Impact of heating systems on thermal comfort in a residential building with regard to energy use

Inomhusklimatet har en avgörande roll för människans hälsa och välmående då människor befinner sig inomhus i nästan halva sitt liv. Det finns flera aspekter till hur det ska erhållas ett bra inomhusklimat men de mer betydelsefulla aspekterna är både god luftkvalitet och termisk komfort. Samtidigt som innebörden av reducering av energianvändning har en viktig roll i dagens utveckling. Då det ständigt arbetas med att försöka reducera energianvändningen i syfte till att underlätta för miljö- belastningen, väcker det frågor om hur den termiska komforten påverkas av detta. Rapportens syfte kommer därmed ligga i identifikation av uppvärmningssystem för ett givet flerbostadshus i Stockholmsområdet med fokus på termisk komfort och energianvändning. Utvärderingen baseras på olika typer av inverkan från diverse system som har utförts med beräkningssprogrammet IDA ICE. Ett referensfall för ett flerbostadshus användes som underlag och modellerades enligt A- och K-ritningar samt indata enligt Sveby. Det kommer även att inkludera de miljöcertifieringar som används i störst utsträckning här i Sverige och både ange deras krav gällande den termiska komforten samt respektive fokusområde då olika miljöcertifieringar har olika bedömningskriterier. Under denna studie visade det sig att det sällan tas hänsyn till den termiska komforten på motsvarande sätt som energianvändningen. Det har även visat sig att i de fall där krav gällande den termiska komforten finns, är den otillräckligt definierad för att ge en god uppfattning av komforten. Kraven tar, med andra ord, inte hänsyn till hur bra ett hus presterar under ett helt år utan fokuserar på ett momentant värde. Till simuleringen gjordes en känslighetsanalys som påvisade vikten och behovet av en tydlig standard för odefinierade variabler för att uttrycka människors bedömning av termisk komfort. Efter samtliga simuleringarna, granskades energiberäkningar efter erhållen granskningsmall från WSP Systems i syfte att utföra en egenkontroll samt ge ett underlag för rimlighetsbedömning. Från de erhållna resultaten visade det sig att golvvärme och ökad börvärde till 22 °C gav en ökad termisk komfort men samtidigt en ökning i energianvändningen medan FTX-systemet med radiatorer gav upphov till reducerad energianvändning med cirka en tredjedel samt en liten ökning av den termiska komforten. Det visade sig även vara att vid val av FTX-systemet gav högst årlig energibesparing men att det även bör tas hänsyn till installationskostnaderna för FTX-system och golvvärmesystemet till skillnad från om börvärdet ökas till 22 °C. Det blir då en kostnadsfråga och en avgörande parameter för val bland dessa tre systemen.The indoor climate plays a crucial role in human health and well-being when people are indoors for nearly half their life. There are several aspects to how one should achieve good indoor climate, but the more significant aspects are both good air quality and thermal comfort. Simultaneously one must regard that the reduction of energy has an important role in today’s development. While trying to reduce energy consumption in order to facilitate the environmental load, it raises the questions whether the thermal comfort is affected by this. The purpose of the report will lie in the identification of a heating system for a given apartment building in the Stockholm area, with a focus on thermal comfort and energy use. The evaluation is based on various types of impacts from various systems that have been computed in IDA ICE. A reference case for an apartment building was used as a basis and was modeled according to architectural and constructional drawings while input data was used according to Sveby. It will also include the environmental certifications used in Sweden and specify their requirements regarding the thermal comfort, and each focus area as various environmental certifications have different assessment criteria’s. During this study it was found that we rarely take into account the thermal comfort in the same way we do with the energy consumption. It has also been found that in cases where the requirements for the thermal comfort exist, it is often insufficiently defined to provide one with a good perception of comfort. The requirements do, in other words, not take into account how well a building performs during a whole year but instead focuses on one instantaneous value. For the simulation a sensitivity analysis was made that revealed the importance and necessity of a clear standard for undefined variables to express the people’s assessment of thermal comfort. After the simulation part, the energy calculations were examined according to a review template from WSP Systems. This provided a basis for fair consideration. From the obtained results it was shown that floor heating and increasing the setpoint to 22 °C gave an increased thermal comfort but at the same time an increase in energy use. An HVAC system with a heat exchanger and radiators resulted in reduced energy use by about a third from the reference case and a slight increase in current thermal comfort. It also proved that the choice of an HVAC system with heat exchanger produced the highest annual energy savings. However one must take into account installation costs for different types of systems as opposed to when the setpoint is increased to 22 °C. Thus it becomes a cost issue and a critical parameter for selecting among these three types of solutions