storsjö Strand, vilket kan innebära andra och troligen högre vindar jämfört mot vindstatistik på Frösön, varför en storskalig vindsimulering bör göras för området kring Storsjö Strand. 10 (13)

11 Frösön / Östersunds flygplats ca 1 km Storsjö Strand Kritiska vindriktningar Figur 1. Omgivning kring Storsjö Strand. Sammanfattning Nuläge Storsjö Strand är relativt utsatt för vind och ligger vid Storsjön med stora öppna vattenytor mot sydväst och öppet järnvägsområde mot nordost Strandlinjerna i området kan eventuellt öka vindstyrkan samt ge andra vindriktningar än annars känd vindstatistik på Frösön. 3.2 Metodik Som kriterier för vindkomfort kan Lawsons komfortkrav användas, se figur 2. Den anger hur stor en vindhastighet mest får vara, och hur ofta den får förekomma, beroende på aktivitet i det studerade området. Även effekten av turbulensen hos vinden och lufttemperatur bör läggas till. 11 (13)

12 Inom Sweco finns kompetens för storskaliga vindstudier föra att simulera vindstatistik lokalt i ett specifikt område, i detta fall Storsjö strand. Då skapas en modell over ett område med en radie på några mil km kring Storsjö Strand. Vinden beräknas i modellens utifrån topografi och kända vinddata på någon plats inom modellens område (här Frösön). Resultatet i denna modell överförs sedan till en eller flera vindmodeller på detaljerad nivå med storlek i planet på några hundra meter, där vindar lokalt kring modellerade byggnaderna simuleras. Denna modell omfattar byggnader och topografi i 3D och utifrån arkitektens digitala modeller och annat underlag. Figur 2. Komfortkrav enligt Lawson. I utomhuskomforten bör skuggfria områden undersökas tillsammans med vindkomfort. Till exempel bör man eftersträva att sittplatser i parkområden är i lä för vinden samtidigt som de inte skuggas av byggnader eller vegetation, eller att vissa platser inte samtidigt är dragiga och är skuggade av byggnader. 12 (13)

13 Sammanfattning metodik Beräkning av lokal vindstatistik i området för Strosjö Strand behöver göras, p g a läget vid stora öppna vattenytor och strändernas form i området. Beräkning av vindkomfort lokalt kring byggnader och i områden där personer vistas (parker, promenadstråk, cykelvägar etc). Underlag från arkitekt: Modeller av byggnader som 3D-volymer samt topografisk modell i format iges, sat eller SketchUp. Solstudier utifrån A-modeller i SketchUp. 3.3 Framtida arbete Utifrån resultat från simuleringarna beskrivs hur vindkomfort uppfylls i planerade områden. Denna analys kombineras med solstudier som beskriver områden med sol/skugga dagitd och vindkomfort och under en typisk dag i utvalda månader. Förslag ges på geometriska förändringar av områden och placering av byggnader för att åstadkomma önskade komfortkrav. 13 (13)