Teknik och forskning | 12 sep 2023

Hur svårt är det att energiberäkna?

Mängden energi som används spelar stor roll för miljön och den har dessutom blivit en betydande ekonomisk faktor den senaste tiden. Vid nybyggnation är det därför avgörande att energiberäkningar från planeringsskedet speglar den kommande driften av byggnaden. Studien över energiberäkningarnas träffsäkerhet visade på en högre årlig energianvändning än planerat. Verkligt uppvärmningsbehov blev cirka 10 kWh/m2 högre än beräknat.

Inom EU står byggnation för 40 procent av all energianvändning och är därför en viktig fråga för miljömålen i Agenda 2030 [1]. När en ny byggnad planeras görs en energiberäkning, det vill säga en uppskattning av byggnadens kommande energianvändning.

Beräkningen görs för att säkerställa kraven enligt Boverkets byggregler [2], som bygger på de svenska såväl som de globala miljömålen [3]. Samtidigt som miljömålen ska uppfyllas ställs produktions- och materialkostnader mot kommande driftkostnader.

När byggnaden till slut är i drift är det alltså högst önskvärt att beräkningarna av energianvändningen stämmer överens med verkligheten, men gör de det?

Studiens förutsättningar

För att kunna jämföra beräkningar med utfallet föll valet på ett stort antal miljöcertifierade flerbostadshus med liknande förutsättningar. Studien gjordes på en population på totalt 116 byggnader, främst i södra Sverige.

En kartläggning gjordes med datainsamling av byggnadernas energiberäkning, den uppmätta energianvändningen, den preliminära betygsnivån och det slutgiltiga betyget. Jämförelser gjordes på nivåerna för den årliga energianvändningen och vilken påverkan eventuella avvikelser hade på betyget i Miljöbyggnad. Detta gjordes både för den totala energianvändningen och för de ingående delarna för att statistisk säkerställa avvikelser från beräkningen.

Teoretisk bakgrund

Beräkningar av energianvändningen är omfattande och innehåller flera olika delar [4]. Vilket värmebehov som byggnaden kommer att ha för att nå önskad komfort beror främst på byggtekniska val. Det beror också på hur många personer som vistas i byggnaden och hur mycket hushållsenergi de använder. Ju fler personer och ju högre hushållsenergianvändning desto lägre uppvärmningsbehov.

Vilken mängd varmvatten som kommer att förbrukas beror till stor del på antal personer som bor i huset och att de använder varmvatten i den omfattning som antagits [5]. I byggnadens totala energianvändning ingår även fastighetsenergin. Den består främst av energi för att driva fastighetens värme- och ventilationsinstallationer samt belysning i gemensamma utrymmen.

Beräkningar av energianvändningen förväntas inte ha en hundraprocentig träffsäkerhet. I vilket skede i byggprocessen den görs kan ha en stor påverkan på dess validitet. Enligt en tidigare studie av Jensen [6] kan en stor statistisk avvikelse förväntas eftersom beräkningarna har tolv, av varandra oberoende, osäkra variabler, se figur 1. Baserat på Jensens resultat ansågs avvikelser upp till 10 procent som godkänt i studien av energiberäkningars träffsäkerhet.

Kempe [7] rekommenderar att en relationshandlingsberäkning på energianvändningen görs. Den är baserad på den färdigställda byggnadens förutsättningar och utgör ett slags facit över byggnadens verkliga prestanda. På så vis kan en onödigt hög energianvändning undvikas. Här finns det stora vinster att hämta, både miljömässiga och ekonomiska – att faktiskt driva byggnaden precis så effektivt som den är byggd.

En byggnads energianvändning ingår som en parameter i miljöcertifieringssystemet Miljöbyggnad [8]. Där får byggnaden ett byggnadsbetyg som baseras på betyget i tre olika områden. Områdena består i sin tur av 15 olika indikatorer. Området Energi består av fyra indikatorer, varav en är nivån på byggnadens energianvändning per kvad­ratmeter.

Studien visade framförallt att värme­energin allt för ofta var betydligt högre än beräknat

Nivån betygssätts med Guld, Silver och Brons, där Guld är högsta betyg. Samma betygsskala används för både områdesbetyget och byggnadsbetyget.

Först görs en preliminär certifiering där betygssättningen baseras på beräkningar av energianvändningen.

När byggnaden är i drift mäts den verkliga energianvändningen och byggnaden kan få sitt slutgiltiga betyg. I figur 2 åskådliggörs effekten av ett sänkt indikatorbetyg. I exemplet innebära det sänkta betyget att både områdesbetyget och byggnadsbetyget sänks.

Hälften godkända  

Eftersom beräkningarna som görs är kvalificerade gissningar kan inte en hundraprocentig träffsäkerhet förväntas. En avvikelse på mer eller mindre än 10 procent differens ansågs därför som ett godkänt resultat.

Studien visade att hälften av objekten har ”godkänd” procentuell differens, medan en tredjedel av dem använder mer energi än beräknat. Det finns även objekt som har betydligt lägre årlig energianvändning, se figur 3.

Studien visade att den totala genomsnittliga årliga energianvändningen för hela populationen var 3,7 kWh/m2 högre än beräknat. Detta kan jämföras med nivån för betyget silver i Miljöbyggnad på 60 kWh/m2, som flertalet av objekten certifierats mot. Figur 4 åskådliggör de olika byggnadernas individuella differenser mätt i antal kWh/m2.

Dolda avvikelser

Den totala årliga energianvändningen består av de tre delarna värme-, varmvattens- och fastighetsenergi, som räknas samman. När den sammanräknade energi­användningen delades upp i dessa ingående delar visades en intressant upptäckt – i varje objekt gömmer det sig dolda avvikelser, se figur 5. När de jämfördes var för sig upptäcktes bland annat att för lågt beräknad värmeenergi doldes av för högt beräknad varmvattenenergi.

Studien visade framförallt att värme­energin allt för ofta var betydligt högre än beräknat och den bekräftade känslan som enskilda uppföljningar av projekten pekat på: Att det är värmen som är problemet. Den genomsnittliga värmeenergin var cirka 10 kWh/m2 högre än beräknat, medan både varmvattens- och fastighetsenergin var lägre än beräknat, se figur 6.

Betyget i Miljöbyggnad 

I figur 7 visas att i mer än en tredjedel av fallen var avvikelsen på den totala energianvändningen så stor att betyget på indikatornivå förändrades – ibland till det bättre, men oftast till det sämre. Detta påverkade däremot inte områdesbetyget i Energi i samma utsträckning, främst på grund av att man tagit höjd för en hög nivå på de övriga indikatorerna inom området. Byggnadens totala betyg berördes inte alls av de förändrade nivåerna för den årliga energianvändningen.

Frågan som varje byggherre bör ställa sig vid en nybyggnation är om man bör ta höjd i beräkningarna för att inte överstiga nivån på energianvändningen

Det visade sig att en ”godkänd” beräkning inte var någon garanti för ett bibehållet indikatorbetyg i energianvändning. I tabell 1 visas det totala antalet objekt som ingår i varje differensintervall. Bland den ”godkända” halvan, med mindre än tio procent differens mellan beräknad och uppmätt årlig energianvändning, klarade tio objekt inte betygsnivån.

De mest träffsäkra beräkningarna med bara fem procents skillnad innehöll ändå fem objekt med försämrat betyg. Detta innebär att vart fjärde objekt med försämrat betyg hade en ”godkänd” procentuell differens. Eftersom beräkningarna kan förväntas ha denna avvikelse behöver marginalen till betygsgränsen ökas om man vill vara säker på att uppnå sökt betyg.

Brukarbeteendets påverkan

Under en tidsperiod växte en förändrad bild av differenserna mellan beräkning och verklighet fram, vilket antydde att beräkningarna blivit mer träffsäkra med tiden. De matchade bättre med uppmätta värden än tidigare där underlaget visade på ett minskat värmeenergibehov och ett ökat varmvattenbehov. En mer trolig förklaring till trenden, är möjligheten att mätningarna sammanfaller med kraftigt förändrade brukarbeteenden under pandemin [9]. Brukarnas användande av sin bostad har påverkan på en byggnads energianvändning [10].

Tankar och slutsatser

Någonting stämmer inte överens mellan beräkningar av energianvändningen och dess utfall. Framförallt värmeenergin är den återkommande boven i dramat. Detta leder till både en större miljöpåverkan och till allt för höga kostnader under drifttiden.

Frågan som varje byggherre bör ställa sig vid en nybyggnation är om man bör ta höjd i beräkningarna för att inte överstiga nivån på energianvändningen. Om en viss felmarginal läggs in skulle det önskade betyget i miljöcertifieringen säkerställas. Framförallt skulle en lägre nivå på energianvändningen kunna uppnås. En allt för stor marginal däremot kan bidra till ökade byggkostnader och även en viss miljöpåverkan i den större mängd material som går åt till exempelvis tjockare väggar.

Nästa steg är se till att det byggs såsom det var planerat och att den tekniska utrustningen, installationssystemen är optimalt injusterade. Frågor att bevaka under vägen är:

• Byggs det som planerat eller görs aktiva val som medför en ökad energianvändning?
• Har någonting missats eller byggts felaktigt?
• Drivs byggnaden optimalt eller kan vi behöva justera installationssystemen?
• Är de boende utbildade i vilka effekter deras beteende har på energianvändningen och vilken påverkan den har på miljön och ekonomin?

Allt detta tillsammans är avgörande för att få bort all onödig miljöpåverkan och att framtida driftkostnader inte ska skjuta i höjden.

Text: Susanne Gunnarsson, byggnadsingenjör, Jönköpings tekniska högskola