Byggnadens energibalans

Här beskrivs vad som ingår i en byggnads energibalans och hur den påverkas vid uppförande av lågenergibyggnader och vid energieffektivisering av befintliga byggnader.

Byggnaden som system

En byggnad består av ett antal delsystem med huvudsakligt syfte att skapa en god inomhusmiljö och service i olika former. Alla delar är viktiga att se över för att uppnå en god inomhusmiljö som möter brukarnas behov med en god energihushållning.

Exempel på olika delsystem i en byggnad som påverkar inomhusmiljön är klimatskal, värmesystem, komfortkyla och ventilationssystem. Varmvatten, strömförsörjning, internet och larm är exempel på annan service som ska tillhandahållas i en modern byggnad.

Delsystemen kan vara integrerade och samverka med varandra eller vara fristående och arbeta var för sig. Förståelse av denna samverkan hjälper oss att skapa ändamålsenliga byggnader.

Klicka på bilden för att se exempel på samverkan av olika delsystem.

Solceller och solfångare bidrar till byggnadens energiförsörjningssystem. Exempelvis är solfångare en del av värmesystem.

Klimatskalets utformning, orientering, isolering och täthet påverkar inte bara värme- och kylbehovet, utan även termisk komfort, ljudisolering mm.

Belysning avser att ge en god inomhusmiljö och påverkar förutom elbehovet också värme- och kylbehov via värmeavgivning.

Ventilation avser att ge en god luftomsättning och påverkar förutom elbehovet också byggnadens värme- och kylbehov.

Varmvatten är oftast integrerat med värmesystemet i en enhet med gemensamt styr- och reglersystem. Även återvinning av värme från avlopp kan vara integrerat med värmesystemet.

Fönstrets egenskaper, placering och orientering påverkar inte bara värme- och kylbehov utan även ljudisolering, dagsljusinsläpp, behov av solavskärmning mm.

Värmebehovet påverkas av interna värmetillskott från apparater, solinstrålning och personer samt klimatskalets egenskaper. Värmesystem kan också vara integrerade med ventilationen, exempelvis i ett luftvärmesystem.

Apparater påverkar förutom elbehovet också byggnadens värme- och kylbehov via värmeavgivning.

Byggnadens energibalans

Byggnaden kan betraktas som ett system genom vilket energiflöden passerar. En byggnads energibalans beskriver hur mycket energi som tillförs till en byggnad och som avges från densamma. Det är till stor del den yttre klimatbelastningen, verksamheten, byggnadens egenskaper och krav på inomhusmiljö som bestämmer energiflödenas storlek och det finns alltid en balans mellan tillförd energi och bortförd energi över tid.

Den tillförda energin omfattar energin som tillförs till byggnaden för uppvärmning till rum och i ventilationsluft, varmvattenberedning och energitillskott som sker från apparater, belysning, solinstrålning och personvärme.

På vilket sätt energi tillförs till byggnaden kan ha olika betydelse för byggnadens energibalans. Vid byte från fjärrvärme till bergvärmepump tillför det nya systemet fortfarande lika mycket värme till byggnaden. Energi från fjärrvärme byts bara ut mot motsvarande mängd värme från berget och el till bergvärmepumpen. Däremot innebär installation av en pelletspanna att en del energi försvinner med rökgaserna. Mer energi måste tillföras för att täcka samma behov på grund av systemförluster.

Den bortförda energin omfattar:

transmissionsförluster genom klimatskalets olika delar såsom väggar, tak, grund och fönster,
luftläckage (infiltrationsförluster) genom fasad samt runt fönster och dörrar,
ventilationsförluster via frånluften och
värmeförluster via avlopp.

I lokalbyggnader tillkommer också bortförd energi genom kyla. Systemförluster uppstår då all tillförd energi inte kan tillgodogöras på ett nyttigt sätt. Systemförluster beskrivs ofta med systemverkningsgrad.

Energibalans för olika typer av byggnader

Hur posterna i energibalansen fördelar sig beror på byggnadens utformning och vilken verksamhet som bedrivs. Bostäder behöver mer uppvärmning av rumsluft, och ganska mycket varmvatten jämfört med kontor och andra lokaler där värmetillskotten från utrustning, processer och personer ibland är så stor att värmen snarare är ett problem och man behöver istället kyla genom att bortföra energi. El till kylmaskiner ökar fastighetsenergin, liksom fläktar, pumpar och fastighetsbelysning. Högre ventilationsflöde gör också att mer värme går åt till att värma ventilationsluften.

Det används ofta mindre mängd varmvatten i framförallt kontorslokaler än i bostäder. Även värmeavgivningen från människor varierar med aktivitetsgraden. Det är stor skillnad på tillskottet i en idrottshall och i en bostad.

I ett lågenergihus råder energibalans på samma sätt som i ett standardhus. Skillnad är att flera poster för tillförd och bortförd energi är mindre. Genom mindre förluster behöver mindre energi tillföras.

Småhus

Flerbostadshus

Kontor

Exempel på årlig energibalans för ett traditionellt hus jämfört med ett lågenergihus visas nedan.

Befintligt småhus (frånluftssystem, fjärrvärme) köpt energi 120 kWh/m², år (BBR)

Lågenergismåhus (FTX system, fjärrvärme) köpt energi 35 kWh/m², år (BBR)

Befintligt flerbostadshus (fjärrvärme, frånluftssystem) köpt energi 164 kWh/m² (BBR)

Lågenergiflerbostadshus (FTX system, fjärrvärme) köpt energi 38 kWh/m² (BBR)

Befintligt kontor (fjärrvärme, vattenburen kyla) köpt energi 168 kWh/m² år (BBR)

Nytt lågenergikontor (fjärrvärme, luftburen kyla) köpt energi 28 kWh/m² (BBR)

Hur kan vi påverka energibalansen?

Klicka på ovanstående exempel för att se hur den årliga energibalansen för en lokalbyggnad kan påverkas.

God värmeisolering minskar transmissionsförluster och därmed behov av tillförd energi för uppvärmning.

Val av fönster med lågt U_f-värde minskar transmissionsförluster och därmed tillförd energi för uppvärmning. Val av fönster med lågt G_f-värde minskar värmetillskott från solinstrålning och behov av att bortföra energi genom kyla.

Tätare klimatskärm minskar luftläckageförluster och behov av tillförd energi för uppvärmning.

Återvinning av värme ur ventilationsluften minskar behov av tillförd energi för uppvärmning av ventilationsluft.

Val av energieffektiva tappvattenblandare minskar tappvarmvattenanvändning och därmed behov av tillförd energi för uppvärmning av varmvatten. Dessutom minskar avloppsförluster.

Val av energieffektiva apparater så som kontorsmaskiner minskar verksamhetsel och därmed värmetillskott från apparater. Kylbehovet minskar, men mer energi kan behövas för uppvärmning under kallare årstider.

Val av energieffektiv belysning minskar verksamhetsel och därmed värmetillskott från belysning. Kylbehovet minskar, men mer energi kan behövas för uppvärmning under kallare årstider.

Solavskärmning minskar energitillskott från solinstrålning och därmed behov av kyla.

Vid byte från elvärme till bergvärmepump tillför det nya systemet fortfarande lika mycket värme till byggnaden. Elvärme byts bara ut mot motsvarande mängd värme från berget och el till bergvärmepumpen.

Vid byte från fjärrvärme till pelletspanna behövs mer energi tillföras för att täcka samma behov för uppvärmning på grund av pannans verkningsgrad. En del energi försvinner med rökgaserna.

Avslutande kunskapsfrågor

Nyproduktion av lågenergihus

Ett lågenergihus kan ha i stort sett samma arkitektur som ett standardhus. De kan vara stora, små, höga, låga, använda alla typer av material och arkitektoniska koncept, vara skyskrapor eller passa in i äldre kulturmiljöer.

1. Kontor, Mölndal. 2. Blackevägens förskola, Göteborg. 3. Trädgårdsstadens förskola, Skövde.
4. LSS-boende, Helsingborg. 5. Vallda Heberg, Kungsbacka.
Foto: Åsa Wahlström

Planering av lågenergibyggnader

Arkitekturen och de installationstekniska systemen ska planeras omsorgsfullt så att alla faktorer tillsammans ger en byggnad med god energihushållning och en god inomhusmiljö.

Välj en form på huset som har låg formfaktor, vilket betyder en liten omslutningsarea där värme kan transmitteras ut. Klimatskalets formfaktor (F) är kvoten mellan klimatskalets omslutande area (A_om) och byggnadens tempererade golvarea (A_temp).

Ju fler hörn, kanter och utstickande volymer, desto högre formfaktor.

Enplanshus har en formfaktor högre än 2. Flervåningshus kan utformas med en formfaktor närmare 1.

Vid val av fönster och fönsterplacering är det viktigt att tänka på följande:

Välj fönster med lågt G_f-värde och lågt U_f-värde, men se till också att krav på dagsljusinsläppet, LT-värdet, uppfylls. Hitta det bästa kombinationen utifrån ett lågt energibehov och ett bra inomhusklimat.
Placera fönster för att maximera dagsljusinsläpp och minska behovet av belysning.
Nyttja den solinstrålning vi kan ha användning av för uppvärmning och se till att skärma av resten. Exempelvis se till att sommarsolen inte kan nå in i huset genom planering av utskjutande takdelar mot söder.

Välj en orientering av huset som passar med väderstreck, vindriktning eller andra klimatförhållanden på platsen. Orientera huset med dess fönster och planlösning för att få passiva solvinster utan att risker med övertemperaturer inomhus sommartid.

Välj en yteffektiv planlösning för att undvika onödiga ytor som kräver uppvärmning. Öppen planlösning gör att värmen lättare kan cirkulera i huset.

Dock är det viktigt att det går att stänga mot svalare utrymmen.

Nya byggnader kan planeras med låga värmeförluster från början. Bilden visar exempel på viktiga aspekter vid utformning av klimatskärm för en lågenergibyggnad.

1Välisolerad, tät stomme, exempelvis 350 cm isolering i yttervägg. U-värde ≤ 0,15 W/m²K (inklusive köldbryggor).

2Välisolerad platta mot mark, exempelvis 300 mm isoleringen i platta. U-värde för bottenplatta ≤ 0,15 W/m²K (inklusive mark).

3Välisolerat tak, exempelvis med 370 mm isolering. U-värde ≤ 0,12 W/m²K.

4Fönster med låg U_f-värde, exempelvis 0,8 W/m²K.

5Dörrar med låg U-värde, exempelvis 0,9 W/m²K.

6Tät byggnad i alla element och skarvar. Lufttäthet q₅₀ < 0,3 (l/s)/m²

7Noggrann utformning av konstruktionens detaljer för eliminering av köldbryggor.

8Solskydd på fönster och/eller yttre solavskärmning, exempelvis överhängt tak.

När vi bygger nytt kan olika tekniklösningar anpassas till byggnaden redan i början för att säkerställa ett lågt energibehov. Bilden visar exempel på viktiga aspekter för en lågenergibyggnad.

1Värmeåtervinning av ventilation, med minst 85 % verkningsgrad. Välisolerade kanaler.

2Behovsstyrd ventilation

3Värmesystem som är rätt dimensionerat och injusterat. Välisolerade värmerör.

4Lågenergibelysning med dagsljusstyrning.

5Energieffektiva apparater/utrustning.

6Energieffektiva tappvattenarmaturer, korta och välisolerade VVC-system.

I lågenergibyggnader har klimatskärmen mycket hög täthet och god värmeisolering. Då uppstår inte kallras eller kall strålning från fönster och ytterväggar inomhus, vilket leder till att radiatorerna inte behöver sitta just under fönstren. Värmen kan istället tillföras på annat sätt, genom golvvärme eller ett värmebatteri i tilluftskanalen, ofta placerad i värmeåtervinningsaggregatet. Detta skapar möjligheter till enklare installationssystem och att bättre nyttja golvytan i både lokaler och bostäder.

Inomhusklimat

Komforten i ett lågenergihus har alla möjligheter att vara lika bra eller bättre än i ett standardhus. I lågenergibyggnader kan ett bra inomhusklimat skapas med lägre inomhustemperatur.

Standardhus

I vanliga byggnader kan det förekomma stora temperaturdifferenser mellan olika ytor som behöver kompenseras med hög inomhustemperatur för att bibehålla en komfortabel operativ temperatur.

Lågenergihus

Välisolerat klimatskal i lågenergibyggnader ger varma innerväggar och golv vilket minskar risk för drag och kallras. Det skapar en jämn operativ temperatur vid en lägre inomhustemperatur.

De låga värmeeffektbehoven i lågenergibyggnader innebär att värmesystemen har en relativt liten dominans i påverkan på inneklimatet i jämförelse med andra värmetillskott från apparater, belysning och personvärme. Detta gör att möjligheten att individuellt styra och reglera det termiska inomhusklimatet minskar.

För att undvika övertemperaturer sommartid är det viktigt att tänka igenom helheten av fönstrens storlek, placering, orientering, byggnadens design och orientering, solavskärmning och solskydd.

Ett välisolerat och tätt hus släpper inte igenom mycket buller utifrån. Dock kan det förekomma risk att buller från installationer inomhus kan höras mer än vanligt och projekteringen behöver göras med tanke på det.

Avslutande kunskapsfrågor

Energieffektivisering

Målet med energieffektivisering i en befintlig byggnad är att minska energianvändningen samtidigt som byggnadens kvalitet bibehålls eller förbättras. I en befintlig fastighet som är över 30 år, går det ofta att minska energianvändningen med upp till 50 %.

Grundläggande strategier vid energieffektivisering

Statusbeskrivning

Val av omfattning

Samordna med underhåll

En lyckad energieffektivisering av en byggnad bygger på god kunskap om byggnadens skick före renoveringen. För statusbedömning behövs en grundlig energiinventering.

För att bäst kartlägga en byggnads status finns en del hjälpmedel och checklistor att använda. Se referenslista under huvudmeny till vänster.

Inventeringen bör omfatta:

Klimatskal, inklusive väggar, tak, grund, fönster, dörrar och portar.
Tekniska installationer, inklusive värme, kyla, ventilation, vatten, avlopp, belysning och apparater.
Styr- och övervakningssystem.
Inomhusmiljö, exempelvis innetemperaturer, luftkvalitet, ljud, ljus och brukares upplevelser av dessa.
Statistik över användning av värme, el, kyla och vatten. För energiinventering och innemiljöenkäter finns olika referenser och hjälpmedel att använda.

Vilken ambitionsnivå man ska lägga sig på i energieffektiviseringen beror oftast på beställarens energimål och strategiska planer med fastigheten, byggnadens status, ekonomiska förutsättningar, organisation med mera.

Energieffektivisering kan exempelvis genomföras på följande nivåer:

1. Driftoptimering

Enkla och billiga åtgärder genomförs (”lågt hängande frukter”).
Energibesparing på 15 % eller mer, beroende på byggnadens nuläge.

2. Ett åtgärdspaket av olika åtgärder

En kombination av flera åtgärder genomförs, både enkla och större åtgärder.
Energibesparing på 15 till 50 %.

3. Renovering till nästan nybyggnadsstandard

En omfattande renovering med större investeringskostnad och arbetsinsats.
Energibesparing på mer än 50 %.

För större energirenoveringsprojekt kan väl utvecklade metoder tillämpas, exempelvis Totalmetodiken för lokalbyggnader och Rekorderlig Renovering för flerbostadshus

Vilka åtgärder man än väljer så är en bra strategi att åtgärda saker i rätt ordning. Den grundläggande strategin för energieffektivisering är att börja med att minska energibehovet. Se över klimatskalet, användning av belysning och apparater samt funktion av klimatstyrande system. Ta sedan tag i byggnadens värme- och kylinstallationer. När energibehovet är minskat kan man se över hur energin tillförs, och överväga åtgärder som exempelvis byte till en annan energikälla. Olika energitillförselsystem (fjärrvärme, bergvärme, elpanna, solpaneler m.fl.) har olika stora energiförluster för samhället och olika stora kostnader för fastighetsägaren.

Olika åtgärder kan ha stor påverkan på varandra och det går inte att summera besparingar från flera åtgärder utan analys. Det är säkrast att göra sådana beräkningar i ett energiberäkningsprogram.

När en byggnad är i behov av underhåll och övrig renovering, exempelvis för hyresgästanpassning, är det kostnadseffektivt att passa på att energieffektivisera. Det behöver då inte bli mycket dyrare att renovera energieffektivt än att renovera till samma energistandard.

Kopplingen mellan energiåtgärd och planerat underhåll kan göras i underhållsplanen. Exempelvis kan varje underhållsåtgärd kopplas till en energieffektiviseringsåtgärd som berör den byggnadsdelen.

Det finns flera mallar för underhållsplaner som fastighetsägaren kan använda.

Exempel på renoveringsbehov som lämpligt kombineras med energieffektivisering:

Ny dränering behövs – kan samordnas med tilläggsisolering av källarväggar.
Fasadtegel som vittrar sönder – ger ett tillfälle att tilläggsisolera fasaden.
Dåliga fönster– kan renoveras eller bytas för att sänka U-värde och luftläckning
Renovering av balkonger– indragna balkonger kan byggas in i lägenheten och nya balkonger hängas utanför fasad för att minimera köldbryggan.
Fasadrenovering– kan kombineras med fönsterbyte och kostnad för byggnadsställning delas mellan åtgärderna.
Takrenovering – kan kombineras med tilläggsisolering av tak.
Gammal belysning med dålig funktion – kan samordnas med byte till LED belysning.
Kök- och badrumsrenovering (stambyten)- kan kombineras med nya vitvaror och armaturer.

Energirenovering av olika typer av byggnader

Bostäder och lokaler har förstås många liknande möjligheter att energieffektivisera, men det finns också skillnader.

Bostäder

Bostäder använder generellt mer varmvatten än lokaler och har en större potential att minska det. Bostäder har också mindre överskottsvärme från interna laster (personer och apparater) vilket gör det viktigare att åtgärda lufttäthet och isolering på klimatskärmen.

Färre
personer

Mindre
utrustning

Mer
vatten

Tekniska
system

Lokalbyggnader

I lokalbyggnader finns ofta de stora besparingarna i de tekniska systemen, såsom belysnings-, ventilations-, värme- och kylsystem. För att komma åt dessa besparingar kan det också vara nödvändigt med åtgärder i styr- och reglersystem.

Många
personer

Mycket
utrustning

Mindre
vatten

Mycket
kyla

Tekniska
system

Exempel på energieffektiviseringsåtgärder

Transmissions- och infiltrationsförluster genom klimatskalet kan minskas genom att förbättra isoleringen, byta byggnadsdelar mot andra som har lägre U-värde, bygga bort köldbryggor och täta konstruktionsdelar. Exempel på åtgärder:

Tätning av otätheter vid dörrar och fönster
Byte av fönster eller installation av en isolerruta i befintlig fönster.
Byte av entrédörrar/portar
Tilläggsisolering av fasad, fönsterbröstningar, vindsbjälklag, källarväggar, bottenplatta.
Byte av tak
Eliminering av köldbryggor, till exempel genom att bygga in indragna balkonger och hänga nya balkonger utanpå fasaden.

För att åtgärda köldbryggor behöver man ta reda på hur huset är konstruerat. Det kan vara lättare att bryta köldbryggorna vid utvändig tilläggsisolering.

Invändig isolering

Invändig isolering motverkar inte köldbryggor.

Utvändig isolering

Vid utvändig isolering kan det vara lättare att komma åt köldbryggorna.

Behovet för tappvarmvatten och avloppsförluster kan minskas med modern utrustning (blandare, disk- och tvättmaskiner). Ett annat sätt är att skapa incitament riktat mot brukare, för att de ska förändra vanor och beteende.

Exempel på åtgärder:

Byte till snålspolande armatur.
Isolera varmvattenrör.
Återvinning av värme från avloppsvatten (avloppsvärmeväxlare).
Individuell mätning och debitering av varmvatten (skapa incitament).

Exempel på åtgärder för att energieffektivisera värmesystem:

Installera/byta termostater
Förbättra funktion hos rumsapparater
Injustera värmesystem
Byte till energieffektivare pumpar
Förbättra rörisoleringen
Driftoptimering av värmesystemet, genom att justera reglerkurvan och kontrollera givare, ventiler, mm.
Byte till effektivare alternativ värmeproduktion

För att ventilera byggnaden värms uteluften upp till tilluftstemperaturen (eller rumstemperaturen) och varm frånluft lämnar sedan byggnaden via ventilationskanaler. Exempel på åtgärder för att energieffektivisera ventilationssystem:

Injustera luftflöden
Anpassa tilluftstemperaturer
Inför behovsstyrd ventilation
Natt och helgsänkning av ventilation
Återvinning av frånluftsvärme med värmeväxlare. Eventuellt byte till bättre typ av värmeväxlare med högre temperaturverkningsgrad.
Utnyttja varm frånluft med frånluftsvärmepump
Isolera luftkanaler för att minska värmeförluster
Byte till energieffektivare fläktar och tryckstyrning
Driftoptimering av ventilationssystemet genom att se över drifttider och kontrollera givare, ventiler, don och spjäll, byte av filter, mm.

I lokalbyggnader behövs ofta komfortkyla för att säkerställa ett bra termisk klimat. I första hand är det viktigt att se över hur kylbehovet kan minskas. Exempelvis genom byte till energieffektivare belysning och apparater, installation av solskydd och solavskärmning. Därefter kan själva kylsystemet behöva effektiviseras exempelvis med följande åtgärder:

För att energieffektivisera kylsystem kan exempelvis följande åtgärder genomföras:

Installera/byta termostater
Eliminera samtidig värmning och kylning i samma rum
Förbättra funktion hos rumsapparater (kylbafflar, fläktluftkylare)
Byte till energieffektivare pumpar
Förbättra rörisoleringen
Driftoptimering av kylsystemet (justera systemtemperaturer, drifttider, kontroll av givare, ventiler)
Byte till effektivare kylproduktion (effektivare kompressorer)
Utnyttja nattkyla och frikyla
Utnyttja kondensorvärme för förvärmning av varmvatten

Exempel på åtgärder för att minska verksamhets- och hushållsel:

Byte till energieffektiv belysning som LED.
Förbättring av styrning av belysning (närvarostyrning, dagsljusreglering).
Byte till energieffektivare apparater, exempelvis vitvaror, kontorsmaskiner, hemelektronik, apparater för processer med mera.
Se över stand-by funktioner av apparater.

Ofta krävs att brukaren involveras för att minska verksamhets- och hushållsel. Hur brukaren kan involveras beskrivs mer i detalj i del 10 ”Brukarens inverkan”.

Inomhusmiljö

Förutsättningen för energieffektivisering är att byggnadens användbarhet, kvalitet och beständighet bibehålls eller förbättras. Det gäller inte minst inomhusmiljö. Det behövs en bedömning för varje energisparåtgärd om den långsiktigt kan medföra någon försämring av inomhusmiljö eller byggnadens användbarhet och kvalitet.

Om exempelvis luftflöden i en byggnad måste ökas för att säkerställa en god inomhusmiljö så måste påverkan på energianvändningen av en sådan underhållsåtgärd analyseras innan energisparåtgärder studeras.

Vid en energirenovering är det viktigt att analysera inomhusmiljön före och efter renoveringen. Analyser kan genomföras till exempel med mätning av olika inneklimatparametrar eller enkäter/ intervjuer med brukare.

Några risker att vara vaksam på är:

Tilläggsisolering och tätningar ger tätare byggnad. God ventilation måste då säkerställas. Hade byggnaden självdrag sedan tidigare kommer detta troligen inte att fungera lika bra efter åtgärderna och ventilationssystemet behöver förbättras.
Tilläggsisolering av byggnadsdelar kan ge nya kalla ytor eller utrymmen och kan förstärka köldbryggor. Detta kan leda till fuktproblem.
Ett mer välisolerat och tätt hus släpper inte igenom mycket buller utifrån. Det finns risk att ljud från grannar eller från installationer blir mer framträdande.
Risk för övertemperaturer på sommaren kan uppstå. Se till att det finns bra solskydd, särskilt vid stora fönsterytor.

Avslutande kunskapsfrågor

Energiberäkningar

Energiberäkningar behövs för beslutsunderlag både vid nyproduktion och vid renovering. Energisimuleringar används vanligen för att beräkna om kraven på energihushållning uppfylls vid nyproduktion eller för att analysera lämpliga energieffektiviseringsåtgärder vid renovering.

I båda fallen är det viktigt att beräkningarna utförs med relevanta krav på noggrannhet och med rimlig tidsåtgång.

Simulering av energianvändning

Genom byggnadens energisimulering förenklas verkligheten i en modell för att testa olika lösningar som i ett verkligt test annars vore både kostsamt och svårt. En simulering med en modell är alltid förenad med osäkerheter eftersom modellen baseras på en mängd antaganden. Resultatet är alltid helt beroende av vilken indata som använts.

Vid arbete med modeller är det grundläggande att känna till modellens begränsningar så man inte försöker få modellen att arbeta utanför det område den är anpassad för.

Ett viktigt ställningstagande inför modelleringen är hur många zoner modellen ska delas upp i. Det som avgör är noggrannhetskraven, tillgång till indata och hur olika delar av byggnaden är jämfört med varandra avseende tekniska system, drifttider, klimatkrav mm. Att först ta fram en enkel strategi för hur modellen ska byggas upp är alltid viktigt.

Val av simuleringsverktyg

Valet av simuleringsverktyg beror på beräkningens syfte, i vilket skede projektet är och byggnadens komplexitet. Detaljnivå för indata, resultatredovisning, användarvänlighet och beräkningshastighet skiljer sig åt mellan olika simuleringsverktyg. Ett verktyg med många olika val och möjligheter kräver ofta kännedom om många uppgifter för att resultatet ska vara användbart. Det är viktigt att välja ett beräkningsverktyg som användaren behärskar och kan lita på.

Ska inomhusklimatet undersökas bör simuleringsverktyget kunna dela upp byggnaden i mindre zoner för relevanta resultat.

De simuleringsverktyg som används bör vara validerade. Informera dig hos tillverkaren om vilka tester som gjorts och utfallet av dem.

Olika energisimuleringsverktyg

Det finns ett stort antal simuleringsverktyg på marknaden. Här diskuteras enbart verktyg som kan hantera hela byggnaden som ett system, inte verktyg för enskilda komponenter så som exempelvis fönster och ventilationsanläggningar.

BV²

IDA ICE

Riuska

VIP+

BV² är ett dynamiskt simuleringsverktyg som i grunden använder sig av varaktighetsdiagram för utomhusklimatet för beräkning av byggnaders energianvändning. Verktyget kan anses relativt enkelt att använda och har försumbara beräkningstider. BV² hanterar byggnader med få byggnadsdelar och tekniska system. Vid större antal byggnadsdelar och system bör byggnaden delas upp i flera zoner genom samkörning av flera separata modeller.

Simuleringsverktyget utvecklas av CIT Energy Management AB.

IDA ICE är ett dynamiskt energi- och inneklimatsimuleringsverktyg som möjliggör detaljerad beräkning av inneklimat och energianvändning i en byggnad. IDA ICE har ett grafiskt gränssnitt som gör att modellen visualiseras i 3D. Verktyget möjliggör utveckling av egna applikationer för exempelvis alternativ reglering av ventilationsaggregat och radiatorer, mm.

Simuleringsverktyget kan användas för alla typer av byggnader och en byggnad kan enkelt delas upp i flera zoner. Att verktyget är detaljrikt i såväl in- som utdata gör naturligtvis att det ibland kan ta relativt lång tid att bygga upp en simuleringsmodell av en byggnad, i alla fall om den är komplex.

Simuleringsverktyget utvecklas av EQUA.

Riuska är ett dynamiskt simuleringsverktyg där själva beräkningsmotorn är den USA-utvecklade programvaran DOE 2.1. Med Riuska går det relativt enkelt att ta fram en byggnadsmodell utifrån BIM-underlag (Building information modelling) för byggnaden.

Verktyget kan även beräkna termiskt klimat men har till viss del begränsat antalet modeller för t ex infiltration, fönster och ventilationssystem.

Simuleringsverktyget utvecklas av Granlund i Finland.

VIP-Energy (VIP+) är ett dynamiskt beräkningsverktyg för simulering av byggnaders energibehov och inomhustemperaturer. Verktyget kan användas för alla typer av byggnader och hanterar zonindelning.

Simuleringsverktyget utvecklas av Strusoft.

Indata

Resultatet av en energiberäkning är alltid beroende av vilken indata som har använts. Nedan visas exempel på brukaroberoende och brukarberoende indata för nyproduktion respektive renovering och vad som är viktigt att tänka på vid insamling av indata.

Brukaroberoende

Under projekteringen avgörs byggnadens egenskaper och system av vilka funktioner och krav som ska uppfyllas. Sådana uppgifter lämnas vanligen av projektören, men behöver ofta revideras efter en första beräkning för att säkerställa att byggnadens energiprestandakrav uppfylls.

Byggnadens area

Se till att rätt area har använts vid beräkningen. För att jämföra om byggnaden uppfyller BBR krav används byggnadens totala tempererade area (A_temp) vid beräkning av specifik energianvändning.

Klimatdata

Klimatdata hanteras vanligen med energimodellens s.k. klimatfil. För att standardisera vilka klimatfiler som bör användas har SVEBY och SMHI tagit fram elva klimatfiler som är representativa för olika delar av landet.

Byggnadens orientering

Byggnadens orientering och solinstrålning har stor påverkan på byggnadens värmebehov. Se därför till att skuggande objekt (byggnader, lövträd) tas med i energimodellen.

Byggnadskonstruktion – allmänt

Konstruktören lämnar uppgifter om hur exempelvis väggar och tak är konstruerade och i normalfallet även dess U-värden. Ofta utgörs en stor del av arbetet med indata av att ange rätt areor för olika byggnadsdelar.

Fönster

Se till att U-värde för såväl glas som profil/karm och deras andelar tas hänsyn till. Andelen karm kan i vissa fall överstiga 50 % av fönstrets area beroende på storlek och typ av fönster. Tillse också att fönsters g-värden är relevanta och att fönsters indrag i förhållande till fasaden tas hänsyn till eftersom fönstret skuggas av väggens utskjutande del.

Köldbryggor och lufttäthet (infiltration)

Ofta räknas köldbryggorna inte fram specifikt. Istället görs schablonpåslag, typiskt 20 % av byggnadens totala specifika värmetransmission (∑U*A). I en energieffektiv byggnad är dock den specifika värmetransmission låg, vilket betyder att en schablon på 20 % blir för låg och bör sättas uppemot 35-40 % i de fall köldbryggorna inte har väl genomtänkta lösningar.

För ett lågenergihus är lufttäthetskravet max 0,3 l/s, m² vid 50 Pa tryckskillnad. Vid energiberäkningar behöver värden för lufttäthet översättas till antingen enskilda infiltrationsförluster vid någon tryckskillnad eller för hela profiler för olika förhållanden.

Installationer

Ventilationsaggregatens prestanda för värmeåtervinning anges vanligen som temperaturverkningsgrad. I andra sammanhang förväxlas det begreppet ibland med energiverkningsgrad. Klargör därför alltid vad som avses i det aktuella fallet. För god energihushållning tillses att ventilationens drifttid och luftflöden är anpassade till den verksamhet som råder i byggnaden.

I beräkningar bör hänsyn tas till värmesystemets cirkulations- och reglerförluster och förluster i tappvarmvattencirkulationssystem (VVC). Med de flesta simuleringsverktyg är risken överhängande att värmeregleringen hanteras för idealt. Detta kan i slutänden exempelvis motverkas med schablonpåslag på värme- och kylanvändning. Med några av simuleringsverktygen kan även mindre ideal reglering simuleras.

Brukarberoende

Vid beräkning av nya byggnader är det svårt att veta brukarnas beteendemönster och därför har branschen enats om schablonvärden. Dessa bygger på statistik och undersökningar gjorda för att kartlägga brukarnas beteende.

Interna värmelaster

För bedömning av interna värmelaster så som värmeavgivning från personer, belysning och elkrävande utrustning kan SVEBY brukarindata eller FEBY användas.

Övrig brukarrelaterad indata

SVEBY brukarindata ger även schablonvärden för vädringsförluster, tappvarmvattenbehov och innetemperatur för beräkning av nya kontor, bostäder och undervisningslokaler.

Brukaroberoende

När en simuleringsmodell tas fram för en befintlig byggnad kan det vara svårt att hitta all information om byggnaden, särskilt om det var länge sedan den byggdes. Indata till energiberäkningsverktyget hämtas vanligen från platsbesök och tillgängliga handlingar.

Byggnadens area

Se till att rätt area används vid beräkning. För att kontrollera om byggnaden uppfyller krav enligt Boverkets byggregler används byggnadens totala tempererade area (A_temp).

Klimatdata

Klimatdata hanteras i energimodellens klimatfil som exempelvis kan vara ett typiskt klimatår. Det är därför viktigt att energistatistik som används för kalibrering av modellen är normalårskorrigerad. Standardiserade klimatfiler för typår för olika orter har tagits fram av SVEBY och SMHI. Ett kanske bättre alternativ är att använda en klimatfil bestående av uppmätt klimat för det aktuella året motsvarade energistatistiken. Sådana uppmätta klimat finns att köpa från olika aktörer på nätet. Efter kalibrering av modellen med uppmätta värden kan modellen för ett typår fastställas.

Byggnadskonstruktion - allmänt

Konstruktören lämnar vanligen uppgifter om hur väggar och tak är konstruerade och vilka U-värden de har. En stor del av arbetet handlar ofta om att ange rätt areor för olika byggnadsdelar.

Fönster

Beakta U-värde för såväl glas som profil/karm och deras andelar. Andelen karm kan i vissa fall överstiga 50 % av fönstrets area beroende på storlek och typ av fönster. Tillse också att fönsters G_f-värden är relevanta och beakta fönsters indrag i förhållande till fasaden eftersom fönstret skuggas av väggens utskjutande del.

Köldbryggor och lufttäthet (infiltration)

Köldbryggor och luftläckage är svåra att bedöma eller mäta i befintliga byggnader. Viss vägledning om köldbryggornas omfattning kan fås med termografering. För att avgöra infiltrationens omfattning kan byggnaden provtryckas, annars kan schablonvärden behöva användas.

Installationer

Indata för ventilationssystem och luftflöden kan antingen tas fram via ritningar, OVK-protokoll (obligatorisk ventilationskontroll), byggnadens drift- och övervakningssystem eller via mätningar på plats. Mätning av eleffekten för fläktar rekommenderas för bedömning av fläktarnas SFP-tal (kW/m³, s-1). Även verkningsgrader hos eventuella värmeåtervinningsaggregat bör mätas upp.

Månads- och timvärden för el, värme och kyla kan användas för att stämma av inhämtade drifttider, effektbehov och bedömning av förluster. Timvärden för exempelvis kallaste/varmaste dagen kan vara värdefull information för att analysera systemförluster och effektbehov. Energi för tappvarmvatten bör jämföras med månadsvis värmestatistik, där sommarmånadernas värmebehov till stor del består av energi för uppvärmning av varmvatten inklusive VVC-förluster.

Brukarberoende

För att ta fram indata för brukarna i byggnaden kan en inventering göras under platsbesöket.

Interna värmelaster

Antalet brukare, byggnadens användningstider och utrustning som används av brukaren erhålls lämpligen från de som är ansvariga för verksamheten. Uppgifter om belysning kan tas fram under platsbesök eller från ritningar.

Övrig brukarrelaterad indata

Se till att byggnadens innetemperatur överensstämmer med energimodellens. En jämförelse med mätta värden är väldigt viktigt. Alla simuleringsverktyg har dock inte möjligheten att justera siffran över tid utan ett medelvärde måste användas. Intervjuer med brukare kan också ge nyttig information om bl.a. eventuella inomhusklimatproblem, närvaro, mm.

Bedömning av osäkerhet på indata

Indata behöver värderas för en bedömning av resultatets noggrannhet. Nedan följer ett exempel på analys av indata till energiberäkningar, inlagda i en osäkerhetsmatris. Punkterna i diagrammet speglar osäkerheter på indata och dess energipåverkan.

Det är bra om man kan lägga kraft på att ta fram de indataparametrar som har störst energipåverkan och störst osäkerhet.

En bedömning baseras på frågeställningarna:

Hur säker är den enskilda uppgiften?
Hur stor inverkan kan ett fel i den enskilda uppgiften ha på resultatet?

För varje ingångsuppgift kan en bedömning göras med en matris som visar osäkerheten i en trestegsskala: liten – mellan – stor och motsvarande påverkan på energiresultatet.

Det rekommenderas att all indata som behövs för det specifika verktyget dokumenteras, exempelvis som Excel-tabeller, för att öka spårbarheten av hela beräkningsprocessen.

Värdering av resultat

Första beräkningens resultat visar om beräkningsmodellen behöver justeras eller inte. En rimlig osäkerhet i ett beräknat resultat från en modell ligger vanligen inom intervallet ±10 - 15%. Förutom det totala energibehovet behöver även delposter analyseras. Även om den totala energianvändningen stämmer med uppmätt värde, kan delposterna vara fel och måste därför korrigeras vidare på delpostnivå.

Det kan vara bra att jämföra beräkningsresultat med schablonvärden eller statistik baserat på uppmätta värden för den aktuella byggnadstypen. Även den tillförda värmeeffekten bör kontrolleras i modellen så att den inte ligger utanför vad som kan anses normalt för den aktuella byggnaden.

Det kan finnas flera orsaker till skillnader i resultat från en energisimulering jämfört med uppmätt verklighet eller önskat resultat. Dels förekommer rent metodmässiga fel som att verktygen räknar fel, men också handhavandefel och kanske framförallt felaktigt valda indata.

Vid analys av avvikelser är det lämpligt att först rensa modellen från ”enkla” felangivelser för exempelvis area, drifttider, verkningsgrader, mm. Därefter kontrolleras främst de indata som har både stor osäkerhet och stor resultatpåverkan, exempelvis med stöd av osäkerhetsmatrisen.

Analys av avvikelser

Nybyggnad

Vid beräkning av nya byggnader i program- och projekteringsskede baseras indata på projektdokumentation. Uppgifter lämnas vanligen av projektören, men vissa uppgifter kan också behöva revideras efter en första beräkning för att säkerställa att byggnadens energiprestandakrav uppfylls. Många gånger är de interna värmelasterna den största osäkerheten för indata.

Det är först efter idrifttagandet som byggnadens energianvändning kan följas upp i verkligheten. Enligt rekommendationer från SVEBY bör därför byggnadens energiberäkningar justeras både efter produktionsskedet (relationsberäkningar) och i drift (kontrollberäkningar). Då justeras indata i modellen enligt relationshandlingar, verkliga driftparametrar och verkliga brukandet.

Ombyggnad

Vid ombyggnad kalibreras först modellen genom jämförelser mellan beräknad och uppmätt energianvändning innan ombyggnad med avseende på el, värme och eventuell kyla. Vid resultatavvikelser mot uppmätt data ses först och främst de mest osäkra ingångsuppgifterna över, exempelvis med hjälp av osäkerhetsmatrisen tidigare. Drifttider för diverse elanvändare så som belysning och andra internvärmelaster kan ofta justeras utifrån månads- och timvärden för elenergistatistiken. Eventuellt kan ytterligare platsbesök behöva göras för att stämma av gjorda antaganden.

De osäkra ingångsuppgifterna justeras tillsdess att avvikelsen mellan energimodellens resultat och uppmätt energianvändning ungefär ligger inom intervallet ±10 %. Efter fastställt s.k. basfall kan förslag på energisparåtgärder och deras påverkan på byggnadens framtida energibehov analyseras i detalj.

Modellering av åtgärdsförslag

För att kunna kvantifiera inverkan av energibesparingsåtgärder behöver först ett basfall (referensnivå) fastställas. Ofta används byggnadens nuvarande status och befintlig energistatistik som basfall. Simuleringasmodellen kalibreras alltid för att efterlikna ett sådant basfall.

Nuläge inkl. fel och brister

I samband med att byggnader genomlyses inför kommande energiåtgärder kan det visa sig att vissa förändringar behöver vidtas för att exempelvis uppfylla krav på termisk komfort eller hygienluftflöde. Vidare kan det finnas anledning att anpassa byggnadsmodellen efter kända eller förväntade kommande förändringar, så som exempelvis olika hyresgästanpassningar eller närvarograd relaterad till uthyrningsgrad.

Fiktivt basfall

När fel och brister förekommer måste basfallet uppdateras för att motsvara en kommande verklighet. Modellen speglar inte längre ett nuläge utan ett fiktivt basfall skapas.

Utfall efter åtgärder

Det är sedan basfallet som används för att räkna ut energibesparingen. Simuleringsmodellen anpassas efter de olika åtgärderna.

En del åtgärder leder till såväl minskat energibehov som minskat effektbehov, vilket kan analyseras med hjälp av beräkningsmodellen.

Samverkan av åtgärder

Enskilda åtgärder

Många gånger påverkar åtgärder varandra. Det går därför inte att summera besparingar från flera åtgärder utan analys. Exempelvis kommer en temperatursänkning i byggnaden inte ge lika mycket besparing om det samtidigt görs ett fönsterbyte.

Åtgärdspaket

Beräkningsmodellen används för att beräkna åtgärdernas energibesparing först var för sig, utan hänsyn till andra åtgärder, och därefter steg för steg i paket för att säkerställa att hänsyn tas till den inbördes inverkan de olika energisparåtgärderna har.

Redovisning av resultat

Nedan följer tre viktiga aspekter att vara medveten vid redovisning av energisimuleringen.

Antaganden som gjorts i samband med energiberäkningen är alltid viktiga att dokumentera. I vissa certifieringssystem, till exempel BREEAM, LEED och Miljöbyggnad, så finns egenkontroller och krav på vad rapporteringen ska innehålla.

Det är viktigt att vara tydlig med att resultatet av en energiberäkning är en prognos och innehåller en del osäkerheter. En rimlig osäkerhet i ett beräknat resultat från en modell ligger vanligen mellan 10 % och 20 %.

I redovisningen av beräknade värden är det därmed oftast rimligt att redovisa besparingar eller energibehov i hela MWh, eller kanske avrundat till närmaste fem eller tiotal. Specifika energianvändningen i kWh/m² bör inte heller anges med decimaler.

Avslutande kunskapsfrågor

Föregående sida

Nästa sida