Isak Houmlgstroumlm 2016 Examensarbete 15 hp Houmlgskoleingenjoumlrsprogrammet i energiteknik 180 hp

Foumlrskolan Hoppet En jaumlmfoumlrelse mellan VAV- och CAV-system

Isak Houmlgstroumlm

ii

Sammanfattning Detta examensarbete uppfoumlrts i samarbete med VVS konsulterna Skelleftearing Det behandlar en jaumlmfoumlrelse av ventilationssystem paring en foumlrskola paring Sofiehem som aumlr planerad att staring klar 2017

Syftet med arbetet aumlr att undersoumlka om det garingr att spara energi och kostnader genom att anvaumlnda sig av en styrd ventilation istaumlllet foumlr konstantfloumldesventilation som aumlr planerad Eftersom det aumlr dyrare att investera i en styrd ventilation kommer det ocksaring undersoumlka aringterbetalningstiden foumlr den investeringen

Foumlr att goumlra undersoumlkningarna har programmet IDA ICE anvaumlnts foumlr att rita upp en modell av byggnaden och simulera dess energianvaumlndning foumlr att senare jaumlmfoumlra resultaten och se skillnaderna mellan de olika ventilationssystemen Ett foumlrslag har framtagits paring hur ventilationskanalerna kan dras om foumlr att faring plats med en installation av VAV-spjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare

Resultatet fraringn simuleringarna gav att den totala energianvaumlndningen sjoumlnk med 18 med styrd ventilation och det minskade den totala energifoumlrbrukningen med 22 000 kWharingr Av den minskningen stod flaumlktens energianvaumlndning foumlr 46 och uppvaumlrmningen via fjaumlrrvaumlrme foumlr 54

Investeringen foumlr styrd ventilation jaumlmfoumlrt med konstantfloumldes ventilation aumlr 168 000 kr mer och faringr utifraringn beraumlkningarna i detta arbete en aringterbetalningstid paring 12 aringr Livslaumlngden paring ventilationssystemet antas vara 25-30 aringr

iii

Abstract This report has been created in collaboration with VVS-konsulterna Skelleftearing Itacutes about a comparison of ventilation systems in a preschool in Sofiehem that is scheduled to be completed in 2017 The purpose of this work is to investigate about the possibility of saving energy and costs through the use of variable flow ventilation instead of constant flow ventilation as planned Because it is more expensive to invest in a variable flow ventilation it will be investigated how long payback time on the investment is The energy simulation program IDA ICE was used to draw up a model of the building to simulate itacutes energy use The results from the simulations will be compare to see the differences between the two ventilation systems A suggestions how to draw the ventilation ducts to fit an installation of the VAV damper with associated silencer will be presented The results from the simulations shows that the total energy consumption fell by 18 with variable flow ventilation and reduced the total energy consumption by 21 560 kWh year Of the decrease 46 was the fan energy consumption and 54 was the heating through the district heating Investment for variable flow ventilation compared with constant flow ventilation is 168 000 kr more and on the basis of the calculations in this work the payback time is estimated to 12 years Life expectancy in the ventilation system is believed to be 25-30 years

iv

Inneharingllsfoumlrteckning Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 1

13 Maringlsaumlttningar 1

14 Avgraumlnsningar 2

2 Teori 3

21 Byggnadens konstruktion 3

22 Fastighetsbeskrivning 3

23 Vaumlrmesystem 4

24 Vaumlrmearingtervinning 5

25 Temperaturverkningsgrad 6

26 Beraumlkningar 6

27 U-vaumlrden 9

28 Ventilationssystem 9

29 CAV 10

210 VAV 10

211 IDA ICE 10

212 Ekonomi 11

213 Termiskt klimat 11

214 PMV- och PPD-index 12

215 AutoCAD 12

3 Metod 13

31 IDA ICE 13

311 Modell 13

312 Zonindata 14

313 Interna energibelastningen 14

314 Luftbehandlingsaggregat 15

315 Ventilationsfloumlden 15

316 Byggnadens instaumlllningar 15

317 Foumlrluster i byggnaden 16

318 Simuleringar 16

32 AutoCAD 16

33 Ekonomi 19

v

4 Resultat 21

41 Referenshuset 21

42 VAV 21

43 Jaumlmfoumlrelse 22

44 Ekonomi 24

5 Diskussion 25

51 Slutsatser 26

6 Referenser 27

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia 29

Figurfoumlrteckning

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016) 3Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016) 4Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar 13Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet 14Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016) 17Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016) 17Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 18Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare 19Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV 22Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation 23Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation 24

Tabellfoumlrteckning

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation 21Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation 21Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad 22Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system 23Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr 23Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta 24Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid 24

1

1 Inledning Den miljoumlpolitik som finns i Sverige i dag kommer fraringn EU-direktiven om att paring laringng sikt minska energianvaumlndningen till aringr 2020 och aringr 2050 (Energimyndigheten 2015) Sveriges regering har ett intresse av att minska utslaumlpp av vaumlxthusgaser och har uppraumlttat klimat- och miljoumlmaringl foumlr att minska utslaumlppen Bostaumlder och lokaler staringr idag foumlr en stor del av Sveriges totala energianvaumlndning och regeringen har satt upp maringl att minska energianvaumlndningen foumlr lokaler och bostaumlder med 20 till aringr 2020 och minska med 50 till aringr 2050

11 Bakgrund VVS-konsulterna Skelleftearing aumlr en konsultfirma som startade 1979 i Skelleftearing som jobbar mot kommuner landsting fastighetsbolag entreprenoumlrer industrin mm dock inte mot privatkunder Kontoret i Skelleftearing har huvudsakligen uppdrag i Skelleftearingregionen och Umearingkontoret har uppdrag oumlver hela landet

VVS-konsulterna Skelleftearing har arbetat med projekteringsuppdrag aringt Skelleftearing kommun daumlr dem har staumlllt krav paring energibesparing och en loumlsning med styrdventilation paring skolor och lokaler har anvaumlnts Till skillnad fraringn uppdragen i Umearing kommun daumlr det inte har funnits krav paring energibesparingar

Umearing kommun bygger en ny foumlrskola bredvid den befintliga foumlrskolan Hoppet som ligger paring Sofiehem Tidigare var det taumlnk att byggas en moskeacute paring fastigheten Planen aumlr att foumlrflytta verksamheten till den nybyggda foumlrskola som aumlr beraumlknad att staring klar houmlsten 2017 (Umearing kommun 2016)

Paring uppdrag av bestaumlllarna Umearing kommun ska VVS-konsulterna Skelleftearing projektera VVS-loumlsningar till en foumlrskola som planerats byggas paring Sofiehem i Umearing Genom att simulera byggnadens energibehov i tvaring olika scenarion i simuleringsprogrammet IDA ICE Ett daring huset har ett konstant ventilationsfloumlde under hela verksamhetstiden I det andra scenariot ska en styrd ventilation som reglerar luftfloumldet till de rum som har ett varierat behov av ventilation med hjaumllp av en personnaumlrvaromaumltare

12 Syfte Syftet med detta projekt att undersoumlka om det aumlr moumljligt att spara energi och minska kostnader foumlr en foumlrskola som planeras byggas paring Sofiehem i Umearing Foumlr att jaumlmfoumlra energianvaumlndningen i fastigheten kommer simuleringsprogrammet IDA ICE anvaumlndas genom att simulera CAV-ventilationen jaumlmfoumlrt med en VAV-ventilation Skillnaden i energifoumlrbrukning kommer ligga till grund foumlr den ekonomiska kalkylen daumlr en avbetalningstid kommer att beraumlknas foumlr VAV-ventilation

13 Maringlsaumlttningar Projektets maringl aumlr att jaumlmfoumlra skillnader i energianvaumlndningen mellan tvaring olika ventilationssystem Presentera ett foumlrslag paring en energismart ventilationsloumlsning som kommer

2

att minska energianvaumlndningen och vara ekonomiskt garingngbar Ett foumlrslag paring ventilationsritningen foumlr den energismarta ventilationsloumlsningen ska ocksaring presenteras

14 Avgraumlnsningar Detta projekt kommer att behandla en jaumlmfoumlrelse av tvaring olika ventilationssystem foumlr en byggnad som inte aumlr faumlrdig byggd daumlrfoumlr kommer inga maumltningar goumlras av den verkliga byggnaden utan vaumlrden som anvaumlnds aumlr haumlmtade fraringn energibalansberaumlkningen som finns under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia Rapporten kommer bara behandla beraumlkningar foumlr foumlrskolan hoppet

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

ii

Sammanfattning Detta examensarbete uppfoumlrts i samarbete med VVS konsulterna Skelleftearing Det behandlar en jaumlmfoumlrelse av ventilationssystem paring en foumlrskola paring Sofiehem som aumlr planerad att staring klar 2017

Syftet med arbetet aumlr att undersoumlka om det garingr att spara energi och kostnader genom att anvaumlnda sig av en styrd ventilation istaumlllet foumlr konstantfloumldesventilation som aumlr planerad Eftersom det aumlr dyrare att investera i en styrd ventilation kommer det ocksaring undersoumlka aringterbetalningstiden foumlr den investeringen

Foumlr att goumlra undersoumlkningarna har programmet IDA ICE anvaumlnts foumlr att rita upp en modell av byggnaden och simulera dess energianvaumlndning foumlr att senare jaumlmfoumlra resultaten och se skillnaderna mellan de olika ventilationssystemen Ett foumlrslag har framtagits paring hur ventilationskanalerna kan dras om foumlr att faring plats med en installation av VAV-spjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare

Resultatet fraringn simuleringarna gav att den totala energianvaumlndningen sjoumlnk med 18 med styrd ventilation och det minskade den totala energifoumlrbrukningen med 22 000 kWharingr Av den minskningen stod flaumlktens energianvaumlndning foumlr 46 och uppvaumlrmningen via fjaumlrrvaumlrme foumlr 54

Investeringen foumlr styrd ventilation jaumlmfoumlrt med konstantfloumldes ventilation aumlr 168 000 kr mer och faringr utifraringn beraumlkningarna i detta arbete en aringterbetalningstid paring 12 aringr Livslaumlngden paring ventilationssystemet antas vara 25-30 aringr

iii

Abstract This report has been created in collaboration with VVS-konsulterna Skelleftearing Itacutes about a comparison of ventilation systems in a preschool in Sofiehem that is scheduled to be completed in 2017 The purpose of this work is to investigate about the possibility of saving energy and costs through the use of variable flow ventilation instead of constant flow ventilation as planned Because it is more expensive to invest in a variable flow ventilation it will be investigated how long payback time on the investment is The energy simulation program IDA ICE was used to draw up a model of the building to simulate itacutes energy use The results from the simulations will be compare to see the differences between the two ventilation systems A suggestions how to draw the ventilation ducts to fit an installation of the VAV damper with associated silencer will be presented The results from the simulations shows that the total energy consumption fell by 18 with variable flow ventilation and reduced the total energy consumption by 21 560 kWh year Of the decrease 46 was the fan energy consumption and 54 was the heating through the district heating Investment for variable flow ventilation compared with constant flow ventilation is 168 000 kr more and on the basis of the calculations in this work the payback time is estimated to 12 years Life expectancy in the ventilation system is believed to be 25-30 years

iv

Inneharingllsfoumlrteckning Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 1

13 Maringlsaumlttningar 1

14 Avgraumlnsningar 2

2 Teori 3

21 Byggnadens konstruktion 3

22 Fastighetsbeskrivning 3

23 Vaumlrmesystem 4

24 Vaumlrmearingtervinning 5

25 Temperaturverkningsgrad 6

26 Beraumlkningar 6

27 U-vaumlrden 9

28 Ventilationssystem 9

29 CAV 10

210 VAV 10

211 IDA ICE 10

212 Ekonomi 11

213 Termiskt klimat 11

214 PMV- och PPD-index 12

215 AutoCAD 12

3 Metod 13

31 IDA ICE 13

311 Modell 13

312 Zonindata 14

313 Interna energibelastningen 14

314 Luftbehandlingsaggregat 15

315 Ventilationsfloumlden 15

316 Byggnadens instaumlllningar 15

317 Foumlrluster i byggnaden 16

318 Simuleringar 16

32 AutoCAD 16

33 Ekonomi 19

v

4 Resultat 21

41 Referenshuset 21

42 VAV 21

43 Jaumlmfoumlrelse 22

44 Ekonomi 24

5 Diskussion 25

51 Slutsatser 26

6 Referenser 27

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia 29

Figurfoumlrteckning

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016) 3Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016) 4Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar 13Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet 14Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016) 17Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016) 17Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 18Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare 19Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV 22Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation 23Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation 24

Tabellfoumlrteckning

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation 21Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation 21Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad 22Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system 23Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr 23Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta 24Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid 24

1

1 Inledning Den miljoumlpolitik som finns i Sverige i dag kommer fraringn EU-direktiven om att paring laringng sikt minska energianvaumlndningen till aringr 2020 och aringr 2050 (Energimyndigheten 2015) Sveriges regering har ett intresse av att minska utslaumlpp av vaumlxthusgaser och har uppraumlttat klimat- och miljoumlmaringl foumlr att minska utslaumlppen Bostaumlder och lokaler staringr idag foumlr en stor del av Sveriges totala energianvaumlndning och regeringen har satt upp maringl att minska energianvaumlndningen foumlr lokaler och bostaumlder med 20 till aringr 2020 och minska med 50 till aringr 2050

11 Bakgrund VVS-konsulterna Skelleftearing aumlr en konsultfirma som startade 1979 i Skelleftearing som jobbar mot kommuner landsting fastighetsbolag entreprenoumlrer industrin mm dock inte mot privatkunder Kontoret i Skelleftearing har huvudsakligen uppdrag i Skelleftearingregionen och Umearingkontoret har uppdrag oumlver hela landet

VVS-konsulterna Skelleftearing har arbetat med projekteringsuppdrag aringt Skelleftearing kommun daumlr dem har staumlllt krav paring energibesparing och en loumlsning med styrdventilation paring skolor och lokaler har anvaumlnts Till skillnad fraringn uppdragen i Umearing kommun daumlr det inte har funnits krav paring energibesparingar

Umearing kommun bygger en ny foumlrskola bredvid den befintliga foumlrskolan Hoppet som ligger paring Sofiehem Tidigare var det taumlnk att byggas en moskeacute paring fastigheten Planen aumlr att foumlrflytta verksamheten till den nybyggda foumlrskola som aumlr beraumlknad att staring klar houmlsten 2017 (Umearing kommun 2016)

Paring uppdrag av bestaumlllarna Umearing kommun ska VVS-konsulterna Skelleftearing projektera VVS-loumlsningar till en foumlrskola som planerats byggas paring Sofiehem i Umearing Genom att simulera byggnadens energibehov i tvaring olika scenarion i simuleringsprogrammet IDA ICE Ett daring huset har ett konstant ventilationsfloumlde under hela verksamhetstiden I det andra scenariot ska en styrd ventilation som reglerar luftfloumldet till de rum som har ett varierat behov av ventilation med hjaumllp av en personnaumlrvaromaumltare

12 Syfte Syftet med detta projekt att undersoumlka om det aumlr moumljligt att spara energi och minska kostnader foumlr en foumlrskola som planeras byggas paring Sofiehem i Umearing Foumlr att jaumlmfoumlra energianvaumlndningen i fastigheten kommer simuleringsprogrammet IDA ICE anvaumlndas genom att simulera CAV-ventilationen jaumlmfoumlrt med en VAV-ventilation Skillnaden i energifoumlrbrukning kommer ligga till grund foumlr den ekonomiska kalkylen daumlr en avbetalningstid kommer att beraumlknas foumlr VAV-ventilation

13 Maringlsaumlttningar Projektets maringl aumlr att jaumlmfoumlra skillnader i energianvaumlndningen mellan tvaring olika ventilationssystem Presentera ett foumlrslag paring en energismart ventilationsloumlsning som kommer

2

att minska energianvaumlndningen och vara ekonomiskt garingngbar Ett foumlrslag paring ventilationsritningen foumlr den energismarta ventilationsloumlsningen ska ocksaring presenteras

14 Avgraumlnsningar Detta projekt kommer att behandla en jaumlmfoumlrelse av tvaring olika ventilationssystem foumlr en byggnad som inte aumlr faumlrdig byggd daumlrfoumlr kommer inga maumltningar goumlras av den verkliga byggnaden utan vaumlrden som anvaumlnds aumlr haumlmtade fraringn energibalansberaumlkningen som finns under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia Rapporten kommer bara behandla beraumlkningar foumlr foumlrskolan hoppet

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

iii

Abstract This report has been created in collaboration with VVS-konsulterna Skelleftearing Itacutes about a comparison of ventilation systems in a preschool in Sofiehem that is scheduled to be completed in 2017 The purpose of this work is to investigate about the possibility of saving energy and costs through the use of variable flow ventilation instead of constant flow ventilation as planned Because it is more expensive to invest in a variable flow ventilation it will be investigated how long payback time on the investment is The energy simulation program IDA ICE was used to draw up a model of the building to simulate itacutes energy use The results from the simulations will be compare to see the differences between the two ventilation systems A suggestions how to draw the ventilation ducts to fit an installation of the VAV damper with associated silencer will be presented The results from the simulations shows that the total energy consumption fell by 18 with variable flow ventilation and reduced the total energy consumption by 21 560 kWh year Of the decrease 46 was the fan energy consumption and 54 was the heating through the district heating Investment for variable flow ventilation compared with constant flow ventilation is 168 000 kr more and on the basis of the calculations in this work the payback time is estimated to 12 years Life expectancy in the ventilation system is believed to be 25-30 years

iv

Inneharingllsfoumlrteckning Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 1

13 Maringlsaumlttningar 1

14 Avgraumlnsningar 2

2 Teori 3

21 Byggnadens konstruktion 3

22 Fastighetsbeskrivning 3

23 Vaumlrmesystem 4

24 Vaumlrmearingtervinning 5

25 Temperaturverkningsgrad 6

26 Beraumlkningar 6

27 U-vaumlrden 9

28 Ventilationssystem 9

29 CAV 10

210 VAV 10

211 IDA ICE 10

212 Ekonomi 11

213 Termiskt klimat 11

214 PMV- och PPD-index 12

215 AutoCAD 12

3 Metod 13

31 IDA ICE 13

311 Modell 13

312 Zonindata 14

313 Interna energibelastningen 14

314 Luftbehandlingsaggregat 15

315 Ventilationsfloumlden 15

316 Byggnadens instaumlllningar 15

317 Foumlrluster i byggnaden 16

318 Simuleringar 16

32 AutoCAD 16

33 Ekonomi 19

v

4 Resultat 21

41 Referenshuset 21

42 VAV 21

43 Jaumlmfoumlrelse 22

44 Ekonomi 24

5 Diskussion 25

51 Slutsatser 26

6 Referenser 27

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia 29

Figurfoumlrteckning

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016) 3Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016) 4Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar 13Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet 14Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016) 17Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016) 17Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 18Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare 19Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV 22Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation 23Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation 24

Tabellfoumlrteckning

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation 21Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation 21Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad 22Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system 23Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr 23Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta 24Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid 24

1

1 Inledning Den miljoumlpolitik som finns i Sverige i dag kommer fraringn EU-direktiven om att paring laringng sikt minska energianvaumlndningen till aringr 2020 och aringr 2050 (Energimyndigheten 2015) Sveriges regering har ett intresse av att minska utslaumlpp av vaumlxthusgaser och har uppraumlttat klimat- och miljoumlmaringl foumlr att minska utslaumlppen Bostaumlder och lokaler staringr idag foumlr en stor del av Sveriges totala energianvaumlndning och regeringen har satt upp maringl att minska energianvaumlndningen foumlr lokaler och bostaumlder med 20 till aringr 2020 och minska med 50 till aringr 2050

11 Bakgrund VVS-konsulterna Skelleftearing aumlr en konsultfirma som startade 1979 i Skelleftearing som jobbar mot kommuner landsting fastighetsbolag entreprenoumlrer industrin mm dock inte mot privatkunder Kontoret i Skelleftearing har huvudsakligen uppdrag i Skelleftearingregionen och Umearingkontoret har uppdrag oumlver hela landet

VVS-konsulterna Skelleftearing har arbetat med projekteringsuppdrag aringt Skelleftearing kommun daumlr dem har staumlllt krav paring energibesparing och en loumlsning med styrdventilation paring skolor och lokaler har anvaumlnts Till skillnad fraringn uppdragen i Umearing kommun daumlr det inte har funnits krav paring energibesparingar

Umearing kommun bygger en ny foumlrskola bredvid den befintliga foumlrskolan Hoppet som ligger paring Sofiehem Tidigare var det taumlnk att byggas en moskeacute paring fastigheten Planen aumlr att foumlrflytta verksamheten till den nybyggda foumlrskola som aumlr beraumlknad att staring klar houmlsten 2017 (Umearing kommun 2016)

Paring uppdrag av bestaumlllarna Umearing kommun ska VVS-konsulterna Skelleftearing projektera VVS-loumlsningar till en foumlrskola som planerats byggas paring Sofiehem i Umearing Genom att simulera byggnadens energibehov i tvaring olika scenarion i simuleringsprogrammet IDA ICE Ett daring huset har ett konstant ventilationsfloumlde under hela verksamhetstiden I det andra scenariot ska en styrd ventilation som reglerar luftfloumldet till de rum som har ett varierat behov av ventilation med hjaumllp av en personnaumlrvaromaumltare

12 Syfte Syftet med detta projekt att undersoumlka om det aumlr moumljligt att spara energi och minska kostnader foumlr en foumlrskola som planeras byggas paring Sofiehem i Umearing Foumlr att jaumlmfoumlra energianvaumlndningen i fastigheten kommer simuleringsprogrammet IDA ICE anvaumlndas genom att simulera CAV-ventilationen jaumlmfoumlrt med en VAV-ventilation Skillnaden i energifoumlrbrukning kommer ligga till grund foumlr den ekonomiska kalkylen daumlr en avbetalningstid kommer att beraumlknas foumlr VAV-ventilation

13 Maringlsaumlttningar Projektets maringl aumlr att jaumlmfoumlra skillnader i energianvaumlndningen mellan tvaring olika ventilationssystem Presentera ett foumlrslag paring en energismart ventilationsloumlsning som kommer

2

att minska energianvaumlndningen och vara ekonomiskt garingngbar Ett foumlrslag paring ventilationsritningen foumlr den energismarta ventilationsloumlsningen ska ocksaring presenteras

14 Avgraumlnsningar Detta projekt kommer att behandla en jaumlmfoumlrelse av tvaring olika ventilationssystem foumlr en byggnad som inte aumlr faumlrdig byggd daumlrfoumlr kommer inga maumltningar goumlras av den verkliga byggnaden utan vaumlrden som anvaumlnds aumlr haumlmtade fraringn energibalansberaumlkningen som finns under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia Rapporten kommer bara behandla beraumlkningar foumlr foumlrskolan hoppet

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

iv

Inneharingllsfoumlrteckning Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 1

13 Maringlsaumlttningar 1

14 Avgraumlnsningar 2

2 Teori 3

21 Byggnadens konstruktion 3

22 Fastighetsbeskrivning 3

23 Vaumlrmesystem 4

24 Vaumlrmearingtervinning 5

25 Temperaturverkningsgrad 6

26 Beraumlkningar 6

27 U-vaumlrden 9

28 Ventilationssystem 9

29 CAV 10

210 VAV 10

211 IDA ICE 10

212 Ekonomi 11

213 Termiskt klimat 11

214 PMV- och PPD-index 12

215 AutoCAD 12

3 Metod 13

31 IDA ICE 13

311 Modell 13

312 Zonindata 14

313 Interna energibelastningen 14

314 Luftbehandlingsaggregat 15

315 Ventilationsfloumlden 15

316 Byggnadens instaumlllningar 15

317 Foumlrluster i byggnaden 16

318 Simuleringar 16

32 AutoCAD 16

33 Ekonomi 19

v

4 Resultat 21

41 Referenshuset 21

42 VAV 21

43 Jaumlmfoumlrelse 22

44 Ekonomi 24

5 Diskussion 25

51 Slutsatser 26

6 Referenser 27

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia 29

Figurfoumlrteckning

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016) 3Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016) 4Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar 13Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet 14Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016) 17Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016) 17Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 18Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare 19Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV 22Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation 23Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation 24

Tabellfoumlrteckning

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation 21Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation 21Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad 22Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system 23Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr 23Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta 24Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid 24

1

1 Inledning Den miljoumlpolitik som finns i Sverige i dag kommer fraringn EU-direktiven om att paring laringng sikt minska energianvaumlndningen till aringr 2020 och aringr 2050 (Energimyndigheten 2015) Sveriges regering har ett intresse av att minska utslaumlpp av vaumlxthusgaser och har uppraumlttat klimat- och miljoumlmaringl foumlr att minska utslaumlppen Bostaumlder och lokaler staringr idag foumlr en stor del av Sveriges totala energianvaumlndning och regeringen har satt upp maringl att minska energianvaumlndningen foumlr lokaler och bostaumlder med 20 till aringr 2020 och minska med 50 till aringr 2050

11 Bakgrund VVS-konsulterna Skelleftearing aumlr en konsultfirma som startade 1979 i Skelleftearing som jobbar mot kommuner landsting fastighetsbolag entreprenoumlrer industrin mm dock inte mot privatkunder Kontoret i Skelleftearing har huvudsakligen uppdrag i Skelleftearingregionen och Umearingkontoret har uppdrag oumlver hela landet

VVS-konsulterna Skelleftearing har arbetat med projekteringsuppdrag aringt Skelleftearing kommun daumlr dem har staumlllt krav paring energibesparing och en loumlsning med styrdventilation paring skolor och lokaler har anvaumlnts Till skillnad fraringn uppdragen i Umearing kommun daumlr det inte har funnits krav paring energibesparingar

Umearing kommun bygger en ny foumlrskola bredvid den befintliga foumlrskolan Hoppet som ligger paring Sofiehem Tidigare var det taumlnk att byggas en moskeacute paring fastigheten Planen aumlr att foumlrflytta verksamheten till den nybyggda foumlrskola som aumlr beraumlknad att staring klar houmlsten 2017 (Umearing kommun 2016)

Paring uppdrag av bestaumlllarna Umearing kommun ska VVS-konsulterna Skelleftearing projektera VVS-loumlsningar till en foumlrskola som planerats byggas paring Sofiehem i Umearing Genom att simulera byggnadens energibehov i tvaring olika scenarion i simuleringsprogrammet IDA ICE Ett daring huset har ett konstant ventilationsfloumlde under hela verksamhetstiden I det andra scenariot ska en styrd ventilation som reglerar luftfloumldet till de rum som har ett varierat behov av ventilation med hjaumllp av en personnaumlrvaromaumltare

12 Syfte Syftet med detta projekt att undersoumlka om det aumlr moumljligt att spara energi och minska kostnader foumlr en foumlrskola som planeras byggas paring Sofiehem i Umearing Foumlr att jaumlmfoumlra energianvaumlndningen i fastigheten kommer simuleringsprogrammet IDA ICE anvaumlndas genom att simulera CAV-ventilationen jaumlmfoumlrt med en VAV-ventilation Skillnaden i energifoumlrbrukning kommer ligga till grund foumlr den ekonomiska kalkylen daumlr en avbetalningstid kommer att beraumlknas foumlr VAV-ventilation

13 Maringlsaumlttningar Projektets maringl aumlr att jaumlmfoumlra skillnader i energianvaumlndningen mellan tvaring olika ventilationssystem Presentera ett foumlrslag paring en energismart ventilationsloumlsning som kommer

2

att minska energianvaumlndningen och vara ekonomiskt garingngbar Ett foumlrslag paring ventilationsritningen foumlr den energismarta ventilationsloumlsningen ska ocksaring presenteras

14 Avgraumlnsningar Detta projekt kommer att behandla en jaumlmfoumlrelse av tvaring olika ventilationssystem foumlr en byggnad som inte aumlr faumlrdig byggd daumlrfoumlr kommer inga maumltningar goumlras av den verkliga byggnaden utan vaumlrden som anvaumlnds aumlr haumlmtade fraringn energibalansberaumlkningen som finns under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia Rapporten kommer bara behandla beraumlkningar foumlr foumlrskolan hoppet

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

v

4 Resultat 21

41 Referenshuset 21

42 VAV 21

43 Jaumlmfoumlrelse 22

44 Ekonomi 24

5 Diskussion 25

51 Slutsatser 26

6 Referenser 27

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia 29

Figurfoumlrteckning

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016) 3Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016) 4Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar 13Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet 14Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016) 17Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016) 17Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 18Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare 19Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV 22Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation 23Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation 24

Tabellfoumlrteckning

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation 21Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation 21Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad 22Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system 23Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr 23Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta 24Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid 24

1

1 Inledning Den miljoumlpolitik som finns i Sverige i dag kommer fraringn EU-direktiven om att paring laringng sikt minska energianvaumlndningen till aringr 2020 och aringr 2050 (Energimyndigheten 2015) Sveriges regering har ett intresse av att minska utslaumlpp av vaumlxthusgaser och har uppraumlttat klimat- och miljoumlmaringl foumlr att minska utslaumlppen Bostaumlder och lokaler staringr idag foumlr en stor del av Sveriges totala energianvaumlndning och regeringen har satt upp maringl att minska energianvaumlndningen foumlr lokaler och bostaumlder med 20 till aringr 2020 och minska med 50 till aringr 2050

11 Bakgrund VVS-konsulterna Skelleftearing aumlr en konsultfirma som startade 1979 i Skelleftearing som jobbar mot kommuner landsting fastighetsbolag entreprenoumlrer industrin mm dock inte mot privatkunder Kontoret i Skelleftearing har huvudsakligen uppdrag i Skelleftearingregionen och Umearingkontoret har uppdrag oumlver hela landet

VVS-konsulterna Skelleftearing har arbetat med projekteringsuppdrag aringt Skelleftearing kommun daumlr dem har staumlllt krav paring energibesparing och en loumlsning med styrdventilation paring skolor och lokaler har anvaumlnts Till skillnad fraringn uppdragen i Umearing kommun daumlr det inte har funnits krav paring energibesparingar

Umearing kommun bygger en ny foumlrskola bredvid den befintliga foumlrskolan Hoppet som ligger paring Sofiehem Tidigare var det taumlnk att byggas en moskeacute paring fastigheten Planen aumlr att foumlrflytta verksamheten till den nybyggda foumlrskola som aumlr beraumlknad att staring klar houmlsten 2017 (Umearing kommun 2016)

Paring uppdrag av bestaumlllarna Umearing kommun ska VVS-konsulterna Skelleftearing projektera VVS-loumlsningar till en foumlrskola som planerats byggas paring Sofiehem i Umearing Genom att simulera byggnadens energibehov i tvaring olika scenarion i simuleringsprogrammet IDA ICE Ett daring huset har ett konstant ventilationsfloumlde under hela verksamhetstiden I det andra scenariot ska en styrd ventilation som reglerar luftfloumldet till de rum som har ett varierat behov av ventilation med hjaumllp av en personnaumlrvaromaumltare

12 Syfte Syftet med detta projekt att undersoumlka om det aumlr moumljligt att spara energi och minska kostnader foumlr en foumlrskola som planeras byggas paring Sofiehem i Umearing Foumlr att jaumlmfoumlra energianvaumlndningen i fastigheten kommer simuleringsprogrammet IDA ICE anvaumlndas genom att simulera CAV-ventilationen jaumlmfoumlrt med en VAV-ventilation Skillnaden i energifoumlrbrukning kommer ligga till grund foumlr den ekonomiska kalkylen daumlr en avbetalningstid kommer att beraumlknas foumlr VAV-ventilation

13 Maringlsaumlttningar Projektets maringl aumlr att jaumlmfoumlra skillnader i energianvaumlndningen mellan tvaring olika ventilationssystem Presentera ett foumlrslag paring en energismart ventilationsloumlsning som kommer

2

att minska energianvaumlndningen och vara ekonomiskt garingngbar Ett foumlrslag paring ventilationsritningen foumlr den energismarta ventilationsloumlsningen ska ocksaring presenteras

14 Avgraumlnsningar Detta projekt kommer att behandla en jaumlmfoumlrelse av tvaring olika ventilationssystem foumlr en byggnad som inte aumlr faumlrdig byggd daumlrfoumlr kommer inga maumltningar goumlras av den verkliga byggnaden utan vaumlrden som anvaumlnds aumlr haumlmtade fraringn energibalansberaumlkningen som finns under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia Rapporten kommer bara behandla beraumlkningar foumlr foumlrskolan hoppet

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

1

1 Inledning Den miljoumlpolitik som finns i Sverige i dag kommer fraringn EU-direktiven om att paring laringng sikt minska energianvaumlndningen till aringr 2020 och aringr 2050 (Energimyndigheten 2015) Sveriges regering har ett intresse av att minska utslaumlpp av vaumlxthusgaser och har uppraumlttat klimat- och miljoumlmaringl foumlr att minska utslaumlppen Bostaumlder och lokaler staringr idag foumlr en stor del av Sveriges totala energianvaumlndning och regeringen har satt upp maringl att minska energianvaumlndningen foumlr lokaler och bostaumlder med 20 till aringr 2020 och minska med 50 till aringr 2050

11 Bakgrund VVS-konsulterna Skelleftearing aumlr en konsultfirma som startade 1979 i Skelleftearing som jobbar mot kommuner landsting fastighetsbolag entreprenoumlrer industrin mm dock inte mot privatkunder Kontoret i Skelleftearing har huvudsakligen uppdrag i Skelleftearingregionen och Umearingkontoret har uppdrag oumlver hela landet

VVS-konsulterna Skelleftearing har arbetat med projekteringsuppdrag aringt Skelleftearing kommun daumlr dem har staumlllt krav paring energibesparing och en loumlsning med styrdventilation paring skolor och lokaler har anvaumlnts Till skillnad fraringn uppdragen i Umearing kommun daumlr det inte har funnits krav paring energibesparingar

Umearing kommun bygger en ny foumlrskola bredvid den befintliga foumlrskolan Hoppet som ligger paring Sofiehem Tidigare var det taumlnk att byggas en moskeacute paring fastigheten Planen aumlr att foumlrflytta verksamheten till den nybyggda foumlrskola som aumlr beraumlknad att staring klar houmlsten 2017 (Umearing kommun 2016)

Paring uppdrag av bestaumlllarna Umearing kommun ska VVS-konsulterna Skelleftearing projektera VVS-loumlsningar till en foumlrskola som planerats byggas paring Sofiehem i Umearing Genom att simulera byggnadens energibehov i tvaring olika scenarion i simuleringsprogrammet IDA ICE Ett daring huset har ett konstant ventilationsfloumlde under hela verksamhetstiden I det andra scenariot ska en styrd ventilation som reglerar luftfloumldet till de rum som har ett varierat behov av ventilation med hjaumllp av en personnaumlrvaromaumltare

12 Syfte Syftet med detta projekt att undersoumlka om det aumlr moumljligt att spara energi och minska kostnader foumlr en foumlrskola som planeras byggas paring Sofiehem i Umearing Foumlr att jaumlmfoumlra energianvaumlndningen i fastigheten kommer simuleringsprogrammet IDA ICE anvaumlndas genom att simulera CAV-ventilationen jaumlmfoumlrt med en VAV-ventilation Skillnaden i energifoumlrbrukning kommer ligga till grund foumlr den ekonomiska kalkylen daumlr en avbetalningstid kommer att beraumlknas foumlr VAV-ventilation

13 Maringlsaumlttningar Projektets maringl aumlr att jaumlmfoumlra skillnader i energianvaumlndningen mellan tvaring olika ventilationssystem Presentera ett foumlrslag paring en energismart ventilationsloumlsning som kommer

2

att minska energianvaumlndningen och vara ekonomiskt garingngbar Ett foumlrslag paring ventilationsritningen foumlr den energismarta ventilationsloumlsningen ska ocksaring presenteras

14 Avgraumlnsningar Detta projekt kommer att behandla en jaumlmfoumlrelse av tvaring olika ventilationssystem foumlr en byggnad som inte aumlr faumlrdig byggd daumlrfoumlr kommer inga maumltningar goumlras av den verkliga byggnaden utan vaumlrden som anvaumlnds aumlr haumlmtade fraringn energibalansberaumlkningen som finns under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia Rapporten kommer bara behandla beraumlkningar foumlr foumlrskolan hoppet

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

2

att minska energianvaumlndningen och vara ekonomiskt garingngbar Ett foumlrslag paring ventilationsritningen foumlr den energismarta ventilationsloumlsningen ska ocksaring presenteras

14 Avgraumlnsningar Detta projekt kommer att behandla en jaumlmfoumlrelse av tvaring olika ventilationssystem foumlr en byggnad som inte aumlr faumlrdig byggd daumlrfoumlr kommer inga maumltningar goumlras av den verkliga byggnaden utan vaumlrden som anvaumlnds aumlr haumlmtade fraringn energibalansberaumlkningen som finns under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia Rapporten kommer bara behandla beraumlkningar foumlr foumlrskolan hoppet

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

3

2 Teori I det haumlr avsnittet presenteras de teorier som kommer ligga till grund foumlr beraumlkningar och utfoumlrandet av arbetet Detta foumlr att faring en mer utfoumlrlig foumlrstaringelse av vad som paringverkar energianvaumlndningen i en byggnad och hur simuleringsprogrammet IDA ICE arbetar

21 Byggnadens konstruktion Husets grund bestaringr av en platta som aumlr utfoumlrd i armerad betong som aumlr isolerad med cellplast som ligger paring en draumlneringsgrund med cellplast mot mark Kantbalken bestaringr av betong som de baumlrande vaumlggarna staringr paring Yttervaumlggarna utifraringn bestaringr av traumlpanel liggande och staringende reglar som har isolering mellan reglar polyetenfolie reglar med isolering och gipsskiva Yttertaket aumlr uppbyggt i utifraringn sett 1-lags takpapp med underlagspapp under raringspont takstol isolerad med loumlsull gleslaumlkt och underst brandgips och gipsskiva Varingningsbjaumllklag bestaringr av en platta i betong Foumlnster i klimatskalet aumlr 3-glas Innervaumlggar aumlr uppbyggda av en kaumlrna av traumlreglar med gipsskivor utanparing

22 Fastighetsbeskrivning Foumlrskolan som ska byggas ligger paring tomten Sofiehem 22 paring Sofiehem i Umearing Den aumlr belaumlgen paring den nordoumlstra delen av omraringdet Sofiehem och ligger soumlder om Aringlidhemskyrkan Tidigare var det planerat att bygga en moskeacute paring tomten Den nuvarande foumlrskolan aumlr placerad soumlder om tomten daumlr nybygget kommer aumlga rum I Figur 1 syns den lokalisering som byggnaden har den ligger intill Studentvaumlgen och har ett mindre skogsparti vaumlster om tomten Foumlrskolan ska var uppfoumlrd i tvaring plan med ca 1400 m2 tempererad golvarea och ska kunna rymma 100 barn och kommer vara anpassad foumlr Reggio Emilia-pedagogik

Figur 1 Lokalisering paring foumlrskolan Hoppet (Umearing kommun 2016)

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

4

Daumlr den nuvarande foumlrskolan Hoppet staringr aumlr det planerat att ytterligare en till verksamhetsbyggnad ska anlaumlggas Den kommer att bedriva varingrd- och omsorgsboende med plats foumlr 60 personer fyra foumlrskoleavdelningar och ett produktionskoumlk Tanken aumlr att verksamheterna ska kunna dela paring koumlk och andra allmaumlnna ytor foumlr att minska kostnader och foumlr att skapa intressanta moumlten mellan generationer Paring sikt aumlr det planerat att dessa byggnader ska byggas ihop med en passage mellan husen Figur 2 visar en ritning paring hur byggnaderna ska byggas ihop

Figur 2 Skiss oumlver tomten daumlr etapp 1 aumlr foumlrskolan Hoppet och etapp 2 aumlr foumlrskola och aumllderboende (Umearing kommun 2016)

23 Vaumlrmesystem Byggnadens uppvaumlrmning kommer fraringn ett vattenburet vaumlrmesystem med radiatorerna som faringr sin primaumlra vaumlrmekaumllla fraringn fjaumlrrvaumlrme som oumlverfoumlrs i fjaumlrrvaumlrmevaumlxlaren

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

5

24 Vaumlrmearingtervinning Maringnga luftbehandlingsaggregat idag aumlr utrustade med vaumlrmearingtervinnare som anvaumlnder sig av fraringnluftens vaumlrme foumlr att oumlka temperaturen i tilluften De vanligaste typerna av vaumlrmearingtervinnare aumlr

bull Roterande vaumlrmevaumlxlare bull Plattvaumlrmevaumlxlare bull Vaumltskekopplade batterier

Roterande vaumlrmevaumlxlare har ett rotorhjul med ett stort antal smaringkanaler som resultat av en korrugerad metallplaringt som har lindats lager paring lager Naumlr den varma fraringnluften passerar rotorhjulet lagras vaumlrmen i de smaring kanalerna och naumlr rotorn vridits till den kalla tilluften vaumlrms den av energin som har lagrats i kanalerna En roterande vaumlrmevaumlxlare maringste ha till- och fraringnluftskanalerna intill varandra detta goumlr att till- och fraringnluftskanalerna maringste garing via samma flaumlktrum och kan skapa problem om man ska byta fraringn ett fraringnluftssystem till ett FTX-system Naumlr rotorn utsaumltts foumlr damm saring foumlrsaumlmras verkningsgraden drastiskt daumlrfoumlr filtreras baringde uteluften och fraringnluften innan den passerar Rotorhjulet ska kunna kontrolleras och rengoumlras regelbundet Foumlr att undvika att smuts och partiklar ska laumlcka mellan till- och fraringnluft aumlr den utrustad med effektiva taumltningar och genomtaumlnkt flaumlktplacering foumlr att skapa raumltt tryckfoumlrharingllande Det extra tryckfall vaumlrmearingtervinnaren skapar i ventilationssystemet tillfoumlr ett oumlkat flaumlkt arbete men den extra elenergin uppvaumlgs av vaumlrmearingtervinningen Temperaturverkningsgraden paring en roterande vaumlrmevaumlxlare brukar vara 80

Plattvaumlrmevaumlxlare aumlr uppbyggd av tunna metallplaringtar med houmlg vaumlrmeledningsfoumlrmaringga som aumlr uppradade parallellt Mellan plaringtarna stroumlmmar varm fraringnluft i varannan och kall tilluft i varannan Vinkeln paring luftstroumlmmarna aumlr vinkelraumltt mot varandra och kallas ibland foumlr korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare Luftfloumldena som vidroumlr aldrig samma ytor vilket goumlr att oumlverfoumlringen av foumlroreningar och smuts aumlr minimal Foumlr att vaumlrmevaumlxlaren ska ha saring houmlg verkningsgrad som moumljligt ska den vara ren fraringn damm och daumlrfoumlr maringste till- och fraringnluften filtreras innan vaumlrmearingtervinning Temperaturverkningsgraden paring plattvaumlrmevaumlxlare brukar ligga kring 50 - 60

Vaumltskekopplad vaumlrmevaumlxlare har tvaring luftbatterier som aumlr sammankopplade med en vaumltskekrets I det ena batteriet passerar fraringnluften som vaumlrmer upp vaumltskan som cirkulerar med hjaumllp av en pump mellan batterierna Den varma vaumltskan oumlverfoumlr sin energi till tilluften som passerar det andra batteriet Eftersom vaumlrmen oumlverfoumlrs via vaumltska kan den ocksaring anvaumlndas till valfritt system och den kraumlver inte att till- och fraringnluftsaggregatet dragna till samma flaumlktrum Temperaturverkningsgraden aumlr relativt laringg kring 50

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

6

25 Temperaturverkningsgrad Temperaturverkningsgraden beskriver en vaumlrmevaumlxlares foumlrmaringga att oumlverfoumlra vaumlrme Foumlrharingllandet mellan den aktuella temperaturaumlndringen och den stoumlrsta tillgaumlngliga temperaturskillnaden aumlr vad som definierar verkningsgraden Temperaturfoumlraumlndringen aumlr skillnaden mellan tilluften som kommer utifraringn och tilluften in till rummet som har faringtt vaumlrmeenergi fraringn fraringnluften i rummet Den stoumlrsta temperaturskillnaden aumlr mellan uteluftens temperatur och inneluftens temperatur (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

120578 =

(Taring minus T)(Taring$ minus T)

∙ qqaring$

[1]

Taring aumlr Temperaturen efter aringtervinning [ᵒC]

Tute aumlr utetemperaturen [ᵒC]

Tfraringn aumlr fraringnluftstemperaturen [ᵒC]

qtill aumlr tilluftsfloumlde [m3s]

qfraringn aumlr fraringnluftsfloumlde [m3s]

26 Beraumlkningar Haumlr nedan redovisas teorierna bakom energioumlverfoumlringen i byggnader

Transmissionsfoumlrluster aumlr ofrivilliga vaumlrmefoumlrluster och beraumlknas enligt ekvation nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp($ = 119880 ∙ 119860 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [2]

Um aumlr medelvaumlrdet av U-vaumlrdet [W(m2 middot K)]

Aom aumlr den omslutande arean [m2]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

7

Ventilationsfoumlrluster aumlr foumlrlusterna som den ouppvaumlrmda uteluften skapar och beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$amp$( = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [3]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Det foumlrekommer ofrivillig ventilation i en byggnad via det otaumltheter som finns i byggnaden och dessa skapar vaumlrmefoumlrluster som kan beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876$$ampamp()$amp+$) = 120588 ∙ 119888 ∙ 119881 ∙ 119879 minus 119879 [119882] [4]

ρ aumlr densiteten paring luften [kgm3]

Cp aumlr specifik vaumlrmekapacitet [J(kg middot K)]

Tin aumlr temperaturen inomhus [ᵒC]

Tut aumlr Temperaturen utomhus [ᵒC]

119881 aumlr volymfloumldet paring luften [m3s]

Foumlr att beraumlkna den totala vaumlrmefoumlrlusten i byggnaden saring adderas 119876$amp($ 119876$amp$( och 119876$amp$( enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876$amp($ + 119876$amp$( + 119876$amp$( [119882] [5]

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

8

Effektbalansen aumlr summan av den aktiva vaumlrmen som kommer fraringn det befintliga vaumlrmesystemet i huset och den gratisvaumlrme som byggnaden faringr av tex solinstraringlning personvaumlrme och vaumlrme fraringn elektriska apparater (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119876 = 119876 + 119876 [119882] [6]

119876 aumlr vaumlrme fraringn det aktiva vaumlrmesystemet [W]

119876 aumlr gratisvaumlrme [W]

Det aringrliga energibehovet foumlr uppvaumlrmning beraumlknas enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864auml$ = 119865 ∙ 119866 [kWharingr] [7]

119865 aumlr byggnadens specifika vaumlrmeeffektfoumlrlust [kWdegC]

119866 aumlr gradtimmar [degCh]

Foumlr att beraumlkna det totala energibehovet foumlr byggnaden beraumlknas det enligt ekvationen nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119864 = 119864auml$

1000 + 365 ∙ 119864 + 119864 + 119864 [kWharingr] [8]

119864 aumlr husharingllets elanvaumlndning [kWhdygn]

119864 aumlr byggnaden energianvaumlndning foumlr varmvatten [kWhdygn]

119864 aumlr byggnadens energianvaumlndning foumlr flaumlktar och pumpar [kWharingr]

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

9

27 U-vaumlrden Foumlr att kunna simulera byggnadens energibehov kraumlvs ett U-vaumlrde U-vaumlrde aumlr ett maringtt hur mycket energi en viss byggnadsdel isolerar ett laringgt U-vaumlrde ger en laringg energifoumlrlust Det beraumlknas enligt ekvation nedan (Sandin 2014)

119880 = 1

1

+ 120575120582 + 1

[9]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring insidan [Wm2 middot K]

aumlr vaumlrmeoumlvergaringngskoefficient paring utsidan [Wm2 middot K]

120575 aumlr tjockleken foumlr respektive byggnadsdel [m]

120582 aumlr materialets vaumlrmeledningstal [Wm middot K]

28 Ventilationssystem Det finns flera olika typer av ventilationssystem men i Sverige har vi delat in dem i fyra olika kategorier sjaumllvdrag fraringnluft till- och fraringnluft och vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluft

Sjaumllvdrag(S) fungerar genom att varm inneluft sugs ut via fraringnluftsventiler som ofta aumlr placerade i koumlk och badrum till ventilationskanaler som transporterar bort den varma luften fraringn huset Detta skapar ett undertryck i byggnaden vilket anvaumlnds till att suga in den nya kalla uteluften till huset via otaumltheter i byggnaden och ibland via spjaumlll som ofta sitter vid foumlnster Eftersom det inte kraumlvs naringgra mekaniska delar eller naringgon flaumlkt saring aumlr det en enkel och billig loumlsning men den fungerar daringligt vid varmare utetemperaturer (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Fraringnluftssystem(F) har samma grund som sjaumllvdragssystem fast det aumlr en flaumlkt inkopplad i fraringnluftskanalen som hjaumllper till att skapa ett stabilare floumlde Detta ger paring samma saumltt ett undertryck i byggnaden vilket goumlr att frisk uteluft sugs in Foumlr en byggnad med sjaumllvdrag som vill foumlrbaumlttra sin ventilation aumlr det en laumltt loumlsning att byta till ett fraringnluftssystem (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Till- och fraringnluftssystem(FT) har flaumlktar vid baringde tilluften och fraringnluften och det goumlr att floumldena garingr att staumllla in mer exakt vid tex sjaumllvdrag Tilluften tas in via specifika kanaler som garingr via tilluftsflaumlkten och inte genom otaumltheter i klimatskalet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

Vaumlrmevaumlxlad till- och fraringnluftssystem(FTX) har samma uppbyggnad som ett FT-system fast med vaumlrmearingtervinning som tar vaumlrmen fraringn den varma inneluften och foumlr oumlver den till den kallare uteluften som sugs in med hjaumllp av en vaumlrmevaumlxlare Aringtervinningen av vaumlrmen goumlr att husets vaumlrmebehov fraringn radiatorer och dylikt minskar Systemet behoumlver dock kontinuerligt underharingll foumlr flaumlktar och filter foumlr att inte damma igen eftersom daring tappar vaumlrmevaumlxlaren sin vaumlrmearingtervinningsverkningsgrad och systemet faringr ett oumlkat energibehov (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

10

29 CAV CAV-system(Constant Air Volyme) aumlr en vanlig typ av ventilationssystem i Sverige Systemet anvaumlnder sig av ett konstant luftfloumlde foumlr till- och fraringnluften under drifttiden oavsett om rummen staringr tomma eller hur mycket vaumlrme som alstras Volymen paring luftfloumldet vaumlljs enligt Arbetsmiljoumlverkets hygieniska kvalitetskrav dvs 7 ls person plus 035 lsmiddotm2

(Warfvinge amp Dahlblom 2014)

210 VAV VAV-system(Variable Air Volyme) innebaumlr att systemet har ett varierande luftfloumlde under drifttiden Den anvaumlnder ett minimum floumlde naumlr det inte aumlr naringgon maumlnniskobelastning och under tiden det aumlr maumlnniskor i rummet anvaumlnder systemet ett maxfloumlde Rumstemperatur koldioxidhalt och personnaumlrvaro aumlr det olika variabler som reglerar systemet vilket goumlr att rum som staringr tomma kommer att ventileras minimalt En naumlrvarogivare indikerar om rummet anvaumlnds och oumlkar ventilationsfloumldet Regleringen av luftfloumldet sker via motordrivna spjaumlll eller motordrivna tilluftsdon foumlr att undvika stoumlrningar av ventilationen i andra rum saring kraumlvs tryckgivare och tryckharingllande utrustning i kanalsystemet (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

211 IDA ICE IDA ICE(Indoor Climate and Energy) aumlr ett simuleringsprogram som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma det termiska inomhusklimatet och energifoumlrbrukningen i en byggnad Programmet anvaumlnder sig av ett helaringrs dynamisk multizonsimulering som skapar en komplex matematisk modell foumlr att raumlkna ut hur de olika zonerna paringverkas av varandra samt hur solinstraringlning och vaumlder paringverkar byggnadens energiprestanda Foumlr energianvaumlndningen och energibalansen tar programmet haumlnsyn till alla de faktorer som har naumlmnts tidigare i rapporten Utifraringn klimatdata fraringn den ort som byggnaden aumlr placerad goumlrs beraumlkningar mot den valda ortens normalaringrstemperatur och gradtimmar Solinstraringlningen i fastigheten beroumlrs ocksaring av programmet och aumlr ocksaring baserad paring var byggnaden staringr och i vilket vaumlderstreck den aumlr riktad Zonerna som skapas i programmet behandlar information om instaumlllningar foumlr klimatskalets U-vaumlrde ventilationsfloumlde belysning elektriskutrustning och gratisvaumlrme utifraringn personnaumlrvaro Programmet stoumlder ocksaring BIM-filer och CAD-filer vilket goumlr det smidigt att importera befintliga ritningar och skapa 3D-modeller i programmet (EQUA 2016)

Moumljligheten att beraumlkna inomhusklimat och energianvaumlndning goumlr IDA ICE till ett anvaumlndbart program foumlr energiberaumlkningarna i denna rapport Programmet har ett anvaumlndarvaumlnligt saumltt att simulera olika energibesparingsaringtgaumlrder som paring ett okomplicerat saumltt garingr att jaumlmfoumlra foumlr att utfoumlrligt kunna foumlrstaringr hur dessa paringverkar energianvaumlndningen

Beraumlkningarna i IDA ICE ger dock bara en indikation paring den verkliga energianvaumlndningen eftersom vissa foumlrenklingar och schablonvaumlrden beroende paring tillgaringngen av tekniska uppgifter som har anvaumlnds foumlr simuleringarna Vid simulationer och energiberaumlkningar i IDA ICE aumlr resultatet mer en fingervisning paring det verkliga fallet Vid tillgaringng av en energimaumltning fraringn en verklig byggnad garingr det att justera in en energianvaumlndning foumlr de osaumlkraste faktorerna saring som ofrivillig ventilation och koumlldbryggor Det blir aldrig exakt men saring pass naumlra att det garingr och anvaumlnds foumlr energiberaumlkningar

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

11

212 Ekonomi Foumlr att kunna raumlkna ut om ventilationseffektiviseringen kommer vara loumlnsam ekonomiskt anvaumlnds en beraumlkning paring avbetalningstiden med hjaumllp av formeln nedan (Soleimani-Mohseni et al 2014)

119879 =

minus 119868119899 (1minus 119903 ∙ 119866119886 )

119868119899(1+ 119903) [10]

G aumlr grundinvesteringen

r aumlr Kalkylraumlnta

a aumlr det aringrliga intaumlktoumlverskottet

213 Termiskt klimat Det termiska klimatet aumlr naringgot som uppfattas olika av olika individer och det goumlr det svaringrt att tillfredsstaumllla allas termiska komfort samtidigt aumlven om alla har samma aktivitetsnivaring och klaumldsel Det finns sex inneklimatparametrar som beskriver upplevelsen av det termiska klimatet

1 Klaumldsel 2 Aktivitet 3 Luftens temperatur 4 Luftens hastighet 5 Omgivande ytors temperatur 6 Luftfuktighet

Det har gjorts studier som visar att av en grupp personer aumlr det minst 5 av dessa som uttrycker ett missnoumlje med komforten i ett rum normalt brukar det ligga kring 20 missnoumlje Ett rum som upplevs kallt av en individ kan vara passande foumlr en annan dock aumlr majoriteten foumlrnoumljda med komforten (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

12

214 PMV- och PPD-index PMV innebaumlr Predicted Mean Vote och det bygger paring maumlnniskors definition av sin upplevelse av det termiska klimatet paring en 7-gradig skala daumlr +3 upplevs som foumlr varmt -3 foumlr kallt och 0 aumlr lagom Vid intervallet plusmn 05 anses klimatet som neutralt Foumlr olika kombinationer av klaumldsel och aktivitet finns en komforttemperatur daumlr de flesta aumlr noumljda med det termiska klimatet

PPD innebaumlr Predicted Percentage of Dissatisfied som anger i procent hur maringnga personer som kommer kaumlnna missnoumlje med det termiska klimatet utifraringn den 7-gradiga PMV-skalan Relationen PMV- och PPD-index brukar staumlllas upp i ett diagram daumlr PMV-index ligger i x-led och PPD-index ligger i y-led (Warfvinge amp Dahlblom 2014)

215 AutoCAD AutoCAD aumlr ett CAD-program vilket betyder Comuter-Aided Drafting Det anvaumlnds foumlr att skapa tekniska ritningar foumlr konstruktion och arkitektur (Autodesk-AutoCAD 2016) Med hjaumllp av pluginprogrammet MagiCAD garingr det att arbeta med BIM-filer vilket betyder Buliding Information Model som har foumlr avseende att goumlra arbetet foumlr tex VVS-projektering mer effektivt och produktivt MagiCAD kan anvaumlnda sig av verkliga produkter fraringn tillverkare i VVS-branschen med raumltta dimensioner och moumljlighet att goumlra beraumlkningar paring bla tryckfall ljudnivaring och floumldesberaumlkningar under arbetets garingng Detta skapar ett effektivt saumltt att konstruera VVS-projektering (MagiCAD 2016)

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

13

3 Metod I detta avsnitt kommer tillvaumlgagaringngsaumltt foumlr beraumlkningar och simuleringar foumlr detta projekt att redovisas Foumlrst beskrivs hur instaumlllningarna foumlr IDA ICA aumlr gjorda foumlr att likna den riktiga byggnaden och sen hur instaumlllningarna foumlr den styrda ventilationen aumlr utfoumlrd

31 IDA ICE Haumlr i det kommande avsnittet kommer det att redovisas hur arbetet i IDA ICE har genomfoumlrts foumlr simuleringarna av ventilationsloumlsningar Foumlr att kunna skapa ett referenshus saring likt verkligheten som moumljligt har en energibalansberaumlkning fraringn Umia anvaumlnts daumlr instaumlllningarna till IDA ICE finns redovisade fraringn deras simulering av fastigheten Energibalansberaumlkningen aringskaringdliggoumlrs under Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

311ModellFoumlr att kunna utfoumlra energiberaumlkningar paring en byggnad kraumlvs att en modell av byggnaden skapas i IDA ICE Utifraringn de planritningar och sektionsritningar som erharingllits fraringn VVS konsulterna Skelleftearing har en modell av byggnaden uppfoumlrts i 3D Foumlr varje plan har en planritning importerats i IDA ICE och daumlrefter delades byggnaden upp i zoner Varje avdelning blev en egen zon matsal och kontor delades in i varsin zon Doumlrrar och foumlnster placerades ut i zonerna utifraringn planritningarna och med hjaumllp av sektionsritningar kunde houmljd och bredd paring foumlnster och doumlrrar bestaumlmmas Byggnaden placeras i raumltt vaumlderstreck med hjaumllp av ritningarna foumlr att faring saring likt verkligheten som moumljligt gaumlllande solinstraringlning Figur 3 nedan aumlr en 3D-modell av byggnaden fraringn tvaring olika vinklar

Figur 3 3D-modell paring foumlrskolan Hoppet fraringn tvaring olika vinklar

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

14

312ZonindataFoumlr alla zoner som har uppfoumlrts finns en rad parametrar som paringverkar den interna energibelastningen Utifraringn energibalansberaumlkningen uppfoumlrd av Umia har instaumlllningarna foumlr luftfloumlden ventilationssystem boumlrvaumlrde foumlr temperaturen och den interna energianvaumlndningen justerats in Foumlr uppvaumlrmningen i rummen har ideal heater anvaumlnds och det motsvarar en radiator som faringr sin vaumlrme fraringn fjaumlrrvaumlrme Plan-vy fraringn IDA ICE oumlver plan 1 visas i Figur 4 nedan

Figur 4 Plan 1 foumlrskolan Hoppet

313InternaenergibelastningenDen interna energibelastningen i varje zon bestaringr av tre parametrar som utgoumlrs av belysning elektrisk utrustning och personbelastning I energibalansberaumlkningen finns inte informationen om hur mycket energi som garingr aringt till belysning och utrustning utan dessa tvaring parametrar aumlr adderade ihop och kallas foumlr verksamhetsenergi Eftersom det inte finns naringgon procentsats paring hur mycket belysning eller elektrisk utrustning som utgoumlrs av verksamhetsenergin saring har dessa tvaring parametrar instaumlllts paring halva vaumlrdet av verksamhetsenergin

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

15

Instaumlllningarna foumlr personbelastningen i avdelningarna i byggnaden finns bifogad i energibalansberaumlkningen och aumlr 3 st vuxna och 18 st barn per avdelning De andra zonerna som motsvarar resterande ytor i byggnaden har faringtt sin personbelastning instaumllld utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader Zonen Matplats har instaumlllningen foumlr personbelastning bestaumlmts med hjaumllp av handledaren paring VVS-konsulterna Skelleftearing utifraringn Svebys brukarindata undervisningsbyggnader

314LuftbehandlingsaggregatFoumlr att justera in luftbehandlingsaggregatet i IDA ICE aumlndrar man instaumlllningarna paring ikonen AHU Det garingr att importera luftbehandlingsaggregat som finns inlagda i mjukvaran foumlr det aggregat som ska anvaumlndas till denna byggnad fanns inget inlagt Daring staumllldes programmets befintliga aggregat in till de tekniska specifikationer som var angivna i energibalansberaumlkningen Det specifikationer som det beroumlr aumlr flaumlktens verkningsgrad temperaturverkningsgrad SPF luftfloumldet ventilationssystem tillufts temperatur och aggregatets verkningsgrad

315VentilationsfloumldenFoumlr att uppraumlttharinglla det krav som staumllls av BBR gaumlllande ventilationsfloumldet i byggnaden foumlljs anvisningarna 035 ls∙m2 och 7 ls per person De specifika floumldena foumlr varje zon staumllls in efter floumldesschemat som VVS-konsulterna Skelleftearing har skapat

Foumlr VAV-styrningen i fastigheten beroumlr bara de zonerna daumlr personbelastningen varierar som mest och det aumlr i avdelningarna matplatsen och kontoret Det andra zonerna aumlr rum daumlr personer inte vistas nog ofta foumlr att det ska vara naringgon vinning i installationen VAV-systemet arbetar paring ett maxfloumlde ett minimumfloumlde eller helt avstaumlngd Maxfloumldet aumlr 100 av ventilationssystemet och minimumfloumldet aumlr paring 30 av det

316ByggnadensinstaumlllningarInstaumlllningarna foumlr byggnadens U-vaumlrden och vilken typ av uppvaumlrmning huset ska ha goumlrs under fliken Building defaults i IDA ICE Utifraringn de konstruktionsritningar paring fastigheten som VVS-konsulterna Skelleftearing har bidragit med har instaumlllningarna foumlr yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar kunnat justeras in foumlr att likna vekligheten I energibalansberaumlkningen finns det angivet specifika U-vaumlrden foumlr varje byggnadsdel i Building defaults Efter att uppbyggnaden av yttervaumlggar tak golv foumlnster och doumlrrar aumlr utfoumlrda enligt konstruktionsritningen staumlmde inte U-vaumlrdena oumlverens med energibalansberaumlkningens U-vaumlrden foumlr byggnadens klimatskal Daumlrfoumlr finjusteras konstruktionen saring att U-vaumlrdena paring varje byggnadsdel staumlmmer oumlverens med energibalansberaumlkningen

Under Generator Efficiencies goumlrs instaumlllningarna foumlr vaumlrmesystemet och i detta fall aumlr det fjaumlrrvaumlrme som uppvaumlrmningen staumllls in paring Det finns inget kylsystem i fastigheten daumlrfoumlr staumllls COP-vaumlrdet foumlr kylsystemet till 0

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

16

317FoumlrlusteribyggnadenMed energibalansberaumlkningen som underlag foumlr instaumlllning av koumlldbryggor och infiltration i programmet IDA ICE har alla koumlldbryggor staumlllts in till typical vilket motsvarar ett paringslag av U-medel med 15 Infiltrationen staumllls in paring floumldet 08 ls vid oumlver och under tryckskillnad 50 Pa paring luften

318SimuleringarNaumlr alla instaumlllningar och tekniska information om modellen i IDA ICE aumlr instaumlllda efter de referenser paring byggnaden som har funnits kan den foumlrsta simuleringen goumlras Det finns fyra olika typer av simuleringar i programmet Heating load Cooling load Energy och All I detta arbete har bara Energy-simuleringar gjorts eftersom det aumlr daumlr relevanta informationen om ventilationen finns Den foumlrsta simuleringen som gjordes var foumlr ett CAV-system vilket motsvarar det rdquoverkligardquo fallet Efter den aumlr gjord goumlrs nya instaumlllningar som motsvarar den styrda ventilationen och en ny simulering goumlrs Med hjaumllp av de resultat som simuleringen gav har analyser kunnat goumlras kring den skillnaden i energianvaumlndning mellan de tvaring ventilationssystemen

32 AutoCAD Med stoumld av handledare och medarbetare paring VVS-Konsulternas kontor i Umearing har det utformats ett foumlrslag paring hur ventilationsprojekteringen skulle kunna se ut med ett VAV-system Original ritningen paring ventilationen aumlr utfoumlrd i AutoCAD och det programmet har ocksaring anvaumlnts vid framtagandet av VAV-systemritningen Foumlrslaget ska kunna redovisas foumlr Umearing kommun som aumlr bestaumlllare av projektet foumlrskolan Hoppet

Vid planeringen av VAV-systemet har i samarbete med VVS-Konsulterna Skelleftearing valet av VAV-system bestaumlmts till att anvaumlnda sig av ett variabelfloumldesspjaumlll med tillhoumlrande ljuddaumlmpare Foumlr att saumltta in ett variabelfloumldesspjaumlll saring maringste den ursprungliga ventilationsritningen ritas om saring att varje rum som ska ha styrd ventilation faringr en egen kanal in till och fraringn rummet Paring var Monteringskraven foumlr donen och ljuddaumlmparna kraumlver att en rakstraumlcka foumlre donen i floumldesriktningen med en laumlng som raumlknas ut med Formel 11 nedan och Figur 5 och Figur 6 illustrerar monteringskravet

119871 = 2 119863 [m] [11]

L aumlr den straumlcka som aumlr monteringskravet

D aumlr diametern paring kanalen daumlr spjaumlllet ska monteras

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

17

Figur 5 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR (Swegon 2016)

Figur 6 1 Aumlr cirkulaumlrt VAV-spjaumlll REACT 2 Aumlr faumlstsvep FSR 3 Ljuddaumlmpare med baffel eller centrumkropp (Swegon 2016)

Med dessa krav har det framtagits ett exempel paring hur ventilationsritningen i AutoCAD kan se ut med VAV-styrning Figur 7 aumlr en avgraumlnsning som visar hur originalritningen foumlr en avdelning ser ut De roumlda kanalerna aumlr tilluftskanaler och de gula kanalerna aumlr fraringnluftskanaler Figur 8 aumlr ett exempel paring samma avdelning som Figur 7 men omritad med VAV-styrning

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

18

Figur 7 Originalritningen utan VAV-spjaumlll De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

19

Figur 8 Ventilationsritningen med VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare De roumlda kanalerna aumlr tilluft och de gula kanalerna aumlr fraringnluft 1 aumlr VAV-spjaumlll 2 aumlr ljuddaumlmpare

33 Ekonomi Foumlr att undersoumlka om det aumlr ekonomiskt loumlnsamt att saumltta in styrd ventilation behoumlvs det ett pris paring vad det kostar att installera VAV-spjaumlll och ljuddaumlmpare jaumlmfoumlrt med den planerade ventilationen Efter en diskussion med handledaren paring VVS-Konsulterna Skelleftearing som har bra kontakt med Swegon vilka aumlr aringterfoumlrsaumlljare av VAV-spjaumlll har kommit fram till prisuppgifter Foumlr att saumltta in styrd ventilation kan man raumlkna med en kostnad paring 8 000 krrum Det kommer att vara 21 rum som kommer har VAV-spjaumlll Det ger en investeringskostnad paring 168 000 kr I samraringd med handledaren har ett elpris antagit paring 80 oumlrekWh och en raumlnta paring 4

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

20

Fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr haumlmtat fraringn statistik oumlver svenska fjaumlrrvaumlrmepriser (Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015) Dessa priser kommer att anvaumlndas i de ekonomiska beraumlkningarna i detta projekt

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

21

4 Resultat I detta kapitel kommer resultaten fraringn simuleringarna som aumlr utfoumlrda i IDA ICE att presenteras och jaumlmfoumlras Foumlrst kommer husets energianvaumlndning foumlr ett aringr med konstantfloumldesventilation redovisas och senare kommer husets energianvaumlndning med styrd ventilation redovisas

41 Referenshuset Vid simuleringen av referenshuset med en konstant ventilation som garingr 12 hdygn gav det en total energifoumlrbrukning oumlver ett aringrs tid paring 121 000 kWharingr som visas i Tabell 1 nedan Lightning facility och equipment tentan aumlr energianvaumlndningen foumlr belysningen och elektriskutrustning HVAC aux aumlr vad pumpen till vaumlrmesystemet drar i energi District heating aumlr energianvaumlndningen foumlr vaumlrmesystemet i byggnaden Flaumlktens energianvaumlndning aumlr under flaumlkt och samma gaumlller tappvarmvatten

Tabell 1 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med konstatfloumldesventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 190 kWharingr Flaumlkt 22 600 kWharingr District heating 55 200 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 121 000 kWharingr

42 VAV I Tabell 2 presenteras energianvaumlndningen foumlr fastigheten under ett aringrs tid naumlr ventilationen garingr med VAV-spjaumlll haumlr nedan presenteras resultatet fraringn simuleringen i IDA ICE

Tabell 2 Energianvaumlndningen foumlr byggnaden med variabelfloumldes ventilation

Delivered Energy Lighting facility 6 600 kWharingr HVAC aux 130 kWharingr Flaumlkt 12 800 kWharingr District heating 43 500 kWharingr Tappvarmvatten 29 500 kWharingr Equipment tenant 6 600 kWharingr Total 99 000 kWharingr

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

22

43 Jaumlmfoumlrelse Haumlr redovisas i Figur 9 visas energianvaumlndningen jaumlmfoumlrd mellan CAV och VAV De blaringa staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr foumlrskolan Hoppet med konstantfloumldes ventilation och de groumlna staplarna beskriver energianvaumlndningen foumlr byggnaden med styrd ventilation Den stora skillnaden mellan de olika simuleringarna aumlr maumlngden energi huset anvaumlnder foumlr uppvaumlrmning District Heating och differensen mellan flaumlktens energianvaumlndning Belysning elektrisk utrustning och tappvarmvatten bli inte paringverkade av ventilationsbytet HVAC aux faringr en liten besparing paring 6 kWharingr vid den andra simuleringen

Figur 9 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndningen mellan CAV och VAV

Med alla parametrar inraumlknade blir den totala energifoumlrbrukningen foumlr byggnaden med konstant ventilationsfloumlde 121 000 kWharingr och med variabelfloumldes ventilation 99 000 kWharingr Det redovisas i Tabell 3 och Figur 10 Skillnaden i energi mellan de olika ventilationssystemen blir 22 000 kWharingr och det aumlr en minskning med 18 i energianvaumlndning

Tabell 3 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation med procentskillnad

Totalenergianvaumlndning CAV 121 000 kWharingr VAV 99 000 kWharingr Differens 22 000 kWharingr Procentuellskillnad 180

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Ligh-ngfacility HVACaux Flaumlkt Districthea-ng tappvarmvaFen Equipmenttenant

kWharingr

Jaumlmfoumlresle mellan CAV och VAV

CAV VAV

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

23

Figur 10 Skillnaden mellan CAV-ventilation och VAV-ventilation

Den totala besparingen i energi blev 22 000 kWharingr och den stoumlrsta reduceringen av energianvaumlndning aumlr uppvaumlrmningen av byggnaden fraringn fjaumlrrvaumlrme district heating paring 11 700 kWharingr En naumlstan lika stor minskning aumlr flaumlktens energianvaumlndning som minskar med 9 820 kWharingr HVAC aux minskar med 60 kWharingr Detta presenteras i Tabell 4 nedan

Tabell 4 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan CAV-system och ett VAV-system

Flaumlkt District heating

HVAC aux

CAV 22 600 55 200 190 kWharingr VAV 12 801 43 500 130 kWharingr Differens 9 820 11 700 60 kWharingr Procentuellskillnad 430 210 310

Fraringn den totala energibesparingen utgoumlr district heating 54 av besparingen och flaumlkt 46 HVAC aux bidrar med en besparing paring 0028 Detta kan aringskaringdliggoumlras i Tabell 5

Tabell 5 Hur stor del av energibesparingen de olika faktorerna staringr foumlr

Flaumlkt District heating

HVAC aux

Differens (kWharingr) 9 820 11 700 60 kWharingr

Procent av total besparing ()

460 540 0028

Minskningen av energianvaumlndningen uppdelat i de olika faktorerna som paringverkar besparingen mest redovisas i Figur 11 nedan

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

kWharingr

Totalenergianvaumlndning

CAV VAV

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

24

Figur 11 Jaumlmfoumlrelse av energianvaumlndning mellan konstantfloumldesventilation och styrd ventilation

44 Ekonomi Foumlr beraumlkning av ekonomiska kalkyler har elpriset och fjaumlrrvaumlrmepris varit 080 krkWh respektive 083 krkWh Raumlntas som har anvaumlnts aumlr paring 4 I Tabell 6 nedan presenteras priset paring el fjaumlrrvaumlrme och den raumlnta som har anvaumlnts till de ekonomiska kalkyler som har gjorts i denna rapport

Tabell 6 Pris foumlr el och fjaumlrrvaumlrme och raumlnta

Elpris 080 krkWh Fjaumlrrvaumlrmepris 083 krkWh Raumlnta 4

Aringterbetalningstiden foumlr bytet fraringn konstantfloumldesventilation till variabelfloumldesventilation blir 12 aringr med en investeringskostnad paring 168 000 kr Intaumlktsoumlverskottet varje aringr blir 17 600 kraringr detta presenteras i Tabell 7 nedan Intaumlktsoumlverskottet aumlr beraumlknat utifraringn ekvation 10

Tabell 7 Resultat av avbetalningstiden med investeringskostnad intaumlktsoumlverskott och aringterbetalningstid

Investeringskostnad 168 000 kr Intaumlktsoumlverskott 17 600 kraringr Aringterbetalningstid 12 aringr

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

CAV VAV

kWharingr

Minskningnenavenergianvaumlndning

Flaumlkt Distrikthea-ng HVACaux

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

25

5 Diskussion Minskningen av energianvaumlndningen foumlr huset med styrd ventilation faringr energiprestandan garingr ner fraringn 121 000 kWharingr till 99 000 kWharingr detta ger en besparing paring 22 000 kWharingr Utav den energibesparingen utgoumlr flaumlktens energifoumlrbrukning 46 och uppvaumlrmningen 54 Detta kan bero paring att med ett konstant ventilationsfloumlde saring ventileras mer uppvaumlrmd inomhusluft bort och detta goumlr att vaumlrmesystemet i byggnaden behoumlver anvaumlnda mer energi foumlr att uppfylla fastighetens krav paring inomhusklimat Flaumlktens energibesparing beror paring att den styrda ventilationen garingr ner paring ett minfloumlde under de tider daring det inte aumlr personer i lokalerna Vid simuleringarna kunde man se att bytet av ventilation inte hade naringgon paringverkan paring belysningen elektrisk utrustning och tappvarmvatten

Personvaumlrmen som alstras i lokalerna aumlr haumlmtade fraringn Sveby (Sveby 2015) och aumlr schablonvaumlrden foumlr personvaumlrme i undervisningslokaler Men eftersom det aumlr en foumlrskola som projektet beroumlr saring kommer maumlngden personvaumlrme som alstras variera paring grund utav att barnen som vistas i lokalerna kan ha olika storlek och olika aktivitetsgrad Detta kan skapa en viss felkaumllla vid simuleringarna En annan felfaktor kan vara de scheman som har anvaumlnts till personnaumlrvaron eftersom dessa diskuterades fram i samraringd med VVS-Konsulterna Skelleftearing och kommer inte fraringn en maumltning paring naumlrvaro Personnaumlrvaron aumlr en faktor som kan variera kraftigt paring grund av maringnga faktorer saring som sjukdom varierade scheman Det aumlr naringgot som kan paringverkar resultaten eftersom om det aumlr houmlgre naumlrvaro i lokalerna kommer ocksaring ventilationsbehovet och uppvaumlrmningsbehovet oumlka Det i sin tur kommer att goumlra avbetalningstiden laumlngre Blir naumlrvaron mindre aumln det som har antagits kommer energibehovet minska och med det kommer avbetalningstiden ocksaring minska En maumltning paring naumlrvaron paring en foumlrskola under ett aringrs tid skulle varit optimalt foumlr att faring en mer exakt simulering av energi men i brist paring tid och resurser har detta inte kunnat utfoumlras

Priset foumlr fjaumlrrvaumlrmen har tagit fraringn statistik oumlver fjaumlrrvaumlrmekostnader i Sverige 2015 Men det verkliga fjaumlrrvaumlrmepriset varierar mycket under aringret det aumlr ett dyrare pris paring vintern och ett billigare pris paring sommaren Eftersom huset inte anvaumlnder sig av naringgot kylsystem behoumlver den ingen fjaumlrrkyla Daumlrfoumlr sparar det mest energi under vinterhalvaringret i och med att huset behoumlver mer energi till uppvaumlrmning Det aumlr ocksaring daring fjaumlrrvaumlrmepriset aumlr som dyrast och det kan bidra till en oumlkad besparing jaumlmfoumlrt med den beraumlknade besparing som har utfoumlrts i denna rapport

Aringterbetalningstiden foumlr att investera i ett ventilationssystem med VAV-spjaumlll blir 12 aringr utifraringn resultatet i denna rapport Livslaumlngden paring ett ventilationssystem brukar vara 25-30 aringr efter den tiden boumlr ventilationsaggregatet bytas ut mot ett nyare aggregat Det aumlr fortfarande en saring pass ny teknik att anvaumlnda sig av styrd ventilation att det aumlr svaringrt att bestaumlmma en livslaumlngd men efter diskussion med handledare paring VVS-Konsulterna har vi antagit livslaumlngden till 25-30 aringr I samband med detta byte brukar ocksaring en renovering av hela kanalsystemet och undertak utfoumlras Med en aringterbetalningstid paring 12 aringr som aumlr mindre aumln halva livslaumlngden aumlr investeringen ekonomiskt loumlnsam Eftersom efter de 12 aringr som systemet betalat av sin investering sparar Umearing kommun den skillnaden som huset har i energifoumlrbrukning varje aringr tills systemet maringste renoveras eller bytas ut

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

26

51 Slutsatser Foumlr bestaumlllaren som i det haumlr fallet aumlr Umearing kommun saring blir det en investering vaumlrd att se oumlver Om man tar bort den ekonomiska biten och taumlnker paring miljoumlaspekten saring aumlr alternativet att vaumllja styrd ventilation ett steg i raumltt riktning med tanke paring de miljoumlmaringl som Sveriges riksdag har satt upp Skillnaden i energianvaumlndning foumlr huset blir 22 000 kWharingr och den maumlngden energi raumlcker till att foumlrse ett mindre bostadshus med energi i ett helt aringr Eftersom Skelleftearing Kommun redan har ett miljoumltaumlnk vid VVS-projektering och anvaumlnder sig av blandanat styrd ventilation i sina byggprojekt kan det vara en ideacute foumlr Umearing kommun att ocksaring goumlra det

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

27

6 Referenser Autodesk-AutoCAD 2016 autodeskproductsautocad-mepoverview [Online] Available at httpwwwautodeskcomproductsautocad-mepoverview [Accessed 17 05 2016]

Energimyndigheten 2015 Energimyndighetenenergieffektiviseringbyggnader [Online] Available at httpwwwenergimyndighetenseenergieffektiviseringbyggnader [Accessed 16 05 2016]

EQUA 2016 EQUAseida-ice [Online] Available at httpwwwequaseseida-ice [Accessed 16 05 2016]

MagiCAD 2016 magicadsvcontentmagicad-i-korthet [Online] Available at httpwwwmagicadcomsvcontentmagicad-i-korthet [Accessed 17 05 2016]

Sandin K 2014 Praktisk Byggnadsfysik 16 ed Lund Studentlitteratur AB

Soleimani-Mohseni M Baumlckstroumlm L amp Eklund R 2014 EnBe Energiberaumlkningar Formler ekvationer data och diagram 12 ed Lund Studentlitteratur AB

Sveby 2015 svebywp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Online] Available at httpwwwsvebyorgwp-contentuploads201512Sveby-brukarindata-undervisning-prelpdf [Accessed 17 05 2016]

Swegon 2016 swegonGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Online] Available at httpwwwswegoncomGlobalPDFsFlow20controlDemand20controlled20ventilation_svREACTa-mpdf [Accessed 19 05 2016]

Svenskfjaumlrrvaumlrme 2015 Svenskfjaumlrrvaumlrmestatistik--prisfjaumlrrvaumlrmepriser [Online] Available at httpwwwsvenskfjarrvarmeseStatistik--PrisFjarrvarmepriser [Accessed 17 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Online] Available at httpwwwumeaseimages181748d19a1537eec874e2b321458230821532Hoppet+utemiljC3B6_skissjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 umeaimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Online] Available at

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

28

httpwwwumeaseimages1852b297e315406c31c271241f1461661091968Skiss+etappindelning2C+Hoppetjpg [Accessed 18 05 2016]

Umearing kommun 2016 Umearing kommunumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem [Online] Available at httpwwwumeaseumeakommunkommunochpolitikplanerochstyrdokumentutvecklingochplaneringstadsplaneringochbyggandekommunensbyggnaderhoppetnyforskolapaalidhem47caabf5615275f18c5039278html [Accessed 16 05 2016]

Warfvinge C amp Dahlblom M 2014 Projektering av VVS-installationer 110 ed Lund Studentlitteratur AB

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

29

Bilaga A ndash Energibalansberaumlkning fraringn Umia

30

31

30

31

31