BRUKARRELATERAD ENERGIANVÄNDNING Exempel på resultat från mätningar i 1300 lägenheter Hans Bagge, Lotti Lindstrii, Dennis Johansson www.laganbygg.se
Inledning EU har beslutat att alla hus ska byggas som s.k. nära nollenergihus från och med 2021. Det innebär att framtidens byggnader kommer att vara mycket energieffektiva genom bättre isolering, bättre lufttäthet och med värmeåtervinning av ventilationsluften. Användning av hushållsel och tappvarmvatten kommer att vara de största energiposterna i en byggnads energibalans och påverkan på den totala energianvändningen genom brukarnas val av inomhustemperatur kommer att få allt större betydelse. Med högre krav på låg energianvändning ställs allt större krav på att en byggnads projekterade energianvändning i slutändan stämmer överens med den verkliga användningen i drift. Felaktiga antaganden av brukarrelaterade energiposter och innetemperatur är faktorer som i stor utsträckning är orsaken till felaktiga energiberäkningar. Brist på referensdata innebär att beräkningar idag utförs med äldre referensdata och konstanta värden vilket förutom missvisande prognoser över energianvändning även riskerar att leda till feldimensionerade konstruktioner och system samt felaktiga investeringar. För att förbättra underlaget för referensdata har hushållsel, varmvatten, totalvatten och innetemperatur mätts upp under två år i 1300 lägenheter. Lägenheterna har individuell debitering av hushållsel och tappvarmvatten och är belägna i Karlstad. Mätningarna är utförda med timupplösning under 2008 och 2009. En omfattande analys av mätningarna har genomförts vilket finns beskrivet i detalj i rapporten Brukarrelaterad energianvändning Resultat från 1300 lägenheter. Nedan ges några exempel på resultaten i rapporten. För en komplett bild av varje parameter hänvisas till rapporten. Storleken har betydelse Det är viktigt att ta hänsyn till fördelning av lägenhetsstorlekar (antal rum) i byggnaden vid projektering. Detta är särskilt viktigt om det är överrepresentation av en viss typ av lägenheter i byggnaden. Årsmedelanvändningen av hushållsel uttryckt som användning per BOA är störst i ett rum och kök, och i minskande ordning följt av fyra, tre och två rum och kök, se figur 1. Hushållselanvändningen per BOA är 26 % högre i ett rum och kök jämfört med två rum och kök. I en byggnad med endast lägenheter med fyra rum och kök kan det förväntas att användningen av hushållsel är 5 kwh/m 2 BOA högre än i en LÅGAN juni 2013 2
byggnad med lägenheter om två rum och kök. I figur 2 redovisas motsvarande data för tappvarmvattenanvändning. Hushållsel/ (kwh/m 2 BOA) 40 30 20 10 0 1 rok 2 rok 3 rok 4 rok Figur 1. Årsmedelanvändning av hushållsel i olika lägenhetsstorlekar, antal rum och kök (rok). Tappvarmvatten/ (m 3 /m 2 BOA) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1 rok 2 rok 3 rok 4 rok Figur 2. Årsmedelanvändning av tappvarmvatten i olika lägenhetsstorlekar, antal rum och kök (rok). LÅGAN juni 2013 3
Förväntad hushållselanvändning och tappvarmvattenanvändning i en byggnad med olika lägenhetsstorlekar kan uppskattas med hjälp av data som presenteras i huvudrapporten. Årstiden har betydelse Om uppmätt energianvändning görs under en kortare tid, en vecka eller en månad, så är det nödvändigt att ta hänsyn till den aktuella parameterns variation under året vid verifiering av energianvändning. Hushållsel, tappvarmvatten och andelen tappvarmvatten av totaltappvatten varierar under året med högst användning under vintern och lägst användning under sommaren. Hushållselanvändningen under januari månad är 17 % högre än årsmedel, och under juni månad är den 16 % lägre än årsmedel. Tappvarmvattenanvändningen är 4 % lägre under sommarmånaderna medan andelen som varmvatten utgör av den totala vattenanvändningen är 9 % lägre under sommarmånaderna jämfört med övriga året. Kvoten mellan tappvarmvatten och totaltappvatten är av intresse då exempelvis energianvändning för uppvärmning av tappvarmvatten ska uppskattas baserat på uppmätt totalvatten vilket är vanligt förekommande. Resultatet från denna studie visar att årsmedelandelen tappvarmvatten av totalvatten är cirka 40 %. Detta förhållande gäller för samtliga lägenhetsstorlekar. Däremot, är det skillnader beroende på årstid vilket beskrivits ovan. Detta beror på att inkommande kallvatten är varmare under sommaren vilket leder till att mindre andel tappvarmvatten krävs för att uppnå en viss temperatur på totalvattnet i tappstället. Energi för att värma varmvattnet bör ha större variation över året än vad varmvattenvolymen har. Måndag hela veckan? Användningarna varierar mellan olika veckodagar och vid olika tider under dygnet. Det är generellt en något högre användning av hushållsel och vatten under lördagar och söndagar jämfört med vardagar. Variationen under dygnet visar en stor skillnad mellan vardagar och helgdagar där användningen under veckodagar har samma karaktär vilket syns i figur 3 som visar hur tappvarmvattenanvändningen varierar under dygnet för olika veckodagar. Under helgerna ökar användningen vid en senare tidpunkt under morgonen och är högre under dagen vilket sannolikt kan förklaras med senare morgonvanor under helgen och mer tid spenderad hemma. Under vardagar är varmvattenanvändningen högst på kvällen medan helgdagar har högst användning under förmiddagen. LÅGAN juni 2013 4
Tappvarmvattenflöde/(l/(h m 2 BOA)) 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Måndag Tisdag Onsdag Torsdag Fredag Lördag Söndag Figur 3. Dygnsvariation av tappvarmvattnets medelflöde för olika veckodagar under år 2009. Stora spridningar måste beaktas Lägenhets- och byggnadsdata kan till viss del förklara storleken på användningarna men spridningarna tyder på att andra faktorer än de byggnadsrelaterade förklarar skillnaderna i användning. Figur 4 visar på en stor spridning av den årliga hushållselanvändning i lägenheter om tre rum och kök vilken inte förklaras av lägenhetens yta. Motsvarande gäller för samtliga lägenhetsstorlekar, antal rum, och även för vattenanvändning. Detta stokastiska beteende som beror på sådant som inte är fysiskt kopplat till byggnaden innebär att man måste ta hänsyn till spridningen vid projektering och vid analys av mätdata. Det är då viktigt att det finns tillgång till referensdata som är beskriven med statistiska spridningsmått. I huvudrapporten beskrivs samtliga studerade parametrar på olika tidsskalor med statistiska spridningsmått för olika lägenhetsstorlekar och för olika årstider. LÅGAN juni 2013 5
Hushållsel/kWh 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Area/m 2 BOA Figur 4. Årlig hushållselanvändning i lägenheter med tre rum och kök som funktion av lägenhetens yta. Bra mätningar ger snabba och säkra svar Efter att ett nybyggt hus tagits i drift kan det vara av intresse att snabbt kunna bedöma om det fungerar som projekterat vad gäller energianvändning. Då brukandet bedöms ha stor påverkan på energianvändningen i lågenergihus är det viktigt att kunna bedöma om brukandet är som antaget under projekteringen. Att efter ett par månaders drift bedöma brukandet kan göras med bättre kvalitet om användningar som hushållselanvändning och vattenanvändning studeras inte endast som medelvärde under tidsperioden utan även med avseende på karakteristik på olika tidsskalor såsom variation under veckan och dygnet exempelvis som i figur 3. Motsvarande metodik kan även användas på längre mätperioder såsom år för att på ett säkrare sätt bedöma om användningen är som förväntat. Bättre kvalitet på verifieringar kan uppnås genom att studera uppmätt användning med många olika mått på olika tidsintervall och jämföra inte bara årsmedelvärde utan även typisk karakteristik med referenskarakteristik. I samband med att stora delar av byggnadsbeståndet i Sverige och Europa behöver renoveras görs förhoppningsvis även en uppgradering av energiprestandan. För att verifiera en uppgraderad energiprestanda behövs detaljerade mätningar före och efter uppgraderingen. En lägre värmeanvändning efter exempelvis en tilläggsisolering kan i själva verket bero på att de boende ökat sin LÅGAN juni 2013 6
hushållselanvändning, vilket ger mer internvärme, eller minskat sin tappvarmvattenanvändning, vilket minskar värmeanvändningen. Om inte dessa brukarrelaterade poster mäts kommer man att ha svårt att uttala sig om huruvida det är tilläggsisoleringen som är orsaken till att värmeanvändningen minskat. Hur kommer det att bli? I framtiden kommer det förmodligen att mätas allt mer både med tanke på individuell debitering och med tanke på underlag för att verifiera krav och projekterade värden. Med dagens digitala teknik finns möjlighet att hantera stora mängder data vilket möjliggör mätningar med tidsupplösning som gör det möjligt att studera statistik och karakteristik på olika tidsskalor. Det är angeläget att potentialen i uppmätt data används så att så mycket information som möjligt kan komma till nytta. Om tillexempel data mäts med timupplösning så ska ju timupplösningen användas och inte bara summeras till ett årsvärde! De metoder och data som presenteras i rapporten visar på möjligheterna att beskriva mätdata på olika tidsskalor så att den kan användas för verifiering med hög kvalitet och som referensmaterial för framtida projekt. Fördjupning Den fullständiga rapporten, Brukarrelaterad energianvändning Resultat från 1300 lägenheter, finns för nedladdning på www.laganbygg.se/thuva 26. LÅGAN juni 2013 7
LÅGAN (program för byggnader med mycket LÅG energianvändning) är ett samarbete mellan Energimyndigheten, Boverket, Sveriges Byggindustrier, Västa Götalandsregionen, Formas, byggherrar, entreprenörer och konsulter med syfte att öka byggtakten av lågenergibyggnader. www.laganbygg.se