En middels stor enebolig skal simuleres. I tillegg til evalueringen mot TEK og energimerking skal eneboligen også evalueres mot passivhuskriteriene. Potensiell energiproduksjon fra solcellepaneler skal også beregnes (for å se hvor mye som skal til for å komme ned mot et nullutslippshus). Byggested er Stavanger.

Konstruksjon sett fra Nord-Øst

Konstruksjon sett fra Sør-Øst

Konstruksjon sett fra Sør-Vest

Konstruksjon sett fra Nord-Vest

Det er to plan med et totalt oppvarmet bruksareal på 176 m². Sokkeletasjen har tre vegger i mur på støpt plate. Frontveggen er i bindingsverk. 2. Etasje er i bindingsverk og har flat himling mot kaldt uinnredet loft.

Last ned zippet SIMIEN-fil

Bygnner med å velge Stavanger som klimasted. Trykk “Neste side” for å komme til siden med prosjektdata.

Bygningskategorien er småhus og antall boenheter er 1, beholder standardverdiene. Trykk neste for å komme til siden for energiforsyning.

Oppvarmingsbehovet er planlagt dekket hovedsakelig av en avtrekksvarmepumpe, det resterende dekkes av direkte el. Avtrekksvarmepumpen beskrives som en del av ventilasjonsanlegget, her beskrives den delen som dekkes av direkte elektrisitet.

Trykk først på knappen for å beregne systemvirkningsgraden til romoppvarmingen.

Det skal være vannbårent system med lavtemperatur gulvvarme. Systemvirkningsgraden vil derfor ligge på 0,81. Vi kan beholde standardverdien for systemvirkningsgrad varmtvann siden vi bruker normerte verdier for energibruken (tatt fra NS3031:2014). Vi kan også beholde standardverdien for systemvirkningsgraden til varmebatteriet. Kjølefaktorene er ikke aktuelle her (det skal ikke monteres noen form for mekanisk kjøling i boligen) så standardverdiene kan stå. CO2-utslipp og energipris kan også beholdes.

Siden dekningsgraden til avtrekksvarmepumpen beregnes ut fra luftmengde og avtrekkstemperatur i ventilasjonsanlegget kan vi beholde standardverdiene for dekninggrader (alt som ikke dekkes av avtrekksvarmepumpen vil dekkes av direkte el.).

Trykk “Neste side” og velg “Sone” for å begynne med innlegging av bygningskroppen.

En sone i SIMIEN kan være ett rom, flere rom eller en hel bygning. Det kan legges inn et ubegrenset antall soner i SIMIEN. Hvordan man inndeler avhenger av bygningskroppen, tekniske installasjoner, bruksmønster og hva man ønsker å simulere. For energiberegninger i boliger kan man ofte slå sammen alle oppvarmede i en sone. Unntakene er når man vil se detaljert på inneklimaet, dette gjøres ofte best i separat beregning der man legger inn det mest utsatte rommet.

Vi begynner med å sette oppvarmet gulvareal. Dette beregnes som gulvareal innenfor yttervegger i oppvarmede rom (fotavtrykket til skillevegger mellom oppvarmede rom skal altså regens med). Ved skråhimling skal bare gulvarealet 60 cm utenfor der takhøyden passerer 1,9 m regnes med (dette er ikke aktuelt her).

Oppvarmet luftvolum er luftvolum over bruksarealet med fratrekk for volumet som opptas av interne skillevegger. Regner her med en etasjehøyde (overkant gulv - underkant himling) på 2,4 m og en faktor på 0,97 for å ta hensyn til skillevegger 176 * 2,4 * 0,97 = 410 m³

Lekkasjetallet angir antall luftskifter i timen ved 50 Pa trykkforskjell over klimaskjermen. Denne bestemmes fortrinnsvis ved en trykktest av boligen, men må anslås i en prosjekteringsfase. Ut fra erfaring fra trykktesting av lignende boliger settes denne til 0.5 (kravet til passivhus er 0,6).

Standardverdiene for skjermingsklasse og fasadesituasjon beholdes.

Velger “Lett møblert/lette skillekonstruksjoner” i listen for å sette varmelagringsevenen til objekter i boligen. Under driftsdager beholdes standardverdien “Drift alle dager”.

Som et utgangspunkt i prosjekteringsfasen settes normert kuldebroverdi til 0,02 W/m²K. Dette innebærer gode løsninger detaljløsninger i konstruksjonen, og må dokumenteres med en egen beregning senere i prosjekteringsfasen.

Trykk “Neste side” og velg “Ny fasade” for å legge inn den første fasaden.

Fasaden mot øst går over to etasjer. Høyde fra gulv i 1. etasje til himling i 2. etasje er 5,1 m, bredden målt innvendig er 11 m, dette gir et areal på 56 m².

Konstruksjonen er 198×36 mm bindingsverk med 98×48 mm innvendig utforing, bruker isolasjon med lambaverdi på 0,033. U-verdien til denne konstruksjonen er beregnet til 0,12 W/m². Siden denne konstruksjonen ikke finnes i listen krysser vi av for egendefinert konstruksjon og legger inn beregnet U-verdi.

Innvendig varmelagrende sjikt er vanlig trepanel.

Horisonten sett fra østfasaden er noe vegetasjon og en lav ås (det er ingen andre bygninger som kaster skygge på denne fasaden. Gjennomsnittlig horisontvinkel anslås derfro til 9 ^o.

Inngangsdøren er plassert i denne fasaden. For å legge inn denne trykker vi på “Neste side” og velger “Ny ytterdør”.

Utvendig mål for døren er 1,1×2,1 m som gir et areal på 2,3 m². Kravet til U-verdi i dører og vinduer i passivhus er 0,8 W/m²K. Vi legger oss her likt med dette kravet.

Det er i alt 5 vinduer i fasaden. Fire av vinduene er av samme type, målene er 0,9×1,2 m, i tillegg er det ett større vindu i annen etasje som måler 2,1 x 1,5 m.

Trykk på “Neste side” og velg “Nytt vindu” for å begynne innlegging av vinduer.

Legger inn de 4 like vinduene i ett element. Beholder en karm/rammefaktor på 0,2 (er arealandel som ikke er glass).

I denne fasen av prosjekteringen antas det at vinduene oveholder kravet i passivhusstandarden (0,8 W/m²K). Senere når type vinduer er bestemt brukes dokumentert U-verdi fra produsent (bør beregnes spesielt for aktuell vindusstørrelse).

Det er ikke planlagt noen form for solskjerming på denne fasaden. Velger derfor fast solskjerming og “3-lags rute, 2 energiglass, ingen avskjerming”.

Det er ingen bygningsutspring som skygger her, det blir dermed ingen endringer på denne siden.

Bruker samme fremgangsmåte for å legge inn det store vinduet.

Her blir karm/rammefaktoren noe mindre enn for de små vinduene.

U-verdi og solfaktor settes lik første vindu (reelt har et større vindu noe bedre U-verdi, men vi velger å se bort fra dette her).

Vi er nå klare til å legge inn neste fasade. Siden mange av verdiene vil være de samme (samme konstruksjon og vindustype) vil det spare tid å kopiere fasaden vi allerede har lagt inn.

Dette gjøres ved å klikke på symbolet til fasaden i området til venstre i programvinduet. Deretter velger man “Kopier” i redigermenyne (tastatursnarveien er Ctrl-C). Til slutt velger man “Lim inn” i redigermenyen (snarvei Ctrl-V).

Dette legger nå grunnlaget for å legge inn fasaden mot vest. Denne går bare over 1 etasje og dermed blir høyden 2,55 m (halve arealet av etasjeskilleren tas med), bredden er den samme (11 m) som gir et areal på 28 m².

Endrer navnet og arealet på denne siden (konstruksjonen er den samme).

Himmelretningen må endres. I tillegg ligger nabohuset slik til at det påvriker horisonten i denne retningen.

I denne fasaden er det en balkongdør, et stort vindu på 2,4×1,6 m og et mindre vindu med samme størrelse som vinduene på østfasaden.

Balkongdøren har et stort glassinnslag (60 %) og må derfor legges inn som et vinduselement (dørelementet kan bare brukes på dører uten glass).

Det først som må gjøres er å slette inngangsdøren. Den enkleste måten er å klikke på elementet og bruke Delete-tasten.

Deretter klikker vi på de mindre vinduene, endrer navnet og antall vinduer.

Alle andre data kan beholdes siden det er samme type vindu.

For det store vinduet må bredde og høyde endres, ellers kan vi beholde andre data.

For å begrense solinnstrålingen på varme dager er det en markise over dette vinduet. Velger derfor variabel solskjerming og den verdien som passer best i listen.

Balkongdøren legges inn som et nytt vinduselement. Den er 1×2,1 m stor og har en arealandel for karm/ramme på 0,4 (60 % glassinnslag).

Antar også her at U-verdien ligger på kravet til passivhus.

Solskjermingsfaktoren for glasset settes lik de andre vinduene.

Fortsetter med fasaden mot nord. Her er første etasje i mur (delvis mot grunnen) og annen etasje i tre (samme type som øst- og vestfasaden). Begynner derfor med å kopiere vestfasaden siden denne ligner mest.

Høyden på fasaden er den samme som vestfasaden, men lengen er her 8 meter, arealet blir 20,4 m².

Himmelretningen må endres. Det er større avstand til nabohuset her, altså blir horisonten lavere.

Det er bare to mindre vinduer på denne fasaden. Stort vindu og balkongdør må derfor slettes.

Endrer bare navn og antallet vinduer. Resten av verdiene kan beholdes.

Fasaden mot sør er tilnærmet lik nordfasaden. Begynner derfor med å kopiere nordfasaden.

Arealet og konstruksjonen er lik, det som må endres er himmelretningen og horisonten. Nabobygningen ligger her ganske nær og dominerer de midtre delene av horisonten.

Sørfasaden har også to små vinduer. Det er derfor ikke nødvendig å endre noe i vinduselementet.

Sokkeletasjen er delvis utgravd. I bakkant (mot vest) er det en oppfyllingshøyde på 2,2 m. Oppfyllingshøyden langs sideveggene (sør og nord) går fra 2,2 m til null ved frontveggen (mot øst).

Vi begynner med å legge inn gulvet og den delen av veggene som ligger mot grunnen som et kjellerelement.

Gulvarealet er 88 m^2>, lengde yttervegger er summen av lengden på tre fasader (8 + 11 + 8) 27 meter. Gjennomsnittlig oppfyllingshøyde for veggene beregnes: (11 * 2,2 + 8 * 1,1 + 8 * 1,1) / 27 = 1,55 m. Tykkelsen til ytterveggene er 40 cm (30 cm isoblokk + 10 cm innvendig utforing.

Veggkonstruksjonen består av en 30 cm lettklinker med en kjerne i eps + 100 mm invendig utforing. U-verdien til denne konstruksjene er beregnet til 0,15 W/m².

Gulvkonstruksjonen er støpt dekke med 250 mm eps. Gulvbelegg er fliser på betong (gunstig når man vannbåren gulvvarme).

Velger sand/grus som grunnforhold.

Det som gjenstår er å legge inn den delen av murveggene som er over bakkenivå. Disse må legges inn som fasadeelementer.

Totalt areal for murveggen er 8 x 2,55 = 20,4 m², men vi må trekke fra arealet under bakkenivå (8 x 1,1 = 8,8 m²). Vi står da igjen med et areal på 11,6 m².

Legger inn himmelretning og horisont mot sør.

Denne veggen innholder to vinduer på 1,4 x 0,6 meter. U-verdi og solfaktor glass settes lik de andre vinduene.

Murveggen mot nord er helt lik den mot sør. Det eneste som må endres er himmelretning og horisont.

Det er bare en liten del av murveggen mot sør over bakkenivå (35 cm). Arealet blir 0,35 * 11 = 3,9 m²). Det er ikke nødvendig å sette himmelretning eller horisont for denne veggen siden det ikke er noen vinduer.

I 2. etasje er det himling mot kaldt loft. Legger dette inn som en skillekonstruksjon (kan også legges inn som et takelement dersom man selv beregner ekvivalent U-verdi).

Arealet (innvendig) er 88 m². Velger at himlingen vender mot ventilert kaldt loft.

Det er totalt 35 cm isolasjon (lambda 33) i og over bjelkelaget. U-verdien for dette er beregnet til 0,10 W/m².

Det er anslagsvis 30 meter med lette skillevegger i eneboligen. Overflaten til disse kan legges inn som en skillekonstruksjon mot rom med samme temperatur. Grunnen til å legge inn interne skillekonstruksjoner er for å få med den varmelagrende evnen disse har.

Arealet til overflaten blir 2 x 30 x 2,4 = 144 m². I tillegg settes varmelagringsevnen.

Himlingen i sokkeletasjen legges inn på samme måte.

Gulvet i 2. etasje er den skillekonstruksjonen som har størst varmekapasitet.

Vi er nå ferdig med å legge inn data for bygningskroppen. Nå er det tekniske installasjoner som må legges inn.

Vi velger her å bruke ventilasjon med konstante luftmengder (CAV, som er det normale i boliger).

Luftmengdene settes automatisk til 1,2 m³/hm² som er kravet i byggeforskriftene. Vi velger foreløpig å beholde dette.

Tilluftstemperaturen (temperaturen på luft som tilføres rommet) er satt til 19 ^oC, velger også å beholde dette.

Normal driftstid i boliger er 24 timer, beholder dette.

Under komponenter må det gjøres en del endringer. Varmebatteriet er ikke vannbårent (det er en del av avtrekksvarmepumpen som beskrives senere. SFP-faktor settes til 1 (relativt effektive vifter). Vi krysser bort varmegjenvinner side avtrekksvarmepumpen skal gjenvinne varme fra avtrekksluften.

Avtrekksvarmepumpen har en minimum avkasttemperatur på -15 ^oC, gjennomsnittlig effektfaktor er 3,5. Det antas at systemet har 15 % tap fra varmepumpe til varmavgivelse (distribusjonstap, reguleringstap og avgivelsestap).

Med internlaster menes belysning, teknisk utstyr (hvitevarer og brunevarer), oppvarming av tappevann og varmetilskudd fra personer. Disse er alle samlet i ett element.

Standardverdiene for internlaster er hentet fra normerte data i NS 3031:2014. Velger å beholde disse foreløpig.

Beskrivelse av kapasitet og settpunkttemperatur for romoppvarmingen.

Antar at en kapasitet på 35 W/m² er tilstrekkelig i denne boligen. Konvektiv andel for gulvvarmen anslås å være ca. 50 % for lavtemperatur gulvvarme. Beholder standardverdiene for tur-, returtemperatur og SPP (som er spesifikk pumpeffekt).

Beholder standardverdier for settpunkttemperatur og driftstider.

Det er planlagt å montere et solcellepanel på den sydvendte delen av takflaten.

Panelets areal er 30 m². Nominell virkningsgrad ved standard testbetingelserer oppgitt til 20 % av produsenten. Beholder standardverdier for tap i panel, kabling og transformering til 230 V vekselstrøm.

Takets hellningsvinkel er 30 ^o. Siden bygningen ligger i Stavanger er det normal snfrie vintre.

Nabobygningen gjør at horisontvinkelen er noe høyere mot sør.

Beholder muligheten for eksport i perioder der panelet produserer mer enn el. behovet i bygningen.

Begynner med en simulering for å finne årlig energibruk i boligen.

Når man kjører simuleringer vil resultatene bli lagret i en fil. Navn og plassering av denne filen kan settes æverst i simuleringselementene.

Man kan velge hvilke resultater som skal være med i resultatfilen. Tar her med alle mulige resultater.

Ved evaluering mot forskrifter og energimerking skal de valgte inndataverdiene dokumenteres med en kort tekst. Teksten kan inneholde refereranser til tegner, produsenter eller andre kilder som ligger til grunn for verdiene.

Advarsler, feil og manglende elementer vises i listen. For å kunne kjøre simuleringer må alle feil rettes.

For å starte simuleringen må man trykke “Start simulering”. Etter en kort stund dukker resultatene opp i et eget resultatvindu. Resultatene vises i tabeller og diagrammer.

Den første tabellen som vises er energibudsjettet. Dette viser netto energibehov i bygningen. Energibehovet er delt opp i en rekke poster. Noen poster (belysning, teknisk utstyr og varmtvann) er en direkte summering over året av verdiene vi la inn. Andre (romoppvarming, ventilasjonsvarme) er beregnet ut fra simulert termisk tilstand i bygningen over året (tilstanden beregnes i intervaller på 15 minutter).

Totalt ligger spesifikt netto energibehov på 78,6 kWh/m². Dette er relativt lavt for en enebolig.

Tabellen med levert energi viser energi som må tilføres bygningen (også kalt kjøpt energi). El. behovet over året er litt under 11000 kWh, av dette dekkes 2749 kWh av solcellepanelet. I tillegg er det mulig å eksportere 1300 kWh fra solcellepanelet til nettet. Totalt gir dette et netto energibehov på 8184 kWh eller 46,5 kWh/m². Trekker vi fra eksportert el. kommer vi litt under 40 kWh/m², dette er lavt, men ganske langt unna et nullenerginivå. For å komme ned mot dette må vi både begrense bruken av internlaster (her har vi brukt standardnivå på internlaster) og montere flere solcellepaneler.

Ved evaluering mot byggeforskrifter brukes det normerte (faste) verdier på en rekke områder. I dette tilfellet har vi holdt oss til de normerte verdiene for internlaster og oppvarming, det samme gjelder driftstidene. Forskjellen er klimadata, ved evaluering skal alltid klimadata for Oslo benyttes. SIMIEN kan evaluere mot tre ulike utgaver av byggeforskriftene: TEK07, TEK10, og TEK16 (tallet indikerer hvilket år de ble introdusert).

Velger å evaluere mot byggeforskriftene av 2016.

Sammendraget viser at boligen totalt sett tilfredsstiller byggeforskriftene. Vi får underkjent på tiltaksmodellen men klarer energirammen og minstekravene.

Evalueringen av tiltaksmodellen viser at gulvet i sokkeletasjen har litt for dårlig virkningsgrad. I tillegg får vi underkjent fordi vi ikke har en normal varmegjevninner i ventilasjonsanlegget (modellen er slik at det er energirammen som må brukes dersom man har avtrekksvarmepumpe).

Varmetapstallet er også for høyt siden vi ikke har varmegjenvinner i ventilasjonsanlegget.

Vi har derimot ingen problemer med å klare energirammen (her regnes en del av varmen levert fra avtrekksvarmepumpen med).

Det er heller ikke noe problem å klare minstekravene.

For å få en offisiell energiattest må man laste opp en xml-fil til energimerkesystemet. For å få dette må man krysse av for dette og sette sti og navn på filen (velger her å vente med dette).

Videre velger man underkategori for valgt bygningskategori (her er standardvalget “Enebolig” riktig). Byggeår må også settes. Eventuelt bruksareal i uoppvarmede rom skal også oppgis. Disse verdiene er brukes bare rent statistisk av energmerkeordningen og vil ikke ha noe å si for energimerkeberegningen.

Firma og person som er ansvarlig for energimerkingen må oppgis (det er kompetansekrav til energimerking).

For eksisterende bygninger skal målt energibruk oppgis. For å få beste karakter (A) må også bygningens lekkasjetall måles med en trykktest. I dette tilfellet er det et nybygg så vi lar dette stå åpent.

Ved energimerking må bygningen identifiseres med data fra Matrikkelen. Dette kan enten gjøres inne i energimerkesystemet, men det er også mulig å legge inn dette i SIMIEN. Hvis man skal energimerke mange bygnnger/boenheter vil det være mest rasjonelt å legge inn matrikkeldata i SIMIEN, man kan da laste opp flere xml-filer i en operasjon (kalles Porteføljeløsningen i energimerkesystemet).

Etter å ha trykket på “Start energimerking” kommer det opp et diagram som viser hvilken karakter bygningen vil få. Vi er her godt under rammen for å få en A. Kombinasjonen av avtrekksvarmepumpe og solceller slår gunstig ut siden karakteren i energimerket er en ren funksjon av levert energi. Fargen på merket viser sammensetningen av energibærere som dekker oppvarmingsbehovet. Avtrekksvarmepumpen trekker i “grønn” retning, men det benyttes også en del el. så vi får bare nest beste karakter her.

Kan velge mellom å evaluere mot passivhuskriterier eller lavenergikriterier, velger her å prøve oss mot passivhuskriteriene (som er de strengeste).

Etter å ha trykket på “Start evaluering” kommer det resultatene av evalueringen opp. Sammendraget viser at vi ikke oppfyller alle kriteriene.

Vi klarer varmetapstallet (ventilasjonstap er ikke en del av varmetapsbudjettet her).

Passivhusstandarden setter et strengt krav til netto oppvarmingbehov, vi ligger godt over dette (vi ville ha kommet noe bedre ut med en god tradisjonell varmegjenvinner her).

Uten en tradisjonell varmegjenvinner klarer vi heller ikke minstekravene.

Ved ulike evalueringer har det dukket opp advarsler om at innetemperaturen i perioder er over 26 ^oC. Når man får slike meldinger bør det kjøres en sommersimulering for å se hvordan det termiske inneklimaet er ved dimensjonerende sommerforhold.

Standardverdiene for en sommersimulering er å kjøre 5 døgn med dimensjonerende forhold i Juli. Vi beholder dette oppsettet her.

Beholder også standardverdiene for aktivitetsnivå og bekledning. Disse verdiene brukes ved beregning av antatt andel misfornøyde (PPD) med termisk inneklima.

Det er tre muligheter for valg av dimensjonerende klimaforhold:

• N50 = temperaturen som overskrides 50 timer i normalår
• N20 = temperaturen som overskrides 20 timer i normalår
• Egenedefinerte klimadata, setter selv klimadata som skal brukes i simuleringen

Velger her å bruke N50 (skal brukes ved dokumentasjon i forhold til byggeforskrifter).

Sammendraget av resultatene viser at maksimumstemperaturen ved dimensjonerende sommerforhold blir 30 ^oC. Byggeforskriftene tillater at temperaturen i boliger kan være over 26 ^oC i kortere perioder. I dette tilfellet er nok temperaturen noe for høy.

Grafen viser at temperaturen ikke går særlig mye ned om natten. Grunnen er en tett og godt isolert bygningskropp. Imidlertid vil man i en slik enebolig kunne bedre situasjonen betraktelig ved å åpne flere vinduer for å krysslufte. For å ta med effekten av krysslufting er det enklest å gjøre et anslag på antall luftskifter i timen og endre lekkasjetallet for å ta hensyn til dette. Vi antar at kryssluftingen kan gi 1 luftskifte i timen (dette er relativt konservativt).

Går til soneelementet og setter lekkasjetallet til 15, dette tilsvarer ca. 1 omsetning reell infiltrasjon som vist i grått felt (Husk å sette lekkasjetallet tilbake til 0,5 før du kjører andre simuleringer).

Når vi går tilbake til og kjører en ny sommersimulering ser vi at maksimaltemperaturen nå ligger på 26 ^o>C. Det betyr at termisk inneklima blir tilfredsstillende dersom man oppnår ett luftskifte i timen med vinduslufting.

Det er verdt å merke seg at temperaturene vist i sommersimuleringen er et gjennomsnitt for hele bygningen, i enkeltrom kan temperaturen være betydelig verre. Hvis målet er å gjøre en nøyaktig vurdering av inneklimaet bør det sones på romnivå.

Vintersimuleringen brukes oftest til å dimensjonere oppvarmingsanlegget.

Standardoppsettet for vintersimuleringen er 3 døgn med dimensjonerende vinterforhold. Krysser også av for at det skal simuleres uten internlaster eller soltilskudd for å teste maksimum belastning på oppvarmingsanlegget.

Man kan enten bruke egendefinerte data for dimensjonerende klimadata eller dimensjonerende klimadata for valgt klimasted (her er dette laveste registrerte 3-døgnsmiddel for Stavanger i perioder 1960-1990).

Sammendraget i resultatene viser at varmebatteriet er noe overdimensjonert, mens kapasiteten til romoppvarmingen er satt fornuftig.

Grafen med temperaturer viser at både tilluftstemperaturen og romtemperaturen ligger på ønsket settpunkt.

Lenger ned i resultatene finner vi kurven med effekter. Den viser som forventet at det er temperaturhevningen fra 19 til 21 ^oC som gir det største effektuttaket. Hvis man sløyfer temperatursenking eller tillater noe tid til temperaturheving vil man klare seg med en lavere effekt på romoppvarmingen.