RUDER OG VINDUERS ENERGIMÆSSIGE EGENSKABER

Transkript

1 RUDER OG VINDUERS ENERGIMÆSSIGE EGENSKABER Kompendium 5: ENERGIRIGTIGT VALG AF RUDER OG VINDUER BYG DTU U Version ISSN

2

3 Indholdsfortegnelse FORORD TIL KOMPENDIERNE GENERELT... 5 FORORD TIL KOMPENDIUM RUDER OG VINDUERS ENERGIMÆSSIGE EGENSKABER ENERGIMÆRKNINGSDATA RUDERS ENERGIKLASSE BESKRIVELSE AF ENERGIMÆRKNINGSDATA BAGGRUND ENERGIMÆRKNINGSDATA FOR RUDER ENERGIMÆRKNINGSDATA FOR VINDUER METODER TIL ENERGIRIGTIGT VALG AF RUDER OG VINDUER DIAGRAMMETODEN REFERENCEHUSMETODEN OG KLASSIFIKATION AF RUDER Klassifikation af ruder ENKLE PROGRAMMER BV Soldia og Vinsim DETALJEREDE PROGRAMMER tsbi UDSKIFTNING AF RUDER DIAGRAMMETODEN REFERENCEHUSMETODEN Energitilskud Valg af ruder udfra energiklasser BV SOLDIA OG VINSIM UDSKIFTNING AF VINDUER DIAGRAMMETODEN REFERENCEHUSMETODEN BV SOLDIA OG VINSIM VALG AF VINDUER TIL NYBYGGERI VINDUESUDFORMNINGENS BETYDNING PÅ ENERGIMÆRKNINGSDATA Størrelsens betydning Formens betydning Placering i vægkonstruktion LITTERATUR BILAG 1. ÆNDRINGER ADRESSER APPENDIKS A. SAMMENFATNING AF ENERGIMÆRKNINGSORDNINGEN FOR RUDER OG VINDUER A.1 RUDER A.1.1 PRODUKTBESKRIVELSE (ENERGIMÆRKNINGSDATA) A.1.2 ENERGIKLASSIFIKATION (PERMANENT MÆRKNING) A.1.3 SAMMENFATNING RUDER A.2 VINDUER... 54

4 A.2.1 PRODUKTBESKRIVELSE...54 A.2.2 PERMANENT MÆRKNING A.2.3 SAMMENFATNING VINDUER B. DIAGRAMMER TIL BESTEMMELSE AF ENERGITILSKUD FRA RUDER OG VINDUER B.1 DIAGRAMMERNES ANVENDELSE B.2 GRUNDLAGET FOR DIAGRAMMERNE OG KLASSIFIKATIONEN AF RUDER

5 Forord til kompendierne generelt En af målsætningerne i regeringens energihandlingsplan Energi 21 [9] er at reducere energiforbruget i boliger ved gennemførelse af energibesparende foranstaltninger. Her spiller udvikling og anvendelse af energimæssigt bedre ruder og vinduer en vigtig rolle, idet en stor del af varmetabet fra boliger traditionelt set sker gennem vinduerne. Ifølge Klima 2012 [10] skal der ske en intensivering af den produktrettede besparelsesindsats for vinduer mm. Kompendiet indgår i en række kompendier, der skal være medvirkende til gennemførelsen af den produktrettede besparelsesindsats ved at informere om: Grundlæggende energimæssige egenskaber for ruder og vinduer Energimærkning af ruder og vinduer Muligheder for udvikling af energimæssigt bedre ruder og vinduer Projektering og anvendelse af energimæssigt bedre ruder og vinduer Kompendierne behandler muligheder for at bestemme og forbedre ruder og vinduers termiske og optiske egenskaber. Ligeledes behandles ruder og vinduers indflydelse på bygningers totale energiforbrug og indeklima. En hovedmålsætning er at udvikle vinduer, som giver et positivt energitilskud i opvarmningsdominerede boliger. Serien af kompendier omfatter foreløbig 5 færdige og 8 foreløbige kompendier, der er omtalt i det følgende. Kompendium 1: "Grundlæggende energimæssige egenskaber" Målgruppen er producenter af ruder og vinduer, rådgivere indenfor byggeriet, professionelle bygherrer, entreprenører, glarmestre, trælaster, leverandører. Kompendiet omtaler ruder og vinduer m.h.t.: Materialer og opbygning Energimæssige egenskaber Energitilskud til bygningen Kompendium 2: "Forenklede metoder til bestemmelse af energimærkningsdata" og kompendium 3: "Detaljerede metoder til bestemmelse af energimærkningsdata" Målgruppen er hovedsageligt producenter af ruder og vinduer. Kompendierne giver producenterne vejledning i, hvordan de på en enkel eller en mere detaljeret måde kan bestemme energimærkningsdata og eventuelt energiklassifikation for deres produkter. Kompendium 4: "Udvikling af energirigtige ruder og vinduer" Målgruppen er hovedsageligt producenter af ruder og vinduer. Kompendiet indeholder en række analyser af forbedringsmuligheder, som vil kunne virke som inspiration og hjælp til producenter, der ønsker at udvikle ruder og vinduer med bedre energimæssige egenskaber. Kompendium 5: "Energirigtigt valg af ruder og vinduer" Målgruppen er rådgivere indenfor byggeriet, professionelle bygherrer og tekniske forvaltninger. Kompendiet behandler enkle og detaljerede programmer samt diagrammer til bestemmelse af opvarmningsbehov og indeklimaforhold i bygninger som funktion af de energimæssige egenskaber for ruder og vinduer. Følgende kompendier findes kun i foreløbig version: Kompendium 6: Data for energimærkede ruder og vinduer Målgruppen er producenter af ruder og vinduer, rådgivere indenfor byggeriet, professionelle bygherrer, entreprenører, glarmestre, trælaster, leverandører. Kompendiet giver en oversigt over energimærkede ruder og vinduer på det danske marked. Der gives oplysninger om rude- og vinduesproducenter og energimærkningsdata for de enkelte produkter. Kompendium 7: Ruder og vinduers energitilskud Målgruppen er producenter af ruder og vinduer, rådgivere indenfor byggeriet, professionelle bygherrer, entreprenører, glarmestre, trælaster, leverandører. 5

6 I kompendiet foretages en følsomhedsanalyse af metoden til at klassificere ruder på basis af energitilskuddet til et referencehus. Der gives en vejledning i brugen af et program, som kan beregne energitilskuddet for ruder og vinduer i konkrete situationer. Kompendium 8: Solafskærmning Under udarbejdelse Kompendium 9: Oversigt over muligheder for udvikling af bedre ruder og vinduer. Målgruppen er producenter af ruder og vinduer, samt arkitekter og rådgivere indenfor byggeriet. I dette kompendium gøres status over typiske vinduer på markedet med vægt på de energimæssige egenskaber. Forskellige muligheder for at udvikle ruder og vinduer med bedre energimæssige egenskaber gennemgås. Denne gennemgang er en sammenfatning af de efterfølgende kompendier 10 14, hvor mulighederne for udvikling af ruder og vinduer gennemgås i detaljer. Kompendium 10: Ruder med større energitilskud Målgruppen er rude- og vinduesproducenter. I dette kompendium undersøges ruders energitilskud beregnet på to forskellige måder. Ved en simpel diagrammetode og gennem et detaljeret beregningsprogram. Der gives eksempler på mulighederne for at forbedre ruderne, enten ved at nedsætte rudens U-værdi eller ved at øge rudens g- værdi. Kompendium 11: Kantkonstruktioner med reduceret kuldebro Målgruppen er producenter af ruder og vinduer. Kompendiet giver en oversigt over forskellige kantkonstruktioner og deres egenskaber mht. varmetab og kondens i forskellige vinduestyper. Der gives ligeledes oplysninger om bedre afstandsprofiler. Kompendium 13: Vinduer med smalle ramme-karmprofiler Målgruppen er rude- og vinduesproducenter. I kompendiet undersøges effekten af, at gøre ramme-karmprofilet smallere. Ligeledes beregnes effekten af indsættelse af rammekarmprofil i forskudt fals. Der foretages en undersøgelse af de vinduesnære skyggers indflydelse på energitilskuddet, og der er optegnet figurer, hvor skyggekorrektionskoefficienter kan aflæses. Kompendium 14: "Vinduer med mindre linjetab i samlingen mellem vindue og mur" Målgruppen er producenter af ruder og vinduer, arkitekter og rådgivere indenfor byggeriet. Kompendiet indeholder en gennemgang af forskellige vindueskonstruktioner samt forskellige murløsninger. Disse forskellige konstruktioner kombineres og fordele og ulemper mht. størrelsen af samlingslinjetabet belyses. Der angives metoder til beregning af mur- og vindueskonstruktionens samlede ekstra linjetab, og linjetabet i samlingen mellem vindue og mur. Kompendiernes udgivelse Kompendierne findes i elektronisk version i formatet PDF, der kan læses med Acrobat Reader. De elektroniske versioner af kompendierne samt programmet Acrobat Reader findes på internetadressen Kompendierne er udført med bevilling fra Energistyrelsen i henhold til lov om statstilskud til produktrettede energibesparelser. Kompendium 12: Vinduer med isolerede ramme-karmprofiler Målgruppen er hovedsageligt vinduesproducenter. I kompendiet vises det, hvordan der kan opnås markante energimæssige forbedringer af ramme-karmprofiler ved at isolere dem, anvende andre materialer eller foretage ændringer i konstruktionen. 6

7 Forord til kompendium 5 Målgruppen for kompendium 5 er rådgivere indenfor byggeriet, professionelle bygherrer og tekniske forvaltninger. Kompendiet beskriver forskellige metoder til bestemmelse af opvarmningsbehov og indeklima i bygninger som funktion af de energimæssige egenskaber for ruder og vinduer. Kompendiet begrænser sig til at behandle energimæssige aspekter i forbindelse med valg af ruder og vinduer. Metoderne kan opdeles efter hvilket hjælpeværktøj, der bruges. Metoderne opdeles i fire kategorier: 1. Diagrammetoden 2. Referencehusmetoden 3. Enkle beregningsprogrammer 4. Detaljerede beregningsprogrammer hvor der med de detaljerede programmer opnås det bedste vurderingsgrundlag. Kompendiet er skrevet således, at det kan fungere som et opslagsværk, idet de enkelte afsnit kan læses for sig. Hvis man f.eks. ønsker at foretage en rudeudskiftning, kan man gå direkte til afsnittene hvor disse beskrives. Konstruktiv kritik og forslag til forbedringer modtages gerne og kan sendes til: Professor Svend Svendsen Danmarks Tekniske Universitet Institut for Bygninger og Energi Bygning 118, Brovej DK-2800 Kgs. Lyngby Kompendiets indhold er senest revideret marts En liste over hvilke ændringer der er foretaget i kompendiet siden første version findes i Bilag 1. Ændringer. Denne version af kompendiet med nr. U-005 erstatter den tidligere version 4 nr. U-048. Copyright Copyright BYG.DTU, Danmarks Tekniske Universitet, 1999 Materialet må i sin helhed frit kopieres og distribueres uden vederlag. Eftertryk i uddrag er tilladt, men kun med kildeangivelsen: Ruder og vinduers energimæssige egenskaber. Kompendium 5: Energirigtigt valg af ruder og vinduer. BYG.DTU, Danmarks Tekniske Universitet, 1999 Dette medfører også, at der vil forekomme gentagelser og overlap afsnittene imellem. Følgende har medvirket til udarbejdelsen af kompendiet: Morten Møller Mogensen, Toke Rammer Nielsen, Svend Svendsen, Karsten Duer og Jacob Birck Laustsen. Før udgivelsen har udkast til kompendiet været til høring hos repræsentanter for brancherne på området og målgruppen i øvrigt. Ovennævnte takkes for høringssvar. 7

8 1 Ruder og vinduers energimæssige egenskaber Udgangspunktet for kompendierne er "Energimærkningsordningen for vinduer og ruder", der sætter fokus på ruder og vinduers termiske og optiske egenskaber (bestemmelserne for energimærkningsordningen er beskrevet i ordningens vedtægter [1] samt tekniske bestemmelser for vinduer [3] og ruder [2]). Dette har medført et generelt informationsbehov på området. Kompendierne skal give læserne generel information om energimæssige egenskaber af ruder og vinduer. Herunder oplysning om forenklede og detaljerede metoder, til bestemmelse af ruder og vinduers energimærkningsdata samt eventuelt ruders energiklasse. Desuden behandler kompendierne energirigtigt valg af ruder og vinduer samt udvikling af energirigtige ruder og vinduer. I appendiks A er retningslinierne for selve energimærkningsordningen sammenfattet. I energimærkningsordningen opereres med følgende tre benævnelser: 1. Energimæssige egenskaber: Fællesbetegnelse for energimærkningsdata og energiklasse. 2. Energimærkningsdata: De grundlæggende energimæssige data for ruder/vinduer. 3. Energiklasse: Bogstavbenævnelse for ruder på basis af energitilskuddet. 1.1 Energimærkningsdata den totale solenergitransmittans (gværdien) for ruden der angiver rudens evne til at transmittere solstråling både direkte som solstråling og indirekte som varme. kantkonstruktionens ækvivalente varmeledningsevne (λ k ) der angiver kantkonstruktionens indflydelse på varmetabet i samlingen mellem ruden og rammekarmkonstruktionen. Vinduers energimærkningsdata - alle baseret på vinduets udvendige areal - omfatter: varmetransmissionskoefficienten (Uværdien) der angiver vinduets evne til at begrænse varmetabet gennem vinduet. sollystransmittansen (τ t -værdien) der angiver vinduets evne til at transmittere den synlige del af solstrålingen den totale solenergitransmittans (gværdien) der angiver vinduets evne til at transmittere solstråling både direkte som solstråling og indirekte som varme. Ruder og vinduers U-værdi og g-værdi er tilsammen bestemmende for energitilskuddet til bygningen de sidder i. Sollystransmittansen har indflydelse på lysindfaldet. Den ækvivalente varmeledningsevne for rudernes kantkonstruktion karakteriserer kantkonstruktionen og benyttes til at bestemme størrelsen af kuldebroen i samlingen mellem rude og ramme-karm. Tabel 1. Oversigt over energimærkningsdata for ruder og vinduer Energimærkningsdata En oversigt over ruder og vinduers energimærkningsdata er vist i Tabel 1. Ruders energimærkningsdata omfatter: varmetransmissionskoefficienten (U g - værdien) for rudens midte der angiver rudens evne til at begrænse varmetabet gennem ruden. sollystransmittansen (τ t -værdien) for ruden der angiver rudens evne til at transmittere den synlige del af solstrålingen. Ruder Vinduer - Varmetransmissionskoefficient - Sollystransmittans - Total solenergitransmittans - Ækvivalent varmeledningsevne af kantkonstruktionen - Varmetransmissionskoefficient - Sollystransmittans - Total solenergitransmittans 8

9 1.2 Ruders energiklasse Energitilskuddet gennem ruden til bygningen er den tilførte solenergi minus varmetabet ud gennem ruden i fyringssæsonen. Hvis der tilføres mere solenergi ind gennem ruden end der ledes ud som varmetab, er energitilskuddet positivt, og det resulterer i en opvarmning af bygningen. Energitilskuddet for en rude kan altså indikere, hvor god ruden samlet er til at mindske varmetabet fra og tilføre solvarme til en bygning. Dette udnyttes i den energimæssige klassifikation af ruder, som baseres på rudernes energitilskud til et referencehus. Der opstilles tre energiklasser som vist i Tabel 2: Tabel 2 Klassifikation af ruder på basis af deres energitilskud Energiklasse Grænseværdier A Energitilskud større end 20,0 kwh/m² B Energitilskud større end 10,0 kwh/m² til og med 20,0 kwh/m² C Energitilskud større end 0,0 kwh/m² til og med 10,0 kwh/m² Energiklassifikation af ruder bør kun anvendes i forbindelse med ruder i opvarmningsdominerede boliger, hvor et positivt energitilskud er ønsket. I f.eks. kontorbyggerier, hvor der ofte er stor intern varmeproduktion, kan ruder med stort energitilskud give anledning til overtemperaturer. I kontorbyggerier er det altså ikke nødvendigvis fordelagtigt at anvende ruder med stort energitilskud. 9

10 2 Beskrivelse af energimærkningsdata 2.1 Baggrund Energimærkningsordningen er etableret af brancheorganisationerne med støtte fra Energistyrelsen. Bestemmelserne for energimærkningsordningen er beskrevet i ordningens vedtægter [1] samt tekniske bestemmelser for vinduer [3] og ruder [2]. Formålet med energimærkningsordningen er - at give forbrugerne et dokumenteret retvisende grundlag for bedømmelse af de energimæssige egenskaber ved vinduer/yderdøre og ruder - at tilskynde til øget anvendelse af komponenter med de bedste energiog miljømæssige egenskaber Endvidere er formålet med energimærkningsordningen at tilvejebringe et fælles grundlag for efterprøvning af de tilsluttede virksomheders aktiviteter til sikring af, at energimærkede vinduer og ruder opfylder de krav, der er angivet i de gældende tekniske bestemmelser. De opgivne energimærkningsdata skal være angivet ved standardforhold for at oplysninger fra forskellige producenter er sammenlignelige. Standardforholdene for beregninger er defineret ved en udvendig og indvendig overgangsisolans på hhv. 0,04 m 2 K/W og 0,13 m 2 K/W og en udvendig og indvendig lufttemperatur på hhv. 0 o C og 20 o C. Ved målinger tilstræbes samme forhold, idet der dog ikke skelnes mellem indvendig og udvendig overgangsisolans, men søges opnået en samlet overgangsmodstand på 0,17 m 2 K/W. Varmetransmissionskoefficient Rudens varmetransmissionskoefficient (U g - værdi) kan bestemmes med beregningsprogrammer udfra oplysninger om gassen eller gasblandingen ruden er fyldt med og glaslagenes eller belægningers emissivitet. Desuden kan rudens varmetransmissionskoefficient bestemmes ved måling. Rudens U g -værdi angives for rudens midte som vist i Figur Energimærkningsdata for ruder Bestemmelserne i forbindelse med energimærkning af ruder er beskrevet i "Tekniske bestemmelser for ruder" [2]. I forbindelse med energimærkningen af ruder skal der foreligge en beskrivelse, der som minimum indeholder følgende størrelser - varmetransmissionskoefficienten 1 U g midt på ruden - sollystransmittansen τ t gældende for vinkelret indfald af sollys - den totale solenergitransmittans g for vinkelret indfald af solstråling - kantkonstruktionens ækvivalente varmeledningsevne λ k Figur 1. U-værdien for ruden bestemmes for rudens midte. 1 Betegnelsen varmetransmissionskoefficient er identisk med betegnelsen transmissionskoefficient i DS

11 Sollystransmittans Sollystransmittansen angiver den del af den synlige solstråling på ruden, der transmitteres gennem ruden som skitseret i Figur 2. Sollystransmittansen bestemmes på grundlag af oplysninger om de enkelte glaslags transmittans, reflektans og absorptans for den synlige del af solstrålingen. Total solenergitransmittans Den totale solenergitransmittans angiver den del af solstrålingen på ruden, der tilføres det bagvedliggende rum som skitseret i Figur 3. Den totale solenergitransmittans bestemmes på grundlag af oplysninger om de enkelte glaslags transmittans, reflektans og absorptans for solstråling samt rudens varmetransmissionsforhold. Rudens varmetransmissionsforhold har betydning for hvor stor en del af den solenergi, der absorberes i ruden, som tilføres det bagvedliggende rum. Figur 2. Sollystransmittans for ruder. Figur 3. Total solenergitransmittans for ruder. 11

12 Figur 4. Ækvivalent varmeledningsevne for kantkonstruktionen. Ækvivalent varmeledningsevne Den ækvivalente varmeledningsevne for kantkonstruktionen benyttes til at beskrive den resulterende effekt af de forskellige dele i rudens kantkonstruktion som skitseret i Figur 4. Størrelsen af den ækvivalente varmeledningsevne kan bestemmes med detaljerede beregningsprogrammer på basis af oplysninger om afstandsprofil, tørremiddel og forseglingsmasser. Størrelsen kan også bestemmes ved måling. Oplysning af den ækvivalente varmeledningsevne gør det nemmere for vinduesproducenterne at foretage detaljerede beregninger af den lineære varmetransmissionskoefficient for samlingen mellem rude og ramme. Den lineære varmetransmissionskoefficient omtales i afsnit 2.3. Desuden gør oplysningen om den ækvivalente varmeledningsevne det nemmere for rudeproducenterne at angive sammenlignelige oplysninger om deres produkter. 2.3 Energimærkningsdata for vinduer Bestemmelserne i forbindelse med energimærkning af vinduer er beskrevet i "Tekniske bestemmelser for vinduer" [3]. Bestemmelserne dækker alle sædvanlige vindueskonstruktioner herunder vinduer med koblede rammer samt ovenlysvinduer. For yderdøre dækker bestemmelserne alle sædvanlige konstruktioner til terrasse- og hoveddøre. For døre uden ruder stilles kun krav om oplysning af varmetransmissionskoefficienten. I forbindelse med energimærkningen af de enkelte produkter skal som et minimum følgende størrelser opgives - varmetransmissionskoefficient 2 U - sollystransmittansen τ t gældende for vinkelret indfald af sollys - den totale solenergitransmittans g for vinkelret indfald af solstråling Alle størrelser opgives som totalværdier baseret på de udvendige mål af det aktuelle produkt Betegnelsen varmetransmissionskoefficient er identisk med betegnelsen transmissionskoefficient i DS 418.

13 Der skal endvidere foreligge oplysninger om energimærkningsdata for ruder, der indgår i vinduet. Kun vinduer som indeholder ruder, der er mærket med energiklasse kan påføres permanent energimærkning. Se også appendiks A. De opgivne energimærkningsdata skal være angivet ved standardforhold for at oplysninger fra forskellige producenter er sammenlignelige. Standardforholdene er defineret ved en udvendig og indvendig overgangsisolans på hhv. 0,04 m 2 K/W og 0,13 m 2 K/W og en udvendig og indvendig lufttemperatur på hhv. 0 o C og 20 o C. Varmetransmissionskoefficient Varmetransmissionskoefficienten for vinduer bestemmes på baggrund af varmetransmissionskoefficienten for ruden og ramme-karmkonstruktionen samt den lineære transmissionskoefficient af samlingen mellem rude og ramme. Bidragene er vist i Figur 5. Størrelsen kan bestemmes ved hjælp af detaljerede beregningsprogrammer eller mere forenklede metoder omtalt i DS 418 tillæg 1 [4]. Desuden kan varmetransmissionskoefficienten måles. Lineær transmissionskoefficient Den lineære transmissionskoefficient står for det ekstra varmetab, der skyldes samlingen mellem rude og ramme. Det ekstra varmetab opstår på grund af kuldebrovirkningen i rudens kantkonstruktion og rammens geometri. Den lineære transmissionskoefficient er således resultatet af både rudekantens og rammens varmetekniske egenskaber. For en række typiske konstruktioner kan størrelsen af den lineære transmissionskoefficient bestemmes udfra tabelværdier i DS 418 tillæg 1 [4]. For alle konstruktioner kan den lineære transmissionskoefficient også beregnes detaljeret eller måles. Figur 5 U-værdien for vinduer 13

14 Sollystransmittans og den totale solenergitransmittans Sollystransmittansen og den totale solenergitransmittans for vinduet er afhængig af glasarealet og vinduesarealet. Vinduets værdier for sollystransmittans og den totale solenergitransmittans fremkommer som rudens sollystransmittans og totale solenergitransmittans multipliceret med forholdet mellem glasarealet og vinduesarealet. For et vindue hvor dette forhold er 0,75 og hvor rudens sollys- og total solenergitransmittans er hhv. 0,78 og 0,58 bliver vinduets samlede sollystransmittans 0,78x0,75=0,59 og vinduets totale solenergitransmittans 0,58x0,75=0,44. Med detaljerede beregningsprogrammer vil den totale solenergitransmittans for vinduet kunne bestemmes mere præcist, da disse ikke kun tager hensyn til hvilken rude der anvendes i vinduet, men også baserer resultatet på den solenergi, der absorberes i ramme-karmkonstruktionen. Sollystransmittansen og den totale solenergitransmittans er vist i Figur 6 og Figur 7. Figur 6. Sollystransmittans for vinduer. Ramme/karmdelens bidrag til den totale solenergitransmittans for et vindue er normalt lille i forhold til rudens bidrag og for de beregninger, der anvendes her ses der helt bort fra ramme/karmdelens bidrag. Dvs. bidraget g r i Figur 7 sættes til g r =0. Figur 7 Total solenergitransmittans for vinduer 14

15 3 Metoder til energirigtigt valg af ruder og vinduer Der findes forskellige metoder til at vurdere energirigtigt valg af ruder og vinduer. Disse metoder kan opdeles efter nøjagtigheden af vurderingen, hvilket afhænger af det hjælpeværktøj der benyttes. Metoderne kan opdeles i følgende kategorier: 1. Diagrammetoden 2. Referencehusmetoden 3. Simple beregningsprogrammer 4. Detaljerede beregningsprogrammer Med de detaljerede programmer opnås det bedste vurderingsgrundlag, men antallet af input vil også være relativt stort. Grundlæggende for alle metoderne er, at vurderingen foretages på baggrund af rudernes og vinduernes årlige energitilskud til den aktuelle bygning. Ruder og vinduers energitilskud til bygningen er den nyttiggjorte solenergi, som transmitteres ind i bygningen minus varmetabet ud gennem ruden/vinduet i fyringssæsonen. Energitilskuddet for en rude/vindue afhænger derfor af både rudens/vinduets U-værdi og g-værdi og er således en størrelse, som kan indikere om ruden/vinduet yder et positivt eller negativt bidrag til bygningens varmebalance. Som kontorbygning er valgt den administrationsbygning som indgår i beregningseksemplet i SBI-anvisning 184: Bygningers energibehov [6]. Bygningens facade og plan kan ses i Figur 8. Kontorbygningens udvendige mål er 51,6 m 12,6 m. Det opvarmede etageareal er 650,2 m 2 og det indvendige gulvareal inklusiv skillevægge er 605,7 m 2. Det er valgt at se på disse to forskellige typer bygning, idet forudsætningerne for valg af ruder og vinduer til disse er forskellige. I et parcelhus er der typisk mulighed for at udnytte en stor del af solindfaldet i fyringssæsonen. Derfor ønskes en rude eller vindue med et stort energitilskud (høj g-værdi). I en kontorbygning vil der ofte være behov for at reducere solindfaldet i dagtimerne, pga. varmetilskud fra personer, lys og udstyr som PC ere. Dette bevirker, at en del af solindfaldet må betragtes som overskudsvarme. Der ønskes derfor en rude eller vindue med en solafskærmende effekt svarende til en lav g-værdi. Det kan anbefales læseren at have DS 418 tillæg 4 [5]og SBI-anvisning 184 [6] til sin rådighed ved gennemgangen af eksemplerne. Afhængig af metoden bestemmes også bygningens energiforbrug og indeklima, herunder antallet af timer med for høje indetemperaturer i sommerhalvåret. Høje indetemperaturer er medvirkende til, at bygninger får et kølebehov, eller at de temperaturmæssige komfortforhold i bygningen bliver dårligere. I afsnit bliver de forskellige metoder til at vurdere og dermed foretage et kvalificeret valg af ruder og vinduer gennemgået. I kapitel 4 og 5 gennemgås eksempler på brug af metoderne. I eksemplerne er nogle af ruderne og vinduerne omtalt i kompendium 4 benyttet. Eksemplerne tager udgangspunkt i 2 forskellige bygninger, et parcelhus og et kontorhus. Som parcelhus er valgt det hus, der indgår i beregningseksemplet i DS 418 tillæg 4 [5]. Figur 8. Plantegning af administrationsbygningen fra SBIanvisning 184: Bygningers energibehov. 15

16 3.1 Diagrammetoden Brugen af diagrammetoden er beskrevet i Kompendium 1: Grundlæggende energimæssige egenskaber. der forekommer i bygningen. Det betyder bl.a., at man ikke kan vurdere effekten af at bruge solafskærmende ruder. Brugen af diagrammerne omtales derfor ikke nærmere her, blot skal det nævnes, at metoden i nuværende form kun kan benyttes til vurdering af opvarmningsbehov i fyringssæsonen. Der er 3 forskellige diagrammer til bestemmelse af energitilskuddet for lodrette henholdsvis syd-, nord- og øst/vestvendte ruder og vinduer. Diagrammerne er vist i Appendiks B bagest i dette kompendium. Der er endvidere vist diagrammer for skrå (45 hældning) ruder og vinduer orienteret mod henholdsvis syd, nord og øst/vest, samt et diagram for vandrette ruder og vinduer. Hvis der skal foretages undersøgelser på mange ruder eller vinduer vil det være tidskrævende at skulle aflæse energitilskuddet ved hjælp af diagrammerne. I en sådan situation kan man med fordel benytte de formler for energitilskuddet som diagrammerne er baseret på. For de forskellige orienteringer fås for lodrette ruder og vinduer energitilskuddet i fyringssæsonen, E [kwh/m²], af: Syd: Nord: Øst/vest: E = 431 g - 90 U [kwh/m²] E = 105 g - 90 U [kwh/m²] E = 232 g - 90 U [kwh/m²] hvor g er vinduets totale solenergitransmittans og U er vinduets samlede U-værdi. Der tages i diagrammetoden ikke hensyn til skyggepåvirkninger. Fordelen ved diagrammetoden er, at man hurtigt kan skabe sig et overblik over hvilket energitilskud man i fyringssæsonen kan forvente fra sine ruder eller vinduer. Ulempen ved metoden er, at man kun kan få oplysninger om energitilskuddet. Man har altså ikke mulighed for at beregne bygningers opvarmningsbehov. Ligeledes har man ved metoden ikke mulighed for at vurdere hvor mange timer med høje temperaturer, 16

17 3.2 Referencehusmetoden og klassifikation af ruder Ved energirigtigt valg af ruder og vinduer vil det ofte være relevant at undersøge forskellige ruder eller vinduers samlede energitilskud i fyringssæsonen til et helt hus med vinduerne mod nord, syd og øst/vest. Endvidere bør der tages hensyn til eventuelle skygger, som kan reducere solindfaldet. For at opnå et entydigt sammenligningsgrundlag er det valgt, at bestemme energitilskuddet til et referencehus med følgende vinduesfordeling: Nord: 26 % Syd: 41 % Øst/vest: 33 % Det samlede energitilskud fra alle husets vinduer er beregnet ved at vægte energitilskuddet fra de tre orienteringer. Der regnes med en skyggefaktor på F s = 0,7, hvilket iflg. SBI- anvisning 184 [6] svarer til 10 horisontalafskæring og lille tagudhæng. Der korrigeres for skygger ved at multiplicere solenergitransmittansen g med skyggefaktoren F s Energitilskuddet til referencehuset bestemmes ved hjælp af følgende udtryk: E reference = 196,4 g 90,36 U Denne formel danner grundlaget for referencehusmetoden og klassifikationen af ruder. Udfra formlen er der udarbejdet et diagram til bestemmelse af energitilskuddet gennem ruder og vinduer til referencehuset. Diagrammet er vist i Appendiks B i Figur 30 Fordelen ved referencehusmetoden er, at man hurtigt kan skabe sig et overblik over hvilket energitilskud man i fyringssæsonen kan forvente fra sine ruder eller vinduer. Ulempen ved metoden er, at man kun kan få oplysninger om energitilskuddet. Man har altså ikke mulighed for at beregne bygningers opvarmningsbehov. Ligeledes har man ved metoden ikke mulighed for at vurdere hvor mange timer med høje temperaturer, der forekommer i bygningen. Endvidere kan man kun benytte diagrammet for referencehuset til bygninger af samme type som referencehuset Klassifikation af ruder For at gøre det mere overskueligt, hurtigt at kunne vurdere ruders energimæssige egenskaber, er der i forbindelse med energimærkningsordningen for ruder og vinduer indført en klassifikation af ruder på basis af deres energitilskud referencehuset. Ruders energiklasse fremkommer ved at omforme værdien for energitilskuddet til en af energiklasserne A, B eller C som vist i Tabel 3. Klassifikationen af ruder kan medvirke til at gøre det nemmere at foretage et energirigtigt valg af ruder. Til opvarmningsdominerede boliger er ruder i energiklasse A de energimæssigt bedste. Klassifikationen bør kun anvendes i forbindelse med valg af ruder til opvarmningsdominerede bygninger. I f.eks. kontorbyggerier, hvor der ofte er stor intern varmeproduktion, kan ruder med stort energitilskud give anledning til overtemperaturer. En rude i energiklasse A er derfor ikke at foretrække her. Klassifikationen er således ikke egnet til valg af ruder i kontorbyggeri. Ruders energiklasse bør fortrinsvis anvendes i forbindelse med udskiftning af ruder i eksisterende vinduer, idet energiklassen ikke gælder for vinduer. Rammekarmkonstruktionen i et vindue har stor betydning for vinduets energitilskud, hvilket betyder, at en rude med energiklasse A ikke nødvendigvis er garanti for at vinduet giver størst muligt energitilskud. Tabel 3. Energiklassifikation af ruder Energiklasse Grænseværdier A Energitilskud større end 20,0 kwh/m² B Energitilskud større end 10,0 kwh/m² til og med 20,0 kwh/m² C Energitilskud større end 0,0 kwh/m² til og med 10,0 kwh/m² 17

18 3.3 Enkle programmer Ved de enkle programmer forstås programmer der med relativt få input kan beregne en bygnings varmebalance ved forskellige vinduesvalg. Det vil sige, at detaljer om bygningen, som f.eks. bygningsmaterialer og opbygning ikke skal angives. I dette afsnit vil metoden til vurdering af rude- eller vinduesvalgets indflydelse på bygningens varmebalance ved hjælp af de enkle programmer BV95 og Soldia/Vinsim blive beskrevet BV95 BV95 er udviklet af Statens Byggeforskningsinstitut, SBI, og er et Windows-baseret program til beregning af bygningers varmebehov og benyttes bl.a. til eftervisning af at bygningsreglementets energiramme er overholdt. Programmet bygger på SBI-anvisning 184, Bygningers energibehov. Programmet koster kr. 750,00 for enkeltbrugerversion og kr for en flerbrugerversion inkl. 36 sider brugervejledning. BV95 er videreudviklet til en ny udgave som hedder BV98. Beskrivelsen af programmet og eksemplerne i dette kompendium er dog stadig baseret på BV95. For yderligere information henvises til Indlæsningsdata til programmet sker vha. 5 hjælpeskemaer: I hjælpeskema 1 indtastes oplysninger om arealer og U-værdier af ydervægge, gulv og loft, hvorefter programmet beregner transmissionstabet gennem disse. I hjælpeskema 2 indtastes oplysninger om arealer og U-værdier for vinduer og døre, hvorefter programmet beregner transmissionstabet gennem disse. Hjælpeskema 3 bruges til at beregne solindfaldet gennem vinduer og yderdøre. Vinduerne og yderdørene er identificeret i hjælpeskema 2. I hjælpeskema 4 opstilles varmebalancen for eventuelle uopvarmede rum, og temperaturfaktoren for det specifikke transmissionstab gennem bygningsdele, der vender mod uopvarmede rum, bestemmes. I hjælpeskema 5 bestemmes bygningens mekaniske ventilation f.eks. fra udsugning i køkken samt eventuelle tillæg til energirammen. Det er hjælpeskema 2 der er interessant i forbindelse med dette kompendium. I det følgende gives en kort beskrivelse af hvorledes vinduer medtages i programmet. Transmissionsarealet af vinduer og yderdøre beregnes af hulmålene, som angivet i DS 418. Transmissionstabet (U-værdien) gennem vinduer og yderdøre beregnes efter reglerne i DS 418 Tillæg 1 [4] (se kompendium 2) eller ved detaljerede beregninger (se kompendium 3). Vinduerne og yderdørene identificeres med et nummer og en tekst, hvor nummeret benyttes til at identificere vinduet når solindfaldet skal beregnes. Vinduernes og yderdørenes orientering i forhold til verdenshjørnerne og hældning i forhold til vandret angives, blandt andet af hensyn til den senere beregning af solindfaldet. Orienteringen angives som kompasorienteringer f.eks. nord (N), syd (S), øst (Ø), vest (V) og mellemorienteringer f.eks. SV. Et lodret vindue har hældningen 90 og et vandret vindue har hældningen 0. Et skråvindue i et tag kan f.eks. have hældningen 45 Solindfaldet gennem vinduer og yderdøre beregnes ud fra solindfaldet gennem en fritsiddende, uafskærmet referencerude med to lag klart glas, fri horisont og samme orientering som de aktuelle vinduer og yderdøre. Solindfaldet gennem de aktuelle vinduer og yderdøre med energiglas er mindre end gennem referenceruden, hvorfor solindfaldet skal reduceres. Solenergitransmittansen for referenceruden er 0,75. Reduktionsfaktoren for solindfaldet gennem det aktuelle vindue tager højde for virkningen af skygger, ramme-karmkonstruktionens areal og glastypen. Reduktionsfaktoren beregnes som F = Fs Fa Fg, hvor 18

19 F er den resulterende reduktionsfaktor Fs er skyggefaktoren, Fa er arealfaktoren, Fg er glasfaktoren. Reduktionsfaktoren kan beregnes fælles for en gruppe vinduer eller yderdøre med samme retning og hældning, hvis skygge-, arealog glasfaktorerne er ens eller af samme størrelsesorden. Skyggefaktoren tager hensyn til den reduktion af solstrålingen (direkte og diffus himmelstråling), som forårsages af skygger fra f.eks. omgivende terræn, bebyggelse, beplantning, indbygningsforhold, samt udhæng og fremspring ved vinduet eller yderdøren. I SBI-anvisning 184 tabel 9 angives skyggefaktorer for vinduer og yderdøre indbygget i et normalt murhul og uden skygger fra udhæng eller fremspring ved vinduet eller døren afhængig af højdevinklen til omgivende terræn, bebyggelse og beplantning. Værdierne forudsætter, at der ikke er væsentlige hindringer i vinduet f.eks. faste gardiner og planter. værdi skal gælde for hele vinduet inkl. ramme/karm-delen. I SBI-anvisning 184 tabel 11 er den totale solenergitransmittans for forskellige rudetyper angivet. Endvidere er der i tabel 6 i Kompendium 1 angivet U- g- og τ-værdier for typiske rudetyper. Fordelen ved programmet er, at man kan have forskellige ruder og vinduer i bygningen. Samtidig er det nemt at ændre U- værdien samt skygge-, areal- og glasfaktoren så man hurtigt får overblik over hvilken rude eller vindue der er det rigtige valg til bygningen. En ulempe ved programmet er, at der kræves en del indtastninger. Hvis man ønsker at tage højde for skygger, kan dette kun gøres ved at skønne en skyggekorrektionsfaktor, hvilket kan være en vanskelig faktor at vurdere. Endvidere er det ikke muligt at se effekten af solafskærmende glas på indeklimaet, idet programmet ikke giver oplysning om temperaturniveauet i bygningen. I SBI-anvisning 184 tabel 10 angives korrektioner til skyggefaktoren ved anden indbygning af vinduet eller yderdøren, samt hvis der er udhæng eller fremspring ved vinduet eller døren. Arealfaktoren tager hensyn til, hvor stor en andel ruden udgør af det samlede transmissionsareal (murhullet). Arealfaktoren skal beregnes for det aktuelle vindue eller yderdør. Glasfaktoren tager hensyn til den totale solenergitransmittans (g-værdien) for den aktuelle rude i forhold til den totale solenergitransmittans gennem en referencerude, som er en almindelig 2-lags termorude med g = 0,75. Den totale solenergitransmittans for den aktuelle rude kan være bestemt på grundlag af målinger eller (mere almindeligt) ved beregninger. Glasfaktoren beregnes ved at dividere den totale solenergitransmittans for den aktuelle rude med den totale solenergitransmittans for referenceruden. Hvis den aktuelle rudes g-værdi er 0,58 bliver glasfaktoren således 0,58/0,75 = 0,77. Det bemærkes, at det er vigtigt at bruge termiske data for hele vinduet og ikke kun for rude-delen. Det betyder, at den indtastede U- 19

20 3.3.2 Soldia og Vinsim Soldia og Vinsim er begge en del af programpakken Solvin, som er udviklet i forbindelse med et eksamensprojekt på Institut for Bygninger og Energi, DTU. Programpakken Solvin kan fås ved at hente den ned fra instituttets internetside Programmerne er begge Windows-baserede. Soldia beregner ud fra et referenceår et vejrdatasæt for en aktuel flade. Vinsim beregner opvarmningsbehovet og overtemperaturer for en given bygning eller rum bestående af én zone. Vinsim benytter vejrdata fra programmet Soldia. For at kunne simulere i Vinsim, skal vejrdata først beregnes i Soldia og derefter hentes ind i Vinsim. Der kan benyttes vejrdata med timeværdier eller femminuttersværdier i både Soldia og Vinsim. Soldia Efter at have åbnet programmet får man en hovedmenu på skærmen. Her vælges først Nyt projekt under Filer hvilket åbner et vindue, hvor man kan indtaste projektnavn og vælge arbejdsbibliotek for vejrdatafiler. Ligeledes skal det vælges om programmet skal beregne vejdatasæt på time- eller femminuttersbasis. Om beregningen skal foretages med timebasis eller femminuttersværdier afhænger af skyggeforholdene omkring bygningen. Hvis der forekommer mange skygger, udhæng eller fremspring er det nødvendigt at foretage beregningerne med femminuttersværdier for at få et korrekt resultat. som standard valgt til 0, hvilket svarer til en vandret flade. Ydervægge er lodrette flader og skal have en hældning på 90. Efter disse valg kan der optegnes diagrammer eller defineres skygger i menuerne Diagrammer og Skygger, eller man kan gå direkte til at beregne vejrdatasæt i menuen Solstråling. I menuen Solstråling skal der foretages to beregninger, Lav femminutters- og timerefereenceår og Vandret til hældning. I menuen Lav femminutters- og timerefereenceår skal der vælges filnavn på ind- og udfil. Filnavnet på indfilen er Dry12.cop som er standard i programmet og som placeres i mappen vejrdata når programmet bliver installeret. Navnet på udfilen kan vælges frit. I menuen Vandret til hældning skal den beregnede udfil fra ovennævnte beregning benyttes som indfil og navnet på udfilen kan igen vælges frit, men det er en god ide at navngive dem efter den orientering de beregnes for, f.eks. Nord, Syd o.l. Det er nemlig denne fil, der skal bruges i Vinsim, og på den måde er det nemmere at huske filnavnet når de senere skal bruges. Når denne udfil er beregnet, er beregningerne i Soldia afsluttet. Når man har valgt forudsætningerne for beregningen, er hovedmenuen aktiveret. Det første der skal vælges er undermenuen Inddata, hvor Observatørens placering, Dato og Fladens hældning og orientering skal vælges. Observatørens placering er som standard København. Dato skal kun vælges hvis der ønskes soldiagrammer for bestemte dage. Derimod er det af stor betydning for beregningen, at fladens hældning og orientering indtastes korrekt. Orienteringen indtastes i grader, hvor syd er 0, øst er -90, vest +90 og nord Fladens hældning er 20