Energiberäkningar, roulette eller vetenskap? Del 3

Hur ska man gå tillväga för att minska osäkerheterna vid en energiberäkning? Bengt Bergsten tipsar i den tredje artikeln om en utökad metodik för energiberäkningar.

I det följande ska energiberäkning vid nyproduktion behandlas, då det sannolikt är den vanligaste förekommande typen. Den normala gången vid en energiberäkning är att 

•  indata sammanställs
• data matas in
• en beräkning görs
• resultatet presenteras

Exempelvis kommer man fram till en energianvändning enligt BBR för ett alternativ till 82 kWh/kvm, år. BBR:s gräns ligger på 100 kWh/kvm, år (lokalbyggnad i klimatzon III, inget ventilationstillägg).

Hur säkra kan vi då vara på att byggnaden kommer att klara gränsen på 100 kWh/kvm, år? En viktig osäkerhetsfaktor är de indata vi matar in då många faktorer är okända eller osäkra innan byggnaden är uppförd.

Utökad metodik med osäkerhetsbedömning
För att hantera osäkra indata bör beräkningen kompletteras med följande steg (i fet stil):

• indata sammanställs
• värdering av indata
• inmatning av data
• en beräkning görs
• urval av osäkra indata med stor energipåverkan
• alternativa beräkningar med justerade osäkra indata
• resultatet presenteras som ett osäkerhetsintervall.

De punkter i fet stil som kompletterat beräkningsmetodiken har till syfte att hjälpa användaren att identifiera osäkerheter och synliggöra osäkerheten i resultat på grund av osäkra indata.

Värdering av indata
Värderingen av indata görs ur två aspekter, dels hur osäker indata är, dels hur stor påverkan enskild indata har på slutresultatet. Värderingen görs på ett enkelt sätt genom att helt enkelt bedöma om en enskild indata har liten, mellan eller stor osäkerhet. Samma sak görs vad gäller energipåverkan för respektive indata. Bedömningen utförs vanligtvis av användaren själv och görs utifrån användarens samlade kunskap och erfarenhet. I figur 1 exemplifieras värderingen av indata. I praktiken görs värderingen i till exempel en indatamall.

Figur 1 Illustration till hur värdering av indata kan göras med avseende på dess osäkerhet och energipåverkan. Exemplen visar hur olika indata kan ges olika bedömning om osäkerhet och energipåverkan.

Urval av osäkra indata
Därefter görs ett urval av de indata som har både stor osäkerhet och stor energipåverkan, det vill säga de indata i figur 1 som placerats i den övre högra rutan (d.v.s. indata med stor osäkerhet och stor energipåverkan). Dessa indata ska nu ges ett osäkerhetsintervall, som i praktiken är endast ett värde då vi endast är intresserade av det högre värdet av energianvändningen. Intervallet ska inte vara osannolikt stort utan avspegla en sannolik variation. Exempelvis är basvärdet för verkningsgraden för värmeåtervinningen 85 procent (tillverkarens uppgift) men på grund av osäkerhet kring om den återvinningsgraden kan uppnås i verkligheten antas 75 procent som sämsta värde. Luftläckaget bedöms bli cirka 0,1 oms/h men kan bli upp till 0,2 oms/h, och så vidare.

Cirka tre till sex indata med stor osäkerhet och energipåverkan kan vara lämplig mängd för att göra alternativa beräkningar. Fler indata i osäkerhetsanalysen ger dock säkrare resultat.

Osäkerhetsanalys
För att få en uppfattning om hur mycket osäkerheten i dessa utvalda indata påverkar byggnadens energianvändning så görs nu en osäkerhetsanalys. Det görs helt enkelt genom att alla utvalda indata, ca 3-6 st., ändras till det sämre värdet i osäkerhetsintervallet så att energianvändningen ökas (det är ju den osäkerheten som är intressant). Med samtliga ändrade indata görs nu en ny beräkning. (Jag rekommenderar starkt att separata beräkningar görs med endast ett osäkert värde ändrat. På så sätt lär man sig hur mycket varje osäker parameter påverkar. Kanske finns det anledning att revidera värderingen av indata efter de individuella körningarna?)

Vi har nu två värden: ett resultat från vår första beräkning och ett vid ”maximal” osäkerhet. Exempelvis gav första beräkningen 82 kWh/kvm, år och osäkerhetsanalysen gav 94 kWh/kvm, år (lokalbyggnad i klimatzon III, inget ventilationspålägg). BBR:s gräns är 100 kWh/kvm år. I exemplet ligger vi under gränsen även med värdet från osäkerhetsanalysen.

Om vi fullständigt litar på vår osäkerhetsanalys kan vi då vara helt säkra på att klara BBR:s gränsvärde för energianvändning? Den vakne läsaren minns säkert från de två tidigare artiklarna (Energi&Miljö nr 5 och 6-7/2010) att osäkra indata bara var en av flera källor till osäkerhet vid energiberäkning. Dessa övriga källor är dock betydligt svårare att kvantifiera. För att på ett enkelt sätt ta höjd för att försöka eliminera dessa osäkerheter kan man lägga på ett procentuellt påslag på värdet från osäkerhetsanalysen. Hur stort detta påslag ska vara är vanskligt att bedöma. Sannolikt kan ett påslag om cirka 5 till 10 procent behövas i många fall. Med 5 procent påslag på 94 kWh/kvm, år så hamnar värdet på cirka 99 kWh/kvm, år. Det från början ganska trygga värdet 82 kWh/kvm, år visar att det kan bli så att det verkligt uppmätta värdet hamnar farligt nära, eller över, BBR:s gräns på 100 kWh/kvm, år om samtliga osäkerheter verkar åt det negativa hållet (se figur 2).

Figur 2 Illustration av resultat från energiberäkningar i relation till BBR:s krav: Första beräkning, beräkning efter osäkerhetsanalys samt generellt påslag med fem procent för övriga osäkerheter. Värdena är endast exempel från en fiktiv byggnad.

Slutord
De tre artiklarna (nr 5, 6 och 8/2010) försöker förmedla några grundläggande insikter och kunskaper kring energiberäkning av en byggnad. Dessutom om vikten av att känna till vad en systemgräns är och vad en energibalans innebär samt BBR:s definition av en byggnads energianvändning. Sist men inte minst vill jag förmedla en förståelse för att en energiberäkning oftast bygger på vetenskapligt grundade ekvationer och samband men att en mängd omgivande faktorer, inte minst indata till beräkningen, är behäftade med osäkerhet i större eller mindre grad. Med öppna ögon för detta och en verklighetsförankrad metod att uppskatta osäkerhetens storlek är så är energiberäkning och roulette två helt skilda saker.

Av Bengt Bergsten, tekn.dr
CIT Energy Management
Energi & Miljö nr 8 2010, sid 40-41
Faktaruta
Den beskrivna metoden för att bedöma osäkerheten är en så kallad kvalitativ metod, det vill säga den ger inga siffror på till exempel hur stor sannolikheten är att energianvändningen ligger inom intervallet x – y kWh/kvm, år. För att kunna komma till ett sådant svar krävs en kvantitativ metod. En rapport som bygger på en kvantitativ metod har författats av Lars Jensen (Analys av osäkerhet i beräkning av energianvändning i hus och utveckling av säkerhetsfaktorer – Direktmetoden, Rapport TVIT–08/7030, LTH Lunds Universitet, 2008).

En kvalitativ metod som den beskrivna är snabbare och enklare att hantera. I flertalet projekt som handlar om nybyggnation eller energieffektivisering är en kvalitativ metod den enda realistiska. En kvalitativ metod ger inget absolut svar på hur osäker energiberäkningen är. Den ger dock ett intervall som anger att energianvändningen med en ganska stor sannolikhet inte kommer att överskridas.

En absolut grundläggande förutsättning för att en kvalitativ analys skall få tillräckligt bra kvalitet är naturligtvis att den som gör beräkning och analys har tillräcklig kunskap och erfarenhet av energi i byggnader. 

Erfarenheten Energiberäkningar
I tre artiklar har några aspekter av energiberäkningar och energiberäkningsprogram behandlats.

Den första artikeln (Energi&Miljö nr 5/2010) belyste några viktiga grundläggande aspekter kring energiberäkning av en byggnad: vad är en energibalans, BBR i energibalansen och energibalansberäkning i allmänhet. Artikel två (Energi&Miljö nr 6-7/2010) handlade om osäkerheter vid energiberäkning. I denna den tredje och avslutande artikeln behandlas en metodik vid energiberäkning för att hantera osäkerhet i indata.

    

Figur 1 Illustration till hur värdering av indata kan göras med avseende på dess osäkerhet och energipåverkan. Exemplen visar hur olika indata kan ges olika bedömning om osäkerhet och energipåverkan.
Figur 2 Illustration av resultat från energiberäkningar i relation till BBR:s krav: Första beräkning, beräkning efter osäkerhetsanalys samt generellt påslag med fem procent för övriga osäkerheter. Värdena är endast exempel från en fiktiv byggnad.