Energiprestanda och termisk komfort

Energiprestandan för Isover Multi-Comfort House håller passivhusnivå. Principen i passivhus är att uppvärmningsbehovet är så litet att uppvärmningsenergin kan tillföras via ventilationsluften. Det kräver mycket bra byggnadsdelar och komponenter med låga U-värden samt ett lufttätt klimatskal. Effektbehovet är max 10 W/m² för flerbostadshus i kustnära delar i Södra Sverige och uppvärmningsbehovet är max 15 kWh/m² och år som ett projekteringsmål baserat på standardförutsättningar. På andra håll behövs lite mer energi och större effekt. Man får även se upp med kallstrålning och kallras från fönster för att säkerställa komforten.

Klimatskal och komfort

Vi har valt att dela upp Sverige i fem zoner vilket är illustrerat i figuren till höger. Ventilationsförlusten stiger betydligt ju längre norrut i landet man kommer. Däremot går det att anpassa klimatskalets isoleringsnivå till allt kallare klimat. Har man t.ex. en byggnad som är dimensionerat för att fungera i Skåne, ska ett motsvarande hus i t.ex. Dalarna eller Västerbotten ha 50 % lägre U- och ψ-värden. Multipliceringsfaktor för U- och ψ-värden för alla fem zoner finns i tabellen till höger.

Fördelen med att anpassa klimatskalet till aktuellt klimat innebär att byggnaderna kommer att få samma förutsättningar för termisk komfort och komforten kommer att upplevas på samma sätt oavsett ort. Termisk komfort är svårast i samband med fönster och dörrar - speciellt höga fönsterrutor - där en lämplig gräns för att undvika kallras uppnås om temperaturskillnaden mellan inneluften och fönsterrutans invändiga yttemperatur är högst 2ºC. I samband med normalhöga fönsterrutor kan större temperaturskillnad accepteras ur komfortsynpunkt, men större temperaturskillnad är en konsekvens av sämre U-värde som kan bli problematisk för energiprestandan.

Harmoniska konstruktioner

Liten temperaturskillnad mellan inneluften och fönsterrutans invändiga yttemperatur är ett bra projekteringsmål för alla fönster och dörrar eftersom det blir lättare att skapa harmoniska fasader utan extrema tjockleksskillnader mellan fönster och ytterväggskonstruktion.

Energiprestanda och termisk komfort

Energiprestanda, energirelaterade parametrar och termisk komfort.
DVUT: Dimensionerande Vinter Ute Temperatur.
DIT: Dimensionerande Inne Temperatur.

Fem klimatzoner

Fem klimatzoner för Isover Multi-Comfort House beroende på dimensionerande vinterutetemperatur, baserat på DVUT96 i SS-EN ISO 15927-5:T1:2007(utkast). I skrivande stund är det oklart hur gamla DUT20 kommer att bli ersatt av nya DVUT. Tillsvidare används DUT20 i praktisk projektering.

Effektbehov

Effektbehovet blir större i norra Sverige jämfört med södra Sverige. Det beror på att ventilationen kräver mer energi för att värma upp luften efter den passerat värmeväxlaren. Värmeåtervinningen på minst 80 % värmer luften till 80 % av skillnaden mellan rumstemperatur och dimensionerande vinterutetemperatur. I södra Sverige klarar värmeväxlaren att värma upp luften till ca. 14ºC och i norra Sverige upp till ca. 10ºC. Infiltrationen genom små otätheter och att dörrar öppnas och stängs samt användning av köksfläkt utan värmeåtervinning kräver också mer effekt i norra Sverige än i södra Sverige. Behovet av avfrostning i värmeväxlaren stiger också ju längre norrut i landet man kommer vilket kräver extra effekt.

Frivärme är värme från elektriska apparater och människor.Man kan räkna med ca. 4 W/m² som förväntat värde. 2 W/m² bör användas för att säkerställa tillräcklig uppvärmning om man har få apparater och/eller vid ett senare tillfälle skaffar mer energieffektiva apparater än de bästa som finns idag.

Uppvärmning av ventilationsluften till 35ºC ger vid en luftmängd på 0,35 l/s•m² boyta en absolut maxgräns på 6,4 W/m² som kan tillföras rummen via ventilationssystemet. Dessa 6,4 W/m² + frivärmen på 2 W/m² ska täcka transmissionsförlusten, infiltrationen och naturlig ventilation till följd av att ytterdörrar används. I praktiken fungerar detta i flerbostadshus, men i villor är det tveksamt att man klarar sig utan extra värme i de fåtal dygn som statistikt sett inträffar varje vinter. Vid frivärme på 4 W/m² ska alla byggnader i stort sett klara sig, men då finns det ingen marginal.

Extra värme kan vara nödvändigt för att säkerställa rumstemperaturen under extremt kalla dygn. Hur mycket extra effekt som behövs under ett fåtal extremt kalla dygn varierar från ort till ort, men som tumregler kan man beräkna 25-30 % extra.

Extra effekt behövs också i perioder med normala utetemperaturer om man vill öka rumstemperaturen inom en begränsad tid en gråvädersdag.

Extra effekt behövs också om man vill garantera en lägsta rumstemperatur som är högre än 20ºC. Det är trots allt lite effekt som behövs. En bostad behöver kanske bara använda en extra värmare på 300-500 W i dessa situationer. Många passivhus i Tyskland har ett traditionellt värmeelement i vardagsrummet, men de boende upplever att det ”aldrig” används.

Effektbehov i flerbostadshus

Flerbostadshus har lägre effektbehov än småhus. Den viktigaste orsaken till detta är att man behöver differentiera effektbehovet i lägenheterna och tillåta mer effekt i gavellägenheter/gavelhusen i radhusbebyggelser som har större andel klimatskal än mellanlägenheterna/mellanhusen. Ramen för transmissionsförlust, infiltration och naturlig ventilation kan differentieras från genomsnittet på 10 W/m² till 8-12 W/m²: gavellägenheterna/gavelhusen kan få upp till samma effektbehov som ett småhus.

Energianvändning

Energianvändning består av flera delar som bör beaktas var för sig. Energianvändning till uppvärmning och varmvatten effektiviseras på olika sätt. Enbart vid effektivisering av energianvändning till både uppvärmning och varmvatten nås en hållbar nivå. Energianvändningen till uppvärmning på max 15-25 kWh/m² och år ska betraktas som förväntat värde eftersom det än så länge inte finns tillräcklig erfarenhet i Sverige för att säkra projekteringsmål kan fästställas.

Beräknad och uppmätt energianvändning

Observera att max 15-25 kWh/m² och år beroende på ort till uppvärmning för flerbostadshus motsvarar ett beräknat medelvärde baserat på standardförutsättningar. Uppmätta värden för identiska bostäder i samma byggnadskomplex kommer att variera beroende på aktuellt brukarmönster. Variation från 6-7 kWh/m² och år till 25-30 kWh/m² och år förväntas. Ett förväntat brukarmönster för identiska lägenheter kan se ut som visas i diagram “Specifik och uppmätt energianvändning, uppvärmning”. Därtill kommer variationer från år till år som orsakas av variation i vädret.

Man projekterar alltså traditionellt utan marginal. Därför ska kravet på exempelvis max 15 kWh/m&² och år i södra Sverige tolkas som ett maximalt förväntat medelvärde under ett normalår.

Solinstrålning

Målet för energiprestanda kräver också att man har möjlighet att utnyttja solinstrålningen optimalt. Finns det däremot andra byggnader m.m. som skuggar kommer energianvändningen att bli större även om byggnaden kan fungera vid samma låga effektbehov som passivhus.

Tabell: Effektbalans för Isover Multi-Comfort House

Med dessa jämna steg får man som tumregel 10 W/m² som ram för transmissionsförlust och luftinfiltrationsförlust i flerbostadshus oavsett ort. Motsvarande blir siffran 12 W/m² för småhus. Ventilationsförlusten stiger vid lägre utetemperaturer. Upp till 20 % av ventilationsluftens energi återvinns inte. Högre avisningsfrekvens ger också större förlust. Användning av köksfläkt utan möjlighet till värmeåtervinning kräver också energi.

Tabell: Specifik och uppmätt energianvändning, uppvärmning

Förväntad energianvänding för identiska lägenheter under ett normalår i södra Sverige. OBS! Energianvändningen är inte ett maxvärde som ska rymma individuell variation på samma sätt som BBRs specifik energianvändning. Energianvändningen är en sekundär projekteringsparameter, där man först och främst optimerar byggnadens väderstreck, fönsterstorlek och fönsterplacering. Det finns idag för få svenska passivhus för att fästställa prestanda med rimlig säkerhet.