Evaluation of new active technology for low-energy houses

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Bostäder och service svarar för hela 36 procent av Sveriges totala energianvändning, av detta står bostäder och lokaler för ungefär 86 procent. Den svenska riksdagen har antaget EU: s klimat-och energipolitiska mål som skall nås till 2020, som kallas "20-20-20"-målen. EU:s 20-20-20-mål innebär att vi ska minska klimat¬påverkan med 20 procent, uppnå 20 procent förnybar energi och ¬ef¬fek¬¬-tivisera energianvändningen med 20 procent, allt till år 2020. För svensk del är målet att ca hälften av "20-20-20"-målen skall uppnås inom bebyggelsen dvs. bostäder och lokaler. Målsättningen blir då till år 2020 en reduktion på ca 25 % av energianvändningen i bebyggelsen i förhållande till användningen 1995. Till år 2020 skall beroendet av fossila bränslen för energianvändning i bebyggelsesektorn vara brutet, samtidigt som andelen förnybar energi ökar kontinuerligt. Till år 2050 är Sverige nationella miljökvalitetsmål för energieffektivisering att energianvändningen i byggnader ska minska med 50 % jämfört med år 1995. För att uppnå dessa mål krävs energieffektivisering både vid ny- och ombyggnad samt i befintlig bebyggelse, samt att den energi som trots allt behöver tillföras är miljövänlig och förnybar. Flera faktorer påverkar spridningen av ny energi- och miljöteknik. Bland annat får tekniken inte vara för dyr. Samtidigt går det inte att begära att konsumenterna drastiskt ska sänka sin levnadsstandard för att spara energi. Ingen vill bo i ett hus som håller 10°C även om det är miljövänligt och är billigt i drift. I en ny doktorsavhandling undersöks därför två produkter med potential att minska energianvändningen och öka användningen av förnybar energi, ett solfönster dvs. ett fönster med en integrerad solcells/solfångar-hybrid för produktion av el och varmvatten samt en värmeväxlare för värmeåtervinning i självdragsventilation. Solfångarhybriden minskar behovet av köpt el och varmvatten men minskningen av effektbehovet är begränsad. En effektsänkning kan man däremot få genom att installera värmeåtervinningsaggregat för ventilationen som sparar energi oberoende av sol och vind. Solfångarhybriden består av vätskekylda absorbatorer varpå det limmats solceller. Detta gör att den delen av solstrålningen som inte används till elframställning i solcellen istället kan användas för att värma vatten. Själva solfångaren sitter monterad i ett fönster. Solfångaren är även utrustad med reflektorer, vars lutning kan ändras, placerade strax bakom absorbatorerna vilket bland annat möjliggör en ökad solstrålning på solfångaren, solskydd åt byggnaden samt minskade energiförluster genom fönstren då reflektorerna är stängda. Långtidsmätningar och avancerade beräkningar har genomförts för att utvärdera en solfångarhybrid. Utvärderingen visar att solfångarenheten fungerar bra på komponentnivå dvs. den producerar såväl el som varmvatten samtidigt som den fungerar som solskydd vid behov. Problem uppstår dock med den passiva uppvärmningen av huset. När solfångare och solceller absorberar solens strålar minskar samtidigt solstrålningen genom fönstret som i annat fall skulle värmt och lyst upp byggnaden. Detta minskade energiflöde genom fönstret gör att en stor del av vinsten med el- och värmeproduktionen raderas ut. Sammantaget kan man säga att det är bättre att placera solfångare och solceller på husets tak då denna möjlighet ges. En värmväxlare för självdragsystem har utvecklats. Laboratoriemätningar och avancerade beräkningar visar att värmeväxlaren skiljer sig från vanliga luftvärmeväxlare framförallt genom att tryckfallet är mycket lågt. När standardaggregat har ett tryckfall på flera hundra Pascal har den nya växlaren ett tryckfall på ungefär en Pascal. Trots det låga tryckfallet kan ventilationen under sommarhalvåret behöva förstärkas med en hjälpfläkt dvs. ett hybridventilationssystem. För maximal värmeåtervinnig har växlaren dimensionerats på ett sådant vis att den även har en hög värmeöverföring, förutom det låga tryckfallet. Laboratoriemätningar visar att en verkningsgrad på upp emot 80 % kan uppnås. Lågt tryckfall och hög värmeöverföring gör dock att växlaren bli stor och utrymmeskrävande. Det är därför viktigt att veta om detta så tidigt som möjligt i byggprocessen. Själva systemet bygger på att två vätskekopplade värmeväxlare arbetar mot varandra. En växlare på taket tar värme från den utgående luften och växlar över den till en vätska. Den värmda vätskan pumpas till värmeväxlaren i huset som är placerad vid den inkommande luften. Vätskan lämnar sin värme till den inkommande luften innan den pumpas tillbaka till taket för att påbörja ett nytt varv. Energibesparingen blir jämförbar med att installera fläktventilation med från- och tilluft med värmeväxlare, men med fördelen att elanvändning blir mycket lägre. Systemanalysen visar att tekniken kan användas även när hårda energimål satts upp för byggnaden, men att en hjälpfläkt behövs på sommarhalvåret för att få tillräcklig ventilation. Tekniken kan användas i såväl passivhus som nollenergihus. I framtiden behöver verkliga tester av ventilationssystemet genomföras. Frågor som måste besvaras är t.ex. hur smutsig luft påverkar värmeväxlarfunktionen. Kommer damm etc. att minska verkningsgraden? Hur styrs hjälpfläkten? Sammantaget är slutsatsen från ett energisperspektiv att solfönstret fungerar dåligt jämfört med en standard solfångare och en standard solcell. Hybridventilationssystemet med den utvecklade värmeväxlaren kan potentiellt bli ett intressant ventilationssystem för lågenergibyggnader eller vid renovering av bostäder för att reducera energianvändningen.