Varför är behoven av HVAC-lösningar ofta överdimensionerade?

Som expert inom mjukvarudesign för produktval och energiberäkningar anser jag att det är vanligt att lösningar för värme, ventilation och kyla (HVAC) är överdimensionerade. Jag skulle faktiskt säga att det är vanligare att de är överdimensionerade än tvärtom. Detta beror på att flera lokaler har överskattade kyl- och värmekrav i de inledande stadierna av designprocessen. Detta påverkar inte bara investeringen och eventuell drift, utan också hållbarheten. Komplext? Låt mig, Börje Lehrman, ta oss igenom det från början.

När HVAC-lösningar designas är fokus att säkerställa att det projicerade inomhusklimatet uppfyller de fastställda kraven för byggnaden, dess användning och förväntad aktivitetsnivå inomhus. Att överskatta det faktiska behovet kan till viss del vara fördelaktigt eftersom överskottskapacitet kan erbjuda en reserv vid förändringar i användning eller användningsmönster. Men de troliga konsekvenserna av att designa en överdimensionerad lösning är ett obekvämt inomhusklimat med problem relaterade till drag, ojämn temperatur och/eller störande ljud. Dessutom visar sig en överdimensionerad lösning ofta vara dyr, och den leder vanligtvis till ökade installationskostnader, onödig användning av golvyta och/eller påverkad takhöjd, de senare parametrarna kan i sin tur påverka förväntad hyra.

Kanske ännu viktigare dessa dagar är att en överdimensionerad lösning troligen kommer att ha negativa effekter på hållbarheten, både sett till det operativa och inbäddade koldioxidavtrycket. Det innebär att energibehovet och överdriven användning av material kommer att skada miljön.

Så varför är behoven överdimensionerade?

Uppskattningar

När behoven för uppvärmning, ventilation och kylning beräknas är det vanligt att göra grova uppskattningar. Traditionellt använda värden för watt per kvadratmeter eller luftflöde per person används oftare än att säkerställa de faktiska behoven.
I vissa fall läggs lite mer tid på behoven och mer exakta kravberäkningar genomförs. Men alltför ofta uppfattas tiden som begränsad för att noggrant studera hur olika interna belastningar faktiskt bidrar till eller påverkar det specificerade behovet. Generellt sett slutar beräkningarna med att använda gamla och historiskt relevanta värden, och normalt med goda marginaler.

Intern påverkan

Datorer, belysning och fönster är exempel på "saker" relaterade till byggnaden som påverkar behovet av uppvärmning, ventilation och/eller kylning. Det används värden idag som har använts de senaste 20 åren - kan något av dessa vara relevanta fortfarande?

Jag skulle säga att vi har haft en grundläggande förändring av teknologi under dessa år. Klumpiga bildskärmar är helt borta, och mycket få, om några, använder en stationär dator längre. Dessutom arbetar datorer i den moderna världen sällan med full effekt, och med en hybrid arbetsmodell kanske de inte körs på kontoret mer än en del av dagen. Idag drar en bärbar dator inte mer än 80W, ungefär hälften av det historiska uppskattningen som fortfarande används ganska ofta.

När det gäller belysning är de traditionella energivärdena baserade på glödlampor och lysrör. Dessa säljs inte längre och de finns kanske inte ens i armaturerna idag. Sedan några år tillbaka är energieffektiv belysning normen, och sensorer för närvarokontroll och dagsljusreglering är mycket vanliga. Belysning når sällan en energiproduktion på mer än 3W/m2, mätt under de mörka timmarna på den mörkare säsongen men fortfarande en tredjedel av det använda värdet från det förflutna.

Sist men inte minst, fönster. De bättre U-värdena på dagens fönster resulterar i ett helt nytt energiscenario inomhus. Det är ett betydligt minskat uppvärmningsbehov under de kallare perioderna på året jämfört med när äldre fönster användes.
Å andra sidan kan de mer moderna fönstren få värmen att stanna kvar inomhus under sommaren. Det senare kan undvikas genom användning av effektiv solavskärmning, men inom- och utomhusskuggning påverkar olika. Inget av detta tas hänsyn till i de äldre antagna värdena för beräkning.

Närvaro

Närvaro beskrivs i detta fall som graden av ockupation, och i designfasen av en HVAC-lösning antas det ofta att alla personer som tilldelats byggnaden är närvarande hela dagen.
I bästa fall beslutas det att beräkna med den allmänt kända siffran 70-80% ockupationsgrad.

Emellertid avslöjar en närmare undersökning av en byggnads faktiska närvaronivå något helt annat. Ett konferensrum används till exempel så lite som 10-20% av arbetsdagen och är sällan fullt upptaget. Om det råkar vara fullsatt till sista stolen, är det troligt under årets varmaste dag? Troligen inte.

En annan mycket relevant aspekt är att om alla konferensrum används samtidigt och de är fullt upptagna, är det troligt att en stor del av det övriga kontorsutrymmet är tomt. Det vanliga sättet att beräkna kapaciteten för en inomhusklimatlösning är att tro att allt inomhusutrymme är upptaget. Helt enkelt vilseledande.

En jämförelse mellan det förflutna och nuet

Skillnaden i kyl- och värmekrav mellan gårdagens uppskattade behov och dagens faktiska krav är betydande. Här nedan följer ett exempel på en kontorslandskap på 40 m2 med 3 fönster i söderläge och 4 personer som använder utrymmet.

Traditionell uppskattning

Kylning 50 W/m2 (1,7 gånger mer)

Uppvärmning 40 W/m2 (2,7 gånger mer)

Ventilation 1,5 l/s

Dagens verklighet

Kylning 30 W/m2

Uppvärmning 15 W/m2

Ventilation 0,35 - 1,5 l/s

Så när designen av en HVAC-lösning lutar sig på gamla uppskattningar av felaktigt antagna interna effekter och en gammaldags syn på ockupation, blir slutresultatet kraftigt överdimensionerat. Det kan verka dyrt att lägga tid på noggrann dimensionering och utmana de historiskt kända värdena. Men som jag sa i början kommer en alltför stor lösning innebära en större investering och en dyrare installationskostnad. Dessutom kan den kontinuerliga driften, överflödet av använda material samt användningen av golvyta och omgivande utrymme bli kostsamma om hårdvaran för inomhusklimatlösningen är överdimensionerad.

På Swegon har vi tagit fram ett omfattande utbud av beräkningsprogram som underlättar dimensioneringen av projektet, och som startar antingen från en produktorienterad synvinkel eller utifrån ett energiberäkningsperspektiv. Dessutom har vi på Swegon många års erfarenhet och ser fram emot att hjälpa till även personligen. Besök vår webbplats för att bekanta dig med våra programvaror och oss som experter.