Optimering -av energibesparingar i en villa. Mats Karlström ce01mkm@ing.umu.se Stefan Lahti ce01sli@ing.umu.se Handledare: Lars Bäckström
Inledning Än idag finns det många hus i Sverige som använder direktverkande el. Än så länge är det hållbart tack vare att energipriserna inte ökat så mycket de senaste åren. Dock förväntas ju priset att öka avsevärt under de kommande åren. Därför är det absolut aktuellt för användarna av direktverkande el att börja fundera på ett annat uppvärmningssystem. Med detta som bakgrund valde vi att göra ett optimeringsprogram i What s best. Syftet med det var att man skulle kunna få veta vilka investeringar som är mest lönsamt för huset, både då det gäller uppvärmningssystem och energibesparingsåtgärder. Huset som vi valt att använda är ett specifikt hus med specifika isoleringar etc. och det har direktverkande el. Metod Eftersom vi tidigare gjort vissa uppgifter på just detta hus i en annan programvara, nämligen Enorm så utgick vi från resultaten som vi hade fått från de simuleringarna. Dessutom utökade vi det genom att pröva andra uppvärmningssystem, isoleringar, fönster m.m. Detta gav oss en viss energibesparing per år för varje fall. Dessa värden förde vi in i What s best där vi med hjälp av en ungefärlig investeringskostnad, rimlig ränta samt rimliga avbetalningstider skulle kunna räkna ut en viss vinst efter en viss tid. Det vi ville göra med detta var att maximera den totala vinsten. D.v.s. utifrån de givna parametrarna samt efter antalet valda år efter investeringen skulle programmet bestämma vilka investeringar som borde göras för att maximera vinsten. De olika investeringar som vi valde att använda är följande: Sänkning av rumstemperaturen Byte av fönster till 3-glas Byte av fönster till 2-glas med lågemissionsskikt Isolering av vinden med fem olika tjocklekar Isolering av ytterväggen med tre olika tjocklekar Byte av uppvärmningssystem till fjärrvärme Byte av uppvärmningssystem till pelletspanna Installation av FTX-aggregat Vi valde att göra upplägget enligt detta därför att det kändes som de var rimliga saker man utför på sitt hus. Med detta som grund satte vi in priser på el, fjärrvärme och pellets. Här blev vi dock tvungen att göra en förenkling, då vårt program inte tar hänsyn till prisändringar. Istället lät vi alla kostnader vara konstanta. Dock tänkte vi att om programmet ska välja mellan att byta uppvärmningssystem och att behålla det gamla så kommer det i de flesta fallom man inte räknar på flera år- att välja det ursprungliga uppvärmningssystemet. Därför ändrade vi upplägget lite och gjorde istället tre optimeringar för varje uppvärmningssystem. Anledningen till att vi valde just tre är ganska enkel att förklara. Vi ville helt enkelt se vad programmet ville investera i efter de olika åren 5 år, 10 år samt 20 år. Ett tag var vi inne på att även testa 30 år, men vi kom fram till att då det är dags att investera i ytterliggare energibesparingar, så därför avstod vi från att göra detta. På så vis kunde vi få en ungefärlig bild av vad som är lönsamt för de olika antal åren, och efter hur många år man har tjänat in det nya uppvärmningssystemet. För att se mer fakta om de parametrar vi valt kan man se Bilaga 1.
Resultat Direktverkande el. De följande tabellerna gäller för ett hus med direktverkande el som värmekälla. När vi kör vårt optimeringsprogram för direktverkande el, som maximerar vinsten efter fem år så väljer programmet följande åtgärder. Först väljer den en temperatursänkning på 2 C eftersom att det inte är någon kostnad utan bara vinst Tillkommer gör tilläggsisolering på vinden, tjocklek 0,2 m, tilläggsisolering av väggar väljs till 0,095m. Programmet väljer även att investera i ett FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 5 år kan ses i Tab.1 nedan. Tab.1 El 5år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 14240 14240 Isolera vind (0,2m) 5880 10016 4136 Isolera väggar (0,095)m 3780 5456 1676 FTX 24191 25648 1457 Total 21509 Kollar man i optimeringsprogrammet vilka energibesparande åtgärder man ska göra för att maximera vinsten efter 10 år, så väljer programmet en temperatursänkning på 2 C, tilläggsisolering av vinden med 0,3m lösull, tilläggsisolering av väggar med 0,195m mineralull och ett FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 10 år kan ses i Tab.2 nedan. Tab.2 El 10år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 28480 28480 Isolera vind (0,3m) 8820 23496 14676 Isolera väggar (0,195)m 7245 15720 8475 FTX 24191 51296 27105 Total 78736 Kollar man i optimeringsprogrammet vilka energibesparande åtgärder man ska göra för att maximera vinsten efter 20 år, så väljer programmet en temperatursänkning på 2 C, Tilläggsisolering av vinden med 0,5m lösull, tilläggsisolering av väggar med 0,195m mineralull och ett FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 20 år kan ses i Tab.3 nedan. Tab.3 El 20år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 56960 56960 Isolera vind (0,5m) 14100 54736 39931 Isolera väggar (0,195)m 7245 31440 24195 FTX 24191 102592 78401 Total 199487
Fjärrvärme När vi kör vårt optimeringsprogram för ett hus med fjärrvärme, som maximerar vinsten efter fem år så väljer programmet följande åtgärder. Först väljer den en temperatursänkning på 2 C eftersom att det inte är någon kostnad utan bara vinst precis som i det tidigare fallet. Tilläggsisolering på vinden väljs till 0,1 m, ingen tilläggsisolering av väggarna samt inget FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 5 år kan ses i Tab.4 nedan. Tab.4 Fjärrvärme 5år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 8900 8900 Isolera vind (0,1m) 2940 4267,5 1327,5 Isolera väggar 0 0 0 Konvertering till 127319 42000-85319 fjärrvärme FTX 0 0 0 Total -75091 Optimeringsprogrammet ska nu bestämma vilka energibesparande åtgärder man ska göra för att maximera vinsten efter 10 år. Då väljer programmet en temperatursänkning på 2 C, tilläggsisolering av vinden med 0,2m lösull, tilläggsisolering av väggar med 0,095m mineralull och ett FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 10 år kan ses i Tab.5 nedan. Tab.5 Fjärrvärme 10år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 17800 17800 Isolera vind (0,2m) 5880 12520 6640 Isolera väggar (0,095)m 3780 6820 3040 Konvertering till 127319 84000-43319 fjärrvärme FTX 27115,5 32060 4944,5 Total -10894 Det sista vi kollar på med fjärrvärme som uppvärmning är investeringar som ska göras med en period på 20 år. Nu väljer programmet en temperatursänkning på 2 C, tilläggsisolering av vinden med 0,3m lösull, tilläggsisolering av väggar med 0,195m mineralull och ett FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 20 år kan ses i Tab.6 nedan. Tab.6 Fjärrvärme 20år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 35600 35600 Isolera vind (0,3m) 8820 29370 20550 Isolera väggar (0,195m) 7245 19650 12405 Konvertering till 127319 168000 40681 fjärrvärme FTX 27115,5 64120 37004,5 Total 146241
Pelletspanna Slutligen skall optimeringsprogrammet köras för ett hus med en pelletspanna. Efter fem år väljer programmet följande åtgärder. Först väljer den en temperatursänkning på 2 C eftersom att det inte är någon kostnad utan bara vinst, tilläggsisolering på vinden väljs till 0,1 m, ingen tilläggsisolering av väggarna samt inget FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 5 år kan ses i Tab.7 nedan. Tab.7 Pellets 5år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 8188 8188 Isolera vind (0,1m) 2940 3926 986 Isolera väggar 0 0 0 Konvertering till 120650 47500-73150 Pellets FTX 0 0 0 Total -63976 Kör man i optimeringsprogrammet vilka energibesparande åtgärder man ska göra för att maximera vinsten efter 10 år, så väljer programmet temperatur sänkning på 2 C, tilläggsisolering av vinden med 0,2m lösull, tilläggsisolering av väggar med 0,095m mineralull och ett FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 10 år kan ses i Tab.8 nedan. Tab.8 Pellets 10år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 16376 16376 Isolera vind (0,2m) 5880 11518 5638 Isolera väggar (0,095)m 3780 6274 2494 Konvertering till 120650 95000-25650 Pellets FTX 27843 29495 1653 Total 512 Sista optimeringen vi gör är för att maximera vinsten efter 20 år. Då väljer programmet en temperatursänkning på 2 C, tilläggsisolering av vinden med 0,3m lösull, tilläggsisolering av väggar med 0,195m mineralull och ett FTX-aggregat. Investeringarna, besparingarna och vinsterna efter 20 år kan ses i Tab.9 nedan. Tab.9 Pellets 20år Totala investering [kr] Besparing [kr] Vinst [kr] Sänk temp 0 32752 32752 Isolera vind (0,3m) 8820 27020 18200 Isolera väggar (0,195)m 7245 18078 10833 Konvertering till 120650 190000 69350 Pellets FTX 27843 58990 31148 Total 162284
Fig. 1 Stapel diagram över vinster med olika uppvärmningssystem efter olika antal år. I fig.1 kan man se att om man har direktverkande el så sparar man mest pengar efter både 5, 10 och 20 år. För ett eluppvärmt hus så tjänar man ju direkt på att göra energibesparande åtgärder. För ett eluppvärmt hus som först ska konverteras till ett hus med fjärrvärme eller pelletspanna däremot, tar det ungefär 10 år innan det börjar bli någon vinst. Men man ska tänka på att vinsten på energibesparingarna är beräknad med den tillförda energins kostnad. Alltså sparar man t.ex. 100 kwh så blir det en högre ekonomisk besparing för ett hus med direktverkande el jämfört med ett hus med fjärrvärme eller pelletspanna.
Diskussion Det finns många slutsatser man kan dra utifrån optimeringarna vi gjort. Om vi börjar med den sänkta inomhustemperaturen så ger det ju givetvis några sparade slantar. Dessutom är det inte alls omöjligt att man har en inomhustemperatur på 20 C som blir fallet med sänkningen. Detta gör att man snabbare kan spara in de slantar man lagt på övriga investeringar. Om vi kollar på de olika uppvärmningssystemen sen så kan vi börja med direktverkande el. I det här fallet blir nästan alla energibesparingar snabbt lönsamma. Men eftersom vi inte alls tagit hänsyn till förändringar i elpriset så blir resultaten lite missvisande. Om vi antar att priset stiger på elen, så blir naturligtvis besparingarna större, men samtidigt blir totala energikostnaden större, och därför är det nog ändå så att man ska byta ut sitt system med direktverkande el. Detta grundar vi på systemen med fjärrvärme och pelletspanna. Bägge fallen har en ungefärlig investeringskostnad på 80000 kr. I våra optimeringar är de lönsamma redan efter tio år. Dock blir det ju så att de andra energibesparingsåtgärderna inte blir lika lönsamma eftersom priset på fjärvärme och pellets är mycket lägre än priset på el. Isolering är nästan lönsamt i alla våra fall. Först och främst på vinden bör man tilläggsisolera för det kan man spara in pengar. Och ju längre tid man tittar på fallen desto lönsammare blir det att ta en tjockare isolering. Samma trend gäller också för isolering av ytterväggar. Det absolut mest lönsammaste av våra åtgärder är installation av FTX-aggregat. Även om man byter uppvärmningssystem samtidigt, så har man tjänat in aggregatet på mindre än tio år. Dock ska man då ha i åtanke att huset initialt hade frånluftsventilation, och det är inte säkert att detta gäller för andra fall. Sista åtgärden var byte av fönster. Det ska man strunta i, om man inte måste byta. Investeringskostnaden är alldeles för stor för den lilla energimängd man sparar, och därför blir byte av fönster- vare sig det gäller 3-glas eller 2-glas- inte lönsamt förrän efter 60-70 år. Givetvis är då uppvärmningssystemet bytt också, men även om man behåller direktverkande el så är återbetalningstiden för lång. Alla de åtgärder vi gjort är ju specifika för just det här huset. Dock ska man ha i åtanke att det är ett normalstort hus placerat i Umeå, och det finns säkert många andra hus i Sverige som skulle behöva göra liknande åtgärder. Dock kan ju besparingarna skilja sig åt från fall till fall. Det gjorde de i våra fall. T.ex. så blir det flera olika tider för när fjärrvärmen och pelletspannan har blivit lönsamma. Detta beror ju helt och hållet på vilka övriga åtgärder som gjorts. Om vi ändå ska rekommendera en av dem så blir det pelletspannan. Detta grundar vi på att enbart konvertering till pelletspanna blir lönsamt efter 13 år och enbart konvertering till fjärrvärme tar 15 år innan det blir lönsamt. Projektet är inte alls någon fullständig modell för att se vilka besparingsåtgärder som ska göras, men den fungerar för just vårt hus. Ett större projekt med fler olika parametrar som husets storlek m.m. skulle säkert kunna resultera i en modell som fungerar för vilket hus som helst i Sverige.
Bilaga 1 Pellets/ Fjärrvärme/El Energi Ekonomi Investering Totala beloppet Besparing besparing besparing Sänk temp 0 0 16212,24 3560 1637,6 0 0 0 Byte till 3glas 60000 159197,8623 14213,034 3121 1435,66 Byte till 2-glas 45000 119398,3967 8315,604 1826 839,96 0 0 0 Isolera vind1 2800 2940 7773,678 1707 785,22 2 5600 5880 11403,216 2504 1151,84 3 8400 8820 13375,098 2937 1351,02 4 11300 11865 14682,096 3224 1483,04 5 14100 14805 15579,234 3421 1573,66 0 0 0 Isolera vägg1 3600 3780 6211,656 1364 627,44 2 5300 5565 7791,894 1711 787,06 3 6900 7245 8948,61 1965 903,9 Pelletspanna 80000 120649,6843 94050 9500 FTX 20000 27842,59043 29200,248 6412 2949,52 Fjärrvärme 80000 120649,6843 83160 8400 Elpris Fvpris Pelletspris Ränta Efter antal år 0,8 0,5 0,46 0,05 9,9 Avbet.tid fönster 20 isolering 1 FTX 7 Pelletspanna 8 FJV.central 10