Dalarna University's logo and link to the university's website

The main objective of this work package was to investigate generic control strategies, generic fault-detection and on-line diagnosis algorithms that may apply to the developed prototypes of solar and heatpump systems within MacSheep. The results should lead toimproved reliability and/orincreased energy savings for the end-userthrough new controller features. The use of DHW consumption forecast was identified as a promising control strategy and a simple yet reasonably effective algorithm to get the water tapping behaviourof the userwas developed. Viessmannimplemented the ideas of this approach in an ICT solution for their controller to provide statistical tapping informationto the user who can then set the period when hot waterthatis expected to be used. The operationalstrategy based on DHW consumptionforecast for one hour was not implemented since the potential gains are small (~2%) and there is ahigh user discomfort risk in the case of an inaccurate forecastPrevious studies have shown that solar overheating of the building led to gas savings with solar gas combisystems. Using a similar strategy on the MacSheep reference system did not lead to significant savings, due to strong interactions between space and DHW heating and a higher share of HP operation time for DHW charging of the store, which has a lower efficiency.Another smart control strategy was investigated forvariable electricity pricesusing overheating of the building and/or the DHW volume of the store.The main conclusion of the study is that the combination of the two algorithms led to cost savings for the Austria (Graz) and France (Chambery) with both theSFH45 and SFH100 buildings.Since only the share related to user consumption varies during the day while the grid and transmission costs are usually constant, thecost savings were small, far below 1%.Among the proposed fault detection algorithms for solar and heat pump systems, detection of wrongly connected tubes in the solar collector loop was found interesting by Viesmmann and Regulus. It was implemented and tested in their respective prototype controller. Regulus also implemented the detection of wrong order phase connections in its heat pump prototype as well as threshold tests on abnormal temperature and pressure evolution.

En undersökning av byggnadsbeståndet i landet visar att permanentbodda småhus står för 70 % av det totala antalet byggnader, eller 54 % av den totala byggnadsarean. Inkluderas även fritidshus är siffran uppe i 92 % sett till antalet byggnader och det är tydligt att energieffektivisering i våra småhus spelar en nyckelroll i möjligheterna att nå uppsatta mål för minskad energianvändning i byggnadssektorn. Dalarna är ett län med en större andel småhus än genomsnittet för hela landet, med en stor mängd småhus byggda fram till 1960, samt mellan 1971-1980. Några anledningar att fokusera energieffektiviseringsarbete på småhusen byggda mellan 1971-1980 är dels att det är den åldersgrupp som innefattar näst flest hus (näst efter småhus uppförda fram till 1940) och dels att dessa småhus är tillräckligt nya för att innehålla många orenoverade objekt. Åldersspannet är även relativt snävt (endast 10 år) vilket innebär att byggtekniken som använts i dessa hus troligtvis är relativt lika. Å andra sidan förbrukar de äldre småhusen betydligt mer energi (köpt energi per m²) vilket är en anledning att titta även på äldre hus då potentialen för minskad energianvändning kan vara högre trots att de kanske redan är renoverade i en större utsträckning.

Uppsatta mål för kraftigt minskad mängd köpt energi inom byggnadssektorn öppnar upp för alternativa tekniker när både befintliga och nya byggnader ska energieffektiviseras. Genom att lagra värme och/eller kyla kan tillgänglig energi flyttas i tid och bidra till energieffektivisering genom t.ex. en ökad andel förnyelsebar energi eller minskad toppeffekt.

The building stock in Sweden is in great need of renovation, not least our single family houses. The need for renovation does not only consist of maintenance of the buildings, but also increased energy efficiency in order to reach set targets. It is not enough to only make changes to the heating systems, something that is especially common among single family houses in the form of switching to a heat pump, but improvements to the building envelope are also required. Extensive and a broad range of activities have been made for multifamily buildings but for single family houses only smaller, more directed activities have been made. This can partly be due to the difficulty of reaching out to the approximately two million single family house owners in the country who form a much diversified group, with different motivations and wishes (even within the same household), economic conditions and interest for energy renovation.

 Dalarna University has previously performed a number of studies on energy renovation of single family houses from various perspectives, but no holistic study. This study aims to do a review of the knowledge in the field and also engage in a dialogue with chosen actors during seminars and workshops, in order to investigate how the development of energy renovation for single family houses can be moved forward on a national level.

 The study shows that there is a large potential for energy renovation in the single family house stock, but also many barriers that must be overcome. These barriers are to a smaller degree technical, but instead other problem areas dominate such as financing, lack of suitable policy instruments, lack of knowledge among involved actors, regulations etc.. The study has not been able to identify good examples of frameworks covering all the necessary aspects in order to encourage single family house owners to perform energy renovations of sufficient scale. Additionally, the large number of actors required to undertake an extensive energy renovation means that a high level of knowledge, a wide network of contacts and a large commitment are required; something found in few single family house owners. There is also no clear stakeholder willing to engage in this type of turnkey design and building contracting for single family houses.

 The overall assessment of the key actors involved in this pre study is that a broad commitment is required in order for the single family house sector significantly contributing to set targets for improved energy efficiency in buildings. The commitment must be long term as well as including multi- and interdisciplinary research and business development in order to lay the foundations for relevant and effective policy instruments and awareness increasing knowledge interventions.

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed.

This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations.

The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected.

The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage.

Högskolan Dalarna har i samråd med Borlänge Energi utfört en förstudie angående möjligheten att utnyttja kyla från förångningsstationen av naturgas vid SSAB Borlänge för fjärrkyla till närliggande, nyetablerade, kunder i form av en bandyhall samt en datalagringshall. En potentiell plats för placering är Savelgärdet, som ligger i nära anslutning till kylproduktionen på SSAB.

Överskottet av kyla från SSAB är väldigt beroende av produktionstakten vilket gör att det är många avbrott i varierande längd. En uppskattning baserad på 2013 års driftdata visar att naturgasförångningen skulle kunna generera cirka 8-9 GWh kyla vid 4 °C och en medeleffekt på 1 MW. Till detta tillkommer kyla från förångning av syrgas.

Förstudien visar att kylbehovet för en bandyhall är begränsat vid de temperaturer på kyla som kommer att kunna produceras vid SSAB. En datalagringshall å andra sidan kan, beroende på storlek, potentiellt utnyttja all kyla som produceras. Här blir även återvinning av värme en relevant fråga. En annan intressant diskussion är hur fjärrkyla från SSAB samt de kylmaskiner som kommer att krävas vid en bandyhall samt en datalagringshall kan kombineras för att få en sådan optimal produktion av kyla som möjligt. Detta blir än mer intressant ifall Borlänge Energi i framtiden väljer att expandera ett fjärrkylsystem till övriga kunder runt Borlänge Centrum, eftersom man kan tänka sig att kylmaskinerna vid en bandyhall och datalagringshall kan användas som en del i hela fjärrkylsystemet och Borlänge Energi inte ensamt behöver investera i reservkapacitet.

Termiska energilager i byggnader kan ha många fördelar och i denna essä utreds möjligheterna till att använda byggnadssimulering samt intervjuer för att visa på dess potential. Byggnadssimulering kan hjälpa till i bedömningen av hur stor potential till energieffektivisering som finns för olika kombinationer av lagringsteknik och byggnadstyp. Intervjuer kan bland annat ge svar på frågeställningar som hur stora variationer i inomhusklimat som är accepterade av boende i/användare av byggnader eller vilka lagringstekniker, om några, som övervägs vid nybyggnation eller renovering. Även en kombination av de två metoderna kan bidra med positiva synergieffekter. Till exempel är det möjligt att intervjuer med teknisk personal i befintliga byggnader med termisk energilagring kan leda till förbättringar i simuleringsmodeller då styrning av lagret kan förstås på ett bättre vis. Vid intervjuer kan resultat från simuleringar jämföras med hur energilagringssystemen fungerar i verkligheten; finns det skillnader eller problem som gör att lagren i praktiken fungerar på andra sätt än vad som visas i simuleringarna?

Ska energimålen med halvering av energianvändningen kunna nås i länet måste småhusägare och ägare av mindre flerbostadshus övertygas om nyttan och möjligheter med att energieffektivisera i egna byggnader. Genom att använda en metod för paketering av energisparåtgärder kan byggnader energirenoveras på ett effektivt sätt och energianvändningen kan på så sätt minimeras.

BELOK Totalprojekt är en metod för energieffektivisering i kommersiella byggnader genom renovering med åtgärdspaket. Metoden har även använts för flerbostadshus och uppgiften i den här rapporten är att undersöka ifall samma metod kan vara lämplig att använda även för småhus. Resultaten visar att metoden mycket väl kan användas även för småhus, men att vissa anpassningar är nödvändiga för att småhusägare ska kunna relatera till resultatet. Vid renovering i småhus kan många olika aktörer vara inblandade beroende på hur småhusägaren väljer att utföra en renovering. Om småhusägaren själv gör huvuddelen av arbetet är det lämpligt att Energikalkylen eller motsvarande kan användas för att göra en förenklad energianalys av byggnaden för att sedan föra över data till BELOK Totalverktyg, där det ekonomiska utfallet för renoveringspaket illustreras. Uppföljningen efter slutförd renovering är något som till exempel energibolag skulle kunna erbjuda tjänster för. Om småhusägaren väljer att anlita en energikonsult för den initiala analysen av byggnaden kan BELOK Totalprojekt användas mer i sin helhet men detta innebär förstås en högre kostnad för småhusägaren.

För att öppna upp för fler möjligheter för småhusägare att totalrenovera är det viktigt att även involvera banksektorn för att diskutera ett upplägg för lån till energieffektivisering. Här kan även styrmedel av karaktären statliga lånegarantier eller ROT-avdrag för energieffektivisering vara aktuella att ta upp till diskussion. Slutligen är kommunikation med småhusägarna väldigt viktig och här är aktörer som redan idag har kontakt med småhusägare centrala. Två sådana aktörer är energibolag samt Villaägarnas Riksförbund.

Thermal Energy Storage (TES) has been a topic of research for quite some time and has proven to be a technology that can have positive effects on the energy efficiency of a building by contributing to an increased share of renewable energy and/or reduction in energy demand or peak loads for both heating and cooling. There are many TES technologies available, both commercial and emerging, and the amount of published literature on the subject is considerable. Literature discussing the combination of thermal energy storage with buildings is however lacking and it is therefore not an easy task to decide which type of TES to use in a certain building. The goal of this paper is to give a comprehensive review of a wide variety of TES technologies, with a clear focus on the combination of storage technology and building type. The results show many promising TES technologies, both for residential and commercial buildings, but also that much research still is required, especially in the fields of phase change materials and thermochemical storage.

As a first step in assessing the potential of thermal energy storage in Swedish buildings, the current situation of the Swedish building stock and different storage methods are discussed in this paper. Overall, many buildings are from the 1960’s or earlier having a relatively high energy demand, creating opportunities for large energy savings. The major means of heating are electricity for detached houses and district heating for multi dwelling houses and premises. Cooling needs are relatively low but steadily increasing, emphasizing the need to consider energy storage for both heat and cold. The thermal mass of a building is important for passive storage of thermal energy but this has not been considered much when constructing buildings in Sweden. Instead, common ways of storing thermal energy in Swedish buildings today is in water storage tanks or in the ground using boreholes, while latent thermal energy storage is still very uncommon.

In a Nordic climate, space heating (SH) and domestic hot water (DHW) used in buildings constitute a considerable part of the total energy use in the country. For 2010, energy used for SH and DHW amounted to almost 90 TWh in Sweden which corresponds to 60 % of the energy used in the residential and service sector, or almost 24 % of the total final energy use for the country.

Storing heat and cold with the use of thermal energy storage (TES) can be one way of increasing the energy efficiency of a building by opening up possibilities for alternative sources of heat or cold through a reduced mismatch between supply and demand. Thermal energy storage without the use of specific control systems are said to be passive and different applications using passive TES have been shown to increase energy efficiency and/or reduce power peaks of systems supplying the heating and cooling needs of buildings, as well as having an effect on the indoor climate. Results are however not consistent between studies and focus tend to be on the reduction of cooling energy or cooling power peaks. In this paper, passive TES introduced through an increased thermal mass in the building envelope to two single family houses with different insulation standard is investigated with building energy simulations. A Nordic climate is used and the focus of this study is both on the reduction of space heating demand and space heating power, as well as on reduction of excess temperatures in residential single family houses without active cooling systems. Care is taken to keep the building envelope characteristics other than the thermal mass equal for all cases so that any observations made can be derived to the change in thermal mass.

Results show that increasing the sensible thermal mass in a single family house can reduce the heating demand only slightly (1-4 %) and reduce excess temperatures (temperatures above 24 degrees C) by up to 20 %. Adding a layer of PCM (phase change materials) to the light building construction can give similar reduction in heating demand and excess temperatures, however the phase change temperature is important for the results.

A solar thermal system with seasonal borehole storage for heating of a residential area in Anneberg, Sweden, approximately 10 km north of Stockholm, has been in operation since late 2002. Originally, the project was part of the EU THERMIE project “Large-scale Solar Heating Systems for Housing Developments” (REB/0061/97) and was the first solar heating plant in Europe with borehole storage in rock not utilizing a heat pump. Earlier evaluations of the system show lower performance than the preliminary simulation study, with residents complaining of a high use of electricity for domestic hot water (DHW) preparation and auxiliary heating. One explanation mentioned in the earlier evaluations is that the borehole storage had not yet reached “steady state” temperatures at the time of evaluation. Many years have passed since then and this paper presents results from a new evaluation. The main aim of this work is to evaluate the current performance of the system based on several key figures, as well as on system function based on available measurement data. The analysis show that though the borehole storage now has reached a quasi-steady state and operates as intended, the auxiliary electricity consumption is much higher than the original design values largely due to high losses in the distribution network, higher heat loads as well as lower solar gains.

Syftet med denna studie är att illustrera en metod för att hjälpa ägare av mindre fastigheter att nå en högre energieffektiviseringsgrad vid renovering genom paketering av åtgärder. Metoden som används, BELOK Totalprojekt, utvecklades ursprungligen för användning ilokaler och kommersiella byggnader, men vår ambition i Dalarna är att visa metodens tillämpning även för mindre fastigheter som småhus. Det som avgör fastighetsägarensbeslut om åtgärdspaket är ofta dels osäkerheten kring vad som är rätt åtgärder men också kring kostnaden och lönsamheten med investerat kapital. Metoden som visas i denna rapport kan avsevärt minska dessa osäkerheter och på så vis även underlätta vid kreditgivares bedömning när eventuella lån ska beviljas.

I den här studien har fyra typiska småhus av olika ålderskategori genomgått en energianalys för att identifiera tekniskt möjliga åtgärder för att minska energianvändningen. Dessa åtgärder har sedan satts samman till ett antal åtgärdspaket för att slutligen lönsamhetsberäknas med hjälp av BELOK Totalverktyg. Resultaten presenteras i form av internräntediagram, vilket ger ett mått på paketets lönsamhet, årsbehov av köpt energi och primärenergi före och efter åtgärderna samt slutligen årlig energikostnad för varje paket.

Resultatet visar att det går att göra lönsamma åtgärdspaket som når en halvering av energianvändningen (både köpt energi och primärenergi) i 2 av 4 studerade hus. De två hus som klarar av att lönsamt halvera energianvändningen är båda uppvärmda med el utan värmepump eller energiåtervinning på ventilationen. Det ena huset där en lönsam halvering inte är möjlig är uppvärmt med fjärrvärme och det andra är ett nyare hus som är utrustat med värmeåtervinning på ventilationsluften. Om man har ett relativt billigt uppvärmningssätt (fjärrvärme kontra el) eller om byggnaden redan har en låg energianvändning är det svårt att nå en lönsam halvering. Det går dock att hitta mindre åtgärdspaket som är lönsamma och samtidigt innebär en betydande energieffektivisering.

En annan slutsats från resultaten är att det är relativt enkelt att göra stora besparingar i både köpt energi och primärenergi i ett eluppvärmt hus genom att installera någon form av värmepump. Att installera en värmepump i ett hus uppvärmt med fjärrvärme kan ge en stor besparing i köpt energi, men ger enbart en måttlig besparing i primärenergi. Att byta från el till förnyelsebar energikälla (pellets i detta fall) ger i ett av exemplen en nästan oförändrad användning av köpt energi medan man når en halvering av primärenergianvändningen. Det är alltså viktigt att poängtera att en kostnadseffektivisering med de metoder som används i rapporten inte nödvändigtvis leder till en energieffektivisering i ett större sammanhang, där primärenergi vägs in.

Denna rapport är resultatet från Lågan-projektet 2014:12 ”BELOK S – exempel påtillämpning i befintliga småhus”. Projektet är finansierat av Lågan (och därmed indirekt av Energimyndigheten), ByggDialog Dalarna samt Högskolan Dalarna genom Energi- och miljökompetenscentrum, EMC. Även tre banker har bidragit med egen tid i form av deltagande i intervjuer samt synpunkter och dessa är Swedbank Falun, Länsförsäkringar bank Dalarna samt Leksands sparbank.

Vid dimensionering av ett solvärmesystem av den typ som diskuteras i rapporten är varmvattenförbrukningen avgörande för systemets storlek. Litteraturstudien visar dock att varmvattenförbrukningen varierar kraftigt mellan olika typer av hotell samt vilken beläggningsgrad dessa har. För ett normalt ”medel”-hotell kan varmvattenförbrukningen uppskattas till 70 liter vid 60 grader per person och dag. För ett enklare hotell (typ vandrarhem) är förbrukningen ungefär hälften och för ett lyxhotell dubbelt så stor (35 respektive 140 liter per person och dag). Den högsta förbrukningen äger rum under två toppar, en på morgonen och en på kvällen. Under en av dessa toppar används ca 18-30 % av dygnets varmvatten under en timme. Beläggningsgraden är typiskt som högst sommartid och lägre vintertid, men beror förstås på hotellets målgrupp.

Med detta som utgångspunkt har simuleringar för Stockholm och Malaga utförts i Polysun, där tre systemstorlekar samt två kvalitetsklasser av solfångare har använts. Resultaten visar att det går att nå en solandel på 50-75 % av tappvattenlasten i Stockholm och 60-90 % av tappvattenlasten för Malaga. Tack vare den högre solinstrålningen på Malaga kan systemet dimensioneras hälften så stort där. En känslighetsanalys över tappvattenlasten, där samma tappvattenlast som tidigare fast med jämn fördelning över årets månader används, visar att ett system i Nordiskt klimat får en lägre solandel medan systemet i Malaga inte påverkas lika mycket. Samma system i Malaga är alltså mindre känsligt för förändringar i tappvattenlastprofilen.

Aktörsanalysen visar att det finns ett flertal företag i Dalaregionen som kan tänkas vara lämpliga att ingå i en projektgrupp med syfte att ta fram och utveckla en prototyp för konceptet solvärme till hotell. För att välja ut lämpliga samarbetspartners är det en rekommendation att kontakta Teknikdalen i Borlänge. En närmare diskussion med Teknikdalen kan ge en tydligare bild av vilka typer av aktörer som krävs för projektet samt även hur finansieringen kan lösas. Något som bör undersökas vidare är möjligheten till finansiering för ett demonstrationsprojekt, t.ex. lokalt i anknytning till Teknikdalen. En annan möjlig finansiering som verkar vara på gång är en utlysning relaterad till demonstrationsprojekt utomlands. Utlysningen är en enligt kontakt med Teknikdalen en fortsättning på Demomiljö (Sida/Tillväxtverket) dock finns inga detaljer tillgängliga i dagsläget.

En ekonomisk utvärdering har genomförts baserad på första årets energi-, kapital- och under-hållskostnader. Kapitalkostnader delas upp på komponentens förväntade livslängd med annui-tetsmetoden. Framtida underhållskostnader diskonteras till ett nuvärde och delas upp med annuitetsmetoden. Dagens energipriser och en kalkylränta på 4,5 % används som utgångspunkt, men varieras för olika scenarier. Fjärrvärme tycks ge bland de lägsta kostnaderna av de studerade alternativen. I alla fall i de kommuner som ligger under medelpriset för svensk fjärrvärme. Vedeldning har inte studerats här, men ger säkerligen lägst totalkostnader om man accepterar den tid som krävs för att hantera ved och elda. Det studerade passivhuset hör också till de alternativ som har bland de lägsta kostnaderna då investering och energianvändning vägs samman. Men räntenivån har en stor inverkan på systemens totalkostnad. Låg ränta har en utjämnande effekt på totalkostnaden. Vid högre ränta ökar kostnaden mest för system med lång livslängd (avskrivningstid), vilket gör passivhusen dyrare. Pelleteldning i nybyggda hus kommer nog att utgöra en mindre del av installationerna, då det krävs FTX och investeringskostnaden blir ganska hög, men om lösningar med frånluftvärmepump och luftburen pelletkamin mot förmodan skulle komma att uppfylla kraven för ett icke elvärmt hus kan det bli ett uppsving av sådana lösningar.

Improving the energy performance of existing buildings is crucial for reaching both EU and national climate and energy targets. The main objective of this study was to map challenges that Swedish housing owners perceive when making energy-efficiency refurbishments. A secondary objective was to compare how well these challenges relate to national strategies. The study applied a combined methods approach with audience response meters and in-depth qualitative semi-structured interviews. The housing owners express the view that they have sufficient knowledge of national ambitions to improve the energy performance of buildings and welcome the new building regulations. Despite this supposed knowledge and the current economic situation with beneficial loans, the refurbishment rate still remains low. The housing owners explain that they are concerned about the ‘performance gap’ and request more accurate energy performance predictions. They are also waiting for proof that all sustainability goals can be reached in reality. Probably, too few projects fulfilling ambitions in all categories: economically, socially and energy-wise have been followed up and demonstrated nationally. The new national information centre on refurbishment of buildings may help to spread information about such projects, raise awareness and thus increase the refurbishment rate.

Från och med 1:a jan 2010 gäller nya byggregler avseende energianvändning och effektbehov för nya byggnader. De nya kraven innebär en skärpning för alla byggnader som använder el för uppvärmning. För att begränsa effektbehovet för elvärmda hus införs krav på maximal installerad eleffekt och kraven på köpt energimängd blir lägre i hus med elvärme än i hus som har annat uppvärmningssätt. Detta kapitel undersöker hur byggandet kan komma att påverkas av de nya byggreglerna och vilka system som kan komma att bli dominerande i småhusen framöver. En villa med olika isolerstandard simulerades på fyra olika orter från Malmö i söder till Kiruna i norr och energianvändningen för de olika uppvärmningssystemen beräknades sedan schablonmässigt med hjälp av tillverkarnas data. Två olika isolerstandarder och ett passivhus simulerades med respektive utan från och tilluft med värmeåtervinning. Resultaten visar att traditionella frånluftvärmepumpar inte klarar kraven, både vad gäller energi och effekt, förutom möjligen i sydligaste Sverige i ett välisolerat hus. En kondenserande frånluftvärmepump som kyler frånluften kraftigare och utvinner kondensationsvärme klarar kraven om den uppfyller vad tillverkaren lovar. En frånluft/jordvärmepump klarar också kraven, men ligger nära gränsen i Mellansverige. De uppvärmningsalternativ som klarar de nya energikraven med god marginal i alla klimatzoner är kondenserande frånluftvärmepump, bergvärmepump, fjärrvärme (FTX krävs i norra Sverige), pelletkamin med FTX samt passiv-huset. De el-baserade uppvärmningsalternativ som ger lägst elanvändning är bergvärmepump samt passivhus alternativet. Dessa ligger på alla orter långt under kravgränserna från BBR. Uppvärmning med enbart pellets eller fjärrvärme (utan FTX eller solvärme) klarar inte energi-kraven med tillräcklig marginal förutom i Malmö. Det krävs ytterligare åtgärder som kan vara tilläggsisolering, värmeåtervinning med FTX, frånluftvärmepump eller solvärme. Pelletvärme-systemen får lite svårare att klara energikraven, pga pelletkaminens verkningsgrad. Det blir alltså i praktiken krav på FTX med ved, pellets och oftast med fjärrvärme.

Från och med 1:a jan 2010 gäller nya byggregler avseende energianvändning och effektbehov för nya byggnader. De nya kraven innebär en skärpning för alla byggnader som använder el för uppvärmning. För att begränsa effektbehovet för elvärmda hus införs krav på maximal installerad eleffekt och kraven på köpt energimängd blir lägre i hus med elvärme än i hus som har annat uppvärmningssätt. Denna rapport undersöker hur byggandet kan komma att påverkas av de nya byggreglerna och vilka system som kan komma att bli dominerande i småhusen framöver. En villa med olika isolerstandard simulerades på fyra olika orter från Malmö i söder till Kiruna i norr och energianvändningen för de olika uppvärmningssystemen beräknades sedan scha-blonmässigt med hjälp av tillverkarnas data. Två olika isolerstandarder och ett passivhus simu-lerades med respektive utan från och tilluft med värmeåtervinning. Resultaten visar att traditionella frånluftvärmepumpar inte klarar kraven, både vad gäller ener-gi och effekt, förutom möjligen i sydligaste Sverige i ett välisolerat hus. En kondenserande frånluftvärmepump som kyler frånluften kraftigare och utvinner kondensationsvärme klarar kraven om den uppfyller vad tillverkaren lovar. En frånluft/jordvärmepump klarar också kra-ven, men ligger nära gränsen i Mellansverige. De uppvärmningsalternativ som klarar de nya energikraven med god marginal i alla klimatzoner är kondenserande frånluftvärmepump, bergvärmepump, fjärrvärme (FTX krävs i norra Sverige), pelletkamin med FTX samt passiv-huset. De el-baserade uppvärmningsalternativ som ger lägst elanvändning är bergvärmepump samt passivhus alternativet. Dessa ligger på alla orter långt under kravgränserna från BBR. Uppvärmning med enbart pellets eller fjärrvärme (utan FTX eller solvärme) klarar inte energi-kraven med tillräcklig marginal förutom i Malmö. Det krävs ytterligare åtgärder som kan vara tilläggsisolering, värmeåtervinning med FTX, frånluftvärmepump eller solvärme. Pelletvärme-systemen får lite svårare att klara energikraven, pga pelletkaminens verkningsgrad. Det blir alltså i praktiken krav på FTX med ved, pellets och oftast med fjärrvärme. En ekonomisk utvärdering har genomförts baserad på första årets energi-, kapital- och under-hållskostnader. Kapitalkostnader delas upp på komponentens förväntade livslängd med annui-tetsmetoden. Framtida underhållskostnader diskonteras ett nuvärde och delas upp med annui-tetsmetoden. Dagens energipriser och en kalkylränta på 4,5 % används som utgångspunkt, men varieras för olika scenarier. Fjärrvärme tycks ge bland de lägsta kostnaderna av de studerade alternativen. I alla fall i de kommuner som ligger under medelpriset för svensk fjärrvärme. Vedeldning har inte studerats här, men ger säkerligen lägst totalkostnader om man accepterar den tid som krävs för att han-tera ved och elda. Det studerade passivhuset hör också till de alternativ som har bland de lägs-ta kostnaderna då investering och energianvändning vägs samman. Men räntenivån har en stor inverkan på systemens totalkostnad. Låg ränta har en utjämnande effekt på totalkostnaden. Vid högre ränta ökar kostnaden mest för system med lång livslängd (avskrivningstid), vilket gör passivhusen dyrare. Pelleteldning i nybyggda hus kommer nog att utgöra en mindre del av installationerna, då det krävs FTX och investeringskostnaden blir ganska hög, men om lösningar med frånluftvärme-pump och luftburen pelletkamin mot förmodan skulle komma att uppfylla kraven för ett icke elvärmt hus kan det bli ett uppsving av sådana lösningar.

Från den första januari 2010 gäller nya byggregler för energianvändning och effektbehov i nya byggnader. Det innebär en skärpning för alla byggnader som använder el för uppvärmning. För att begränsa effektbehovet för elvärmda hus införs krav på maximal installerad eleffekt. Det blir krav på lägre mängd köpt energi i hus som klassas som eluppvärmda än i hus som har annat uppvärmningssätt. Denna rapport undersöker hur byggandet kan komma att påverkas av de nya byggreglerna och vilka system som kan komma att bli dominerande i småhusen framöver. En villa med olika isolerstandard simulerades på fyra olika orter från Malmö i söder till Kiruna i norr och energianvändningen för de olika uppvärmningssystemen beräknades sedan schablonmässigt med hjälp av tillverkarnas data. Två olika isolerstandarder och ett passivhus simulerades med respektive utan från och tilluft med värmeåtervinning.

Resultaten visar att traditionella frånluftvärmepumpar inte klarar kraven, både för energi och för effekt, förutom möjligen i sydligaste Sverige i ett välisolerat hus. En kondenserande frånluftvärmepump som kyler frånluften kraftigare och utvinner kondensationsvärme klarar kraven om den uppfyller vad tillverkaren lovar. En frånluft/jordvärmepump klarar också kraven, men ligger nära gränsen i Mellansverige. De uppvärmningsalternativ som klarar de nya energikraven med god marginal i alla klimatzoner är kondenserande frånluftvärmepump, bergvärmepump, fjärrvärme (FTX krävs i norra Sverige), pelletkamin med FTX samt passivhuset. De el-baserade uppvärmningsalternativ som ger lägst elanvändning är bergvärmepump och passivhus. Dessa ligger på alla orter långt under kravgränserna från BBR. Uppvärmning med enbart pellets eller fjärrvärme klarar inte energikraven med tillräcklig marginal, förutom i Malmö. Det krävs kompletterande åtgärder, som kan vara värmeåtervinning med FTX, frånluftvärmepump solvärme eller tilläggsisolering.

Pelletvärmesystemen får lite svårare att klara energikraven, genom att pelletkaminens verkningsgrad ligger innanför systemgränsen. Det blir alltså i praktiken krav på FTX med ved, pellets och även med fjärrvärme i norra Sverige. En ekonomisk utvärdering har genomförts baserad på första årets energi-, kapital- och underhållskostnader. Kapitalkostnader delas upp på komponentens förväntade livslängd med annuitetsmetoden. Framtida underhållskostnader diskonteras ett nuvärde och delas upp med annuitetsmetoden. Dagens energipriser och en kalkylränta på 4,5 % används som utgångspunkt, men varieras för olika scenarier.

Fjärrvärme tycks ge bland de lägsta kostnaderna av de studerade alternativen. I alla fall i de kommuner som ligger under medelpriset för svensk fjärrvärme. Vedeldning har inte studerats här, men ger säkerligen lägst totalkostnader om man accepterar den tid som krävs för att hantera ved och elda. Det studerade passivhuset hör också till de alternativ som har bland de lägsta kostnaderna då investering och energianvändning vägs samman. Men räntenivån har en stor inverkan på systemens totalkostnad. Låg ränta har en utjämnande effekt på totalkostnaden. Vid högre ränta ökar kostnaden mest för system med lång livslängd (avskrivningstid), vilket gör passivhusen dyrare. Pelleteldning i nybyggda hus kommer nog att utgöra en mindre del av installationerna, då det krävs FTX och investeringskostnaden blir ganska hög. Om lösningar med frånluftvärmepump och luftburen pelletkamin mot förmodan skulle komma att uppfylla kraven för ett icke elvärmt hus kan det bli ett uppsving för sådana lösningar