Temperatursenkning i bygninger

Stemmer tommelfingerregelen om cirka 5 prosent energibesparelse til oppvarming for hver grad innetemperaturen senkes, og vil dette i så fall gjelde både for eldre bolig og nytt passivhus? Enova Svarer svarer oss.

0

Forutsetninger eldre bolig:
–  Bolig på 160 m2 med byggstandard 1987-forskriftene
–  Beliggenhet, Oslo med graddagstall = 3882
–  Veggareal på 150 m2 og U-verdi = 0,30
–  Vindusareal på 25 m2 og U-verdi = 2,4
–  Takareal på 80 m2 og U-verdi = 0,20
–  Gulvareal 80 m2 og U-verdi = 0,30
–  Lekkasjetall = 5
–  Moderat terrengskjerming av boligen
–  Kuldebro = 0,05 W/m2K
–  Balansert ventilasjon med 60 % gjennomsnittlig temperaturvirkningsgrad over året
–  Oppvarmet luftvolum = 384 m3
–  Gjennomsnittlig ventilasjonsluftmengde = 1,2 m3/m2 h

 
Varmetapsbudsjett for en eldre bolig etter tabell 4 i NS 3031
Totalt varmetap = transmisjonstap + infiltrasjonstap + ventilasjonstap
Varmetapspost
 
[Mellomregning] Varmetap
Yttervegger, Qt 0,30 W/m2K x 150 m2 45 W/K
Yttertak, Qt 0,20 W/m2K x 80 m2 16 W/K
Gulv, Qt 0,30 W/m2K x 80 m2 24 W/K
Vinduer og dører, Qt 2,4 W/m2K x 25 m2 60 W/K
Kuldebroer, Qt 0,05 W/m2K x 160 m2   8 W/K
Infiltrasjon, Qi 0,33 Wh/m3K x 5 h-1 x 0,07 x 384 m3 44 W/K
Ventilasjon, Qv 0,33 Wh/m3K x 192 m3/h x (1 – 0,6) 25 W/K
Samlet varmetap   222 W/K
 

 



 
En kald vinterdag med -20 grader ute og 21 grader inne:
Energibehov denne dagen = 222 [W/K] x (210C- -200C) [K] x 24 [h]       
                = 222 [W/K] x 41 [K] x 24 [h] = 218,5 kWh/dg
 
En kald vinterdag med -20 grader ute og 20 grader inne:
Energibehov denne dagen = 222 [W/K] x (200C- -200C) [K] x 24 [h]       
                = 222 [W/K] x 40 [K] x 24 [h] = 213,1 kWh/dg
                                                                                                   
                Besparelsen ved å senke temp fra 21 til 20 0C en kald vinterdag:
                5,4 kWh / 218,5 = 2,5 %
 
 

 
 



               
               
En dag med 5 grader ute og 21 grader inne:
                Energibehov denne dagen = 222 [W/K] x (210C- 50C) [K] x 24 [h]            
                = 222 [W/K] x 16 [K] x 24 [h] = 85,3 kWh/dg
 
                En dag med 5 grader ute og 20 grader inne:
                Energibehov denne dagen = 222 [W/K] x (200C- 50C) [K] x 24 [h]            
                = 222 [W/K] x 15 [K] x 24 [h] = 80 kWh/dg
 
                Besparelsen ved å senke temp fra 21 til 20 0C en vanlig dag:
                5,3 kWh / 85,3 = 6,2 %
 
 

 
Dette kan forenkles, eldre bolig:
 

Antall grader senkning Utregning Besparelse i kWh
10C 222 [W/K] x 1 [K] x 24 [h] 5,3
20C 222 [W/K] x 2 [K] x 24 [h] 10,7
30C 222 [W/K] x 3 [K] x 24 [h] 15,9
40C 222 [W/K] x 4 [K] x 24 [h] 21,2
 

 
 
Forutsetninger passivhus:
– Bolig på 160 m2 med passivhusstandard
– Beliggenhet, Oslo med graddagstall = 3882
– Veggareal på 150 m2 og U-verdi = 0,09
– Vindusareal på 25 m2 og U-verdi = 0,8
– Takareal på 80 m2 og U-verdi = 0,06
– Gulvareal 80 m2 og U-verdi = 0,08
– Lekkasjetall = 0,6
– Moderat terrengskjerming av boligen
– Kuldebro = 0,03 W/m2K
– Balansert ventilasjon med 80 % gjennomsnittlig temperaturvirkningsgrad over året
– Oppvarmet luftvolum = 384 m3
– Gjennomsnittlig ventilasjonsluftmengde = 1,2 m3/m2 h

 
Varmetapsbudsjett for et passivhus etter tabell 4 i NS 3031
Totalt varmetap = transmisjonstap + infiltrasjonstap + ventilasjonstap
Varmetapspost
 
[Mellomregning] Varmetap
Yttervegger, Qt 0,09 W/m2K x 150 m2 14 W/K
Yttertak, Qt 0,06 W/m2K x 80 m2 5 W/K
Gulv, Qt 0,08 W/m2K x 80 m2 6 W/K
Vinduer og dører, Qt 0,8 W/m2K x 25 m2 20 W/K
Kuldebroer, Qt 0,03 W/m2K x 160 m2   5 W/K
Infiltrasjon, Qi 0,33 Wh/m3K x 0,6 h-1 x 0,07 x 384 m3 5 W/K
Ventilasjon, Qv 0,33 Wh/m3K x 192 m3/h x (1 – 0,8) 13 W/K
Samlet varmetap   68 W/K
 

 



 
En kald vinterdag med -20 grader ute og 21 grader inne:
Energibehov denne dagen = 68 [W/K] x (210C- -200C) [K] x 24 [h]         
                = 68 [W/K] x 41 [K] x 24 [h] = 66,9 kWh/dg
 
En kald vinterdag med -20 grader ute og 20 grader inne:
Energibehov denne dagen = 68 [W/K] x (200C- -200C) [K] x 24 [h]         
                = 68 [W/K] x 40 [K] x 24 [h] = 65,3 kWh/dg
                                                                                                   
                Besparelsen ved å senke temp fra 21 til 20 0C en kald vinterdag:
                1,6 kWh / 66,9 = 2,4 %
 
 

 



               
               
En dag med 5 grader ute og 21 grader inne:
                Energibehov denne dagen = 68 [W/K] x (210C- 50C) [K] x 24 [h]               
                = 68 [W/K] x 16 [K] x 24 [h] = 26,1 kWh/dg
 
                En dag med 5 grader ute og 20 grader inne:
                Energibehov denne dagen = 68 [W/K] x (200C- 50C) [K] x 24 [h]               
                = 68 [W/K] x 15 [K] x 24 [h] = 24,5 kWh/dg
 
                Besparelsen ved å senke temp fra 21 til 20 0C en vanlig dag:
                1,6 kWh / 26,1 = 6,1 %
 
 

 
 
 
Dette kan forenkles, passivhus:

Antall grader senkning Utregning Besparelse i kWh
10C 68 [W/K] x 1 [K] x 24 [h] 1,6
20C 68 [W/K] x 2 [K] x 24 [h] 3,3
30C 68 [W/K] x 3 [K] x 24 [h] 4,8
40C 68 [W/K] x 4 [K] x 24 [h] 6,4
 

 
 
Konklusjon:
Tommelfingerregelen som sier at det er 5 % besparelse til oppvarming for hver grad inne-temperaturen senkes er ikke nøyaktig og vil variere med varierte forutsetninger.

Som eksemplene over viser varierer energibesparelsen her fra ca. 2 % – 6 %. Som et snitt over året er imidlertid 5 % et greit anslag og gir en grei indikasjon på energibesparelse. Den prosentvise besparelsen blir lavere jo kaldere det er ute, men besparelsen i kWh øker lineært for hver grad innetemperaturen senkes.

Det reduserte energibehovet er altså konstant for hver grad innetemperaturen senkes, uavhengig av utetemperaturen, og for eksemplene vist over 5,3 kWh/dg for eldre bolig og 1,6 kWh/dg for passivhus.
 
I eksemplene over ser en kun på reduksjon av varmetap over tid, og det tas ikke hensyn til byggets termiske egenskaper og type varmeanlegg. Tidskonstanten er en viktig faktor ved dag- nattsenking av innetemperatur, og her vil type konstruksjoner være viktig. Generelt vil «lette» konstruksjoner være best egnet for periodevis temperatursenking og for eksempel vil tunge betongkonstruksjoner normalt være mindre egnet.
 
Type varmeanlegg er også en viktig faktor og det må tas hensyn til treghet i varmeanlegg ved senking og heving av innetemperaturer, samt installert effekt for varmeanlegget.

Temperatursenking må derfor vurderes i hvert enkelt tilfelle og medtatt faktiske forutsetninger rundt termiske egenskaper og tidskonstant, treghet i varmeanlegg og nødvendig installert effekt for heving at temperatur.
 
For yrkesbygg med elektrisk oppvarming og tariffavtaler som medfører at en betaler for effekttopper må heving/senking av innetemperatur også vurderes opp mot økonomien rundt dette. For boliger vil normalt ikke denne problemstillingen være aktuell.
 
 
2.      Når vil gevinsten med dag- og nattsenking være størst?

Oppvarmingsforløpet har mange variasjonsmuligheter avhengig av varmeanlegget størrelse og bygningens termiske egenskaper. Avhengig av bygningskonstruksjonene varierer tidskonstanten fra noen timer til flere døgn. Typiske verdier er 15-20 timer for ”lette” konstruksjoner og 50-100 timer for ”tunge” konstruksjoner.

NS 3031 Tabell B.4 – Veiledende verdier for bygningens normaliserte varmekapasitet
Bygg C Beskrivelse (eksempel på innvendige overflater)
Meget tung bygning 164 Eksponert betong i himling, tynt gulvbelegg over etasjeskiller i betong, yttervegg i tegl, 50 % tunge skillevegger.
Tung bygning 112 Hovedsakelig eksponert betong i himling (70 %), tynt gulvbelegg over etasjeskiller i betong, yttervegg i lett bindingsverk, lette innvendige skillevegger.
Middels tung bygning 65 Lite eksponert betong i himling (20 %), parkett over etasjeskiller i betong, yttervegg i lett bindingsverk, lette innvendige skillevegger
Lett bygning 34 Alt himlingsareal med akustisk himling, teppe over etasjeskiller i betong, yttervegg i lett bindingsverk, lette innvendige skillevegger
Meget lett bygning 17 Lett bjelkelag med dobbelt gips, tynt gulvbelegg på lett bjelkelag med 22 mm spon, yttervegg i lett bindingsverk, lette innvendige skillevegger

 
– Bygninger med lette konstruksjoner (lav tidskonstant og innvendig isolerte konstruksjoner) vil ha størst gevinst med dag- og nattsenking. Her vil romtemperaturen synke raskere og det er nok med moderat effekt for å heve temperaturen til ønsket nivå i løpet av en rimelig tid. Tunge betongbygg med vannbåren varme vil i motsatt henseende være lite aktuell for intermittent oppvarming.
– Ved å installere ekstra effekt vil innsparingen bli større. Men kostnadene ved å bruke ekstra effekt må selvsagt vurderes opp mot innspart energimengde. Dette gjelder både merkostnadene til installasjon og merkostnadene mht. effekttopper*.
– Gevinsten ved dag- og nattsenking er størst ved moderate temperaturforhold. Bygget kan som nevnt ikke kjøles for langt ned ved lave temperaturer dersom anlegget skal klare å heve temperaturen til ønsker nivå ved brukstidens begynnelse. Og når utetemperaturen er høyere ved slutten av fyringssesongen er selvfølgelig problemet motsatt siden effektoverskuddet/varmetilskuddet er stort.
– Effekttoppen for bygninger inntreffer på årets kaldeste dager og ofte kl. 09-10. Da er bygget og ikke minst ventilasjonsanlegg i full bruk. Ved nattsenking av temperaturen er det viktig at heving av temperaturen er ferdig før effekttoppen inntreffer, ellers vil oppvarmingsforløpet kunne øke denne toppen og dermed effektkostnadene. Dette kan man hindre ved å stoppe nattsenkingen når utetemperaturen for eksempel er lavere enn -6 0C. Faren for at nattsenking medfører komfortproblemer minsker også*.
 
* Dette gjelder bare næringsbygg som er tilknyttet det lokale energiverket med en effekt-basert tariff for prioritert levering. Disse kundene avregnes både for den elektriske effekten (f.eks. 300 kr/kW for høyeste effekttopp) som tas ut av kraftnettet og for den elektriske energien (kWh) som brukes.