- Byggnadsfysik
Utnyttja värmetrögheten
En byggnads värmetröghet är en viktig faktor att ta med i beräkningarna när man vill spara energi. Värmetrögheten är ett mått på husets förmåga att lagra värme i väggar, grund, bjälklag etc. Ett hus med hög värmetröghet lagrar mer värme än ett med låg och kräver att mer värmeenergi tillförs för att nå en viss temperatur.
Konstruktionsvalen har en avgörande betydelse för värmetrögheten. Byggnadsmaterial som betong, massivt tegel och massivträ har hög värmetröghet medan gipsskivor och lättbetong har låg. Den praktiska nyttan med hög värmetröghet är att den kan utnyttjas för att minska variationerna i inomhustemperaturen vid tillfälliga växlingar i utomhustemperaturen. Blir det kallare avges värme från byggnaden till inomhusluften och tvärtom så tar byggnaden upp värme om det plötsligt blir varmare. Resultatet blir ett jämnare inomhusklimat utan att man behöver sätta in extra värme eller kyla vid tillfälliga temperaturväxlingar och energibesparingar på upp till 15 %.
Temperaturen måste få variera
För att värmetrögheten ska kunna utnyttjas för energibesparing krävs det att temperaturen i huset tillåts variera några grader upp och ner, runt 3-4 °C. Om temperaturen hålls konstant så kommer värmen som lagrats i byggmaterialen inte att avges eftersom temperaturjämvikten mellan byggmaterialen och inomhusluften hålls oförändrad. Den tillförda effekten kommer då att vara densamma som den som huset avger till omgivningen.
Om man istället låter temperaturen sjunka ett par grader under natten så bryts jämvikten och huset kommer att avge en del av den lagrade värmen till inomhusluften. Soliga vinterdagar ska man tillåta att huset värms upp några grader extra av solinstrålningen så energi lagras på nytt. Det är därför viktigt att man inte aktiverar solskyddet för tidigt utan tillåter att inomhustemperaturen t.ex. ökar till 25 °C.
Vid kortare perioder av höga utetemperaturer på sommaren kommer husets termiska massa på motsvarande sätt att absorbera värme från luften och på så sätt ge en kylande effekt. Normalt är nätterna svala i Sverige och det kan vara tillräckligt att vädra nattetid för att hålla inomhustemperaturen på en rimlig nivå.
Så genom att låta temperaturen variera och låta husets termiska massa absorbera och frigöra värme så kan man kompensera för tillfälliga växlingar i utomhustemperatur och minska energianvändningen för uppvärmning eller kylning.
Mindre temperaturvariationer med hög värmetröghet
Desto högre värmetröghet en byggnad har desto mer energi lagras eller frigörs vid en temperaturändring. Det betyder att det är möjligt att spara mer energi i ett hus med hög värmetröghet än i ett med låg.
Alternativt kan man minska temperaturdifferenserna, dvs. att man inte behöver låta inomhustemperaturen variera lika mycket i ett hus med hög värmetröghet som i ett med låg för att uppnå samma besparing.
Tillfälliga termiska laster
Värmetrögheten hjälper också till att motverka effekten av variationer i de termiska lasterna i huset. Det kan t.ex. vara ett kontor där det dagtid vistas mycket människor och många elektriska apparater används men där den termiska lasten är mycket lägre nattetid.
Här kan hög värmetröghet göra att man slipper att aktivt kyla byggnaden på sommaren. Istället får temperaturen variera något över dygnet och man ser till att den är relativt låg på morgonen genom att låta ventilationssystemet blåsa in sval uteluft under natten. Under dagens lopp värms luften upp men når aldrig obehagliga nivåer innan personalen går hem.
Kylning – en bra början
Människor accepterar moderata övertemperaturer på sommaren i lokaler, t.ex. skolor och kontor. Detta gör det lämpligt att utnyttja hög värmetröghet för komfortkylning. Om man redan från början tar med värmetrögheten i beräkningarna kan man i vissa fall bygga lokalerna utan aktivt kylsystem och sparar på så sätt in både den initiala investeringen och driftskostnaderna. Minskad kylning är det lättaste sättet att spara energi.
Även uppvärmningen av ett hus påverkas positivt av hög värmetröghet. Eftersom den lagrade värmen i byggmaterialet hjälper till att hålla temperaturen uppe vid tillfälliga köldknäppar så klarar man sig med mindre installerad effekt för uppvärmning. Alternativt kan man tillåta sig att ta ut svängarna lite mer i utformningen av huset och tåla större värmeförluster, så som beskrevs i förra artikeln.
Exempel
De flesta hus har en betongplatta som utgör en väsentlig del av husets termiska massa. En marklägenhet på 100 m² har 10 m³ betong om plattan är 100 mm tjock. Om plattan värms upp 4 °C absorberar den 21,2 kWh. Ett passivhus dimensioneras till ett max effektbehov på 10 W/m²
uppvärmd area. Det motsvarar ett energibehov på 1 kWh per timme under den absolut kallaste tiden. Ofta har man soliga dagtimmar även när det är mycket kallt ute. Det innebär att man skulle kunna klara uppvärmningen i ett passivhus med hjälp av termisk tröghet och lagom mycket solinstrålning om man accepterar en temperaturskillnad under dygnet på 4 °C i materialet.
Exempel på hus med termisk massa i platta på mark med massivt trägolv samt betongväggar mot våtrum och kök som är placerade centralt i byggnaden i en enhet.
Materialdata för värmeackumulering i betong
För mer information
Hanne Dybro, utvecklingsingenjör, 042-846 14, hanne.dybro@saint-gobain.com