Nollenergihus som ekobyggarna skulle ha gjort det

12 augusti, 2010

För att testa idéer ritades en konstruktion för en mindre villa utanför Göteborg. Uppgiften var att villan skall utformas med så låg miljöpåverkan som möjligt. Därför är den konstruerad i material med låg miljöpåverkan. Genom ett system med stora solpaneler och värmelager kunde nollenergistandard nås.

Som utgångspunkt lades fast att villan skulle komma att stå på sin plats i åtminstone femtio år, troligen närmare hundra. All miljöpåverkan bör alltså dels undersökas för femtio års drift, för produktion samt för hus byggnadens delar kan tas om hand eller användas efter rivning. Det sammanslagna värdet är den egentliga miljöpåverkan.

Tänk – hela kedjan

För att bygga krävs resurser. Dessa bör i första hand tas från flöden, dvs resurser som hela tiden förnyas, exempelvis sol eller vind. I andra hand kan de tas från stabila fonder, exempelvis trä från skogen. Först i tredje hand bör lagerresurser användas. Lagerresurser återbildas inte under överskådlig framtid, exempelvis olja, men även sten. Lagerresurser som används bör bevaras nära sin ursprungliga form.

Byggnaden måste vara extremt energisnål. Det uppnår man genom att isolera väl, lufttäta väl och genom att ha en effektiv ventilation. Denna byggnaden ges kraftig isolering av halm. Men något som är lika viktigt men som oftast bortses ifrån, är att platseffektivitet är den kanske effektivaste metoden att nå energieffektivitet. För när kvadratmetrarna sjunker minskar inte internlasterna på samma sätt. Kan vi en bra villa för fyra personer på 100 kvm är det en viktig vinst.

I många lågenergiprojekt står miljöpåverkan under produktion för en onödigt stor del av total miljöpåverkan. Den andelen bör kunna minskas drastiskt genom användning av material som inte krävt så mycket energi eller transporter för att framställa. Detsamma gäller rivning. läs för övrigt Anna Joelssons rapport i ämnet, finns på Mittuniversitetets hemsida.

I stort sett hela konstruktionen skall kunna återanvändas eller i alla fall förbrännas som biobränsle. Halmbalar är ett exempel på ett material som kan vara extremt energisnålt och samtidigt isolera väl.

Energianvändningen under drift bör till så stor del som möjligt täckas av solenergi. Genom att ha överdimensionerade solpaneler och stor ackumulatorkapacitet kan enstaka soliga dagar även vintertid täcka delar av värmeenergin. Kan man lagra stora mängder värme och sedan med en värmepump värma ackumulatorvattnet med detta lager kan än mer energi sparas.

Elapparater och armatur liksom kranar väljs energisparande respektive snålspolande. Tydliga displayer i kök och vid utgång samt en gå-hemifrån-knapp minskar och effektiviserar energianvändningen ytterligare.

Konstruktion

För att utnyttja resurser med så låg miljöpåverkan som möjligt men ändå med goda energiegenskaper väljs halm som huvudkonstruktion. En självbärande halmkonstruktion är avancerad och sättningsbenägen, men kan styras att fungera väl.

Byggnaden står på en grund av 200 mm cellglas, dyrt och energikrävande i jämförelse med resten av konstruktionen, men energieffektivt i jämförelse med alternativen. Med cellglas får vi en stabil grund utan köldbryggor. Under cellglasen ligger 500 mm snäckskal som kapillärbrytande skikt och som isolering.

Väggarna är självbärande halmbalar, 450 mm. För att maximera isolervärden bör halmstråna vara vertikala. Självbärande halmhus är vanligt, dock ej med vertikala strån, eventuellt krävs därför en inre bärande stomme. Observera att halmbalarna är 450×450 mm, till skillnad mot normala 350×450. Väggarna är putsade på in- och utsida med ler- och kalkputs.

Taket är uppbyggt av tjocka plywoodskivor med tejpade och klämda skarvar. Ovanpå dessa ligger lättbalkar 600 mm med lerputs och dubbla halmbalar emellan, 2×300 mm. Ytterst en vanlig luftspalt och ett tak på råspont. Med denna tjocka isolering kan man antingen isolera råsponten invändigt eller utelämna luftspalten. Annars finns risk för fuktproblem efter kalla vinternätter.

Uppvärmning – solpaneler, värmelager och värmepump

I Bollebygd utanför Göteborg står en märklig enplansvilla. På södersidan stoltar en överdimensionerad solpanel på taket, och man kan ana tjocka väggar, men villan ser verkligen energislösande ut. Under förra året använde dock byggnaden bara 7 kWh värme per kvm. Byggnaden har ett enkelt tänk med ett komplicerat system. De stora solpanelerna fångar långt mer värme än behovet under sommaren och pumpar ner denna med vattenrör till ett kompakt gruslager under grunden. Under vinterhalvåret för en värmepump upp värme från gruslagret till ackumulatortanken under solfattiga tider. COP-värdet för värmepumpen, dvs hur mycket el man använder jämfört med värme som kommer ut, blir mellan 7 och 8.

Ett motsvarande system väljs för villan. Solpanelerna blir 20 kvm, ackumulatortanken 1000 l och gruslagret runt 180 kbm. Genom att använda golvvärme eller väggvärme krävs inte lika höga temperaturer på cirkulationsvätskan och värmepumpen ges än högre COP.

Ventilation

Med utbytet 8:1 i värmepumpen finns liten anledning att använda ett avancerat ventilationssystem. Istället finns stora mängder värme i grunden under byggnaden, värme som enkelt kan utnyttjas med en luftkulvert. Ett behovsstyrt, fläktförstärkt självdragssystem blir därmed den bästa lösningen både för de boende och för miljön då det kräver mycket lite energi för drift. Därför kommer en stor del av värmeförlusterna, runt 3 – 3 500 kWh från ventilationsförluster.

Sammanfattning

Denna byggnad kräver endast runt 12 700 kWh per år, varav 1 200 är driftel och 2 600 är varmvatten. 3 000 är hushållsel och resterande 5 900 är värme. Av dessa täcks 2 000 av interna laster och solinstrålning, runt 1 000 samt 1 600 av varmvattnet av solvärme direkt i ackumulatortanken och resten, 2 900 värme samt 1 000 varmvatten med solvärme från gruslagret, pumpad med värmepump. Producerad värme är runt 11 000 för solpanelerna, och tillsammans med internlaster blir dessa alltså större än energibehovet, även inräknat hushållsel.

Värmebehovet per år blir 39 per kvm, men skulle sjunka till 14 med en värmeväxlare med 82 % verkningsgrad. Effektbehovet är runt 20 W/kvm, Dut, men med en värmeväxlare 12. Dvs med en värmeväxlare skulle byggnaden klara uppvärmnings och effektkraven för svenska och internationella passivhus. Men då värmelagret ger mindre miljöpåverkan väljer vi bort den.

Samtidigt har byggnaden krävt mycket lite energi vid produktion, runt 3 – 400 kWh/kvm vilket även det, rent primärenergimässigt, täcks med solenergi under bruksskedet. När byggnaden rivs kan stora delar av materialet återanvändas, andra delar kan eldas upp som biobränsle. Byggnaden fungerar under sin brukstid som koldioxidsänka och beroende på vilken el som väljs fortgår detta.

Det går helt enkelt att sammanföra ekobyggarnas tänk om kretslopp med energiingenjörernas kWh-beräkningar. Det enda som krävs är lite öppenhet och prestigelöshet från olika håll.

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Google-foto

Du kommenterar med ditt Google-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

Ansluter till %s

%d bloggare gillar detta: