WP1: System för energieffektivitet och bra innemiljö i trähus Hur kan framtidens småhus bli näranollenergi-byggnader Tekn.Lic. Svein Ruud SP Energiteknik
Systemgräns i BBR 16-19 Hushållsel ingår ej i den specifika energianvändningen!
Klimatzonerna i BBR16-19 Klimatzon I: Norrbottens, Västerbottens och Jämtlands län. Klimatzon II: Västernorrlands, Gävleborgs, Dalarnas och Värmlands län. Klimatzon III: Västra Götalands, Jönköpings, Kronobergs, Kalmar, Östergötlands, Södermanlands, Örebro, Västmanlands, Stockholms, Uppsala, Skåne, Hallands, Blekinge och Gotlands län.
Föreslagna målnivåer för nya byggnader enligt Energimyndighetens rapport ER 2010:39 Nationell strategi för lågenergibyggnader Som etappmål för den nationella strategin för NNE-byggnader förslås att 25 procent av alla nya byggnader ska klara de ovan nämnda nivåerna år 2015. För år 2015 föreslås som etappmål för offentliga byggnader att andelen nya och renoverade byggnader om uppfyller målnivån ska vara minst 50 procent. Ovanstående kravnivåer motsvarar nästan en halvering av kraven i BBR19
Mätningar och utvärdering av pilothus Mätningar har utförts på tre nybyggda pilothus, vilka till största delen består av på husfabrik prefabricerade byggnadsdelar. För samtliga pilothus har utvärderingen gjorts utifrån: uppmätt total energianvändning under en 12-månadersperiod tekniska data från hus- och värmepumpsleverantörer Inomhustemperatur och aktuella klimatdata hushållens sammansättning schablonmässig beräkning av hushållsel En jämförelse mellan ursprungligen beräknad och verklig uppmätt energianvändning har på så sätt kunnat göras. Beräkningar har gjorts med beräkningsprogrammet TMF Energi version 2.2
Pilothus 1: Sammanfattning av byggnadsdata U m -värde 0,33 W/m 2 K A om 402 m 2 A temp 184 m 2 Formfaktor 2,19 - Fönsterandel 26 % av A temp Transmissionsförlust 134 W/K Spec. transmissionsförlust 0,73 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,8 l/s m 2 A om Kompakt tvåplans hus med relativt stor andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med fjärrvärmespets
Resultat av mätning och utvärdering för Pilothus 1 Beräknat, normalår, standardiserat boende Beräknat, 2010, standardiserat boende Beräknat, 2010, aktuellt boende Uppmätt, 2010, aktuellt boende Totalt (kwh) Fjärrv. (kwh) El (kwh) Hushållsel (kwh) Energianv (kwh) E BBR (kwh/m 2,år) 23678 8096 14772 6871 16807 91 26006 10949 15057 6871 19135 104 26456 12156 14300 6009 20447 111 25123 9686 15437 6009 19114 104 Efter korrektion för att 2010 var ett ovanligt kallt år bedöms huset uppfylla energikrav enligt BBR15-18. Huset bedöms ligga på gränsen till att klara kravet i BBR19 för icke-elvärmda bostäder (90 kwh/m 2,år), som trädde i kraft 1:a januari 2012 (med en övergångsperiod till 31 december 2012). Huset energianvändning ligger dock långt över den nivå (55 kwh/m 2,år) som i klimatzon III föreslagits gälla för framtidens icke-elvärmda NNE-byggnader.
Pilothus 2: Sammanfattning av byggnadsdata U m -värde 0,24 W/m 2 K A om 455 m 2 A temp 144 m 2 Formfaktor 3,15 - Fönsterandel 21 % av A temp Transmissionsförlust 111 W/K Spec. transmissionsförlust 0,77 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,25 l/s m 2 A om Ej så kompakt enplans hus med mindre andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med elspets
Resultat av mätning och utvärdering för Pilothus 2 Beräknat, normalår, standardiserat boende Beräknat, mätperiod, standardiserat boende Beräknat, mätperiod, aktuellt boende Uppmätt, mätperiod, aktuellt boende Beräknat, mätperiod, aktuellt boende Beräknat, normalår, standardiserat boende Värmepump Totalt (kwh) Hushållsel (kwh) Energianv. (kwh) E BBR (kwh/m 2,år) 310P 16767 6279 10488 72,6 310P 17323 6279 11044 76,5 310P 17278 5416 11862 82,2 310P 17443 5416 12027 83,3 F750 13143 5416 7727 53,5 F750 13028 6274 6750 46,7 Klarar energikraven i BBR15 (som gällde när byggnaden uppfördes) Klarar inte energikraven för elvärmd byggnad i BBR16-19 (55 kwh/m 2 ) Klarar energikraven i BBR16-19 vid byte till effektivare frånluftsvärmepump, men inte föreslaget krav för framtidens NNE-byggnader
Pilothus 3: Sammanfattning av byggnadsdata U m -värde 0,27 W/m 2 K A om 425 m 2 A temp 190 m 2 Formfaktor 2,23 - Fönsterandel 20 % av A temp Transmissionsförlust 116 W/K Spec. transmissionsförlust 0,61 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,6 l/s m 2 A om Kompakt tvåplans hus med mindre andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med elspets som senare byttes till en effektivare frånluftsvärmepump
Byggnadsdata för eluppvärmt förråd: Pilothus 3 U m -värde 0,39 W/m 2 K A om 78 m 2 A temp 18 m 2 Formfaktor 4,35 - Fönsterandel 5,6 % av A temp Transmissionsförlust 31 W/K Spec. transmissionsförlust 1,71 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,8* l/s m 2 A om Litet enplans förråd med liten andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Direktelvärme och självdragsventilation
Resultat av mätning och utvärdering för Pilothus 3 Beräknat, normalår, standard. boende Uppmätt, period 1, aktuellt boende Beräknat, period 1, aktuellt boende Uppmätt, period 2, aktuellt boende Beräknat, period 2, aktuellt boende Beräknat, normalår, standard. boende Värme- Totalt Förråd Hushållsel Energianv E BBR pump (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh/m 2,år) 310P 21986 2405 6969 12612 66,2 310P 22504 2623 7400 12481 65,6 310P 23662 2623 7400 13639 71,6 F750 17948 2678 7400 7870 41,3 F750 19681 2678 7400 9603 50,4 F750 17887 2405 6969 8513 44,7 Klarar energikraven i BBR15 (som gällde när byggnaden uppfördes) Klarar energikraven i BBR16-19 vid byte till effektivare frånluftsvärmepump, men inte föreslaget krav för framtidens NNE-byggnader Stor vinst med den effektivare frånluftsvärmepumpen Det eluppvärmda förrådet klarar inte ens kraven i BBR15
Teoretiska beräkningar för pilothus Beräkningarna har utgått från Pilothus 1 och Pilothus 2 Tre olika byggnadsskal per pilothus 26 olika kombinationer av installationstekniska lösningar Antagande om energieffektiva installationer i alla kombinationer Beräkningar har gjorts med beräkningsprogrammet TMF Energi version 2.2 Antagande om mindre användning av hushållsel i framtidens hus standard förbättrat passivhus Pilothus 1 6871 5497 4123 Pilothus 2 6279 5023 3767
Sammanfattning av byggnadsfysikaliska data Pilothus 1 standard förbättrat passivhus U m -värde 0,33 0,27 0,18 W/m 2 K A om 402 402 402 m 2 A temp 184 184 184 m 2 Formfaktor 2,19 2,19 2,19 - Fönsterandel 26 26 20 % av A temp Transmissionsförlust 134 109 73 W/K Spec. transmissionsförlust 0,73 0,60 0,40 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,8 0,4 0,2 l/s m 2 A om Pilothus 2 standard förbättrat passivhus U m -värde 0,24 0,21 0,16 W/m 2 K A om 455 455 455 m 2 A temp 144 144 144 m 2 Formfaktor 3,15 3,15 3,15 - Fönsterandel 21 21 20 % av A temp Transmissionsförlust 111 95 71 W/K Spec. transmissionsförlust 0,77 0,66 0,49 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,25 0,25 0,20 l/s m 2 A om
Installationstekniska lösningar (elvärmda byggnader) Förkortning BVP+F BVP+F+SOL BVP+FLM BVP+FLM+SOL BVP+FTX BVP+FTX+SOL LVVP+F LVVP+F+SOL LVVP+FLM LVVP+FLM+SOL LVVP+FTX LVVP+FTX+SOL invfvp invfvp+sol EL+FTX EL+FTX+SOL Beskrivning Bergvärmepump + F-ventilation Bergvärmepump + F-ventilation + Solvärme Bergvärmepump + Frånluftsmodul Bergvärmepump + Frånluftsmodul + Solvärme Bergvärmepump + FTX-ventilation Bergvärmepump + FTX-ventilation + Solvärme Luft-vattenvärmepump + F-ventilation Luft-vattenvärmepump + F-ventilation + Solvärme Luft-vattenvärmepump + Frånluftsmodul Luft-vattenvärmepump + Frånluftsmodul + Solvärme Luft-vattenvärmepump + FTX-ventilation Luft-vattenvärmepump + FTX-ventilation + Solvärme Kapacitetsreglerad frånluftsvärmepump Kapacitetsreglerad frånluftsvärmepump + Solvärme Elpanna + FTX-ventilation Elpanna + FTX-ventilation + Solvärme
Installationstekniska lösningar (icke-elvärmda byggnader) Förkortning Beskrivning stdfvp+fjv Standard frånluftsvärmepump + Fjärrvärmespets stdfvp+fjv+sol Standard frånluftsvärmepump + Fjärrvärmespets + Solvärme FJV+F Fjärrvärme + F-ventilation FJV+F+SOL Fjärrvärme + F-ventilation + Solvärme FJV+FTX Fjärrvärme + FTX-ventilation FJV+FTX+SOL Fjärrvärme + FTX-ventilation + Solvärme BIO+F Biopanna + F-ventilation BIO+F+SOL Biopanna + F-ventilation + Solvärme BIO+FTX Biopanna + FTX-ventilation BIO+FTX+SOL Biopanna + FTX-ventilation + Solvärme F-ventilation = Frånluftsventilation (utan värmeåtervinning) FTX-ventilation = Från- och tilluftsventilation med värmeväxling (värmeåtervinning) Frånluftsmodul = F-ventilation med vätskebatteri för värmeåtervinning Solvärme = termisk solfångare för värme- och varmvattenproduktion
Några beräkningsresultat för bergvärmepumpar (Tm =+6 C) Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus BVP+F 33,9 31,1 26,8 BVP+F+SOL 23,4 21,3 18,4 BVP+FLM 32,5 29,9 25,4 BVP+FLM+SOL 22,2 20,5 16,8 BVP+FTX 32,1 27,8 23,0 BVP+FTX+SOL 22,7 19,5 16,0
Några beräkningsresultat för luft-vattenvärmepumpar (Tm =+6 C) Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus LVVP+F (52,3) (46,8) 41,1 LVVP+F+SOL (46,1) (41,2) 36,2 LVVP+FLM (50,9) (45,9) 39,4 LVVP+FLM+SOL (44,7) (40,2) 34,6 LVVP+FTX (47,8) 40,5 32,6 LVVP+FTX+SOL (41,1) 34,6 27,8 Värden inom parentes klarar inte effektkraven i BBR16-19
Några beräkningsresultat för frånluftsvärmepumpar och direktel (Tm =+6 C) Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus invfvp 55,2 45,6 34,6 invfvp+sol 45,9 37,2 27,2 EL+FTX 110,9 88,9 63,8 EL+FTX+SOL 86,4 68,0 47,3 stdfvp+fjv 79,9 66,9 49,9 stdfvp+fjv+sol 66,7 55,1 39,3
Några beräkningsresultat för fjärrvärme och biopannor (Tm =+6 C) Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus FJV+F 131,7 117,1 95,3 FJV+F+SOL 104,5 92,2 73,9 FJV+FTX 110,9 88,9 63,8 FJV+FTX+SOL 87,5 69,1 48,4 BIO+F 149,1 133,1 109,8 BIO+F+SOL 117,7 104,1 84,0 BIO+FTX 126,3 102,5 75,9 BIO+FTX+SOL 98,7 74,9 55,8
Slutsatser (1) Det är tekniskt möjligt att på olika sätt bygga framtidens småhus så att de uppfyller de föreslagna nivåerna för NNE-byggnader, men det saknas underlag för att säga att det är ekonomiskt rimligt. Mycket enklare att klara föreslagna NNE-krav vid användning av värmepumpar, främst då bergvärmepumpar Kombinationer med fjärrvärme eller biobränsle har vidare mycket svårare att kraven i klimatzon II än i klimatzon III. Detta indikerar att föreslagna skillnaderna i kravnivåer mellan elvärmda och ej-elvärmda bostäder bör ses över, speciellt när det gäller klimatzon I och II. Det är mycket lättare att klara föreslagna kravnivåer i den varmare delen av klimatzon III än i den kallare delen. Samma förhållande antas föreligga i samtliga klimatzoner. Detta innebär också stora skillnader i kravnivå när man passerar en klimatzonsgräns. Det hade därför varit bättre med kravnivåer som t.ex. kopplades till årsmedeltemperaturen.
Slutsatser (2) De föreslagna kraven, liksom dagens byggregler, gynnar större och därigenom totalt sett mindre energisnåla byggnader. Detta indikerar att vid så kraftiga skärpningar av kraven som föreslagits bör man överväga olika kravnivåer för småhus respektive flerbostadshus. Avloppsvärmeväxlare är speciellt intressant i hus som har varken värmepumpar eller solvärme Solvärme i kombination med värmepumpar kan vara ett sätt att klara de föreslagna NNE-kraven. Av systemtekniska och/eller ekonomiska skäl är det dock inte lika lätt att i praktiken införa solvärme. Endast i kombination med biobränsle bedöms solvärme i dagsläget vara ett attraktivt alternativ. Frånluftsvärmepump måste kombineras med både solvärme och byggnadsskal av passivhustyp för att klara föreslagna energikrav Biobränsle måste kombineras med byggnadsskal av passivhustyp samt både FTX och solvärme för att klara föreslagna NNE-krav Mer detaljerade resultat ges i SP Rapport 2011:28