Teknik och forskning | 4 jul 2023

Skiljer sig de olika energiberäkningarna?

Enligt tidigare studier har byggnaders faktiska energianvändning, när fastigheten driftsatts, i flera fall varit dubbelt så hög som den första energiberäkningen [1]. Ingarsson och Sköld undersöker i sitt examensarbete om avvikelser i energi-beräkningen uppstår redan under projekteringsskedet, mellan programhandling och relationshandling, samt vilka parametrar i beräkningen som kan orsaka avvikelserna.

Varje år släpps miljontals ton koldioxidekvivalenter ut i Sverige vilket leder till ökad uppvärmning av jorden. År 2019 stod byggsektorn för 21 procent av Sveriges utsläpp av växthusgaser, vilket motsvarar ungefär 11,7 miljoner ton koldioxidekvivalenter. Av detta kom cirka 4,9 miljoner ton från uppvärmning av fastigheter [2]. Att minska dessa utsläpp och därmed minska klimatpåverkan är ett av de krav som finns med i de globala miljömålen men är också enligt Persson et al en utmaning som byggbranschen ställs inför. Denna utveckling leder till att allt större krav ställs på beställare och myndigheter, samtidigt som entreprenörer måste ta hänsyn till de aspekter som krävs för att uppnå ett hållbart byggande [3].

Tidigt i projekteringsskedet, i programhandlingen, är byggnadens utformning ospecificerad. Detta gör att den indata som energiberäkningarna baseras på kan komma att ändras under projekteringens gång, vilket kan leda till osäkerheter kring om kraven som ställs på den färdiga byggnaden kommer att uppnås. De energiberäkningar som tas fram i programhandlingen baseras delvis på schabloner (generellt uppskattade värden) och antaganden. Antaganden och uppskattade värden tillämpas på grund av att det saknas trovärdiga och exakta värden att jämföra med [4].

Enligt Hwang och Low görs ofta ändringar i konstruktionen även i produktionsskedet. Efter produktion tas relationshandlingar med mer exakta energiberäkningar fram, där beräkningen baseras på den färdigställda byggnaden [5].

I denna beräkning inkluderas ändringar som gjorts under projektets gång vilket kan medföra avvikelser från den första energi­beräkningen [6]. De förändringar som sker i energiberäkningarna från tidigt skede kan även påverka energianvändningen när byggnaden brukas. Enligt tidigare studier har det visat sig att byggnaders faktiska energianvändning, när fastigheten är i drift, i flera fall varit dubbelt så hög som den första energiberäkningen [1]. Men uppstår avvikelser i energiberäkning tidigare än i driftskedet? Är det stor skillnad på energiberäkningarna redan mellan programhandling och relationshandling? Eller uppstår problemen senare? Kan energiberäkningarna bli mer exakta från början om eventuella återkommande förändringar i beräkningarna i relationsskedet beaktas?

Denna studie omfattar 20 flerbostadshus där den totala energianvändningen jämfördes mellan programhandling och relationshandling för respektive byggnad. Energiberäkningarna baseras på byggnadens primärenergital, vilket i sin tur beror på olika parametrar. Parametrarna undersöktes och de med störst avvikelser analyserades vidare. Några av de parametrar som ökat mest mellan dessa handlingar är energi till varmvattencirkulation (vvc) och rumsvärme.

Den totala energianvändningen har för de 20 projekt som undersökts minskat i tolv av fallen, vilket motsvarar 60 procent av projekten. Dessa har minskat med upp till 11 procent i relationshandlingen. Resterande åtta projekt har haft en stigning i energiberäkningen med upp till 11 procent. Procentuell ökning och minskning för respektive projekt presenteras i figur 1.

Inget av de 20 projekt som undersökts har samma värde på den totala energianvändningen i relationshandling som i programhandling. Som nämnts tidigare har det i tidigare studier konstaterats att den faktiska energianvändningen i vissa fall varit dubbelt så mycket som tidigare energiberäkning [1]. Denna stora ökning har inte påvisats i relationshandling jämfört med programhandling och det kan därför antas att en eventuell ökning sker efter att huset satts i drift. Beräkningen ska baseras på byggnadens faktiska utformning och egenskaper, vilket å andra sidan kan vara relativt ospecificerat i tidigt skede. Detta kan bero på brist på kunskap kring projekteringsprocessen och byggnadens detaljer, samt osäkerheter kring kvaliteten på ingående material och olika fabrikat.

Solceller har lagts till eller ökats i nio av 20 projekt, vilket ger en minskande effekt på den totala energianvändningen då mindre energi behöver levereras till byggnaden. Sex av dessa projekt har även reducerad total specifik energianvändning. För tre av de nio projekt då solceller installerats har den specifika energianvändningen blivit högre i relationshandlingen. Om man däremot bortser från den energi som solcellerna bidrar med, har hälften av projekten en ökad energianvändning. Att lägga till solceller kan således öka chansen att klara energikravet, vilket ger en positiv skillnad i energiberäkningen.

Varmvattencirkulationens energiförluster beror bland annat på byggnadens utformning [9], och värmeförlusterna i de långa ledningarna kan bli större än 10 procent av systemets energianvändning [10]. I denna studie har vvc-talet i 14 av 20 fall antagits till 3,9–4 kWh/m2,år i programhandlingen, vilket är ett vanligt schablonvärde [4]. Resultatet visade att endast sex projekt har ett vvc-tal på upp till 4 kWh/m2, år även i relationshandlingen, se figur 2. För 11 av 20 projekt har vvc-talet ökat i relationshandling jämfört med programhandling. Fem av dessa har ökat med 50–150 procent och sex projekt har ökat med upp till 35 procent, se figur 3.

Mer noggranna beräkningar och kontinuerliga uppföljningar kan ha stor påverkan för energiberäkningarnas trovärdighet under projektets gång. Avvikelserna kan på så sätt minimeras och värdena kan stämma bättre redan i tidigt skede.

De faktiska energiförlusterna för varmvattencirkulationen är enligt tidigare studier ofta högre än det beräknade värdet i tidigt skede [4, 8]. Detta styrks av resultatet i denna studie då mer än hälften av analyserade projekt resulterat i att varmvattencirkulationstalet ökat i relationshandlingen redan innan huset satts i drift. Genomsnittligt vvc-tal för analyserade projekt är 5,5 kWh/m2,år.

Det finns flera parametrar som påverkar energianvändningen, men om endast det ökade vvc-talets påverkan analyseras medför detta att den totala energianvändningen ökar med upp till 7 procent. För sex av projekten har vvc-talet varit oförändrat och i tre av projekten har vvc-talet minskat med 6–15 procent jämfört med sitt tidigare värde, vilket motsvarar en reducering av den totala energianvändningen med upp till 2 procent. Trots att vvc-talet ökat mycket och ofta har det inte gjort någon större påverkan på den totala energianvändningen.

Rumsvärme är en annan parameter som analyserats och den har ökat för 50 procent av projekten och minskat för 50 procent. I relationshandlingarna har parametern för rumsvärme ökat med upp till 66 procent för tio projekt, jämfört med dess beräknade värde i programhandlingarna. Dessa skillnader visas i figur 4. För fem av dessa projekt motsvarade höjningen i relationshandlingen en ökning med 5–13 procent av den totala energiberäkningen, se figur 5. Rumsvärmen har som mest ökat med 8,2 kWh/m2, vilket är den högsta ökningen bland jämförda parametrar.

Inomhustemperaturen har sänkts med 1 °C för fyra projekt där samtliga minskat i energianvändning. För ett projekt har inomhustemperaturen stigit med 1 °C där energianvändningen också ökat. De skillnader som skett för inomhustemperatur, total energianvändning och den el solceller genererar kan ses i figur 6. För de fall då inomhustemperaturen sänkts har energianvändningen och rumsvärmen även minskat. För det projekt där inomhustemperaturen ökat har även den totala energianvändningen ökat, men energin till rumsvärmen minskat. Detta samband bekräftas i tidigare studier av Sleptsov et al. och Petersson [11, 12].

Energin till fläktel beror på specifik fläkt­effekt (SFP) och luftomsättning [13]. Denna parameter har ökat med 2–43 procent för nio projekt, enligt figur 7 (nästa sida). För tio projekt har energin till fläkt­el minskat med 2–54 procent. I 14 fall där ändringar i fläktelen uppmärksammats har den specifika energianvändningen ändrats på motsvarande vis. En ökning på fläktelen har i dessa fall gett en ökning på energianvändningen och tvärtom, se figur 8. Detta visar tecken på en relativt tydlig korrelation mellan fläktel och den totala energianvändningen.

I denna studie har det inte framkommit något tydligt samband mellan luftomsättning och fläktel. Det finns däremot ett tydligt samband mellan SFP och fläktel. Det är därför en fördel om SFP-talet är så korrekt som möjligt från början, så att energianvändningen inte påverkas. Enligt Svensk ventilation kan filtrets kvalitet och fläktens varvtal påverka SFP-värdet [13]. För att få ett mer korrekt värde på detta kan en lösning vara att lägga mer tid på projektering av kanalsystem.

Slutsatser som kan dras är att inget av projekten har samma energiberäkning i relationshandling som i programhandling, det finns parametrar som ändrats i alla analyserade projekt. Rumsvärmen har som mest ökat med 8,2 kWh/m2, år från programhandling till relationshandling, vilket varit den högsta bland jämförda parametrar. Denna parameter har även ändrats i samtliga 20 projekt. Den parameter som dock haft störst procentuell ökning jämfört med sitt tidigare värde är varmvattencirkulationstalet, vvc, som i ett fall ökat med 150 procent.

Så hur kan energiberäkningarna bli mer exakta från början om eventuella återkommande förändringar i beräkningarna i relationsskedet beaktas? Mer noggranna beräkningar och kontinuerliga uppföljningar kan ha stor påverkan för energiberäkningarnas trovärdighet under projektets gång. Avvikelserna kan på så sätt minimeras och värdena kan stämma bättre redan i tidigt skede.

Detta kan i sin tur medföra att lösningar och nya metoder för att spara energi uppmärksammas och kan användas i större omfattning. I detta fall har det funnits de projekt då alla parametrar i relationshandlingen inte alltid finns med i programhandlingen, vilket gör det svårt att följa upp. Även schabloner kan behöva uppdateras för att få ett mer korrekt värde. Ett mer detaljerat och standardiserat system för hur energiberäkningarna ska genomföras gör det tydligare att se vad som ändrats och vad som skiljer sig åt.

Artikelförfattare: Ellen Sköld, Ellen Ingarsson