Bld ufh 5006 032012 lagenergiguiden

Energieffektivt välbefinnande G O LV V Ä R M E / K Y L A I L Å G E N E RG I BYG G N A D E R

03 | 2012 5006

Varför lågenergibyggnader?

Byggbranschen står för 40 % av EU:s energiförbrukning och 36 % av CO2-utsläppen. Mer än 90 % av en byggnads belastning på miljön kommer från energiförbrukningen (värme, kyla, ventilation och belysning). Ökad energieffektivitet är nödvändigt för att sänka kostnader, öka konkurrenskraften samt för att uppfylla de krav på miljöförändringar som internationella avtal ställer.

Energieffektiva värme- och kylsystem Energieffektiva värme- och kylsystem är avgörande för att lågenergibyggnader ska kunna uppfylla de framtida kraven.

De nya byggnadsstandarderna i Europa ställer högre krav på byggnaders klimatskal. Mer termisk isolering, bättre U-värden på fönster och lägre infiltration, allt detta för att minska värmeförlusterna.

År 2020 kommer byggnormerna att anpassas så att energinivåerna närmar sig noll. Jämfört med byggnadsstandarderna från 2005 kommer värmeförlusten att minska med mer än 80 %.

I framtiden kommer bostadshus att ha värmebelastningstoppar på 20-40 W/m2 och den täta och välisolerade fasaden skapar behov av kylning under sommaren. Belastningstopparna för kylning kan vara betydande – upp till 40 W/m2.

140

100 -20 %

120

-20 % kWh/m2 per år

100

80

60

40

20

0

20 % 0 Växthusgasnivåer

Energiförbrukning

Förnyelsebara energikällor i energimix

2005

2020

Tendens för energiförbrukning till 2020

Den europeiska 20-20-20-planen ställer upp följande mål som ska ha uppnåtts senast år 2020: • 20 % sänkning av utsläppen av växthusgaser inom EU • 20 % energi från förnyelsebara källor • 20 % ökning av energieffektiviteten

EU:s 20-20-20-policy för 2020

2

UPONOR · ENERGIEFFEKTIVT VÄLBEFINNANDE

Framtidssäkrade förnyelsebara energikällor med maximal effekt Lågtemperaturvärme och högtemperaturkyla För att effektivt kunna utnyttja låga tempereraturer för värmeinstallationer och höga temperaturer för kylinstallationer krävs stora strålande ytor. Detta sätt att använda stora ytor för värmning, har länge tillämpats i golvvärmesystem.

En tumregel är att en sänkning på systemets framledningstemperatur med 1°C sänker den årliga energiförbrukningen med cirka 2 %.

Konstruerat för framtiden En byggnads livslängd är mellan 75 och 100 år. Därför är det nödvändigt att installera ett distributionssystem för värme och kyla som kan utnyttja framtida energikällor. Med ett inbyggt strålningssystem blir byggnaden i det närmaste framtidssäkrad eftersom det fungerar effektivt med alla energiframledningssystem som kan tänkas användas i framtiden, inklusive individuella lösningar som sol- och bergvärme eller eventuella framtida fjärrenergilösningar. Detta är värdefullt både för den årliga energikostnaden samt för det framtida fastighetsvärdet.

Även lågenergibyggnader behöver energitillförsel för att inomhusmiljön ska vara behaglig. Utmaningen är att tillföra denna energi på ett så hållbart sätt som möjligt. Studier av lågenergibyggnader har undantagslöst visat att optimal komfort och minimal energiförbrukning uppnås genom en kombination av vattenburna värme-kylsystem och ventilation med värmeåtervinning.

Ständig mekanisk ventilation krävs till följd av kraven på att byggnaden ska vara tät. Att använda ventilationssystemet som enda värmekälla är dock ineffektivt. Ett normalt värmeåtervinningssystem kan inte i sig ge den värmetillförsel som krävs för att garantera komforten under de högst belastade perioderna under vintern. Dessutom kräver luftvärme relativt höga temperaturer, vilket leder till dålig prestanda hos de energikällor som används.

Ett strålningsvärmesystem ger bästa energieffektivitet tack vare den låga drifttemperaturen.

UPONOR · ENERGIEFFEKTIVT VÄLBEFINNANDE

8 35 °C 7

50 °C 60 °C

6

COP

Med låga temperaturer ökas verkningsgraden markant hos alla typer av värmepumpar. Med någon typ av geotermisk värmepump, berg, mark eller sjö öppnas möjligheten för att kostnadseffektivt kyla huset med det redan installerade ”värmesystemet”.

Inbyggda lösningar ger komfort med minimal energiförbrukning

5

4

3

2 -5

0

5

10

15

20

°C

Värmefaktorn (COP) för en värmepump som en funktion av inloppstemperaturen på den primära sidan (marktemperatur) och olika vattentemperaturer i distributionssystemet (35°C, 50°C och 60°C).

9000 8000 7000

kWh/m2 per år

Ett värmesystem med golvvärme kan värma hus med temperaturer ned mot 25 °C, man kan också kyla hus med i kylsammanhang så höga temperaturer som 20 °C.

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

Fjärrvärme

Gas

Framledningstemperatur Golvvärme 35 °C

Luft till vattenvärmepump

Berg till vattenvärmepump

Framledningstemperatur Luftvärme för värmebatteri 60°C

Exempel med ett enfamiljshus i Norden, 165 m2, inklusive energi för uppvärmning, varmvatten och ventilation.

3

Golvvärme ger överlägsen komfort En behaglig inomhusmiljö kräver noggrann utformning av värmemiljön, luftkvaliteten, de akustiska förhållandena och belysningen. Ett välutformat golvvärmesystem är det första steget mot god inomhuskomfort under året. Det ger en idealisk temperaturfördelning, gör att du slipper kalla drag och får en effektiv rumsreglering.

18

20

22

24

26

[°C]

Idealisk uppvärmning Takvärme

Golvvärme Radiatorvärme

Optimal inomhustemperatur Vertikal temperaturprofil med olika distributionssystem

Uponors strålningssystem är utformade för att ge behagliga rumstemperaturer, vilket garanterar perfekt värme året om. Varje rum regleras separat så att olika temperaturer kan ställas in enligt användarnas önskemål.

Prognostiserad procent missnöjda användare

Den optimala temperaturen enligt ISO 7730 ligger runt 21-22°C under vintern och 24-25°C under sommaren.

Idealisk värmefördelning

Självreglerande med snabba reaktioner

Ett välfungerande golvvärmesystem ger en vertikal temperaturprofil i rummet som i det närmaste är idealisk. Det garanterar ett behagligt klimat för dem som befinner sig i rummet.

Inomhustemperaturen i lågenergibyggnader är mycket känslig för snabba förändringar genom värmetillförsel, exempelvis när solen lyser in genom fönstren. Därför måste värmeeffekten hos värmesystemet kunna ökas eller minskas relativt snabbt.

Golvvärme ger den mest behagliga värmen eftersom energin strålar upp från golvet. Strålningsvärmen ger en enhetlig temperatur i hela rummet utan luftdrag. Risken för kalla drag och drag från mekanisk ventilation är praktisk taget obefintlig.

Den så kallade självreglerande effekten hos golvvärme och -kyla bidrar till en stabil inomhustemperatur. Den självreglerande effekten uppstår på grund av att värmemassan i golvet absorberar och avger energi när huset utsätts för oväntade belastningar.

Ämnesomsättning: 1.2

Isolerande effekt av klädesplagg: 1.0

Isolerande effekt av klädesplagg: 0.5

°C 27

Drifttemperatur

= Golvets yttemperatur

26

= Rumstemperatur Optimal temperatur med vinter- och sommarkläder

25

c kyla = 10.5 W/m2

c

24 23 22 21

b a

b värme = 13.9 W/m2

20

a värme = 19.1 W/m2 19

Tid (h)

Självreglerande effekt där värmeväxlingen mellan ytan och rummet är positiv eller negativ

4

UPONOR · ENERGIEFFEKTIVT VÄLBEFINNANDE

Optimal reglering av rumstemperaturen med Uponor Control System t.ex. 22°C i vardagsrummet, 19°C i sovrummet och 24°C i badrummet.

Att tillhandahålla rätt temperatur vid rätt tid och plats är nödvändigt för att de boende ska uppleva inomhusklimatet som behagligt. Olika personer föredrar olika temperaturer i olika rum under dygnets timmar,

I lågenergibyggnader varierar värmeförlusten mellan olika rum kraftigt beroende på i vilket väderstreck rummet ligger och hur stora glasytor det har (upp till 50 %). Utan separat rumsreglering blir rummet

Rumstemperatur/inställningspunkt °C

Ger ett behagligt inomhusklimat enligt de boendes önskemål

med högst värmekrav normen och påverkar de andra rummen. Detta leder till onödig energiförbrukning och för höga temperaturer i de rum där uppvärmningsbehovet är lägre.

Det går att spara upp till 30 % med separat rumsreglering jämfört med zonreglering.

25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

Sovrum

Vardagsrum

Hemmakontor

Badrum

Ett exempel på normal variation för önskade rumstemperaturer

Ett exempel på normal variation av värmebehovet i en lågenergibyggnad

Uponor Control System är utformat för lågenergibyggnader Uponor Control System med DEMteknik är utformat för lågenergibyggnader och klarar värmning och kylning med separat rumsreglering och framledningstemperaturreglering med hänsyn till luftfuktigheten.

DEM-tekniken (Dynamic Energy Management) reglerar vattenflödet genom att dynamiskt utvärdera varje zons faktiska värmebehov.

Uponor Reglercentral C-56 Radio och Uponor Manöverpanel I-76 tillsammans med Uponor Termostat med display T-75 Radio och Regulator C-46 för säker reglering av framledningstemperaturen.

UPONOR · ENERGIEFFEKTIVT VÄLBEFINNANDE

Uponor Control System med DEMteknik ger besparingar på 5-8 % jämfört med ordinarie system med on/off-reglering.

5

Behov av kyla i lågenergibostäder

Extern Ext tern och h intern intern t värmetillförsel vär ä mettill illf llför försell

Lågenergibyggnader är täta och välisolerade. Det garanterar låga uppvärmningskostnader, men det finns risk för att det blir för varmt inomhus under sommaren. Ett kombinerat system för golvvärme och -kyla kan ge hållbar kylning och därmed garantera en behaglig inomhusmiljö året om.

En välgenomtänkt lågenergidesign omfattar att arkitekturen optimeras och byggnaden placeras på det bästa sättet i förhållande till väderstrecken. Dessutom krävs adekvat skuggning av fönster och glasfasader. De som bor i lågenergihus kan dock intyga att behovet av kylning inte kan tillgodoses enbart genom

att skugga direkt solstrålning. Detta bekräftas även av värmesimuleringar som genomförts.

minska den totala kylbelastningen med upp till 50 % men kylning krävs ändå. I den täta och välisolerade lågenergibyggnaden kan värme inte slippa ut och markiser och persienner löser enbart en del av problemet. Därför krävs aktiv kylning, men traditionell luftkonditionering kräver elektricitet och är därför inget alternativ när låg energiförbrukning är målet.

Dagsljus måste släppas in i huset för att det ska bli behagligt att vistas där, men direkt solstrålning genom fönstren orsakar överhettning. För höga inomhustemperaturer uppstår inte bara under sommaren, utan även under vår och höst när solen står lågt på himlen. I tillägg till solstrålningen bidrar även människor och elektrisk utrustning till att höja inomhustemperaturen till för höga nivåer.

Lösningen är att använda frikylning från marken kombinerat med strålningskylning i golv, väggar eller tak.

Om ett golvvärmesystem har installerats kan det användas för kylning under sommaren genom att leda vatten som håller marktemperatur.

Den mest effektiva skuggningen, med en skuggfaktor på 85 %, kan

2%

5%

Värme från luftflöden 3% 10 %

Värme från personer i rummet (inkl. latent) Värme från utrustning

13 %

52 %

Värme från väggar och golv (struktur) Värme från belysning

15 %

Kylbelastning i ett enfamiljshus i Norden

Värme från dagsljus (direkt solljus) Värme från fönster (inklusive absorberat solljus) och andra öppningar

Distribution av värmetillförsel i ett enfamiljshus i Norden

6

UPONOR · ENERGIEFFEKTIVT VÄLBEFINNANDE

Golvvärmesystemet som ett kylsystem med gratis kyla från marken Passiv kylning – kylning nästan helt utan driftskostnader Eftersom ett strålningssystem kan kyla vid relativt höga temperaturer kan det utnyttja marktemperaturen under sommaren utan behov av en värmepump. Resultatet blir ”frikylning” eftersom den enda driftskostnaden kommer från cirkulationspumparna.

ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio) 25

20

15

10

5

0

Luft till luftvärmepump

Luft till vattenvärmepump

Köldbärare till vatten-värmepump

Passiv kylning

ESEER kan jämföras med en årsvärmefaktor för uppvärmningsperioden

Värmeläge

Kylläge

Bilderna ovan visar ett värme- och kylsystem från Uponor i kombination med en bergvärmepump och och en Uponor ”frikylningspump”/värmeväxlargrupp som kallas EPG, inklusive Uponor Regulator C-46, som klarar värmning och kylning med separat rumsreglering, framledningsvatten och fuktreglering.

UPONOR · ENERGIEFFEKTIVT VÄLBEFINNANDE

7

1665S 12-03-3-SP

Uponor AB Uponor VVS

T 021-380 00 F 021-387 10 W www.uponor.se

Box 2 721 03 Västerås

Uponor AB, Sverige förbehåller sig rätten att utan föregående meddelande ändra specifikationen av ingående komponenter i enlighet med sin policy om kontinuerlig förbättring och utveckling.