COOL ROOFS - FARVET TAGPAP. En analyse af farvens betydning for energiforbruget under danske klimaforhold

COOL ROOFS - FARVET TAGPAP En analyse af farvens betydning for energiforbruget under danske klimaforhold

2

3 INDLEDNING Erfaringer fra udlandet har vist, at man ved anvendelse af hvid tagoverflade i stedet for sort kan opnå betydelige energibesparelser på specielt køling af bygninger. Erfaringerne stammer typisk fra bygninger, som ligger sydligere end Danmark og med begrænsede isoleringstykkelser. Erfaringer fra lande med varmere klima og med ringere isoleringsstandard end Danmark, synes fejlagtigt overført til danske forhold og Tagpapbranchens Oplysningsråd har derfor gennemført en analyse af betydningen af tagbelægningens farve for bygningens energiforbrug med danske klimaforhold og dansk isoleringsstandard. Til nærmere undersøgelse af hvilken indflydelse farven har på temperaturen på et fladt tag, er der gennemført et måleprogram med måling af temperaturen på tagpap og i isolering. Erfaringer fra tidligere målinger har vist, at også isoleringstypen (polystyren eller mineraluld, som har forskellig varmekapacitet men næsten ens varmeledning) har betydning for temperaturen på tagets overflade. Formålet med projektet er at bestemme forskel i energiforbrug for en bygning med fladt tag ved anvendelse af tagpap med lyse farver og belægninger sammenlignet med sort tagpap. Energiudvekslingen mellem en tagflade og den underliggende konstruktion er afhængig af temperaturen på tagfladen, tagets isolans og varmekapaciteten. Til bestemmelse af temperaturen for forskellige typer af tagpap er der foretaget løbende målinger af temperaturen på tagpapoverfladen, midt i isoleringen samt på oversiden af det underliggende betondæk på et forsøgstag igennem et år under danske vejrforhold.

4 SYMBOLFORKLARING Tagpapsbenævnelser F1 Hvid tagpap F2 Hvid tagpap F3 Sort tagpap F4 Hvidmalet sort tagpap F5 Tagpap med hvid folie F6 Hvidgrå tagpap med titaniumoxid Symbolliste Energi [W/m 2 ] Varmemængde [W/m 2 ] Indfaldsstråling [W/m 2 ] Temperatur [ C] Temperatur [ K] Varmeoverføringskoefficient [W/m 2 K] Tykkelse [m] Varmeledningsevne [m 2 K/W] Tid [s] Specifik varmekapacitet [J/kgK] Densitet [kg/m 3 ] Emissivitet [-] s Absorptivitet [-] Stefan-Boltzmann konstant [K 4 W/m 2 ] Index sky sol conv cond rad abs emit l s R L i e si se x.1 x.2 x.3 x.4 Himmelrummet Solen Konvektion Ledning Stråling Absorberet Emitteret Langbølget Kortbølget Højre Venstre Inde Ude Indvendig overflade Udvendig overflade Overfalde af betondæk Midt af isolering Udvendig overfalde af tag Udvendig overflade af tag

5 MÅLEPROGRAM På taget af TOR s tidligere kontorbygning i Hørsholm blev der konstrueret seks prøvefelter. Prøvefelterne er vist på figur 1. Som angivet på figur 2 måles temperaturen i hvert prøvefelt i tre niveauer; overfladetemperaturerne (x.3 og x.4), temperaturen mellem de to isolerende Figur 1: lag (x.2) samt temperaturen mellem det nederste isoleringslag og betonkonstruktionen (x.1). Temperaturerne logges to gange i timen. Den samlede måleperioden udgør ca. halvandet år fra 1/8-21. I denne rapport er der dog hovedsageligt anvendt data fra 211. Billede af de seks målefelter, som indgår i forsøgsopstillingen. Hvid tagpap (F1) Hvid tagpap (F2) Sort tagpap (F3) Hvidmalet sort tagpap (F4) Tagpap med hvid folie (F5) Hvidgrå tagpap med titaniumoxid (F6)

6 F1 F2 F3 F4 F5 F6 9 9 9 9 14 1 25 4 35 3 45 2 55 1 65 5 25 18 9 1.3 1.4 2.3 2. 4 3.3 3. 4 4.3 4.4 5.3 5.4 6.3 6.4 6.5 1.2 2.2 3.2 4.2 5.2 6.2 18 1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 Figur 2: Placering af temperaturfølere samt dimensioner af prøvefelter i mm. Betondæk Eksisterende tagisolering Størrelse af prøvefelter Størrelsen af prøvefelterne er verificeret med stationær simulering af temperaturprofil for et element på 12 mm. Ved simuleringen er overfladetemperaturen på feltet sat til 5 C mens der på hver side antages overfladetemperatur på 7 C. Der er regnet på en opbygning med 1 mm beton og 2 mm isolering afsluttet med tagpap. For regneteknisk at adskille zonerne med forskellig overfladetemperatur i simuleringen, er der over prøvefeltet simuleret en membran på 4 mm, mens den på de tilstødende sider er 2 mm membran. Da simuleringen er stationær er varmekapaciteten af isoleringsmaterialet underordnet, hvorfor der kun er regnet for en type isoleringsmateriale. Af simuleringsresultatet kan aflæses at isotermerne i en afstand på ca. 25 mm ikke er påvirket af randzonen. For at sikre at temperaturen måles i et område som ikke er påvirket af randzonen bør prøvefeltet konstrueres som minimum 75 x75 mm. Hvis temperaturforskellen bliver større øges størrelsen af randzonen, hvorfor der er valgt prøvefelter på 9 x 9 mm. Asfaltpap Polysteren Beton Figur 3: Fordeling af isotermer i simuleret konstruktion (benyttet til bestemmelse af størrelse af prøvefelter)

7 TEORI Energiudvekslingen mellem inde- og udeklimaet gennem en tagkonstruktion afhænger af en række termiske faktorer: stråling, konvektion samt varmeledning. De tre parametre agerer i balance, hvorfor de alle er afhængige af de materialer konstruktionen er opbygget af samt dimensioneringen af disse. Ydermere afhænger strålingen og konvektionen, og derved også varmeledningen, af det miljø de omgives af. Gennem dette afsnit beskrives de termiske faktorer med udgangspunkt i deres anvendelse i dette projekt. Summen af absorberet kort- og langbølget stråling beregnes som: Den emitterede stråling fra tagfladen regnes som: Den samlede varmeudveksling beskrives som: Stråling Af nedenstående fremgår en kort beskrivelse af de relevante strålingsdefinitioner. Der skelnes mellem to strålingstyper: lang- og kortbølget stråling. Den kortbølgede stråling udsendes af solen, mens den langbølgede udsendes fra samtlige legemer. Absorptans (α) er legemets evne til at forvandle strålingsenergi til varmeenergi. Reflektans (ρ) er den del af den indstrålede energi, der tilbagekastes fra legemets overflade. Transmittans (τ) er den del af den indstrålede energi, der transmitteres gennem legemet. Emissivitet (ε) er legemets evne til at forvandle varmeenergi til udstrålingseffekt (strålende energi). Absorptansen, reflektansen og transmittansen er relative i forhold til det totale indfald af stråling og summen af disse giver derfor 1. Varmeudvekslingen grundet stråling findes ved at trække summen af den emitterede stråling fra summen af den absorberede stråling: Konvektion Varmeoverførslen mellem tagoverfladen og udeklimaet ved konvektion kan udtrykkes: conv Varmeoverførslen mellem den indvendige loftsflade og indeklimaet udtrykkes som: conv conv conv Ledning Der skelnes mellem stationære varmestrømme og transiente varmestrømme. Den transiente varmestrøm, som tager højde for akkumuleringen i konstruktionen, kan påvirke energiforbruget på grund af en evt. faseforskydning, og kan derfor være af stor interesse. Den stationære varmestrøm gennem en konstruktion regnes som: cond cond

8 hvor ledningsevnen beskrives: cond Den transiente varmestrøm regnes som: Figur 4: Illustration af opdelingen af kontrolvolumener i et givent element. Energibalance 1 i n Som tidligere angivet er der tre hovedfaktorer, som påvirker energibalancen; ledning, konvektionen ved overfladerne samt strålingen ved hhv. den indvendige (si) og udvendige overflade (se). Under antagelse af, at det indvendige miljø påvirkes ens uanset tagpaptyper vil der for den indvendige konvektion og strålingsudveksling blive anvendt standard parametre. Den stationære energibalance for sammenspillet mellem indeklimaet, tagkonstruktionen samt det eksterne miljø udtrykkes: Energiforbrug Som angivet er en del af hovedformålet med dette projekt at analysere tagoverfladens indflydelse på bygningers energiforbrug. Som det fremgår af varmebalancen er varmeudvekslingen mellem indeklimaet og undersiden af tagkonstruktionen lig varmestrømmen i tagkonstruktionen. Da konstruktionsopbygningen samt temperaturprofilerne gennem tagkonstruktionen er kendt/logget er det muligt at beregne varmestrømmen og derved energiudvekslingen. Sammenføres indekseringen fra figur 2 med teorien regnes varmestrømmen som angivet nedenfor. Det bemærkes, at en udadgående varmestrøm (varmetab) regnes positiv. hvor isoleringsevnen, h con, regnes som; cond cond Varmestrømmen omregnes til energiforbrug ( E ) ved at multiplicere varmestrømmen med den tidsperiode ( t), hvori den stationære varmestrøm har fundet sted. Da temperaturmonitoreringen foretages med et interval på 3 min regnes t lig 18 [s]. hvor de enkelte led formuleres, som det fremgår nedenfor; conv cond conv Da beskrivelsen af den transiente energibalance er relativt kompleks udelades denne. sol Generalisering Ved at erstatte de loggede temperaturer i pkt. x.2 med en fikseret værdi opnås en række analysemæssige fordele; - analysen påvirkes ikke af variationer i indeklimaet (dvs. at der i analysen kan ses bort fra påvirkninger fra fx ventilation, solindfald mm.); - der kan gennemføres en parameteranalyse, hvor energiforbruget analyseres i henhold til isoleringstykkelse og tagpapstype.

9 Med hensyn til den fikserede indetemperatur, er den for opvarmningsperioden (januar til og med april samt fra august til og med december) sat til 2 C, mens den for sommerperioden sættes lig 24 C. Figur 5 illusterer den fikserede indetemperatur grafisk. 26 Figur 5: Illustrering af fikseret indetemperatur gennem året (x.2). Temperatur [C] 24 22 2 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Måned [ ] DATABEHANDLING Da der kan opstå udfald i logning af data, kan der opstå situationer, hvor der mangler enkelte målinger. For at lave en komparativ sammenligning af de enkelte målefelter, er det besluttet, at hvis data fra blot ét målefelt mangler udelades det berørte tidsinterval for samtlige felter. Hovedparten af udfaldene har været enkeltstående. Der har dog periodevis været udfald af længere varighed. Af nedenstående fremgår perioderne samt relevante bemærkninger. August: På grund af tekniske problemer eksisterer der ikke data for perioden 16. - 31. august. September: Da måledata fra september 211 er meget fejlbehæftede, er måledata fra september 21 anvendt som substitut. Dog blev felt 4 (hvidmalet sort tagpap) først malet hvidt d. 9. september, hvilket giver anledning til annullering af data logget i perioden 1. - 9. september.

1 ANALYSE På baggrund af måledata samt den teoretiske gennemgang analyseres variationerne mellem de 6 forsøgsopstillinger. Analysen er opdelt i fire faser: Overfladetemperaturer: En sammenligning af de målte overfladetemperaturer. Undersøgelsen foretages for hhv. sommerog vinterperioder. Faseforskydningen: Ved at sammenholde overfladetemperaturen med temperaturene gennem tagkonstruktionen vurderes faseforskydningen, samt hvorvidt denne påvirker indeklimaet. Energiforbrug: Varmestrømmene gennem tagkonstruktionen beregnes, hvorefter energiforbruget for de enkelte typer analyseres og sammenholdes. Hygrotermiske forhold: Det analyseres, hvorvidt forskellige farver tagpap påvirker tagkonstruktioners hygrotermiske forhold. Det bemærkes, at det i rapportens oprindelsesland, Danmark, er tradition for at anvende sort tagpap, denne vil derfor ofte blive anvendt som reference gennem nedenstående analyse. Overfladetemperaturer Ved at sammenholde de udvendige overfladetemperaturer på prøvefelterne opnås et indblik i, hvordan de forskellige typer (farver) påvirkes af omgivelserne. Ved brug af de loggede overfladetemperaturer kan der udføres en simpel vurdering af effekten med hensyn til det underliggende rums energiforbrug. En solopvarmet overflade vil eksempelvis mindske varmetabet i vinterperioden ligesom en kold overflade vil mindske kølebehovet i sommerperioden. Af Figur 6 fremgår overfladetemperaturerne for F3 (sort tagpap) og F4 (hvidmalet sort tagpap). Som det fremgår af figuren opnår den sorte tagpap højere maksimumstemperaturer end den Overfladetemperatur [C] 8 6 4 2 Figur 6: Udvendige overfladetemperaturer, felt 3 og 4. Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Måned [ ] Sort tagpap (F3) Hvidmalet sort tagpap (F4)

11 hvidmalede. Ligeledes fremgår det, at den hvidmalede tagpap opnår de laveste temperaturer. Idet målepunkterne for den hvidmalede pap er plottet ovenpå data for målepunkterne for den sorte kan det ikke, på baggrund af figuren udelukkes, at minimumtemperaturerne reelt er identiske. Dette undersøges nærmere ved at plotte mindre intervaller gennem hhv. sommer- og vinterperioden. Sommerperioden Figur 7 viser overfladetemperaturerne gennem den første uge i august. Af figuren fremgår det, at den sorte tagpap (F3) opnår de højeste overfladetemperaturer idet de peaker ved ca. 7 C. Det kan endvidere konstateres, at overfladetemperaturerne for 5 ud af de 6 felter er stort set ens gennem nætterne. Hvid folie (F5) afviger idet overfladetemperaturen stiger omkring midnat. Den teoretiske forklaringen er, at den langbølgede strålingsudveksling mellem overfladen og omgivelserne (himmelrummet), afviger signifikant for F5's overflade. Qua teoriafsnittet blev det fremført, at strålingsudvekslingen mellem tagoverfladen og omgivelserne - herunder også solen - kan skrives som angivet herunder: sol Under forudsætning af, at der ikke kommer et bidrag fra solen om natten, afhænger strålingsudvekslingen af materialernes emissitivitet og overfladetemperatur. I det overfladetemperaturerne for alle felterne er ens umiddelbart før midnat må afvigelsen skyldes, at emissitivitettallet for hvid folie (F5) er lavere end tilfældet for de øvrige typer, som alle må ligge nogenlunde ens. I det emissitivitettallet er lavere bliver udstrålingen mod himmelrummet mindre, hvorved varmetabet mindskes, og derfor ligger overfladetemperaturen højere end for de øvrige materialer. Det kan dog undre, at hvid folie (F5) er koldest omkring det tidspunkt, hvor solen går ned. Det vurderes, at det skyldes kondens på overfladen, som ved fordampning sænker overfaldetemperaturen. 12 Figur 7: Udvendige overfladetemperaturer, 1. uge af august. Overfladetemperatur [C] 1 8 6 4 2 1 8 2 8 3 8 4 8 5 8 6 8 7 8 Dato [ ] Hvid tagpap (F1) Hvid tagpap (F2) Sort tagpap (F3) Hvidmalet sort tagpap (F4) Tagpap med hvid folie (F5) Hvidgrå tagpap med titandioxid (F6)

12 Samlet ses kan det konkluderes, at en mørk overflade giver anledning til de højeste temperaturer i dagtimerne men også de laveste om natten. Hvorvidt dette er en styrke eller en svaghed i henhold til den energimæssige performance vil blive behandlet senere i rapporten. Vinterperioden Af figur 8 fremgår overfladetemperaturerne fra 1. januar og en uge frem. Som det fremgår måles stort set ens værdier på alle prøvefelter. Det vurderes, at dette skyldes, at samtlige overflader er dækket af sne. 25 Figur 8: Udvendige overfladetemperaturer, 1. uge af januar. Overfladetemperatur [C] 2 15 1 5 5 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 Dato [ ] 25 Figur 9: Udvendige overfladetemperaturer, 1. uge af februar. Overfladetemperatur [C] 2 15 1 5 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 Dato [ ] Hvid tagpap (F1) Hvid tagpap (F2) Sort tagpap (F3) Hvidmalet sort tagpap (F4) Tagpap med hvid folie (F5) Hvidgrå tagpap med titandioxid (F6)

13 Da et snelag bevirker, at strålingsudvekslingen fra de 6 prøvefelter bliver ens analyseres den første uge af februar i stedet. Som det fremgår af figur 9 måles der større temperaturudsving felterne imellem. Tendensen er den samme som gennem sommerperioden, dog med mindre differencer mellem overfladetemperaturerne. Dette skyldes det lavere energitilskud fra solen. Delkonklusion Af ovenstående analyse kan det konkluderes, at tendenserne gennem sommer- og vinterperioderne er ens. Felterne kan således rangeres i henhold til deres overfladetemperatur startende med den varmeste: - Sort tagpap (F3) - Hvid tagpap (F2) - Hvid tagpap (F1) - Hvidgrå tagpap med titaniumsoxid (F6) - Hvidmalet sort tagpap (F4) - Tagpap med hvid folie (F5) Faseforskydning Grundet materialernes varmekapacitet sker der en faseforskydning gennem konstruktionen. Dette er illustreret ved at plotte overfladetemperaturerne (x.4) samt temperaturerne midt i isoleringen (x.2) for felt F3 og F4. Det fremgår af figur 1, at overfladetemperaturerne i en sommersituation når sit maksimum kl. 14 mens temperaturen midt i isoleringen når sit maksimum kl. 19, hvilket resulterer i en faseforskydning på ca. 5 timer. Da faseforskydningen sker hurtigere ved felt F3 (sort) sammenlignet med F4 (hvidmalet) kan det konkluderes, at faseforskydningen forlænges ved høje overfladetemperaturer. Gennem hele perioden er der målt en temperaturforskel på mellem 2-4 C. Det bemærkes, at forskellen vil reduceres i takt med, man bevæger sig ned gennem konstruktionen 1. En analyse af vintersituationen, figur 11, viser en konstant forskel på ca. 2-3 C ved en sammenligning af de to felter. Der er dog en relevant forskel i Figur 1: 8 Temperaturer i prøvefelterne F3 og F4, startende d. 1. august og to døgn frem. Temperaturer [C] 6 4 2 : 4:48 9:36 14:24 19:12 : 4:48 9:36 14:24 19:12 : Tid [ ] Sort tagpap (F3) Top Sort tagpap (F3) Midt Hvidmalet sort tagpap (F4) Top Hvidmalet sort tagpap (F4) Midt 1) Der er desværre for mange udfald på måledata ved pkt. x.1 til at dette kan dokumenteres.

14 forhold til sommerperioden; i vinterperioden er temperaturen i midten af konstruktionen højere under felt F4 (hvidmalet) sammenlignet med felt F3 (sort). Dette kan undre idet overfladetemperaturerne viser, at den sorte flade varmes op i løbet af dagen, mens den ikke afkøles signifikant mere end det hvide felt i løbet af natten. Det vurderes, at årsagen skal findes i generelt usikkerhed i forbindelse med forsøgsopstillingen samt måleudstyret. Denne teori underbygges af figur 12, hvor det fremgår, at selvom overfladetemperaturerne er næsten ens for F4 og F5 ligger temperaturen i midten af konstruktionen ca. 2-3 C højere for F4, hvilket indikerer, at der foregår noget utilsigtet i forbindelse med F4. Figur 11: 25 Temperaturer i prøvefelterne F3 og F4, startende d. 2. februar og to døgn frem. 2 Temperaturer [C] 15 1 5 5 : 4:48 9:36 14:24 19:12 : 4:48 9:36 14:24 19:12 : Tid [ ] Figur 12: 25 Temperaturer i prøvefelterne F3, F4 og F5, startende d. 2. februar og to døgn frem. 2 Temperaturer [C] 15 1 5 5 : 4:48 9:36 14:24 19:12 : 4:48 9:36 14:24 19:12 : Tid [ ] Sort tagpap (F3) Top Sort tagpap (F3) Midt Hvidmalet sort tagpap (F4) Top Hvidmalet sort tagpap (F4) Midt Tagpap med hvid folie (F5) Top Tagpap med hvid folie (F5) Midt

15 Energiforbrug Gennem dette afsnit analyseres tagpaptypens effekt på energiforbruget. Analysen er, som angivet i teoriafsnittet, gennemført under forudsætning af, at der gennem sommerperioden (1/5-31/7) er en indvendig temperatur på 24 C samt 2 C i årets øvrige måneder. Varmestrømmene opdeles i to kategorier: energitab og energitilførsel. Af figur 13 og 14 fremgår henholdsvis energitabet og energitilførslen opgjort pr. måned (U =.194 W/m 2 K (18 mm mineraluld kl. 35)). Som det fremgår af figur 14 sker der en energitilførsel gennem opvarmningsperioden (de grå områder). Da en energitilførsel i perioden vil erstatte et opvarmningsbehov udføres en Energitab [kwh/m2/mdr.] 3. 5 3 2. 5 2 1. 5 1. 5 Figur 13: Akkumuleret energitab. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Måned [ ] 3. 5 Figur 14: Akkumuleret energitilførsel. Energitilførsel [kwh/m2/mdr.] 3 2. 5 2 1. 5 1. 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Måned [ ] Hvid tagpap (F1) Hvid tagpap (F2) Sort tagpap (F3) Hvidmalet sort tagpap (F4) Tagpap med hvid folie (F5) Hvidgrå tagpap med titandioxid (F6)

16 Figur 15: Korrigeret energitab hvor energitilførslen er modregnet energitabet i opvarmningsperioden. 3. 5 Energitab [kwh/m2/mdr.] 3 2. 5 2 1. 5 1. 5 3. 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Måned [ ] Figur 16: Energitilførsel der giver anledning til kølebehov. 3 Energitab [kwh/m2/mdr.] 2. 5 2 1. 5 1. 5 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Måned [ ] Figur 17: Akkumuleret energitab og energitilførsel. 15 [kwh/m2/år] 1 5 Hvid tagpap (F1) Hvid tagpap (F2) Akkumuleret energitab Sort tagpap (F3) Hvidmalet sort tagpap (F4) Akkumuleret energitilførsel Tagpap med hvid folie (F5) Hvidgrå tagpap med titandioxid (F6)

17 korrektion således, at den mængde energi, der tilføres den anvendes som fradrag i energitabet. Figur 15 og 16 angiver de korrigerede energimængder, mens figur 17 angiver en summering af energitabet og energitilførslen for de respektive tagpaptyper for hele perioden. På baggrund af figur 17 kan det konkluderes, at opvarmningsbehovet gennemgående er signifikant større end kølebehovet. Det kan ligeledes konkluderes, at varmetabet for den sorte tagpap (F3) er lavest - dog er energitilførslen højere. Det ses ligeledes, at energitilførslen ved hvidmalet sort tagpap (F4) og hvid folie (F5) er nærmest ikke eksisterende. Disse typer har dog forøget energitab. Isolansens betydning for energiforbruget Som beskrevet i afsnittet om faseforskydninger mindskes påvirkningerne af indeklimaet i takt med, at tagkonstruktionens isolans øges. Eller sagt med andre ord; tagoverfladens materialeegenskaber påvirker energiforbruget mest, når taget er dårligt isoleret. For at påvise dette, er der udført en analyse af henholdsvis energitab og tilført energi for isoleringstykkelser på hhv. 18 mm og 36 mm. Resultatet fremgår af figur 18. Resultaterne viser, at der ved anvendelse af sort tagpap (F3) fremfor tagpap med hvid folie (F5) på en konstruktion med 18 mm isolering opnås en besparelse i energitabet på ca. 5 kwh/m 2 /år mens der ved anvendelse af 36 mm opnås en besparelse på ca. halvdelen. Det ses ligeledes, at tendensen er den samme ved energitilførslen: Ved fordobling af isolansen sker en halvering af energitilførslen. Energiforbrug til køling Af figur 19 fremgår en oversigt over det samlede energiforbrug, under antagelse af, at det kræver halvanden gange mere energi at fjerne én kwh i forhold til at tilføje én. Som det fremgår af figuren stiger det resulterede energiforbrug ved de mørke tagflader, i det disse flader har størst kølebehov. Det ses dog, at det resulterende energiforbrug for sort tagpap (F3) - selv ved et dårligt isoleret tag (1 mm mineraluld) - ligge meget tæt på energiforbruget ved anvendelse af hvid tagpap (F1 og F2), og lavere end hvidmalet sort tagpap (F4), tagpap med hvid folie (F5) samt hvidgrå tagpap (F6). Ved et godt isoleret tag (36 mm mineraluld) er forskellen nærmest ubetydelig.

18 2 Figur 18: Isolansens betydning for det samlede energiforbrug. 15 [kwh/m2/år] 1 5 Akk. energitab U =.194 W/m 2 K (18 mm min. kl. 35) Akk. energitab U =.97 W/m 2 K (36 mm min. kl. 35) Akk. energitilførsel U =.194 W/m 2 K (18 mm min. kl. 35) Akk. energitilførsel U =.97 W/m 2 K (36 mm min. kl. 35) Figur 19: 4 Samlet energiforbrug under antagelse af, at det kræver halvanden gange mere energi at fjerne en kwh end det gør at tilføre en. Energi [kwh/m2/år] 3 2 1 U =.35 W/m 2 K (1 mm mineraluld kl. 35) U =.194 W/m 2 K (18 mm mineraluld kl. 35) U =.97 W/m 2 K (36 mm mineraluld kl. 35) Hvid tagpap (F1) Hvid tagpap (F2) Sort tagpap (F3) Hvidmalet sort tagpap (F4) Tagpap med hvid folie (F5) Hvidgrå tagpap med titandioxid (F6)

19 Hygrotermiske forhold Som tillæg til analysen af de termiske egenskaber bør det bemærkes, at de hygrotermiske forhold påvirkes af de termiske og derved tagoverfladens termiske egenskaber. Derfor skal valget af tagoverflade også vurderes i forhold til indvirkningen på de hygrotermiske forhold i den underliggende konstruktion. Tiltænkes der fx anvendt fugtadaptiv dampspærre, kan en hvid overflade give anledning til utilsigtede problemer i form af utilstrækkelig udtørring af fugt i sommerperioden. Simuleringen er gennemført for følgende konstruktionsopbygning: 8 mm tagpap, 19 mm krydsfiner, 2 mm isolering, 1 mm Hygrodiode, 12 mm gips. 8 Figur 2: Overfladetemperaturer simuleret i MATCH. 6 Temperaturer [ C] 4 2 2 Jan Apr Jul Oct Jan Apr Jul Oct Måned [ ] 2 Figur 21: Fugtindhold simuleret i MATCH. Fugtindhold [vægt %] 19 18 17 16 15 Jan Apr Jul Oct Jan Apr Jul Oct Jan Måned [ ] Sort Hvid

2 Af figur 2 fremgår de simulerede overfladetemperaturer. Ved at sammenholde værdierne med de målte, figur 6 side 8, observeres tilsvarende tendenser. Det bemærkes, at simuleringen er foretaget på baggrund af DRY-vejrdata, og resultaterne kan derfor ikke direkte sammenlignes. Da overfladetemperaturerne følger samme tendenser vurderes simuleringen anvendelig til analyse af de hygrotermiske forhold tagkonstruktionen. Fugtindholdet i krydsfineren for den nævnte konstruktionsopbygning simulering af hhv. hvide og sorte overflader fremgår af figur 21. Som det ses udvikles en utilsigtet opfugtning af krydsfineren ved simulering af en hvid overflade. Af figuren fremgår det ligeledes, at opfugtningen undgås ved anvendelse af en sort tagpap. Simuleringen er foretaget med indeklima som angivet i Tabel 1. Tabel 1: Indeklimadata anvendt til simuleringen (MATCH standard input data). MÅNED JAN FEB MAR APR MAJ JUN AUG SEP OKT NOV DEC T[C] 21 21 21 21 22 23 23 22 21 21 21 RH [%] 42 4 43 51 56 56 62 66 61 52 46

Tagpapbranchens Lautrupvang 8 275 Ballerup www.tor.info Oplysningsråd

21 KONKLUSION Det kan på baggrund af analysen konkluderes, at energitabet for en tagkonstruktion belagt med en mørk tagpap er signifikant lavere end energitabet ved hvide tagpapstyper. Det kan ligeledes konkluderes, at hvis der er tale om en bygning, hvor det i sommerperioden er tilstrækkeligt med anvendelse af naturlig køling, vil en mørk tagpap resultere i det laveste energiforbrug. På baggrund af denne analyse kan det konkluderes, at tagoveroverfladens reflektans, emittans og absorptans har stor betydning for tagkonstruktionens overfladetemperatur. Det er påvist, at en sort tagpap giver anledning til væsentligt højere overfladetemperatur end en hvid tagoverflade. Med hensyn til tagpapfarvens indflydelse på energiforbruget til opvarmning og køling kan det konkluderes, at denne mindskes ved øget isolans. For en bygning, hvor der anvendes aktiv køling, og hvor det antages, at det kræver 1.5 gange mere energi at fjerne én kwh end at tilføre én kwh, er variationen mellem den tagpap, som performer bedst rent energimæssingt og den, der performer dårligst på ca. 3 kwh/m 2 /år for en konstruktion med 1 mm mineraluld (klasse 35) og med under 1 kwh/m 2 /år for en konstruktion med 36 mm mineraluld (klasse 35). Det kan ligeledes konkluderes, at der kan opstå utilsigtede forhold ved anvendelse af en hvid overflade, i det vilkårene for anvendelse af visse produkter ændres. Ved anvendelse af en fugtadaptiv dampspærre kan de lavere overfladetemperaturer således give anledning til en opfugtning af konstruktionen. Samlet set kan det konkluderes, at der på baggrund af denne analyse ikke kan påvises signifikante fordele ved anvendelse af hvide tagoverflader i Danmark, når det gælder almindeligt opvarmede bygninger. Tværtimod har den sorte tagpap signifikante fordele ved bygninger, hvor der ikke anvendes aktiv køling. En hvid overflade kan dog være fordelagtig i bygninger med høj intern varmebelastning samt en dårligt isoleret tagkonstruktion. I denne situation vil den hvide overflade bidrage til et reduceret kølebehov. Bygninger med permanent kølebehov og fryserum kan også have fordel af en hvid tagoverflade.