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.

Energieffektivisering i småhus i Dalarna

En undersökning av byggnadsbeståndet i landet visar att permanentbodda småhus står för 70 % av det totala antalet byggnader, eller 54 % av den totala byggnadsarean. Inkluderas även fritidshus är siffran uppe i 92 % sett till antalet byggnader och det är tydligt att energieffektivisering i våra småhus spelar en nyckelroll i möjligheterna att nå uppsatta mål för minskad energianvändning i byggnadssektorn. Dalarna är ett län med en större andel småhus än genomsnittet för hela landet, med en stor mängd småhus byggda fram till 1960, samt mellan 1971-1980. Några anledningar att fokusera energieffektiviseringsarbete på småhusen byggda mellan 1971-1980 är dels att det är den åldersgrupp som innefattar näst flest hus (näst efter småhus uppförda fram till 1940) och dels att dessa småhus är tillräckligt nya för att innehålla många orenoverade objekt. Åldersspannet är även relativt snävt (endast 10 år) vilket innebär att byggtekniken som använts i dessa hus troligtvis är relativt lika. Å andra sidan förbrukar de äldre småhusen betydligt mer energi (köpt energi per m2) vilket är en anledning att titta även på äldre hus då potentialen för minskad energianvändning kan vara högre trots att de kanske redan är renoverade i en större utsträckning.

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.

Paketering av energisparåtgärder i småhus

Ska energimålen med halvering av energianvändningen kunna nås i länet måste småhusägare och ägare av mindre flerbostadshus övertygas om nyttan och möjligheter med att energieffektivisera i egna byggnader. Genom att använda en metod för paketering av energisparåtgärder kan byggnader energirenoveras på ett effektivt sätt och energianvändningen kan på så sätt minimeras. BELOK Totalprojekt är en metod för energieffektivisering i kommersiella byggnader genom renovering med åtgärdspaket. Metoden har även använts för flerbostadshus och uppgiften i den här rapporten är att undersöka ifall samma metod kan vara lämplig att använda även för småhus. Resultaten visar att metoden mycket väl kan användas även för småhus, men att vissa anpassningar är nödvändiga för att småhusägare ska kunna relatera till resultatet. Vid renovering i småhus kan många olika aktörer vara inblandade beroende på hur småhusägaren väljer att utföra en renovering. Om småhusägaren själv gör huvuddelen av arbetet är det lämpligt att Energikalkylen eller motsvarande kan användas för att göra en förenklad energianalys av byggnaden för att sedan föra över data till BELOK Totalverktyg, där det ekonomiska utfallet för renoveringspaket illustreras. Uppföljningen efter slutförd renovering är något som till exempel energibolag skulle kunna erbjuda tjänster för. Om småhusägaren väljer att anlita en energikonsult för den initiala analysen av byggnaden kan BELOK Totalprojekt användas mer i sin helhet men detta innebär förstås en högre kostnad för småhusägaren. För att öppna upp för fler möjligheter för småhusägare att totalrenovera är det viktigt att även involvera banksektorn för att diskutera ett upplägg för lån till energieffektivisering. Här kan även styrmedel av karaktären statliga lånegarantier eller ROT-avdrag för energieffektivisering vara aktuella att ta upp till diskussion. Slutligen är kommunikation med småhusägarna väldigt viktig och här är aktörer som redan idag har kontakt med småhusägare centrala. Två sådana aktörer är energibolag samt Villaägarnas Riksförbund.

Planering av tidtabell, kostnader och arbetsplats för småhus

Det här examensarbete gjordes åt Seasong Travels Oy. I arbetet gjordes en kostnadsplan, tidtabell och dispositionsplan för en stugby på Norrkullalandet. Arbetet börjades med att bekanta sej med byggbranschens facklitteratur och ta reda på vilka faktorer som påverkar byggprojektets slutliga kostnader och tidtabell. På basen av områdets litteratur valdes kostnadsberäkningssättet att utföras med hjälp av Talo-80 nomenklatur och göra en byggnadsdelskalkyl. I arbetets undersökningsskede delades stugorna upp enligt Talo-80 nomenklatur i enskilda byggnadsdelar, varefter byggnadsdelarna prissattes. En tidtabell gjordes när alla byggnadsdelar var uppdelade och med hjälp av områdets litteratur räknades den effektiva byggtiden ut. Dispositionsplanen gjordes genom att studera områdets facklitteratur och själva byggplatsen.

Elbesparing med pelletkaminer och solvärme i direktelvärmda småhus

The aim of this study was to investigate how electricallyheated houses can be converted to using wood pellet and solarheating. There are a large number of wood pellet stoves on themarket. Many stoves have a water jacket, which gives anopportunity to distribute the heat to domestic hot water and aradiator heating system. Three typical Swedish houses with electric resistanceheating have been studied. Fourteen different system conceptsusing wood pellet stoves and solar heating systems have beenevaluated. The systems and the houses have been simulated indetail using TRNSYS. The houses have been divided in up to 10different zones and heat transfer by air circulation throughdoorways and open doors have been simulated. The pellet stoveswere simulated using a recently developed TRNSYS component,which models the start- and stop phases, emissions and thedynamic behaviour of the stoves. The model also calculates theCO-emissions. Simulations were made with one stove without awater jacket and two stoves with different fractions of thegenerated heat distributed in the water circuit. Simulations show that the electricity savings using a pelletstove are greatly affected by the house plan, the systemchoice, if the internal doors are open or closed and thedesired level of comfort. Installing a stove with awater-jacket connected to a radiator system and a hot waterstorage has the advantage that heat can be transferred todomestic hot water and be distributed to other rooms. Suchsystems lead to greater electricity savings, especially inhouses having a traditional layout. It was found that not allrooms needed radiators and that it was more effective in mostcases t use a stove with a higher fraction of the heatdistributed by the water circuit. The economic investigation shows that installing a woodpellet stove without a water jacket gives the lowest totalenergy- and capital costs in the house with an open plan (fortoday's energy prices and the simulated comfort criteria). Inthe houses with a traditional layout a pellet stove givesslightly higher costs than the reference house having onlyelectrical resistance heating due to the fact that less heatingcan be replaced. The concepts including stoves with a waterjacket all give higher costs than the reference system, but theconcept closest to be economical is a system with a bufferstore, a stove with a high fraction of the heat distributed bythe water circuit, a new water radiator heating system and asolar collector. Losses from stoves can be divided into: flue gas lossesincluding leakage air flow when the stove is not in operation;losses during start and stop phases; and losses due to a highair factor. An increased efficiency of the stoves is importantboth from a private economical point of view, but also from theperspective that there can be a lack of bio fuel in the nearfuture also in Sweden. From this point of view it is alsoimportant to utilize as much solar heat as possible. Theutilization of solar heat is low in the simulated systems,depending on the lack of space for a large buffer store. The simulations have shown that the annual efficiency ismuch lower that the nominal efficiency at full power. Thesimulations have also shown that changing the control principlefor the stove can improve efficiency and reduce theCO-emissions. Today's most common control principle for stovesis the on/off control, which results in many starts and stopsand thereby high CO-emissions. A more advanced control varyingthe heating rate from maximum to minimum to keep a constantroom temperature reduces the number of starts and stops andthereby the emissions. Also the efficiency can be higher withsuch a control, and the room temperature will be kept at a moreconstant temperature providing a higher comfort.

Energy Efficiency through Thermal Energy Storage : Possibilities for the Swedish Building Stock

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage.

Energieffektivisering via termisk energilagring

Uppsatta mål för kraftigt minskad mängd köpt energi inom byggnadssektorn öppnar upp för alternativa tekniker när både befintliga och nya byggnader ska energieffektiviseras. Genom att lagra värme och/eller kyla kan tillgänglig energi flyttas i tid och bidra till energieffektivisering genom t.ex. en ökad andel förnyelsebar energi eller minskad toppeffekt.

Vägar och irrvägar till energieffektivisering : vägvalet är politiskt

Rapporten är en litteraturstudie som lyfter vikten av ett systemperspektiv på energianvändningen och diskuterar samhällets mål och medel utifrån detta perspektiv. För att väga in de olika effekter som en förändrad energianvändning innebär måste olika bedömningar göras. Vi konstaterar att det finns stora osäkerheter i detta, men att det viktigaste inte är att finna en exakt värdering av de olika energikällorna. Istället bör fokus ligga på att, ur ett systemperspektiv, fastställa och implementera en värdering av de olika energikällorna samt låta denna värdering vara konsekvent tvärs över alla sektorer. Det viktiga är alltså inte den exakta fördelningen mellan kol- och gas på marginalen i Danmark och Tyskland i framtiden, utan att vi överhuvudtaget antar ett systemperspektiv och ser till hur förändringar i vår konsumtion påverkar energisystemet som helhet. EU har valt att fokusera på primärenergi när det gäller mål för energieffektivisering, eftersom man inte vill reducera den nytta som energianvändningen skapar i användarledet, utan snarare vill minska slöseriet på väg till slutanvändning. Vi har i Sverige valt liknande mål för energieffektivisering, men ännu inte lyckats implementera några styrmedel som genomsyras av ett system- eller primärenergiperspektiv. Vi har i båda de exempel som vi tar upp lyckats identifiera spår av systemtänkande, som dock inte lyckats nå hela vägen. Det första är att Boverket ser ut att ha utgått från ett systemperspektiv vid utformningen av det ursprungliga förslaget till byggregler 2006, med en tydlig linje inom värme och kyla för både lokaler och bostäder. Det andra är i trafikskattelagstiftningen där även utsläpp uppströms från avgasröret räknats med, fast inte värderats på något enhetligt sätt. Det är viktigt att styrmedlen inte utformas så att det styr "ur askan i elden". Beroende på hur vi värderar t.ex. den el som används för att ladda elfordon finns här en uppenbar sådan risk. Oavsett befintliga styrmedel pekar rapporten på det utrymme för diskussion som finns kring värdering av olika energikällors resursavtryck samt svårigheterna i att vetenskapligt bestämma den exakt korrekta viktningsfaktorn för varje energikälla. Dock finns det gränser för vad som, på en för de flesta investeringar relevant horisont, kan anses rimligt. Inom dessa gränser är det upp till politiken att, genom styrmedlens utformning, definiera de relativa viktningar som marknaden sedan får förhålla sig till. Här ligger EU längre fram än Sverige, trots att svårigheterna att komma överens rimligen borde vara större i europaparlamentet än i svenska riksdagen. Samtidigt som det är viktigt att sträva efter styrmedel som ger önskad effekt får dessa förstås inte ändras för ofta, eftersom det leder till osäkerhet och uteblivna investeringar. När det gäller energipolitiken är dock riktlinjerna från EU tydliga och frågan är när Sverige ansluter sig till det primärenergiperspektiv som EU förespråkar, även vid utformningen av svenska energipolitiska styrmedel. Det är också viktigt att energianvändning i alla sektorer behandlas på ett likartat sätt. För att hantera detta kan det vara klokt att hänvisa till en gemensam standard eller ett gemensamt direktiv från Energimyndigheten och/eller Naturvårdsverket som definierar olika energikällors primärenergifaktor, liknande hur Tyskland gjort med sina byggregler.

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.          

Lågtemperaturuppvärmning med tilluftsradiatorer och värmeåtervinning i frånluft : en varsam renovering av flerbostadshus för energieffektivisering

För att nå reella sänkningar av energianvändningen i hela byggnadsbeståndet krävs tillgång till kostnadseffektiva renoveringspaket med energieffektiva systemlösningar där samspel mellan installationssystem och byggnad beaktas. Denna förstudie belyser möjligheter med alternativa renoveringspaket med lågtemperatur-tilluftsradiatorer och värmeåtervinning i frånluften (FX). Systemkombinationer och jämförelser har gjorts med mera etablerade lösningar med traditionella radiatorer, balanserad mekanisk ventilation (FTX) och solvärme. Mindre prövade lösningar såsom frånluftsmoduler (VBX) kopplat till befintliga värmepumpar och behovsstyrd ventilation undersöktes också. Energianvändning och kostnadseffektivitet med de undersökta åtgärdspaketen prövades för två äldre bostadshus med vardera specifika restriktioner: den ena inom fjärrvärmenätet och det andra ett K-märkt hus utanför fjärrvärmenätet. Samtidigt reflekterades det över vilka tekniska lösningar som samtidigt är gynnsammast ur hållbarhetssynpunkt. För flertalet befintliga byggnader behöver såväl metoder som komponenter utvecklas på ett varsamt sätt som uppfyller båda ägarens krav som övergripande mål baserat på systemförutsättning och kostnadseffektivitet. Förstudien visar att:  lågtemperatur-tilluftsradiatorer är en systemkomponent som möjliggör ökad komfort via förvärmning och filtrering av inkommande ventilationsluft, effektivare värmeproduktion och minskning av värmeförluster i distribution av varmvatten. Renovering med installation av FX-system i kombination med lågtemperatur-tilluftradiatorer är ett alternativ till FTX system som begränsar byggåtgärderna i byggnaden och ger lägre livscykelkostnad  Byggnadsskalets täthet blir avgörande för energinyttan båda med FX- och FTX-system. Förstudien visar att FX-system är fördelaktig i byggnader med dålig lufttäthet  I byggnader med befintligt frånluftssystem kan behovsstyrning av ventilationen vara ett enkelt och kostnadseffektivt sätt att sänka ventilationsförlusterna och spara energi som alternativ till att installera återvinningssystem Förstudien visar klart att energieffektiv renovering kan åstadkommas med val av varsamma metoder som också åstadkommer ökad komfort och systemnytta, utanför såväl som inom fjärrvärmenätet. Samtidigt kan ägarens krav på kostandsnytta nås och byggnaders bevarandekrav uppfyllas. Nu krävs det demonstrationsprojekt för att inte minst sprida kunskap i branschen men också applicering på större bostadsområden.

Energieffektivisering av klimatskal i tropiskt klimat : Fallstudie av en byggnad i Surabaya, Indonesien

Studien omfattar en undersökning av en byggnad i Surabaya, Indonesien belägen på universitet UBAYA. Användningen av luftkonditionering ökar kraftigt i utvecklingsländer. Detta gör att behovet av förbättringar i såväl klimatanläggningar som i byggnader kommer att vara nödvändiga för att inte orsaka ytterligare påfrestningar på miljön genom ökad energianvändning Syftet med studien är att hitta energibesparande åtgärder på byggnadens klimatskal med hänsyn till det tropiska klimatet utan att orsaka fuktproblem i ingående byggnadsdelar. Byggnaden fungerar i dagsläget bra ur fuktsynpunkt och har inga direkt synliga skador orsakade av fuktproblem i konstruktionen. Däremot påvisar det höga uvärdet för byggnaden dess ineffektivitet gällande energibehov. Fyra olika åtgärdsförslag med utgångspunkt i den nuvarande konstruktionen presenteras i studien. Åtgärdsförslagen utvärderas ur fuktsynpunkt med programmet WUFI samt ur ett energimässigt perspektiv med programmet Polysun. Resultatet visar att störst energibesparing kan ske genom att isolera taket då det visar sig vara en stor värmekälla till byggnaden. Denna åtgärd innebär samtidigt en viss risk för fuktproblem på grund av höga relativa fukthalter och temperaturer. Även en tätning av de nuvarande läckagen i byggnaden påverkar energiförbrukningen i stor utsträckning, vilket gör dessa två åtgärder till den bästa kombinationen för att sänka energiförbrukningen. Att byta ut nuvarande englaskassetter mot tvåglas samt isolera de befintliga ytterväggarna är de åtgärder som påverkar energibehovet minst. Några av de slutsatser som dras ur studien är att totalt sett kan byggnadens energiförbrukning sänkas med 50 % om samtliga åtgärdsförslag genomförs. Fuktriskerna ökar vid isoleringsåtgärder men är genomförbara.