Närvärme sol

29 september, 2012

Vad är nästa steg från passivhus? Frågan är ytterst befogad i Västsverige, där många kommunala bolag redan ser stor lönsamhet i energisnåla byggnader och där konsulter och byggbolag lärt av sina första erfarenheter. Mina svar är först bygg- och sedan energisystem.

Eksta i Kungsbacka tänker tvärt om. De ser energisystem först, det har de gjort sedan 1970-talet med solpaneler och biobränsle i närvärmesystem. De senaste åtta åren har de drivit på utvecklingen för passivhus i väst, nu senast med ett helt område av passivhus i Vallda.

Heberg, som området heter, fick jag anledning att fördjupa mig särskilt i då jag 2008 ritade ett större projekt på tomten för att knyta ihop sociala värden med energivärden. Projektet kom sent i planprocessen, men lyckades kanske inspirera till en bättre placering av äldreboendet och radhusen intill det.

I Heberg har man vidareutvecklat närvärmesystemet med målsättning att täcka 40 % av energianvändningen med solvärme. Med sjunkande solcellspriser kan det bli början till slutet för solvärmen i Sverige, men den går här ner med flaggan i topp.

Basen för värmen i Heberg är en närvärmecentral med en pelletspanna om 250 kW med värmeväxlare på rökgaser, en ganska vanlig lösning. Men till denna förvärmer man returvattnet med vakuumsolfångare, satta i 70 graders lutning för att ge värme även vintertid. Kulvertarna isoleras med 200 mm extra EPS vilket minskar förlusterna till 7 – 8 W/m.

Till systemet är fogat närvärmecentraler med ackumulatortankar och platta solfångare. Dessa ger varje kvarter egna fungerande närvärmesystem sommartid, och minskar låga effektbehov av primärpannan.

Sammantaget skall solen stå för 40 % av det årliga energibehovet av runt 50 kWh/m2. Med BBRs system av att räkna bort sol ger detta en energianvändning av 30 kWh, dvs 1/3 av kraven. Det är riktigt bra. Om Eksta får för sig att bygga klimatneutralt från vagga till grind i sitt nästa projekt, börjar vi närma oss bebyggda områden med riktigt liten klimatpåverkan.

De senaste åren har det talat mycket om men knappt byggts några passivhus. Trots passivhuskonceptets enkelhet har konceptet både blivit byggindustrins glittrande kristallkronor och sorgebarn.

Under ett halvår kunde jag tillsammans med en vän och väg- och vatteningenjör undersöka energieffektivt byggande. Det blev ett projekt vi skrev för Peab som ville se hur man bättre kunde bygga småhus i serie som passivhus.

Genom en mängd intervjuer, studiebesök, skisser och simuleringar kunde vi testa oss igenom etablerade sanningar och skapa egna uppfattningar. Vi nådde fram till en serie småhus i tre storlekar om 96, 124 och 135 kvm i två plan.

Ett resultat vi nådde var att en ventilation med värmeväxlare i många fall inte ger någon miljövinst, och att den i andra fall är högst marginell. I jämförelsen simulerades två identiska byggnader, den ena med ftx, den andra med en luftkulvert och frånluftsfläkt.

Vi arbetade också med att undersöka olika typer av lufttäta skikt. En stor del av svårigheterna som visats när man bygger passivhus har att göra med hur man applicerar plastfolie på bästa sätt. Att kunna ersätta detta moment genom att klämma träelement mot varandra torde utgöra en god utveckling.

En lättregelkonstruktion med installationsskikt ger goda möjligheter att minimera köldbryggor i möten grund-vägg och vägg-tak. Genom att bära mellanbjälklag med installationskikt kan köldbryggor minimeras ytterligare och konstruktionen förenklas.

Kan vi hitta enklare lösningar kan både kvalité och form förbättras och kanske blir fler hus passiva.

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.

En kulvert tillsammans

4 mars, 2010

Under de senaste tjugo åren har en mängd skolor byggt med tilluftskulvert. Luften till byggnaden strömmar genom kulverten och ges en jämnare temperatur under året. Samtidigt finns också chansen att öka luftfuktigheten genom att låta vatten rinna i kulverten. Skolornas kulvertar har oftast ståhöjd och städas någon gång per år. För småhus blir kulvertar mer problematiska, deras storlek försvårar städning, istället får de spolas regelbundet. Samtidigt pågår en diskussion kring småhus och fjärrvärme, där nätets stora värmeförluster minskar incitament att ansluta lågenergihus. När småhusområden anläggs grävs ofta tre eller ibland fyra schakt för fjärrvärme, el och va.

En enklare lösning för kulvert, som också skulle gynna byggherrar, är att skapa gemensamma lösningar för småhusområden. Samtidigt skulle delar av värmeförlusterna kunna komma bebyggelsen till godo.

Genom att gräva ett schakt, men göra det djupt, kan man lägga alla ledningar på rack på kulvertens ena sida. Kulverten kan användas som tilluftskulvert till byggnader om den isoleras på ovansidan. Värmeförluster från framförallt fjärrvärme- men även avloppsrör kan tillgodogöras. Samtidigt blir samtliga rör inspekterbara och eventuella fel kan upptäckas och åtgärdas till lägre kostnader. Kulvertens volym ger god och jämn lufttemperatur över året, bara genom att passera en tomtbredd. Genom att samverka vid schaktgrävning sparas kostnader som används vid grävning av det större schaktet.

Vid var femtioende meter finns en isolerad lucka för inspektion samt rörbyte. När ett rör byts dras det upp genom luckan istället för att lyftas rakt upp. På så vis finns möjligheter att dra kulverten under byggnader och på så vis spara in än mer energiförluster.

Koster behöver höja sin bofasta befolkning och sänka medelåldern. Det som hindrar en sådan utveckling är de höga bostadspriserna. När bostäder säljs är sommargäster de enda som har råd att betala. De helårsboende som tillkommer är ofta pensionärer som på heltid flyttar ut till sina sommarstugor.

Kommunen har tidigare försökt att sälja mark för att bygga helårsboende på Koster. Nyligen byggdes 30 villor men bara 3 blev helårsboende och de endast i specialfall. Vad som behövs är nya upplåtelseformer och Kosterbor som en aktiv förhandlingspart. Kommunen behöver helt enkelt ett starkt lokalsamhälle att samarbeta med.

Därmed fanns två uppgifter, dels att finna möjligheter att skapa helårsboenden, dels att visa på konkreta exempel för detta på plats på Koster. Genom att undersöka juridiska och praktiska möjligheter för helårsboende samt definiera skillnader i efterfrågan hos delårs- och helårsboende kunde vi ställa upp riktlinjer för hur kommun och lokalsamhälle bör agera.

En boendeförening kan på många sätt stärka samhällets möjligheter till helårsboende. Alla, inte bara de som hyr lägenheter i föreningen, kan bli medlemmar. Därmed kan andra fördelar också kopplas till medlemskap. Man kan samarbeta med båtpooler och energiproduktion med mera. Föreningen skapar inte bara bostäder, utan samarbete. Partboende är en form av kooperativ hyresförening. Man betalar en insats för sin bostad, och betalar sedan en löpande kostnad varje månad. När man säljer sin bostad köps den av föreningen till samma pris som den köptes för.

Filjestad är en del av byn Långegärde på norra Sydkoster, numera främst bestående av fritidshus. Idag finns runt sju permanentbostadshus och en bofast befolkning på runt tjugo personer. Filjestadsvägen går från Långagärde och nästan ned till kyrkan. Det finns redan gles bebyggelse utmed den. Området är lättåtkomligt, härifrån är det nära till färjan i Långagärde. Kommunen äger mycket mark. De byggbara ytorna finns i kanterna mellan bergen, sankmarkerna och de gamla åkrarna. Det är en utmärkt plats att fylla i med fler hus och bygga en by på.

Iden här visionen är Filjestad en tät by där det lyser i fönster hela vägen utmed vägen, även om vintern. En by där grannar träffas och hjälps åt, där föreningen har gäststugor, verkstad eller festlokal. Byn har växt från runt tjugo helårsboende till långt över etthundra. De har blandade bakgrunder, åldrar och utbildning. Många arbetar i Strömstad, många nya barn går i skolan. Öns medelålder har sjunkit.