Fönsterluckor/window shutters

Fönsterluckor/window shutters Helena Bülow-Hübe, tidigare Tyréns AB (nu FOJAB arkitekter AB) Marja Lundgren,, White Arkitekter AB Helena.bulow-hube@fojab.se resp marja.lundgren@white.se Malmö 2011-09-09

Innehåll 1 Introduktion... 3 1.1 Bakgrund... 3 1.2 Mål... 3 1.3 Tidigare forskning och utveckling... 3 1.4 Skillnad mellan ventilerade och oventilerade luckor för bra fönster... 5 2 Värmeisolering och transmission hos fönster och fönsterluckor... 6 2.1 Glasningens isolerförmåga... 6 2.2 Fönsterluckors isolerförmåga... 7 2.3 Glasningens ljus- och solinsläpp... 9 2.3.1 Ljustransmission... 10 2.3.2 Solenergitransmission... 10 3 Simulering av fönsterluckor... 12 3.1 Metod och antaganden... 12 3.1.1 Utvändiga luckor... 12 3.1.2 Invändiga luckor... 15 4 Resultat... 16 4.1 Resultat för passivhusfönster... 16 4.1.1 Maximalt värmebehov för olika luckor... 16 4.1.2 Årligt energibehov med tät lucka R=1... 16 4.1.3 Resultat för invändig gardin... 18 4.1.4 Netto U-värde för passivhusfönstret i januari... 19 4.2 Resultat för samtliga fönstertyper... 21 4.2.1 Netto U-värde för fönsterluckor... 21 4.2.2 Årligt energibehov... 23 5 Diskussion... 26 6 Slutsatser... 27 7 Referenser... 28 Appendix 1 Beräknat energibehov med utvändiga luckor... 29 Appendix 2 Beräknat energibehov med invändig gardin... 31 2

1 Introduktion 1.1 Bakgrund 2009 beviljades Helena-Bülow-Hübe, Tekn. Dr vid Tyréns AB och Marja Lundgren, Arkitekt SAR/MSA vid White arkitekter AB medel från ARQ, ARKUS, CERBOF och Tyréns Stiftelse till en inspirationsskrift om fönsterluckor. Denna skrift kommer att ligga klar under hösten 2011. Bakgrunden till skriften är att lågenergihus och särskilt passivhus på nordiska breddgrader ställer mycket höga krav på klimatskalet, där fönstret utgör en av de svaga punkterna. Byggnadsutformningen ska samtidigt möta brukarens behov av utsikt, dagsljus och en arkitektoniskt god miljö. Med skriften vill vi möjliggöra en utveckling som erbjuder en god kompromiss mellan ljusinfall och utblickar och energiminimering. Byggnadens utformning har stor betydelse för dess beständighet, och beständigheten har i sin tur stor betydelse för byggnadens totala miljöpåverkan. Denna rapport utgör slutrapport för de beräkningar som genomförts inom projektet. 1.2 Mål Målet med utvecklingsprojektet är att ta fram en inspirationsskrift som lyfter fram fönsterluckor som arkitektonisk detalj med funktion att minska energianvändningen (genom ökad isolering och minskad nattutstrålning) och att inverka positivt på glasytornas storlek i relation till upplevelse av inomhusklimat och uppfyllande av krav för lågenergihus och särskilt för att klara passivhuskraven (Feist, 2000 resp FEBY, 2009). Inspirationsskriften ger läsaren teoretiskt underlag, baserat på energiberäkningar, för fortsatt arbete med en reell utformning eller prototyp. I skriften belyses för- och nackdelar av olika konstruktion som underlag för fortsatt arbete med utformning av fönsterluckor. 1.3 Tidigare forskning och utveckling Under sjuttio- och åttiotalet utvecklade Folke Hagman, tidigare ansvarig för energiekonomisk utveckling inom området byggteknik vid Rockwool AB i Skövde, en fönsterlucksprototyp med stöd av STU och Byggforskningsrådet (BRF). Genom Lunds Tekniska Högskola har vi fått del av det arbete han lämnade efter sig då han gick bort år 2000 (född 1908). Prototypen bestod av en ram som var 40-50 mm tjock, i ramen lades isolering (mineralull eller cellplast). Luckan var täckt med plywood och gles panel, Figur 1.1. Luckan täcker även karm och infästningsytorna för fönstret i väggen för bättre helhetslösning avseende köldbryggor. 3

Figur 1.1 Bilder på fönsterluckor utvecklade av Folke Hagman. De effekter han studerade utifrån användningen av fönsterluckan och genom fullskaletester var dess termiska funktion, akustiska funktion, rumsklimat och skyddsfunktion. Avseende termisk funktion angav Hagman att de isolerande luckorna möjliggjorde för ett fönster med k- värde (numer U-värde) 2,4 W/m 2 K att istället vid fönsterluckan i funktion nå k-värde 0,7 W/m 2 K och från 2,0 till 0,5. Avseende den akustiska funktionen uppmättes förbättringar för ett fönster med reduktionstal om 25 db till 10-15 db och för ett fönster om 20-25 db till 5-10 db. Han angav även möjligheten att låta fönsterluckan bidra till bullerdämpning i gaturummet genom att utföra dem som akustiska fasadabsorbenter. I januari 2001 presenterades ett examensarbete om fönsterluckor vid Högskolan i Karlstad. Luckorna som författaren döpte till LUNSTER tillverkades av 70 mm foamglas och monterades som invändiga motorstyrda fönsterskjutluckor i en byggbod försedd med ett kopplat tvåglasfönster. En likadan byggbod utan luckor ställdes upp bredvid. Mätningar utfördes på innetemperatur och energianvändning för uppvärmning av bodarna och en energibesparing på upp mot 16% kunde noteras. (Midbøe, 2001). I examensarbetet visades att motordriften kunde lösas till en relativt billig kostnad. Styrningen utgick från uppmätt energiflöde genom fönstret, men det fanns även en tanke om brukarnas upplevelser och att inte komma in i ett mörklagt rum, varför styrningen även inkluderade en närvarosensor. En färdigutvecklad produkt återfinns i Tyskland. Det är Denk-Rolladen (www.denkrolladen.de) som erbjuder en isolerande utvändig fönsterpersienn baserad på en patenterad lösning kallad Vakutemp, utvecklad av Martin Endhardt, arkitekt i Tyskland även certifierad Passivhusarkitekt vid Passivhusinstitutet PHI. Den utvändiga persiennen är inte genomsiktlig men det går att separera ingående delar något så att ljus kan ges i delar av fönstret medan andra är täckta. Huvudprincipen är dock en helt täckande persienn, med skenor vid sidorna om fönstret. Persiennen har testats i Hot-Box-mätningar vid Institut für Fenstertechnik i Rosenheim. I en artikel i Energie Effizientes Bauen 3/2004 anger man att för ett bra fönster (uppgivet U-värde 0,7 W/m²K) kan energiförlusterna minska med 17% och för ett äldre fönster (uppgivet U-värde 2,4 W/m²K) kan energiförlusterna minska med 40%. Fönsterpersiennernas teknik bygger på vakuumteknik och avskärmningens värmegenomgångstal motsvarar det för 70 mm tjocka styroporplattor. Utformningen av Vakutemp har idag inte de arkitektoniska kvaliteter vi eftersöker men de tester som utförts stödjer den tes vi avser visa avseende fönsterluckors energieffekter. En annan inriktning som skulle kunna minska energibehovet ytterligare är att använda fyrglasfönster. Detta provades redan 1992 av NUTEK och några skandinaviska tillverkare erbjuder denna lösning än idag. Vår invändning mot denna lösning är främst att de fyra glasrutorna, ofta med ett visst grönstick i glaset och med flera lågemissionsskikt innebär ett 4

minskat dagsljusinfall och har enligt vår uppfattning passerat det önskvärda för en byggnad avseende ljus och utblickar under dagen. I en studie av (Bülow-Hübe, 1995) jämfördes två likadana rum, där enda skillnaden var att ett rum hade ett fyrglasfönster med två st LE-skikt och det andra ett treglasfönster med klara glas. I rummet med fyrglasfönstret upplevdes dagsljuset mindre klart, och rummet upplevdes även som mörkare och mer slutet. Fyrglasfönstret modifierades därefter så att det fjärde klara glaset kunde monteras bort, och det infallande dagsljuset jämfördes sedan mellan de tre fallen. Det visade sig att det främst var de två LE-skikten som påverkade dagsljuset, inte så mycket det fjärde klarglaset. Det var inte bara ljusnivån i rummet som sjönk, utan det var främst så att beläggningarna favoriserade insläpp av ljus mitt i det synliga området, vilket upplevelsemässigt uppfattas som blått eller grönt ljus, medan både kortare våglängder (lila) och längre våglängder (gult, orange och rött) filtrerades bort i större grad. Moderna solskyddsglas har samma effekt på dagsljuset, nämligen att de kraftigt favoriserar insläpp av dagsljus mitt i det synliga området, (där ögats känslighet är som störst) medan transmissionen för ljus längre från mitten är avsevärt lägre. Detta ger också ett grönstick i glaset i transmission. 1.4 Skillnad mellan ventilerade och oventilerade luckor för bra fönster För att innehålla passivhuskraven blir fönsterytan vanligen en avgörande parameter. Med isolerande fönsterluckor minskas värmeförlusterna, vilket då t ex kan möjliggöra större fönster och därmed större dagsljusinfall och mer utblick. Alternativt kan utvecklingen av passivhus underlättas i kallare klimat. Enkla jalusier av metall eller plast av den typ som är ytterst vanliga i Tyskland, Frankrike och Spanien har dock endast en begränsad isolerförmåga, upp till ett värmemotstånd på ca R= 0,2 m²k/w. Isoleringen utgörs då främst av den någorlunda stillastående luft som innesluts mellan luckan och fönstret och med ett visst bidrag av isolering inne i jalusin. Sådana luckor har endast begränsade möjligheter att fungera som någon märkbar tilläggsisolering för redan välisolerade fönster i passivhus. För att ha en mer betydande effekt måste värmemotståndet sannolikt vara ungefär i paritet med fönstrets eget värmemotstånd, dvs ca R=1 m²k/w eller mer, vilket ställer större krav på isolerförmågan hos luckan själv och att denna kan konstrueras utan stora köldbryggor. Sådana luckor skulle kunna byggas på enkelt sätt av ett ramverk av trä och fyllas med t ex vanlig mineralullsisolering, så som Folke Hagman föreslog. Med denna form av ganska enkla men isolerande utvändiga luckor kan värmemotståndet ökas avsevärt jämfört med jalusier, men begränsas i praktiken av den tjocklek man kan acceptera på luckan. Till exempel skulle värmemotståndet hos en lucka med 4 cm tjock isolering bli ca R=1 m²k/w (med värmekonduktiviteten ca 0,04 W/mK) och med 8 cm tjock isolering fås R=2. Moderna högpresterande isolermaterial, så som t ex vakuumisolering skulle kunna erbjuda samma isolerförmåga men i ett betydligt tunnare och smäckare utförande. T ex kan åtminstone teoretiskt ett värmemotstånd på R=4 m²k/w åstadkommas med endast 2 cm tjock vakuumpanel (värmekonduktivitet 0,005 W/mK). Detaljutformningen blir dock sannolikt avgörande för framgången, särskilt med tanke på inneslutningen av isoleringen och att kunna undvika stora köldbryggor i kanterna på luckan. En annan kritisk faktor är hur tätt luckan kan fås att sluta an mot fönstret eller fönsternischen. 5

2 Värmeisolering och transmission hos fönster och fönsterluckor 2.1 Glasningens isolerförmåga Att fönsterglasningen har en viss isolerande förmåga beror inte på fönsterglaset själv (som leder värme bra) utan på att spalterna mellan glasen isolerar, dels genom att konvektionen (luftrörelserna) blir lägre, dels genom att de långvågiga strålningsförlusterna fördröjs. Varje spalt utgör således ett värmemotstånd som består av en konvektiv del och en strålningsdel. I ett äldre tvåglasfönster (med vanligt klarglas) utgör strålningsförlusterna genom glasdelen ca 2/3 och konvektionsförlusterna 1/3. Glasningens isolerförmåga blir bättre ju fler glas (eller luftspalter) som används. Det totala värmemotståndet hos glasningen (R glazing ) fås genom att addera värmemotståndet för varje spalt (R gap ) med det inre och yttre värmeövergångsmotståndet, R si + R se. U-värdet för glasningen fås slutligen genom att invertera glasningens totala värmemotstånd, se ekvation 1 och 2. Ekv. (1 & 2): R U glazing = Rsi + glazing 1 = R glazing R gap + R se För att ge lite inledande siffror för värmemotstånd brukar värdet på R si och R se antas till 0,13 resp 0,04 m²k/w. Värmemotståndet hos en spalt med klara glas är ca 0,17 m²k/w. Värmemotståndet hos en treglasruta illustreras i Figur 2.1. Treglasruta R se =0,04 R spalt 1 =0,17 R spalt 2 =0,17 R si =0,13 R tot =0,04+0,17+0,17+0,13 = 0,51 U=1/R tot =1/0,51 = 1,96 Figur 2.1 Exempel för en treglasruta: Värdet på R si och R se brukar antas till 0,13 resp 0,04 m²k/w. Värmemotståndet hos en spalt med klara glas är ca 0,17 m²k/w. U-värdet för en treglasruta med klara glas blir då omkring 1/(0,13+0,17+0,17+0,04 )= Ca 2,0 W/m²K. På motsvarande sätt fås U-värdet för en tvåglasruta med klara glas till omrking 1/(0,13+0,17+0,04) = Ca 2,9 W/m²K. 6

I moderna fönster förbättras isolerförmågan hos en spalt dessutom avsevärt om glaset beläggs med en mikroskopiskt tunn ytbeläggning som har en låg emittans, dvs låg förmåga att ta emot eller skicka ut långvågig värmestrålning. Beläggningen kallas för LE-skikt eller populärt energisparglas. Det är viktigt att komma ihåg att LE-skiktet måste vändas in mot spalten för att göra nytta (för att undertrycka strålningsutbytet mellan glasen på ömse sidor om spalten). Dagens moderna energisparglas har emittanser ner mot 1%, vilket i princip eliminerar all strålningsförlust mellan glasen. Energisparglasen är den avgjort främsta orsaken till att dagens moderna energifönster har så låga U-värden. Om luften mellan glasen dessutom byts mot en tyngre gas, vanligen argon, förbättras isolerförmågan ytterligare något lite. Detta innebär naturligtvis att sk isolerglas (alt. isolerkassetter) måste användas, dvs två eller tre glas som permanent förseglas genom att de limmas på en distansprofil varvid luften eller gasen permanent innesluts. Spaltbredden har en viss betydelse för isolerförmågan, för varje gas finns en optimal spaltbredd då värmeförlusterna når ett minimum. Värmemotstånden för spalter med belagda glas, t ex LE-skikt och spalter med andra gaser än luft gås inte igenom här, men beskrivs litteraturen och tillämpliga standarder, se t ex (Bülow- Hübe, 2001) och EN 673 eller ISO 15099. De LE-skikt som ger den allra lägsta emittansen (1-4%) är idag baserade på mjuka silverbeläggningar. Att de är mjuka innebär en viss nötningskänslighet och därför används de endast i isolerglas. Hårda, tåliga beläggningar baserade på tennoxid finns också. Dessa har en emittans på ca 16% vilket inte ger samma låga U-värden för glasdelen men de har å andra sidan ett användningsområde i fönster med kopplade bågar. Ofta blir förlusterna genom karm och båge lägre vid kopplade bågar än vid isolerkassetter i enkel båge. Så för fönstret som helhet kan de lägre förlusterna genom kopplade bågar väga upp effekten av en något sämre glasdel. Hos de stora glastillverkarna har det sedan ett antal år funnits en jakt på att utveckla beläggningar med så låga emittanser som möjligt för att sänka U-värdet på glasdelen. Medvetna fönstertillverkare har också sett till att anpassa fönsterbågen så att glaskassetten kan utformas med optimal spaltbredd. Däremot saknas, åtminstone i Sverige, samma jakt på att utforma själva karm- och bågdelen i fönstret för att nå så låga värmeförluster som möjligt. Här finns fortfarande en del att göra. Även infästningen av fönstret i väggen ger upphov till extra värmeförluster som absolut inte är försumbara och som borde ägnas långt större uppmärksamhet i designprocessen. 2.2 Fönsterluckors isolerförmåga Effekten av att använda enkla fönsterluckor kan man föreställa sig genom att betrakta fönsterluckan som ytterligare ett glas som skapar ytterligare en luftspalt och därmed ett värmemotstånd till som kan adderas till fönstrets totala värmemotstånd, Figur 2.2. Vi kan kalla luckans sammanlagda värmemotstånd för ΔR, för att spegla det extra värmemotstånd som kan adderas till glasets värmemotstånd, se ekvation 3. ΔR kan i sin tur beräknas genom att addera spaltens värmemotstånd R gap med luckans eget värmemotstånd, R sh, se ekv 4. Luckans eget värmemotstånd kan för massiva material bestämmas ur materialtjockleken och av värmeledningsförmågan hos materialet, se ekv 5. 7

Ekv. (3): Ekv. (4): Ekv. (5): Rglazing + shutter = R Δ R = R gap + Rsh d R sh = λ glazing + ΔR där R glazing är värmemotståndet för glasningen, R gap är värmemotståndet hos spalten mellan glasning och lucka och R sh är värmemotståndet hos själva luckan, d är luckans tjocklek i (m) och slutligen λ är värmekonduktiviteten (W/mK) hos materialet i luckan. Ju tjockare lucka och ju lägre värmeledningsförmåga, desto högre värmemotstånd får luckan. d = 0,025 0,05 0,1 0,025 λ = 0,04 0,04 0,04 0,005 R = 0,625 1,25 2,5 5 Figur 2.2 Värmemotståndet hos en homogen skiva fås genom att ta tjockleken d på materialet och dividera med materialets värmeledningsförmåga, λ. Det säger sig dock självt att flödet av uteluft mellan fönster och lucka inte får vara för stor, annars gör fönsterluckan ingen större nytta och ekvationerna ovan blir ogiltiga. Visserligen skapar luckan även ett strålningsskydd mot en kall himmel så denna effekt kvarstår även om ventilationen är hög. Lucka Treglasruta R se =0,04 ΔR R spalt 1 =0,17 R spalt 2 =0,17 R si =0,13 R tot =0,04+ ΔR +0,17+0,17+0,13 = 0,51+ ΔR U=1/R tot Figur 2.3 Exempel för en treglasruta med fönsterlucka: Värmemotståndet för luckan och spalten tillsammans kallas ΔR och detta får adderas till glasets värmemotstånd. Värdet på ΔR beror av fönsterluckans täthet och av luckans eget värmemotstånd, R sh. 8

Då det är svårt att anta att fönsterluckor blir helt täta, blir beräkningen av isolerförmågan hos ett fönster med fönsterlucka inte helt rättfram, då vi på något sätt måste kunna bestämma effekten av luckans täthet. Hur denna kan beräknas och vilka värmemotstånd som kan antas för olika täta luckor finns dock beskrivet i en Europeisk standard, EN13125:2001, som behandlar Shutters and blinds. Enligt standarden delas produkterna in i 5 olika täthetsklasser, från mycket luftgenomsläppliga till mer eller mindre helt täta. För klass 1, produkter med mycket hög luftgenomsläpplighet, får värmemotståndet på grund av luckan ansättas till ΔR = 0,08 m²k/w. Klass 1: Luckor med mycket hög luftgenomsläpplighet: ΔR = 0,08 m²k/w Ingen effekt av luckans eget värmemotstånd, R sh, får alltså antas när luckan är mycket otät och spaltens värmemotstånd är avsevärt lägre än för stillastående luft. Man kan anta att värmemotståndet då främst skapas av det strålningsskydd som luckan ger och/eller att luckan minskar luftrörelserna i spalten något. För övriga klasser får man tar mer eller mindre höjd för luckans eget värmemotstånd. För t ex klass 4, luckor med låg lufttäthet, får man ta följande hänsyn till luckan: Klass 4: Luckor med låg lufttäthet: ΔR = 0,8R sh + 0,14 I den yttersta änden på skalan finns klass 5, s k lufttäta luckor. Här får luckans eget värmemotstånd utnyttjas till 95%. Till detta läggs värdet 0,17, dvs det värde vi brukar anta för en vanlig luftspalt i ett fönster: Ekvationen för luckans värmemotstånd ser då ut som följer: Klass 5: Lufttäta luckor: ΔR = 0,95R sh + 0,17 Standarden anger vissa begränsningar för när ekvationerna får tillämpas. T ex anger man att ekvationerna får användas för luckor vars värmemotstånd högst är 0,3 m²k/w. Detta motsvaras t ex av en 10-11 mm tjock skiva av cellplast eller mineralull. 2.3 Glasningens ljus- och solinsläpp Under dygnets ljusa timmar sker en transport, en transmission, av kortvågig solstrålning in i rummet. Huvuddelen sker förstås när det finns direkt solstrålning, men även den diffusa delen från himmel och mark ger betydelsefulla bidrag. En del av denna strålning är "synlig" och förser oss med dagsljus inomhus. Men strålningen från solen når oss genom ett större våglängdsområde än det vi kallar synligt ljus. Strålningen kan indelas i: 1) UV-strålning (λ < 380 nm). Icke-synlig ultraviolett strålning som har liten betydelse för energibalansen i byggnader. Den är viktig för D-vitaminproduktion och kalciumupptag i kroppen, men kan i höga doser vara skadlig för människor, växter och textilier. 2) synligt ljus (380 nm < λ < 780 nm). Det viktigaste våglängdsområdet vilket innehåller ca 50 % av energiinnehållet från solen. Vanligt fönsterglas har en hög transmission i detta område. 3) nära-infraröd strålning (780 nm < λ < 2500 nm). Den del av solstrålningen som når markytan och som inte är synlig. Ungefär 40 % av energiinnehållet från solen finns i detta intervall. 9

4) IR-strålning (λ > 2500 nm). Alla ytor vid rumstemperatur utsänder strålning i detta område. Vanligt fönsterglas är opakt (ogenomskinligt) för dessa våglängder. Strålningen absorberas dock och strålas sedan vidare både utåt och inåt. Huvuddelen av energiförlusten i ett vanligt fönster sker på detta sätt. Figur 2.4 Den spektrala fördelningen av solstrålning vid markytan (då strålningen passerat atmosfären) samt fördelningen av strålning hos en kropp vid rumstemperatur. 2.3.1 Ljustransmission Transmissionen för strålning inom intervallet 380-780 nm viktat mot ögats relativa känslighet kallas för ljustransmission. Ungefär 90 % av det ljus som träffar ett vanligt enkelglas vid vinkelrätt infall transmitteras medan 8% av ljuset reflekteras (R = 4% vid varje yta), och de återstående 2-3 % absorberas som värme i glaset. Ju fler glas som används i ett fönster, desto lägre blir förstås ljustransmissionen. Belagda glas påverkar också ljustransmissionen. 2.3.2 Solenergitransmission Transmissionen av solstrålning inom våglängsområde 1-3 kallas solenergitransmission. Här skiljer man vidare på den direkt transmitterade strålningen, direkt (primär) solenergitransmission ST (vilken är jämförbar med ljustransmissionen) och energi som tillförs rummet genom sekundära värmeöverföringsprocesser. Den sekundära delen består av den andel av den i glaset absorberade energin som transporteras in i rummet. När den sekundära delen läggs till den direkta delen kallas detta för den totala solenergitransmissionen, TST eller g- värde (g för engelskans gain). Solfaktor används också för att beteckna samma sak. g-värdet är vanligtvis bara något lägre än ljustransmissionen, men för speciella belagda solskyddsglas kan den vara avsevärt lägre, ungefär halva värdet. För enkelt klarglas är ST ungefär 83 % och g-värdet ca 86 %. Fönstrets totala insläpp av solenergi och dagsljus beror således både av glasningens utformning (antal glas, ev beläggningar), och fönsterytans storlek. Hur dagsljuset fördelas i rummet beror förutom av dessa egenskaper även av fönstrets placering i relation till rummets form, samt av rummets egna reflektionsegenskaper (ljus eller mörka ytor). Transmissionsegenskaperna inom våglängdsområdet 300-2500 nm för några olika glastyper redovisas i Figur 2.4 nedan. Strax efter 2500 sjunker transmissionen ner till 0 för alla glastyper (glaset blir opakt för värmestrålning). 10

T (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Figur 2.5 Klarglas Le-belagt SnO2 UV Synligt Le-belagt Ag Solskyddsglas Nära-IR 0 500 1000 1500 2000 2500 Våglängd (nm) Transmissionsegenskaper hos klarglas, två typer av le-glas samt ett modernt solskyddsglas. 11

3 Simulering av fönsterluckor 3.1 Metod och antaganden 3.1.1 Utvändiga luckor Eftersom standarden EN13125:2001 inte sägs gälla för mer välisolerade luckor (R sh > 0,3 m²k/w), valde vi att utföra dynamiska simuleringar i beräkningsprogrammet ParaSol v 6.0 utvecklat av Lunds Tekniska högskola, Energi och ByggnadsDesign, se www.ebd.lth.se. I ParaSol finns nämligen en modell för utvändiga isolerande luckor där både lufttätheten och isolerförmågan hos luckan kan varieras inom stora intervall. Skillnaden är dock att hela rummets energibalans beräknas, dvs såväl fönstrets storlek och orientering påverkar värmebalansen liksom även rummets värmetröghet, ytterväggsisolering, ventilationsflöde och värmeåtervinning. I våra beräkningar valde vi att studera ett välisolerat rum med ett relativt stort fönster, 25% av golvytan. Det är värt att notera att rummet enbart har värmeförluster genom en yttervägg med fönster i. Det motsvarar således inte en hel byggnad utan snarare ett rum mitt i ett flerbostadshus t ex. Övriga parametrar som ventilationsflöde etc hölls konstanta och beskrivs längre ner. I ParaSol kan luckans värmemotstånd beräknas genom att ange luckans tjocklek (i mm) och värmekonduktivititen (i W/mK). Vidare anges öppningsbredden, w, på den spalt som antas finnas både upptill och nedtill av luckan, se figur 3.1. I sidan antas luckan alltid vara tät. Öppningens bredd varierades sedan mellan 0 och 16 mm för att simulera tätt resp ett mycket otätt montage. Programmet tar endast hänsyn till naturlig konvektion, alltså till drivkraften som orsakas av temperaturdifferenser. Vindens inverkan är inte med i modellen. En annan begränsning är att luckan endast placeras framför glasningen, men ej framför karmen. Detta motiveras av att energitransporten genom den glasade delen är beräkningstekniskt avskild från energitransporten genom den opaka karmen, som behandlas på samma sätt som övriga väggar. 12

w w Figur 3.1 Principbild för fönsterlucka utanför fönster. Olika täta montage kan simuleras i ParaSol genom att variera öppningsbredden mellan lucka och fönster. Luckan antas alltid vara tät i sidled. Luckans isolerförmåga varierades från R sh =0,25 till R sh =4 m²k/w. R sh =0,25 motsvarar alltså enligt avsnittet ovan en isolerande lucka, men en ganska tunn sådan, t ex 8 mm med värmeledningstalet 0,033 W/mK. R sh =1 motsvarar en bättre isolerad lucka med t ex 33 mm isolering. R sh =4 är svårare att åstadkomma rent praktiskt med samma isolering eftersom tjockleken då måste ökas till 132 mm men kan åtminstone teoretiskt fås genom en lucka med s k vaccumisolering, t ex 20 mm med värmeledningstalet 0,005 W/mK. Beräkningarna är utförda för ett bostadsrum i Stockholm med värmeförluster genom en yttervägg med fönster mot söder alternativt mot norr. Rummet har måtten B=3,6 m, D=4,0 m, H=2,7. Fönstret antas ha en yta på 3,6 m² och har simulerats kvadratiskt med sidan 1,9 m. Ytterväggen har isolerats enligt ett U-värde som brukar anges som riktlinje för passivhus i Sverige, dvs med ett U-värde på 0,10 W/m²K. Fönstret simulerades först och främst med ett treglasfönster med ett U-värde på 0,6 W/m²K för glasdelen (kan tänkas motsvara ca 0,8-0,9 W/m²K för hela fönstret). Det innebär att fönstret antas ha 2 st LE-skikt och argonfyllning i bägge spalter. Detta är mer eller mindre standard i passivhusfönster. Därefter studerades ett antal andra glaskombinationer som förekommer idag i nyproduktion eller i befintliga hus, se Tabell 3.1. För enkelhetens skull varierades inte förlusterna genom karmen. Karmens U-värde var 2,16 W/m²K, ett förvalt värde enligt ParaSol vars storlek kan antas ta höjd för randförluster i glaset, förluster genom karmen och även till viss del via infästningarna av fönstret i väggen. Rummet har ventilerats med 5 l/s vilket motsvarar 0,35 l/s, m² golvyta, vilket är minimikrav enligt svensk byggnorm. Värmeåtervinning antas med verkningsgraden 80%. Interna värmelaster (spillvärme) från apparater och personer har simulerats med ett konstant värde på 4 W/m². 13

Tabell 3.1 Studerade fönsterglasalternativ, benämning, uppbyggnad, U-värde (W/m²K) samt total och direkt soltransmittans (g-värde resp ST). Benämning: Uppbyggnad glaspaket * (W/m²K) ** U cog (-) Treglas passiv 4S(3) 16 Ar 4 16 Ar S(3)4 0,58 0,49 0,409 Treglas lågenergi 4 12 L 4 12 Ar S(3)4 0,92 0,54 0,457 Tvåglas lågenergi 4 16 Ar S(3)4 1,18 0,61 0,529 Treglas klarglas 4 12 L 4 12 L 4 1,89 0,69 0,59 Tvåglas klarglas 3 35 L 3 2,8 0,78 0,725 * 4 avser 4 mm klarglas, 3 avser 3 mm klarglas, S(3) en lågemissionsbeläggning med emittansen 3%, Ar anger argon, L avser luft. 12, 16 resp 35 syftar på spaltbredden i mm. ** Värden för glasdel enligt ParaSol g ** ST ** (-) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 g-värde glasning (-) 0,1 3 2,5 2 1,5 1 0,5 U-värde glasning (W/m²K) 0 0,0 Figur 3.2 Samband mellan U-värde och g-värde för studerade glasningsalternativ. Blå punkter avser 2- glaslösningar och röda punkter är 3-glaslösningar. Luckorna har styrts framför allt för att spara värme under uppvärmningssäsong men även för att minska övertemperaturer sommartid: de är stängda (på) så länge utetemperaturen är lägre än rummets balanstemperatur (den utetemperatur för vilken de interna värmetillskotten precis balanserar värmeförlusterna) men öppnas så fort solinstrålningen mot fönstret överstiger 50 W/m². Detta motsvarar ca 5000 lux mot fasaden. På detta sätt är luckorna huvudsakligen alltid öppna dagtid under uppvärmningssäsongen utom mitt i vintern under molniga dagar. Det är intressant att notera att den valda styrstrategin verkar ge den största besparingen på rummets maximala värmebehov av ett antal studerade strategier. Att stänga luckorna alltid ger faktiskt mindre besparing, eftersom den nyttiga solinstrålningen utestängs då luckan antas vara tät (opak). Däremot kan gränsen för solinstrålningen ändras något så att luckan öppnar även under mörka och mulna vinterdagar, men då minskar värmebesparingen. Styrstrategin för att minska övertemperaturer var att stänga luckan om både solinstrålningen mot fasad översteg 50 W/m² och om innetemperaturen samtidigt översteg 26 grader. 14

3.1.2 Invändiga luckor En väsentlig skillnad mellan utvändiga fönsterluckor och invändiga luckor, gardiner eller annat är främst att möjligheten till effektiv solavskärmning begränsas om luckan placeras innanför glaset. Precis på samma sätt som att utvändig solavskärmning generellt sett är det mest effektiva, är utvändiga opaka luckor avsevärt mer effektiva än invändiga luckor. För att invändiga luckor ska kunna begränsa övertemperaturer något, bör de vara ljusa i färgen så att solstrålningen kan reflekteras ut istället för att absorberas. Med invändiga luckor måste man troligen också vara observant på att glastemperaturen inte blir för hög, så att glaset inte spricker av att glasen blir varmare än utan lucka. Tyvärr finns ingen möjlighet att simulera invändiga isolerande fönsterluckor i ParaSol. Men om luckan kan liknas vid en invändig gardin, finns t ex möjligheten att simulera den som en sådan, och den kan då även förses med en lågemitterande yta för att minska strålningsförlusterna ut genom glaset. I ParaSol finns möjligheten att simulera både med öppen och sluten luftspalt där den slutna luftspalten ger störst isolerförmåga. Vi valde i våra simuleringar att göra på detta sätt eftersom det då även gavs en styrmöjlighet av luckan, till skillnad från att simulera ett fyrglasfönster. Vi valde att simulera fönsterluckan med en emittans på 16% mot glassidan, och visar resulat både för tätt montage mot fönstret och med spalten öppen mot rummet. Vidare valde vi att simulera en produkt med relativt hög reflektans av solstrålning för att på bästa vis begränsa övertemperaturerna. Då solinfallet begränsas på detta sätt blir tyvärr även dagsljusinfallet lidande. Den lucka/gardin vi valde att simulera hade följande egenskaper: Soltransmittans: 6%, Solreflektans: 77%, Solabsorptans: 17%. Emittans: 16%. U- värdet för passivhusfönstret förbättrades som mest från 0,58 till 0,47 W/m²K (stängd staplt), medan g-värdet för glasdelen sjönk från 0,49 till 0,24. U-värden och soltransmittans för gardinen tillsammans med samtliga fönstertyper visas i Tabell 3.2. Tabell 3.1 Prestanda för studerade fönsterglasalternativ utan och med invändig gardin med emittans 16%, soltransmittans 6% och solreflektans 77%. U cog avser U-värde glasmitt, g=total solenergitransmittans, ST=direkt solenergitransmittans. Glasning Öppen luftspalt Stängd luftspalt U cog g ST U cog g ST U cog g (W/m²K) (-) (-) (W/m²K) (-) (-) (W/m²K) (-) ST (-) Treglas passiv 0,58 0,494 0,409 0,53 0,266 0,034 0,47 0,243 0,034 Treglas lågenergi 0,92 0,545 0,457 0,81 0,281 0,039 0,67 0,251 0,039 Tvåglas lågenergi 1,18 0,606 0,529 1,02 0,286 0,043 0,8 0,253 0,043 Treglas klarglas 1,89 0,689 0,59 1,58 0,321 0,046 1,12 0,26 0,046 Tvåglas klarglas 2,8 0,785 0,725 2,2 0,29 0,053 1,37 0,238 0,053 15

4 Resultat 4.1 Resultat för passivhusfönster 4.1.1 Maximalt värmebehov för olika luckor Värmeeffekten för det simulerade rummet är högst under årets kallaste dag. I figur 4.1 visas värmeeffektbehovet för den kallaste timmen för passivhusfönstret då utetemperaturen sjunker ner till -19,4 C och innetemperaturen samtidigt hålls till 21 C. För rummet utan lucka uppgår värmeeffekten till ca 13,3 W/m² golvyta. För en helt tät lucka med R sh =0,25 minskar värmeeffektbehovet till ca 12,1 W/m² och till 10,0 W/m² för R sh =4. Om luftspalten däremot är stor, 16 mm, blir värmeeffekten ca 12,4 W/m² oavsett luckans eget värmemotstånd. Redan en liten öppningsbredd gör att energivinsten av fönsterluckan minskar rätt rejält jämfört med en helt tät lucka. Max värmeeffekt rum (W/m²) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Fönsteryta: 25% av golvyta, Ug=0,6 Max effekt vid T ute,min Fönster, utan lucka Lucka R=0,25 Lucka R=1 Lucka R=4 0 4 8 12 16 Spaltöppning, bredd (mm) Figur 4.1 Värmeeffekt för ett södervänt rum med fönsteryta 25% av golvytan. Fönsterglasningen har U- värde ca 0,6 W/m²K och fönstret har simulerats ihop med olika isolerande luckor och med olika täthet, eller egentligen olika öppningsbredd mellan lucka och fönster. 4.1.2 Årligt energibehov med tät lucka R=1 Energibehovet för hela året beräknades med helt tät fönsterlucka och värmemotstånd R sh =1 m²k/w för både en sydlig och nordlig orientering av rummet, se Tabell 4.1. Både värme- och kylbehov beräknades vilket beror på följande: Rummet simulerades en minimitemperatur på 21 C och en max temperatur på 27 C. Även om kylsystem normalt sett inte installeras i bostäder är det brukligt att simulera på detta sätt för att ta höjd för att brukarna försöker vädra ut övertemperaturer. (Annars skulle orimligt mycket solenergi lagras in i stommen och kunna utnyttjas senare). Det ger också en god indikation om eventuella övertemperaturproblem genom att studera kylbehovets storlek. I detta välisolerade rum med ett stort södervänt 16

oavskärmat fönster blir som synes kylbehovet avsevärt större än värmebehovet sett över året. Sk by-pass på ventilationen (att blåsa in luften med utetemperatur sommartid) har dock inte utnyttjats, varför kylbehovet är något överskattat. Fönsterluckans funktion som solavskärmning ses mycket tydligt i i Figurerna 4.2 & 4.3. Kylbehovet för det södervända rummet elimineras nästan helt genom den valda styrningen, dvs att luckan stängs om solinstrålningen är större än 50 W/m² och innetemperaturen samtidigt överstiger 26 C. Sommartid skulle man kunna utnyttja en princip som är vanlig i Syderuopa, dvs att man inte stänger luckan riktigt helt, så att man både kan släppa in lite dagsljus och också ha nytta av att hålla fönstret öppet bakom luckan för god fönstervädring. Tabell 4.1 Simulerat årsbehov för värme och kyla (kwh/m², år). Fönsteryta 25% av golvytan. U glas =0,6 W/m²K. Tät fönsterlucka R=1 m²k/w. Styrning: Luckan stängs om T ute <11 och G<50 W/m². Luckan stängs om T inne >26 och G>50 W/m². Utan fönsterlucka Med fönsterlucka Besparing (%) Södervänt rum Rummets värmebehov (kwh/m²) 12,5 10,6-16% Rummets kylbehov (kwh/m²) 15,8 0,3-98% Norrvänt rum Rummets värmebehov (kwh/m²) 24,7 25,4 +3% Rummets kylbehov (kwh/m²) 4,2 2,9-32% 350 300 Värme-/Kyleffekt (W) 250 200 150 100 50 Värmebehov utan lucka Värmebehov med lucka Kylbehov utan lucka Kylbehov med lucka 0 0 2000 4000 6000 8000 Timme på året Figur 4.2 Simulerat värme och kylbehov för södervänt rum med och utan fönsterlucka. Fönsteryta 25% av golvytan. U glas =0,6 W/m²K. Tät fönsterlucka R=1 m²k/w. Styrning: Luckan stängs om T ute <11 och G<50 W/m². Luckan stängs om T inne >26 och G>50 W/m². 17

350 300 Värme-/Kyleffekt (W) 250 200 150 100 50 Värmebehov utan lucka Värmebehov med lucka Kylbehov utan lucka Kylbehov med lucka 0 0 2000 4000 6000 8000 Timme på året Figur 4.3 Simulerat värme och kylbehov för norrvänt rum med och utan fönsterlucka. Fönsteryta 25% av golvytan. U glas =0,6 W/m²K. Tät fönsterlucka R=1 m²k/w. Styrning: Luckan stängs om T ute <11 och G<50 W/m². Luckan stängs om T inne >26 och G>50 W/m². 4.1.3 Resultat för invändig gardin Resultaten för vår invändiga simulerade lucka eller gardin, som vi gav en viss genomsläpplighet för dagsljus och solstrålning och lågemissionsbeläggning, visar tydligt att invändiga gardiner har en avsevärt sämre effekt på övertemperaturproblematiken, Figur 4.4 och Tabell 4.2. En liten besparing av värmebehovet kan också uppnås, men den begränsas till 4% i det valda exemplet med tätt montage. Resultat för invändig gardin tillsammans med samtliga fönstertyper redovisas i Appendix 2. Tabell 4.2 Simulerat årsbehov för värme och kyla (kwh/m², år). Fönsteryta 25% av golvytan. U glas =0,6 W/m²K. Invändig gardin ST 6%, Le-skikt 16%, tätt montage. Styrning: Luckan stängs om T ute <11 och G<50 W/m². Luckan stängs om T inne >26 och G>50 W/m². Utan fönsterlucka Med fönsterlucka/gardin Besparing (%) Södervänt rum Rummets värmebehov (kwh/m²) 12,5 12,0-4% Rummets kylbehov (kwh/m²) 15,8 13,1-17% 18

350 300 Värme-/Kyleffekt (W) 250 200 150 100 50 Värmebehov utan gardin Värmebehov med gardin Kylbehov utan gardin Kylbehov med gardin 0 0 2000 4000 6000 8000 Timme på året Figur 4.4 Simulerat värme och kylbehov för södervänt rum med och utan invändig gardin. Fönsteryta 25% av golvytan. U glas =0,6 W/m²K. Invändig gardin ST 6%, Le-skikt 16%, tätt montage. Styrning: Luckan stängs om T ute <11 och G<50 W/m². 4.1.4 Netto U-värde för passivhusfönstret i januari Det södervända rummets simulerade värmebehov timme för timme under den första halvan av januari visas i Figur 4.5. Rummet antas som tidigare ha en glasning som motsvarar ett passivhusfönster och en tät isolerande lucka med R=1 m²k/w. Både fallet med och utan styrd utvändig fönsterlucka visas. I samma figur visas även den genom fönstret transmitterade direkta solinstrålningen samt utetemperaturen (höger axel). De dagar då solen lyser lite intensivare är luckan öppen, vilket syns genom att den transmitterade solstrålningen är lika hög som i fallet utan lucka. Perioden är kall, minimitemperaturen uppgår till -19,4 C och i genomsnitt för perioden är utetemperaturen -4 grader. Värmeeffekt (W) 400 350 300 250 200 150 100 50 15 10 5 0-5 -10-15 -20 Utetemperatur ( C) Värmebehov utan lucka Värmebehov med lucka Transmitterad solstrålning utan lucka Transmitterad solstrålning med lucka Utetemperatur 0-25 1/1 3/1 5/1 7/1 9/1 11/1 13/1 15/1 17/1 Datum Figur 4.5 Energianvändning med och utan fönsterlucka samt transmitterad direkt solinstrålning genom glaset (Wh/h) (vänster axel) samt utetemperatur ( C), (höger axel). Fönsteryta 25% av golvytan (alt. Glasyta 17%) av golvytan och fönsterlucka med R=1, helt stängd. Rummet är orienterat mot söder. 19

Genom att för varje timme studera den besparing av värmebehovet som luckan ger, och dividera denna med glasytan och temperaturdifferensen mellan inne och ute kan man översätta besparingen till den minskning av U-värdet för glasningen som den styrda luckan ger. Det är visserligen inte kutym att göra på detta sätt, t ex kommer solinfallet då att tillgodogöras i U-värdet. Normalt sett brukar vi idag alltid räkna på nettoenergibalansen för fönstret genom att behandla förluster och tillskott var för sig. Det betyder att fönstrets transmissionsförluster beräknas via U-värdet i mörkerfallet och solinfallet beräknas genom att solinstrålningen på utsidan av fönstret multipliceras med glasets totala solenergitransmittans, det s k g- värdet. Men låt oss ändå studera U-värdet på detta sätt för en stund. Figur 4.6 visar då besparingen i U-värde för de 16 första dagarna i januari då solinfallet är mycket måttligt och utetemperaturen i genomsnitt är -4 C. Man kan då se att besparingen är störst nattetid då luckan alltid är stängd. När solen går upp och skiner in genom fönstret utan lucka minskar besparingen till noll eller nära noll. Att besparingen nästan uteblir kan också bero på att det solvända rummet drar nytta av solinstrålningen dagtid vilket minskar nettoförlusten genom fönstret. Det ser nämligen ut som att luckan inte öppnat alls vissa dagar (jämför prickarna för instrålad sol i rummet), och då får rummet utan fönsterlucka gynnsammare energibalans än för ett rum med stängd lucka. I genomsnitt uppgår U-värdesminskningen till 0,22 W/m²K för perioden, dvs fönstret med sin dynamiska lucka får ett U-värde på i genomsnitt 0,58-0,22=0,36 W/m²K. På samma sätt har U-värdesminskningen beräknats för alla kombinationer av fönsterluckor och spaltöppningar och detta redovisas i nästa kapitel. Minskning av glasets "U-värde" (W/m²K) 0,15 0,10 0,05 0,00-0,05-0,10-0,15-0,20-0,25-0,30-0,35 1/1 3/1 5/1 7/1 9/1 11/1 13/1 15/1 17/1 Datum Differens U-värde glasdel Genomsnitt för perioden Figur 4.6 Minskningen av glasets U-värde för en lucka helt tät lucka med R=1 ihop med ett fönsterglas med U=0,6 W/m²K. U-värdesminskningen är beräknad genom att dividera värmebehovsdifferensen för rummet med och utan lucka med aktuell temperaturdifferens och glasets yta. Rum mot söder. Med samma metod analyserades även effekten av en tät lucka med R=1 för ett norrvänt fönster. Då instrålningen är så mycket lägre mot ett norrvänt fönster upptäckte vi att det var svårt för ParaSol att få fönsterluckan att öppna med den valda styrningen, och besparingen kan därför vara överskattad jämfört med t ex en tidsstyrd lucka som öppnar dagtid. Beräkningarna leder dock till en beräknad minskning av U-värdet för glassystemet på ca 0,22 W/m²K vilket är precis lika som för det södervända fönstret. Figur 4.7-4.8. 20

Värmeeffekt (W) 400 350 300 250 200 150 100 50 15 10 5 0-5 -10-15 -20 Utetemperatur ( C) Värmebehov utan lucka Värmebehov med lucka Transmitterad solstrålning utan lucka Transmitterad solstrålning med lucka Utetemperatur 0-25 1/1 3/1 5/1 7/1 9/1 11/1 13/1 15/1 17/1 Datum Figur 4.7 Energianvändning med och utan fönsterlucka samt transmitterad direkt solinstrålning genom glaset (Wh/h) (vänster axel) samt utetemperatur ( C), (höger axel). Fönsteryta 25% av golvytan (alt. Glasyta 17%) av golvytan och fönsterlucka med R=1, helt stängd. Rummet är orienterat mot norr. Minskning av glasets "U-värde" (W/m²K) 0,15 0,10 0,05 0,00-0,05-0,10-0,15-0,20-0,25-0,30-0,35 1/1 3/1 5/1 7/1 9/1 11/1 13/1 15/1 17/1 Datum Differens U-värde glasdel Genomsnitt för perioden Figur 4.8 Minskningen av glasets U-värde för en lucka helt tät lucka med R=1 ihop med ett fönsterglas med U=0,6 W/m²K. U-värdesminskningen är beräknad genom att dividera värmebehovsdifferensen för rummet med och utan lucka med aktuell temperaturdifferens och glasets yta. Rum mot norr. 4.2 Resultat för samtliga fönstertyper 4.2.1 Netto U-värde för fönsterluckor Värmebesparingen för olika täta och isolerande utvändiga luckor tillsammans med flera olika glasalternativ beräknades på samma sätt som ovan beskrivet: Genom att dividera med temperaturdifferensen över systemet och glasets yta, beräknades ett nytt netto U-värde. Det som redovisas som simulerade värden avser medelvärdet för perioden 1-16 januari, vilket är en kall och mörk period. 21

I dessa beräkningar studerades 0, 2 resp. 16 mm öppningsbredd på ventilationsspalten. Värmemotståndet hos luckan varierades mellan 0,25, 1, 2 resp 4 m²k/w. Luckorna kombinerades med 5 olika glassystem som beskrivits i Tabell 1 ovan. Dessa simuleringar jämförs med den enkla beräkningen som utgår från att luckan hanteras som ett enkelt värmemotstånd som adderas till glasets värmemotstånd (R glazing =1/U glazing ). Detta innebär att när värmemotståndet för luckan adderats tas ett nytt U-värde för glasning+lucka fram. (Ur R tot =R glazing +R gap +R sh ). Resultaten sammanfattas i de fem diagrammen i Figur 4.9a och b. Dessa diagram visar tydligt att det är svårt att åstadkomma någon större värmeisolering med luckan såvida den inte är mycket tät. Om man lyckas göra luckan tät stämmer dock den enkla beräkningen ganska väl med de simulerade värdena. Även en 2 mm smal spalt påverkar dock energiflödena avsevärt. Vindens påverkan är inte ens med i beräkningsmodellen, varför man kan utgå från att det blir ännu sämre effekt än beräknat med otäta luckor, särskilt i vindutsatta lägen. Luckans täthet framstår därför som A och O för att få någon märkbar effekt som energibesparande åtgärd. Å andra sidan, om man lyckas med att få luckan tät kan man få en oerhörd energiförbättring av fönster med höga U-värden och detta redan med en måttligt isolerad lucka. Fönsterluckor kan alltså vara ett intressant alternativ till fönsterbyten i äldre bebyggelse. U-värde glasning (W/m²K) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 3-glas passiv Simulerat 16 mm spalt Simulerat 2 mm spalt Simulerat utan spalt Enkel beräkning U-värde glasning (W/m²K) 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 3-glas lågenergi Simulerat 16 mm spalt Simulerat 2 mm spalt Simulerat utan spalt Enkel beräkning 0,0 0 1 2 3 4 0,0 0 1 2 3 4 Fönsterluckans värmemotstånd, R (m²k/w) Fönsterluckans värmemotstånd, R (m²k/w) Figur 4.9a Beräknade netto U-värden för glassystem (glasning + fönsterlucka) med fönsterluckor av olika isolerförmåga och lufttäthet samt ihop med olika typer av fönsterglas. Simulerade värden är framtagna i ParaSol. 22

U-värde glasning (W/m²K) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 2-glas lågenergi Simulerat 16 mm spalt Simulerat 2 mm spalt Simulerat utan spalt Enkel beräkning U-värde glasning (W/m²K) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 3-glas klarglas Simulerat 16 mm spalt Simulerat 2 mm spalt Simulerat utan spalt Enkel beräkning 0,0 0 1 2 3 4 0,0 0 1 2 3 4 Fönsterluckans värmemotstånd, R (m²k/w) Fönsterluckans värmemotstånd, R (m²k/w) U-värde glasning (W/m²K) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 2-glas klarglas Simulerat 16 mm spalt Simulerat 2 mm spalt Simulerat utan spalt Enkel beräkning 0,0 0 1 2 3 4 Fönsterluckans värmemotstånd, R (m²k/w) Figur 4.9b Beräknade netto U-värden för glassystem (glasning + fönsterlucka) med fönsterluckor av olika isolerförmåga och lufttäthet samt ihop med olika typer av fönsterglas. Simulerade värden är framtagna i ParaSol. 4.2.2 Årligt energibehov Det i ParaSol framräknade årliga värmebehovet för rummet med de olika kombinationerna av fönsterglas och luckor redovisas i Figurerna 4.10-4.12 nedan. Precis som tidigare har internlaster, ytterväggens isolering etc hållits konstant enligt tidigare angivna värden. Resultaten speglar alltså inte typiska rum från olika epoker, eftersom väggisoleringen hållits på passivhusnivå och värmeåtervinning förekommer i samtliga fall. Men studien fungerar ändå bra som jämförelse av effekten av luckor ihop med olika fönstertyper. Resultaten redovisas i tabellform i Appendix 1. Den sista figuren 4.13 redovisar beräknat kylbehov för rummet. Den skillnad som syns mellan olika fönstertyper beror av både U-värdet och g-värdet skiljer mellan de olika alternativen 23

enligt Figur 3.2. Figuren visar helt enkelt att med opaka utvändiga fönsterluckor kan kylbehov i princip elimineras oavsett vilket fönster och vilken lucka som används. 40 Fönsteryta 25%, tät fönsterlucka Värmebehov (kwh/m²,år) 35 30 25 20 15 10 5 2-glas klarglas 3-glas klarglas 2-glas lågenergi 3-glas lågenergi 3-glas passiv 0 Ingen R=0,25 R=1 R=2 R=4 lucka Värmemotstånd fönsterlucka Figur 4.10 Årligt värmebehov för södervänt rum med olika fönstertyper och olika isolerande luckor. Öppningsspalt 0 mm mellan glas och lucka. 40 Fönsteryta 25%, fönsterlucka med 2 mm spalt Värmebehov (kwh/m²,år) 35 30 25 20 15 10 5 2-glas klarglas 3-glas klarglas 2-glas lågenergi 3-glas lågenergi 3-glas passiv 0 Ingen R=0,25 R=1 R=2 R=4 lucka Värmemotstånd fönsterlucka Figur 4.11 Årligt värmebehov för södervänt rum med olika fönstertyper och olika isolerande luckor. Öppningsspalt 2 mm mellan glas och lucka. 24

40 Fönsteryta 25%, fönsterlucka med 16 mm spalt Värmebehov (kwh/m²,år) 35 30 25 20 15 10 5 2-glas klarglas 3-glas klarglas 2-glas lågenergi 3-glas lågenergi 3-glas passiv 0 Ingen R=0,25 R=1 R=2 R=4 lucka Värmemotstånd fönsterlucka Figur 4.12 Årligt värmebehov för södervänt rum med olika fönstertyper och olika isolerande luckor. Öppningsspalt 16 mm mellan glas och lucka. 25 Fönsteryta 25%, simulerat med tät fönsterlucka Kylbehov (kwh/m²,år) 20 15 10 5 2-glas klarglas 3-glas klarglas 2-glas lågenergi 3-glas lågenergi 3-glas passiv 0 Figur 4.13 Ingen R=0,25 R=1 R=2 R=4 lucka Värmemotstånd fönsterlucka Årligt kylbehov för södervänt rum med olika fönstertyper och olika isolerande luckor. 25

5 Diskussion Studien visar att fönsterluckor kan vara effektiva för att spara både på värmebehov och passiva kylbehov (minska övertemperaturer och minska vädringsbehovet). Tätheten av luckan är dock väsentlig för att luckan ska få avsedd effekt. Samtidigt måste en lucka uppfylla ett antal andra praktiska funktioner om den ska komma till nytta och fungera väl ur alla aspekter. Hur ska luckan styras är en viktig fråga. Ska den styras manuellt eller automatiserat, och vilka kostnader är konsumenterna i så fall beredda att betala för en mer avancerad tekniskt styrning? Hur ska den fungera ihop med fönstret och väggen? Ska den monteras som en del av/tillbehör till fönstret eller ska den monteras till fönsternischen och integreras eller avvika ifrån fasadmaterialet? Hur ska regnvatteninträngning, dränering och uttorkning fungera om luckan samtidigt ska vara tät? Eftersom en lucka kan öppnas måste man räkna med att det ibland regnar in bakom luckan när den är öppen, och ska detta vatten sedan kunna torka bort även om luckan stängs? Om dessa frågor kan lösas på ett smart och enkelt sätt finns en potential för fönsterluckor. Användning av fönsterluckor skulle kunna ge oss möjlighet att öka fönsterytan utan att värmebehovet för rummet ökar. Särskilt i nybyggnation där valet annars kanske står mellan att minska fönsterytorna eller att välja fönster med ännu lägre U-värden för att klara allt tuffare energikrav. Med fönsterluckor kan dagsljusnivån i rummet därför ökas vilket kanske är särskilt önskvärt under vinterperioden. Fönsterluckor skulle då kunna bli ett alternativ till att använda ännu fler glas i fönstren (t ex fyrglasfönster) eller att använda flera LE-glas som minskar ljusinsläppet och som även kan ge en färgförändring av det insläppta ljuset vilket gör att rummen kan upplevas mer mörka och inneslutna (Bülow-Hübe, 1995). Under sommarhalvåret skulle utvändiga täta luckor samtidigt kunna bidra till att minska övertemperaturer och därmed ge bättre inomhuskomfort. Användningen av solskyddsglas skulle också kunna undvikas. De solskyddsglas som vanligen används idag är en form av kombinerade glas med både solskyddsfunktion och LE-funktion. Ju lägre g-värde de har, desto lägre är även ljustransmissionen och de upplevs därmed ibland något mörka, särskilt sett utifrån. Om fönsterluckor kan fås att fungera finns det ett klart intresse inom arkitektkåren för att kunna släppa in mer dagsljus och medge större utblick genom att större fönster och enklare glaskombinationer då kan väljas. I det befintliga beståndet kan fönsterluckor bli ett alternativ till fönsterbyte. 26