1
2014-11-24
Definition av energiprestanda för nära-nollenergibyggnader –
systemgränser
Detta dokument är avsett som ett underlag för diskussioner om systemgränser som kan ligga till
grund för formulering av energikrav för nära-nollenergibyggnader. Nedanstående alternativ utgår
från två olika systemgränser, nämligen nettoenergi och levererad energi. Sammanlagt har fyra
alternativ utkristalliserats hittills. Dessa är benämnda:
1. BBR (dagens utformning)
2. Viktad levererad energi
3. Nettoenergi inklusive distributionsförluster, och
4. Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler.
Med byggnadens energianvändning avses i BBR idag den energi som, vid normalt brukande, under
ett normalår behöver levereras till en byggnad (oftast benämnd köpt energi) för uppvärmning,
komfortkyla, tappvarmvatten och byggnadens fastighetsenergi. Hushållsenergi och/eller
verksamhetsenergi ingår inte. Vilken energi som ingår i byggnadens energianvändning ligger utanför
utredningen om systemgräns för nära-nollenergibyggnader. För samtliga alternativ är alltså
utgångspunkten densamma: den energi som ingår är energi för uppvärmning, komfortkyla,
tappvarmvatten och för byggnadens fastighetsenergi.
Bakgrund
Levererad energi
Levererad energi avser den energi som levereras till en fastighet; den köpta energin. Systemgränsen
kännetecknas bland annat av att omvandlings- och interna distributionsförluster tas med i
byggnadens energianvändning. I bild 1 motsvaras detta av gränslinje 2, och i bild 2 av ”tillförd
energi”.
2
2014-11-24
Bild 1. Illustration över energiflöden och olika alternativa systemgränser. Illustrationen är hämtad ur rapporten
Allt eller inget – Systemgränser för byggnaders uppvärmning (Persson A, Rydstrand C och Hedenskog P, ÅFEnergi & Miljö AB, 2005). Källa ÅF.
Bild 2. Illustration över en byggnads värmebehov. Illustrationen är hämtad ur rapporten Allt eller inget –
Systemgränser för byggnaders uppvärmning (Persson A, Rydstrand C och Hedenskog P, ÅF-Energi & Miljö AB,
2005). Källa ÅF.
Att omvandlingsförlusterna ingår innebär bland annat att det är det bränsle eller den el som tillförs
en värmepanna som ingår i byggnadens energianvändning. Värmeinstallationen finns inom
systemgränsen. Verkningsgraden på en värmeinstallation har därför betydelse för byggnadens
energianvändning.
3
2014-11-24
Systemgräns levererad energi är utgångspunkten för alternativen:
1. BBR, och
2. Viktad levererad energi
Bild 3 är ytterligare en illustration över systemgränsen (för nuvarande energihushållningskrav i
Boverkets byggregler, avsnitt 9).
Bild 3. Illustration över nuvarande systemgräns för energihushållningskraven i Boverkets byggregler.
Illustrationen är hämtad ur Handbok för energihushållning enligt Boverkets byggregler – utgåva 2 (Boverket,
2012).
Nettoenergi
Nettoenergi innebär, som utgångspunkt, att systemgränsen sätts vid den energi som avges från
radiatorer eller liknande för att hålla byggnaden klimatiserad (värme och komfortkyla) samt energi
för varmvatten och fastighetsdrift. Varken omvandlingsförluster, i exempelvis en värmepanna, eller
förluster i den interna distributionen tas med. I bild 1 illustreras detta av gränslinje 0. Bild 2 bidrar
med att illustrera bland annat förlusterna. Detta innebär bland annat att värmeinstallationen har
”lyfts ut” ur byggnaden och inte längre ingår som en faktor för bestämningen av byggnadens
energianvändning. Värmeinstallationen ligger utanför systemgränsen. Detta är den viktigaste
skillnaden i jämförelse med levererad energi.
Nettoenergi kan modifieras så att de interna distributionsförlusterna tas med i byggnadens
energianvändning. Detta motsvaras i bild 1 av gränslinje 1. Boverket har gjort bedömningen att
distributionsförluster bör ingå. Förluster som sker i den interna distributionen kommer delvis
byggnaden till godo i form av spillvärme. Om distributionsförluster inte skulle inkluderas leder det till
att förluster från värme- och varmvattencirkulation skulle räknas bort vid bestämningen av en
byggnads energianvändning och vid jämförelse med en kravnivå. Den interna distributionen skulle
riskera att fungera som ett värmesystem som inte räknas med. Skulle dessa förluster inte tas med
4
2014-11-24
kan också eventuellt fastställande av en kravnivå längre fram kompliceras utifrån det
utvärderingsarbete för lågenergibyggnader som pågår. Ytterligare ett skäl för denna ”modifierade
variant” av nettoenergi är att den kan vara fördelaktig ur ett mätperspektiv (förlusterna för den
interna distributionen skulle annars behöva bestämmas).
Systemgräns nettoenergi är utgångspunkten för alternativen:
3. Nettoenergi inklusive distributionsförluster, och
4. Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler.
1. BBR
BBR ställer upp två olika krav beroende på om byggnaden definieras som elvärmd eller inte (utifrån
huvudsakligt uppvärmningssätt). Kravet anges sedan direkt för den maximala mängd energi som får
levereras (köpas in) till byggnaden.
Med elvärme menas: Uppvärmningssätt med elektrisk energi, där den installerade eleffekten för
uppvärmning är större än 10 W/m2 (Atemp). Exempel är berg-, jord-, sjö- eller luftvärmepump,
direktverkande elvärme, vattenburen elvärme, luftburen elvärme, elektrisk golvvärme, elektrisk
varmvattenberedare och dylikt.
Med installerad eleffekt för uppvärmning menas: Den sammanlagda eleffekt som maximalt kan
upptas av de elektriska apparater för uppvärmning som behövs för att kunna upprätthålla avsett
inomhusklimat, tappvarmvattenproduktion och ventilation när byggnadens maximala effektbehov
föreligger.
De huvudsakliga numeriska kraven är (som gäller parallellt/samtidigt):
Specifik energianvändning: Byggnadens energianvändning fördelat på Atemp (kWh/m2 och
år)
Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient för de byggnadsdelar som omsluter byggnaden
(W/m2K) (isoleringskrav)
Installerad el-effekt för uppvärmning (kW)
Exempel på formulering – BBR
Strukturen nedan, och värdena som anges, är hämtade från förslaget till ändring av
energihushållningskraven som varit på remiss tidigare i år (2014). Strukturen har arbetats om och
förenklats där enbart ovan angivna krav ingår. För varje systemgräns, eller sätt att formulera kraven
på, ges ett exempel med samma struktur. Syftet är enbart att ge en överblick hur kraven skulle kunna
formuleras för respektive alternativ, för att tydliggöra skillnaderna mellan dem, och för att underlätta
diskussionerna. De värden som anges är i detta syfte sekundära.
Klimatzon III
Småhus
Annat än elvärme
Elvärme
Energi
90
Energi
55
5
2014-11-24
Genomsnittligt U-värde
0,4
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
Flerbostadshus
Annat än elvärme
Elvärme
Energi
80
Genomsnittligt U-värde
0,4
Energi
50
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
Lokaler
Annat än elvärme
Elvärme
Energi
2)
70
Genomsnittligt U-värde
0,6
Energi
3)
50
Genomsnittligt U-värde
0,6
El-effekt för uppvärmning
1), 4)
4,5
1)
Tillägg: 0,030 * (Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
2)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (qmedel – 0,35)
3)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 45 * (qmedel – 0,35)
4)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q – 0,35)
Om byggnaden har annat uppvärmningssätt än elvärme ska elenergi till elektriska kylmaskiner
för komfortkyla räknas upp med faktorn 3, vid bestämning av byggnadens specifika
energianvändning (och jämförelse med kravnivån).
Byggnaders specifika energianvändning får reduceras med energin från solfångare eller
solceller placerade på huvudbyggnad, uthus eller byggnadens tomt, i den omfattning
byggnaden kan tillgodogöra sig energin.
Om en byggnad försörjs med värme eller kyla från en annan närbelägen byggnad (eller
apparat), anses energislaget och kylsättet (t.ex. kylmaskin eller frikyla) för den mottagande
byggnaden vara detsamma under förutsättning att byggnaderna finns på samma fastighet eller
byggnaderna har samma ägare.
Mer elenergi och högre eleffekt än vad som anges i reglerna kan godtas om särskilda
förhållanden föreligger, t.ex. om geologiska eller andra förutsättningar inte möjliggör
installation av värmepump och inga andra uppvärmningsformer såsom fjärrvärme eller
biobränsle är möjliga.
6
2014-11-24
2. Viktad levererad energi
Viktad levererad energi ställer enbart upp en kravnivå för energi. I jämförelse med BBR idag ligger i
stället värderingen av energislagen (primärenergi eller annan faktor) i de faktorer som används för
respektive energislag. Vissa energislag har en hög primärenergianvändning, till exempel el, och andra
en lägre, till exempel biobränsle. Den levererade energin för respektive energislag multipliceras med
just sin faktor. Detta genomförs för varje energislag som levereras till byggnaden, och summan får
inte överstiga ett fastställt krav.
Exempel – struktur
Klimatzon III
Krav ≥ (Eel * Fel) + (Efjärrvärme * Ffjärrvärme) + (Efjärrkyla * Ffjärrkyla) + (Ebio * Fbio) + (Eövrigt * Fövrigt) [kWh/m2 och år]
Energifaktorer (F)
El = 1,8 - 2,5?
Fjärrvärme = X
Fjärrkyla = X
Bio = X
Övrigt = 1,0
Småhus
Energi
90
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
Flerbostadshus
Energi
80
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
Lokaler
Energi
2)
70
Genomsnittligt U-värde
0,6
El-effekt för uppvärmning
1), 3)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
2)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (qmedel – 0,35)
3)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q – 0,35)
Energifaktorn kan ha värdet noll för solenergi och för ”gratisenergi” från berg, mark, luft eller vatten
genom en värmepump. Dessa energislag hanteras i så fall på samma sätt som i dagens BBR.
I övrigt bör ungefär samma för- och nackdelar som för BBR vara aktuella för detta alternativ.
7
2014-11-24
3. Nettoenergi inklusive distributionsförluster
Nettoenergi inklusive distributionsförluster utgår från använd energi och tar som utgångspunkt ingen
hänsyn till vilken typ av energi som tillförs byggnaden. Perspektivet är ”kWh” och inte ”typ av kWh”.
All energi värderas lika. Med systemgränsen spelar det heller ingen roll om omvandlingsförlusterna
sker i den egna byggnaden eller på annan plats utanför fastigheten. Omvandlingsförluster exkluderas
alltid.
Alternativet innebär alltså att samma krav ställs på högsta tillåtna mängd använd energi oberoende
av vilken typ av energi som tillförs byggnaden och var den har producerats. Av den anledningen
skulle alternativet enbart fokusera på byggnadens egenskaper i form av isolering, värmeåtervinning,
styrning- och reglering, installationer för fastighetsdrift, och lösningar för att reducera kylbehov.
Exempel – struktur
Klimatzon III
Småhus
Energi
90
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m
Flerbostadshus
Energi
80
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
Lokaler
Energi
2)
70
Genomsnittligt U-värde
0,6
El-effekt för uppvärmning
1), 3)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
2)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (qmedel – 0,35)
3)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q – 0,35)
4. Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler
Nettoenergi inklusive distributionsförluster med begränsningsregler innebär att föregående alternativ
modifieras så att en begränsning införs för till exempel hur mycket el som maximalt får levereras till
byggnaden. Målsättningen är att behålla systemgränsens egenskaper men samtidigt åstadkomma en
styrning av energikällan och som innebär att primärenergi kan beaktas direkt i reglerna.
8
2014-11-24
Procentsatsen bör kunna beräknas utifrån primärenergifaktorer eller annan faktor. Alternativt kan
regeln formuleras så att minst X procent av den levererade energin ska vara förnybar.
Hur den begränsningsregel som är inlagd som en fotnot under följande tabeller bör bestämmas och
formuleras är ännu osäkert, bland annat vilken faktor för el/annat alternativ som den bör beräknas
utifrån. I det följande har faktorn för el satts till 2,5 och för övriga energislag till 1,0 (inom parentes
anges värdet på begränsningsregeln då faktorn för el har satts till 1,8).
Exempel – struktur
Klimatzon III
Småhus
Energi
A)
90
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
A)
Levererad elenergi till byggnaden får maximalt utgöra 40 % (55 %) av kravet på byggnadens
nettoenergianvändning.
Flerbostadshus
Energi
A)
80
Genomsnittligt U-värde
0,4
El-effekt för uppvärmning
1)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
A)
Levererad elenergi till byggnaden får maximalt utgöra 40 % (55 %) av kravet på byggnadens
nettoenergianvändning.
Lokaler
Energi
2), A)
70
Genomsnittligt U-värde
0,6
El-effekt för uppvärmning
1), 3)
4,5
1)
Tillägg: 0,030*(Atemp – 130) om arean är större än 130 m2
2)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 70 * (qmedel – 0,35)
3)
Tillägg för utökat ventilationsflöde: 0,026 * (q – 0,35)
A)
Levererad elenergi till byggnaden får maximalt utgöra 40 % (55 %) av kravet på byggnadens
nettoenergianvändning.
Ungefär samma för- och nackdelar som för Nettoenergi bör gälla även för detta alternativ, med
eventuellt undantag från nedanstående fördelar.
