Energiberäkningar – föreställningar och fakta Johnny Kronvall Green Building Science Energiberäkning – vad? En mer eller mindre kvalificerad prediktion (förutsägelse) av en byggnads energianvändning under någon specifik tid, t ex ett år. Beräkning / Simulering – oftast med datorstöd Energiberäkning – varför? • Verifiera krav – Myndigheter – Byggherrar – Branschstandarder m m • Som grund för ekonomisk analys, t ex LCC / energigaranti (riskhantering) • ”What if”-studier för optimering • Lärande – individuellt / kollektivt • För påverkan / marknadsföring m m Koll på energibalansen Energibalans över tid för en byggnad Tillförd energi Bortförd energi • Personvärme • Sol • El • Transmission genom klimatskalet • Luftläckning genom klimatskalet • Ventilation efter återvinning • Kylsystem • Avlopp – Fastighetsel – Kylmaskiner (x3) – Verksamhetsel • Belysning • Maskiner • Värme – För uppvärmning – Varmvatten BBR i dag (kWh/m2,år) Gamla krav Energiberäkning – hur? Metod Statisk Graddagsmetod Månadsmedelmetod Dynamisk Timvärdesmetod / Varaktighetsmetod Karaktäristiska drag Handberäkning Kalkylbladsberäkning Hanterar dynamiska värmeförlopp: lagring, urladdning av värme från byggnadsdelar Verklighetsnära simulering av installationer, styr/regler etc Den beräknade energianvändningen ”stämmer inte” med uppmätta värden! Nej – och det kan den inte. I varje fall aldrig fullt ut! Osäkerheter i samband med energiberäkningar • Indata – vad är ”normalt”? *) – – – – – • • • • • • Varmvatten Innetemperatur Hushållsel Personbelastning (gratisvärme) Fönstervädring Areaberäkning Byggnadskonstruktionen - köldbryggor Uteklimatet – val av klimatdata Styr/regler, drift – hur simulera korrekt? Otillräckligt / Otydligt underlag Den mänskliga faktorn – fel i indata, otydligt användargränssnitt, tolkningsfel m m • Begränsningar i beräkningsmodellen = en fysikalisk modell av verkligheten *) SVEBY = Standardisera och verifiera energiprestanda i byggnader) Hur stor är påverkan? • • • • Brukarna*) ≈ 70 % Byggnadskonstruktionen*) ≈ 20-25 % Uteklimatet*) ≈5% Styr/regler, Drift ? *) Bostäder Dyrstad Pettersen, T, Uncertainty analysis of energy consumption in dwellings, Diss. 1997:122, NTNU, Narvik 1997 BBR • Krav – Högsta specifika energianvändning (kWh/m2,år) – Högsta installerade eleffekt för uppvärmning (kW / MW) – Högsta genomsnittliga värmegenomgångskoefficient (W/m2,K) • Råd – Kontroll efter två år – Säkerhetsmarginal mellan uppmätt och beräknad specifik energianvändning Säkerhetsmarginal BBR (Allmänt råd): ”Vid beräkning av byggnadens förväntade specifika energianvändning bör lämpliga säkerhetsmarginaler tillämpas så att kravet på byggnadens specifika energianvändning uppfylls när byggnaden tagits i bruk.” Alternativa strategier för framtiden • Som nu: Beräkning på valfritt sätt med valfri metod, avstämning mot BBR, jämförelse med verklig energianvändning efter två års drift. • ”Ta bort energikraven i BBR och ersätt dem med ändamålsenliga egenskapskrav” (Debatt-inlägg i Energi&Miljö nr 4, 2014) • Standardiserad (relativt enkel) beräkningsmetod som man måste använda. Den behöver inte ha så mycket med verkligheten att göra, men är lika för alla. Resultatet stäms av mot BBR. (Som tyska EnEV). • Som nu med standardiserade indata och avstämning mot BBR. Inget krav på uppföljning. • Probabilistisk ansats, (s.k. Monte Carlo-simulering) som ger besked om osäkerhetsintervall där man kan välja vilken risk för att inte uppfylla kravet som man önskar, mindre än 5 %, t. ex. Inga problem för snabba simuleringsprogram att basera beslutsunderlaget på t.ex. 1000 simuleringar Probabilistisk ansats Sannolikhetskurva baserad på beräkningar med datorprogram som aggregerar inverkan av osäkerheter i indata Målnivå, t ex 100 kWh/m2,år ”Lagom” stor risk, Kanske 5 % ? 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Sammanfattning • Energiberäkningar är utmärkta projekteringshjälpmedel (what-if-studier). • Energiberäkningar stämmer sällan med praktiken. (Ingen överraskning!) • Osäkerheten måste kunna kvantifieras. • En probabilistisk ansats rekommenderas.