Definition av energiprestanda för nära-nollenergibyggnader systemgränser 1 Detta dokument är avsett som ett underlag för diskussioner om systemgränser som kan ligga till grund för formulering av energikrav för nära-nollenergibyggnader. Nedanstående alternativ utgår från två olika systemgränser, nämligen nettoenergi och levererad energi. Sammanlagt har fyra alternativ utkristalliserats hittills. Dessa är benämnda: 1. BBR (dagens utformning) 2. Viktad levererad energi 3. Nettoenergi inklusive distributionsförluster, och 4. Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler. Med byggnadens energianvändning avses i BBR idag den energi som, vid normalt brukande, under ett normalår behöver levereras till en byggnad (oftast benämnd köpt energi) för uppvärmning, komfortkyla, tappvarmvatten och byggnadens fastighetsenergi. Hushållsenergi och/eller verksamhetsenergi ingår inte. Vilken energi som ingår i byggnadens energianvändning ligger utanför utredningen om systemgräns för nära-nollenergibyggnader. För samtliga alternativ är alltså utgångspunkten densamma: den energi som ingår är energi för uppvärmning, komfortkyla, tappvarmvatten och för byggnadens fastighetsenergi. Bakgrund Levererad energi Levererad energi avser den energi som levereras till en fastighet; den köpta energin. Systemgränsen kännetecknas bland annat av att omvandlings- och interna distributionsförluster tas med i byggnadens energianvändning. I bild 1 motsvaras detta av gränslinje 2, och i bild 2 av tillförd energi.
2 Bild 1. Illustration över energiflöden och olika alternativa systemgränser. Illustrationen är hämtad ur rapporten Allt eller inget Systemgränser för byggnaders uppvärmning (Persson A, Rydstrand C och Hedenskog P, ÅF- & Miljö AB, 2005). Källa ÅF. Bild 2. Illustration över en byggnads värmebehov. Illustrationen är hämtad ur rapporten Allt eller inget Systemgränser för byggnaders uppvärmning (Persson A, Rydstrand C och Hedenskog P, ÅF- & Miljö AB, 2005). Källa ÅF. Att omvandlingsförlusterna ingår innebär bland annat att det är det bränsle eller den el som tillförs en värmepanna som ingår i byggnadens energianvändning. Värmeinstallationen finns inom systemgränsen. Verkningsgraden på en värmeinstallation har därför betydelse för byggnadens energianvändning.
3 Systemgräns levererad energi är utgångspunkten för alternativen: 1. BBR, och 2. Viktad levererad energi Bild 3 är ytterligare en illustration över systemgränsen (för nuvarande energihushållningskrav i Boverkets byggregler, avsnitt 9). Bild 3. Illustration över nuvarande systemgräns för energihushållningskraven i Boverkets byggregler. Illustrationen är hämtad ur Handbok för energihushållning enligt Boverkets byggregler utgåva 2 (Boverket, 2012). Nettoenergi Nettoenergi innebär, som utgångspunkt, att systemgränsen sätts vid den energi som avges från radiatorer eller liknande för att hålla byggnaden klimatiserad (värme och komfortkyla) samt energi för varmvatten och fastighetsdrift. Varken omvandlingsförluster, i exempelvis en värmepanna, eller förluster i den interna distributionen tas med. I bild 1 illustreras detta av gränslinje 0. Bild 2 bidrar med att illustrera bland annat förlusterna. Detta innebär bland annat att värmeinstallationen har lyfts ut ur byggnaden och inte längre ingår som en faktor för bestämningen av byggnadens energianvändning. Värmeinstallationen ligger utanför systemgränsen. Detta är den viktigaste skillnaden i jämförelse med levererad energi. Nettoenergi kan modifieras så att de interna distributionsförlusterna tas med i byggnadens energianvändning. Detta motsvaras i bild 1 av gränslinje 1. Boverket har gjort bedömningen att distributionsförluster bör ingå. Förluster som sker i den interna distributionen kommer delvis byggnaden till godo i form av spillvärme. Om distributionsförluster inte skulle inkluderas leder det till att förluster från värme- och varmvattencirkulation skulle räknas bort vid bestämningen av en byggnads energianvändning och vid jämförelse med en kravnivå. Den interna distributionen skulle riskera att fungera som ett värmesystem som inte räknas med. Skulle dessa förluster inte tas med
4 kan också eventuellt fastställande av en kravnivå längre fram kompliceras utifrån det utvärderingsarbete för lågenergibyggnader som pågår. Ytterligare ett skäl för denna modifierade variant av nettoenergi är att den kan vara fördelaktig ur ett mätperspektiv (förlusterna för den interna distributionen skulle annars behöva bestämmas). Systemgräns nettoenergi är utgångspunkten för alternativen: 1. BBR 3. Nettoenergi inklusive distributionsförluster, och 4. Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler. BBR ställer upp två olika krav beroende på om byggnaden definieras som elvärmd eller inte (utifrån huvudsakligt uppvärmningssätt). Kravet anges sedan direkt för den maximala mängd energi som får levereras (köpas in) till byggnaden. Med elvärme menas: Uppvärmningssätt med elektrisk energi, där den installerade eleffekten för uppvärmning är större än 10 W/m 2 (A temp ). Exempel är berg-, jord-, sjö- eller luftvärmepump, direktverkande elvärme, vattenburen elvärme, luftburen elvärme, elektrisk golvvärme, elektrisk varmvattenberedare och dylikt. Med installerad eleffekt för uppvärmning menas: Den sammanlagda eleffekt som maximalt kan upptas av de elektriska apparater för uppvärmning som behövs för att kunna upprätthålla avsett inomhusklimat, tappvarmvattenproduktion och ventilation när byggnadens maximala effektbehov föreligger. De huvudsakliga numeriska kraven är (som gäller parallellt/samtidigt): Specifik energianvändning: Byggnadens energianvändning fördelat på Atemp (kwh/m2 och år) Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient för de byggnadsdelar som omsluter byggnaden (W/m2K) (isoleringskrav) Installerad el-effekt för uppvärmning (kw) Exempel på formulering BBR Strukturen nedan, och värdena som anges, är hämtade från förslaget till ändring av energihushållningskraven som varit på remiss tidigare i år (2014). Strukturen har arbetats om och förenklats där enbart ovan angivna krav ingår. För varje systemgräns, eller sätt att formulera kraven på, ges ett exempel med samma struktur. Syftet är enbart att ge en överblick hur kraven skulle kunna formuleras för respektive alternativ, för att tydliggöra skillnaderna mellan dem, och för att underlätta diskussionerna. De värden som anges är i detta syfte sekundära. Klimatzon III Småhus Annat än elvärme Elvärme 90 55
5 Flerbostadshus Annat än elvärme Elvärme 80 50 Lokaler Annat än elvärme Elvärme 70 2) 50 3) 0,6 0,6 1), 4) Tillägg: 0,030 * (A temp 130) om arean är större än 130 m2 2) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (q medel 0,35) 3) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 45 * (q medel 0,35) 4) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q 0,35) Om byggnaden har annat uppvärmningssätt än elvärme ska elenergi till elektriska kylmaskiner för komfortkyla räknas upp med faktorn 3, vid bestämning av byggnadens specifika energianvändning (och jämförelse med kravnivån). Byggnaders specifika energianvändning får reduceras med energin från solfångare eller solceller placerade på huvudbyggnad, uthus eller byggnadens tomt, i den omfattning byggnaden kan tillgodogöra sig energin. Om en byggnad försörjs med värme eller kyla från en annan närbelägen byggnad (eller apparat), anses energislaget och kylsättet (t.ex. kylmaskin eller frikyla) för den mottagande byggnaden vara detsamma under förutsättning att byggnaderna finns på samma fastighet eller byggnaderna har samma ägare. Mer elenergi och högre eleffekt än vad som anges i reglerna kan godtas om särskilda förhållanden föreligger, t.ex. om geologiska eller andra förutsättningar inte möjliggör installation av värmepump och inga andra uppvärmningsformer såsom fjärrvärme eller biobränsle är möjliga.
2. Viktad levererad energi 6 Viktad levererad energi ställer enbart upp en kravnivå för energi. I jämförelse med BBR idag ligger i stället värderingen av energislagen (primärenergi eller annan faktor) i de faktorer som används för respektive energislag. Vissa energislag har en hög primärenergianvändning, till exempel el, och andra en lägre, till exempel biobränsle. Den levererade energin för respektive energislag multipliceras med just sin faktor. Detta genomförs för varje energislag som levereras till byggnaden, och summan får inte överstiga ett fastställt krav. Exempel struktur Klimatzon III Krav (E el * F el ) + (E fjärrvärme * F fjärrvärme ) + (E fjärrkyla * F fjärrkyla ) + (E bio * F bio ) + (E övrigt * F övrigt ) [kwh/m2 och år] faktorer (F) El = 1,8-2,5? Fjärrvärme = X Fjärrkyla = X Bio = X Övrigt = 1,0 Småhus 90 Flerbostadshus 80 Lokaler 70 2) 0,6 1), 3) Tillägg: 0,030*(A temp 130) om arean är större än 130 m2 2) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (q medel 0,35) 3) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q 0,35) faktorn kan ha värdet noll för solenergi och för gratisenergi från berg, mark, luft eller vatten genom en värmepump. Dessa energislag hanteras i så fall på samma sätt som i dagens BBR. I övrigt bör ungefär samma för- och nackdelar som för BBR vara aktuella för detta alternativ.
3. Nettoenergi inklusive distributionsförluster 7 Nettoenergi inklusive distributionsförluster utgår från använd energi och tar som utgångspunkt ingen hänsyn till vilken typ av energi som tillförs byggnaden. Perspektivet är kwh och inte typ av kwh. All energi värderas lika. Med systemgränsen spelar det heller ingen roll om omvandlingsförlusterna sker i den egna byggnaden eller på annan plats utanför fastigheten. Omvandlingsförluster exkluderas alltid. Alternativet innebär alltså att samma krav ställs på högsta tillåtna mängd använd energi oberoende av vilken typ av energi som tillförs byggnaden och var den har producerats. Av den anledningen skulle alternativet enbart fokusera på byggnadens egenskaper i form av isolering, värmeåtervinning, styrning- och reglering, installationer för fastighetsdrift, och lösningar för att reducera kylbehov. Exempel struktur Klimatzon III Småhus 90 1) Tillägg: 0,030*(A temp 130) om arean är större än 130 m Flerbostadshus 80 Lokaler 70 2) 0,6 1), 3) Tillägg: 0,030*(A temp 130) om arean är större än 130 m2 2) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (q medel 0,35) 3) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q 0,35) 4. Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler innebär att föregående alternativ modifieras så att en begränsning införs för till exempel hur mycket el som maximalt får levereras till byggnaden. Målsättningen är att behålla systemgränsens egenskaper men samtidigt åstadkomma en styrning av energikällan och som innebär att primärenergi kan beaktas direkt i reglerna.
8 Procentsatsen bör kunna beräknas utifrån primärenergifaktorer eller annan faktor. Alternativt kan regeln formuleras så att minst X procent av den levererade energin ska vara förnybar. Hur den begränsningsregel som är inlagd som en fotnot under följande tabeller bör bestämmas och formuleras är ännu osäkert, bland annat vilken faktor för el/annat alternativ som den bör beräknas utifrån. I det följande har faktorn för el satts till 2,5 och för övriga energislag till 1,0 (inom parentes anges värdet på begränsningsregeln då faktorn för el har satts till 1,8). Exempel struktur Klimatzon III Småhus 90 A) A) Levererad elenergi till byggnaden får maximalt utgöra 40 % (55 %) av kravet på byggnadens nettoenergianvändning. Flerbostadshus 80 A) A) Levererad elenergi till byggnaden får maximalt utgöra 40 % (55 %) av kravet på byggnadens nettoenergianvändning. Lokaler 2), A) 70 0,6 1), 3) Tillägg: 0,030*(A temp 130) om arean är större än 130 m2 2) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (q medel 0,35) 3) Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q 0,35) A) Levererad elenergi till byggnaden får maximalt utgöra 40 % (55 %) av kravet på byggnadens nettoenergianvändning. Ungefär samma för- och nackdelar som för Nettoenergi bör gälla även för detta alternativ, med eventuellt undantag från nedanstående fördelar.