Solgården Stefan Larsson
Bakgrund Stefan Larsson (FoU solenergi + lokal småskalig energiproduktion ) Björn Karlsson, Bengt Perers, & Andreas Fieber (FoU energi i byggnader, LTH) Georg Lagnerius, David Hellgren, Klaus Preem mfl (EBIS nytt byggkoncept) Familjen beslutade att bygga ett hus
Forskningsprojekt LTH genomför mätningar (ELFORSK & STEM finansierar) Andreas Fieber doktorerade 2005 vid LTH där Solgården utgör en del av avhandlingen Henrik Davidsson doktorerar fn 2007-
Planeringen & uppförandet av Solgården
Hur skall en byggnad utföras? Om utsläppen av CO2 skall minimeras m h t hur el & värme produceras i ett sammankopplat Europeiskt energisystem Om bränslen skall nyttjas ifrån lokala källor Om en del av elenergin skall produceras lokalt
E3 Huset förebild Vinnaren i NUTEK s tävling Energieffektiva hus 2000
Solgården, Älvkarleby
Konstruktionsprincip byggstommen
Planlösning bottenplan
Planlösning övre plan
Fasad mot söder/norr
Planlösning förvaring Förrådsutrymmen i norr Dagsljusutrymmen i söder
Kök, ytterdörr Gasspis, VV-disk Vindskyddad dörr
Designmål Förbrukning (uppvärmd area 220m²): - 60 kwh/m² total förbrukning - 20 kwh/m² uppvärmning (4400 kwh/år) - 22 kwh/m² tappvarmvatten (4840 kwh/år) - 18 kwh/m² hushållsel (3960 kwh/år) Gratis energi: + 2860 kwh/år solvärme till tappvarmvatten + 2700 kwh/år solvärme till uppvärmning + 1200 kwh/år solel till hushållsel Köpt energi: + Ca 3680 kwh köpt pellets (exkl pannförluster ) + Ca 2760 kwh köpt el (15 kwh/dygn sommarlast, ~3,2 kw vinterlast, utan värmepump) Energi solvärme / kwh Del av tiden med övervärme 400 300 200 100 0 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Årsfördelning av solenergi Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Solvärme Övervärme Solel 80 60 40 20 0 Energi solel / kwh S.f. styrning 2 S.f. styrning 4 Vanligt fönster 8m² Totalt köpt energi 29 kwh/m² & år
Tekniska lösningar
El & Värme ifrån solen
Byggelement av EPS
Välisolerad grund
Elsystemet 3 kw inverter (6 kw topp) 10 kwh batteribank Solceller 1,5 kw Effektvakt Rörelsedetektorer Tidur Lågenergilampor Stirlingmotor 1,2 kw
Värmesystemet
Ventilationssystemet
Simulering, mätning & utvärdering
Var skall den värmelagrande massan placeras i ett passivt solhus?
Känslighetsanalys?
Total energibalans Exempel på Elbalans för Solgården 500 450 400 Q_Solceller Q_elbehov Q_Stirlinggenerator Q_Solcell+Stirling El-energi per månad [kwh/mån] 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Timmar från årets början (månadsmedelvärde)
Renderingar av ljusspridning
Solfönstrets U-värde
Solfönstret passiv drift Tvåglasfönster = 609 kwh/m2, tvåglasfönster med invändigt emissionskikt = 502 kwh/m2. Solfönstret = 368 kwh/m2 förutsatt att solfönsterlamellerna stängs när solinstrålningen överstiger 300 W/m2. Solfönstrets nyttiggjorda solvärmetillförsel = 210 kwh/m2 & år. Solfönstret minskar kylbehovet genom att skugga bort 241 kwh/m2 jämfört med ett vanligt tvåglasfönster och 134 kwh/m2 jämfört med ett tvåglasfönster med invändigt emissionsskikt. Förutsatt att solfönsterlamellerna stängs för att fungera som solskydd när solinstrålningen överstiger 300 W/m2.
Solfönstret aktiv drift Simuleringen i Minsun som utfördes för Stockholm (lat 59,31) visar att solfönstret årligen ger 234 kwh/m2 aktiv solenergi, varav 79 kwh/m2 är solel och 155 kwh/m2 är solvärme. Uppskattningsvis tas 180 kwh/m2 aktiv solenergi tillvara i det verkliga fallet, varav 60 kwh/m2 är solel och 120 kwh/m2 är solvärme.
Ny solfönster design 2006 Elutbyte Värmeutbyte Kortslutningsström / (A) 5 4 3 2 1 0 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 Värmeeffekt / (W) 600 450 300 150 0 Design: Stefan Larsson -150-300 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 Simulering Mätning Simulering Mätning
Aktiviteter 2007-2008 Ny datalogger-central installerad (Campbell Scientific) Ombyggnad av värme & tappvarmvattenkretsar Tillägg värmevattencirkulation till tvätt- & diskmaskin Nya effektivare vvx i ventilationssystemet Nytt styrsystem med nytt WLAN-baserat system för driftövervakning Ny styr & reglermodell (Gustaf Hedberg, adaptiv/prediktiv GPC) Test av nya effektivare komponenter i elsystemet Mätning & utvärdering av el & värme efter ombyggnationer
Tack!