Värmeenergi och energifönster Lite teori och mer verklighet

Innehållsförteckning Vad är energi - lite teori Begrepp - definitioner Värmeförluster o. U-värde - hus o. fönster Beteckningar - energi, effekt, U-värde m.m. Värmekalkyler - energibesparing Fönster resp. glas - olika U-värden Förbättring av värmeisolering - glas och gas

Begrepp U-värde kWh Watt olja lågemission gradtimmar solenergi kärnkraft U-värde olja solenergi kWh g-faktor lågemission

Kilowatttimme 1 kWh 300 m (70 öre) Volvo 1200 kg

Förbrukning En normal dator i 8 timmar = 1 kWh

Kilowattimmar glödlampan effekt (Watt) 60 x x tid (timmar, h) 24 = = = = energi 1440 (kilowattimmar, kWh)

Energijämförelser 1 m3 eldningsolja = 10 000 (1 l = 10 kWh) 1 ton stenkol = 7600 1 m3 eldningsolja = 10 000 (1 l = 10 kWh) 1 kg kärnbränsle = 660 000 1 m3 naturgas = 9 1 m3 brännved = 1500 1 ton frästorv = 2400     1 000 Wh = 1 kWh 1 000 000 Wh = 1 MWh (megawattimme) 1000 000 000 Wh = 1 GWh (Gigawattimme) 1000 000 000 000 Wh = 1 TWh (Terrawattimme)

Energiförbrukning Medelförbrukning i en villa , 4 personer / år (totalt 18 000 – 25 000 kWh)

Termodynamikens grundsatser Energi kan inte skapas eller förintas …… men dock omvandlas till andra former. t ex E = m x c2 (Einstein) 2. Tryck och temperatur söker alltid sitt lägsta jämviktsläge …… d.v.s ”värme går till kyla”

Värmeförluster i hus Fönster 35 % Ventilation 15 % Tak 15 % Ytterväggar 20 % Fönster 35 % Golv o. källare 15 %

Värmeförluster genom fönster 1 Vägg Ledning Strålning Kalla sidan - Varma sidan + Strömning (konvektion)

Värmeförluster genom fönster 2 vanl. 2-glas ”energi” 2-glas Strålning 2/3 1/5 Ledning + Konvektion 1/3 4/5

U-värde (k-värde) W/m2 oC ”Värmemängd (effekt) som passerar 1 m2 per timme vid temperaturskillnad 1grad” (värmegenomgångskoefficient) 1 m2 + 20grader + 19 grader W/m2 oC

Celsius - Kelvin W/m2 oC (C = Celsius) eller W/m2 K (K = Kelvin) ( 0oC = 273 K eller -273oC = 0 K)

Glaskonstruktioner Glaskonstruktioner Enkelglas 4 D4-12 4 + 4 4 + 4 D4-12 + 1 T4-12 Dubbelruta Kopplat ”1 + 1” Kopplat ”2 + 1” Trippelruta

U-värde för fönster, exempel Fönstertyp o. glasning U-värde, W/m2 oC 1-glas 5,8 2 – glas 2,8 Dubbel isolerruta, D4-12 2,7 Treglas, kopplat 1,8 Trippel isolerruta, T4-12 1,9 Trippel isolerruta´SuperEnergi 1,3

Beräkning - mätning A. Datorsimuleringsprogram: FRAME resp. VISION Beräkning enligt europanormer (-standard) EN 1077-2 karm/båge: FRAME, THERM, COBRU, HEAT EN 673 glasdelen: VISION, WINDOW Krav: Auktoriserad beräknare (godk. av Sveriges Provningsinst) B. Provning i laboratorium - ”Hot Box metoden” Mätning enligt ISO-standard EN ISO 12567-1 Krav: Certifierat laboratorium (certifierad av Swedac)

Isothermbild i FRAME Elitfönster AB Window EFH Bottom sill ISOTHERMS PLOT Temperatures Inside : +20 degrees Outside : +/- 0 degrees Steps: 1 degree +/- 0 degrees + 20 degrees 17 degrees 0 degrees

Hot-Box metoden Varm sida + Kall sida - Provfönster Baffel Fläkt Area: 3,17 m2 Djup: 0,45 m Baffel Fläkt Cellplastvägg, 15 cm Datalogger m.m.

Värmeförlust 1 Exempel: Inomhustemperatur: + 20 grader Utomhustemperatur: - 15 grader Temperaturskillnad (Δ T ): 35 grader Fönsterstorlek : 12 x 12 M Fönstrets yta (A): 1,44 m2 Fönstrets (2-glas) U-värde (U): 2,7 W/m2 oC Värmeförlusten i Watt = Δ T x A x U

Värmeförlust 2 Förlusten för 2-glasfönstret: 35 x 1,44 x 2,7 = 136 Watt Förlust för SuperEnergifönster: 35 x 1,44 x 1,3 = 65 Watt

Gradtimmar 1 Temperaturskillnaden x uppvärmningstiden (timmar)för varje ort Exempel: Innetemp = + 20 grader Medeltemp ute = - 4 grader Uppvärmn. tid = 7 månader Gradtimmar: (20 + 4) x 7 x 30 x 24 = 120 960

Gradtimmar 2 Karesuando 178 000 Piteå 144 600 Mora 130 800 Stockholm 102 900 Göteborg 91 200 Växjö 104 400 Ystad 91 300

Fönsterbyte 1,9 TWh = ½ Barsebäcksreaktorn 1,9 milj småhus 760 000 eluppvärmda byte från 2-glas till SuperEnergifönster 1,9 TWh = ½ Barsebäcksreaktorn

Beräkning 1 Förutsättningar: Småhus i Sverige 1,9 miljoner 40 % eluppvärmda 760 000 hus Total fönsteryta/hus 23 m2 Genomsnittl. antal gradtimmar i Sverige 100 000 Bef. fönster U-värde 2,8–2,0 W/m2K 2,3 W/m2K U-värde Superenergifönster 1,3 W/m2K U-värdessänkning 1,0 W/m2K

Beräkning 2 Eluppvärmda småhus 760 000 x 23 x 100 000 x 1,0 = = 1 750 000 000 000 Wh d. v. s. 1,75 TWh (Barsebäcks ena reaktor = 4 TWh)

Beräkning 3 Alla småhus + alla lägenheter (1 900 000 x 23 + 2 200 000 x 9) x 100 000 x 1,0 = 6 350 000 000 000Wh d. v. s. 6,3 TWh (Barsebäcks ena reaktor = 4 TWh)

Energiförlust !! Summan av värmeläckaget genom alla fönster i bostäder i Sverige motsvarar den totala producerade energin i två kärnkraftverk !!

Värmeförlust 3 Förutsättning: Norrköping: 100 000 gradtimmar Standard 2-glasfönster: U = 2,7 SuperEnergifönster: U = 1,3 Värmeförlusten genom; standardfönstret SuperEnergifönstret 2,7 x 1,44 x 100 00 1,3 x 1 44 x 100 000 = 389 kWh = 187 kWh

Värmebesparing 1 Standardfönstret 389 kWh SuperEnergifönstret 187 kWh Skillnad 202 kWh Elpris: 70 öre/kWh 141:-/år Normalvilla med 15 st fönster 25m2 fönsteryta besparing ca 2450:- / år

Värmebesparing 2 25 m2 fönster i en villa i mellansverige förluster genom fönster, el i kWh

Värmebesparing 3 25 m2 fönster i en villa i mellansverige förluster genom fönster, el i kronor ( -:70/kWh)

Värmebesparing 4 25 m2 fönster i en villa i mellansverige förluster genom fönster, olja i m3

Värmebesparing 5 Olja, l/m2 kWh/m2 Norra Skandinavien 2,0 14 Årlig besparing per m2 fönster för sänkning av U-värdet med 0,1 W/m2K Olja, l/m2 kWh/m2 Norra Skandinavien 2,0 14 Mellersta Skandinavien 1,4 11 Södra Skandinavien 1,0 7

Energiräknaren www.elitfonster.se Vinst vid byte till Elit SuperEnergi fönster med U = 1,3 W/m2K Uppgifter: A. Gamla fönsterts U-värde (lista) B. Ortens gradtimmar (lista) C. Total fönsteryta i huset D. Energipriset för el eller olja (lista) Formel: U-värde – 1,3 x gradtimmar x fönsteryta x energipriset

Synpunkt Ingen tror på beräkningar, utom de som har gjort dem. Alla tror på mätningar , utom de som genomfört dem.

Kopplat fönster Vägg Karm Ytterbåge Innerbåge Enkelglas Isolerruta Kalla sidan - Varma sidan +

Värmeläckage

LE-glas LE - glas Selektiva glas lågemisson (emission, ε = utstrålning) eller Selektiva glas väljer ut långvågig (infra-) strålning

LE - beläggningar Hårdbelagda glas - direkt i floatprocessen - metalloxider - hårdare än glas - lågt emissionstal, ε ~0,15 Mjukbelagt glas - separat process (sputtering) - metaller - repkänsligt - extra lågt emissionstal, ε ~0,04

Belagt glas (LE-glas) Ucg = U-värde för glas (cg = glasmitt)

Belagt glas (LE-glas) Samma Ucg -värde, men mindre solenergitransmission (g-faktor)

Belagt glas (LE-glas) Värmesprickor !!!

Solenergi och ljus Solenergitransmission (total): g – faktor (värmetillförsel) Ljustransmission: LT, % (ljusinsläpp)

Egenskaper hos LE-glas U-värde Solenergi, Ljus, U (k) g-faktor LT Hårdbelagt glas ++ +++ ++ B. Mjukbelagt glas +++ ++ +++ C. Vanligt glas - ++ +++

Tysk glasreklam ”wer k sagt muss auch g sagen”

Positioner för glasytor 1 2 3 4 5 6 Kalla sidan - Varma sidan +

”Energigaser” S.k. inerta gaser (tunga) som minskar konvektionen. Finns i luft till < 1%. Alltså helt miljövänliga. Ej radioaktiva ! Glasavstånd för maximal effektivitet med 1 st LE-glas Dubbelruta Trippelruta Argon 15 17 Krypton 10 11 Xenon 7 9

Glasavstånd/U-värde i isolerrutor

U-värde glas Ucg = U-värde för glas (cg = glasmitt)   Ucg för T4-12 = 1,90 Ucg för T4-12 med Argon = 1,82 Ucg för T4-12 med LE = 1,26 Ucg för T4-12 med LE + Argon = 1,03

Glaskonstruktioner U-värde, W/m2 K Enkelglas 5,7 2,7 2,8 Dubbelruta 1,8 1,9 Dubbelruta Kopplat ”1 + 1” Kopplat ”2 + 1” Trippelruta

Fönstrets delar Karm Glasrand Båge Glasmitt

Fönstrets del - U-värden

Fönstrets ytandelar Karm + båge ca 31 % Glasrand ca 18 % Glasmitt, ca 51 % 12 x 12 M

Fönstrets totala U - värde Sammanvägt resultat: 31 % av 1,6 = 0,50 51 % av 1,0 = 0,51 18 % av 1,5 = 0,27 __________________ Summa: 1,28 W/m2K, Vilket alltså är hela fönstrets U - värde

Fönstrets verkliga U - värde Alltså !! * U – värde avser storlek 12 x 12 M * U – värdet för HELA fönstret, ej för glaset ( ny fönsterstorlek ”på gång”)

U-värde olika fönsterstorlekar Höjd Bredd 480 680 880 1080 1280 1480 480 1,67 1,62 1,59 1,58 1,56 1,55 680 1,63 1,54 1,49 1,46 1,44 1,43 880 1,61 1,50 1,44 1,40 1,38 1,36 1080 1,59 1,47 1,41 1,37 1,34 1,32 1280 1,58 1,45 1,38 1,34 1,31 1,29 1480 1,58 1,44 1,37 1,32 1,29 1,26

Komforttemperatur +15,1 ± 0 º C +20 º C +17,3 Standardruta T4-12 Super Energiruta T4-12 +17,3

Komforttemperatur +10,8 - 20 º C +20 º C +14,7 Standardruta T4-12 Super Energiruta T4-12 +14,7

Energimyndigheten Statens Energimyndighet, STEM, Eskilstuna ”Välj rätt fönster” = lista på fönster med låga U-värden och bra solljustransmission (g-faktor) och bra ljustransmission (LT) NYTT !! EU-projekt = ”rating – system” ~ energisnåla kylskåp

EWERS European Window Energy Rating System Nytt EU-projekt Gradering av energiegenskaperna för fönster ex. vis med grönt rött eller A G grading = a x U-värde + b x g-värde + c x luftläckage

Solvärme Maximal solvärme !! Total solenergitransmission = g-faktor g > 0,52 ( 52 % ) enl STEM

Ljus Maximalt ljus !! Total solljustransmission = LT LT > 0,63 ( 63 %) enl STEM

Fönstermontage Bottningslist Luftspalt Fogmassa Min.ulldrev Kalla sidan - Varma sidan +

Boverket BBR 2002 Ujust = Ukorr - 3    Ujust = U-värde fönster (justerat) Ukorr = U-värde fönster med korrigering för köldbryggor o. springor 3 = avdrag med hänsyn till solinstrålning   Fönsterorientering 3 ___________________________________ SO - SV 1,2 SO - NO, 0,7 SV - NV 0,7 NO - NV 0,4 Okänd 0,7 Exempel: Ujust = 1,3 - 0,7 = 0,6 W/m2K

Tätningar Påverkar energibalansen Huvudtätning Ljudtätning Dammfilter

Glasavstånd Ger ”lite extra” förbättring Ökat glasavstånd

Trä/alum.fönster Sämre värmeisolering Alum.bekl. Alum.ytterbåge

Isolerrutan Metallprofil Värmeläckage Förseglings-massa ”Köldbrygga” Stora problembarnet

Utvändig kondens Glasyta Ytterglaskondens (ibland isbildning) FÖRUTSÄTTNINGAR Lågt glasU-värde Luftfuktighet ute Fri exponering ute

Kondens 3. Fritt mot himlen (iskyld rymd med – 100/200 grader) 1. Lågt glasU-värde 2. Hög luftfuktighet Vanligast på västkusten o. i sydsverige

Kondens 1. Lågt glasU-värde 2. Hög luftfuktighet

Kondens 1. Lågt glasU-värde 2. Hög luftfuktighet

Kondens 1. Lågt glasU-värde 2. Hög luftfuktighet

Argumentation Bra energibesparing Oskadligt för fönstret Sällan förekommande, sensommar-höst Syns bara på efternatten o. morgonen Byte till standardfönster garanterar ej kondensfrihet

Slutkläm 2 Theory is when you know everything, but nothing works. Practice is when everything works, but no-one knows why. Here we combine theory and practice. Nothing works and no-one knows why