KONTORSBYGGNAD I GLAS Uppföljning av energi, dagsljus och inneklimat för en kontorsbyggnad i glas under system- och bygghandlingsskedet Hamnplan i Malmö Utarbetad av Åke Blomsterberg, WSP Environmental Malmö, januari, 2007 Mall:
Innehållsförteckning Förord...3 1. Bakgrund...4 2. Mål för projektet...5 Systemhandlingsskedet...5 Bygghandlingsskedet...5 3. Metodik...6 Definitioner...6 Systemhandlingsskedet...7 Flexibilitet...8 Dagsljus och elanvändning för belysning...9 Behovsstyrd ventilation...9 Termisk komfort...9 Total energianvändning...9 Elanvändning för hyresgäster...9 Samordning styr- och övervakningssystem...10 Investeringskostnad...10 Bygghandlingsskedet...10 4. Resultat...11 Systemhandlingsskedet...11 Dagsljus...11 Termisk komfort...13 Total energianvändning...13 Elanvändning och flexibilitet...14 Ventilationssystem...20 Investeringskostnader för glasfasader...22 Samordning mellan styr- och övervakningssystem...22 Bygghandlingsskedet...22 Glasfasaden...22 Ventilationssystem...26 Dagsljus och belysning...26 Termisk komfort...27 Total energianvändning...27 Förberedelser för uppföljning under driftskedet...28 5. Delkrav på energianvändning och inneklimat för bygghandlingsskedet...28 2 (48)
6. Säkerställande av uppfyllelse av krav på energianvändning och innemiljö...33 7. Sammanfattning och slutsatser...35 Hamnplan i Malmö...35 Allmänt...37 8. Referenser...38 Bilaga 1: Deltagare i uppföljningen...40 Bilaga 2: Förslagshandling: Utdrag ur Energi och miljöprogram för kv. Bilen 8...43 Bilaga 3: IDA-indata och -utdata...47 Bilaga 4: Utvärdering av Bv2Arch av två arkitekter...47 Förord Beställargruppen lokaler, BELOK, är ett samarbete mellan Energimyndigheten och Sveriges största fastighetsägare med inriktning på kommersiella lokaler. BELOK initierades 2001 av Energimyndigheten och gruppen driver idag olika utvecklingsprojekt med inriktning på energieffektivitet och miljöfrågor. Gruppens målsättning är att energieffektiva system och produkter tidigare kommer ut på marknaden. Utvecklingsprojekten syftar till att effektivisera energianvändningen samtidigt som funktion och komfort förbättras. Gruppens medlemsföretag är: Akademiska Hus AP Fastigheter Castellum/Brostaden Diligentia Fabege Fortifikationsverket Locum Luftfartsverket Midroc Specialfastigheter Statens Fastighetsverk Vasakronan Västfastigheter Till gruppen är knutna även: Statens Energimyndighet Boverket ByggherreForum 3 (48)
CIT Energy Management 1. Bakgrund Moderna kontorsbyggnader har ofta en stor potential för energieffektivisering och inneklimatförbättring. Många moderna kontor må ha en lägre energianvändning för uppvärmning, men har i gengäld ofta en högre elanvändning jämfört med äldre kontor, vilket beror på hög elanvändning för ventilation, kyla, belysning, och kontorsutrustning. Även i äldre kontorsbyggnader har elanvändningen ökat, då framförallt pga. kontorsutrustning. Särskilt under 90-talet har det byggts kontor med glasfasader (t.ex. WSP s huvudkontor och Postens huvudkontor i Stockholm, Teliahuset, Sigmahuset och Tyrénshuset i Malmö), som riskerar att ha en högre energianvändning och sämre inneklimat än traditionella kontorsbyggnader. Ökad användning av glasfasader har möjliggjorts tack vare den tekniska utvecklingen vad gäller konstruktion och fysiska egenskaper hos glas. De senaste åren har arkitekter börjat intressera sig för att även tillämpa tekniken med dubbla glasfasader i Norden. I Sverige har sådana byggnader framförallt byggts i Stockholm t.ex. Kista Science Tower, ABB-huset, Kronoberg, Arlanda Pir F. Syftet med dubbelfasaden har i dessa fall främst varit att minska övertemperaturer i den bakomliggande byggnaden på sommarhalvåret och minska transmissionsförlusterna på vinterhalvåret jämfört med en enkel glasfasad. De minskade transmissionsförlusterna innebär dessutom att strålningstemperaturasymmetrin fasad-innevägg minskar. Ytterst sällan har dubbelfasaden i Skandinavien använts för ventilation av den bakomliggande byggnaden och därmed helt integrerats med byggnaden dvs. en yttre glasfasad har installerats på en traditionell glasbyggnad. Inte heller har i någon större utsträckning dagsljuslänkning (aktivt användande av dagsljus som belysning) använts/integrerats. Varför bygger man kontor med helt uppglasade fasader? Arkitektoniskt skapas en luftig, transparent och lätt byggnad, där tillgången till dagljus är större än i mer traditionella kontorsbyggnader. Tanken är ofta att skapa en byggnad med öppenhet och ge intryck av framtid. I många fall är glaskontor profilbyggen för företag. Glasbyggnader kan vara en vision om energieffektiv byggnad, som dock inte är lätt att realisera. Glasbyggnader är en gammal vision. Glasbyggnad är teknikutveckling och/eller profilprojekt. Det finns alltjämt en efterfrågan på glaskontor, grannen bygger glaskontor, då måste jag också. Elanvändningen för kontorsutrustning s.k. hyresgästel är ofta hög i moderna kontor, inte bara dagtid men även på natten (Jagemar 2004). Elanvändningen för servrar och kylning av dessa är ofta hög, 10 15 kwh/(m²år) för servrarna och 5 7 kwh/(m²år) för kylning (ofta en separat kylanläggning) av dessa (Jensen 2003). Elanvändningen för belysning kan mycket väl vara densamma för en kontorsbyggnad med traditionell fönsterstorlek som för en kontorsbyggnad med stora fönster (Poirazis 2005). Detta gäller om traditionell solavskärmning (fast yttre eller mellanliggande persienner) med traditionell reglering (ingen eller manuell) används. I byggnader med glasfasad tas ofta dagsljuset inte tillvara, utan ofta uppstår bländningsproblem, som ofta åtgärdas med enbart solavskärmning. 4 (48)
Kontorsbyggnader med glasfasad kan ofta ha en högre energianvändning för kyla och värme än en kontorsbyggnad med traditionell fasad. Med traditionella förbättringar av fönster och solavskärmning kan dock denna skillnad minskas (Poirazis 2005). En traditionell glasfasad ökar också risken för otillfredsställande termisk komfort nära fasaderna och bländning längre in i byggnaden. Därför, när Midroc Projects skulle bygga ett nytt kontor med glasfasader, initierades en uppföljning av energi, dagsljus och inneklimat under system- och bygghandlingsskedet. Detta för att studera möjligheter och tillvägagångssätt för att åstadkomma glaskontorsbyggnader med lägre energianvändning, bättre termisk komfort, bättre utnyttjande av dagsljus och bättre visuell komfort. Uppföljningen har finansierats av BELOK (Beställargruppen lokaler) www.belok.se, vilket har inneburit finansiering av Energimyndigheten och Midroc Projects. 2. Mål för projektet Systemhandlingsskedet Projektet innebär en utökad förstudie av möjligheter till och tillvägagångssätt för att i en modern kontorsbyggnad (nybyggnation), med större glasandel i fasaden än traditionellt dvs. avsevärt mer än 20 %: - effektivt utnyttja den större tillgången till dagsljus och därmed sänka elanvändningen för belysning och samtidigt förbättra den visuella komforten - säkerställa god termisk komfort - uppnå en total energianvändning, som är på samma eller lägre nivå än för en traditionell modern kontorsbyggnad Dessutom ingår i förstudien att undersöka möjligheter och tillvägagångssätt för att i en modern kontorsbyggnad dvs. oberoende av glasandelen: - minska elanvändningen för ventilation och samtidigt uppnå låg ljudnivå från ventilationssystemet - uppnå en låg elanvändning för hyresgästerna - enkelt kunna skifta mellan cellkontor och kontorslandskap studerats. Investerings- och energikostnad bestäms för intressanta alternativ. En rimlig nivå på glasytornas storlek bestäms, där ovannämnda mål uppfylls. Förstudien baserar sig på en kontorsbyggnad, som Midroc Projects AB kommer att bygga i kv. Bilen 8, Malmö, under 2006-2007. Bygghandlingsskedet Projektet innebär en uppföljning och säkerställande under detaljprojekteringen av resultaten från den utökade förstudien under systemhandlingsskedet, samt att studera lämpligt tillvägagångssätt. Den utökade förstudien visade att det finns möjligheter i en modern kontorsbyggnad (nybyggnation) att, med mycket större glasandel i fasaden än traditionellt: - effektivt utnyttja den större tillgången till dagsljus 5 (48)
- säkerställa god termisk komfort - uppnå en acceptabel total energianvändning Dessutom ingår förberedelser för energi- och inneklimatuppföljning i driftskedet. 3. Metodik Undersökningen har genomförts av en expertgrupp (se bilaga 1) dels som en utökad förstudie under systemhandlingsskedet, dels som en uppföljning av förstudien under bygghandlingsskedet. Arbetet har inneburit överslagsberäkningar och avancerade beräkningar av energianvändning, inneklimat och dagsljus, i samarbete med arkitekt och projektörer av den planerade byggnaden. Arbetet har genomförts av experter från WSP, Skanska och Lunds Tekniska Högskola (se bilaga 1). Flertalet av specialisterna deltar även i forskningsprojektet Kontorsbyggnader i glas Energi och inneklimat, vid Energi och byggnadsdesign vid Lunds Tekniska Högskola, www.ebd.lth.se. WSP har ansvarat för all projektering (förslags-, system- och bygghandlingar). Projekteringen för systemoch bygghandlingar har genomförts baserade på förslagshandlingarna till fast pris. Midroc Construction är entreprenör. Hyresgäst i en stor del av byggnaden kommer att vara WSP i Malmö. Jämförelser med en referensbyggnad har gjorts. Denna har samma planlösning och mått som den planerade byggnaden. Fönsterarean är 25 % av fasadarean eller uttryckt i glasarea 20 % av fasadarea. Fönsterandelen 25 % innebär att inifrån sett är fönsterandelen 33 %. Fönsterna är av treglas dvs. fönstrets U-värde är 1,8 och glasets U-värde är 1,85 W/(m²K). U-värdena för övriga byggnadsdelar och verkningsgraden för värmeåtervinningen har haft samma värde under hela studien (se avsnitt 5). Utmärkande drag för referensbyggnaden togs fram gemensamt av konsulter och forskare inom forskningsprojektet Kontorsbyggnader i glas, för att motsvara en typisk kontorsbyggnad från slutet av 90-talet (Poirazis 2005). Under de senaste 5 10 åren har användningen i kontorsbyggnader av glas med U-värde bättre än 1,85 W/(m²K) ökat t.ex. glas med U- värde på 1,0 1,3 och då fönster med U-värde på 1,3 1,5 W/(m²K). Definitioner CAV (constant air volume) innebär ett ventilationssystem med konstant luftflöde, då ventilationen är i drift. Fönsterandel, är i denna rapport relaterad till fasadytan sedd utifrån. Om fönsterandelen är 25 %, så motsvarar det 33 % av fasadarean sett inifrån, eftersom våningshöjden är 4 m och rumshöjden är 3 m i aktuell byggnad. Fönsterandelen 75 % motsvarar 100 % av fasadarean sett inifrån. Ljustransmittansen avser transmittansen för en mindre del av våglängdsområdet, nämligen 380-780 nm, som ger oss en synförnimmelse. Ju högre tal desto ljusare inomhus. PPD är förkortning av predicted percentage dissatiesfied. PPD för en stor grupp människor anger hur många av denna grupp som kan förmodas klaga på det termiska inneklimatet. Solenergitransmittansen (den totala), g-värdet, anger andelen av den infallande strålningen som tillkommer rummet, genom den direkta solstrålning som passerar genom glaset och den värme som absorberas i glaset för att sedan delvis avges till rummet. Ju lägre tal desto mindre soltillskott. 6 (48)
VAV (variable air volume) innebär ett ventilationssystem med variabelt behovsstyrt luftflöde, då ventilationen är i drift. Systemhandlingsskedet Detta projekt omfattar en utökad förstudie under systemskedet dvs. studier utöver vad som ingår i traditionell projektering. Utgångspunkten är förslagshandlingar och en kravspecifikation (se bilaga 2) på energianvändning och inneklimat (ljus, luft, luftkvalitet, termisk komfort) med minimikrav och målsättning för kontorsbyggnaden kv. Bilen 8. Kontorsbyggnaden kommer att ha en area på ca 7000 m², omfatta tre kontorsplan (plan 3-5) med planmåtten ca 90 m x 17 m, samt två plan (plan 1-2) med konferensrum, reception m.m.. Fasaderna kommer att ha hög glasandel. Yttre rörlig solavskärmning, där den övre delen för varje plan styrs för dagsljusinlänkning, är planerad. Mellan den yttre solavskärmningen och fasaden finns en 0,5 m bred gångbrygga. Ventilationssystemet är tänkt att vara ett behovsstyrt mekaniskt från- och tilluftssystem med värmeåtervinning. Sammanfattningsvis: - Kontorsbyggnad med total 5 plan - 6 615 m 2 LOA eller 7 400 m² BRA - Glasfasad av enkelskalstyp (se figur 3.1 och 3.2) - Yttre rörlig solavskärmning mot väster, söder och öster - Dagsljusinlänkning - Behovsstyrd FTX - Stor flexibilitet - Kravspecifikation inneklimat och energi 7 (48)
Figur 3.1 Norrfasad, ett av alternativen såsom den planerades under program- och förslagshandlingsskedet, med fullt uppglasad fasad. Figur 3.2 Norrfasad, ett av alternativen såsom den planerades under program- och förslagshandlingsskedet, med fullt uppglasad fasad och burspråk. Flexibilitet Stor flexibilitet eftersträvades dvs. att kunna enkelt skifta från cellkontor till kontorslandskap och tvärtom. Detta innebär att alla installationer (belysning, ventilation, uppkoppling av telefoni, larm, datorer) enkelt skall kunna anpassas utan stora kostnader. Olika tekniska installationslösningar har studerats och analyserats. Dagsljus och elanvändning för belysning Dagsljus, elanvändning för belysning och visuell komfort, analyserades med hjälp av simuleringar och överslagsberäkningar för ett kontorsrum. En parameterstudie för ett alternativ med glasfasad och yttre solavskärmning, genomfördes med DAYSIM, baserat på Radiance (http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/ie/lighting/daylight/daysim_e.html). Tillgången på dagsljus och elanvändningen för belysning i byggnaden beräknades. Parallellt analyserades solavskärmningen med energiberäkningsprogrammet Parasol (www.parasol.se). Dessa analyser gjordes för en byggnad dels med traditionell fönsterandel av fasaden (referensbyggnaden) dvs. 25 % dels med större fönsterandel, 55 %, enligt arkitektens slutliga förslag samt med 38 %, vilket innebär enligt arkitektens förslag, men med avdrag för pelare och fönsterbröstning. Arkitektens förslag i ett tidigt skede innebar 70 % fönsterandel dvs. inifrån sett fönster från tak till golv (se figur 3.1 och 3.2) Några olika kombinationer av glastyper och solavskärmning studerades. 8 (48)
Behovsstyrd ventilation Elanvändningen för ventilation analyserades, vilket framförallt innebar att CAV med lågt luftflöde för luftkvalitet och kylbafflar jämfördes med behovsstyrd VAV med med stort maximalt luftflöde för luftkylning. Detta studerades med hjälp av IDA ICE simuleringar för olika fönster- och solavskärmningsalternativ för cellkontor, kontorslandskap och konferensrum. Termisk komfort Termisk komfort analyserades för ovannämnda alternativ. Även denna analys genomfördes med hjälp av IDA ICE beräkningar. I projekteringen ingick grundläggande beräkningar, som kompletterades med en parameterstudie av olika glasandel och väderstreck. Denna parameterstudie har delvis gjorts inom forskningsprojektet Kontorsbyggnader i glas, vilken har kommit till nytta. Total energianvändning Den totala energianvändningen analyserades med hjälp av ovannämnda IDA ICE beräkningar (se bilaga 3 IDA-indata). Detta gjordes för olika kombinationer av glastyp, - area och solavskärmning. Ett alternativ med dubbelfasad beräknades. Parallellt beräknades byggnadens värmeunderskott resp. värmeöverskott (dvs. värme- och kylbehov i rummet) av de projekterande arkitekterna, med BV2Arch (se bilaga 4), som är ett energiberäkningsprogram tänkt att användas av arkitekter i ett tidigt skede av byggprocessen (programhandling-, förslagshandlings- och systemhandlingsskedet). Elanvändning för hyresgäster Elanvändning för hyresgästerna, studerades också med hjälp av ovannämnda IDA ICE beräkningar. Elanvändningen för eleffektiv belysning, datorer och servrar och olika styrstrategier för dessa användes som indata. Resultat från EU-projektet Energy Efficient Behaviour in Office Buildings (www.ebob-pro.com) användes t.ex. olika möjligheter till återkoppling av energi och inneklimat till hyresgästerna. Samordning styr- och övervakningssystem Samordningen mellan styr- och övervaknings system för inneklimatet (värme, kyla och ventilation), för dagsljus, för belysning och för solavskärmning har studerats. Investeringskostnad Investeringskostnad uppskattades för de olika alternativen dvs. för de olika fasadalternativen. Bygghandlingsskedet Detta projekt omfattar en uppföljning under bygghandlingsskedet av den utökade förstudie som genomfördes under systemskedet. Projektet omfattar insatser utöver vad som ingår i traditionell projektering. 9 (48)
Utgångspunkten är ett Systemhandlings Kvalitets- och miljöprogram med bl.a. krav på energianvändning och inneklimat för kontorsbyggnaden kv. Bilen 8, samt ett PM till projektörerna med delkrav för att uppfylla kraven på energianvändning och dagsljus (se avsnitt 5). Delkraven i PMet inarbetades i Systemhandling Kvalitets- och miljöprogram. Energikravet bestämdes till en total energianvändning på 120 kwh/(m²år) och det termiska inneklimatet till operativ temperatur under vinter på 21 C 24 C och under sommar 22 C 25 C (30 timmar > 27 C). Följande uppföljning ingår i detta projekt, för att följa upp och säkerställa resultaten i den genomförda utökade förstudien: - dagsljus och elanvändning för belysning: DAYSIM-beräkningarna skulle ha upprepats för slutligt val av glas, solavskärmning och dagsljusinlänkning, samt belysning. För slutligt vald konstruktion, en dubbelskalsfasad för plan 3 5 mot väster, söder och öster, var detta inte möjligt, eftersom DAYSIM inte kan göra beräkningar för dubbelskalsfasader. - termisk komfort: IDA-beräkningarna upprepades för slutligt val av glas och solavskärmning. - fasadkonstruktionens energibalans: Avsikten var att genomföra CFD-simuleringar av temperaturer och luftflöden i den ventilerade spalten i dubbelskalsfasaden för några olika glastyper och spaltdjup. Detta skulle genomföras för ett antal kritiska vädersituationer t.ex. mycket varma resp. kalla dagar. Syftet var att få tillförlitliga indata till IDA-beräkningarna och möjliggöra användning av IDA s dubbelfasadsmodul, som är under utveckling av Equa Simulation AB (som äger och utvecklar IDA). CFD-beräkningar genomfördes emellertid inte eftersom de befanns vara alltför tidskrävande och osäkra för projekteringsskedet. Inte heller IDA s första version av en dubbelfasadsmodul användes. Detta eftersom inom forskningsprojektet Kontorsbyggnader i glas Energi och inneklimat (vid Energi och byggnadsdesign, Lunds Tekniska Högskola) kunde konstateras brister i beräkningsmodulen för dubbelfasader. Ett utvecklingsarbete i samarbete mellan Equa och Energi och ByggnadsDesign vid LTH har påbörjats inom forskningsprojektet. U- värden och g-värden inkl. solavskärmning för den slutliga utformningen av glasfasaderna uppskattades med hjälp av WIS (Windows Information System software, http://erg.ucd.ie/wis/html_pages/aboutwis.html ) och Parasol. - total energianvändning: IDA-beräkningarna upprepas för slutligt val av fasadkonstruktion inkl. köldbryggor (analyserade i projekteringsuppdraget), glas, solavskärmning, dagsljusinlänkning, samt belysning. Den verkliga totala energianvändningen uppskattas t.ex. tas hänsyn till elanvändning och kylbehov för serverrum. I uppföljningen ingår ett aktivt deltagande i projekteringsmöten. Energigranskning av de slutliga bygghandlingarna har tillkommit. 4. Resultat Systemhandlingsskedet Förutsättningen under detta skede var en enkelskalsfasad med större glasandel än traditionellt. Mot väster, söder och väster kompletteras fasaden med en yttre rörlig solavskärmning. 10 (48)
Beräkningarna (IDA, Parasol, Radiance, Daysim, överslagsberäkningar) och analyserna genomförda i den utökade förstudien visar att det är möjligt, i en modern kontorsbyggnad (nybyggnation av Midroc Project i Malmö), med större fönsterandel i fasaden än traditionellt (53 % istället för 25 %): - att effektivt utnyttja den större tillgången till dagsljus - att säkerställa god termisk komfort - att uppnå en total energianvändning, som är på samma nivå som för en traditionell modern kontorsbyggnad Dagsljus Beräkningarna har visat att det är möjligt att effektivt utnyttja den större tillgången till dagsljus med hjälp av dagsljusinlänkning och intelligent styrning av belysning och dagsljus. Detta innebär att elanvändningen för belysning kan sänkas med ca 25 % (ca 4 6 kwh/(m 2 år)) och samtidigt kan den visuella komforten förbättras (Pertola 2005, se figur 4.1 och 4.2). Under sommarhalvåret kan dock kylanvändningen pga. dagsljusinlänkning med släckt belysning (tillräckligt med dagsljus) vara jämförbar med alternativet med tänd belysning pga. av otillräckligt dagsljus då ingen dagsljusinlänkning utnyttjas utan solavskärmningen styrs uteslutande för att hålla nere solvärmeinsläppet. Den totala energibesparingen pga. dagsljusinlänkningen riskerar att inte bli så stor under sommaren. Stora delar av övriga året kan dock dagsljusinlänkning utnyttjas utan att kylbehovet pga. av solvärme ökar. Dagsljusinlänkningen innebär att övre tredjedelen (1 meter) av den yttre solavskärmningen (ställbara lameller ca 0,3 m breda), för varje våningsplan, styrs separat för att få ett bra dagsljus i cellkontor och kontorslandskap. Dessutom installeras ett undertak, som bidrar till vidarereflektion av dagsljus. Nackdelen med undertaket är att den tunga stommen (mellanbjälkaget av betong) avisoleras och därmed i liten utsträckning bidrar till någon inneklimatutjämning. Fördelen med undertaket är att utrymmet ovanför utgör en installationszon för ventilationskanaler, samt att det förbättrar akustiken. Styrningen av dagsljusinlänkningen sker på inre luminans dvs. luminansen hos insidan av fasaden får bestämma den vinkel solavskärmningen ställs in på. Syfte är att få in tillräckligt med dagsljus, men inte för mycket. Övrig solavskärmning styrs på solinstrålningen för att hålla nere solvärmetillskottet till byggnaden och därmed hålla nere kylbehovet. För att alltid säkerställa tillräckligt med ljus i byggnaden så styrs belysningen på konstant ljusnivå dvs. ju mindre dagsljus desto mer belysning och tvärtom. Separat belysning installeras på insidan av fasaden för att ge liknande ljus som dagsljusinlänkning, när dagsljusnivån inte är tillräcklig. 11 (48)
Figur 4.1 Beräknade luminanser, fasad sedd inifrån. Bilden visar hur ljuset styrs in av yttre lameller i den övre tredjedelen av fasaden, såsom den planerades under systemskedet. Rött är mycket ljus. Figur 4.2 En interiör med ljuslänkning och avskärmning. Termisk komfort Beräkningarna har visat att det är möjligt att säkerställa god termisk komfort, vilket innebär en operativ temperatur 21 C 25 C, 0,8 m från yttervägg. Detta uppnås ge- 12 (48)
nom att välja glas med U-värde < 1,1 W/m 2 K, maximera glasytorna (se nästa avsnitt) och effektiv solavskärmning (Poirazis 2005b). För att PPD skall vara < 10 % under > 90 % av arbetstiden bör lufttemperaturen vara mellan 22,5 C och 23,5 C. Effektiv solavskärmning innebär för en glasfasad att solskyddsglas kombineras med yttre solavskärmning. Den yttre solavskärmningen kan dock placeras i en dubbelfasad. Solavskärmningen har två funktioner, att minska solvärmeinstrålningen och säkerställa de visuella kraven. Dessa två krav kan vara svåra att förena. Total energianvändning Beräkningarna har visat att det är möjligt att uppnå en total energianvändning (Poirazis 2005b) (se figur 4.3, 4.4, samt tabell 4.1), som är på samma nivå som för en traditionell modern kontorsbyggnad (referensbyggnad) beräknad till 120 kwh/(m 2 år). I den totala energianvändningen ingår: fjärrvärme + elanvändning för hyresgäster + elanvändning för belysning + fjärrkyla exkl. för servrar + elanvändning för drift exkl. för servrar. Referensbyggnaden har varit startpunkten för alla energiberäkningar. Den verkliga byggnaden kan sägas vara en uppglasad referensbyggnad. Vid beräkningarna har inte hänsyn tagits till den uppskattade möjliga energibesparingen tack vare dagsljusinlänkning och intelligent styrning av belysning och dagsljus. Om inte fönster U- och g-värdena förbättras kommer energianvändningen för kyla och värme att öka, när fönsterarean ökas (se figur 4.3). Detta framgår tydligt av ökningen av U x A för fasader och totalt, samt förlustfaktorn (se tabell 4.1). Att den relativa ökningen i energianvändningen för kyla och värme inte är lika stor som ökningarna i U x A och förlustfaktor, beror på att en stor del av tillförd värme i form av internt genererad gratisvärme är konstant hög under kontorstid, samt att längden på uppvärmnings- och kylningssäsongen ändras. Dessutom ökar kylbehovet vintertid under kontorstid med förbättrat U-värde. Detta innebär i sin tur att tilluftsflödet ökar. Eftersom tilluften alltjämt förvärms till samma temperatur, så ökar energianvändningen för förvärmning av tilluften. För att uppnå energimålet har uppglasningen inneburit en enkelskalsglasfasad med effektiv solavskärmning (se ovan) och låga U-värden, som även skulle kunna vara en ventilerad dubbelskalsfasad med mellanliggande persienn. För att uppnå en lägre energianvändning enligt målsättningen minskades t.ex. fönsterareor från ca 70 % av fasadarean till ca 50 % (se figur 3.1, 3.2, 4.5-4.9), g-värdet för glasen + solavskärmning mot söder, väster och öster från ca 0,3 till ca 0,1 och U-värdet för fönster från ca 1,8 till 1,2 W/m²K. Övriga förutsättningar är normala U-värden för klimatskärmen dvs. de delar som inte är fönster, normala krav på värmeåtervinning på ventilationen etc., se avsnitt 5. Genomförda IDA-beräkningar har resulterat i delkrav på energianvändning och inneklimat under detaljprojekteringen (se avsnitt 5, Nilsson 2005) Elanvändning och flexibilitet Dessutom har visats att det är möjligt, vilket gäller för kontorsbyggnader oavsett glasandel, att: - att minska elanvändningen för ventilation (SFP < 2 kw/m 3 s) och samtidigt uppnå låg ljudnivå från ventilationssystemet. Målet har uppnåtts genom att säkerställa låga tryckfall i ventilationssystemet och effektiva fläktar. 13 (48)
- uppnå en låg elanvändning för hyresgästerna genom att ställa krav på t.ex. serverar, datorer med låg energianvändning t.ex. platta dataskärmar och att dessa stängs av under icke-kontorstid, se avsnitt 5 Delkrav på energianvändning och innemiljö för bygghandlingsskedet. Genom att ställa krav på elanvändningen för servrar kan även deras kylbehov sänkas. Elanvändningen för servrar och kylning av dessa är idag ofta hög. Krav bör också ställas på energieffektiva PC inkl. bildskärm. Kontrollmätning av datorer på WSP s Malmökontor visar att en platt dataskärm som är på använder 27 W och när den är av 8 W. En bärbar dator använder 20 W, när den är på resp. 4 W när den är av. En bärbar tillsammans med en separat platt skärm använder alltså 50 W, när den är på. En vanlig dataskärm använder 70 W när den är på och en ny stationär dator, som är på, 100-230 W dvs. totalt 170-300 W. - enkelt (utan stora kostnader) skifta mellan cellkontor och kontorslandskap och tvärtom (Sjöqvist 2005). Detta uppnås genom att ha ett ventilationssystem, kylsystem (kylbafflar eller luftkyla), allmän belysning, distributionssystem för el, kraft, data och tele som inte kräver några nämnvärda ändringar vid skifte mellan plantyp. Dessutom används ett innerväggsystem som inte påverkar golv eller tak. 14 (48)
Tabell 4.1 Specifika transmissionsförluster (summa U-värde x area), förlustfaktor (transmissionsförluster + ventilationsförluster baserad på medelventilation - värmeåtervinning under vinterhalvåret), g x A (total solenergitransmittans för glas + persienn x glasarea mot söder, öster och väster), samt beräknat behov av värme och kyla för referensbyggnaden med normala fönsterareor (25 %), samt med 38 % och 53 % enligt arkitektens slutliga förslag. Fönster är treglas med klarglas och ventilationssystemet är ett VAV-system. Fasaden är en enkelskalsfasad. Fasad, väggar och golv har samma U- värden för de olika glasalternativen Fönsterarea (andel av fasad) 53% 38% 25% U x A fasader, W/K 4712 3661 2788 U x A totalt, W/K 5147 4095 3223 Förlustfaktor, W/K 7048 5996 5124 Förhållandet mellan förlustfaktor för de olika fönsterareorna 1,38 1,17 1,00 Värme (fjärrvärme) enligt IDA-beräkningar, kwh/(m 2 år) (se figur 4.3) Förhållandet mellan värme (fjärrvärme) för de olika fönsterareaalternativen 59,1 55,3 47,1 1,25 1,17 1,00 G x A med persienn fasader (söder, öster och väster), Förhållandet mellan g x A för de olika fönsterareorna 380 272 184 2,07 1,48 1,00 Kyla (fjärrkyla) enligt IDA-beräkningar, kwh/(m 2 år) (se figur 4.3) Förhållandet mellan kyla (fjärrkyla) för de olika fönsterareaalternativen 10,1 9 7 1,44 1,29 1,00 Total energianvändning 134 130 117 Förhållandet mellan totalenergianvändning för de olika fönsterareaalternativen 1,15 1,11 1,00 15 (48)
kwh/(m²år) 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 134 130 117 23 22 21 18 18 18 24 24 24 9 10 7 47 55 59 25% 38% 53% Värme Kyla Belysning Utrustning Fläktar och pumpar Figur 4.3 IDA-beräknad energianvändning (kwh/(m² LOA, år)) för referensbyggnaden med normala fönsterareor (25 %), samt med 38 % och 53 % enligt arkitektens slutliga förslag. Fönster är treglas klarglas (g = 0,69, U-värde glas = 1,85 W/m²K) med mellanliggande persienner, g-värde (glas + persienn) = 0,30, samt ventilationssystemet är ett VAV-system. Fasaden är en enkelskalsfasad. Börvärdet (lufttemperaturen) för uppvärmning är 22,5 C och kyla 23,5 C. Värme är fjärrvärme och kyla är fjärrkyla. 16 (48)
kwh/(m²år) 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Alternativ 134 22 18 117 22 113 18 116 19 24 18 18 18 10 24 24 24 6 6 7 59 46 46 48 1 2 3 4 Värme Kyla Belysning Utrustning Fläktar och pumpar Figur 4.4 IDA-beräknad energianvändning (kwh/(m² LOA, år)) för olika glasalternativ, med VAV, luftburen kyla, samt 53 % glasarea av fasaden. Referensbyggnadens (20 % glasarea (25 % fönsterarea) av fasaden) totala energianvändning är 117 kwh/(m²år). Fasaden är en enkelskalsfasad. Börvärdet (lufttemperaturen) för uppvärmning är 22,5 C och kyla 23,5 C. Värme är fjärrvärme och kyla är fjärrkyla. - Alternativ 1 = treglas klarglas (g = 0,69, U-värde glas = 1,85 W/m²K) med mellanliggande persienner, g-värde (glas + persienn) = 0,30 - Alternativ 2 = väster-, söder- och österfasad med treglas fönster med solkyddsglas (g = 0,34, U-värde glas = 0,9 W/m²K) och yttre solavskärming mot söder, g-värde (glas + persienn) = 0,12 - Alternativ 3 = väster-, söder- och österfasad med treglas fönster med solkyddsglas (g = 0,24, U-värde glas = 0,9 W/m²K) och yttre solavskärming mot söder, g-värde (glas + persienn) = 0,08 - Alternativ 4 = väster-, söder- och österfasad med tvåglas fönster med solkyddsglas (g = 0,39, U-värde glas = 1,1 W/m²K) och yttre solavskärming mot söder, g-värde (glas + persienn) = 0,14 17 (48)
Figur 4.5 Söder- och västerfasad med enkelskalsfasad med yttre rörlig solavskärmning, såsom den planerades under systemskedet. Figur 4.6 Norrfasad, såsom den planerades under systemskedet. 18 (48)
Figur 4.7 Söderfasad, såsom den planerades under systemskedet. Figur 4.8 Norrfasad, såsom den planerades under systemskedet. 19 (48)
Figur 4.9 Västfasad, såsom den planerades under systemskedet. Ventilationssystem IDA-simuleringar (Poirazis 2005b) för ett kontorsrum, 12 m², (se tabell 4.2 och 4.3) och ett kontorslandskap visade att behovsstyrd ventilation där byggnaden kyls med tillluften, ger höga luftflöden (50 l/s och cellkontor), som medför för stora dimensioner på ringmatningskanalerna (för ringmatning av tilluften) och fläktrum. Ringmatningskanalerna får inte plats ovanför undertaket och fläktaggregaten får inte plats i fläktrummen. Att öka våningshöjden och öka storleken på fläktrummen innebär en kostnadsökning, som är svår att motivera. Därför valdes ett CAV-system med kylbafflar. Dock kommer mötesrum m.m. att förses med behovsstyrd VAV-ventilation. 20 (48)
Tabell 4.2 IDA-beräknad värmebalans för cellkontor (12 m²) mot söder, en dimensionerande varm sommardag. Värmebalans kontorsrum åt söder 120 214 353 Rumssstorlek 12 m 2 Luftflöde 1 l/s,m 2 Tilluftstemperatur 19 C Totalt g-värde övre 0,19 Totalt g-värde nedre 0,03 Totalt g-värde hela 0,08 Rumstemperatur 24 C Börvärde rumstemperatur 24,5 C Börvärde operativ temperatur 25 Max. utetemperatur 26 C -194-605 Kylbehov -118 125 104 Värme från fönsterytor (indirekt) Värme från dagsljuset (direkt) Värme från belysning Värmelagring Kyla från kylbafflar Värme från elektrisk utrustning Värme från personer Värme från luftflöden -700-500 -300-100 100 300 500 W Tabell 4.3 IDA-beräknad värmebalans för cellkontor och kontorslandskap, en dimensionerande varm sommardag. Värmebalans per m 2 golvyta kontorslandskap S, Ö, N kontorsrum N kontorsrum S Värme från fönsterytor (indirekt) Värme från dagsljuset (direkt) Värme från belysning Värmelagring Kyla från kylbafflar Värme från elektrisk utrustning Värme från personer Värme från luftflöden -60-50 -40-30 -20-10 0 10 20 30 40 50 60 W/m 2 golvyta 21 (48)
Investeringskostnader för glasfasader Ungefärliga investeringskostnader för olika glasfasadalternativ, kr/(m 2 fasadyta) har tagits fram: - Fasad utan yttre solavskärmning = 3500 kr/m 2 - Fasad med yttre fast solavskärmning (gångbrygga ingår inte, enkel styrning av avskärmningen ingår) = 5500 kr/m 2 - Fasad med yttre rörlig solavskärmning inkl. dagsljuslänkning (gångbrygga ingår inte, enkel styrning av avskärmningen ingår) = 6500-7500 kr/m 2 - Dubbelglasfasad inkl. solavskärmning typ Kista Science Tower = 8700-9500 kr/m 2 - Dubbelglasfasad hybrid (sektionerad per kontorsrum, avstånd tvåglas - enkelglas ca 0,2 m) med rörlig solavskärmning = 5300 - Dubbelglasfasad hybrid med rörlig solavskärmning inkl. dagsljuslänkning = 5800 kr/m 2 Samordning mellan styr- och övervakningssystem Samordningen mellan styr- och övervakningssystem för klimat (värme, kyla och ventilation), för dagsljus, för belysning och för solavskärmning innebär att dessa system skall kunna kommunicera med varandra (Malmström 2005). Systemen förutsätts vara autonoma, vilket dock inte är optimalt, men vanligt förekommande. Bygghandlingsskedet Glasfasaden Den under systemhandlingsskedet studerade enkelskalsfasaden med yttre rörlig solavskärmning ersattes med dubbelskalsglasfasad mot söder, öster och väster för plan 3 5. Denna är en tre våningar hög självdragsventilerad dubbelskalsfasad med mellanliggande persienner (se figur 4.10). Spaltbredden i dubbelfasaden är 0,6 m. Spalten är öppen nedtill och upptill, som stängs på vinterhalvåret med lucka. Parallellt med projekteringsarbetet bjöd Midroc in Hansen/Preconal som totalentreprenör att medverka i utformningen av projekteringsunderlag till glasfasaderna. Hansen/Preconal kan leverera en dubbelfasad till en investeringskostnad jämförbar med den ursprungliga enkelfasaden med yttre rörlig solavskärmning. Vanligen är en dubbelskalsfasad avsevärt dyrare (se ovan). Andra anledningar till valet av dubbelglasfasad var oro för tillförlitligheten hos en yttre rörlig solavskärmning, som ju för aktuell byggnad skulle bli utsatt för kraftiga vindar, snö, regn, nollgradigt väder. Fördelarna med dubbelglasfasaden jämfört med enkelglasfasaden är: - bättre ljuddämpning mot ute - effektiv yttre solavskärmning oavsett väder t.ex. stark vind - skyddad yttre solavskärmning - möjlighet att öppna fönster blåsiga och/eller regniga dagar 22 (48)
Figur 4.10 Väster- och söderfasad med dubbelskalsfasad enligt bygghandlingarna. Kravet på dubbelfasaden var att den skall uppfylla samma U-värde och g-värde som enkelfasaden. U-värdet och g-värdet skulle helst vara bättre. En kravspecifikation har tagits fram i samarbete mellan Midroc, Preconal, WSP-projektörer och deltagare i detta projekt. Underlag har bl.a. varit en rapport om krav och metoder för dubbelskalsfasader (Carlson 2003). Ett slutligt alternativ till glaskombination för den inre glasfasaden som utvärderats (Hellström 2005) är följande kombination, från utsidan: Clear 6 mm bred luftspalt med persienn Hbl 6 mm Argon 15 mm Clear 6 mm (Pilkington Suncool HP Brilliant). Det finns även likvärdiga glas från andra tillverkare t.ex. Emmaboda. Antagen persienn har en diffuserande solreflektans på 70 % (ovansidan) resp. 30 % (undersidan). För persiennen gäller att lamellavståndet = lamellbredden, samt att lamellvinkeln = 30 dvs. direkt solinstrålning avskärmas för projicerade solhöjder över 30. Dubbelglasfasadens visuella transmittans med uppdragen persienn blir ca 60 %, vilket uppfyller uppställt krav på 55 %. Dubbelfasadens g-värde med persiennen nere enligt ovan och oventilerad spalt har beräknats med WIS och Parasol till 0,14. Om spalten är ventilerad (helt eller till hälften öppen spalt uppe och nere) blir g-värdet < 0,10, jämfört med uppställt krav på 0,1. Dubbelfasadens (glasdelens) U-värde, med helt oventilerad spalt och persiennerna uppdragna har beräknats till 0,9 W/m 2 K dvs. för glasmitt. Om spalten är något ventilerad pga. 2 % öppningsarea i ytterglaset (vilket gäller för Preconals förslag) kan U-värdet försämras till ca 1,0 W/m 2 K. Med antagandet att profilernas U-värde är 2,0 W/m 2 K blir fönster U-värdet 1,2 W/m 2 K, vilket innebär att kravet på 1,1 inte uppfylls. Glasandelen har antagits vara 80 % och profilandelen 20 %. Preconals förslag var profil med U- värde < 1,8 med en areaandel på 10 %, som ger U-värde för fönster på 1,15 W/m 2 K och 23 (48)
12 % större glasarea (se även tabell 4.4). Hittills har Preconal utlovat ett U-värde för profilerna < 1,8 W/m²K, men redovisat profiler med U-värde på ca 2,1 W/m²K, som med varm kant på isolerrutan kan sänkas med ca 0,1. Om hänsyn dessutom tas till linjeförluster vid fönster, så uppfylls inte uppställt U-värdeskrav för fasaden (se tabell 4.5). Den större glasarean innebär en försumbar ökning av kylbehovet, enligt IDAberäkningar. U- och g-värdena är jämförbara med motsvarande värden för andra kontorsbyggnader med dubbelskalsfasad (se tabell 4.6). Av jämförelsen framgår dock inte hur stora de isolerade fasadpartierna är eller hur U- och g-värden beräknats för de andra kontorsbyggnaderna. Tabell 4.4 Andel, %, fönsterarea av fasadarea enligt bygghandlingarna. För plan 3 5 innebär 75 %, 100 % sett inifrån. Norr Öster Söder Väster Medel Plan 1 40 26 75 35 45,9 Plan 2 47 49 47 36 45,4 Plan 3 48 51 72 46 58,4 Plan 4 48 51 72 46 58,4 Plan 5 46 48 69 44 55,6 Totalt 46,2 39,6 67,8 39,2 52,5 De totala U x A värdet och g x A-värdet för Hamnplan är dock något högre än uppställda krav (se tabell 4.5). Tabell 4.5 UA- och ga-värden, samt förlustfaktor för referensbyggnaden (en traditionell modern kontorsbyggnad med en energianvändning beräknad till 120 kwh/(m 2 år), under systemhandlingsskedet), enligt krav för den slutliga byggnaden och de beräknade värdena för den slutliga byggnaden. UA-värde fasader, W/K UA-värde total, W/K Referensbyggnad (fönsterarea 25 % av fasadarean) Krav på verklig byggnad Verklig byggnad inkl. linjeförluster vid fönster 2788 3298 3541 3223 3732 3976 Förlustfaktor, W/K 5124 5633 6067 ga-värde med persienn (söder, öster, väster), andel x m² glasarea 184 127 143 24 (48)
Tabell 4.6 U- och g-värden för dubbelskalsfasader i Sverige. Värdena för existerande byggnader är enligt uppgifter från Per-Olof Carlson, ACC-glasrådgivare. Objekt U fönster, W/m 2 K g Hamnplan, Malmö 1,1 0,10 Kronoberg, Stockholm 1,2 0,14 ABB-huset, Stockholm 1,2 0,11 Kista Science Tower, Stockholm 1,1 0,14 Arlanda Pir F, Stockholm 1,2 0,11 En granskning genomfördes av kravspecifikationen för dubbelglasfasaden, som gemensamt utarbetats av projektörer, beställare och leverantörer (Avasoo 2006a och 2006b). Granskningen behandlar följande områden: - Gällande normer och standard - Genomförande - Stomme och bärande profiler - Glas - Solavkärmning - Kvalitetskrav på färdig konstruktion - Miljödokumentation - Driftsinstruktioner Energirelevanta kommentarer är: - Profilsnitt i fasad (exklusive glas) bör vara högst 1,3 W/m²K, för att minimera termiska komfortproblem. - Samtliga isolerrutor bör ha en så kallad varm kant dvs. distansprofil med extra bra isoleringsförmåga av fabrikat Swisspacer, TPS eller motsvarande. En varm kant minskar värmeledningen och risken för kondens i randzonen och ger en jämnare temperatur över glasytan. - Luftspalt mellan inre glas och persienn bör vara minst 100 mm istället för angivna 50 mm (Carlson 2003) från horisontella profiler på inre fasad. Detta för att säkerställa att överskottsvärme kan ventileras bort och risk för höga övertemperaturer, som innebär ökat kylbehov, undviks. Dessutom minskar risken för kondens. - Yttre fasaden bör vara lufttät för att kunna utnyttja luftspalten för klimatkontroll En beräkning av övertemperaturer i luftspalten (Hellström 2006) visar att om öppningsvidden högst upp i luftspalten är 0,2 m, så bör den relativa öppningsarean i gångbryggan (gallerdurk) var minst 50 % för att övertemperaturen skall vara mindre än 20 C över utetemperaturen. Om persiennen placeras för nära den inre fasadens isolerruta finns risk för så höga temperaturer att glaset spricker, eftersom det kylande luftflödet blir otillräckligt. 25 (48)
Förr norrfasaden valdes ett energisparglas med U-värdet 1,1 W/m²K och g-värdet 0,54. IDA-beräkningar med solskyddsglas mot norr visar en försumbar skillnad i kylbehov. Norrfasaden vetter inte exakts mot norr. Profilerna är av samma typ som för den inre fasaden i dubbelfasaden. Ventilationssystem IDA-simuleringarna genomfördes för kontorslandskap och cellkontor på plan 3-5, samt multirum och konferensrum på plan 1-2 för att bestämma kylbehovet en dimensionerande sommardag. Förändringen jämfört med tidigare var att 80 % närvaro under kontorstid antogs istället för 100 % närvaro, samt att dubbelglasfasaden ger något bättre solavskärmning (lägre g-värde) än enkelglasfasaden med yttre solavskärmning, vilket bl.a. innebär att högre innetemperatur (luft) kan tillåtas med bibehållen operativ temperatur. Detta tillsammans med något ökat utrymme för ventilationskanaler och fläktrum möjliggjorde återgång till ett VAV-system med luftkyla för kontorsrum. Tänkta tillluftsdon är från Lindinvent. Större konferensrum kompletteras med vätskeburen kyla. Dagsljus och belysning Vad beträffar dagsljus och elanvändning, så har det inte varit möjligt att genomföra några kompletterande Daysim beräkningar. Anledningen är valet av dubbelfasad. Valet innebär dessutom att det är svårt att ha separat styrning av dagljusinlänkning och solavskärmning. Detta eftersom den rörliga solavskärmningen utgörs av en persienn, för vilken det är svårt och kostsamt (investering, drift och underhåll) att ha en övre del (1 m) som kan röra sig oberoende av den nedre delen (2 m). Den övre delen kommer dock att ha en annorlunda vinkel, t.ex. 15 grader, än den nedre delen. Vinkelskillnaden mellan nedre och övre delen är fast. Denna lösning torde innebära att besparingen i elanvändning för belysning tack vare dagsljusinlänkning minskar. Styrningen och vinkelförskjutningen av persiennen kommer att studeras i demonstrationsprojektet Dagsljusinlänkning och Solavskärmning i Energilaboratoriet vid Energi och ByggnadsDesign, Lunds Tekniska Högskola. Persiennerna kommer att styras på solintensiteten mot fasaden och inre luminans (Pertola 2006). Varje plan har separat styrning, som i sin tur är skild åt för öster, söder och väster. Den långa fasaden mot söder är dessutom indelad i tre olika styrsektioner. Persiennerna förutsätts vara uppe så länge bländning från himmelsluminans eller direktsolinstrålning inte förekommer. När ljusintensiteten ökar går persiennerna ner med horisontella lameller. Vinkeln på persiennlamellerna styrs på solintensitet och inre luminans. Mot norr kan manuellt kontrollerade bländningsgardiner behövas, för att kunna undvika bländning av himmelsljus. Ev. installeras bländninggardiner även på övriga fasader. Dagsljuset regleras bättre (alla går inte att tillfredställa) med persiennerna än bländningsgardinerna. Det finns t.ex. risk att bländningsgardinerna är för och belysningen på, trots att persiennerna med dagsljusinlänkning kunde säkerställa lagom mängd dagsljus istället för belysning. I kontorslandskap närvarostyrs (förberett för manuell tändning) belysningen och i cellkontor tänds den manuellt. Belysningen släcks av närvarogivare. Belysningen i rum som vetter mot söder, öster och väster konstantljusregleras. Separat inre fasadbelysning för att likna dagsljus utgår av kostnadsskäl. 26 (48)
En viktig förutsättning för dagsljusinlänkningen och den visuella miljön är att invändiga ytor uppfyller följande krav på reflektansfaktor (NUTEK 1994, Svensk Standard 2003): - tak > 80 % - fönsterväggar > 70 % - övriga väggar > 60 % - arbetsbord 20 % 40 % - golv 20 % - 40 % Glansvärdet bör ej överstiga 20. Vald reflektansfaktor för taket är 90 %. Termisk komfort Den termiska komforten (se även systemhandlingsskedet) har översiktligt studerats genom att bestämma yttemperaturen på det inre glaset för en dag, då det är 12 C ute och U-värdet glasmitt är 1,0 W/m²K (Nilsson 2006). Yttemperaturen är inte under + 16 C, vilket är godkänt. Utan konvektor kan dock inte kallras undvikas, därför valdes konvektorer. För att undvika kallras (nedfallande kall luft), om inte konvektorer installeras, måste U-värdet på glaspaketet var under 0,4 W/m²K, vid 3 m glashöjd (SIA 2001). Det höga U-värdet på profilerna, 1,8 W/m²K, innebär risk för kallras. Total energianvändning Byggnaden uppfyller BBR94 s krav på genomsnittligt U-värde. Kravet för byggnaden är 0,361 W/m²K och aktuellt värde är 0,338 W/m²K. Den total energianvändningen för slutligt val av fasad (fönsterarea 53 % av fasadarean, inkl. köldbryggor etc.), solavskärmning och belysning, samt energianvändning för servrar (el + kyla) har bestämts till 116 kwh/(m²år) (se även figur 4.11). Om bättre glas (U-värde = 0,8 W/m²K) och profiler (U-värde = 1,3 W/m²K) används sänks den totala energianvändningen till 112 kwh/(m²år). Om framtida glas (U-värde = 0,55 W/m²K) och profiler (U-värde = 1,0 W/m²K) används sänks den total energianvändning ytterliggare till 108 kwh/(m²år). Risken för kondens på utsidan av glaset ökar för denna konstruktion. Energibesparingen med bättre glas är framförallt uppvärmningen. Den största vinsten torde vara förbättrad komfort, vilket innebär utökad vistelsezon. Även referensbyggnaden med 25 % fönsterarea (av fasadarean) kan förses med bättre glas. Om U-värdet för glaset sänks från 1,85 till 1,1 W/(m²K), så reduceras den totala energianvändningen till 99 W/m²K, att jämföras med den verkliga glasbyggnadens 116 kwh/(m²år). Detta beror huvudsakligen på ett sänkt uppvärmningsbehov. Nya BBR från 2006 anger en högsta energianvändning på 100 kwh/(m²år) för kontorsbyggnader i klimatzon söder. Detta värde exkluderar verksamhetsel och relateras till golvarean i temperaturreglerade utrymmen avsedda att värmas till mer än 10 C begränsad av klimatskärmens insida. En omräkning (större golvarea och avdrag för verksamhetsel) för den verkliga glasbyggnaden ger en beräknad energianvändning på ca 55 kwh/(m²år) dvs. byggnaden uppfyller alltså med marginal energikravet i nya BBR. Vid omräkningen har golvarea i m²bra använts dvs. jämställts med den av BBR föreskrivna golvarean. Dessutom anges ett krav på högsta genomsnittliga värmegenomgångsko- 27 (48)
efficient på 0,70 W/m²K, för de byggnadsdelar som omsluter byggnaden. Beräknat, utan korrektioner, värde för den verkliga glasbyggnaden är 0,55 W/m²K. kwh/(m²år) 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 9 18 10 24 20 20 35 31 Olika fönsteralternativ 9 18 10 24 Med U-värde 1,1 Med U-värde 0,9 Med U-värde 0,6 10 18 10 24 21 25 Värme Kyla Belysning El till servrar Datorer mm Fläktar och pumpar Figur 4.11 Total beräknad energianvändning (kwh/(m² LOA, år)) med olika fönster U- värden. Fönsterarean är 53 % av fasadarean. Värme är fjärrvärme och kyla är fjärrkyla. Förberedelser för uppföljning under driftskedet Förberedelserna för uppföljning under driftskedet har inneburit att möjligheten att senare utan för stora ingrepp komplettera med separat mätning av elanvändning för fast belysning har undersökts och besvarats med ja. Vad beträffar mätning av energianvändning och innetemperaturer så ingår det i styroch övervakningssystemet. Mätningen av elanvändning för hyresgäst görs separat för varje hyresgäst. 5. Delkrav på energianvändning och inneklimat för bygghandlingsskedet Beräknad energianvändning och beräknat inneklimat visar att kraven på energianvändning och inneklimat enligt Kvalitets och miljöprogrammet kan uppfyllas. Ett antal delkrav måste då uppfyllas. Dessa delkrav finns redovisade i Kvalitets- och miljöprogrammet (Nilsson 2005). Kravet på energianvändning är att energianvändningen inte skall överskrida energianvändningen för en 90-tals referensbyggnad dvs. 120 kwh/(m 2 år) (summa: fjärrkyla 28 (48)
exkl. för servrar + fjärrvärme + elanvändning för hyresgäster + elanvändning för belysning + elanvändning för drift exkl. för servrar). Beräkningarna resulterade i att antal funktionskrav på komponenter för den detaljerade projekteringen: Tak, väggar och golv: max U-värden inkl. köldbryggor (se tabell 5.1). Fönster: max area = 53 % av fasadarean (se tabell 5.2), max U-värde = 1,1 W/m²K (för dubbelfasad gäller värdet för: vinter med stängd spalt, enkelglas i yttre fasaden, naturligt ventilerad spalt), min dagsljustransmittans = 55 %, dagsljusfaktor min 2 % och max 10 %. Solavskärmning mot söder, väster och öster: max solenergitransmittans för glas + solavskärmning dvs. system g-värde = 0,1. Värmeåtervinning på luft: min verkningsgrad = 70 %. Ventilation: medel SFP = 2,0 kw/m3/s Belysning: max installerad effekt = 10 W/m². Servrar: max elanvändning (5000 W) och kyla. PC: max elanvändning = 125 W (PC + bildskärm). Följande U-värdeskrav inkl. köldbryggor måste uppfyllas i den färdiga byggnaden, där materialval och -tjocklekar är exempel på tänkbara lösningar (se tabell 5.1 och 5.2). 29 (48)
Yttervägg Mellanbjälklag Källarbjälklag Takbjälklag Material (från insida till utsida) Tjocklek (m) Tabell 5.1 U-värdeskrav med exempel på möjligt val av material och materialtjocklekar. Byggnadsdel Värmeledningsförmåga (Wm -1 K -1 ) Täthet (kgm -3 ) Specifikt värme (Jkg -1 K -1 ) Gipsskiva 0.013 0.18 758 840 Mineralull 0.137 0.036 16 754 Trä (reglar) 0.011 0.14 500 2300 Gipsskiva 0.009 0.18 758 840 Luftspalt 0.04 0.25 1.2 1006 Fasadtegel 0.12 0.58 1500 840 Linoleum 0.0025 0.156 1200 1260 Betong 0.3 1.7 2300 880 Akustikskiva 0.012 0.057 720 837 Linoleum 0.0025 0.156 1200 1260 Betong 0.1 1.7 2300 880 Cellplast 0.1 0.035 1000 1700 Akustikskiva 0.0125 0.057 720 837 Betong 0.3 1.7 2300 880 Mineralull 0.274 0.036 16 754 Trä 0.02 0.14 500 2300 Takpapp 0.003 0.13 930 1300 U-värde (Wm -2 K -1 ) 0.22 0.32 0.12 30 (48)