Energieffektivisering av klimatskal med hänsyn till kulturhistorisk värdering : Fallstudier av tre befintliga småhus från 1900-talet ur bevarandesynpunkt

Allt hårdare lagkrav gör att det är svårt att energieffektivisera befintliga byggnader utan att förändra deras utseende. Syftet med examensarbetet är att utreda hur stor energieffektivisering, för tre befintliga småhus uppförda under 1900-talet, som är möjlig att uppnå genom förbättring av byggnadernas klimatskal, det vill säga tak, väggar, golv, fönster och dörrar, utan att förvanska byggnadernas utseende och samtidigt bevara deras kulturhistoriska värden. Arbetet bestod av en förstudie där tre byggnader identifierades, ett undersökningsskede där information om byggnaderna togs fram och ett slutsatsskede där energibesparande åtgärdsförslag togs fram och utvärderades. Byggnader som var goda representanter för sin tid och stil söktes. Byggnader från 1910-talet, 1930-talet och 1970-talet, lokaliserades. Sedan gjordes det fallstudier med intervjuer och inventeringar. För att utreda byggnadens klimatskal utfördes u-värdesberäkningar och energiberäkningar av befintliga byggander och byggnader baserade på föreslagna åtgärdsförslag. Ingen av byggnaderna nådde efter föreslagna åtgärder ner till passivhuskravet 59 kWh/år/m2 Atemp eller BBR-kravet 110 kWh/år/m2 Atemp för en byggnads specifika energianvändning. Den största möjliga energieffektivisering för de tre byggnaderna uppförda under 1900-talet, som är möjlig att uppnå utan att förvanska byggnadernas utseende och samtidigt bevara deras kulturhistoriska värden är 13,0 kWh/år/m2 Atemp, 49,7 kWh/år/m2 Atemp respektive 64,8 kWh/år/m2 Atemp. Slutsatser från arbetet är att byggnader från 1910-tal kan åtgärdas genom att isolera fönstren, sätta dit en extra dörr på insidan av ytterdörren samt tilläggsisolera snedtaket. Byggnader från 1930-tal kan åtgärdas genom att isolera fönstren med en isolerruta på insidan av fönstret och dörrarna med en extra dörr på insidan av ytterdörren. Byggnader från 1970-tal kan åtgärda fönstren genom att byta ut dem till energifönster, ingen åtgärd för golvet men fasaden isoleras utvändigt med vakuumisolering. Byggnaden från 1970-talet klarade sig bäst i jämförelsen eftersom den var i autentiskt skick från början vilket gjorde att förbättringen blev större än för till exempel byggnaden från 1910-talet som redan var ombyggd innan åtgärder föreslogs.

Performance evaluation of ventilation radiators

A ventilation radiator is a combined ventilation and heat emission unit currently of interest due to its potential for increasing energy efficiency in exhaust ventilated buildings with warm water heating. This paper presents results of performance tests of several ventilation radiator models conducted under controlled laboratory conditions.   The purpose of the study was to validate results achieved by Computational Fluid Dynamics (CFD) in an earlier study and indentify possible improvements in the performance of such systems. The main focus was on heat transfer from internal convection fins, but comfort and health aspects related to ventilation rates and air temperatures were also considered.   The general results from the CFD simulations were confirmed; the heat output of ventilation radiators may be improved by at least 20 % without sacrificing ventilation efficiency or thermal comfort.   Improved thermal efficiency of ventilation radiators allows a lower supply water temperature and energy savings both for heating up and distribution of warm water in heat pumps or district heating systems. A secondary benefit is that a high ventilation rate can be maintained all year around without risk for cold draught.

Techno-economic analysis of three HVAC retrofitting options

Accounting for around 40% of the total final energy consumption, the building stock is an important area of focus on the way to reaching the energy goals set for the European Union. The relatively small share of new buildings makes renovation of existing buildings possibly the most feasible way of improving the overall energy performance of the building stock. This of course involves improvements on the climate shell, for example by additional insulation or change of window glazing, but also installation of new heating systems, to increase the energy efficiency and to fit the new heat load after renovation. In the choice of systems for heating, ventilation and air conditioning (HVAC), it is important to consider their performance for space heating as well as for domestic hot water (DHW), especially for a renovated house where the DHW share of the total heating consumption is larger. The present study treats the retrofitting of a generic single family house, which was defined as a reference building in a European energy renovation project. Three HVAC retrofitting options were compared from a techno-economic point of view: A) Air-to-water heat pump (AWHP) and mechanical ventilation with heat recovery (MVHR), B) Exhaust air heat pump (EAHP) with low-temperature ventilation radiators, and C) Gas boiler and ventilation with MVHR. The systems were simulated for houses with two levels of heating demand and four different locations: Stockholm, Gdansk, Stuttgart and London. They were then evaluated by means of life cycle cost (LCC) and primary energy consumption. Dynamic simulations were done in TRNSYS 17. In most cases, system C with gas boiler and MVHR was found to be the cheapest retrofitting option from a life cycle perspective. The advantage over the heat pump systems was particularly clear for a house in Germany, due to the large discrepancy between national prices of natural gas and electricity. In Sweden, where the price difference is much smaller, the heat pump systems had almost as low or even lower life cycle costs than the gas boiler system. Considering the limited availability of natural gas in Sweden, systems A and B would be the better options. From a primary energy point of view system A was the best option throughout, while system B often had the highest primary energy consumption. The limited capacity of the EAHP forced it to use more auxiliary heating than the other systems did, which lowered its COP. The AWHP managed the DHW load better due to a higher capacity, but had a lower COP than the EAHP in space heating mode. Systems A and C were notably favoured by the air heat recovery, which significantly reduced the heating demand. It was also seen that the DHW share of the total heating consumption was, as expected, larger for the house with the lower space heating demand. This confirms the supposition that it is important to include DHW in the study of HVAC systems for retrofitting.