Water and Energy Systems in the Built Environment

Abstract

Vatten- och avloppssystemen i den byggda miljön är idag uppbyggda som linjära system som levererar dricksvatten och leder bort avloppsvatten, och därmed för bort den energi- och resurspotential som finns i de strömmar som passerar genom byggnader. Att återvinna denna potential genom integrerade vatten- och energisystem är tekniskt möjligt, men implementeringen begränsas av fragmenterade bedömningsmetoder, skilda prioriteringar bland intressenter och institutionella strukturer som inte är anpassade till de resurseffektiva lösningar som sådana system kräver. Denna avhandling undersöker hur vatten och energisystem i den byggda miljön kan bedömas som ett integrerat system och utvecklas som hållbara och energieffektiva system genom fyra sammanhängande studier.

En jämförande karakterisering av vattenströmmar i en typisk byggnad utvecklades, där volym, kvalitet och energiinnehåll integrerades i en övergripande referensram. Två omgångar semistrukturerade intervjuer med tretton intressenter från kommuner, VA-bolag, fastighetsägare, reglerande myndighet, och konsulter genomfördes. Utifrån dessa identifierades utvärderingskriterier som omfattar resurseffektivitet, socioekonomiska aspekter samt resiliens och flexibilitet. Dessa syntetiserades till ett modulärt beslutsstödsramverk uppbyggt kring fem delar: konceptualisering av projektet, beskrivning och klassificering av platsen, tekniskt lösningsbibliotek, systembedömning och flerkriteriebeslutsanalys. Ramverket demonstrerades genom en konceptvalidering vilket påvisade konsekventa rangordningar över ett brett spektrum av viktningskonfigurationer.

Två integrerade fallstudier modellerades vars centrala komponenter validerades mot pilotanläggningar i Göteborg. Ett regnvattenbaserat system som kombinerade evaporativ kylning med toalettspolning simulerades. Med föreslagna tank- och regnvatten-insamlingsstorlekarna uppnåddes energibesparingar på 19–28 % i kommersiella byggnader under komfortkylesäsongen, medan motsvarande besparingar i bostadshus var så låga som 1–7 % på årsbasis med negativ energibesparing för vissa storlekar. Detta berodde till stor del på lågt kylbehov i samspel med höga parasitiska förluster. Ett integrerat gråvattenåtervinnings- och värme-återvinningssystem vid HSB Living Lab gav 22–23 % energibesparing och 92 % vattenbesparing total för toalettspolning (ca en femtedel av total vattenanvändningen), där den främsta avvägningen var en måttlig ökning av det behandlade vattnets uppehållstid vid kombinerad drift.

Sammantaget visar de fyra studierna att god teknisk prestanda är nödvändig men inte den enda begränsande faktorn för implementering. Intressenternas prioriteringar, så som miljö, kostnadsmässiga eller hälsomässiga aspekter, är väsentliga, men institutionella hinder, såsom delade incitament, regulatorisk osäkerhet, och självkostnadsprincipen måste vara samordnade för att skapa ett optimal för att systemlösningar ska kunna implementeras. Vidare måste avvägningen mellan decentraliserad och centraliserad resursåtervinning adresseras för att undvika suboptimering. Ytterligare samordning mellan klimatanpassnings-, vattenförvaltnings- och energieffektiviseringspolicyer är således en avgörande förutsättning för att de tekniska systemen och intressentbaserade preferenserna ska kunna omsättas på större skala.

Nyckelord: vattenförsörjningssystem, energieffektivitet, gråvattenåtervinning, regnvatteninsamling, värmeåtervinning, multikriterieanalys, intressentmedverkan, vatten- och energinexus i byggnader

Link to DiVA