Solvarme - orientering og hældning

Solvarmeanlæg og solcelleanlæg indgår i beregningen af en bygnings energiramme ved at bidrage med vedvarende energi, der reducerer det samlede behov for tilført energi. Det maksimale udbytte opnås, når solfangerne vender direkte mod syd (azimut 0^°) og har en hældning svarende til bygningens breddegrad (typisk 40^° til 45^° i Danmark). Afvigelser fra denne optimale placering skal korrigeres med specifikke faktorer, som er defineret i beregningsmetoden.

Kilde: HB2023, afsnit 4.6.12 (Solceller) og SBi-anvisning 213.

Nøgletal og principper for solvarme

Solvarmesystemets bidrag til bygningens energibehov indregnes i den årlige energibalance. For at sikre en retvisende beregning af solens bidrag, anvendes korrektionsfaktorer, der afspejler den faktiske solindstråling sammenlignet med den optimale placering.

Parameter	Optimal værdi (Danmark)	Relateret effekt
Orientering (Azimut)	`0^°` (Syd)	Undgå afvigelse over `45^°` for minimalt tab.
Hældning (Tilt)	`40^°` til `45^°`	Optimalt for året rundt, især varmt brugsvand.
Hældning (Vinterbehov)	`60^°` til `90^°`	Giver maksimal vinterydelse (mindre relevant for standard solvarme).
Korrektionsfaktor (`fsol`)	1.00	Maksimale udbytte (Syd, 45`^°`).
Tilladt grundlag	SBi 213	Beregningsgrundlaget er fastlagt i SBi-anvisning 213, som HB2023 henviser til.

Kilde: Baseret på principper i SBi 213, som anvendes sammen med HB2023 jf. Bilag 1.

Beregning af solenergiudbytte

Beregningen af solvarmeanlæggets udbytte er essentiel for at bestemme bygningens samlede energiramme. Udbyttet afhænger primært af solfangerens effektive areal, den geografiske placering og korrektionen for orientering og hældning.

Formler for udbyttekorrektion

Det årlige udbytte fra solvarmeanlægget (Esol,anl) beregnes ved hjælp af anlæggets effektivitet, den geografiske referenceindstråling og en korrektionsfaktor for placeringen.

1. Korrektionsfaktor for orientering og hældning (fsol): Faktoren fastlægger forholdet mellem den solindstråling, som den aktuelle fangerposition modtager, og den indstråling, en optimalt placeret fanger modtager. De specifikke værdier findes i tekniske bilag til SBi 213.

$f_{sol} = \frac{I_{faktisk}(\gamma, \beta)}{I_{optimal}}$

Hvor:

Ifaktisk(\gamma, \beta) er den årlige globale solindstråling på fangerfladen ved den faktiske azimut (\gamma) og hældning (\beta).
Ioptimal er den maksimale årlige globale solindstråling på fangerfladen (typisk Syd, 45^°).

2. Samlet årligt udbytte fra anlægget: Det samlede udbytte, som indregnes i energiregnskabet, beregnes som:

$E_{sol,anl} = A_{eff} \cdot I_{ref} \cdot f_{sol} \cdot \eta_{anl} \quad [\text{kWh/år}]$

Hvor:

Aeff er det effektive solfangerareal [m²].
Iref er den årlige globale referencestråling for optimalt anlæg [kWh/m²/år] (Afhænger af geografisk placering).
fsol er korrektionsfaktoren for orientering og hældning.
\etaanl er den samlede nyttevirkning for solvarmeanlægget (inkl. tab i rør og beholder).

Trin-for-trin metode

Denne guide fokuserer på, hvordan faktorer for orientering og hældning indhentes og anvendes i beregningen af solvarmeudbyttet i henhold til SBi-metoden, som er grundlaget for energimærkningen (HB2023, afsnit 1.1.1).

Trin 1: Bestem anlæggets geometri Mål eller registrer solfangerens fysiske placering og orientering.

Hældning (\beta): Vinklen mellem fangerfladen og horisontalplanet [^°].
Orientering (Azimut \gamma): Vinklen mellem fangerens normalretning og den sande sydretning [^°]. (Syd = 0^°, Vest = +90^°, Øst = -90^°).

Trin 2: Fastlæg korrektionsfaktoren (fsol) Anvend den relevante tabel fra SBi 213 til at finde korrektionsfaktoren, der svarer til den målte hældning og orientering. Hvis den eksakte værdi ikke findes, skal der interpoleres mellem de nærmeste tabelværdier.

Trin 3: Registrer det effektive areal (Aeff) Noter solfangerens effektive absorberareal i [m²]. Dette skal fremgå af produktets dokumentation.

Trin 4: Indsæt værdier i beregningskernen Indtast Aeff, hældning og azimut i det godkendte indberetningsprogram (fx Plans XML-eksport, som bruges af Be18/EK-Pro), som automatisk anvender fsol og \etaanl fra SBi 213 for at beregne det årlige udbytte Esol,anl.

Tabel: Vejledende Korrektionsfaktorer for solindstråling (fsol)

Hældning (`\beta`)	Syd (`0^°`)	SV/SØ (`\pm 45^°`)	Vest/Øst (`\pm 90^°`)
15`^°` (Lav)	0.98	0.95	0.81
45`^°` (Optimal)	1.00	0.95	0.80
75`^°` (Høj)	0.90	0.84	0.65

Kilde: Baseret på tekniske bilag i SBi 213, afsnit 2.2.4 (Solvarme), som anvendes ved energimærkning.

Gennemregnet eksempel

En energikonsulent skal beregne solvarmeanlæggets bidrag for et enfamiliehus.

Opgivet data:

Effektivt absorberareal (Aeff): 5.0 m²
Solfangerens hældning (\beta): 45^°
Solfangerens orientering (Azimut \gamma): -45^° (Sydøst)
Referenceindstråling (Iref): 1100 kWh/m²/år (Antaget standardværdi for Danmark)
Anlægseffektivitet (\etaanl): 0.40 (Antaget standardværdi)

Trin 1 & 2: Fastlæggelse af korrektionsfaktor (fsol) Baseret på hældning 45^° og azimut -45^° (Sydøst), findes værdien i den vejledende tabel:

f_{sol} = 0.95

Trin 3: Beregn det årlige udbytte (Esol,anl) Vi anvender den samlede udbytteformel:

E_{sol,anl} = A_{eff} \cdot I_{ref} \cdot f_{sol} \cdot \eta_{anl}

$E_{sol,anl} = 5.0 \, \text{m}^2 \cdot 1100 \, \text{kWh/m}^2\text{/år} \cdot 0.95 \cdot 0.40$

E_{sol,anl} = 5500 \cdot 0.38

$E_{sol,anl} = 2090 \, \text{kWh/år}$

Resultat: Solvarmeanlægget forventes at levere 2090 kWh/år. Havde anlægget været optimalt placeret (Syd, 45^°), ville udbyttet have været 5.0 · 1100 · 1.00 · 0.40 = 2200 kWh/år. Orienteringen mod Sydøst reducerer således udbyttet med 110 kWh/år (ca. 5%). Dette resultat indgår direkte i den samlede energirammeberegning.

Integration i plans software

I Plans software er fokus på præcis dataindsamling af bygningens geometri og installationer, der danner grundlag for den efterfølgende energirammeberegning.

Geometriregistrering: Ved 3D-scanning med Plans iOS App registreres tagfladens geometri. Ved indtastning af solfangeranlægget angives den præcise hældning (\beta) og orientering (Azimut \gamma) for den placerede solfanger.
Effektivt areal: Det effektive absorberareal (Aeff) indtastes manuelt baseret på produktets datablad, eller beregnes ud fra den indtegnede geometri.
Dataeksport: Plans eksporterer alle disse geometriske data (areal, hældning, orientering) i XML-format.
Beregning i kernen: Den eksterne energicertificeringssoftware, som importerer Plans’ XML-fil, anvender derefter de indtastede hældnings- og orienteringsdata til automatisk at udvælge den korrekte korrektionsfaktor (fsol) fra SBi 213’s beregningskerne. Dette sikrer, at Esol,anl beregnes korrekt i henhold til gældende standarder for energimærkning (HB2023, afsnit 1.3).

Kilder

HB2023: Håndbog for Energikonsulenter 2023 (Bilag 1, Kap. 4.6.12, Kap. 4.7.1, Kap. 2.2).
SBi-anvisning 213: Statens Byggeforskningsinstituts anvisning nr. 213 (Henvisning for beregningsmetode, jf. HB2023).
DS 418: Norm for beregning af bygningers varmetab (Underliggende standard, jf. HB2023).