Vägar till en halverad energianvändning i Dalarnas småhusbebyggelse

Denna rapport är en svensk sammanfattning av licentiatavhandlingen med titeln "Simple Question, Complex Answer. Pathways towards a 50% Decrease in Building Energy Use", som publicerades vid Uppsala Universitet i februari 2014. I denna rapport har jag samman-ställt det som jag anser vara de viktigaste resultaten ur ett länsperspektiv och rapporten riktar sig därför i första hand mot aktörer inom byggnadssektorn i Dalarna. Mer omfattande bild-material, diagram, tabeller och hänvisningar till källmaterial återfinns för den intresserade i licentiatavhandlingen. Min förhoppning är att denna sammanfattning kan ligga till grund för diskussioner och beslut om framtiden för Dalarnas småhusbestånd.

Performance Evaluation of Different PV-Array Configurations under Weak Light Conditions and Partial Shadings

The paper analyses empirical performance data of five commercial PV-plants in Germany. The purpose was on one side to investigate the weak light performance of the different PV-modules used. On the other hand it was to quantify and compare the shading losses of different PV-array configurations. The importance of this study relies on the fact that even if the behavior under weak light conditions or the shading losses might seem to be a relatively small percentage of the total yearly output; in projects where a performance guarantee is given, these variation can make the difference between meeting or not the conditions.When analyzing the data, a high dispersion was found. To reduce the optical losses and spectral effects, a series of data filters were applied based on the angle of incidence and absolute Air Mass. To compensate for the temperature effects and translate the values to STC (25°C), five different methods were assessed. At the end, the Procedure 2 of IEC 60891 was selected due to its relative simplicity, usage of mostly standard parameters found in datasheets, good accuracy even with missing values, and its potential to improve the results when the complete set of inputs is available.After analyzing the data, the weak light performance of the modules did not show a clear superiority of a certain technology or technology group over the others. Moreover, the uncertainties in the measurements restrictive the conclusiveness of the results.In the partial shading analysis, the landscape mounting of mc-Si PV-modules in free-field showed a significantly better performance than the portrait one. The cross-table string using CIGS modules did not proved the benefits expected and performed actually poorer than a regular one-string-per-table layout. Parallel substrings with CdTe showed a proper functioning and relatively low losses. Among the two product generations of CdTe analyzed, none showed a significantly better performance under partial shadings.

COMPARISON OF PARTIAL SHADING LOSSES IN FREE FIELD PV-PLANTS WITH DIFFERENT ARRAY CONFIGURATIONS

A common problem when planning large free field PV-plants is optimizing the ground occupation ratio while maintaining low shading losses. Due to the complexity of this task, several PV-plants have been built using various configurations. In order to compare the shading losses of different PV technologies and array designs, empirical performance data of five free field PV-plants operating in Germany was analyzed. The data collected comprised 140 winter days from October 2011 until March 2012. The relative shading losses were estimated by comparing the energy output of selected arrays in the front rows (shading-free) against that of shaded arrays in the back rows of the same plant. The results showed that landscape mounting with mc-Si PV-modules yielded significantly better results than portrait one. With CIGS modules, making cross-table strings using the lower modules was not beneficial as expected and had more losses than a one-string-per-table layout. Parallel substrings with CdTe showed relatively low losses. Among the two CdTe products analyzed, none showed a significantly better performance.

Thermal Performance of a Solarus CPC-Thermal Collector

The  aim  of  this  master  thesis  is  an  investigation  of  the  thermal  performance  of  a  thermal compound parabolic concentrating (CPC) collector from Solarus. The collector consists of two troughs with absorbers which are coated with different types of paint with  unknown  properties.  The  lower  and  upper  trough  of  the  collector  have  been  tested individually. In  order  to  accomplish  the  performance  of  the  two  collectors,  a  thorough  literature  study  in  the  fields  of  CPC  technology,  various  test  methods,  test  standards  for  solar thermal  collectors  as  well  as  the  latest  articles  relating  on  the  subject  were  carried  out. In addition, the set‐up of the thermal test rig was part of the thesis as well. The thermal  performance  was  tested  according  to  the  steady  state  test  method  as  described in the European standard 12975‐2. Furthermore, the thermal performance of  a  conventional  flat  plate  collector  was  carried  out  for  verification  of  the  test  method. The  CPC‐Thermal  collector  from  Solarus  was  tested  in  2013  and  the  results  showed  four  times  higher  values  of  the  heat  loss  coefficient  UL (8.4  W/m²K)  than  what  has been reported for a commercial collector from Solarus. This value was assumed to be too large and it was assumed that the large value was a result of the test method used that time. Therefore, another aim was the comparison of the results achieved in this work with the results from the tests performed in 2013. The results of the thermal performance showed that the optical efficiency of the lower trough of the CPC‐T collector is 77±5% and the corresponding heat loss coefficient UL 4.84±0.20  W/m²K.  The  upper  trough  achieved  an  optical  efficiency  of  75±6  %  and  a  heat loss coefficient UL of 6.45±0.27 W/m²K. The results of the heat loss coefficients  are  valid  for  temperature  intervals  between  20°C  and  80°C.  The  different  absorber paintings have a significant impact on the results, the lower trough performs overall better.  The  results  achieved  in  this  thesis  show  lower  heat  loss  coefficients UL and higher optical efficiencies compared to the results from 2013. 

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.

Handbok för kombinerade sol- och biovärmesystem : Teknik - System - Ekonomi

Handboken beskriver olika solfångarkonstruktioner och solvärmekretsens ingående komponenter och ger en grundlig inblick i ackumulatortankens konstruktion och funktion. I boken finns förslag på systemutformning, olika tekniska lösningar och hur systemen bör styras och regleras. Handboken beskriver i första hand utformning-lösning-styrning av kombinationen sol- och pelletsvärme, men tar även upp solvärme i kombination med vedpannor, värmedrivna vitvaror och värmepumpar. Värmesystem med vattenburen värme är utmärkta att kombinera med solvärme, men det är i de flesta fall enklare att få till bra lösningar vid nyinstallation, än vid komplettering av befintlig anläggning. När solvärme och pelletsvärme ska kombineras finns det många alternativ till systemutformning. Det är viktigt att vattenburna pelletssystem utformas korrekt och kombineras på rätt sätt med solvärme för att komforten ska bli hög och elanvändningen låg. Vattenmantlade pelletskaminer med ett vattenburet värmesystem är extra intressant i kombination med solvärme. När eldningen upphör i samband med att värmebehovet avtar kan solvärmen ta över. En generell slutsats är att konventionella svenska pelletspannor med inbyggd varmvattenberedning inte är lämpliga i kombination med solvärmesystem. Den typen av bränslepannor ger komplicerade systemlösningar, höga värmeförluster och det är svårt att åstadkomma en tillräckligt bra temperaturskiktning i ackumulatortanken om varmvattenberedning sker i pannan. Solvärme för varmvattenberedning kan vara ett enkelt och bra komplement till pelletskaminer som genererar varmluft. För solvärmesystem är det viktigt att kraftig temperaturskiktning erhålls när värmelagret laddas ur. Det betyder att ackumulatortankens (eller varmvattenberedarens) nedre vattenvolym ska kylas ner till temperaturer som ligger nära ingående kallvattentemperatur. Ackumulatortankens mellersta del bör kylas till samma temperatur som radiatorreturen. Vid design av solfångarkretsen måste överhettning och stagnation kunna klaras utan risk för glykolnedbrytning eller andra skador på värmebärare eller rörkrets (och andra komponenter i kretsen). Partiell förångning minskar risken för att glykolen skadas då solfångaren når höga stagnationstemperaturer. Solfångarens glykolblandning tillåts koka (förångas) på ett kontrollerat sätt så att endast ånga blir kvar i solfångaren. Vätskevolymen i solfångaren samlas upp i ett större expansionskärl och systemet återfylls när vätskan kondenserar. Dränerande solfångarsystem med enbart vatten är ett möjligt alternativ till konventionella solfångare. De kräver en större noggrannhet vid installationen, så att sönderfrysning undviks. Dränerande systemlösningar är relativt ovanliga i Sverige. Om solfångaren under senhöst-vinter-tidig vår kan arbeta med att förvärma kallvatten från 10 till 20 ºC erhålls en betydligt bättre verkningsgrad på solfångaren (och framför allt ökar värmeutbytet då drifttimmarna ökar väsentligt) än om radiatorreturen (som i bästa fall ligger på temperaturnivån 30 - 40 ºC) ska förvärmas. Därför bör radiatorreturen placeras en bra bit upp från botten i ackumulatortanken och tappvarmvattnet ska förvärmas i en slinga som börjar i tankens botten. Om det finns ett VVC-system måste systemet anslutas på ett speciellt sätt så att ackumulatortankens temperaturskiktning inte störs. En viktig parameter vid ackumulatortankens utformning är att värmeförlusterna hålls låga. Det är viktigt för att klara tappvarmvattenlasten med solvärme under mulna perioder sommartid (men också för att hålla energianvändningen låg). I moderna hus, där ackumulatortanken i regel placeras i bostaden, blir det en komfortfråga att undvika övertemperaturer i det rum där värmelagret placeras. En bra standard på isoleringen (med minimerade värmeförluster) kräver att det finns ett lufttätt skikt över hela isoleringen som dessutom sluter tätt mot röranslutningar. Ofrivillig självcirkulation i anslutande kretsar som kan kyla av och blanda om ackumulatortankens vattenvolym, bör förhindras med backventiler och nedböjning av rören i isolerskiktet eller direkt utanför tanken.

Energieffektivisering av allmännyttan Jakobsgårdarna : Sociala, politiska, tekniska möjligheter och problem

Denna rapport Energieffektivisering av allmännyttan Jakobsgårdarna behandlar bostadsbolaget Tunabyggens (Borlänge kommun) projekt Jakobsgårdarna, under perioden 2009 till och med juni 2012. Det finns skillnader i tekniskt-ekonomiskt möjliga energieffektiviseringsåtgärder och vad som faktiskt åtgärdas. Denna skillnad har benämnts "energieffektiviseringsgapet". I denna rapport beskrivs och studeras vilka sociala, kulturella, politiska och tekniska faktorer som har en tendens att vidga, respektive reducera, "energieffektiviseringsgapet". Det är en implementeringsstudie, där utgångspunkten är en interaktion mellan fastställande av mål och åtgärder för att uppnå dem. Studien lyfter upp två fokusområden. Fokusområdet styrmedel koncentreras till studier av hur de energipolitiska mål som formulerats nationellt och lokalt kan kopplas till projektet Jakobsgårdarna samt val av specifika styrmedel. Fokusområdet kommunikation inkluderar studier av hur förändringsplanerna formuleras och kommuniceras till boendegrupperingar och intresseorganisationer. Valda metoder är intervjuer, observationer av projektmöten, studier av offentliga handlingar, hemsidor och dokument från EU, regering, riksdag, och Borlänge kommun. En sonderande teknisk pilotinventering av Jakobsgårdarna har utförts, liksom en bearbetning och analys av energistatistik. Det som är viktigt för projektet fortskridande och därmed uppnå formulerade energieffektiviseringsmål är ekonomiska resurser för kostsamma renoveringar, kunskap om befintligt energisystem och möjliga energieffektiviseringsåtgärder, samt möjlighet att implementera ny energieffektiv teknik. Studien visar även att energieffektiviseringsarbetet är mer beroende av governancestyrning (ex SABO-initiativet) än hierarkisk styrning (ex energi- och klimatstrategin). Bostadsbolaget har ett ansvar att ombesörja bostäder för välbeställda liksom mindre välbeställda kommuninvånare. Man kan här ana en konflikt mellan energieffektiviseringsmålen, och kommunens aktuella bostadsbrist liksom lagen om kommunernas bostadsförsörjningsansvar. Ambitionen att involvera de boende i energieffektiviseringsarbetet förväntas leda till att de boende blir medveten om sin energianvändning, och att det i sin tur leder till minskad energianvändning. De projektansvariga förstår att de måste kommunicera olika frågor med de boende, men de boende är måttligt intresserade av energifrågor som tenderar att bli av väldigt teknisk karaktär.          

Energieffektiva bostäder - ett ouppnåeligt politiskt mål? : Kommunikation och styrmedel i Jakobsgårdarna

Energieffektiva flerfamiljshus, nationella mål i lokal kontext