Towards sustainability with building services systems : – by focusing on material choices, energy use and thermal indoor climates in residential buildings
Mot hållbarhet med installationstekniska system : - genom fokus på materialval, energianvändning och termiskt inomhusklimat i bostadshus
Författare
Summary, in Swedish
Avhandlingsarbetet, som har pågått i mer än tjugo år, består av två delar. Första delen inleds med en fallstudie (Publikation II) med livscykelinventeringar och energisimuleringar för två flerbostadshus. Materialslag, mängder, tillverknings-, transport- och driftenergier samt inverkan av materialval på tillverkningsenergin har analyserats. Slutsatserna var att ett fåtal material svarade för 80 % av vikten och tillverkningsenergin vid framtagning av VVS-installationer, att materialval hade betydelse för tillverkningsenergin. Vidare konstaterades att materialens och komponenternas livslängder liksom orsaker till byte var dåligt kända, en osäkerhetsfaktor vid livscykelanalyser, vilket ledde till att en intervjuundersökning (Publikation III) genomfördes bland fastighetsförvaltande företag för att öka denna kunskap. De orsaker till byte av installationer och deras ålder som angavs för nio fastigheter med hyreslägenheter analyserades och kategoriserades. Studiens slutsatser var att orsakerna till byten ofta var flera, men vilken som var avgörande var oklart. Ett försök att bedöma livslängd för ett antal komponenter gjordes. Livslängdsbedömningen gav stora osäkerheter, antingen för att datamaterialet var litet eller för att verkligheten var sådan. Dessa tre publikationer utgjorde en licentiatavhandling godkänd 2001.
Avhandlingens andra del inleds med en livscykelkostnadsanalys baserad på energisimuleringar och kostnadsberäkningar. Lönsamheten för ett antal energieffektiviseringsåtgärder för ett flerbostadshus jämfördes (Publikation IV). Ökade investeringskostnader tjänades med marginal in genom lägre energikostnader. Värmeåtervinning med ventilationsvärmeväxlare respektive med frånluftsvärmepump gav ungefär samma livscykelkostnad, men frånluftvärmepump ledde till större elenergibehov.
Ett bostadsfastighetsbolag introducerade i en stor del av sitt bestånd en metod för individuell värmemätning och debitering (IMD), där hyresgästen betalade för temperatur, inte levererad energi, vilket innebar att rumstemperaturen mättes i alla vardagsrum och sovrum. I några fastigheter infördes feedbackreglering baserad på rådande medeltemperatur i byggnaden, som komplettering till den utetemperaturstyrda värmeregleringen. Metodens syfte var att uppnå en jämnare och i medeltal lägre inomhustemperatur som kunde resultera i lägre energibehov för uppvärmning. Feedbackregleringen utvärderades genom jämförelse av innetemperaturens beroende av utetemperaturen före och efter implementeringen (Publikation V). Reglerprincipen gav tydligt ett lägre beroende.
Baserat på ett stort datamaterial med temperaturmätningar för två uppvärmningssäsonger, från nyss nämnda fastighetsbestånd, genomförs en omfattande undersökning av det termiska klimatet i bostäder (Publikation VI). I byggnaderna, som hade feedforwardreglering var temperaturerna nära normalfördelade och tycktes variera slumpmässigt oberoende av läge i byggnaden. Det fanns en tendens att svala lägenheter var svala året om och vice versa. Systematiska variationer såväl över dygn som mellan vardag och helg iakttogs. Temperaturvariationer inom lägenheter studerades per lägenhetsstorlek (Publikation VII). Generellt var temperaturen lägre i sovrum än i vardagsrum, ju fler rum desto större skillnad fanns. Med en matematisk modell av ett flervåningshus visades att det fanns ett värmeflöde upp genom byggnaden via bjälklag (Publikation VIII).
Under uppvärmningssäsong genomfördes mätningar av temperaturgradienten i några lägenheter i trevåningshus. Temperaturgradienten mättes under ca fem dagar i varje lägenhet. Uppmätta gradienter var generellt mindre än de som beräknades i IMD-systemet, vilket antyder att hyresgästerna debiterades för lägre temperatur än de hade (Publikation IX).
Dessutom genomfördes en kompletterande studie, där energieffektiviserings-åtgärders inverkan på energianvändningen för en av byggnaderna från tidigare fallstudie studerades med resultat att ökad värmeåtervinning kunde höja betyget vid miljöklassning.
De olika delstudierna diskuteras i sektionerna Materialresurser, Energianvändning, Inomhusmiljö, Lagar och regler samt Trender inom området hållbar utveckling. Frågor såsom utbytbarhet, flexibilitet och interaktion med användare behandlas.
Publiceringsår
2020-03-12
Språk
Engelska
Issue
LUTVDG/TVIT—20/1001—SE(545)
Fulltext
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Avd Installationsteknik, LTH, Lunds universitet
Ämne
- Building Technologies
Nyckelord
- residential apartment buildings, building services systems, energy use, hvac, hydronic heating system, heating control, feedback control loop, indoor temperature measurements, individual metering and billing, indoor temperature variations, thermal comfort, vertical temperature gradient, case study
Status
Published
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISSN: 1652-6783
- ISBN: 978-91-85415-10-6
Försvarsdatum
17 april 2020
Försvarstid
13:00
Försvarsplats
Lecture hall V:B, building V, John Ericssons väg 1, Faculty of Engineering LTH, Lund University, Lund.
Opponent
- Tor Broström (Prof.)