Energieffektivisering och analysering av inomhusklimat ...407198/FULLTEXT01.pdf · the building...
82
Energieffektivisering och analysering av inomhusklimat genom simulering IVT Värmepumpar, Tranås Energy conservation and analysing of indoor climate using simulation methods IVT Värmepumpar, Tranås Mikael Söderlund Energisystem Examinator Magnus Karlsson Handledare Patrik Rohdin Examensarbete Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling LIU-IEI-TEK-G--11/00213--SE
Transcript of Energieffektivisering och analysering av inomhusklimat ...407198/FULLTEXT01.pdf · the building...
Energieffektivisering och analysering av inomhusklimat genom simulering
IVT Värmepumpar, Tranås
Energy conservation and analysing of indoor climate using simulation methods
IVT Värmepumpar, Tranås
Mikael Söderlund
Energisystem
Examinator Magnus Karlsson
Handledare Patrik Rohdin
Examensarbete Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling
LIU-IEI-TEK-G--11/00213--SE
| i |
Upphovsrätt Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare – under 25 år från publiceringsdatum under förutsättning att inga extraordinära omständigheter uppstår.
Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner, skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat för ickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrätten vid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning av dokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten, säkerheten och tillgängligheten finns lösningar av teknisk och administrativ art.
Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman i den omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovan beskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådan form eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litterära eller konstnärliga anseende eller egenart.
För ytterligare information om Linköping University Electronic Press se förlagets hemsida http://www.ep.liu.se/.
Copyright The publishers will keep this document online on the Internet – or its possible replacement – for a period of 25 years starting from the date of publication barring exceptional circumstances.
The online availability of the document implies permanent permission for anyone to read, to download, or to print out single copies for his/hers own use and to use it unchanged for non-commercial research and educational purpose. Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other uses of the document are conditional upon the consent of the copyright owner. The publisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity, security and accessibility.
According to intellectual property law the author has the right to be mentioned when his/her work is accessed as described above and to be protected against infringement.
For additional information about the Linköping University Electronic Press and its procedures for publication and for assurance of document integrity, please refer to its www home page: http://www.ep.liu.se/. © Mikael Söderlund Permanent länk till denna rapport http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-66389
| ii |
Sammanfattning Syftet med detta examensarbete har främst varit att förbättra inomhusklimatet i byggnaden Greenhouse, tillhörande företaget IVT Värmepumpar i Tranås. De anställda upplever problem med värme i byggnadens utbildningslokaler främst under sommarhalvåret. Tid har även lagts på att ta fram åtgärder som sänker byggnadens energianvändning i form av el och värme. Då examensarbetet utfördes under hösten användes ett simuleringsprogram för att få en bild av inomhusklimatet under sommarhalvåret. En modell av byggnaden byggdes upp i simulationsprogrammet, komplett med ventilations- och värmesystem. För att validera modellen som konstruerats utfördes flertalet mätningar under en veckas tid. Simuleringsmodellen kalibrerades sedan mot dessa mätningar för att efterlikna de verkliga förhållandena i så stor mån som möjligt. När modellen överrensstämde mot mätningarna utfördes simuleringar under sommarhalvåret för att få en bild över inomhusklimatet och för att påvisa eventuella problem. Två olika scenarier under sommaren konstruerades med olika värmelaster och tidscheman. Scenario 1 testade hur inomhusklimatet påverkades av en stor värmelast i bara en utbildningslokal och scenario 2 behandlade en relativt stor värmelast i alla utbildningslokaler. Resultatet från simuleringarna visade på problem med värme i lokalerna, dock inte i samma utsträckning som de anställda upplever. Efter analys av inomhusklimatet och ventilations- och värmesystem togs flertalet åtgärdsförslag fram. De flesta åtgärdsförslag implementerades i simuleringsmodellen för att se vilken potential åtgärden har och se deras effekt under sommarhalvåret. Åtgärdsförslagen har antingen som mål att förbättra inomhusklimatet eller sänka energianvändningen. Nedan i Tabell 1 presenteras dessa förslag, vissa förslag har även en uppskattad besparingspotential för byggnadens värmebehov och ventilationsaggregatets elförbrukning per år. Tabell 1. Sammanfattning av åtgärdsförslag och deras uppskattade besparingspotential.
Åtgärdsförslag Besparingspotential Besparingspotential
El - ventilationsagg. / år Värmebehov / år
Tilluftsreglering med uteluftskompensering 1400 kWh (7 %) 1500 kWh (3 %) Aktivering av ventilationsaggregatets tidskanaler 8100 kWh (40 %) 6500 kWh (13 %) Omställning av rumsregulatorer till driftläge Standby 1800 kWh (9 %) 3800 kWh (8 %) Kontroll av effekt i kylkrets - - Kontroll av luftflöden i byggnadens lokaler - - Kontroll av injusteringsventiler på radiatorer - - Belysningsstyrning i entréhall och café/paus - - Aktivering av rumsregulator till bergvärmepump - -
Då detta examensarbete eventuellt inte löser det värmeproblem som finns i byggnaden föreslås även vidare åtgärder som kan behöva vidtas för att komma närmare en lösning på problemet. d
| iii |
Abstract The purpose of this thesis has primarily been to improve the indoor climate in the building Greenhouse, belonging to the company IVT Värmepumpar in Tranås. The employees are experiencing problems with heat in the building's training facilities, specifically in the summer. An effort has also been made to develop measures that reduce building energy use in the form of electricity and heat. As the thesis was conducted during the autumn a simulation program was used to obtain a picture of the indoor climate during the summer. A model of the building was constructed in the simulation program, complete with ventilation and heating systems. To validate the model constructed, several measurements were taken during one week. The simulation model was calibrated against these measurements to mimic reality as much as possible. When the model was consistent with the measurements, simulations were performed in the summer to get a picture of the indoor climate and to detect any problems. Two different scenarios during the summer were constructed with different heat loads and time schedules. Scenario 1 tested how the indoor climate was affected by a large heat load in only one training facility, and, scenario 2 tested how the indoor climate was affected by a relatively large heat load in all training facilities. The results from the simulations showed problems with heat in the premises, albeit not to the extent of the employees previously stated experience. After analysis of the indoor climate, ventilation and heating systems, several actions were proposed. Most of these actions were implemented in the simulation model to see their potential and their effects in the summer. These proposals are either committed to improving the indoor climate or to reduce energy usage. These proposals are presented in Table 1 below; some proposals also have an estimated savings potential for total heating and the air handling unit’s electricity usage per year.
Table 1. Summary of proposed actions and their potential savings
Proposed actions Potential savings Potential savings
Electricity usage (%) Heating (kWh)
Supply air temp. control with outdoor compensation 1400 kWh (7 %) 1500 kWh (3 %) Activation of the air handling unit’s time schedules 8100 kWh (40 %) 6500 kWh (13 %) Changing the operation mode of the room regulators to Standby mode
1800 kWh (9 %) 3800 kWh (8 %)
Verification of the cooling coils output Verification of the air flow in the premises Adjustment of the regulating valves on the radiators - - Lighting control in the entrance hall and the cafeteria - - Activation of room regulator to geothermal heat pump - -
Since this thesis might not solve the heat problems in the building, this report also includes suggestions on measures that may be required to reach a solution to the problem.
| iv |
Förord Denna rapport har tillkommit på grund av ett önskemål från IVT Värmepumpar i Tranås. Önskemålet var att göra en utförlig utredning av deras nya byggnad Greenhouse vad gällande inomhusklimat och ventilation då de upplever problem med värme och dålig luft vid utbildning. Rapporten är resultatet av ett examensarbete inom högskoleingenjörsprogrammet Maskinteknik med inriktning energiteknik vid Linköpings Tekniska Högskola under hösten 2010. Jag skulle vilja framföra ett stort tack till personalen i utbildningscentrat Greenhouse; Martin Berg, Urban Lorant, Peter Eliasson, Elke Preussler och Fredrik Holmgren. Tack för underhållande pratstunder och för att ni alltid varit behjälpliga vid spörsmål som dykt upp under arbetets gång. Vill även tacka Kalle Gustafsson och Gunnar Eklund på IVT för hjälp med datainsamling. Ett stort tack ska även riktas mot den trogna kaffemaskinen på plan två i Greenhouse som alltid tryggt och säkert levererat rikliga mängder kaffe när man som mest behövde det. Tack även till min stående korrekturläsare Malin Söderlund, tillika syster. Slutligen vill jag tacka min handledare Patrik Rohdin som varit mitt bollplank och alltid gett konstruktiv feedback, utan dig hade det inte blivit någon rapport. Tack alla! Linköping i februari 2011 Mikael Söderlund
| v |
Innehållsförteckning 1. Inledning .......................................................................................................................................................... 1
1.1 Bakgrund ...................................................................................................................................................... 1
1.2 Frågeställningar ......................................................................................................................................... 1
1.3 Syfte ................................................................................................................................................................ 1
1.4 Avgränsningar ............................................................................................................................................ 1
2. Metod ................................................................................................................................................................ 3
2.1 Allmänt .......................................................................................................................................................... 3
2.2 Mätutrustning ............................................................................................................................................. 4
2.2.1 Information om mätutrustning .............................................................................................. 4
2.2.2 Kalibrering ...................................................................................................................................... 4
2.3 IDA Indoor Climate and Energy........................................................................................................... 4
2.3.1 Allmänt ............................................................................................................................................. 4
2.3.2 Simuleringsparametrar ............................................................................................................. 4
2.3.3 Validering ........................................................................................................................................ 6
3. Simulering ....................................................................................................................................................... 7
3.1 Byggnadens fasad ...................................................................................................................................... 7
3.2 Byggnadens uppbyggnad ....................................................................................................................... 8
3.2.1 Grundplatta .................................................................................................................................... 8
3.2.2 Yttervägg ......................................................................................................................................... 8
3.2.3 Yttertak ............................................................................................................................................ 9
3.2.4 Bjälklag ............................................................................................................................................. 9
3.2.5 Innervägg...................................................................................................................................... 10
3.2.6 Fönster .......................................................................................................................................... 11
3.2.7 Planlösning .................................................................................................................................. 11
3.3 Inomhusklimat ........................................................................................................................................ 12
3.3.1 Värmesystem och kylsystem ................................................................................................ 12
3.3.2 Ventilationssystem ................................................................................................................... 13
3.3.3 Rumsreglering ............................................................................................................................ 15
3.4 Utomhusklimat ........................................................................................................................................ 17
4. Resultat från valideringsveckan ......................................................................................................... 19
4.1 Mätningsförfarande ............................................................................................................................... 19
4.2 Jämförelse mellan simulering och mätdata ................................................................................. 19
4.2.1 Ventilationsaggregat ................................................................................................................ 19
| vi |
4.2.2 Utbildningslokal Eken ............................................................................................................. 23
4.2.3 Övriga mätpunkter ................................................................................................................... 24
4.3 Elförbrukning ........................................................................................................................................... 26
5. Simuleringsresultat från sommarhalvåret ..................................................................................... 27
5.1 Simuleringsinformation ...................................................................................................................... 27
5.2 Scenario 1 – enbart värmelast i utbildningslokal Eken .......................................................... 28
5.2.1 Förutsättningar .......................................................................................................................... 28
5.2.2 Resultat ......................................................................................................................................... 28
5.2.3 Analys ............................................................................................................................................ 31
5.3 Scenario 2 – värmelast i alla utbildningslokaler ....................................................................... 31
5.3.1 Förutsättningar .......................................................................................................................... 31
5.3.2 Resultat ......................................................................................................................................... 31
5.3.3 Analys ............................................................................................................................................ 35
6. Åtgärdsförslag ............................................................................................................................................ 37
6.1 Åtgärdsförslag ventilationssystem ................................................................................................. 37
6.1.1 Tilluftsreglering med uteluftskompensering ................................................................ 37
6.1.2 Aktivering av ventilationsaggregatets tidskanaler ..................................................... 39
6.1.3 Kontroll av effekt i kylkrets .................................................................................................. 40
6.2 Övriga åtgärdsförslag ........................................................................................................................... 40
6.2.1 Kontroll av luftflöden i byggnadens lokaler ................................................................... 40
6.2.2 Omställning av rumsregulatorerna till driftläge Standby ........................................ 40
6.2.3 Kontroll av injusteringsventiler på radiatorer ............................................................. 41
6.2.4 Belysningsstyrning i entréhall och café/paus ............................................................... 42
6.2.5 Aktivering av rumsregulator till bergvärmepump ..................................................... 42
6.2.6 Temperaturintervall för rumsregulatorer ...................................................................... 42
6.3 Avslutande diskussion ......................................................................................................................... 42
7. Referenser .................................................................................................................................................... 45
Bilagor ................................................................................................................................................................ 49
| vii |
Figurförteckning Figur 1. Greenhouse fasad mot norr ......................................................................................................... 7 Figur 2. Greenhouse fasad mot syd ........................................................................................................... 7 Figur 3. Greenhouse fasad mot väster ..................................................................................................... 8 Figur 4. Planlösning för nedersta våningen, entréplan, i Greenhouse ..................................... 11 Figur 5. Planlösning för översta våningen, plan 2, i Greenhouse ............................................... 12 Figur 6. Principskiss över takspridande ventilation ....................................................................... 14 Figur 7. Principskiss över omblandande ventilation ...................................................................... 14 Figur 8. Principskiss över värmeväxlaren i ett ventilationsaggregat ...................................... 20
Diagramförteckning Diagram 1. Utomhustemperatur och framledningstemp. för värmepump. .......................... 12 Diagram 2. Frånluftstemperaturen under mätningsperioden och simulering . ................ 20 Diagram 3. Avluftstemperaturen under mätning och simulering. ............................................ 21 Diagram 4. Tilluftstemperaturen under valideringsveckan för mätning och simulering.21 Diagram 5. Ventilationsaggregatets totala effekt under mätning och i simulering. .......... 22 Diagram 6. Jämförelse vent.aggregats verkningsgrad under simulering och mätning. ... 22 Diagram 7. Temperaturen (°C) vid utbildningsrummet Ekens rumsregulator. .................. 23 Diagram 8. Snittemperaturen i utbildningslokal Eken under valideringsveckan............... 23 Diagram 9. Jämförelse mellan koldioxidhalt i simulering och under mätning. .................... 24 Diagram 10. Temperaturen i Aspen under mätperioden och under simuleringen. .......... 24 Diagram 11. Entréhallens temperatur i simulering och under mätperiod. ........................... 25 Diagram 12. Utomhustemperaturen i °C under mätperioden och under simulering. ...... 25 Diagram 13. Diffus och direkt solstrålning under vald sommarperiod. ................................. 27 Diagram 14. Utomhustemperaturen under vald sommarperiod............................................... 27 Diagram 15. Medeltemperaturen i Eken och tillufts- och frånluftstemperatur................... 29 Diagram 16. Tillufts- och frånluftsflödet från Eken under scenario 1. .................................... 29 Diagram 17. Sammanslagning av diagram 15 och 16. .................................................................... 30 Diagram 18. Värmebalans under simuleringsperioden för scenario 1. .................................. 30 Diagram 19. Kyleffektsuttaget under scenario 1. ............................................................................. 31 Diagram 20. Temperatur i Eken, Linden och entréhall i scenario 2. ........................................ 32 Diagram 21. Temperatur i utbildningslokal Björken, Lönnen och grupprum Aspen........ 32 Diagram 22. Tillufts- och frånluftstemperaturen i ventilationsaggregatet i scenario 2. . 33 Diagram 23. Utbildningslokal Eken och Lindens sammanlagda luftflöden i scenario 2. . 33 Diagram 24. Lönnen, Björken och grupprum Aspens luftflöden i scenario 2. ...................... 34 Diagram 25. Kyleffektsuttaget under simuleringsperioden. ....................................................... 34 Diagram 26. Temperatur i entréhall utan solinstrålning i scenario 2. .................................... 35 Diagram 27. Temperatur i Eken och Linden med frånlufts- och tilluftsreglering. ............. 38 Diagram 28. Jämförelse mellan fläkteffekt vid frånlufts- och tilluftsreglering. ................... 38 Diagram 29. Jämförelse av fläkteffekt med tidskanaler införda och normal drift. ............. 39 Diagram 30. Jämförelse mellan Eken och Linden vid driftläge Standby och Occupied. ... 41 Diagram 31. Jämförelse i fläkteffekt mellan driftläge Standby och driftläge Occupied. ... 41
| viii |
Tabellförteckning Tabell 1. Sammanfattning av åtgärdsförslag. ........................................................................................ 5 Tabell 2. Den mätningsutrustning som användes under mätningsperioden .......................... 4 Tabell 3. Ventilationsaggregatets olika parametrar vid simuleringen ....................................... 5 Tabell 4. Parametrar per lokal som användes i simuleringsmodellen ....................................... 5 Tabell 5. Grundplattans uppbyggnad i Greenhouse ........................................................................... 8 Tabell 6. Ytterväggen mot syd i Greenhouse ......................................................................................... 8 Tabell 7. Yttervägg mellan syd- och nordsidans tak i Greenhouse .............................................. 9 Tabell 8. Yttertakets uppbyggnad i Greenhouse .................................................................................. 9 Tabell 9. Innertakets uppbyggnad för lokaler som vetter mot syd på entréplan ................. 9 Tabell 10. Innertakets uppbyggnad för toaletter och städutrymme på entréplan ............. 10 Tabell 11. Innertakets uppbyggnad för motionsrum och konferensrum på entréplan ... 10 Tabell 12. Innervägg som använts i simuleringsmodellen ........................................................... 10 Tabell 13. Fönsterförteckning i Greenhouse ...................................................................................... 11 Tabell 14. Värmekurva för installerad värmepump ........................................................................ 12 Tabell 15. Radiatorförteckning och deras effekt i byggnaden Greenhouse .......................... 13 Tabell 16. Mätningsdonens placering och mätområde under mätperioden ......................... 19 Tabell 17. Det inställda tidsintervallet per mätningslogger ........................................................ 19 Tabell 18. Mätarställning och energianvändning för olika system under mätperioden .. 26 Tabell 19. Sammanfattning av presenterade åtgärdsförslag ....................................................... 43
| 1 |
1. Inledning Detta kapitel beskriver kortfattat problemet som rapporten ska behandla, hur det är tänkt att lösas och vilka frågeställningar rapporten är tänkt att besvara.
1.1 Bakgrund IVT Värmepumpar i Tranås byggde år 2009 en ny fristående byggnad som ska fungera som representations- och utbildningscenter, kallat Greenhouse. Huset byggdes med tanke att vara energieffektivt och miljövänligt. Exempel på detta är att fönstren har låg värmeöverföring och skyddas från solinstrålning genom jalusier och att det genom hela byggnaden löper en massiv tegelmur som fungerar som ackumulator för värme respektive kyla. Ytterväggen är dessutom uppbyggd av det välisolerande materialet Träullit. De anställda upplever dock problem med inomhusklimatet och frågetecken har dykt upp om huruvida ventilationssystemet är korrekt installerat och injusterat. Främst upplevs problem under sommarhalvåret när utbildning hålls, då det blir väldigt varmt i utbildningslokalerna medan de allmänna utrymmena blir kalla. Byggnadens ventilation har av de anställda upplevts som ej optimerad ur ekonomisk och inomhusklimatisk synvinkel.
1.2 Frågeställningar
Hur är systemet för inomhusklimat uppbyggt i dagsläget? Vilka slutsatser kan dras utifrån resultatet från simulering en vecka under
sommarhalvåret? Vilka förändringar kan göras i värme- och ventilationssystem för att
förbättra inomhusklimatet, främst under sommarhalvåret? Vilka förändringar kan göras i värme- och ventilationssystem för att
sänka energianvändningen?
1.3 Syfte Syftet med rapporten är att kartlägga ventilationssystemet och inomhusklimatet, undersöka vilka brister systemet har i dagsläget och komma med åtgärdsförslag för de brister som upptäcks. Brister ses ur en ekonomisk såväl som inomhusklimatisk synvinkel.
1.4 Avgränsningar De solpaneler som är inkopplade mot ackumulatortanken har ej inkluderats i energisystemet, värmepumpen står för all uppvärmning i simuleringen.
| 2 |
| 3 |
2. Metod För att rapportens slutsatser och resultat ska vara tillförlitliga beskriver detta kapitel hur arbetet gick tillväga, från informationssamling till resultat. Kapitlet behandlar även den mätutrustning och det simuleringsprogram som användes.
2.1 Allmänt Projektet startade med att kartlägga byggnaden vad gäller geometri, isolering, fönster, ventilation och värmesystem. Som hjälp till kartläggningen användes byggnadens CAD-ritningar för att se planlösning, mått och isoleringsmaterial. Information som inte kunde tas från CAD-ritningarna har samlats in från de anställda på IVT eller kontaktpersoner på andra företag. Information har även tagits från tryckta och elektroniska källor. Med hjälp av informationen som samlats ihop under kartläggningsfasen byggdes byggnaden upp i simuleringsprogrammet IDA Indoor Climate and Energy 4.0. Programmet kan simulera energianvändning, temperaturskillnader och luftflöden i olika zoner under olika scenarion och tidsperioder. För att validera simuleringen gjordes ett flertal mätningar från och med måndag den 27 september till och med måndag den 4 oktober, detta för att få reda på temperaturer, koldioxidhalt och elförbrukning. Främst inriktades mätningarna till utbildningslokalen Eken och ventilationsaggregatet, detta på grund av viss brist på temperaturmätare. För att få en bild av resterande byggnadens temperatur sattes även en temperaturmätare i entréhallen och en i grupprummet Aspen på plan 2. Utbildningslokalen Eken valdes som primärt mätningsobjekt på grund av att det uppstår värmeproblem när mycket folk vistas i lokalen. Den är även den mest frekvent använda utbildningslokalen och den är den enda utbildningslokalen som har fasta innerväggar. För att få korrekt värmelast i varje lokal under mätperioden intervjuades de anställda om antal personer som vistades i lokalerna och under vilken tidsperiod. Tidsschemat återfinns i Bilaga B. I de rum där det inte gick att få reda på användningen togs en uppskattad användning fram genom diskussion med de anställda i Greenhouse. Simuleringsprogrammet kalibrerades sedan för att efterlikna data från mätningen i så stor utsträckning som möjligt under samma tidsperiod. När simuleringen tillfredställande representerade verkligheten gjordes en simulering en vecka under sommarhalvåret för att påvisa eventuella problem med ventilationssystemet i byggnaden. Efter en analys togs flertalet åtgärdsförslag fram som antingen skulle förbättra inomhusklimatet eller sänka energikostnaden. De åtgärdsförslag som togs fram implementerades sedan, i den mån det gick, i simuleringsprogrammet för att se vilka effekter det gav. Främsta målet med simuleringen var att få ett så väl fungerande inomhusklimat som möjligt, främst under sommarhalvåret.
| 4 |
2.2 Mätutrustning
2.2.1 Information om mätutrustning Tillverkare av all mätutrustning som användes i mätningarna är Gemini Data Loggers i Storbritannien. I Tabell 2 nedan finns den mätutrustning som användes i projektet specificerad. Tabell 2. Den mätningsutrustning som användes under mätningsperioden i Greenhouse
Mätningsdon Typ
Mätområde
Upplösning (vid 20°C)
Osäkerhet (vid 20°C)
TinyTag Plus Temperatur + RH -30 – +50°C1
0.4°C1
± 0.6°C1
TinyTag Plus Temperatur -30 – +50°C2
0.4°C2
± 0.6°C2
TinyTag Plus 2 (2-kanalig) Temperatur -40 – +125°C3
0.02°C3
± 0.2°C3
TinyTag Plus 2 (1-kanalig) Temperatur -40 – +125°C4
0.02°C4
± 0.2°C4
TinyTag Talk2 Spänning 0 – 25V5
< 1 mV5
± 0,2 % + ± 10 mV5
Referenser (1) Intab AB, 2010a, s.7. (2) Intab AB, 2010b). (3) Intab AB, 2010c. (4) Intab AB, 2010d. (5) Intab AB, 2010e
2.2.2 Kalibrering Tillverkaren Gemini Data Loggers kalibrerar varje mätutrustning i en klimatkammare innan försäljning. För att säkerställa att mätutrustningen blir korrekt kalibrerad används referenser och mätmetoder från det ackrediterade laboratoriet NPL (National Physical Laboratory) (Intab AB, 2010a, s.3). NPL är i sin tur certifierade av UKAS (United Kingdom Accreditation Service) som är ett statligt bolag i Storbritannien som bland annat ackrediterar och certifierar mätlaboratorium (Gemini Data Loggers, 2010).
2.3 IDA Indoor Climate and Energy
2.3.1 Allmänt IDA Indoor Climate and Energy (ICE) är ett svenskutvecklat simuleringsprogram från företaget EQUA Simulation AB. Programmet kan simulera inomhusklimat, luftkvalitet och energianvändning i flera olika zoner (lokaler) samtidigt. Varje zon har individuell ventilation och temperaturreglering och det går även att, per zon, göra detaljerade scheman över nyttjandegrad, belysning och utrustning. Detta för att simulera till exempel värmelaster och koldioxidhalt i zonen. Utomhusklimatet fås från en klimatdatafil som innehåller timvärden för utomhustemperatur, luftfuktighet, vindhastighet, vindriktning, direkt solstrålning och diffus solstrålning på en vald plats under ett år.
2.3.2 Simuleringsparametrar För att få ett tillfredställande resultat från simuleringen behövde simuleringsprogrammet åtskilligt med indata (parametrar) som beskriver byggnaden i så stor utsträckning som möjligt. Övergripande parametrar som behövdes till simuleringen inkluderar byggnadens geometri och konstruktion, byggnadens placering, utomhusklimat, uppvärmningssystem och ventilationsaggregat. Till ventilationsaggregatet användes de parametrar som återfinns i Tabell 3.
| 5 |
Tabell 3. Ventilationsaggregatets olika parametrar vid simuleringen
Simuleringsparametrar för ventilationsaggregat Val / Enhet
Typ av ventilationsaggregat Återvinnande med från- och tilluft
Styrning av ventilationsaggregat Tillufts- / frånluftsbaserat
Frånluftsbaserad styrning Börvärde frånluft för värmeväxlare, värme- och kylbatteri °C Mintemperatur tilluft för värmeväxlare, värme- och kylbatteri °C Maxtemperatur tilluft för värmeväxlare, värme- och kylbatteri °C
Tilluftsbaserad styrning
Börvärde för tilluft °C Verkningsgrad värmeväxlare % Ventilationsfläktarnas temperaturhöjning av till-/frånluft °C
Utöver de övergripande parametrarna sattes även ett antal parametrar per lokal. Varje lokal byggdes upp i simuleringsprogrammet med de parametrar som finns att beskåda i Tabell 4. Tabell 4. Parametrar per lokal som användes i simuleringsmodellen
Simuleringsparametrar per lokal Val / Enhet
Lokalens geometri m Tjocklek i väggar/golv/tak m Material i väggar/golv/tak λ-värde W/(m·K) Densitet kg/m
3
Specifik värmekapacitet J/(kg·K) Fönster Antal st. Placering m Geometri m Värmeöverföringskoefficient (U-värde) W/(m
2·K)
Solenergitransmission (g-värde) - Solljustransmission (LT-värde) - Extern persienn (gäller enbart fasad mot syd) Geometri m Placering m Solinstrålningsvärde då persiennerna aktiveras W/m
2
Dörrar Antal st. Placering m Geometri m Material (λ-värde, densitet, specifik värmekapacitet) W/(m·K), kg/m
3, J/(kg·K)
Tidsintervall då dörren står öppen tid Ventilationstyp i lokal konstant (CAV) / variabelt (VAV) med
temperaturkontroll Börvärdesintervall för värme/kyla °C Luftflöden Grundflöde tilluft l/(s·m
2)
Maxflöde tilluft l/(s·m2)
Grundflöde frånluft l/(s·m2)
Maxflöde frånluft l/(s·m2)
Radiatorer Antal st.
| 6 |
Geometri m Placering m Effekt W Framledningstemperatur °C Returtemperatur °C Rumstemperatur °C Beläggning Antal personer under aktivitet st. Tidsintervall då aktivitet pågår i lokalen tid Aktivitetsnivå för aktivitet MET (W) Isoleringsnivå på klädsel CLO Belysning Antal enheter st. Effekt per enhet W Tidsintervall då belysningen är påslagen i lokalen tid Utrustning Antal enheter st. Effekt per enhet W Tidsintervall då utrustningen är påslagen i lokalen tid
2.3.3 Validering För att simuleringen ska betraktas som tillförlitlig bör valt simuleringsprogram vara validerat mot ett antal standarder.
ASHRAE Standard 140-2004 ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) publicerar standarder för bland annat inomhusklimat som är relativt vedertagna inom energibranschen. En standard som publicerades år 2004 är ”Standard 140-2004: Standard Method of Test for the Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs” vilket IDA ICE 4.0 har blivit validerad mot. I testet jämfördes IDA ICE 4.0 mot åtta andra simuleringsprogram i olika scenarion som tagits från ASHRAE-standarden. IDA ICE 4.0 får liknande värden som andra simuleringsprogram på nästan alla tester vilket ska betraktas som en form av validering (EQUA Simulation AB, 2010a).
CEN Standard EN 15265-2007 EU: s standardiseringsorgan CEN (European Committee for Standardization) publicerade 2007 standarden “Standard EN 15265-2007: Thermal performance of buildings - Calculation of energy needs for space heating and cooling using dynamic methods - General criteria and validation procedures.” Valideringen går ut på att beräkna årligt värme- respektive kylbehov i 12 olika scenarion och jämföra dessa värden med referensvärden som tas ur standarden. I varje deltest får programmet en klassificering, A – C, beroende på resultat, där A är den högsta klassificeringen och C den lägsta. Vid klass A får resultatet inte avvika mer än 5 % från referensvärdet, i klass B är motsvarande värde 10 % och i klass C 15 %. Totalt gjordes 24 tester då beräkningar gjordes dels för energianvändning för värmebehovet och dels för kylbehovet. Av de 24 testerna klarade IDA ICE 15 st. spärren för klass A, 8 st. fick klass B och ett enda test fick klassificering C. Programversion under valideringen var IDA ICE 4.0 (EQUA Simulation AB, 2010b).
| 7 |
3. Simulering Nedan kapitel behandlar den data som behövdes för simuleringen i programvaran IDA Indoor Climate and Energy 4.0. Byggnaden används främst som utbildningscenter och har en sammanlagd golvyta på cirka 800 m2 fördelat på två plan. Inomhusvolymen är cirka 3700 m3 och yttermåtten är 29,8x10,4x15,3 m (BxHxD). Nedre planet, entréplan, inhyser övningslokaler, konferensrum, kontor, toaletter och ett motionsrum med omklädningsrum. På det övre planet finns utbildningslokaler, grupprum och toaletter men även ett fikarum och ett aggregatrum (Tranark AB, 2009a, s.1 & IDA ICE 4.0, 2009).
3.1 Byggnadens fasad Byggnadens fasad mot norr med entréparti, fönster i entréhall och i motionsrum återfinns i Figur 1. Den streckade ytan är nordsidans yttertak och den svartspräckliga ytan med fyra fönster är en yttervägg mellan nord- och sydsidans yttertak.
Figur 1. Greenhouse fasad mot norr (Referens Tranark AB, 2009b, s.1)
Byggnadens fasad mot söder återfinns i Figur 2. Nästan hela fasaden består av fönster till utbildningsrum, kontor och förråd. Streckade ytan visar sydsidans yttertak.
Figur 2. Greenhouse fasad mot syd (Referens Tranark AB, 2009b, s.1)
| 8 |
Greenhouse fasad mot väster, med de två yttertaken, visas nedan i Figur 3.
Figur 3. Greenhouse fasad mot väster (Referens Tranark AB, 2009b, s.1)
3.2 Byggnadens uppbyggnad
3.2.1 Grundplatta Grunden är uppbyggd enligt Tabell 5. Endast de isolerande materialen har inkluderats i tabellen och i simuleringen. Totalt U-värde för hela grunden är cirka 0,19 W/(m2·K) och från cellplasten är grundens totala tjocklek, inklusive golvbeläggning, cirka 35,3 cm (Weisser, 2009, s.4). Tabell 5. Grundplattans uppbyggnad i Greenhouse
Grundens uppbyggnad Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Betongplatta 15.0 1.7 Pressad cellplast 10.0 0.04 Pressad cellplast 10.0 0.04
Referens Weisser, 2009, s.4. Tranark AB, 2009c
3.2.2 Yttervägg Byggnadens yttervägg är, med två undantag, uppbyggd av 40 cm breda träullitblock med invändig och utvändig puts, vilket ger en total bredd på 43 cm (Tranark AB, 2009d, s.1). Träullit består av cement som blandats med träull för att ge ett starkt och isolerande byggmaterial. Enligt Ryckert (2010) har träullitblocken ett λ-värde på 0,07 W/(m·K) och U-värdet för ytterväggen är 0,17 W/(m2·K) enligt Weisser (2009, s.6). Fasaden mot syd har en annan typ av yttervägg som är uppbyggd enligt Tabell 6. Den har en tjocklek på 16 cm och ett U-värde på 0,26 W/(m2·K) (Weisser, 2009, s.7). Tabell 6. Ytterväggen mot syd i Greenhouse
Yttervägg mot syd Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Gipsskiva 1.3 0.22 Mineralull 13.0 0.037 Betongplatta 1.7 1.7
Referens Weisser, 2009, s.7
| 9 |
Väggen mellan yttertaken (se Figur 1 och Figur 3) är uppbyggd enligt Tabell 7. Väggen är 22 cm tjock och har ett U-värde på 0,18 W/(m2·K) (IDA ICE, 2010). Tabell 7. Yttervägg mellan syd- och nordsidans tak i Greenhouse
Yttervägg mellan tak Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Gipsskiva 1.3 0.22 Mineralull 14.5 0.037 Mineralull 4.5 0.037 Takplywood 1.8 0.13
Referens Tranark AB, 2009e, s.1. λ -värden från EQUA Simulation AB, 2010c
3.2.3 Yttertak Byggnaden består av två takfall som utgår från olika höjder och med olika lutning. Yttertaket på byggnaden är uppbyggd enligt Tabell 8. Endast de isolerande materialen i taket har tagits med i tabellen och i simuleringen. Totalt U-värde för taket är cirka 0,18 W/(m2·K) (Weisser, 2009, s.5 & Tranark AB, 2009f, s.1). Tabell 8. Yttertakets uppbyggnad i Greenhouse
Yttertakets uppbyggnad Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Spånskiva 2.2 0.14 Luftspalt 5.0 0.25 Mineralull 10.0 0.037 Mineralull 22.0 0.037 Träullitskivor 2.0 0.07
Referens Weisser, 2009, s.5. Tranark AB, 2009f, s.1. λ -värden från EQUA Simulation AB, 2010c
3.2.4 Bjälklag Med bjälklag menas det tak/golv som skiljer de två våningsplanen åt. De lokaler på entréplan som vetter mot syd (alla övningsrum, förråd och kontor) har en takhöjd på 3,3 m och i de lokaler som vetter mot norr (motionsrum, konferensrum och toaletter) är takhöjden 2,5 m. Alla lokaler mot syd har samma innertaksuppbyggnad och tjocklek (26,7 cm). Information om det takets uppbyggnad återfinns i Tabell 9. Nordsidans lokaler har två olika sorters innertak. Taket i toalettutrymmen och städutrymmen återfinns i Tabell 10 och taket i motionsrum och konferensrum kan ses i Tabell 11. Båda taken har dock samma tjocklek, vilket är 107 cm (Tranark AB, 2009g, s.1 & Tranark AB, 2009h, s.1). Tabell 9. Innertakets uppbyggnad i Greenhouse för lokaler som vetter mot syd på entréplan
Innertak - utbildningsrum/förråd/kontor Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Golvbeläggning 0.5 0.14 Spånskiva 2.2 0.13 Polyeterskumplast 4.0 0.037 Betong 14.0 1.7 Luftspalt 4.0 0.25 Träullitskiva 2.0 0.07
Referens Tranark AB, 2009g, s.1. Tranark AB, 2009i, s.1. EQUA Simulation AB, 2010c
| 10 |
Tabell 10. Innertakets uppbyggnad i Greenhouse för toaletter och städutrymme på entréplan
Innertak - toalett/städ Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Golvbeläggning 0.5 0.14 Spånskiva 2.2 0.13 Polyeterskumplast 4.0 0.037 Betong 14.0 1.7 Luftspalt 85.0 0.53 Gipsskiva 1.3 0.22
Referens Tranark AB, 2009g, s.1. Tranark AB, 2009i, s.1 Tabell 11. Innertakets uppbyggnad i Greenhouse för motionsrummet och konferensrummet på entréplan
Innertak - motionsrum/konferensrum Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Golvbeläggning 0.5 0.14 Spånskiva 2.2 0.13 Polyeterskumplast 4.0 0.037 Betong 14.0 1.7 Luftspalt 84.3 0.53 Träullitskiva 2.0 0.07
Referens Tranark AB, 2009g, s.1. Tranark AB, 2009i, s.1
3.2.5 Innervägg Genom hela byggnaden löper en tegelvägg som är tänkt att fungera som en värme-/kylackumulator vilken ökar byggnadens värmetröghet. Tegelväggen har en tjocklek på 25 cm och enligt IDA ICE (2010) en värmekapacitivitet på 840 J/(kg·K). Enligt Tranark AB (2009k) finns det i byggnaden, utöver tegelväggen, 10 st. olika sorters innerväggar. I simuleringen har dock bara en enda innerväggsuppbyggnad används till alla innerväggar som inte är av tegel. Innerväggen, som är uppbyggd enligt Tabell 12, har en tjocklek på 12 cm och har ett U-värde på 1,56 W/(m2·K) enligt IDA ICE (2010). Innerväggarna mellan utbildningslokalerna Linden, Lönnen och Björken på plan 2 är vikväggar men i simuleringen gjordes en förenkling där de sattes som fasta innerväggar (Tranark AB, 2009j, s.1 & Tranark AB, 2009k, s.1). Tabell 12. Innervägg som använts i simuleringsmodellen
Innervägg Tjocklek (cm)
λ-värde (W/(m·K))
Gipsskiva 1.3 0.22 Byggskiva (träfiber) 1.1 0.13 Luftspalt 7.2 0.39 Byggskiva (träfiber) 1.1 0.13 Gipsskiva 1.3 0.22
Referens Tranark AB, 2009k, s.1. EQUA Simulation AB, 2010c
| 11 |
3.2.6 Fönster Nästan alla fönster i byggnaden kommer från tillverkaren Velfac. Undantaget är de fönster som levererades ihop med kortsidornas ytterdörrar där Sapa står som tillverkare. I Tabell 13 nedan återfinns de fönstertyper som används i byggnaden och deras specifikationer. Alla Velfac-fönster har ett totalt U-värde på 1,2 W/(m2·K) som gäller hela konstruktionen enligt Velfac AB (2008). Totala U-värdet för Sapas sidodörrar med fönsterpartier är 1,1 W/(m2·K) enligt Tranark (2008k). Någon information om Sapas produkter vad gällande U-värde på glas, solenergitransmission (g-värde) och solljustransmission (LT-värde) har ej påträffats varför de uppgifterna ej finns med i tabellen nedan. I simuleringen har Sapas fönster fått samma g-värde och LT-värde som Velfac F12/30. För information om var varje fönster är placerat se Bilaga A. Tabell 13. Fönsterförteckning i Greenhouse
Fönster Mått (cm)
U-värde glas (W/(m2·K))
U-värde karm (W/(m2·K))
Karmarea (%)
Solenergi (g-värde)
Solljus (LT-värde)
Velfac F12/30 120x300 0.72 3,54 17 0.5 0.72 Velfac F12/25 120x250 0.72 3,39 18 0.5 0.72 Velfac F23/10 230x100 0.72 3,72 16 0.5 0.72 Velfac F9/25 90x250 0.72 3,54 17 0.5 0.72 Velfac F15/25 150x250 0.72 4,72 12 0.5 0.72 Velfac F9/25 90x250 0.91 2,72 16 0.5 0.70 Sapa 4150 140x466 1,1 1,1 - - -
Referens Velfac AB, 2008, Tranark AB, 2008k
3.2.7 Planlösning Planlösning för entréplan och plan 2 med namn på respektive lokal återfinns i Figur 4 respektive Figur 5, namnen används internt inom IVT. För mer information om varje lokal se Bilaga A.
Figur 4. Planlösning för nedersta våningen, entréplan, i Greenhouse (Tranark AB, 2009k, s.1)
| 12 |
Planlösning för plan 2 visas nedan i Figur 5.
Figur 5. Planlösning för översta våningen, plan 2, i Greenhouse (Tranark AB, 2009l, s.1)
3.3 Inomhusklimat
3.3.1 Värmesystem och kylsystem Uppvärmning sker med hjälp av vattenburna panelradiatorer, fyra solpaneler på taket och en grundvattenvärmepump (bergvärmepump) i aggregatrummet. En utomhustemperaturgivare och en fast inställd värmekurva på värmepumpen reglerar framledningstemperaturen till radiatorkretsen samt till värmebatteriet i ventilationsaggregatet, se Tabell 14 och Diagram 1. Grundvattenvärmepumpen har fyra borrhål som förser fastigheten med värme eller kyla beroende på behov. Värmepumpen slutar leverera värme till radiator- och värmebatterikretsen när temperaturen utomhus har varit över 17 °C i 3 timmar och startar igen när utomhustemperaturen varit under 15 °C i 5 timmar (Berg, 2010). Då värmepumpens effekt inte har någon betydelse för simuleringarna lämnades den på förvalt värde (99999 kW), vilket betyder att den inte har någon effektbegränsning i simuleringsmodellen. Värmepumpens värmekurva ser ut som följer nedan i Tabell 14, för en visuell bild av värmekurvan se Diagram 1. Tabell 14. Värmekurva för installerad värmepump
Utomhustemp. (°C) Framledningstemp. (°C) 20 20 15 23 10 25 5 28 0 30 -5 33
-10 35 -15 38 -20 40
2022242628303234363840
20
17
14
11
852-1-4-7-10
-13
-16
-19
Diagram 1. Utomhustemperatur och framledningstemperatur för värmepumpen i Greenhouse
| 13 |
Radiatorerna som används i byggnaden kommer från tyska tillverkaren Buderus och är av typen Logatrend VK-Plan. För en förteckning över de radiatorer som används i byggnaden och deras effekt se nedan i Tabell 15. Information om var varje radiator sitter placerad och deras antal, se Bilaga A. Framledningstemperaturen uppmättes vid ett tillfälle till 29,7 °C, returtemperaturen uppmättes samtidigt till 24,4 °C. Som rumstemperatur används 19,5 °C som var den ungefärliga inomhustemperaturen under mättillfället. Värmegenomgångskoefficienten (h) beräknades med hjälp av tillverkarens specifikationer enligt formel i Bilaga C, där erhålls även beräkningarna för radiatoreffekten. Den låga effekten beror på att framledningstemperaturen är så pass låg ut från värmepumpen. Beräknad effekt nedan är den maximala effekten när framledningstemperaturen är cirka 30 °C, effekten ökas när framledningstemperaturen stiger. Högsta framledningstemperatur som värmepumpen levererar är 40 °C vilket kan ses i Tabell 14 ovan. Tabell 15. Radiatorförteckning och deras effekt i byggnaden Greenhouse
Radiatorförteckning Mått (cm)
Prad (W)
h (W/m2°C)
Logatrend VK-Plan typ 33 200x15x90 862 3,40 Logatrend VK-Plan typ 33 100x15x90 431 3,40 Logatrend VK-Plan typ 33 90x15x90 388 3,40 Logatrend VK-Plan typ 33 300x15x60 941 3,40 Logatrend VK-Plan typ 33 230x15x60 722 3,86 Logatrend VK-Plan typ 22 200x10x90 610 3,86 Logatrend VK-Plan typ 22 140x10x90 427 3,63 Logatrend VK-Plan typ 22 120x10x90 366 3,63 Logatrend VK-Plan typ 22 40x10x90 122 3,63 Logatrend VK-Plan typ 22 230x10x60 516 3,63 Logatrend VK-Plan typ 22 120x10x60 269 2,76 Logatrend VK-Plan typ 21 120x6x60 205 2,76 Logatrend VK-Plan typ 21 80x6x60 137 4,72 Logatrend VK-Plan typ 21 60x6x60 137 4,72
Den maximala effekten på radiatorerna vid en framledningstemperatur på maximala 40 °C har ej gått att räkna ut då returledningstemperaturen från radiatorerna är okänd vid den temperaturen. De simuleringar som utförts under vinterhalvåret blir därför mindre tillförlitliga. Maxeffekten på radiatorerna under alla simuleringar är beräknade mot en maximal framledningstemperatur på 30 °C.
3.3.2 Ventilationssystem Ventilationen i byggnaden sköts av ett enda aggregat med från- och tilluftsfläkt som även återvinner den varma frånluften, ett så kallat FTX-system. Tillverkare av aggregatet är Swegon och modell är RX-35. Återvinningen sker med en roterande värmeväxlare som enligt Swegon AB (2009a) ger en verkningsgrad på upp till 85 %, detta värde användes dock ej i simuleringen. I de 85 % ingår värmen som tilluftsfläkten tillför luften, i simuleringen sattes verkningsgraden till 82 % och luftuppvärmning på grund av tilluftsfläkten sattes till 2 °C på grund av fläktens effektförluster. Den temperaturhöjningen har ej
| 14 |
kunnat mätas eller beräknats utan har tagits fram med olika simuleringstester och jämförelser med mätdata från valideringsveckan. Den totala tryckhöjningen i fläktarna som behövs för beräkning av effektförlusten har ej kunnat beräknas. Temperaturhöjningen av luften har ingen större påverkan under vinterhalvåret då ventilationsaggregatet vanligtvis värmeväxlar maximalt och behöver eventuellt värma upp tilluften ytterligare. Den har dock en större påverkan under sommarhalvåret då det stundvis finns behov av kyla och ingen värmeväxling sker. Därför kan kyleffektsuttaget i de sommarsimuleringar som utfördes skilja sig från det verkliga kyleffektsuttaget om temperaturhöjningen, som användes i simuleringarna, är felaktig. Kopplat till ventilationsaggregatet finns ett värme- och kylbatteri som sitter på tilluftskanalen, några fler värme- eller kylbatterier finns ej. Kylan tas direkt från det kalla vattnet i borrhålen och värmen kommer via bergvärmepumpen. Under mätperioden var värmebatteriet avstängt vilket den även är under valideringsveckan i simuleringen. Maximal effekt på kylbatteriet beräknades till 32,3 kW, för mer information och beräkningar se Bilaga C. Enligt Energiteknik AB (2009) är grundflödet i aggregatet inställt på 1,0 m3/s, och enligt Swegon AB (2009b) klarar fläktarna av ett maxflöde på 3,1 m3/s. Fläktarna är tryckstyrda vilket innebär att de automatiskt kompenserar för eventuellt tryckfall när ett ställdon i en lokal öppnar. Tilluftsfläkten är inställd på att hålla trycket på konstant 95 Pa i tilluftskanalen medan motsvarande värde för frånluftsfläkten är 210 Pa i frånluftskanalen. I utbildningslokaler och kontor används takspridande tilluftsventilation med frånluftsdon i taket (Warfvinge, 2000, sid 7:61). Resterande del av byggnaden som har tilluftstillförsel använder istället omblandande ventilationsdon. Se Figur 6 för en illustration av omblandande ventilation och Figur 7 för en illustration av den takspridande ventilationsprincipen.
Figur 6. Principskiss över omblandande ventilation (Warfvinge, 2000, sid 7:54)
Det går att tidstyra aggregatet för att till exempel gå ner i varvtal, alternativt stängas av, under kvällar och helger. Funktion finns även för att ställa in årstidstyrning så att aggregatet körs ekonomiskt under längre ledighetsperioder såsom semester (Swegon AB, 2009c, s19). Tidstyrning är dock i dagsläget
Figur 7. Principskiss över takspridande ventilation (Warfvinge, 2000, sid 7:61)
| 15 |
inaktiverad, vilket medför att aggregatet levererar samma luftflöden dygnet runt året runt. Vidare så är aggregatet inställt på att hålla den samlade frånluften för hela byggnaden på konstant 22 °C. För att lyckas med det skickas tilluft ut till byggnaden med temperatur inom intervallet 16 – 21 °C. När frånluftstemperaturen stiger över 22 °C kompenserar aggregatet med att skicka ut kallare tilluft tills frånluftstemperaturen kommer ner på 22 °C igen. Aggregatet har även många inställningsmöjligheter för olika behov och driftslägen. En funktion som är aktiverad är sommarnattskyla som kyler ner byggnadens stomme under natten för att minska kylbehovet under dagen. Sommarnattskyla är aktiverad mellan kl. 23.00 – 06.00 varje natt om behov finns. Villkoren för att funktionen ska köras igång är som följer. Temperaturen utomhus ska vara över 10 °C, frånluftstemperaturen ska vara över 22 °C, differensen mellan uteluft och frånluft ska vara större än 2 °C och inget värmebehov ska ha behövts mellan kl. 12.00 – 23.00 samma dag. Om villkoren är uppfyllda kör aggregatet igång och levererar tilluft som är 10 °C tills frånluftens temperatur sjunkit till 16 °C. Som hjälp till nedkylningen används kylbatteriet (Swegon AB, 2009c, s.26). I simuleringsprogrammet finns funktioner för sommarnattskyla men eftersom den var svår att implementera med ett frånluftsbaserat ventilationsaggregat implementerades den ej i simuleringen. Detta kan påverka slutresultatet i form av något högre inomhustemperaturer under sommarhalvåret när kylbehovet är som störst.
3.3.3 Rumsreglering Styrning av belysning, radiatorer och ventilation i övningsrum, utbildningslokaler, grupprum och kontor sköts av rörelsedetektorer tillsammans med en rumsregulator. I entréhall och toalettutrymmen är ventilationen alltid konstant men belysningen i toalettutrymmena sköts fortfarande via rörelsedetektorer. Viss belysning i entréhallen styrs av en luxmätare tillsammans med ett tidur. Största delen av belysningen i entréhallen, och all belysning i café/paus, sätts istället av och på manuellt via strömbrytare. Belysningen glöms dock ofta att stängas av. I simuleringen går det inte per lokal att dela upp belysningen, varför all belysning i entréhallen och café/paus är påslagen mellan kl. 06.00 – 20.00. Radiatorerna i utrymmen som ej har rumsregulator styrs av värmepumpens värmekurva då de inte har någon egen ventilstyrning (termostatventilerna är fullt öppna). Injusteringsventilerna på flertalet radiatorer har varit relativt strypta vilket kan leda till viss effektförlust, men i simuleringen togs ingen beaktning till detta. I de lokaler som har rumsregulator regleras temperaturen inom två inställda börvärden, detta intervall är i dagsläget 22 – 24 °C. Om temperaturen sjunker under 22 °C öppnas ventilen till radiatorerna och ventilationsflödet sänks. När temperaturen överstiger 24 °C stängs ventilen till radiatorerna och ställdonen
| 16 |
till ventilationen öppnar och ökar luftflödet både till lokalen (tilluft) och ut ur lokalen (frånluft). Då rumsregulatorerna är inställda på att hålla temperaturen mellan 22 – 24 °C i lokalen men mätningarna visar att temperaturen både i utbildningsrum Eken och i grupprum Aspen ligger mycket lägre (runt 19 – 21 °C) kontaktades tillverkaren av rumsregulatorerna, Regin. De meddelade att problem tidigare funnits med temperaturgivaren i rumsregulatorerna men att problemet ska vara löst med nyare modeller. Kontroll med rumsregulatorernas serienummer gjordes och det konstaterades att byggnadens rumsregulatorer är av den nya typen med tillförlitligare temperaturgivare. Men mätningsresultatet och testsimuleringar som gjorts med börvärdena 22 – 24 °C visar att rumsregulatorerna arbetar med temperaturintervallet 19 – 21 °C. I simuleringen sattes därför börvärdena i lokaler med rumsregulator till 19 – 21 °C istället för 22 – 24 °C. Regulatorerna kan även ställas in för olika driftlägen som fyller olika behov. När ingen aktivitet har skett i lokalen under 10 minuter kopplas antingen läge Occupied eller läge Standby in. Om rörelsedetektorn registrerar rörelse används istället driftläget Bypass. Bypass regleras på samma sätt som Occupied men drar igång en forcering av ventilationen vilket ger ett högre luftflöde. I dagsläget ökas dock inte luftflödet då utgången för forcering inte används. Driftsläget Bypass fyller alltså i dagsläget ingen funktion (Regin AB, 2009, s.2). Standardläget Occupied innebär att temperaturen regleras inom gällande börvärden (22 - 24°C). Förutom två utbildningslokaler har alla lokaler med rumsregulatorer detta driftläge inställt. Utbildningslokal 1 och 2 (Björken och Lönnen) är istället inställda på läge Standby. Detta driftläge sänker energikostnaden i lokaler som inte används särskilt frekvent då temperaturen regleras inom ett intervall av ±3 °C från gällande börvärden. I detta fall ger det intervallet 19 – 27 °C (Regin AB, 2009, s.2). I simuleringen är intervallet istället 16 – 24 °C för att kompensera för temperaturgivaren som diskuterades ovan. Alla regulatorer har även en manuell reglering som sköts via en ratt på själva regulatorn, regleringen gör det möjligt att, efter behov, höja eller sänka temperaturen med 3 °C utifrån börvärdet (Regin AB, 2009, s.2). I simuleringen har inget beaktande tagits till detta då den manuella regleringen ej ska ha använts under mätperioden. För att simulera rörelsedetektering i lokaler som har rörelsedetektor sattes belysningen till samma tidsschema som när lokalen brukas. Alla lokaler som vetter mot syd har externa horisontella persienner som skyddar mot solinstrålning. På byggnaden sitter en luxmätare som vid en solinstrålning över 18 klux under 2 minuter automatiskt kör ner persiennerna och vinklar lamellerna. När solinstrålningen varit under 13 klux i 25 minuter rullas persiennen automatiskt upp ovanför fönstren och syns ej, i simuleringen är persiennerna dock fast monterade. En konvertering mellan lux och W/m2 är svår att göra när det gäller solljus då varje våglängd måste beräknas var för sig, men då persiennstyrningen är så pass effektiv sattes värdet när persiennerna aktiveras till låga 20 W/m2 i simuleringsprogrammet.
| 17 |
3.4 Utomhusklimat Utomhustemperatur, relativ luftfuktighet, vindriktning och vindhastighet hämtades från SMHI:s väderstation i Malexander, som ligger cirka 11 km öster om Tranås (SMHI, 2010). Utomhustemperaturen för valideringsveckan i simuleringen (27 sep – 04 okt) togs dock från den temperaturmätning som gjordes under mätperioden. Solstrålningsdata för hela året togs dels från väderstationen i Norrköping och dels från STRÅNG-projektet. STRÅNG är ett samarbete mellan SMHI, Naturvårdsverket och Strålsäkerhetsmyndigheten och är en modell som genererar solstrålningsdata med hjälp av bland annat molnens, vattenångans och ozonets geografiska fördelning (SMHI, 2008). Eftersom närmaste solstation från Tranås, Norrköping, enbart mäter globalstrålningen och ej direkt och diffus strålning användes STRÅNG som komplement för beräkning av solstrålningen. Solstrålningsdata delas upp mellan global, direkt och diffus strålning, sambandet mellan dessa finns att beskåda i Bilaga C. Den direkta strålningen togs helt från STRÅNG då väderstationen i Norrköping som sagt ej mäter den direkta solstrålningen. Den diffusa solstrålningen beräknades genom formel i Bilaga C, i beräkningarna användes lika stor andel global strålning från Norrköpingsstationen som STRÅNG-data. Att all data inte togs från STRÅNG beror på att data från STRÅNG har en viss felmarginal, varför det är gynnsamt att dela upp strålningen mellan uppmätt solstrålning från väderstation och modellerad solstrålning. Felmarginalen för STRÅNG är cirka 30 % för global strålning och cirka 60 % för direkt solstrålning (SMHI, 2006). För beräkningar av den diffusa strålningen se Bilaga C. IVT Värmepumpar i Tranås har ungefärlig latitud 58,014, longitud 14,957 och ligger cirka 165 m.ö.h. Solstrålningen kan bidra till viss felmarginal i kommande simuleringar då en del av strålningen är genererad från SMHI:s modell STRÅNG och är ej uppmätt. Resterande solstrålning är uppmätt men data är från Norrköping vilket kan skilja sig en del från Tranås. Byggnaden har emellertid ett väldigt effektivt solskydd på fasaden mot syd vilket borde göra den mindre känslig för eventuella fel i de solstrålningsdata som används.
| 18 |
| 19 |
4. Resultat från valideringsveckan Avsnittet behandlar resultatet från simuleringen i IDA ICE 4.0 med jämförelser med den mätning som utfördes, detta för att validera simuleringen.
4.1 Mätningsförfarande Mätningar påbörjades måndagen den 27:e september kl. 16.00 och avslutades den 4:e oktober kl. 16.00. Tabell 16 visar information om var mätutrustningen var placerad och deras mätområde under mätperioden. Dock behandlas enbart de relevanta mätningsresultaten i detta kapitel.
Tabell 16. Mätningsdonens placering och mätområde under mätperioden
Mätpunkter FTX-system - tilluft mellan värme- och kylbatteri Temperatur °C FTX-system - tilluft innan värme- och kylbatteri Temperatur °C FTX-system - tilluft efter värme- och kylbatteri Temperatur °C FTX-system - avluft Temperatur °C FTX-system - frånluft Temperatur °C FTX-system - elförbrukning Ström A Utomhus vid FTX-systemets inloppskanal Temperatur °C Entréhall - 3.5m höjd mitt i lokalen Temperatur °C Grupprum Aspen - 2.5m höjd mitt i lokalen Temperatur °C Utbildningsrum Eken - vid rumsregulator Temperatur °C Utbildningsrum Eken - frånluft Temperatur °C Utbildningsrum Eken - 2.5m höjd Koldioxid CO2 Utbildningsrum Eken - ventilationsställdon Spänning V
I Tabell 17 återfinns det registreringsintervall som var inställt på mätutrustningen under mätperioden.
Tabell 17. Inställda tidsintervallet per mätningslogger
Registreringsintervall Temperaturmätare 60 sek Strömmätare 90 sek Spänningsmätare 30 sek
4.2 Jämförelse mellan simulering och mätdata
4.2.1 Ventilationsaggregat Mätningarna på ventilationsaggregatet syftade till att få reda på verkningsgraden, energianvändningen och vilken påverkan värme- och kylbatteriet har på tilluften. För att validera mätningen gjordes en jämförelse mellan resultatet från simuleringsprogrammet IDA ICE 4.0 och mätningarna. Eftersom varken värmebatteriet eller kylbatteriet var aktivt under mätperioden
| 20 |
behandlas ej resultatet från dessa mätningar då de är likvärdiga mätningen på tilluften som presenteras nedan. Figur 8 visar en värmeväxlare med de olika luftbeteckningarna. Värmd uteluft (Tå), som även kallas tilluft, är ny luft som tillförs byggnaden. Frånluft (Tf) är den förorenade och varma luft som finns i byggnaden och som behövs ventileras bort. Uteluft (Tu) är luft som tas direkt utomhus och avluft (Ta) är frånluft som gått igenom värmeväxlaren och blivit av med värme.
Figur 8. Principskiss över värmeväxlaren i ett ventilationsaggregat (Warfvinge, 2000, sid 7:30)
Frånluftstemperatur Tf (°C) Med hjälp av värmeväxlaren återvinns viss del av värmen i frånluften. Diagram 2 visar att simuleringsresultatet följer mätningen väl. Avvikelsen på fredagen den 1 oktober kan bero på att det fler personer befann sig i byggnaden än vad som är känt (exempelvis grupprum Aspen under avsnitt 4.2.3 nedan.)
Diagram 2. Jämförelse mellan frånluftstemperaturen från ventilationsaggregatet under mätningsperioden mot simulering
16,5
17,5
18,5
19,5
20,5
21,5
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (°C) Mätning (°C)
| 21 |
Avluftstemperatur Ta (°C) Luft som lämnar en byggnad och som gått via värmeväxlaren kallas som sagt avluft. Efter värmeväxlaren forslas luften ut ur byggnaden med hjälp av en frånluftsfläkt. Jämförelse mellan mätning och simulering beskådas nedan i Diagram 3. Som synes följer simuleringen mätningen mycket väl.
Diagram 3. Avluftstemperaturen under mätning och simulering
Tilluftstemperatur Tå (°C) (efter tilluftsfläkt och värme-/kylbatteri) Diagram 4 visar luftens temperatur efter värmeväxlaren, tilluftsfläkten och både kyl- och värmebatteriet. En mätning gjordes mellan tilluftsfläkt och värmebatteri men med stor sannolikhet blev mätningsloggern under mätperioden utsatt för värmestrålning från fläktmotorn, varför mätningen efter värme- och kylbatteriet valdes som en representativ mätpunkt för tilluften. Eftersom värmebatteriet var avstängt under mätperioden medförde detta att frånlufttemperaturen aldrig kom upp i inställt börvärde (22 °C). Som kan beskådas nedan representerar simuleringens tilluftstemperatur mätningen relativt väl.
Diagram 4. Tilluftstemperaturen under valideringsveckan för mätning och simulering
2468
1012141618
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (°C) Mätning (°C)
16,5
17,5
18,5
19,5
20,5
21,5
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (°C) Mätning (°C)
| 22 |
Effekt (kW) Ventilationsaggregatets effekt under mätperioden återfinns i Diagram 5. För effektberäkning se Bilaga C. Total beräknad elförbrukning för ventilationsaggregatet under mätperioden är 413 kWh. Av okänd anledning stängdes ventilationsaggregatet av den 30 september, när det startas igen har den genomsnittliga effekten höjts med ca 0,43 kW. Vilken förändring som skedde är oklar. De små topparna som sker med jämna mellanrum i slutet av mätperioden beror förmodligen dels på ett ökat kylbehov men även på ställdonsmotionering.
Diagram 5. Ventilationsaggregatets totala effekt under mätning och i simulering
Ventilationsaggregatets verkningsgrad (%) Diagram 6 visar ventilationsaggregatets verkningsgrad under mätperioden och under simulering. Verkningsgraden påvisar hur stor del värme som återvinns ur frånluften, vid 100 % återvinns all värme och ingen ny värme behöver tillsättas. Verkningsgraden för ventilationsaggregatet är upp till 85 % enligt tillverkaren, då är dock tilluftsfläktens uppvärmning av tilluften inkluderad. För att se beräkning av verkningsgrad se Bilaga C. Att simuleringens verkningsgrad ej varierar så som mätningens beror på att i simuleringen är den maximala verkningsgraden fast inställd på 82 % och kan inte gå högre och att den verkliga värmeväxlaren laddar och laddar ur värme vilket IDA ICE 4.0 inte simulerar.
Diagram 6. Jämförelse mellan ventilationsaggregatets verkningsgrad under simulering och mätning
00,5
11,5
22,5
33,5
4
27
.9 1
6:0
02
7.9
20
:30
28
.9 0
1:0
02
8.9
05
:30
28
.9 1
0:0
02
8.9
14
:30
28
.9 1
9:0
02
8.9
23
:30
29
.9 0
4:0
02
9.9
08
:30
29
.9 1
3:0
02
9.9
17
:30
29
.9 2
2:0
03
0.9
02
:30
30
.9 0
7:0
03
0.9
11
:30
30
.9 1
6:0
03
0.9
20
:30
1.1
0 0
1:0
01
.10
05
:30
1.1
0 1
0:0
01
.10
14
:30
1.1
0 1
9:0
01
.10
23
:30
2.1
0 0
4:0
02
.10
08
:30
2.1
0 1
3:0
02
.10
17
:30
2.1
0 2
2:0
03
.10
02
:30
3.1
0 0
7:0
03
.10
11
:30
3.1
0 1
6:0
03
.10
20
:30
4.1
0 0
1:0
04
.10
05
:30
4.1
0 1
0:0
04
.10
14
:30
Simulering (kW) Mätning (kW)
60
65
70
75
80
85
90
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (%) Mätning (%)
| 23 |
4.2.2 Utbildningslokal Eken
Temperatur vid rumsregulator i utbildningslokal Eken (°C) För att veta vilken temperatur rumsregulatorn arbetade med och för att se om den fungerade som den bör, placerades en temperaturmätare i direkt anslutning till rumsregulatorn. Som behandlades i förra kapitlet skiljer sig mätningen relativt mycket från de inställda börvärdena på 22 – 24 °C. Nedan i Diagram 7 ses mätningsresultatet.
Diagram 7. Temperaturen (°C) vid utbildningsrummet Ekens rumsregulator
Medeltemperatur i utbildningslokal Eken (°C) Då frånluftstemperaturen i lokalen representerar snittemperaturen i lokalen relativt väl valdes den mätningen som referens i jämförelse med simuleringsresultatet. I Diagram 8 återfinns mätningen och resultatet från simuleringen. Skillnaden beror dels på att frånluftsdonet (där mätningen skedde) sitter högt upp i lokalen och långt ifrån yttervägg och fönster, luften har där en något varmare temperatur än snittet i lokalen. Den största skillnaden mellan mätning och simulering sker dock när det är utbildning i lokalen. Skillnaden beror då främst på att människorna i lokalen avger mycket värme och ett värmeskikt bildas vilket bidrar till en stor temperaturskillnad mellan golv och tak. IDA ICE 4.0 mäter den exakta medeltemperaturen i rummet och mäter inte bara på en enda punkt vilket är fallet med mätningen av frånluftstemperaturen.
Diagram 8. Den ungefärliga snittemperaturen i utbildningslokal Eken under valideringsveckan
18
19
20
21
22
23
24
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
18
19
20
21
22
23
24
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (°C) Mätning (°C)
| 24 |
Koldioxidhalt i utbildningslokal Eken (ppm) Koldioxidmätning gjordes för att se när närvaro skett i lokalen och i vilken omfattning. Halten koldioxid mäts i ppm (parts per million). I Diagram 9 visas en jämförelse mellan simulering och mätning. Under onsdagen den 29 september finns en stor skillnad där simuleringen har en mycket lägre halt av koldioxid än vad mätningen visade. Detta beror möjligtvis på att fler personer befann sig i lokalen än vad som har framkommit. En annan tänkbar förklaring är att dörren till lokalen var helt stängd vilket den möjligtvis inte var under tisdagen och torsdagen.
Diagram 9. Jämförelse mellan koldioxidhalt i simulering och under mätning
4.2.3 Övriga mätpunkter
Temperatur i grupprum Aspen (°C) Diagram 10 visar temperaturen i grupprummet Aspen under mätperioden och i simuleringen. Resultatet skiljer sig även här mycket från de inställda börvärdena på 22 – 24 °C. Då rummet brukades utan att vara bokat under flera tillfällen under valideringsveckan var det svårt att bestämma den exakta värmelasten, därav skillnaden mellan simulering och mätning.
Diagram 10. Temperaturen i grupprummet Aspen under mätperioden och under simuleringen
200300400500600700800900
10001100
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (ppm) Mätning (ppm)
17
18
19
20
21
22
23
24
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (°C) Mätning (°C)
| 25 |
Temperatur i entréhall (°C) Entréhallens temperaturmätning tillsammans med simuleringsresultatet återfinns i Diagram 11 nedan. Den dåliga upplösningen på mätutrustningen gör att diagrammet blir svårtolkat, men de skillnader som finns beror med stor sannolikhet på att mätningen skedde på cirka 3,5 m höjd i lokalen och hallen har en maximal takhöjd på cirka 10 m. Detta ger att den exakta medeltemperaturen (vilket IDA ICE 4.0 använder) förmodligen är något högre än vad mätningen visade.
Diagram 11. Entréhallens temperatur i simulering och under mätperiod
Uteluftstemperatur Tu (°C) Utomhustemperaturen under mätperioden visas i Diagram 12. Minvärdet var -0,3 °C, maxvärdet 15,1 °C och medelvärdet 7,7 °C. För att visa att simuleringen använder samma utomhustemperatur togs även den med i diagrammet.
Diagram 12. Utomhustemperaturen i °C under mätperioden och under simulering
1717,5
1818,5
1919,5
2020,5
2121,5
22
27
.9 1
6:0
02
7.9
20
:00
28
.9 0
0:0
02
8.9
04
:00
28
.9 0
8:0
02
8.9
12
:00
28
.9 1
6:0
02
8.9
20
:00
29
.9 0
0:0
02
9.9
04
:00
29
.9 0
8:0
02
9.9
12
:00
29
.9 1
6:0
02
9.9
20
:00
30
.9 0
0:0
03
0.9
04
:00
30
.9 0
8:0
03
0.9
12
:00
30
.9 1
6:0
03
0.9
20
:00
1.1
0 0
0:0
01
.10
04
:00
1.1
0 0
8:0
01
.10
12
:00
1.1
0 1
6:0
01
.10
20
:00
2.1
0 0
0:0
02
.10
04
:00
2.1
0 0
8:0
02
.10
12
:00
2.1
0 1
6:0
02
.10
20
:00
3.1
0 0
0:0
03
.10
04
:00
3.1
0 0
8:0
03
.10
12
:00
3.1
0 1
6:0
03
.10
20
:00
4.1
0 0
0:0
04
.10
04
:00
4.1
0 0
8:0
04
.10
12
:00
4.1
0 1
6:0
0
Simulering (°C) Mätning (°C)
-202468
10121416
09
.27
16
:00
09
.27
20
:00
09
.28
00
:00
09
.28
04
:00
09
.28
08
:00
09
.28
12
:00
09
.28
16
:00
09
.28
20
:00
09
.29
00
:00
09
.29
04
:00
09
.29
08
:00
09
.29
12
:00
09
.29
16
:00
09
.29
20
:00
09
.30
00
:00
09
.30
04
:00
09
.30
08
:00
09
.30
12
:00
09
.30
16
:00
09
.30
20
:00
10
.01
00
:00
10
.01
04
:00
10
.01
08
:00
10
.01
12
:00
10
.01
16
:00
10
.01
20
:00
10
.02
00
:00
10
.02
04
:00
10
.02
08
:00
10
.02
12
:00
10
.02
16
:00
10
.02
20
:00
10
.03
00
:00
10
.03
04
:00
10
.03
08
:00
10
.03
12
:00
10
.03
16
:00
10
.03
20
:00
10
.04
00
:00
10
.04
04
:00
10
.04
08
:00
10
.04
12
:00
10
.04
16
:00
Simulering (°C) Mätning (°C)
| 26 |
4.3 Elförbrukning Tabell 18 visar elförbrukningen för olika system i byggnaden under mätperioden. Tabell 18. Mätarställning och energianvändning för olika system och för hela byggnaden under mätperioden
Mätarställning 27e september (kWh)
4e oktober (kWh)
Användning (kWh)
FTX-system 48972 49383 411 Värmepump – kompressor 18699 18953 254 Värmepump – elpatron 10734 10734 0 Hela byggnaden 108353 109650 1297
Subtraherar man elförbrukningen för ventilationsaggregatet och värmepumpen får man elförbrukningen för belysning och övriga apparaturer vilket beräknades till 632 kWh för hela mätperioden. Med en lokalyta på cirka 780 m2 ger detta en snittförbrukning per kvadratmeter lokalyta på 810 W/m2 under mätperioden. Motsvarande siffra för uppvärmning (värmepump) är 325 W/m2 och för ventilationsaggregatet 527 W/m2. Total snittförbrukning per kvadratmeter är 1663 W/m2 under mätperioden. Då Greenhouse inte är uppkopplat på ett eget elabonnemang och inte heller loggar någon data finns inga uppgifter om total elförbrukning, timvärden etc. på årsbasis.
| 27 |
5. Simuleringsresultat från sommarhalvåret Med simuleringsmodellen validerad gjordes en simulering under sommarhalvåret för att påvisa eventuella värmeproblem i byggnaden under en sommarvecka.
5.1 Simuleringsinformation För att påvisa problem med inomhusklimatet under sommarhalvåret genomfördes två olika simuleringar med olika scenarier. Den totala beläggningsgraden i byggnaden sattes generellt på en något högre nivå än normalt, detta gjordes för att se hur ventilationssystemet hanterar en stor värmelast. Som simuleringsperiod användes 1 juli – 7 juli då de sju dagarna har en hög genomsnittlig utomhustemperatur och relativt mycket solstrålning. Normalt pågår ingen utbildning i byggnaden under juli månad men temperatur och solstrålning under vald tidsperiod bör skilja sig föga från normal temperatur och solstrålning under juni eller augusti månad. Diagram 13 och Diagram 14 nedan visar solstrålningen respektive utomhustemperaturen under vald sommarperiod. Då värmepumpen inte körs när utomhustemperaturen har varit över 17 °C i tre timmar stängdes värmepumpen av i simuleringen från 3 juli till och med 5 juli.
Diagram 13. Solstrålningen mätt i diffus och direkt strålning under vald sommarperiod
Diagram 14. Utomhustemperaturen under vald sommarperiod
0
100
200
300
400
500
600
700
1.7.2010 2.7.2010 3.7.2010 4.7.2010 5.7.2010 6.7.2010 7.7.2010
Diffus solstrålning (W/m2) Direkt solstrålning (W/m2)
5
10
15
20
25
30
35
1.7.2010 2.7.2010 3.7.2010 4.7.2010 5.7.2010 6.7.2010 7.7.2010
Utomhustemperatur (°C)
| 28 |
I scenario 1 pågår utbildning med många deltagare i utbildningslokal Eken med minskad aktivitet i resten av byggnaden. Tanken bakom scenariot är att se om ventilationssystemet kan hålla en acceptabel temperatur i lokalen under simuleringen. Då det bara sker utbildning i en enda lokal höjs eventuellt den samlade frånluftstemperaturen inte så pass mycket att ventilationsaggregatet sänker tilluftstemperaturen, vilket kan medföra värmeproblem i det aktuella utbildningsrummet. Scenario 2 kontrollerar om ventilationssystemet kan hantera en stor värmelast i alla utbildningslokaler utan att värmeproblem uppstår i någon lokal. Scenariot behandlar även den temperatursänkning som upplevs i entréhallen när mycket aktivitet pågår i flertalet utbildningslokaler. När frånluftstemperaturen höjs sänker ventilationsaggregatet tilluftstemperaturen för att kompensera. Då entréhallen har ett konstant luftflöde (CAV) på 310 l/s kan lokalen eventuellt bli kall när tilluftstemperaturen sänks.
5.2 Scenario 1 – enbart värmelast i utbildningslokal Eken
5.2.1 Förutsättningar Antal personer i lokalen Eken sattes till 20 st. med en aktivitetsgrad på 1,2 MET och samma klädselnivå (CLO) som i tidigare simuleringar, (för information angående MET och CLO se Bilaga B). Personerna befinner sig i lokalen mellan kl. 09.00 – 12.00 och kl. 13.00 – 16.00 mellan den 1 juli till 5 juli. Den 6 och 7 juli sattes som helgdagar för att få en bild över hur inomhusklimatet ser ut utan någon aktivitet. Drifttider för utrustning och belysning sattes till samma tidsintervall. I övriga utbildningslokaler pågår ingen aktivitet och i resterande del av byggnaden sattes aktiviteten till ett minimum.
5.2.2 Resultat Diagram 15 nedan visar resultatet från scenario 1 med medeltemperatur i Eken, temperatur på tilluft och temperatur på samlad frånluft. Frånluftstemperaturen påverkas relativt mycket av temperaturen i utbildningslokal Eken och det syns tydligt att tilluftstemperaturen fort sänks till den lägst tillåtna temperaturen (16 °C) när temperaturen i frånluften höjs. Rumsregulatorn är inställd på att hålla temperaturen inom intervallet 19 – 21 °C vilket den har problem med under simuleringsperioden. Den högsta koldioxidnivån i lokalen mättes till cirka 600 ppm vilket är inom en acceptabel nivå. Normal koldioxidnivå utomhus är cirka 400 ppm och maxvärdet för koldioxidhalt i en lokal bör enligt Boverkets byggregler (BBR) vara max 1000 ppm.
| 29 |
Diagram 15. Medeltemperaturen i Eken och tillufts- och frånluftstemperaturen i ventilationsaggregatet under scenario 1
Lokalen har samma tillufts- som frånluftsflöde, varför de båda flödena lagts ihop till ett enda flöde och visas nedan i Diagram 16. Luftflödet kan, av rumsregulatorn, regleras mellan 200 – 1000 l/s, dock så kommer flödet aldrig ner på sin grundnivå på 200 l/s vilket tyder på att rumsregulatorn har problem med att hålla temperaturen inom inställt börvärde (21 °C).
Diagram 16. Tillufts- och frånluftsflödet från utbildningslokalen Eken under scenario 1
I Diagram 17 har diagram Diagram 15 och Diagram 16 lagts ihop till ett diagram med trendlinjer för lättare analys. Till synes ändras både luftflödet och tilluftstemperaturen snabbt när värmen stiger i lokalen. Något problem med att den samlade frånluften inte skulle bli påverkad av värmelast i en enda utbildningslokal syns ej till.
1516171819202122232425
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Medeltemperatur i Eken (°C) Temperatur på tilluft (°C)Temperatur på samlad frånluft (°C)
300400500600700800900
10001100
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Tillufts- och frånluftsflöde (l/s)
| 30 |
Diagram 17. Sammanslagning av diagram 15 och 16 med trendlinjer.
Nedan i Diagram 18 visas värmebalansen i Eken under simuleringsperioden. Människorna i lokalen står för den största värmealstringen och ventilationssystemet ventilerar effektivt bort överskottsvärmen. Även byggnadens stomme kyler och värmer vilket kan tyda på att den massiva tegelväggen som löper genom hela byggnaden har viss effekt för att jämna ut temperaturen i byggnaden.
Diagram 18. Värmebalans under simuleringsperioden för scenario 1
Effektuttaget på kylbatteriet under simuleringen återfinns i Diagram 19 nedan. Maximal effekt på kylbatteriet är 32,3kW vilket den når upp till under ett tillfälle i simuleringen. Flertalet testsimuleringar utfördes för att se vilken kyleffekt som krävs för att kunna leverera den kyla som behövs. Testsimuleringarna visade att en total effekt på 40 kW behövs för att täcka kylbehovet. Problem med effekten uppstår dock bara under ett enda tillfälle under hela simuleringsperioden. Vid detta tillfälle närmar sig utomhustemperaturen 30 °C vilket kan ses som en ovanligt hög utomhustemperatur.
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Medeltemperatur i Eken (-) Samlad frånluftstemperatur (-)Tilluftstemperatur (-) Tillufts- och frånluftsflöde (-)
-6000
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Luftflöde (W) Aktivitet (W)Belysning (W) Fönster inkl. diffus solinstrålning (W)Utrustning (W) Direkt solinstrålning (W)Väggar och konstruktion (W)
| 31 |
Diagram 19. Kyleffektsuttaget under scenario 1
5.2.3 Analys En tes som skulle kontrolleras i scenariot var om tilluftstemperaturen ändras när enbart en utbildningslokal brukas. Simuleringen visade att lokalens frånluft höjde den samlade frånluftstemperaturen i stor utsträckning och tilluftstemperaturen sjönk för att kompensera. Detta beror på att luftflödet i lokalen ökas vilket ger att den samlade frånluften innehåller en större del av lokalens frånluft än andra lokaler, som enbart har grundflöde. Skulle inte luftflödet ändras i lokalen i samma grad skulle inte heller tilluftstemperaturen sänkas i samma utsträckning. I scenariot klarar ventilationssystemet med nöd och näppe av att kyla utbildningslokalen och hålla temperaturen på en godtagbar nivå. Mitt på dagen när utbildning pågår stiger temperaturen i lokalen snabbt även fast ventilationsaggregatet levererar lägst tillåtna tilluftstemperatur och ventilationställdonen är fullt öppna och levererar maximalt luftflöde. Även när ingen utbildning sker försöker rumsregulatorn ständigt att sänka temperaturen i lokalen genom att öka på luftflödet men kommer aldrig ner under inställt börvärde (21 °C).
5.3 Scenario 2 – värmelast i alla utbildningslokaler
5.3.1 Förutsättningar I scenario 2 brukas utbildningslokalen Eken av 15 personer medan övriga utbildningslokaler brukas av 10 personer. Tidsintervallet sattes mellan kl. 09.00 12.00 och 13.00 – 16.00 den 1 till 5 juli. CLO är lika som i tidigare simuleringar och aktivitetsgraden sattes till 1,2 som i scenario 1. I likhet med scenario 1 sattes 6 och 7 juli som helgdagar och utrustning och belysning i utbildningslokalerna används bara när aktivitet pågår i respektive lokal. I resterande lokaler är aktiviteten likadan som under valideringsveckan.
5.3.2 Resultat Nedan i Diagram 20 syns medeltemperaturen i utbildningslokal Eken, Linden och i entréhallen. Noterbart är att entréhallen inte får problem med nedkylning, snarare tvärtom. Värmen i lokalen kommer från solinstrålning under förmiddagen då lokalen har en stor glasyta mot norr på cirka 37 m2 som inte har något solskydd. En till simulering gjordes under samma tidsperiod men där
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Kyleffekt (kW)
| 32 |
solstrålningen sänktes till ett minimum, denna simulering behandlas längre ned i detta kapitel. Temperaturen i utbildningslokalerna håller sig på en acceptabel nivå med toppar på lite drygt 23,5 °C i utbildningsrum Linden. Dock är rumsregulatorerna i Eken, Linden och Aspen inställda på att hålla temperaturen inom intervallet 19 – 21 °C vilket de inte klarar av under simuleringsperioden. Koldioxidvärden för alla lokaler presenteras ej här men en kontroll gjordes och när aktivitet pågår i lokalen ligger koldioxidhalten på runt 500 – 600 ppm för alla utbildningslokaler vilket är inom ramen för acceptabel luftkvalitet.
Diagram 20. Temperatur i utbildningslokal Eken, Linden och entréhall under scenario 2
Övriga utbildningslokaler tillsammans med grupprum Aspen återfinns i Diagram 21 nedan. I diagrammet syns skillnaden mellan lokaler vars rumsregulator har driftläge Standby inställt och de som är inställda på driftläge Occupied. Utbildningslokalerna Björken och Lönnen har i genomsnitt en högre temperatur än övriga lokaler. Temperaturen hålls dock fortfarande på en godtagbar nivå. Notera att grupprum Aspen har samma aktivitetsschema som under valideringsveckan.
Diagram 21. Temperatur i utbildningslokal Björken, Lönnen och grupprum Aspen
2020,5
2121,5
2222,5
2323,5
2424,5
25
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Utb.lokal Eken (°C) Utb.lokal Linden (°C) Entréhall (°C)
2020,5
2121,5
2222,5
2323,5
2424,5
25
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Utb.lokal Björken (°C) Utb.lokal Lönnen (°C) Grupprum Aspen (°C)
| 33 |
Tillufts- och frånluftstemperatur i ventilationsaggregatet presenteras nedan i Diagram 22. Tilluftstemperaturen är i stort sett ständigt nere på sin lägsta tillåtna nivå (16 °C) när aktivitet pågår i lokalerna (kl. 09.00 – 16.00). Under lunchtid kan det tydligt ses att tilluftstemperaturen höjs tillfälligt då kylbehovet minskar, men mitt på dagen den 3 juli höjs tilluftstemperaturen kraftigt vilket inte beror på minskat kylbehov. Anledningen är att kylbatteriet inte klarar av att leverera den kyla som krävs och tilluftstemperaturen stiger.
Diagram 22. Tillufts- och frånluftstemperaturen i ventilationsaggregatet i scenario 2
Luftflöden för utbildningslokal Eken och Linden återfinns i Diagram 23. Nästan varje vardag når luftflödet sitt högsta möjliga flöde (1000 l/s för Eken och 500 l/s för Linden). Noterbart är att luftflödena aldrig kommer ner på sin grundnivå vilket tyder på att rumsregulatorerna inte klarar av att hålla lokalerna inom inställt börvärde. Ekens rumsregulator kan reglera luftflödet mellan 200 – 1000 l/s och Lindens mellan 100 – 500 l/s.
Diagram 23. Utbildningslokal Eken och Lindens sammanlagda luftflöden i scenario 2
15161718192021222324
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Tilluftstemperatur (°C) Frånluftstemperatur (°C)
0
200
400
600
800
1000
1200
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Utb.lokal Eken (l/s) Utb.lokal Linden (l/s)
| 34 |
Diagram 24 visar luftflöde för resterande lokaler. Då utbildningslokal Björken och Lönnen är inställd på driftläge Standby när ingen aktivitet pågår är det varmare i dessa lokaler än övriga varför ventilationsställdonen öppnas fullt när lokalen väl används. Lönnens och Björkens rumsregulatorer kan reglera luftflödet mellan 100 – 500 l/s och Aspens mellan 50 – 150 l/s.
Diagram 24. Utbildningslokal Lönnen, Björken och grupprum Aspens sammanlagda luftflöden i scenario 2
Effektuttaget på kylbatteriet under simuleringen återfinns i Diagram 25 nedan. Maximal effekt på kylbatteriet beräknades till cirka 32,3kW, se Bilaga C för beräkning. Under ett par tillfällen är kylbehovet så stort att maxeffekten nås vilket beror på den varma uteluften. För att se vilken maxeffekt som krävs för att kylbatteriet ska klara av att leverera den kyla som behövs under scenario 2 genomfördes testsimuleringar. Testsimuleringarna visade att en total effekt på 45 kW behövs för att täcka kylbehovet under scenario 2.
Diagram 25. Kyleffektsuttaget under scenario 2
0
100
200
300
400
500
600
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Utb.lokal Lönnen (l/s) Utb.lokal Björken (l/s) Grupprum Aspen (l/s)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Kyleffekt (kW)
| 35 |
En simulering utfördes för att se hur temperaturen förändras i entréhallen när solinstrålningen minimeras. Resultatet återfinns i Diagram 26 och visar att temperaturen i lokalen förblir på ungefär samma nivå och något problem med låg temperatur förekommer ej. Det som värmer upp lokalen när solinstrålningen är minimerad är belysningen. En till simulering gjordes där belysningen stängdes av under simuleringsperioden vilket resulterade i en i stort sett identisk kurva. Skillnaden var att ventilationsaggregatet och byggnadens stomme då stod för uppvärmningen av lokalen och inte belysningen.
Diagram 26. Temperatur i entréhall utan solinstrålning i scenario 2
5.3.3 Analys Tesen att entréhallen skulle bli väldigt kall när mycket utbildning pågår gick inte att påvisa i simuleringen. Temperaturen under simuleringen är dock ett medelvärde för hela lokalen och det kan fortfarande vara kallt på bottenvåningen. Tilluftskanalen i lokalen sitter på cirka 3,5 m höjd och när temperaturen på tilluften sänks till 16 °C sjunker den kalla luften fort ner till bottenvåningen och temperaturskillnaden blir stor i lokalen. Större problem med kyla kan förekomma när utomhustemperaturen är lägre än under sommarsimuleringen men inte så pass låg så att värmepumpen levererar varmvatten till radiatorkretsen. Då finns inget som värmer upp lokalen och det konstanta luftflödet från ventilationsaggregatet kan obehindrat kyla ner lokalen. Temperaturerna i övriga lokaler är acceptabla förutom vissa korta värmetoppar mitt på dagen. Dock så klarar inte rumsregulatorerna hålla temperaturen på inställt börvärde under simuleringen. Temperaturen ligger i snitt på 22,0 °C i utbildningslokalerna under simuleringsperioden och i snitt 0,5 °C varmare när utbildning pågår. Alla utbildningslokaler utom Eken har värmetoppar på 23,5 – 23,8 °C medan Ekens högsta temperatur är 23,1 °C.
19
19,5
20
20,5
21
21,5
22
22,5
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Entréhall utan solstrålning (°C)
| 36 |
| 37 |
6. Åtgärdsförslag Nedan presenteras förslag till åtgärder som arbetats fram efter analys av simuleringsresultaten i föregående kapitel. Kapitlet innehåller även en kort avslutande diskussion. Då simuleringarna inte påvisar de värmeproblem som upplevs i verkligheten kommer inte simuleringar med införda åtgärdsförslag att ge ett helt tillförlitligt resultat. Effekterna av åtgärdsförslagen nedan kan således vara svåra att förutse och vissa förslag kan även eventuellt vara överflödiga. De åtgärdsförslag som presenteras bör med fördel implementeras var för sig och inte alla på en gång, detta för att se vilken effekt varje ändring gör. Åtgärdsförslagen i kapitlet behandlar främst sommarväder, det kan visa sig att vissa åtgärdsförslag som införs inte fungerar lika optimalt vintertid.
6.1 Åtgärdsförslag ventilationssystem
6.1.1 Tilluftsreglering med uteluftskompensering Simuleringsresultatet påvisade att dagens styrning med frånluftsreglering bör fungera väl om allt är rätt injusterat. I verkligheten fungerar det dock ej och en väg att gå för att lösa problemet kan vara att byta till tilluftsreglering på ventilationsaggregatet. Om aggregatet ställs in på en fast tilluftstemperatur på cirka 19 °C med uteluftskompensering hålls samma tilluftstemperatur oberoende av värmelast. Då är det enbart luftflödet, och alltså rumsregulatorerna, som reglerar temperaturen i respektive lokal. Det bör ge ett bättre inomhusklimat när det är utbildning i bara en lokal. Risken är att lokaler som inte används blir kalla, men för att kompensera detta kan grundflödet eventuellt sänkas genom att justera ventilationsställdonen. Uteluftskompensering innebär att tilluftstemperaturen anpassas efter utomhustemperaturen, exempelvis att tilluftstemperaturen sänks när utomhustemperaturen är över en viss temperatur och höjs när den är under en viss temperatur. Detta för att kompensera för sommar- respektive vintertemperaturer. En simulering med tilluftsreglering gjordes under sommaren där scenario 2 togs som utgångspunkt. En konstant tilluftstemperatur på 19 – 2 = 17 °C användes (– 2 °C är inställd uteluftskompensering under sommaren). Temperaturen i utbildningslokal Eken och Linden efter simuleringen återfinns i Diagram 27. Resultatet visar att temperaturen sänks ordentligt i lokalerna och temperaturen kommer ner inom rumsregulatorernas inställda börvärde när lokalen inte används. Detta medför att ventilationsaggregatets fläktar kan gå ner i varv vilket sänker elförbrukningen kraftigt. Dock så förekommer nästan samma höga värmetoppar som vid frånluftsreglerad ventilation. Vid frånluftsreglering kunde tilluften sänkas ner till 16 °C medan i simuleringen med tilluftsreglering hålls tilluftstemperaturen på konstant 17 °C vilket ger en något sämre kyleffekt vid hög belastning under en längre tidsperiod. Detta kompenseras något med att byggnadens stomme, till en början, håller en lägre temperatur och hjälper till att kyla.
| 38 |
Diagram 27. Temperatur i Eken och Linden med frånlufts- och tilluftsreglering
I Diagram 28 nedan visas skillnaden i total fläkteffekt mellan frånlufts- och tilluftsreglering. När lokalerna inte används minskar fläkteffekten radikalt, elförbrukningen sänks med 149 kWh under simuleringsveckan vilket ger en sänkning med 34,5 % i jämförelse med ett frånluftsreglerat system. Även en årssimulering utfördes där tilluftstemperaturen sattes till 17 °C mellan juni – augusti, 20 °C mellan november – mars och 19 °C övriga månader. Simuleringen gav en sänkning av fläktarnas elförbrukning med totalt 1400 kWh under ett år, vilket enbart motsvarar en procentuell sänkning med 7 %. Detta visar på att den största besparingen sker under sommarhalvåret då kylbehovet är som störst. Då scenario 2 innehåller en större värmelast än vad som är normalt under en längre period bör åtgärdsförslaget med stor sannolikhet sänka elförbrukningen mer än vad årssimuleringen visar. Byggnadens värmebehov i årssimuleringen minskade med 1500 kWh vilket procentuellt motsvarar en sänkning med 3 %.
Diagram 28. Jämförelse mellan fläkteffekt vid frånlufts- och tilluftsreglering
Simuleringen visar också att det inte blir särskilt kallt i lokaler som inte används i samma utsträckning som utbildningslokalerna. Mintemperaturen som uppmättes i byggnadens lokaler under simulering hamnar runt 20 – 21 °C och förekommer bara nattetid.
18
19
20
21
22
23
24
25
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Eken - tilluftsreglering (°C) Eken - frånluftsreglering (°C)
Linden - tilluftsreglering (°C) Linden - frånluftsreglering (°C)
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Fläkteffekt - frånluftsreglering (W) Fläkteffekt - tilluftsreglering (W)
| 39 |
6.1.2 Aktivering av ventilationsaggregatets tidskanaler I dagsläget körs ventilationsaggregatet dygnet runt, året runt. Detta till ingen nytta förutom på sommaren. (När det är nog varmt utomhus och inomhus är funktionen sommarnattskyla aktiverad vilket kyler ner byggnaden under natten för att minska kylbehovet under dagen, mer om den funktionen nedan.) Efter arbetstid och när inget kylbehov finns kan ventilationsaggregatet med fördel gå ner i varv, alternativt helt stängas av. Detta ställs enkelt in genom att ange olika tidskanaler på ventilationsaggregatet. Då motionsrummet kan brukas kvällstid bör ventilationsaggregatet inte stängas av alltför tidigt på kvällen men kan sättas igång runt 30 – 60 min innan arbetstid dagen efter. För att se effekten av tidskanaler gjordes en årssimulering där återigen scenario 2 togs som utgångspunkt. Fläkteffekten sänktes med 50 % i perioden januari – maj och september – december. Tidsintervallet sattes mellan kl. 21.00 – 06.00 alla vardagar. Under helgdagar sänktes effekten till 50 % dygnet runt, även under sommaren. Eftersom funktionen sommarnattskyla tidvis körs under sommarhalvåret ändrades inte effekten på fläktarna alls på vardagar mellan juni – augusti. Effektskillnaden mellan införandet av tidskanaler och normal drift återfinns nedan i Diagram 29. Diagrammet kan vara svårt att tyda men beräkningar visar att under året med denna simulering sänktes effekten i snitt med 0,9 kW och totalt sjönk elförbrukningen med 8100 kWh under året. Procentuellt sänker åtgärden fläktarnas elförbrukning med 40,4 %. Samtidigt sänktes byggnadens värmebehov med 6500 kWh vilket motsvarar en sänkning med 13 %. Vid en implementering av tidskanaler skulle besparingen förmodligen bli större. Detta dels på grund av att det enligt uppgift normalt inte är någon personal i byggnaden under juli månad och dels på grund av att sommarnattskyla inte körs varje natt under sommarhalvåret. Simuleringen ger dock en indikation på besparingspotentialen. Simuleringen kördes även som sagt med en 50 % sänkning av fläkteffekten, vissa perioder kan eventuellt ventilationsaggregatet helt stängas av vilket skulle ge en större besparing.
Diagram 29. Jämförelse av fläkteffekt under år 2010 med tidskanaler införda och normal drift
0500
100015002000250030003500400045005000
Tidskanaler aktiverade (W) Tidskanaler ej aktiverade (W)
| 40 |
6.1.3 Kontroll av effekt i kylkrets Om kylbatteriet och/eller borrhålen inte kan leverera den kyla som behövs under sommaren kommer tilluftstemperaturen från ventilationsaggregatet att stiga vilket påverkar temperaturen i byggnaden i stor utsträckning. I uträkningen av kylbatteriets effekt beräknades att framledningstemperaturen från borrhålen under sommaren är konstant 12 °C men om för stor mängd kyla tas ur borrhålen kan temperaturen efterhand stiga och i viss mån påverka kylbatteriets effekt. Under sommarsimuleringarna maximerades effektuttaget vid ett par tillfällen, dock kan förutsättningarna ses som extrema då utomhustemperaturen närmade sig 30 °C.
6.2 Övriga åtgärdsförslag
6.2.1 Kontroll av luftflöden i byggnadens lokaler Simuleringen gav inte riktigt samma bild av de värmeproblem som förekommer i byggnaden under sommarhalvåret. En anledning kan vara att ventilationsställdonen inte levererar det flöde som relationshandlingarna visar. En besiktning av alla ställdon där luftflödena kontrolleras bör genomföras. Framförallt bör alla utbildningslokalers ventilationsställdon kontrolleras av utbildad fackman då de är de mest kritiska för de värmeproblem som uppstår. Ingen kontroll alls av dessa kunde utföras på grund av mycket svåråtkomliga ställdon.
6.2.2 Omställning av rumsregulatorerna till driftläge Standby Enligt beskrivningen som sitter på väggen vid varje rumsregulator ska alla lokaler med rumsregulatorer vara inställda på driftläge Standby men i dagsläget är enbart två lokaler inställda på detta driftsläge, Björken och Lönnen. Resterande lokaler är inställda på läge Occupied. Ekonomiskt sett vore det lukrativt att ställa om resterande rumsregulatorer till läge Standby då temperaturbörvärdet ändras från det idag inställda börvärdet på 22 – 24 °C (19 – 21 °C uppmätt) till 19 – 27 °C (16 – 24 °C). Det kan dock påverka inomhusklimatet negativt då det antingen kan vara väldigt kallt respektive varmt i en lokal när den tas i bruk. En simulering utfördes med scenario 2 som grund där alla lokaler med rumsregulator ställdes om till läge Standby. Diagram 30 visar skillnaden i temperatur i utbildningsrum Eken och Linden vid driftläge Occupied respektive Standby. Medeltemperaturen blir noterbart högre när driftläge Standby används men värmetopparna blir inte särdeles högre än när driftläge Occupied används vilket tyder på att ventilationssystemet snabbt kan ventilera bort den extra värmen som finns i lokalen när lokalen börjar användas. Någon större temperaturökning när lokalen brukas sker följaktligen ej.
| 41 |
Diagram 30. Jämförelse mellan temperaturen i Eken och Linden vid driftläge Standby och Occupied
Diagram 31 nedan visar skillnaden i total fläkteffekt mellan de olika driftlägena. Vid byte av driftläge skulle fläktarnas varvtal minska betydligt vilket syns i diagrammet. Totalt minskar elförbrukningen för fläktarna med cirka 151 kWh under simuleringen vilket i procent är en sänkning med 28,7 %. Årssimuleringen gav en sänkning med totalt 1800 kWh vilket är en procentuell sänkning med 9 %. Åtgärdsförslaget sänker elförbrukningen för fläktarna mest vid varmare temperaturer då det finns ett större kylbehov. Värmebehovet minskade med 3800 kWh under årssimuleringen vilket motsvarar en sänkning med 8 %. En notering är att lokalerna Björken och Lönnen redan är inställda på läge Standby och påverkas ej.
Diagram 31. Jämförelse i fläkteffekt mellan driftläge Standby och driftläge Occupied
6.2.3 Kontroll av injusteringsventiler på radiatorer Flertalet injusteringsventiler som kontrollerats på byggnadens radiatorer har varit nästan helt strypta vilket medfört att de haft problem att hålla värmen på en acceptabel nivå i den lokal de är placerade då effekten inte räckte till. Med tanke på den låga framledningstemperatur som används till radiatorerna blir effekten synnerligen låg om även vattenflödet genom radiatorn är lågt. Exempel på tidigare strypta radiatorer är radiatorn i herrarnas toalettutrymme på entréplan och radiatorn i grupprum Aspen på plan 2. En genomgång av alla ventiler av utbildad fackman är på sin plats.
2020,5
2121,5
2222,5
2323,5
2424,5
25
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Eken - driftläge Standby (°C) Eken - driftläge Occupied (°C)Linden - driftläge Standby (°C) Linden - driftläge Occupied (°C)
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
01
00
:00
01
04
:00
01
08
:00
01
12
:00
01
16
:00
01
20
:00
02
00
:00
02
04
:00
02
08
:00
02
12
:00
02
16
:00
02
20
:00
03
00
:00
03
04
:00
03
08
:00
03
12
:00
03
16
:00
03
20
:00
04
00
:00
04
04
:00
04
08
:00
04
12
:00
04
16
:00
04
20
:00
05
00
:00
05
04
:00
05
08
:00
05
12
:00
05
16
:00
05
20
:00
06
00
:00
06
04
:00
06
08
:00
06
12
:00
06
16
:00
06
20
:00
07
00
:00
07
04
:00
07
08
:00
07
12
:00
07
16
:00
07
20
:00
Fläkteffekt - driftläge Standby (W) Fläkteffekt - driftläge Occupied (W)
| 42 |
6.2.4 Belysningsstyrning i entréhall och café/paus En stor del av belysningen i entréhallen och all belysning i café/paus lär stängas av manuellt via strömbrytare vilket ofta glöms bort medan resterande belysning är inkopplad på en luxmätare och tidur. Ett åtgärdsförslag är att koppla in all belysning i entréhall och café/paus till luxmätaren och tiduret vilket skulle minska elförbrukningen både under dag och natt.
6.2.5 Aktivering av rumsregulator till bergvärmepump Utanför aggregatrummet på plan 2 sitter en rumsregulator som är inkopplad till värmepumpen men ej aktiverad. Den skulle med fördel kunna aktiveras så värmepumpen stänger av uppvärmningen till radiatorkretsen vid en viss inomhustemperatur. Vid mycket aktivitet i byggnaden kan det uppstå situationer där det inte behövs uppvärmning. En annan tänkbar lösning är att koppla in värmepumpen till ventilationsaggregatets frånluftstemperaturmätare. Det skulle ge en bättre bild av byggnadens faktiska inomhustemperatur än temperaturgivaren utanför aggregatrummet som endast mäter temperaturen lokalt i entréhallen.
6.2.6 Temperaturintervall för rumsregulatorer Rumsregulatorerna ska, enligt en skylt vid varje rumsregulator, vara inställd på att hålla temperaturen i lokalen mellan 20 – 22 °C. En kontroll av alla regulatorer visade att alla emellertid är inställda på det fabriksinställda intervallet 22 – 24 °C. En inomhustemperatur mellan 20 – 22 °C kan vara mer önskvärd än 22 – 24 °C men eftersom mätningar och simuleringar visade att regulatorerna egentligen arbetar inom intervallet 19 – 21 °C föreslås ingen ändring av intervallet.
6.3 Avslutande diskussion Sammantaget kan sägas att det finns stor potential att förbättra inomhusklimatet och samtidigt sänka energianvändningen. Det kan dock vara svårt att få en fungerande balans mellan de två. Åtgärdsförslaget med att ändra driftläget på alla rumsregulatorer till driftläge Standby är en åtgärd som kommer sänka elförbrukningen mycket men samtidigt förmodligen försämra inomhusklimatet något. Detta innebär alltså att en kompromiss mellan ekonomi och inomhusklimat kan behöva göras. Nedan i Tabell 19 följer en sammanfattning av de åtgärdsförslag som presenterades i kapitlet och, om uträknad, deras potentiella besparingspotential för byggnadens värmebehov och ventilationsaggregatets elförbrukning per år. Flertalet åtgärdsförslag har ej någon besparingspotential. Det beror i en del fall på att det inte gick att beräkna någon potential men även att det inte fanns tid till en utförligare utredning av åtgärdsförslaget.
| 43 |
Tabell 19. Sammanfattning av presenterade åtgärdsförslag och deras potentiella besparingspotential
Åtgärdsförslag Besparingspotential Besparingspotential
El - ventilationsagg. / år Värmebehov / år
Tilluftsreglering med uteluftskompensering 1400 kWh (7 %) 1500 kWh (3 %) Aktivering av ventilationsaggregatets tidskanaler 8100 kWh (40 %) 6500 kWh (13 %) Omställning av rumsregulatorer till driftläge Standby 1800 kWh (9 %) 3800 kWh (8 %) Kontroll av effekt i kylkrets - - Kontroll av luftflöden i byggnadens lokaler - - Kontroll av injusteringsventiler på radiatorer - - Belysningsstyrning i entréhall och café/paus - - Aktivering av rumsregulator till bergvärmepump - -
För att komma till rätta med värmeproblemen i byggnaden kan ytterliggare åtgärder behöva vidtas som inte utförts inom ramen av detta examensarbete. Främst behöver en utbildad ventilationstekniker mäta luftflöden i utbildningslokalerna för att kontrollera så att ventilationsställdonen verkligen fungerar som tänkt. En utbildad fackman skulle också behöva se över och justera in värmesystemet då flertalet injusteringsventiler på radiatorerna är väldigt strypta. En kontroll av kylkretsen för ventilationsaggregatet och dess effekt är också på sin plats för att utesluta ett effektproblem. Slutligen föreslås en ny mätningsomgång men denna gång under sommarhalvåret. Detta skulle ge ett mycket bättre underlag för att kunna utreda var problematiken med nuvarande inomhusklimat verkligen ligger.
| 44 |
| 45 |
7. Referenser
Tryckta källor Warfvinge, Catarina (2000). Utdrag ur Installationsteknik AK för V, Installationsteknik Lunds Tekniska Högskola.
Elektroniska källor Buderus (2009), Planungsunterlage Logatrend, http://www.buderus.de/pdf/unterlagen/DE/6720619183.pdf, (2010-10-04). Gemini Data Loggers (2010), Calibration and validation, http://www.geminidataloggers.com/calibration, (2010-10-28). Intab AB (2010a), Tinytag Plus TGP-1500, http://intab.se/zip/manuals/tiny/man_tag_plus_s.pdf, (2010-10-02). Intab AB (2010b), Tinytag Plus 2 TGP-4520, http://www.intab.se/tiny/s_tinylogger_datasheet.asp?ARTNR=TGP-4520, (2010-10-02). Intab AB (2010c), TinyTag Plus 2 TGP-4020, http://www.intab.se/tiny/s_tinylogger_datasheet.asp?ARTNR=TGP-4020, (2010-10-02). Intab AB (2010d), TinyTag Talk2 TK-4702, http://www.intab.se/tiny/s_tinylogger_datasheet.asp?ARTNR=TK-4702, (2010-10-02). Regin AB (2009), RC-O Rumsregulator med forceringsfunktion, http://www.reginproducts.se/Images/Original/208880_1_812.pdf, (2010-09-21). SMHI (2006), Extracting STRÅNG data 1, http://produkter.smhi.se/strang/extraction/index.php, (2010-11-13). SMHI (2008), STRÅNG - en modell för solstrålning, http://www.smhi.se/forskning/forskningsomraden/atmosfarisk-fjarranalys/strang-en-modell-for-solstralning-1.329, (2010-11-11). SMHI (2009), Olika sorters strålning, http://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/olika-sorters-stralning-1.5930, (2010-11-11). Swegon AB (2009a), Fyra oslagbara skäl att välja GOLD, http://www.swegon.com/Global/PDFs/Air%20handling%20units/GOLD%20ve
| 46 |
rsion%20C/General/_sv/01_general.pdf, (2010-09-21). Swegon AB (2009b), Översikt, http://www.swegon.com/Global/PDFs/Air%20handling%20units/GOLD%20version%20C/General/_sv/02_desc-ahu.pdf , (2010-09-21). Swegon AB (2009c), Drift- och skötselanvisning GOLD, storlek 04-80, http://www.swegon.com/Global/PDFs/Air%20handling%20units/GOLD%20version%20C/General/_sv/GOLDSK04-80.pdf, (2010-09-21). Wilo AB (2010), Wilo TOP-S 30/7, http://www.wilo.se/cps/rde/xchg/se-sv/layout.xsl/966.htm, (2010-11-25).
Otryckta källor Energiteknik AB (2009), Relationshandling V57-20 EQUA Simulation AB (2010a), Validation of IDA Indoor Climate and Energy 4.0 build 4 with respect to ANSI/ASHRAE Standard 140-2004. EQUA Simulation AB (2010b), Validation of IDA Indoor Climate and Energy 4.0 with respect to CEN Standard EN 15265-2007. EQUA Simulation AB, (2010c), IDA ICE 4.0 – IDA Resources Tranark AB (2009a), Relationshandling A-01.1-1 – Situationsplan Tranark AB (2009b), Relationshandling A-40.1-01 – Fasader Tranark AB (2009c), Relationshandling K151002 – BTG – platta - grundplatta Tranark AB (2009d), Relationshandling K202002 – Sektion A del 2, samverkansplatta - stomme Tranark AB (2009e), Relationshandling K202004 – Sektion B del 2 loftgång, samverkansplatta - stomme Tranark AB (2009f), Relationshandling K206006 – Detaljer Tranark AB (2009g), Relationshandling A-43.1-11 – Undertak bottenplan Tranark AB (2009h), Relationshandling A-40.2-1 – Sektioner Tranark AB (2009i), Relationshandling K202001 – Grundbalkar – bottenplatta - stomme Tranark AB (2009j), Relationshandling K202005 – Snitt C Murad vägg, Sektion C1 – del av entré-skärmtak, BTG – platta - stomme
| 47 |
Tranark AB (2009k), Relationshandling A-42.4-01 – Metallpartier Tranark AB (2009l), Relationshandling A-40.1-11 – Bottenplan Tranark AB (2009m), Relationshandling A-40.1-21 – Plan 1 - Trappa Tranark AB (2009n), Relationshandling A-42.4-01 – Metallpartier Tranark AB (2009o), Relationshandling A-42.4-02 – Metall-trä partier
Personlig kommunikation Berg, Martin - IVT Värmepumpar AB (2010), Diskussion om värmepump och beläggning för utbildningsrum, (2010-10-06). Eklund, Gunnar - IVT Värmepumpar AB (2010), Diskussion om ventilationsaggregatets kylbatteri, (2010-12-02). Ryckert, Mattias (2010), U-värde för träullit, [email protected], (2010-09-23). SMHI (2010), Klimatdata för väderstation i Malexander perioden 2010-01-01 – 2010-10-31, [email protected], (2010-11-17). Weisser, Jörg (2008), Bauteilkatalog IVT Training Centre, [email protected], (2008-01-16). 1 STRÅNG data used here are from the Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI), and were produced with support from the Swedish Radiation Protection Authority and the Swedish Environmental Agency.
| 48 |
| i |
Bilagor
Bilaga A – Kartläggning av lokaler Alla fönster och ytterdörrar har ett U-värde på 1,1 W/m2·K som gäller hela konstruktionen inklusive karm, detta enligt Tranark AB (2009n) & Tranark AB (2009o). Motionsrummets omklädningsrum och toalett har ej modellerats i simuleringen. All ventilation, uppvärmning och belysning för dessa rum har istället slagits samman och allt har lagts in under zonen 1.1 Motionsrum. En liten del av motionsrummet har även 3,3m i takhöjd istället för 2,5m, men simuleringen gjordes med 2,5m i takhöjd för hela rummet. Dam- och herrtoaletterna på plan 2 har slagits samman till en zon och döpts till 2.3 Toalett plan 2, där ingår belysning och ventilation för båda utrymmena. Entréhallens entréparti har förenklats för att underlätta modelleringen, entrépartiet med sluss implementerades ej i simuleringen, enbart två ytterdörrar användes.
Entréplan Tabell 20. Kartläggning av motionsrum i Greenhouse, entréplan
1.1 Motionsrum Användningsområde Gym med omklädningsrum Storlek 71.0m
2
Takhöjd 2.5m Fönster 2st Velfac F23/10, 2.3x1.0m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m, 1st
ytterdörr 1.0x2.1m Belysning 8st lågenergi á 55W,
8st lysrör á 14W, 3st lågenergi á 26W
Radiatorer 2st 0.8x0.06x0.6m, 1st 2.0x0.10x0.9m
Rumsreglering Manuell forcering av ventilation och rörelsedetektor för belysning
Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 110 l/s (1.55 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 210 l/s (2.96 l/s·m2)
frånluft grundflöde 130 l/s (1.83 l/s·m2)
frånluft maxflöde 230 l/s (3.24 l/s·m2)
| ii |
Tabell 21. Kartläggning av entréhallen i Greenhouse
1.2 Entréhall inkl. plan 2 Användningsområde Entréhall Storlek ca 130.0m
2
Takhöjd 2.5 – 10.4m Fönster 4st Velfac F9/25, 0.9x2.5m, 4st
Velfac F9/25, 0.9x3.2m, 2st Velfac F15/25, 1.5x2.5m, 4st Velfac F23/10, 2.3x1.0m, 2st Sapa, 1.4x4.8m
Dörrar 7st ytterdörrar 1.0x2.1m Belysning 20st lysrör á 28W, 6st lågenergi á
35W, 22st lågenergi á 24W Radiatorer 2st 0.9x0.15x0.9m,
2st 1.2x0.10x0.9, 2st 1.4x0.10x0.9m Rumsreglering Ingen reglering Ventilation Konstant (CAV) tilluft 310 l/s (2.38 l/s·m
2)
frånluft -
Tabell 22. Kartläggning av konferensrum Boken i Greenhouse, entréplan
1.3 Videokonferensrum – Boken Användningsområde Konferensrum Storlek 16.4m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 8st lysrör á 24W Radiatorer 1st 1.2x0.10x0.6m Rumsreglering Manuell forcering av ventilation
och rörelsedetektor för belysning Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 50 l/s (3.06 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 150 l/s (9.17 l/s·m2)
frånluft - Utrustning 1st projektor 250W, 5W standby
Tabell 23. Kartläggning av städutrymme i Greenhouse, entréplan
1.4 Städ Användningsområde Städförråd Storlek 2.88m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 2st lysrör á 14W Radiatorer - Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning Ventilation Konstant (CAV) tilluft - frånluft 20 l/s (6.94 l/s·m
2)
| iii |
Tabell 24. Kartläggning av toalett för rörelsehindrade i Greenhouse, entréplan
1.5 HWC Användningsområde Toalett för rörelsehindrade Storlek 4.9m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 2st lysrör á 26W, 1st lysrör á 14W Radiatorer - Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning Ventilation Konstant (CAV) tilluft - frånluft 310 l/s (4.11 l/s·m
2)
Tabell 25. Kartläggning av damtoalett i Greenhouse, entréplan
1.6 Toalett dam Användningsområde Toalettutrymme för damer Storlek 10.1m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 4st lysrör á 18W, 2st lysrör á 14W,
2st lysrör á 26W Radiatorer 1st 0.4x0.10x0.9m Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning Ventilation Konstant (CAV) tilluft - frånluft 60 l/s (5.93 l/s·m
2)
Tabell 26. Kartläggning av herrtoalett i Greenhouse, entréplan
1.7 Toalett herr Användningsområde Toalettutrymme för herrar Storlek 8.3m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 4st lysrör á 18W, 2st lysrör á 14W,
2st lysrör á 26W Radiatorer 1st 0.4x0.10x0.9m Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning Ventilation Konstant (CAV) tilluft - frånluft 60 l/s (7.24 l/s·m
2)
| iv |
Tabell 27. Kartläggning av kontor Lärken i Greenhouse, entréplan
1.8 Kontor - Lärken Användningsområde Kontor för utbildningsansvariga Storlek 69.2m
2
Takhöjd 3.285m Fönster 8st Velfac F12/30, 1.2x3.0m Dörrar 1st innerdörr 0.9x2.0m Belysning 15st lysrör á 28W Radiatorer 2st 3.0x0.15x0.6 Reglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 100 l/s (1.45 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 300 l/s (4.34 l/s·m2)
frånluft - Utrustning 3st datorer á 100W
Tabell 28. Kartläggning av kopieringsrum i Greenhouse, entréplan
1.9 Kopiering Användningsområde Förråd och kopieringsrum Storlek 17.1m
2
Takhöjd 3.285m Fönster 2st Velfac F12/30, 1.2x3.0m Dörrar 1st innerdörr 0.9x2.0m, 1st
innerdörr 1.2x2.0m Belysning 6st lysrör á 28W Radiatorer 1st 1.2x0.15x0.9m Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning,
ventilationen styrs av kontoret Lärkens rumsregulator
Ventilation Variabelt (VAV) tilluft - frånluft grundflöde 70 l/s (4.08 l/s·m
2)
frånluft maxflöde 220 l/s (12.82 l/s·m2)
Utrustning 1st kopieringsapparat 150W
Tabell 29. Kartläggning av förråd för värmepumpar i Greenhouse, entréplan
1.10 Förråd värmepumpar Användningsområde Förråd för bl. a. värmepumpar Storlek 17.1m
2
Takhöjd 3.285m Fönster 2st Velfac F12/30, 1.2x3.0m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 6st lysrör á 28W Radiatorer 1st 1.2x0.15x0.9m Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning,
ventilationen styrs av kontoret Lärkens rumsregulator
Ventilation Variabelt (VAV) tilluft - frånluft grundflöde 30 l/s (1.75 l/s·m
2)
frånluft maxflöde 80 l/s (4.66 l/s·m2)
| v |
Tabell 30. Kartläggning av övningsrum Granen i Greenhouse, entréplan
1.11 Praktisk Övning - Granen Användningsområde Utbildningsrum praktiska övningar Storlek 42.9m
2
Takhöjd 3.285m Fönster 4st Velfac F12/30, 1.2x3.0m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 18st lysrör á 28W Radiatorer 1st 2.0x0.15x0.9m Rumsreglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 50 l/s (1.17 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 250 l/s (5.83 l/s·m2)
frånluft -
Tabell 31. Kartläggning av apparatrum i Greenhouse, entréplan
1.12 Apparatrum Användningsområde Supportrum för utbildningsrum Storlek 17.6m
2
Takhöjd 3.285m Fönster 2st Velfac F12/30, 1.2x3.0m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 6st lysrör á 28W Radiatorer 1st 1.0x0.15x0.9m Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning,
ventilationen styrs av Tallens och Granens rumsregulatorer
Ventilation Variabelt (VAV) tilluft - frånluft grundflöde 100 l/s (5.83 l/s·m
2)
frånluft maxflöde 500 l/s (29.14 l/s·m2)
Utrustning 4st pump á 30W, 7st pump á 20W
Tabell 32. Kartläggning av övningsrum Tallen i Greenhouse, entréplan
1.13 Praktisk Övning - Tallen Användningsområde Utbildningsrum praktiska övningar Storlek 43.7m
2
Takhöjd 3.285m Fönster 5st Velfac F12/30, 1.2x3.0m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.0m Belysning 18st lysrör á 28W Radiatorer 1st 2.0x0.15x0.90m Rumsreglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 50 l/s (1.14 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 250 l/s (5.72 l/s·m2)
frånluft - Utrustning 1st projektor 280W, 5W standby
| vi |
Plan 2 Tabell 33. Kartläggning av aggregatrum i Greenhouse, plan 2
2.1 Aggregatrum Användningsområde Aggregatrum för ventilations- och
uppvärmningssystem Storlek 57.4m
2
Takhöjd 2.7 - 4.3m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning - Radiatorer 1st 0.9x0.15x0.9m Rumsreglering Ingen reglering Ventilation Ingen ventilation tilluft - frånluft - Utrustning 1st ventilationsaggregat 2000W,
1st värmepump 3500W 1st frys 150W
Tabell 34. Kartläggning av café/paus i Greenhouse, plan 2
2.2 Café/Paus Användningsområde Fikarum med kök Storlek 30.6m
2
Takhöjd 2.7 - 4,3m Fönster - Dörrar - Belysning 12st lysrör á 42W Radiatorer 1st 2.3x0.10x0.6m Rumsreglering Ingen reglering Ventilation Konstant (CAV) tilluft - frånluft 100 l/s (3.27 l/s·m
2)
Utrustning 1st kylskåp 25W, 1st kaffeautomat 125W
Tabell 35. Kartläggning av toaletter på plan 2 i Greenhouse
2.3 Toalett plan 2 Användningsområde Toalettutrymme Storlek 20.3m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning 3st lysrör á 18W, 2st lysrör á 14W,
3st lysrör á 26W Radiatorer 2st 1.2x0.06x0.6m Rumsreglering Ingen reglering Ventilation Konstant (CAV) tilluft - frånluft 80 l/s (3.95 l/s·m
2)
| vii |
Tabell 36. Kartläggning av utbildningsrum Eken på plan 2 i Greenhouse
2.4 Utbildningsrum – Eken Användningsområde Utbildningsrum för teoriutbildning Storlek 69.7m
2
Takhöjd 2.9 – 6.0m Fönster 8st Velfac F12/25, 1.2x2.5m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning 16st lysrör á 54W Radiatorer 2st 2.0x0.10x0.9m Rumsreglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 100 l/s (1.43 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 500 l/s (7.17 l/s·m2)
frånluft 100 l/s (1.43 l/s·m2)
frånluft maxflöde 500 l/s (7.17 l/s·m2)
Utrustning 1st smartboard 400W, 1st dator 100W
Tabell 37. Kartläggning av utbildningsrum Linden på plan 2 i Greenhouse
2.5 Utbildningsrum – Linden Användningsområde Utbildningsrum för teoriutbildning Storlek 34.3m
2
Takhöjd 2.9 – 6.0m Fönster 4st Velfac F12/25, 1.2x2.5m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning 8st á 54W Radiatorer 1st 2.0x0.10x0.9m Rumsreglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 50 l/s (1.46 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 250 l/s (7.28 l/s·m2)
frånluft 50 l/s (1.46 l/s·m2)
frånluft maxflöde 250 l/s (7.28 l/s·m2)
Utrustning 1st smartboard 400W
Tabell 38. Kartläggning av utbildningsrum Lönnen på plan 2 i Greenhouse
2.6 Utbildningsrum – Lönnen Användningsområde Utbildningsrum för teoriutbildning Storlek 34.3m
2
Takhöjd 2.9 – 6.0m Fönster 4st Velfac F12/25, 1.2x2.5m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning 8st á 54W, 1st lysrör á 28W Radiatorer 1st 2.0x0.10x0.9m Rumsreglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 50 l/s (1.46 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 250 l/s (7.28 l/s·m2)
frånluft 50 l/s (1.46 l/s·m2)
frånluft maxflöde 250 l/s (7.28 l/s·m2)
| viii |
Tabell 39. Kartläggning av utbildningsrum Björken på plan 2 i Greenhouse
2.7 Utbildningsrum – Björken Användningsområde Utbildningsrum för teoriutbildning Storlek 34.3m
2
Takhöjd 2.9 – 6.0m Fönster 4st Velfac F12/25, 1.2x2.5m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning 8st lysrör á 54W, 2st lysrör á 28W Radiatorer 1st 2.0x0.10x0.9m Rumsreglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 50 l/s (1.46 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 250 l/s (7.28 l/s·m2)
frånluft 50 l/s (1.46 l/s·m2)
frånluft maxflöde 250 l/s (7.28 l/s·m2)
Utrustning 1st projektor 270W
Tabell 40. Kartläggning av kapprum på plan 2 i Greenhouse
2.8 Kapprum plan 2 Användningsområde Kapprum Storlek 6.0m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar - Belysning 2st lysrör á 18W Radiatorer - Rumsreglering Ingen egen reglering, ventilationen
styrs av Aspens rumsregulator Ventilation Variabelt (VAV) tilluft - frånluft 50 l/s (8.33 l/s·m
2)
frånluft maxflöde 150 l/s (25 l/s·m2)
Tabell 41. Kartläggning av städutrymmet på plan 2 i Greenhouse
2.9 Städ plan 2 Användningsområde Städförråd Storlek 3.6m
2
Takhöjd 2.5m Fönster - Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning 2st lysrör á 14W Radiatorer 1st 0.6x0.06x0.4m Rumsreglering Rörelsedetektor för belysning Ventilation Konstant (CAV) tilluft - frånluft 20 l/s (5.56 l/s·m
2)
| ix |
Tabell 42. Kartläggning av grupprummet Aspen på plan 2 i Greenhouse
2.10 Grupprum – Aspen Användningsområde Grupp- och konferensrum Storlek 24.7m
2
Takhöjd 2.9 – 5.14m Fönster 4st Velfac F12/25, 1.2x2.5m Dörrar 1st innerdörr 1.2x2.1m Belysning 6st lysrör á 28W Radiatorer 1st 3.0x0.15x0.6m Rumsreglering Rumsregulator och rörelsedetektor Ventilation Variabelt (VAV) tilluft grundflöde 50 l/s (2.02 l/s·m
2)
tilluft maxflöde 150 l/s (6.07 l/s·m2)
frånluft -
| x |
| xi |
Bilaga B – Tidsschema för lokaler Bilagan inkluderar tidsschema för aktivitet, belysning samt utrustning per lokal för valideringsveckan.
Aktivitet CLO är ett värde på isoleringsgrad för klädsel. Alla scheman i simuleringen förutsätter ett CLO på 0,85 ± 0,25. En naken person har ett CLO på 0 och normal inomhusklädsel har ett CLO på 1,0. När det är kallt i lokalen kommer simuleringsprogrammet räkna med en högre CLO på upp till 1,10 (0,85 + 0,25) och när det är varmare så kan simuleringsprogrammet gå ner till 0,60 i CLO (0,85 - 0,25). Aktivitetsgraden MET nedan anger värmealstringen där 1,0 MET är värmealstringen under sömn (motsvarar 85 W), 1,2 MET stillasittande, 1,4 MET motsvarar skrivbordsarbete, 2,9 MET promenering och 8,0 MET hård träning. Finns inte dagen med i schemat existerar ingen aktivitet den dagen.
Entréplan
1.1 Motionsrum Då utnyttjandegraden av motionsrummet var svår att överblicka togs en ungefärlig beläggning av lokalen fram. Då det handlar om ett gym så sattes MET till 8,0.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 12.00 – 13.00, 17.00 – 20.00 3 8.0 04 oktober 12.00 – 13.00, 17.00 – 20.00 3 8.0
1.2 Entréhall Nyttjandegraden av entréhallen var svår att överblicka, en ungefärlig beläggning av lokalen togs fram. MET sattes till 2,9 då entréhallen främst använts som en transportsträcka mellan olika lokaler.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 08.00 – 18.00 0.5 2.9 04 oktober 08.00 – 18.00 0.5 2.9
1.3 Videokonferensrum – Boken Schemat togs fram med hjälp av ett bokningsschema och genom e-mailkonversationer med anställda. Då lokalen enbart används till möten och konferenser sattes MET till 1,2.
Datum Beläggning Antal MET 27 september 11.00 – 12.00, 13.00 – 15.30,
15.30 – 16.30 2.5 5
1.2 1.2
29 september 09.00 – 12.00, 13.00 – 16.00 9 1.2 30 september 12.00 – 13.00
14.00 – 15.00 3 6
1.2 1.2
| xii |
01 oktober 13.00 – 14.30 4 1.2 04 oktober 14.00 – 16.30 3 1.2
1.4 Städ Eftersom städutrymmet används så pass sällan sattes beläggningen till 0 i lokalen under valideringsveckan.
1.5 HWC, 1.6 Toalett dam, 1.7 Toalett herr Då nyttjandegraden av handikapptoaletten och övriga toalettutrymmen var svår att överblicka togs en ungefärlig beläggning av lokalerna fram.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 08.00 – 08.30, 10.00 – 11.00, 12.00 –
12.30, 14.00 – 14.30, 16.00 – 17.00 1 1.4
04 oktober 08.00 – 08.30, 10.00 – 11.00, 12.00 – 12.30, 14.00 – 14.30, 16.00 – 17.00
1 1.4
1.8 Kontor – Lärken Schemat togs fram genom iakttagande hur de anställda ungefärligt brukade lokalen under mätperioden. Lokalen fungerar som kontor och MET sattes till 1,4.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 08.00 – 18.00 2 1.4 04 oktober 08.00 – 18.00 2 1.4
1.9 Kopieringsrum Beläggningen var svår att få grepp om varför en uppskattad beläggning togs fram.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 08.00 – 18.00 0.2 1.4 04 oktober 08.00 – 18.00 0.2 1.4
1.10 Förråd värmepumpar Beläggningen var svår att få grepp om varför en ungefärlig beläggning togs fram.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 08.00 – 08.30, 10.00 – 11.00, 12.00 –
12.30, 14.00 – 14.30, 16.00 – 17.00 0.5 1.4
04 oktober 08.00 – 08.30, 10.00 – 11.00, 12.00 – 12.30, 14.00 – 14.30, 16.00 – 17.00
0.5 1.4
1.11 Praktisk Övning – Granen Schemat togs fram genom diskussion med de anställda i byggnaden. Lokalen används till praktiska övningar varför MET sattes till 2,2.
Datum Beläggning Antal MET 28 september – 30 september
11.00 – 12.00, 14.00 – 16.00 3 2.2
| xiii |
1.12 Apparatrum Apparatrummet används så pass sällan så beläggningen sattes till 0 under mätperioden.
1.13 Praktisk Övning – Tallen Schemat togs fram genom diskussion med de anställda i byggnaden. Lokalen används till praktiska övningar varav MET sattes till 2,2.
Datum Beläggning Antal MET 28 september – 30 september
11.00 – 12.00, 14.00 – 16.00 3 2.2
Plan 2
2.1 Aggregatrum Aggregatrummet används så pass sällan så beläggningen sattes till 0 under mätperioden.
2.2 Café/Paus Beläggningen var svår att få grepp om varför en uppskattad beläggning togs fram.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 10.00 – 10.30, 12.00 – 13.00, 15.00 –
15.30 2 1.2
04 oktober 10.00 – 10.30, 12.00 – 13.00, 15.00 – 15.30
2 1.2
2.3 Toalett plan 2 Beläggningen i toalettutrymmet var svår att få grepp om varför en uppskattad beläggning togs fram.
Datum Beläggning Antal MET 27 september – 01 oktober 08.00 – 08.30, 10.00 – 11.00, 12.00 –
12.30, 14.00 – 14.30, 16.00 – 17.00 1 1.4
04 oktober 08.00 – 08.30, 10.00 – 11.00, 12.00 – 12.30, 14.00 – 14.30, 16.00 – 17.00
1 1.4
2.4 Utbildningsrum – Eken Schemat togs fram med hjälp av ett bokningsschema och diskussion med de anställda i byggnaden.
Datum Beläggning Antal MET 28 september 09.00 – 11.30, 12.30 – 16.00 13 1.2 29 september 09.00 – 12.00, 13.00 – 16.00 6 1.2 30 september 09.00 – 12.00 13 1.2
| xiv |
2.5 Utbildningsrum – Linden Schemat togs fram med hjälp av ett bokningsschema och diskussion med de anställda i byggnaden. Den 30 september var vikdörrarna öppna mellan utbildningslokal Linden och Lönnen men i simulationen är väggarna fasta och värmelasten är istället jämnt fördelad per rum.
Datum Beläggning Antal MET 28 september 08.30 – 12.30, 13.00 – 16.00 7 1.2 29 september 09.00 – 12.00, 13.00 – 16.00 13 1.2 30 september 09.00 – 12.00
13.00 – 16.00 6 7
1.2 1.2
01 oktober 10.00 – 12.00 8 1.2
2.6 Utbildningsrum – Lönnen Schemat togs fram med hjälp av ett bokningsschema och diskussion med de anställda i byggnaden. Den 28 september var vikdörrarna öppna mellan utbildningslokal Lönnen och Björken men i simulationen är väggarna fasta och värmelasten är istället jämnt fördelad per rum.
Datum Beläggning Antal MET 28 september 09.00 – 12.00, 13.00 – 16.00 5 1.2 30 september 09.00 – 12.00
13.00 – 16.00 6 6
1.2 1.2
01 oktober 10.00 – 12.00 8 1.2
2.7 Utbildningsrum – Björken Schemat togs fram genom diskussion med de anställda i byggnaden.
Datum Beläggning Antal MET 28 september 09.00 – 12.00, 13.00 – 16.00 6 1.2 30 september 10.00 – 12.00 4 1.2
2.8 Kapprum plan 2 Kapprummets beläggning ingår i entréhallens beläggning då ingen dörr finns mellan lokalerna, varför beläggningen sattes till 0 i lokalen.
2.9 Städ plan 2 Städutrymmet används så pass sällan så beläggningen sattes till 0 under valideringsveckan.
2.10 Grupprum – Aspen Schemat togs fram genom e-mailkonversationer med de anställda. Då lokalen enbart används till möten och konferenser sattes MET till 1,2.
Datum Beläggning Antal MET 28 september 09.00 – 12.30, 13.30 – 16.00 4 1.2 01 oktober 13.00 – 14.30 3 1.2
| xv |
Belysning För att simulera rörelsedetektorerna kopplades belysningen till aktivitetsschemat i de lokaler som har rörelsevakt varför de inte tas upp i detta avsnitt. Detta gäller alla lokaler förutom de som behandlas nedan.
1.3 Entréhall, 2.2 Café/Paus Som tidigare behandlats är viss del av belysningen i entréhall styrd av dagsljuset men simuleringsprogrammet kan ej dela upp belysningen per lokal varför all belysning i entréhall och café/paus följer samma schema, som är vardagar kl. 06.00 – 20.00.
Utrustning Den mesta utrustningen körs bara när lokalerna nyttjas och har alltså samma schema som aktivitetsschemat. Undantagen tas upp under detta avsnitt. Effekten som tas upp i detta avsnitt är värmeeffekt för respektive lokal och alltså inte den faktiska eleffekten som utrustningen förbrukar.
1.12 Apparatrum Den absolut största delen av värmeeffekten i utrustningen nedan tillförs vätskan och värmer alltså inte upp lokalen då det utanför byggnaden står en kondensor som ventilerar bort överskottsvärmen som skapas. Varför en uppskattad värmeeffekt för utrustningen togs fram, samtidigt är pumparna variabla varför effekten är svår att uppskatta.
Typ Beläggning Antal Effekt (W) Total effekt (W) Pump Alltid på 4 30 120 Pump Alltid på 7 20 140
Totalt 260
2.1 Aggregatrum Värmepumpens effekt är svår att uppskatta då kompressorn bara går när det finns ett värmebehov. En stor del av värmeeffekten i värmepump och ventilationsaggregat värmer upp vätskan respektive luften, därav är det svårt att uppskatta hur mycket värme som tilldelas lokalen. En uppskattad effekt togs fram för mätperioden.
Typ Beläggning Antal Effekt (W) Total effekt (W) Ventilationsaggregat Alltid på 1 300 300 Värmepump Alltid på 1 300 300
2.2 Café/Paus Kylskåpets och kaffemaskinens effekt är svår att uppskatta då de bara körs när det finns ett kaffe/kylbehov. En uppskattad snitteffekt togs fram för mätperioden.
Typ Beläggning Antal Effekt (W) Total effekt (W) Kylskåp Alltid på 1 25 25 Kaffeautomat Alltid på 1 125 125
| xvi |
| xvii |
Bilaga C – Beräkningar
Effektberäkning radiatorer Beräkning av radiatoreffekt utfördes enligt formel: 𝑃𝑟𝑎𝑑 = ∙ 𝐴𝑟𝑎𝑑 ∙ ∆𝑇𝑚 (𝑊) där 𝑃𝑟𝑎𝑑 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑜𝑟𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 (𝑊)
= 𝑣ä𝑟𝑚𝑒𝑔𝑒𝑛𝑜𝑚𝑔å𝑛𝑔𝑠𝑘𝑜𝑒𝑓𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡 (𝑊
𝑚2 ∙ ℃)
𝐴𝑟𝑎𝑑 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑜𝑟𝑛𝑠 𝑣ä𝑟𝑚𝑒𝑎𝑣𝑔𝑖𝑣𝑎𝑛𝑑𝑒 𝑦𝑡𝑎 (𝑚2) ∆𝑇𝑚 = 𝑚𝑒𝑑𝑒𝑙𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑠𝑘𝑖𝑙𝑙𝑛𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑙𝑙𝑎𝑛 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑜𝑐 𝑜𝑚𝑔𝑖𝑣𝑛𝑖𝑛𝑔 (℃) Källa: Warfvinge, 2000, s. 6:25.
ΔTm beräknades genom formeln 𝛥𝑇𝑚 =𝑇𝑓𝑟𝑎𝑚 − 𝑇𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟
ln 𝑇𝑓𝑟𝑎𝑚 −𝑇𝑟𝑢𝑚
𝑇𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟 −𝑇𝑟𝑢𝑚 − 𝑇𝑟𝑢𝑚
Där Tfram = 29,7 °C, Tretur = 24,4 °C och Trum=19,5 °C vilket ger ΔTm=7,23°C. Den värmeavgivande ytan Arad togs från tillverkarens specifikationer från produktbeskrivningen (Buderus, 2009). Beräkning av radiatorernas värmegenomgångskoefficient, h, enligt formel:
=𝐴𝑟𝑎𝑑 ∙ ∆𝑇𝑚
𝑃𝑟𝑎𝑑 (𝑊)
där
Värmeövergångskoefficient radiators insida 𝛼𝑖 (𝑊
𝑚2 ∙ ℃)
Plåttjocklek 𝑑 (𝑚)
Plåts värmeledningsförmåga 𝜆 (𝑊
𝑚∙ ℃)
Värmeövergångskoefficient radiators utsida 𝛼𝑢 ( 𝑊
𝑚2∙ ℃)
Källa: Warfvinge, 2000, s. 6:25.
Värden vid beräkning av radiatorernas h-värde togs från tillverkarens specifikationer där h sedan kunde lösas ut, för värden se Buderus (2009). Tillverkaren presenterar tre olika temperaturexempel med olika effekter där h beräknades för varje enskilt fall. Snittet av dessa h-värden användes sedan för att beräkna radiatoreffekten i byggnaden.
| xviii |
Radiatortyp Längd (cm) Bredd (cm) Höjd (cm) Arad (m2) Effekt (W) Logatrend VK-Plan 33 200 15 90 35.06 862 Logatrend VK-Plan 33 100 15 90 17.53 431 Logatrend VK-Plan 33 90 15 90 15.77 388 Logatrend VK-Plan 33 300 15 60 33.66 941 Logatrend VK-Plan 33 230 16 60 25.80 722 Logatrend VK-Plan 22 200 10 90 23.26 610 Logatrend VK-Plan 22 140 10 90 16.28 427 Logatrend VK-Plan 22 120 10 90 13.95 366 Logatrend VK-Plan 22 40 10 90 4.65 122 Logatrend VK-Plan 22 230 10 60 25.80 516 Logatrend VK-Plan 22 120 10 60 13.46 269 Logatrend VK-Plan 21 120 6 60 6.02 205 Logatrend VK-Plan 21 80 6 60 4.01 137 Logatrend VK-Plan 21 60 6 40 3.01 109
Effektberäkning kylbatteri För beräkning av kylbatteriets effekt användes nedan formel. Vätskan som används som köldbärare är en blandning av etanol och vatten. 𝑃 = 𝑐𝑝 ∙ 𝜌 ∙ 𝑞 ∙ ∆𝑇 𝑊 där 𝑃 = 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 𝑊 𝑐𝑝 = 𝑣ä𝑟𝑚𝑒𝑘𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑒𝑡 (𝐽/𝑘𝑔 ∙ °𝐶) 𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑒𝑡 𝑘𝑔/𝑙 𝑞 = 𝑓𝑙ö𝑑𝑒 𝑙/𝑠 ∆𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑠𝑘𝑖𝑙𝑙𝑛𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑙𝑙𝑎𝑛 𝑓𝑟𝑎𝑚 𝑜𝑐 𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟𝑙𝑒𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔(℃) De indata som användes är följande. 𝑐𝑝 = 4297 𝐽/𝑘𝑔 ∙ °𝐶 𝜌 = 0,966 𝑘𝑔/𝑙 ∆𝑇 = 16 − 12 = 4 ℃ Källa: Gunnar Eklund, IVT Värmepumpar AB, 2010.
𝑞 = 1,944 𝑙/𝑠 Källa: Wilo AB, 2010
| xix |
Effektberäkning ventilationsaggregat Då strömmätning bara utfördes på en fas konverterades mätningsresultatet från 1-fas till 3-fas. Beräkningar utfördes med formeln: 𝑃 = 3 ∙ 𝑈 ∙ 𝐼 ∙ 𝑃𝐹 𝑊 där 𝑃 = 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 𝑊 3 = 𝑎𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑓𝑎𝑠𝑒𝑟 𝑈 = 𝑓𝑎𝑠𝑠𝑝ä𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔 𝑉 𝐼 = 𝑙𝑖𝑛𝑗𝑒𝑠𝑡𝑟ö𝑚 𝐴 𝑃𝐹 = 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟𝑛 (−) Effektfaktorn 𝑃𝐹 uppmättes till 0,90 och som fasspänning användes 230V.
Verkningsgradsberäkning för ventilationsaggregat Verkningsgraden 𝜂, beräknades genom formeln
𝜂 =𝑇å−𝑇𝑢
𝑇𝑓−𝑇𝑢
där 𝜂 = 𝑣𝑒𝑟𝑘𝑛𝑖𝑛𝑔𝑠𝑔𝑟𝑎𝑑 % 𝑇å = 𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡𝑠𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 ℃ 𝑇𝑢 = 𝑢𝑡𝑜𝑚𝑢𝑠𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 ℃ 𝑇𝑓 = 𝑓𝑟å𝑛𝑙𝑢𝑓𝑡𝑠𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 ℃ Källa: Warfvinge, 2000, s.7:29-7:30
Beräkning av diffus och direkt solstrålning Förhållandet mellan global, direkt och diffus strålning ser ut som följer. 𝐺 = sin ∙ 𝐼 + 𝐷 där
𝐺 = 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑠𝑡𝑟å𝑙𝑛𝑖𝑛𝑔 (𝑊
𝑚2)
𝐼 = 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑘𝑡 𝑠𝑜𝑙𝑠𝑡𝑟å𝑙𝑛𝑖𝑛𝑔 (𝑊
𝑚2)
𝐷 = 𝑑𝑖𝑓𝑓𝑢𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑠𝑡𝑟å𝑙𝑛𝑖𝑛𝑔 (𝑊
𝑚2)
| xx |
= 𝑠𝑜𝑙ö𝑗𝑑𝑒𝑛 (−) Källa: SMHI, 2009
Direkt solstrålning togs direkt från STRÅNG-data och användes sedan i beräkningarna för den diffusa solstrålningen. Den globala strålningen som användes i beräkningarna delades upp mellan väderstationen i Norrköping och STRÅNG-data med en 50/50-fördelning. Solhöjden beräknades genom att använda formeln nedan. 𝑠𝑖𝑛 = 𝑠𝑖𝑛 𝑑 ∙ 𝑠𝑖𝑛 𝜑 − cos 𝑑 ∙ cos 𝜑 ∙ cos t där = 𝑠𝑜𝑙ö𝑗𝑑𝑒𝑛 𝑑 = 𝑑𝑒𝑘𝑙𝑖𝑛𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑒𝑛 𝜑 = 𝑜𝑟𝑡𝑒𝑛𝑠 𝑙𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑡 = 𝑡𝑖𝑚𝑣𝑖𝑛𝑘𝑒𝑙𝑛 Källa: Bülow-Hübe,2006, s.4.
Deklinationen (d) bestäms av solvinkeln som är årstidsberoende, se tabell nedan för mer information.
Dag 2009 2010 Deklination Vårdagsjämning 20 mars kl. 11.44 20 mars kl. 17.32 0° Sommarsolståndet 21 juni kl. 05.45 21 juni kl. 11.28 +23° Höstdagsjämning 22 september kl. 21.18 23 september kl. 03.09 0° Vintersolståndet 21 december kl. 17.47 21 december kl. 23.38 -23°
Med hjälp av dessa referenspunkter interpolerades ett timvärde mellan de olika dagarna för att få ett ungefärligt värde på deklinationen per timme under ett år. Latituden (φ) för IVT Värmepumpar är cirka 58,014. Timvinkeln (t) är solens vinkel under ett dygn och är helt årstidsoberoende. Den beräknades genom formeln nedan. 360
24= 15 (
𝑔𝑟𝑎𝑑𝑒𝑟
𝑡𝑖𝑚𝑚𝑒)
Exempelvis är timvinkeln 15˚ kl. 01.00, 180˚ kl. 12.00 på dagen och 270˚ kl. 18.00. Med hjälp av dessa data beräknades den totala solhöjden per timme under ett år. Solhöjden användes sedan när den diffusa solstrålningen beräknades genom att skriva om formeln till formeln nedan. 𝐷 = G − sin ∙ 𝐼 Ett års timvärden för den direkta solstrålningen och diffusa solstrålningen lades sedan in i klimatfilen och användes till simuleringen.
