FEBY-skolan

Lågenergihus är ett samlingsbegrepp för byggnader som använder 25% mindre energi än vad byggnormen kräver. Den används av LÅGAN (laganbygg.se) och utgör klassningsnivå B i energideklarationssystemet.

En del är definierade via klassningsorgan mm; Svanen (15% lägre än BBR), Nollenergihus, Passivhus och Minienergihus enligt FEBY12, Green Building, Miljöbyggnad, LEED och BREAM. 
 
Med plushus menas vanligen att egenproduktion överstiger den energi byggnaden behöver, men detta är inget definierat begrepp och kan inkludera viktningsfaktorer för olika energislag.

I Passivhus ska byggnadens värmebehov vara så lågt att den lilla värme som behövs kan föras in med den tilluft som ändå krävs. Den svenska definitionen enligt FEBY09 och FEBY12 har upphört med FEBY18 och ersatts med klassningen FEBYGuld, se länken kriterier. Därmed undviks en begreppsförvirring relativt den internationella definitionen enligt Passivhaus Institut (PHI) (passiv.de). I Norge finns en norsk passivhusstandard baserad på det norska byggregelverkets beräkningsmetodik.
  
Hus byggda enligt FEBY kan certifieras och mätverifieras.

Fönster för ljus och värme. Okt 2014.

Fönster i byggnaden ger oss utsikt, dagsljus och solinstrålning, men tyvärr också stora förluster på vintern och övertemperaturer på sommaren.

Riktigt energieffektiva byggnader kräver ingående kunskap om fönstrens olika aspekter så att kostnadsoptimala lösningar kan hittas.

Del 1. Orientering

Eje Sandberg, Aton Teknikkonsult

Passivhuskrav på U-värde
Passivhuskraven i FEBY12 inkluderar ett krav på högst 0,80 W/m²K i U- medelvärde för fönster. Sämre fönster kan kompenseras med bättre fönster så att medelvärdet ändå klarar kravet.

Varför ett specifikt krav på fönster i FEBY12?
Fönster är en av de mest strategiska komponenterna i ett passivhus, att släppa in dagsljus och solljus (värme) men ändå minimera värmeförlusterna ut på vintern. När det är som kallast brukar förlusterna genom fönstren vara den största eller den näst största förlustposten.

Utöver energiaspekten krävs också tillräckligt energieffektiva fönster för att inte ge kallras och värmeutrålning som ger komfortproblem när man visas i närheten av fönstren. Ett fönster med tillräckligt lågt U-värde gör det också möjligt att slippa placera värmeradiatorer för att kompensera för kallstrålningen. Därmed skapas möjligheter till rationella dragningar av värmerör, placering av radiator eller tom ersätta radiator med luftvärme. I bostäder kan dessa lösningar ge stora ekonomiska besparingar. Även om kostnaden för ett fönster med mycket låga U-värden inte säkert kan motiveras enbart med de förluster som fönstret sparar in så är det de positiva systemkopplingarna som ger den totala nyttan: lägre total värmeeffektbehov (lägre kostnad för produktionssystem eller anslutningsavgift), lägre kostnader för radiator eller värmesystem, friare placeringar, komfortzon och möblerbarhet ända ut till väggen.

När allt fler ser denna extra nytta och ökar efterfrågan på bra fönster, så sjunker de i tillverkningskostnad och blir än mer motiverade.  Det är så en utveckling kan drivas fram.

Ett fönster på 0,8 kan vara 0,84!
FEBYs fönsterkriterium för passivhus är 0,80 dvs med två siffrors noggrannhet.

Kravet avser byggnadens genomsnittliga U-värde, inte det enstaka fönstrets.

Fönsterleverantörernas U-värden anges vanligen med två siffrors noggrannhet och dessutom för ett fönster med en standardstorlek (1230x1480 mm). Ett U-värde för ett fönster som anges vara 0,8 W/m²K kan därför mycket väl hålla 0,84 W/m²K om ytterligare en siffras noggrannhet anges.

Finns ett energikrav på byggnadens fönster U-värde så ska U-värdet för varje fönster summeras och viktas.

Små fönster har större U-värden
För att säkra att medel U-värde för fönster klarar kravet ska man ta in U-värden för samtliga fönster till byggnaden från den aktuella fönsterleverantören. Enklast utformas ett tabellverk med antal, storlek och U-värde. Då kan samtidigt längd och bredd anges i tabellen så att fönstrens omslutande längd också kan summeras.

Mindre storlekar på fönster med en energiklass på 0,8 W/m²K kan ha väsentligt sämre U-värden, kanske 1,1 eller 1,2 W/m²K trots att de är samma glas och samma karm. Skillnaden är att karmens andel av fönstret ökat och håller ett sämre U-värde. Än större blir skillnaden om även köldbryggan runt fönstren inkluderas, eftersom de små fönstren har en större längd per fönsterarea än stora. Stora fönster ger alltså mindre förluster än många små om de har samma totala fönsterarea. Detta är något som arkitekten bör ha med sig från start.

Minimera karmförlusten!
Huvudsyftet med fönster är att kunna se ut och få in dagsljus. Fönsterkarmen har alltid väsentligt sämre U-värden än väggen och karmens uppgift är bara att hålla glaset på plats. Det finns två sätt att minimera karmens förluster: att bygga in karmen i väggen (se artikeln nedan om köldbryggor) eller att välja fönster med smala karmar. Smala karmar innebär att ”hålet i väggen” kan minska. De två alternativen kan även kombineras.

Fasta fönster har ofta karmar på nedåt 5 cm. De öppningsbara ofta 10 – 11 cm. De finns nu öppningsbara fönster på väg ut på den europeiska fönstermarknaden med karmar på bara 6 cm. Därmed kan U-värdet för hela fönstret sjunka påtagligt, även under 0,65 W/m²K (med glasparti på 0,52 W/m²K) för ett öppningsbart fönster.

Dagsljusinstrålning - krav och möjligheter
Att få in dagsljus är en central funktion för fönster. Dagsljuskraven enligt Miljöbyggnad silver/guld kan vara svår att klara för bottenvåningar i stadsmilljö. Identifiera de rum som är mest problematiska, ofta djupa sovrum. Välj fönsterstorlek/glasarea som gör att kravet uppfylls, men tänk på att olika fönster har olika ljusinsläpp och att denna även kan påverkas med järnfria glasval. Även reflektion från mark och omgivning har betydelse och kanske kan påverkas.

Lufttäta fönstermontage
För att nå höga krav på byggnadens täthet krävs fönstermontage som minimerar läckflöden runt fönstren. Stäm av med fönsterleverantören om hur fönstret effektivast tätas mot vald väggkonstruktion.

Eftermontage av persienner eller genomföringar för styrning av markiser kan resultera i stora läckflöden. Sådana genomföringar bör ingå redan i leveransen så att täthetsmätningen inkluderar detta läckage och inte hanteras av brukaren när denne flyttar in.

Fönstrens köldbryggor har stor påverkan
En analys av byggnadernas värmeförluster under en kall vinterperiod (DVUT) visar att köldbryggor ofta står för storleksordningen 20 procent av klimatskalets värmeförluster.

I figur 1 ges exempel på fördelning av värmeförluster för ett flervånings bostadshus som uppfyller kriterierna för passivhus enligt FEBY12.

Figur 1. Värmeförlustanalys vid DVUT. Källa Energihuskalkyl.

Det är inte ovanligt att köldbryggor tillsammans ger lika stora förluster som ytterväggens konstruktion (exklusive fönster).

Kunskap om köldbryggor och hur de kan minimeras gör det möjligt att kostnadsoptimera byggnadens energiegenskaper. Av följande tabell framgår att köldbryggor runt fönster är en stor förlustpost.I detta exempel utgör köldbryggorna runt fönstren 46 procent.De kan vara väsentligt högre och de kan vara väsentligt lägre.

Del 2. Köldbryggor runt fönster och dörrar

Esko Niskanen, Svenska fönster. Eje Sandberg, Aton Teknikkonsult

Köldbryggor står för storleksordningen 20 procent av klimatskalets värmeförluster och av detta utgör köldbryggor runt fönster upp till hälften. Men så behöver det inte vara med ett genomtänkt montage, vilket denna artikel ska belysa.

Att få fönster med beräknat U-värde är inte några svårigheter idag, men att få dessa installerade med minimala köldbryggor kräver mer eftertanke.

I följande exempel visas en installation av ett energieffektivt fönster med lågt U-värde, dels med en "normal" installation och dels med ett optimerat utförande för att minska köldbryggorna runt fönstren. Fönstret har i bägge exemplen storlek 1230x1480 mm och ett U-värde fönster på 0,79W/m²K. Det är samma vägg, men placering av fönster och dess infästning skiljer sig.

Psi-värde monterat 0,105 W/mK

U-värde mont. 1,10W/m²K

Figur 1. Fönster med ”normal” infästning. Med köldbryggevärde på 0,105W/mK erhålles ett totalt U-värde på 1,1 W/ m²K. Väggtjocklek 530 mm, U-värde vägg 0,116W/m²K. Källa: Svenska fönster.

Förutom värmeförluster får du sämre instrålning av solen p.g.a. ytterväggens skuggning av glaset. 

Det finns bra montagebeslag på marknaden för att kunna flytta ut fönstret till en placering jämte isoleringen, se figur 2.Observera att det ligger en isolering utanpå fönsterkarmen.

Psi-värde monterat 0,003 W/mK

U-värde mont. 0,80W/m²K

Figur 2. Fönster med optimerad infästning. Med köldbryggevärde på 0,003 W/mK erhålles ett totalt U-värde på endast 0,8 W/ m²K. Väggtjocklek 530 mm, U-värde vägg 0,116W/m²K. Källa: Svenska fönster.

Den ”normala” lösningen har 38 procent högre värmeförluster! Skillnaden är 0,30W/m²K.

Gör vi samma kalkyl för ett litet fönster på 600 x 600 mm så blir skillnaden i förluster än högre, hela + 87 procent högre för den dåliga lösningen.

Inte bara energianvändningen påverkas.

Komfort- strålningstemperaturasymmetri

Vi människor upplever det som obehagligt när objekt med olika temperaturer utstrålar samtidigt från olika håll mot vår kropp. Den bör vara under 4 grader Celcius för att vi ska trivas. Ett dåligt monterat fönster ger differenser på 10 grader eller mer.

Fuktutfällning

Varm luft kyls av mot ytor med låg temperatur och bildar kondens och vattendroppar som kan ge upphov till mögel och skador på lack och träet i karm och bågar. Fönstrens livslängd blir då kortare.

Lufttäthet

I energieffektiva byggnader med ventilation av typ FTX, har man balanserad till- och frånluft. Då ska luften från byggnaden gå via ventilationen och inte via otätheter i väggen. Om fönstren monteras utan någon form av luft-spärr på insidan kommer varm luft tränga in mellan karm och vägg, kyls ner och riskera att mögel och röta uppstår i väggen.

Funktionell och energieffektiv ventilationen

Ventilationssystemet och dess utformning avgör inte bara hur stora värmeförluster vi får utan också inneklimat vad gäller värme, drag och frisk luft.

Del 1.  Ventilationssystem för energieffektiva flerbostadshus

Eje Sandberg, Aton Teknikkonsult

Luftvärmesystem

Med luftburen värme så erhålls en ekonomisk besparing genom slopat radiatorsystem, vilket påtagligt förbättrar projektekonomin.

Erfarenheterna från luftvärmesystem är goda i alla de passivhusbyggnader som uppförts i västra Sverige (som har en lång tradition av passivhusbyggande) med följande lösning:

En gemensam och oisolerad tilluftskanal ner i centralt placerat schakt i bostaden varifrån avstick görs till bostadens eget värmebatteri. Beroende på vilken typ av brandskyddslösning som väljs kan ett brandbackspjäll placeras i anslutning till värmebatteriet.

Utrustningen kan placeras t.ex. i halltak i ett sådant läge i bostaden som ger korta kanaler till sovrum och vardagsrum. I detta utförande behöver kanalerna inte vara isolerade.

Ökar kanallängden påtagligt krävs isolering.

Planeringen av schaktplacering underlättas om VVS och arkitektur pratar ihop sig redan i tidigt skede.

Takhöjd bör vara minst 2,6 meter, men gärna 2,7 eller mer eftersom värmebatteriet bygger ca 30 cm. Om värmebatteriet placeras i badrummet kan den spillvärme som avges ge ökad komfort.

Donval

Don för bakkantsinblåsning väljs med omsorg. Detta är en avgörande komponent för att lyckas. Istället för enkla bostadsdon, ska valda don

• vara injusteringsbara med en väl beprövad och robust lösning som inte påverkas av de boende
• ge mycket bra ljudförhållanden
• klara varierande tilluftstemperaturer (från 16 till 45 grader vid donet) utan att ge dragproblem, där risken för drag är störst vid de låga temperaturerna eftersom luften då faller ner.
• ge en bred spridningsbild (vilket minskar risken för drag för vissa delar av rummet).

Donplacering

Donens placering i rummet vad gäller kastlängder mm har inte varit avgörande så länge fönsteruppglasningen inte sticker iväg.

I teorin efterfrågas långa kastlängder så luften ska nå fram till ytterväggen och att luften ska avges med stor impuls och att luftutbyteseffektiviteten kan bli låg. I praktiken har detta inte så stor betydelse. Den varma luften kommer att sprida sig i rummet och falla ner vid ytterväggarna. Man får en viss temperaturskillnad mellan golv och tak men inte så stor att detta blir en olägenhet.

Luftutbyteseffektiviteten kommer sjunka när tilluften är som varmast, men det är korta perioder och inte heller i en omfattning så de skapar en olägenhet. De som bygger med dessa lösningar är nöjda, eftersom deras hyresgäster är nöjda och fortsätter med att bygga så här, dvs det är en i praktiken väl fungerande lösning. Väsentligt bättre än de frånluftssystem vi tidigare byggt där kall helt ouppvärmd luft tas in via öppningar i ytterväggen möjligen något uppvärmda om luften tas in bakom radiator och dessa är varma (dvs främst när ingen är i rummet) och där barnens sovrum inte får någon tilluft alls för att fönstret i de vuxnas sovrum ställts på glänt och sänkt bostadens undertryck.

Väljs ett system där luftvärme ersätts med radiatorer kan mer omsorg få läggas på donets spridningsbild så inte den kallare tilluften faller ner t.ex. där en säng kan placeras.

Ligger kök separat eller tydligt avgränsat från vardagsrum i kombination med stor kylande ytterarea med fönster så behöver köket ett eget tilluftsdon för att få in värmen, när ett luftvärmesystem väljs.

Grundförutsättningar för luftvärme

En grundförutsättning är dock att såväl byggnadens (se kriterierna i FEBY) som de enskilda bostädernas värmeeffektbehov vid dimensionerande utetemperatur är tillräckligt lågt för att kunna värmeförsörjas med hygienluftflöde och tilluftstemperaturer under 50 grader.

Vidare krävs att luftflödena till respektive rum dimensioneras inte bara utifrån hygienluftbehov utan också utifrån de värmeeffekter som ska tillföras. För bostäder på bottenplan med golv mot markplan eller ouppvämt garage, ouppvärmda trapphallar (som håller några grader under bostadens temperatur) måste detta beaktas genom att köldbryggor mot kantbalk, källarplan, fönsteruppglasning etc måste ses över extra noggrant och inte bara studeras på byggnadsnivå. Det kan också innebära att allt för stora fönsteruppglasningar kan ge temperaturassymetrier och i sig kräva motstrålande radiatorsystem för att ge bra inneklimat. Ju större fönsterarea ju knepigare blir uppgiften att klara ett bra inomhusklimat med enbart luftvärme.

Undvik hybridlösningar med både luftvärme och radiatorer inne i bostaden eftersom man då ändå tappar vinsten med att slippa ett installationssystem. Krävs en radiator i en lokaldel eller liknande så ska radiatorytan dimensioneras så den inte blir styrande för framledningstemperaturen.

Varningsflaggor när luftvärmesystem väljs

Placera inte eftervärmare för den enskilda bostadens uppvärmning i det gemensamma fläktrummet. Det kan förefalla vettigt ur driftperspektiv med enkel åtkomlighet etc men invändningarna är många och allvarliga. I flera fall har detta resulterat i misslyckade projekt där man fått göra om i efterhand för att höga temperaturer på luften innebär att värmen tappas på vägen och når inte fram.

Dessutom, denna lösning kräver separata kanaler till varje bostad, kanalerna ska vara isolerade, ligga i separat schakt relativt frånluften. Ska man kunna få fram 45 graders temperatur till donen så krävs väl tilltagen isolering och därmed stora schakt. Den större schaktarean med separata isolerade kanaler ger för en 7-vånings byggnad 0,7 – 1,2 m2 mindre BOA/bostad (beroende på vald isolering), vilket ger stor påverkan på projektkalkylen.

Det är lätt att underskatta dessa kanalförluster (erfarenhet från misslyckade projekt där man ändå hade räknat på dessa förluster) och dess kostnad; kanal till varje lägenhet, isolering, schaktarea (förlorad BOA).

Åtkomlighetsaspekten har inte varit ett problem i de genomförda projekten. När väl injustering är genomförd är det inte ofta en sådan åtkomst krävs.

Ingjutna oisolerade kanaler som transporterar värme är inte lyckat. Värmen avges tidigt och når inte fram till det rum eller den del av rummet som avses. Dessutom avges värmen till bostaden ovanför (om ingjutna kanaler i tak) eller till grannen under (om ingjutna i golv).

Väljs runda takplacerade don får man en nersmutsning i form av en ring runt donet beroende på medejekterad smutsig inneluft som fastnar mot takytan. Varken plåtskydd runt ett sådant don eller att donet skjuts ner någon decimeter för att förhindra problemet lär vara accepterade lösningar ur estetisk synvinkel. Det finns mer eller mindre bra takdon och om denna lösning är oundviklig så välj material för tak så en årlig rengöring underlättas.

Undvik badrum vid ytterfasad. De behöver uppvärmning i någon form och för elvärmda lösningar kräver BBR separat mätning. Tänk på att s.k. komfortvärmegolv styrs av yttemperaturen och kommer därmed att kunna vara på under hela året. En ökning av hushållsel med 2000 kWh/bostad förekommer och med missnöjda boende, när de väl förstått att de står för kostnaden. Dessutom kan det varma golvet, som visserligen kan kännas skönt att stå på, bidra till övertemperaturer i bostaden sommartid både i den egna lägenheten och i bostaden under. Det kan vara svårt för boende att se sambandet mellan övertemperaturer i bostaden och golvvärme som är på i badrummet och bara känns ”lite varmare”. Överväg separat dragning av en värmestam till dessa badrum och lägg in en mindre radiator om sådana badrum inte kan undvikas.

Individuell mätning och debitering (IMD) baserat på tillförd värmeenergi har en begränsad nytta för en byggnad med mycket låga värmebehov, men skapar problem. Vill man ha något varmare i sin egen lägenhet så värmer man även upp grannarnas bostäder och får betala även för dem. Detta kan bli svårt att förklara och motivera.

Mätning av bostädernas innetemperatur kan dock vara en alternativ grund för IMD. De kan även utgöra en integrerad del av bostadens värmereglering, kan underlätta problemidentifiering och ge underlag för styrning av ventilationsaggregatets värmeåtervinning och av värmesystemets framledningstemperatur.

Aggregatval

Roterande växlare gemensamma för fler bostäder kan ge överföring av lukt via växlarenheten. Det kan visserligen minimeras genom ozon-fälla, men ger en ökad servicepunkt. Vidare är tryckförhållandena i aggregat med roterande växlare viktigt att hålla koll på så inte internt läckage från avluft till friskluft blir möjlig.

Idag finns motströms växlare som är minst lika effektiva som de roterande även om storleken för växlardelen blir något större. Till plattvärmeväxlaren kan även spiskåpans forceringsluftflöde ledas, vilket är ett bättre alternativ än osuppfångning via kolfilterfläktar, speciellt när stora fuktmängder avges som vid långkok.

Nackdelen med motströms växlare är att de tappar effekt i samband med avfrostning vilket ska kompenseras med en eftervärmare med högre effekt. Vilken betydelse detta har både energi- och effektmässigt är beroende på aggregatets utformning, hur avfrostningen sker, men framför allt var i Sverige byggnaden är placerad. Ju kallare och fuktigare klimat ju större betydelse har detta och då bör en förvärmning med mark- eller bergvärme som värmekälla övervägas. En sådan kan ju också användas för klimatkylning av tilluften den varmaste perioden på året.

Aggregatets placering

Vindsplacering av centrala ventilationsaggregatet är relativt okomplicerat om man bara tänker på att inte få kortslutningseffekter mellan friskluftsintag och avluft.

Källarplacering. Tilluft tas in i en kanal som kan ligga på fasaden med intag några meter upp och med ett skyddat luftintag för regn och snö. Avluften släpps helst upp över tak, men luften är kall vilket kräver en bra isolering av schaktet om den ligger innanför klimatskalet. Kan avluftskanalen placeras utanför klimatskalet är det bättre. Att släppa ut avluften på gårdsplan eller liknande kan ge luktproblem. Speciellt om man har dragit med köksventilationen.

Denna artikel har fokus på främst centrala ventilationssystem. För radhus och mindre flerbostadshus, kan bostadsegna ventilationsaggregat vara en lämpligare lösning än en gemensam. Här bör man dock tänka på att placera dessa så kanaldragning av friskluft och avluft blir så kort som möjligt eftersom värmeförlusterna till de kalla kanalerna annars kan bli avskräckande stor.  Placering nära yttervägg är då en fördel.

Friskluftsintag på södervägg kan vara ett problem och bör undvikas.  Friskluftsintag och avluft på samma ställe (via en kombinationshuv som separerat luftflödena) kan ibland vara olämpligt och då bör avluften avledas via en avluftshuv på yttertak. Beakta brandkrav och ljudkrav.

Många leverantörer har ett elbatteri förinstallerat. Detta kan skapa stora problem för reglering av ett vattenburet värmesystem och ta över uppvärmningen. Den ska därför vara urkopplad eller inte ingå i leveransen.

Avfrostning genom att tilluftsflödet stängs av fungerar inte i täta byggnader. Annan avfrostningsteknik måste väljas.

Drifttagning och övervakningssystem

Allt för många ventilationssystem har kraftigt obalanserade luftflöden och kan ha luftflöden långt över projekterade värden. Detta kan vara den största förklaringen till att dessa lågenergihus inte presterar energimässigt som utlovat. Luftflöden måste också mätas vid aggregatet och en obalans på högst 5% kan accepteras. Genom att jämföra både tillufts- och frånluftens termiska verkningsgrad kan också obalanserade luftflöden avslöjas. Även över-/undertryck över fasaden kan mätas och avslöja om luftflödena inte är i balans.

Övervakning av värmeåtervinningssystemet genom mätbestyckning och uppkoppling till ett övergripande mät- och övervakningssystem bör säkras via en styrentreprenör eftersom de olika delsystemen vanligen levereras med sina egna ”dialekter”. För mer komplicerade byggnader där man även vill ha ordning på vilka byggnadsdelar som ett system försörjer rekommenderas ett gemensamt fastighetsinformationssystem, som t.ex. FI2.

Läs mer i rapporten om Installationssystem i energieffektiva byggnader av Per Kempe.