Isoleringsmaterials påverkan på LCA och LCC i prefabricerade småhus

Postadress: Besöksadress: Telefon:

Box 1026 Gjuterigatan 5 036-10 10 00 (vx)

551 11 Jönköping

Isoleringsmaterials påverkan på LCA och LCC i

prefabricerade småhus

The impact of insulation materials on LCA and

LCC in prefabricated houses

Steve Georges

Oskar Larsson

EXAMENSARBETE

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom Byggnadsteknik. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat. Examinator: Nasik Najar

Handledare: Samer El Kari Omfattning: 15 hp

Abstract

i

Abstract

Purpose: The purpose was to analyze to which degree different insulation materials affected the, CO2-emissions, cost and thermal bridges in houses. This was due to the fact that we wanted to highlight the effects it brought in the long and short run for both the building companies but also for the environment.

Method: The methods used was literature studies, document analysis and case study. Findings: The results from the empiricism showed that the insulations material had relatively large consequences for the total energy losses. This due to the thermal bridges and the U-values size change while the areas and the lengths of the thermal bridges remain constant. The differences become more distinct with larger areas on the houses (including the amount of building floors) and usually result in longer thermal bridges. The results of the empirical study showed that cellulose had the best LCC value while aerogel had the worst LCC value, aerogel was about 790% worse than cellulose. Aerogel had the best carbon dioxide emissions when emitted from electricity while mineral wool, cellular plastic, cellulose emitted about 10% more than aerogel. In insulating material production, aerogel releases most carbon dioxide and the cellulose absorb carbon dioxide.

Implications: The insulation material does have a large impact on the energy transmission in houses. There is more than one reason to choose a better insulation material, mainly because of environmental and economic reasons. Less energy consumption is positive for the environment.

Limitations: Due to the extent of the examination project this study was limited to houses stationed in Sweden. It resulted in the study being costumed to fit the requirements in Boverket national board of housing, building and planning. The calculations and the values of the thermal bridges are only calculated in theory.

Keywords: Aerogel, cellulose, energy loss, insulation material, mineral wool, polyurethane, polystyrene, sustainable building, thermal bridges,

Sammanfattning

Sammanfattning

Syfte: Syftet var att undersöka huruvida olika isoleringsmaterial inom byggsektorn påverkar CO2-utsläppen, kostnaden och köldbryggor i småhus. Detta utfördes för att belysa vilka effekter det medföra kortsiktigt och långsiktigt för både byggföretagen samt för klimatet.

Metod: Metoderna som användes var litteraturstudie, dokumentanalys och fallstudie. Resultat: Resultaten från empirin visade att isoleringsmaterialet fick relativt stora konsekvenser för de totala energiförlusterna. Detta genom att köldbryggorna och U-värdenas storlek förändras medan areor och längderna på köldbryggorna är konstanta. Skillnaderna blir tydligare ju större area huset har (inklusive antal våningar) och det ger i de flesta fall även upphov till längre köldbryggor. Resultatet visade att cellulosa hade det bästa LCC-värdet medan aerogel hade det sämsta LCC-värde, aerogel var cirka 790% värre än cellulosa. Aerogel hade lägst koldioxidutsläpp vid utsläpp från el som bedriver huset medans mineralull, cellplast, cellulosa släpper ut cirka 10% mer än aerogel. Vid isoleringsmaterialproduktion släpper aerogel mest koldioxid och cellulosan absorberar koldioxid.

Konsekvenser: Isoleringsmaterialet har en stor inverkan på energiförlusterna i småhus. Det främsta skälet till att välja ett bättre isoleringsmaterial är på grund av värmekonduktivitet, då det får miljömässiga och ekonomiska konsekvenser. Lägre energiförbrukning är positivt för miljön.

Begränsningar: På grund av examensarbetets omfattning begränsades undersökningen till småhus som är stationerade i Sverige. Det medförde att studien anpassades efter krav som återfinns I BBR (Boverkets Byggregler). Beräkningarna och värden för köldbryggorna är endast utförda teoretiskt, d. v. s ingen uppföljning sker eftersom tiden och resurserna inte är tillräckliga.

Nyckelord: Aerogel, cellplast, cellulosa, energiförluster, energitransmission, hållbart byggande isoleringsmaterial, långsiktigt byggande, köldbryggor, mineralull, polyuretan,

Innehållsförteckning iii

Innehållsförteckning

1

Inledning ... 1

2

Metod och genomförande ... 4

2.1 UNDERSÖKNINGSSTRATEGI ... 4

2.2 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH METODER FÖR DATAINSAMLING ... 4

2.3 LITTERATURSTUDIE ... 4

2.4 VALDA METODER FÖR DATAINSAMLING ... 5

2.4.1 Dokumentanalys ... 5

2.4.2 Fallstudie ... 5

2.5 ARBETSGÅNG ... 5

2.6 TROVÄRDIGHET ... 6

3

Teoretiskt ramverk ... 7

3.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH TEORI ... 7

3.2 EKONOMIN OCH MILJÖNS INTEGRERADE BETYDELSE ... 7

3.3 ISOLERINGSMATERIALS PÅVERKAN SETT I EN LIVSCYKELANALYS ... 8

3.4 LIVSCYKELANALYS (LCA) ... 9

3.4.1 Köldbryggor ... 9

3.4.2 U-värde ... 9

3.4.3 Energi ... 10

3.5 LIVSCYKELKOSTNADER (LCC) ... 10

3.6 SAMMANFATTNING AV VALDA TEORIER ... 10

4

Empiri ... 12

4.1 LITTERATURSTUDIE ... 12

Innehållsförteckning 4.2.1 Bygghandlingar ... 13 4.2.2 Mineralull ... 17 4.2.3 Aerogel ... 17 4.2.4 Polyuretan ... 17 4.2.5 Cellplast ... 17 4.2.6 Cellulosa ... 17 4.3 KÖLDBRYGGOR ... 18 4.4 U-VÄRDE ... 19 4.5 ENERGI ... 19 4.6 LCA ... 20 4.7 LCC ... 21

4.8 SAMMANFATTNING AV INSAMLAD EMPIRI ... 21

5

Analys och resultat ... 23

5.1 ANALYS ... 23

5.2 VILKEN PÅVERKAN HAR ANVÄNDNING AV AEROGEL, CELLPLAST, CELLULOSA, MINERALULL OCH POLYURETAN PÅ MILJÖN? ... 24

5.3 VILKEN PÅVERKAN HAR ANVÄNDNING AV AEROGEL, CELLPLAST, CELLULOSA, MINERALULL OCH POLYURETAN PÅ EKONOMIN? ... 24

5.4 HUR FRÄMJAR AEROGEL, CELLPLAST, CELLULOSA, MINERALULL OCH POLYURETAN LÅNGSIKTIG HÅLLBARUTVECKLING INOM BYGGVÄRLDEN? ... 25

5.5 KOPPLING TILL MÅLET ... 25

6

Diskussion och slutsatser ... 26

6.1 RESULTATDISKUSSION ... 26

6.2 METODDISKUSSION ... 26

6.3 BEGRÄNSNINGAR ... 27

6.4 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 27

6.5 FÖRSLAG TILL VIDARE FORSKNING ... 28

Referenser ... 29

Inledning

1

1

Inledning

Examensarbetet som innefattar 15 högskolepoäng utförs som en del av högskoleutbildning Husbyggnadsteknik/Väg- och vattenbyggnadsteknik (180 HP). Examensarbetet sker i samarbete med företaget Eksjöhus AB.

Prefabricerade byggnadskomponenter är relevant att undersöka eftersom

examensarbetet utförs i samarbete med Eksjöhus, samt att det finns goda möjligheter att göra miljöbesparingar. Det är viktiga faktorer att ha i åtanke för byggbranschen världen över.

I studien jämfördes och undersöktes ett antal isoleringsmaterial i prefabricerade byggkomponenter. Isoleringsmaterial som undersöktes var mineralull, aerogel, polyuretan, cellplast och cellulosa. Det som i första hand avses är att beräkna köldbryggor som har en yta och dem som är linjära i ett småhus. Köldbryggorna uppstår genom att olika konstruktionselement som har kontakt med den kallare utsidan möts.

1.1 Bakgrund

I dagens samhälle (år 2020) är miljön ett hett debatterat ämne. Klimatsmarta lösningar är något som eftersträvas inom de flesta av samhällets sektorer, inte minst inom byggbranschen. För byggnader är det driftskedet som förbrukar mest energi, främst uppvärmning. Däremot så bestäms driftskedets energiförbrukning till stor del av de tidigare val som gjorts under projekteringen. Köldbryggor i t. ex småhus läcker värme via icke-isolerade byggelement. Det är i princip omöjligt att undvika energiförluster på grund av köldbryggor, dock kan de reduceras genom att använda bättre isolerade material (Cuce & Cuce, 2015).

Byggbranschen är kommersiell och det är viktigt att hålla kostnaderna nere. Vanligtvis är det entreprenaden som kan erbjuda lägst pris som tilldelas uppdraget. Ett material med bättre värmekonduktivitet innebär inledningsvis en högre kostnad jämfört med ett material med sämre värmekonduktivitet. I längden kan det bli billigare eftersom energiförlusterna blir mindre vilket leder till mindre kostnader för uppvärmning. I vissa fall faktoriseras miljöaspekter in med dem ekonomiska, detta eftersom miljöfrågan har blivit så pass relevant på senare år (Hughes. Takano & Winter, 2014).

Då långsiktigt och hållbart byggande förespråkas är det relevant att undersöka potentiella fördelar såsom minskad energiförbrukning. Sveriges energiproduktion består till stor del av vind- och vattenkraft samt solceller. En viss andel består fortfarande av kärnkraft (Ekonomifakta, 2020).

1.2 Problembeskrivning

Det främsta miljöhotet idag (år 2020) är den globala uppvärmningen som sker till följd

av växthuseffekten. Växthusgasen koldioxid (CO2) har förmågan att absorbera

värmestrålning som i normala fall är på väg att lämna atmosfären. Värmen som alstras i koldioxiden strålas istället tillbaka till jorden, vilket bidrar till att medeltemperaturen ökar (Naturskyddsföreningen, 2017). Därför är det viktigt att minska på CO2-utsläppen.

Statistik visar att under 2018 så släpptes det totalt ut 37 887 miljoner ton CO2. El och

värme stod för 13 864 miljoner ton, transport 8 145 miljoner ton, 7 900 industriell förbränning, 4 457 övriga sektorer (industriprocesser) och lokal uppvärmning av bostäder 3 520 ton (Ekonomifakta, 2019). Samtliga av dessa kategorier kan kopplas till

Inledning

byggbranschen. Klimatsmarta lösningar inom byggbranschen kan alltså få en stor inverkan på världens koldioxidutsläpp.

Ett möjligt sätt för att minska koldioxidutsläppen är att använda isoleringsmaterial som har en bättre värmekonduktivitet. Det leder till värmeförlusterna reduceras vilket i sin tur bidrar till att mindre el och energi går åt till uppvärmningen av huset. För kostnader som uppstår i samband med husbyggnation så är det utöver miljön även relevant att diskutera hur isoleringsmaterialen påverkar ekonomiska kostnaderna. Det är alltså två huvudfrågor som ska besvaras. Första frågan är om de minskade energiförlusterna är tillräckliga för att täcka de ökade kostnaderna som de förbättrade isoleringsmaterialen

innebär och resulterar det i mindre CO2-utsläpp. Isoleringsmaterialen som ska

undersökas i den här studien är följande: mineralull, aerogel, polyuretan, cellplast och cellulosa. Byggnadens livslängd beror till stor del av vilken typ av isoleringsmaterial som använts. Förutom köldbryggor så påverkar isoleringen även fukthalten som bildas. Det är viktigt att hålla fukthalten balanserad för ett behagligt inomhusklimat och för att undvika fuktskador. Det har även betydelse för byggnadens livslängd särskilt för träkonstruktioner (Ankersmit, Huijbregts, Schellen & Schijndel 2014).

Den ekonomiska kostnaden är essentiell för om isoleringsmaterialet ska användas i praktiken. För att bidra till ett relevant resultat är det viktigt att göra en både kort- och långsiktig bedömning. Vilket är något som byggbranschen kan tyckas negligera då entreprenaden främst tar hänsyn till kostnaderna under produktions skedet, med mindre fokus på driftskedet, rivning och återvinning. Livscykelkostnaden (LCC) är ett bra mått på den ekonomiska kostnaden eftersom den räknar på konstruktionens totala livslängd (Gluch, 2014).

Miljömässigt finns det flera faktorer att ta hänsyn till (Hughes. Takano & Winter, 2014). Materialets funktionalitet i driftskedet är av stor betydelse då det är här den största energivinsten förväntas ske. Ytterligare skeden som är viktiga att undersöka är framställning och återvinning av materialen. Ett material som bidrar till mindre energiförluster är förstås önskvärt, men det får inte ske till priset av en framställning som innebär en stor miljöpåfrestning i form av CO2-utsläpp. Därför är det lämpligt att använda sig av en livscykelanalys (LCA) och livscykelkostnad (LCC), de används för att mäta miljöpåverkan respektive kostnad för konstruktionen under dess livslängd. Båda dessa faktorer bör tas i beaktning vid husbyggnationer. Det är viktigt att hitta en balans mellan dem. Därför ska resultaten från analyserna jämföras och viktas med varandra, för att hitta ett alternativ som är långsiktigt hållbart (Norris, 2001).

1.3 Mål och frågeställningar

Målet var att undersöka huruvida olika isoleringsmaterial påverkar koldioxidutsläppen, köldbryggor och driftkostnaden i småhus under hela dess livslängd. De isoleringsmaterialen som undersöktes var: mineralull, aerogel, polyuretan, cellulosa och cellplast. Syftet var att belysa vilka effekter det medföra kortsiktigt och långsiktigt för både byggföretagen samt för den miljö som vi lever i, med avseende på ekonomi, miljö och långsiktig hållbarutveckling.

Frågeställningarna som besvarades i studien är följande:

• Vilken påverkan har användning av aerogel, cellplast, cellulosa, mineralull

Inledning

3

• Vilken påverkan har användning aerogel, cellplast, cellulosa, mineralull

och polyuretan på ekonomin?

• Hur främjar aerogel, cellplast, cellulosa, mineralull och polyuretan en

långsiktig hållbarutveckling inom byggvärlden?

1.4 Avgränsningar

På grund av studiens omfattning begränsades undersökningen till småhus som är stationerade i Sverige. Det medförde att studien anpassad efter de krav som återfinns i BBR (Boverkets Byggregler). Beräkningarna och värdena för köldbryggorna utfördes teoretiskt, d. v. s inga tester utförs i praktiken. Studien tar ingen hänsyn till att undersöka formfaktorns betydelse för husets energiförbrukning och storleken på köldbryggorna. Fokus är på isoleringsmaterialet och dess värmekonduktivitet. Vid beräkningar av kostnads- och koldioxidutsläpp användes endast själva isoleringsmaterialet och energibehovet togs hänsyn. Arbetet tog inte ta hänsyn till hur mycket produktion-, transport- och rivningsfasen kostar eller deras klimatpåverkan vid husproduktion. Platta på mark beräkningarna för köldbryggor var med men hade samma värde för alla fallen, det sattes som ett konstantvärde. Arbetet tillämpade inte olika isoleringsmaterial till platta på mark, fokusen ligger på ytterväggar, vindsbjälklag och mellanbjälklag.

1.5 Disposition

I första kapitlet presenterar inledning, bakgrund, problembeskrivning, mål, frågeställningar och avgränsningar. I andra kapitlet beskrivs metoderna som har använts och hur de genomförts för att skriva detta arbete. Det är indelat i ett antal underrubriker som förklarar olika aspekter som tas hänsyn till. I tredje kapitalet redovisas tidigare forskning som gjorts inom ämnet. Det förklaras även hur deras resultat, metod och genomförande kan sättas i relation till det som framgår från detta arbete. Fjärde kapitalet

redovisas empiri baserat på handberäkningar. Det som beräknats är

energitransmissioner, LCA och LCC som uppkommer i två olika småhus. Femte kapitalet redovisas resultaten och hur dessa resultat besvarar frågeställningarna. Sista kapitlet redovisar diskussion ångande resultatet, metoderna som har använts, begränsningarna, slutsatser och förslag till framtida forskning.

Metod och genomförande

2

Metod och genomförande

Här redovisas vilka metoder som har använts och hur de har tillämpats för att besvara frågeställningarna. Metoder som använts är fallstudie, dokumentanalys och litteraturstudie.

2.1 Undersökningsstrategi

För att besvara frågeställningar använde sig detta arbete av kvantitativ metod. Kvantitativa metoder fokuserar på att göra mätningar och statiska bearbetningar av data. Fallstudier utfördes i arbetet och för det behöver mycket insamling av data för att utföra en fallstudie enligt (Blomkvist & Hallin, 2014). Energiberäkningar, LCC- och LCA-beräkningar utfördes för att samla in kvantitativa data. Fallstudie utfördes för att beräkna energibehov, LCC och LCA. Data från dokumentanalys behövdes för att utföra fallstudien. Dokumentanalys fokuserade på olika isoleringsmaterial och hur deras egenskaper såg ut. Fallstudie utfördes på två standardhus från Eksjöhus, där husen var placerade i Jönköping.

2.2 Koppling mellan frågeställningar och metoder för

datainsamling

Vilken påverkan har användning av aerogel, cellplast, cellulosa, mineralull och polyuretan på miljön?

Beräkningar på dessa olika material utfördes för att se energivärden. Resultaten erhölls via beräkningar. Beräkningarna utfördes på ett småhus och fokuserade på köldbryggor, energibehov och LCA. Resultaten på isoleringsmaterial jämfördes sedan för att se vilka fördelar materialen hade för miljön. En dokumentanalys utfördes för att se hur isoleringsmaterial påverkade miljön teoretiskt.

Vilken påverkan har användning av aerogel, cellplast, cellulosa, mineralull och polyuretan på ekonomin?

För att besvara den frågan utfördes beräkningar. Uträkningarna behövdes för att räkna ut hur mycket det kostade. Insamlingen av data för den ekonomiska delen samlades in med hjälp av dokumentanalys. Dokumentanalyserna var fokuserade på produktblad och byggvarudeklaration för att ta reda på den data som behövdes för LCC-beräkningarna.

Hur främjar aerogel, cellplast, cellulosa, mineralull och polyuretan en långsiktig hållbarutveckling inom byggvärlden?

För att besvara frågeställningen användes värden från LCA- och LCC- beräkningarna. Data och värdena jämfördes med varandra för att se hur dessa olika isoleringsmaterial påverkade den hållbara utvecklingen långsiktigt.

2.3 Litteraturstudie

För att veta vad som tidigare har forskats så utfördes en litteraturstudie. Enligt (Davidson & Patel, 2011) är den vanligaste formen att hitta data via böcker och publicerade vetenskapliga artiklar. Vid sökning efter tidigare forskning eller böcker så var det viktigt att sätta en gräns på vad som söktes, när det söktes är det normalt att sökningen gav för mycket artiklar och böcker. Kombinationer av ord vid sökning på en databas var ett bra sätt att begränsa mängden av vetenskapliga artiklar. En databas har

Metod och genomförande

5

inte tillgång till alla vetenskapliga artiklar och böcker (Davidson & Patel, 2011). Därför användes Google schoolar, scopus och Jönköpings University Primo.

2.4 Valda metoder för datainsamling

I detta kapitel beskrivs vilka metoder som har använts för insamling av data. Metoder som användes är dokumentanalys och fallstudie.

2.4.1

För att genomföra beräkningar så var det nödvändigt att utföra en dokumentanalys. Enligt (Davidson & Patel, 2011) finns det olika typer av dokument som kan analyser så som statistik, litteratur och bild-dokument. Dokumentanalys användes för att hitta data om isoleringsmaterialen.

Dokument som analyserades var ritningar från Eksjöhus, produktblad om olika isoleringsmaterial, facklitteratur, statiskt från SMHI och Jönköpings Energi.

2.4.2

Målet med en fallstudie är att undersöka ett begränsat fall. När man utför en fallstudie så samlas data in på olika sätt (Davidson & Patel, 2011). Enligt (Davidson & Patel, 2011) är det vanligt att använda fallstudie om man vill studera förändringar. I detta arbete så var fallet hur energivärden och ekonomi ändrades om man använde isoleringsmaterial med olika värmekonduktivitet i olika småhus.

Fem olika isoleringsmaterial undersöktes på två olika standardhus från Eksjöhus. Fallet som utfördes är en LCA och LCC.

2.5 Arbetsgång

Litteraturstudie och dokumentanalys utfördes först för att samla in data som behövdes för fallstudien och för se vad för resultat tidigare forskning har kommit fram till. Olika databaser användes som Google scholar, scopus och Jönköpings University Primo. Olika ordkombinationer användes på dessa olika databaser för att erhålla relevant data. Några sökord som användes var insulation LCC, insulation LCA, aerogel insulation, thermal bridge aerogel.

Facklitteratur användes för att ta reda på mer om de olika isoleringsmaterialen. Normaltemperaturen per månad i Jönköping behövdes för fallstudien, det hittades med hjälp av statiskt från SMHI. För att får reda på värmekonduktivitet för dessa olika isoleringsmaterial, togs data från produktblad. Dokumentanalys utfördes också på byggvarudeklaration och miljödeklaration för att ta reda på densitet, klimatpåverkan. Dokumentanalys pågick under hela fallstudiens process för att kontrollera att allt stämde med beräkningarna.

Beräkningar utfördes först genom uträkningar av köldbryggorna vid ytterhörn, yttervägg mot mellanbjälklag, yttervägg mot takbjälklag, platta på mark, dörr och fönster. Med hjälp av byggritningarna sattes rätt värden in för de olika formlerna. U-värde beräknades för ytterhörn, yttervägg mot mellanbjälklag, yttervägg mot takbjälklag, kantplatta, dörr och fönster. Med hjälp av U-värde och köldbryggor beräknades energibehovet för husen. Data från SMHI användes för att beräkna energi som behövdes specifika månader och för ett år. Elprisstatistiken hämtades från Jönköpings Energi för att beräkna det totala elpriset.

Metod och genomförande

LCA utfördes i två delar, en för el klimatpåverkan och den andra för isoleringsmaterials klimatpåverkan. El-beräkningar för LCC beräknades med hjälp av European Environment Agency (EEA) och energibehovet från tidigare beräkningar. EEA redovisade statisk på hur mycket el-förbrukningen påverkade klimatet i Sverige. Innan en LCC kunde utföras, var det nödvändigt ta reda på den totala isoleringsmaterialkostnaden, underhållskostnaden, inflationsränta. Inflationsränta hittades på Riksbanken. Underhållskostnaden fanns redan från tidigare elkostnader. Isoleringsmaterialkostnaden räknades genom att beräkna den totala vikten och det gjordes med hjälp av densiteten för materialet och byggritningarna. Kostnaderna för isoleringsmaterialet togs reda på genom att kontakta leverantören.

2.6 Trovärdighet

Enligt (Davidson & Patel, 2011) är validitet om man har använt rätta värden när man utför beräkningar, medan reliabilitet är hur pålitliga är data. Hög reliabilitet var ingen garanti för hög validitet. Beräkningarna utfördes enligt Boverkets byggregler, BBR. För att öka reliabilitet så var det viktigt att under dokumentanalys vara kritisk mot vad för sorts dokuments som studerades. Det utfördes genom att det sågs till att data kom från primärkällor. Många produktblad och miljödeklaration hämtades från leverantörerna av isoleringsmaterial och inte från någon sekundärkälla. Hög validitet uppnåddes genom att kontrollera vilka formler som behövdes för beräkningarna för att sedan reda ut vilken data som ska behövdes och vilket man kunde filtrera ut. Genom att endast den nödvändiga data togs med för beräkningarna ökades validiteten.

Validiteten ökades för fallstudierna genom att det sågs till att indata stämde. Isoleringsmaterials data hämtades bara från en grupp av dokument, i detta fallet produktblad, miljödeklaration och byggvarudeklaration. Det gjordes för att öka validiteten i beräkningarna. Genom att ha hög reliabilitet under dokumentanalysgång kunde validiteten för energi, LCA- och LCC-beräkningarna öka.

Teoretiskt ramverk

7

3

Teoretiskt ramverk

I detta kapitel redovisas en vetenskaplig grund samt en förklaringsansats till problembeskrivningen. Relevanta vetenskapliga artiklar används som underlag för att besvara frågeställningarna. De olika avsnitten värderas och kopplas mot varandra.

3.1 Koppling mellan frågeställningar och teori

Som figur 1 presenterar så sker kopplingar mellan frågeställningar och teori enligt följande:

Figur 1. Koppling mellan frågeställningar och teori.

3.2 Ekonomin och miljöns integrerade betydelse

Ekonomiska och miljömässiga aspekter ställs ofta i relation till varandra där den ena som regel offras för att främja den andra. Det beror på att byggbranschen är väldigt kostnadsoptimerad där uppdragen går till entreprenaden som erbjuder det lägsta priset. Materialet står för en stor del av totalkostnaden och vill därför hållas så låg som möjligt. De miljövänliga alternativen är inte alltid dem mest kostnadseffektiva, sett ur entreprenadföretagets perspektiv.

Livscykelkostnaden (LCC) är en metod som estimerar framtida kostnader för tillgångar. Inom byggsektorn används LCC för att mäta kvalitén på konstruktionen, system och byggnadskomponenter och materialkostnader genom hela konstruktionens livslängd (Emekci, 2018). LCC kan även bidra till att optimera konstruktioners prestanda under hela dess livslängd (Clift, 2003). LCC tar däremot inte hänsyn till konstruktionens miljöpåverkan.

Teoretiskt ramverk

I vissa fall är de två aspekterna integrerade med varandra på ett mer balanserat sätt. I en studie från Finland granskas huruvida dessa aspekter bör faktoriseras in för att främja ett långsiktigt hållbart byggande (Hughes. Takano & Winter, 2014). Miljömässiga aspekter ses som en kostnad i sig och har fått ett ökat anseende på senare tid eftersom hotet om global uppvärmning har blivit mer överhängande.

Att beräkna de miljömässiga aspekternas kostnader är svårare än de ekonomiska. Ekonomin är mätbart på ett helt annat sätt och det finns redan en uppsjö etablerade metoder för att göra det. Metoden är bra eftersom det bidrar med ett nyanserat resultat som tar hänsyn till flera faktorer (Hughes. Takano & Winter, 2014). Enligt (Cho & Hong & Seo 2014) så kom de fram till att högprestandaisoleringsmaterial är bättre än standard isoleringsmaterial ur ett ekonomiskt perspektiv med cirka 80–130%.

3.3 Isoleringsmaterials påverkan sett i en livscykelanalys

Livscykelanalys är ytterligare en metod som används för att beräkna en konstruktions ekonomiska lönsamhet och miljöpåfrestning. Det inkluderar t. ex produktionen av materialen, transporteringen av materialet och montering. Livscykelanalysen tar även hänsyn till konstruktionens byggskede och förvaltning. Metoden ger en god överblick på projektet och kan användas för att identifiera vilket byggskede som har den största klimatpåverkan (Asdrubali, Baldassari & Fthenakis, 2013).

Miljöpåfrestningen mäts i antalet koldioxidutsläpp-ekvivalenter (CO2). Koldioxid är en växthusgas som bidrar till den globala uppvärmningen. Klimatsmarta material släpper sammanlagt ut mindre koldioxid. Reduktionen av koldioxid kan vara märkbar i flera skeden, vilket fram går i livscykelanalysen (Gonzales & Navarro, 2006).

I en studie tillämpades en metod som anpassats för prefabricerade

byggnadskomponenter som använts i verkliga byggobjekt. Där mäts och utvärderas byggnadskomponenterna efter en livscykelanalys som främst är baserad på energi vid produktion men även vid återvinning (Hong, Mao, Li, Li & Shen, 2015). Resultaten visar att det finns en hel del potential att spara energi genom att använda sig av prefabricerade byggnadskomponenter. Energiminskningen kan göras i både produktion och återvinning av de prefabricerade byggkomponenterna. Dessutom är det större sannolikhet att materialet kan återanvändas vilket i sin tur leder till mindre avfall och nyproduktion. Detta är både miljövänligt samtidigt som det kan vara fördelaktigt ekonomiskt.

Förändrade material i byggelementen kan påverka t. ex monteringen. Initialt blir det en extra kostnad i form av att ny kompetens blir nödvändig för personalen. Till exempel materialhantering, återvinning och återanvändning. I de fall då maskiner används kan dess inställningar behöva justeras. Sedan är det även viktigt att ta hänsyn till effekterna som framtagningen av isoleringsmaterialen innebär.

Tidigare studie av (Chou & Yeh, 2015) har utfört liknande undersökningar där CO2

-utsläppen för husbyggnation mätts i LCA. Där beräknas CO2-utsläpp som orsakas av el-, vatten- och bränsleförbrukning. Det som skiljer deras studie från denna är att de

främst undersöker hur CO2-utsläppen varierar beroende på om prefabricerade- eller

platsgjutna byggnadskomponenter används. Medan den här studien fokuserar på LCA och LCC för isoleringsmaterialet. Studien av (Chou & Yeh, 2015) undersökte även

Teoretiskt ramverk

9

generella tillvägagångssättet för att beräkna det totala CO2-utsläppet påminner om det

som utförts i den här studien. Båda räknar t. ex med det totala CO2-utsläppet som orsakas i samband med produktion och transport av isoleringsmaterialet, med avsikten att undersöka hur olika alternativ kan reducera CO2-utsläppen för att främja klimatet.

3.4 Livscykelanalys (LCA)

LCA är en metod som används för att beräkna en produkts miljöpåverkan under hela dess livscykel. Vilket innebär från och med det skede då naturresurserna utvinns tills den tidpunkt då produkten inte längre är brukbar och behöver omhändertas. LCA används för att undersöka i vilket skede av en byggnads livscykel som miljöpåverkan är som störst. Resultatet av livscykelanalysen är användbart för projekteringen eftersom det möjliggör byggnationer med mindre miljöpåverkan (Boverket, 2019). LCA är baserad på koldioxidutsläpp från produktionen av isoleringsmaterialet och utsläpp från el. För att kunna räkna med energiåtgången i livscykelanalysen så konverteras kilowattimmarna till koldioxidutsläpp.

För att ta reda på hur mycket av koldioxidutsläpp kommer från produktion av el, analyseras statiskt från European Environment Agency (2018). European Environment Agency är en byrå åt EU som arbetare med miljöfrågor och samarbetare med andra EU-länder. Enligt EEA (2018) släpps det ut 0,0133 kg CO2 ekv/kWh i Sverige år 2016.

3.4.1

Köldbryggor uppstår där olika konstruktionselement ansluts med varandra. Värmeförlusterna blir betydligt högre vid köldbryggor. Det leder även till att de invändiga ytorna vid köldbryggorna blir kallare och får en kylande effekt på inomhusklimatet. Vid höga temperaturskillnader kan kondens uppstå på materialet och vid köldbryggan (Byggipedia, 2020).

För att beräkna köldbryggorna behövs λ-värdet (värmekonduktivitet) för respektive material samt måtten för skikten i respektive byggelement. Värmekonduktivitet beskriver hur bra ett material isoleras, hur mycket värme som släpps förbi (Isover, 2020).

När dem värdena är kända kan nedanstående formler användas för att beräkna köldbryggorna som uppstår i dem olika byggelementen. Formlerna som används varierar beroende på vilken av byggelement det är. Beräkningsmetoden utförs enligt Swedisols handbok Isolerguiden 06 (Anderlind & Stadler, 2006). Se bilaga 14 för formler över köldbryggor.

3.4.2

Värmegenomgångskoefficienten är ett mått som anger hur effektivt ett byggnadselement isolerar, exempelvis en vägg. Värmegenomgångskoefficienten kallas även för U-värde och dess enhet är W/m²·ºC. Ju lägre värdet är desto bättre är isoleringsförmågan (Isover, 2020).

Värmegångskoefficienten beräknas genom U-värdesmetoden och λ-värdesmetoden. • λ-värdesmetoden ser konstruktionselementet som ett homogent skikt med ett

Teoretiskt ramverk

• U-värdesmetoden beräknar fyra olika fall där motstånden från dessa summeras.

• Formeln för ett homogent skikt: Ub= 1/Rt.

• Rt är det totala värmegenomgångsmotståndet som erhålls genom att summera alla värmegenomgångsmotstånd. Rt= Rsi + R1 + R2 + Rn+ Rse.

• Ri beräknas enligt formeln: Ri=di/ λi, d är tjockleken på materialet och λ är dess värmekonduktivitet.

3.4.3

Energin som försvinner på grund av transmission beräknas med formeln: 𝐸𝑡=(Σ𝑈𝑖∗𝐴𝑖+Σ𝜓𝑘∗𝑙𝑘) ∗𝐺𝑡

• 𝑈𝑖 = Värmemotståndet vilket är en egenskap som beskriver ett materialskikts isoleringsförmåga.

• 𝐴𝑖 = Arean för respektive byggelement.

• 𝜓𝑘 = Köldbryggor som uppstår där ett material med dålig

värmeledningsförmåga går igenom ett isoleringsskikt. Värmeförlusterna blir större vid köldbryggor än motsvarande konstruktion utan köldbrygga. • 𝑙𝑘 = Längden på köldbryggorna.

• 𝐺𝑡 = Gradtimmar erhålls genom att graddagtalet multipliceras med 24 (1 dag = 24h)

3.5 Livscykelkostnader (LCC)

LCC syftar på samtliga kostnader som är sammankopplade med en produkt, tjänst eller byggentreprenad. Kostnaden kan även avse faktorer såsom arbetstidsåtgång eller kostnader på grund av externa miljöeffekter. Till externa miljöeffekter räknas t. ex kostnader för utsläpp av växthusgaser (Upphandlingsmyndigheten, 2017). Den här rapporten fokuserar på koldioxidutsläpp.

Formel som används för LCC är från Gluch (2014), se figur 2. Enligt Gluch (2014) var LCC-formeln baserad på en kalkyl efter nuvärdesmetoden. Skillnaden mellan LCC och nuvärdemetoden är att LCC har en längre tidsaspekt, därför blir LCC mer påverkad av inflationsräntan.

Figur 2. Livscykelkostnad formel från (Gluch 2014)

3.6 Sammanfattning av valda teorier

De tre ovanstående avsnitten (3.2–3.6) redovisar olika parametrar att ta hänsyn till vid husbyggnation. Varje parameter är intressant att studera för sig själv men det är först

Teoretiskt ramverk

11

när de ställs i relation till varandra som de verkligen blir relevanta för denna studie. Vilket framgår då de olika aspekterna bygger på och är beroende av varandra. Det krävdes ett samspel mellan dem där ingen aspekt får över- eller underprioriteras. Ett företag kan enbart fokusera på att vara klimatsmart och helt negligera den ekonomiska lönsamheten.

Miljöpåfrestningen mäts i antalet koldioxidutsläpp (CO2). Koldioxid är en växthusgas som bidrar till den globala uppvärmningen. Klimatsmarta material släpper sammanlagt ut mindre koldioxid. Reduktionen av koldioxid kan i de olika skedena upptäckas med hjälp av en livscykelanalys. Livscykelanalys är en metod som används för att beräkna en konstruktions miljöpåfrestning. Det inkluderar t. ex produktionen av materialen, transporteringen av materialet och montering. Livscykelanalysen tar även hänsyn till konstruktionens byggskede och förvaltning.

Livscykelkostnaden (LCC) är en metod som estimerar framtida kostnader för tillgångar. Inom byggsektorn används LCC för att mäta kvalitén på konstruktionen, system och byggnadskomponenter och materialkostnader genom hela konstruktionens livslängd. LCC kan även bidra till att optimera konstruktioners prestanda under hela dess livslängd.

Ett långsiktigt och hållbart byggande har blivit allt mer uppmärksammat. Mycket arbete görs för att hitta klimatsmarta lösningar. Detta gäller många områden och inte bara byggbranschen.

Empiri

4

Empiri

Här redovisas rapportens empiriska data i form av handberäkningar. Microsoft Excel tillämpades för samtliga beräkningar, resultaten återfinns i det här kapitlet och under bilagor 15–19. I kapitlet tillämpades de matematiska formler från teori. Empiri består av dokumentanalys, fallstudie, LCA och LCC.

4.1 Litteraturstudie

I en studie som utförs av Chou och Yeh (2015) undersöks koldioxidutsläppen i en livscykelanalys i kombination med livscykelkostnad för byggkonstruktioner. Syftet är att maximera dem ekonomiska vinsterna samtidigt som klimatpåverkan ska vara så minimal som möjligt. För att göra detta så upprättas ett system för att konvertera koldioxidutsläpp till klimatpåverkan. Det totala koldioxidutsläppet beräknas genom att summera konsumtionen av elektricitet, fossilt bränsle. Genom att faktorisera in koldioxidutsläppen som uppstår i samband med produktionen av byggmaterial, konstruktion och transport så anser Chou och Yeh att det ger en bättre bild för att bedöma produktens livscykel och påverkan på klimatet.

En studie som utförts av Anastaelos (2009) undersöker koldioxidutsläpp som uppstår under ett isoleringsmaterials totala livslängd, alltså från produktion till återvinning. Materialen som ingår undersöks är mineralull, expanderad polystyren, extruderad polystyren och polyuretan. Dessa isoleringsmaterial sitter i väggkonstruktionen. Konstruktionslösningen anpassas så att samma U-värde erhålls för samtliga isoleringsmaterial. Från resultatet framgår det att polyuretan har störst koldioxidutsläpp medan mineralull har minst.

En annan studie som utförts av Schmidt et. Al (2004) så undersöks

energianvändningen vid produktion samt koldioxidutsläppen från cellulosa och stenull. För detta så används en livscykelanalys. Konstruktionslösningen anpassas så att samma U-värde erhålls för samtliga isoleringsmaterial. Från resultatet framgår det att cellulosa bidrar till mindre koldioxidutsläpp än stenull. Däremot kräver cellulosa mer energi vid produktion.

I en fallstudie av Potrc, Malovrh, Kneza, Kunicb och Legata (2016) framhävs betydelsen av att hus bör vara klimatsmarta. De anser att design och estetik inte ska vara överordnade långsiktighållbarhet för miljön. För detta så används en

livscykelanalys som undersöker koldioxidutsläppen som uppstår under ett isoleringsmaterials totala livslängd. Isoleringsmaterialen som undersöks är expanderad polystyren, mineralull och träfiberisolering. Konstruktionslösningen anpassas så att samma U-värde erhålls för samtliga isoleringsmaterial. Studiens resultat visar att isoleringsmaterialet som används för konstruktionen har en stor betydelse för koldioxidutsläppen. Mineralull står för den största koldioxidutsläppen medan träfiberisolering bidrog med den minsta.

4.2 Dokumentanalys

Beräkningarna utfördes på två standardhus (figur 3–5) från Eksjöhus placerade i Jönköping. Husen har samma typ av ytterväggar, platta på mark och takbjälklag. Tjocklek på väggarna, vindbjälklag och mellanbjälklag förändras inte beroende på isoleringsmaterialet. Analysering av byggritningar från Eksjöhus gjordes för att ha med

Empiri

13

4.2.1

Två hus undersöktes, ett enplanshus och ett tvåplanshus. Figur 3–5 presenterar planlösningar för husen.

Figur 3. Planlösning av Prio 143

• Hus 1 är en enplansvilla med en bruksarea på 143,2 m². • Rumshöjden är 2,42 m.

Empiri

Empiri

15

Figur 5. Planlösning av Balans, övervåningen

• Hus 2 är en tvåplansvilla Balans med bruksarea 168,4 m² där övervåningen respektive entrévåningen är lika stora d.v.s. 84,2 m² vardera.

• Rumshöjden är 2,42 m.

För att beräkna U-värdet, LCC och LCA behövdes data om hur byggelement är konstruerade väggar, vindsbjälklag och mellanbjälklag. Se byggritningarna i figur 6–8:

Empiri

Figur 6. Ytterväggs sektion

Figur 7. Mellanbjälklaget sektion

Mellanbjälklaget består av: • 22mm Spånskiva

• 45x220 Reglar med 220 isolering • 28x70 Glespanel

• 13 gips

Ytterväggen består av: • 21mm Panel • 28mm Spikläkt

• 195 regelstomme med 195 isolering • 45 regelstomme med 45 isolering • 12 osb

Empiri

17

Figur 8. Vindsbjälklaget sektion

4.2.2

Mineralullen som användes var från tillverkarna Paroc. Paroc Extra tillämpades för ytterväggar, mellanbjälklag och för vindbjälklaget blev det Paroc SHT 1. Paroc Extra består av stenull och har en densitet på 29 kg/m³ enligt bilaga 1. Värmekonduktivitet är 0,036 W/mK enligt bilaga 2. Paroc SHT 1 består också av stenull och densiteten ligger på ca 45 kg/m³ enligt bilaga 3. Enligt bilaga 4 har Paroc SHT 1 en värmekonduktivitet på 0,041 W/mK. Både Paroc Extra och SHT 1 har en klimatpåverkan på 1,48 kg CO2-ekv under produktionsfasen av materialet A1-A3.

4.2.3

Aerogel produkten var också från Paroc, Paroc XIA 001 Spaceloft. Paroc XIA 001

Spaceloft tillämpades för ytterväggar, mellanbjälklag och vindsbjälklag.

Klimatpåverkans värde är 12,5 kg CO2-ekv enligt bilaga 5. Enligt bilaga 6 har XIA 001 Spaceloft en nominell densitet på 150 kg/m³ och en värmekonduktivitet på 0,015 W/mK.

4.2.4

Polyuretanet var från PU europe. Produkten är en skumisolering som sprejas in i väggar, mellanbjälklag och tak. Skumisolering har en densitet på 40 kg/m³, samt en värmekonduktivitet på 0,026 W/mK. Klimatpåverkan ligger runt 16,6 kg CO2-ekv. Se bilaga 7 för mer information om polyuretan.

4.2.5

Sundolitt Cellplastskiva EPS S80 implementerades på vindsbjälklaget, väggar och mellanbjälklaget. Enligt bilaga 8 är värmekonduktiviteten 0,038 W/mK och densitet är ca 17 kg/m³. Globala uppvärmningen hamnar på 2,2 kg CO2-ekv enligt bilaga 9.

4.2.6

Enligt bilaga 10 har Cellulosa flera egenskaper som gör att det lämpar sig som isoleringsmaterial. Cellulosa förhindrar fuktskador då den absorberar fukt, det leder till att diffusionsplast inte är nödvändigt i samband med byggnation. Dessutom är det bra för sina ljudisolerande egenskaper.

Vindsbjälklaget består av: • 450mm isolering • 28x70 Glespanel • 13 gips

Empiri

Cellulosa iCell Skiva tillämpades för väggar och mellanbjälklag, medan i tak tillämpades iCell lösull. iCell Skiva har ett lambdavärde på 0,036 W/m K och en densitet på 32 kg/m³. Klimatpåverkan är -2,4 kg CO2-ekv. ICell Lösull lambdavärde ligger på 0,039 kg CO2-ekv och densitet är ca 40 kg/m³. iCell lösull har en klimatpåverkan på -2,6 kg CO2-ekv. Se bilaga 10–13 för mer information om iCell Skiva och lösull.

Tabell 1–2 visar summering av data för isoleringsmaterialen.

Tabell 1. Data för isoleringsmaterial, väggar och mellanbjälklag.

Isoleringsmaterial (väggar & bjälklag)

Mineralull Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

Värmekonduktivitet [W/m K] 0,036 0,015 0,026 0,038 0,036 Densitet [kg/m³] 29 150 40 17 32 Klimatpåverkan [kg CO2-ekv] 1,48 12,5 16,6 2,2 -2,4

Tabell 2. Data för isoleringsmaterial, vindsbjälklag.

Isoleringsmaterial (vindsbjälklag)

Mineralull Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

Värmekonduktivitet [W/m K] 0,041 0,015 0,026 0,038 0,039 Densitet [kg/m³] 45 150 40 17 40 Klimatpåverkan [kg CO2-ekv] 1,48 12,5 16,6 2,2 -2,6

4.3 Köldbryggor

Med hjälp av isolerguiden (se bilaga 14 för formler över köldbryggor) kunde man räkna ut Ψ-värdet, som användes för att räkna energianvändningen (Anderlind & Stadler, 2006). Med Ψ-värdet beräknades energiförlusten vid köldbryggorna. Platta på mark var med beräkningarna men värdet blev samma för alla fallen eftersom olika isoleringsmaterial tillämpades bara i väggar, mellanbjälklag och vindsbjälklaget. Se bilaga 15 för framtagning av värden för tabell 3.

Empiri

19

Tabell 3. Ψ-värdet.

Ψ-värdet Mineralull Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

Väggar 0,033465 0,0273 0,030925 0,033995 0,033465

Vindsbjälklag 0,025022 0,012137 0,017789 0,023599 0,024074

Mellanbjälklag 0,031875 0 0,025516 0,032586 0,031875

4.4 U-värde

U-värdet ser annorlunda ut beroende på avståndet mellan reglarna i ytterväggar. Ytterväggens reglar har s.600 (centrumavstånd mellan varje regel i en vägg i mm). Värmekonduktivitet för de resterande delarna i byggelementen är standardvärden. De resterande delarna är material som gips, osb-skiva och glespanel. Beräkningar för tabell 4 kan hittas under bilaga 16.

Tabell 4. U-värde för väggar, vindsbjälklag och mellanbjälklag

U-värde Mineralull Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

Väggar 0,179573 0,101304 0,14416 0,186387 0,179573 Vindsbjälkla g 0,088789 0,035343 0,058593 0,08287 0,08485 Mellanbjälkla g 0,225861 0,114873 0,178485 0,234374 0,225861

4.5 Energi

Energi beräknades med hjälp av följande formel: 𝐸𝑡=(Σ𝑈𝑖∗𝐴𝑖+Σ𝜓𝑘∗𝑙𝑘) ∗𝐺𝑡

Arean och längden på köldbryggor beräknades med hjälp av ritningar från Eksjöhus, se figur (3–8). U-värde och köldbryggor beräknades tidigare se tabell 3–4. Gradtimmar beräknades genom att använda en referenstemperatur minus medeldagstemperaturen för den månaden, sedan multiplicerades detta med 24 för att konvertera graddagar till gradtimmar.

Tabell 5 grundades på beräkningarna från bilaga 17.

Tabell 5. Energibehov för transmissioner, Hus 1 & 2.

Et (kWh) Mineralull Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

Hus 1 29171,9 26680,5 27916,8 29162,7 29087,6

Empiri

4.6 LCA

Isoleringsmaterials koldioxidutsläpp beräknades genom att räkna mängden isoleringsmaterial ett hus behöver. Mängden isoleringsmaterial beräknades med hjälp av densitet och huset dimensionen. Dokumentanalysen har gjorts tidigare för att ta reda på klimatpåverkan i enheten kg CO2-ekv. Beräkningar för tabell 6–9 finns under bilaga 18.

Tabell 6. Koldioxidutsläpp från el, Hus 1.

Hus 1 kWh kg CO2 eq/kWh kg CO2 eq

Mineralull 29171,9 0,0133 387,9863

Polyuretan 27916,8 0,0133 371,2934

Aerogel 26680,5 0,0133 354,8507

Cellplast 29162,7 0,0133 387,8639

Cellulosa 29087,6 0,0133 386,8651

Tabell 7. Koldioxidutsläpp från el, Hus 2

Hus 2 kWh kg CO2 eq/kWh kg CO2 eq

Mineralull 27681,6 0,0133 368,1653

Polyuretan 25633,9 0,0133 340,9309

Aerogel 23140,5 0,0133 307,7687

Cellplast 27912 0,0133 371,2296

Cellulosa 27630,2 0,0133 367,4817

Tabell 8. Koldioxidutsläpp från isoleringsmaterialproduktion, Hus 1

Hus 1 kg CO2-eq kg Totalt

Mineralull 1,48 3723,32305 5510,51811

Polyuretan 16,6 3713,414414 61642,68

Aerogel 12,5 13925,30405 174066,301

Cellplast 2,2 1578,201126 3472,042

Empiri

21

Tabell 9. Koldioxidutsläpp från isoleringsmaterialproduktion, Hus 2.

Hus 2 kg CO2-eq kg Totalt

Mineralull 1,48 3477,10128 5146,11 Polyuretan 16,6 3954,292 65641,25064 Aerogel 12,5 14828,59578 185357,4472 Cellplast 2,2 1680,574 3697,263214 Cellulosa -2,4 3468,553479 -8324,52835

4.7 LCC

LCC beräknades med hjälp av Gluch (2014) formel, se figur 2. LCC beräknades för ett helt hus specifikt isoleringsmaterialkostnaderna och elkostnaderna. För både hus 1 & 2 sattes livslängden på 50år. Kalkylränta sattes samma som inflationsräntan och enligt (Riksbanken, 2018) har de som mål att ränta ska ligga på 2 %. De ända utbetalningar som fanns i detta fall var elkostnaderna för energibehovet. Restvärdet var noll eftersom isoleringsmaterial inte har något värde efter 50 år. Se bilaga 17 & 19 för elkostnadsberäkningar och LCC-beräkningar.

Tabell 10. LCC för hus 1 & 2

Hus 1 Mineralull Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

LCC kr 687759,4 5220372,8 923147,9 724957,2 676200,4

Hus 2

LCC kr 656732,9 5444699,3 1163449 704365,2 664444,18

4.8 Sammanfattning av insamlad empiri

Resultaten från empirin visade att isoleringsmaterialet fick relativt stora konsekvenser för den totala energiförluster. Detta genom att köldbryggorna och U-värdenas storlek förändrades medan areor och längderna på köldbryggorna var konstanta. Skillnaderna blir tydligare ju större area huset har och det ger i de flesta fall även upphov till längre köldbryggor, det är logiskt eftersom formeln för energitransmissioner beräknas 𝐸𝑡=(Σ𝑈𝑖∗𝐴𝑖+Σ𝜓𝑘∗𝑙𝑘) ∗𝐺𝑡. Livslängden på isoleringsmaterialet uppskattades till 50 år. Aerogel har det bästa värmekonduktivitetsvärdet (λ) på 0,015 w/mK. Mineralull är det vanligaste isoleringsmaterial med en värmekonduktivitet på 0,037 w/mK. I teorin är det möjligt att reducera energikostnaden med ungefär 15 000 kr per år genom att byta från mineralull till aerogel.

Empiri

Det blev stora skillnader i mängden CO2-utsläpp beroende på vilket isoleringsmaterial som användes. Varje isoleringsmaterial har ett unikt kg CO2-eq värde, ett högt sådant resulterar i större CO2-utsläpp. Densiteten hos isoleringsmaterialen har också betydelse för det totala CO2-utsläppet. Aerogel har överlägset högst CO2-utsläpp medan cellulosa med god marginal är det lägsta CO2-utsläppet. Värdena som erhölls här är avgörande för miljöpåverkan.

Livscykelkostnaden (LCC) varierade kraftigt beroende på typen av isoleringsmaterial. Aerogel står för en kostnad som är mer än sju gånger så stor som mineralull eller cellulosa. Den reducerade elkostnadens betydelse blev totalt sett ytterst marginell. Värdena som erhålls här är avgörande för den ekonomiska relevansen.

Analys och resultat

23

5

Analys och resultat

I detta kapitel analyseras den empiri som samlats in från föregående kapitel och ställs i relation till den teoretiska referensramen. Här besvaras samtliga frågeställningar samt tillvägagångssättet för att uppnå rapportens mål. Detta är resultatet av det utförda arbetet.

5.1 Analys

I tabellen 11 nedan är de bästa och sämsta värdena grön- respektive rödmarkerade för varje kolumn.

Tabell 11. LCC & LCA, samt egenskaper för isoleringsmaterialen.

Hus 1 Mineralull Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

kWh/år 29171,9 26680,5 27916,8 29162,7 29087,6 Densitet [kg/m³] 29/45 150 40 17 32/40 Vikt [kg] 3723,3 13925,3 3713,4 1578,2 3486,3 Pris [kr] 55109,7 4641768 317732,1 92523,4 45394,3 kg CO2-eq 1,48 12,5 16,6 2,2 -2,4 CO2 5510,5 174066,3 61642,7 3472 -8367,1 LCC [kr] 687759,4 5220372,8 923147,9 724957,2 676200,4

Hus 2 MU Aerogel Polyuretan Cellplast Cellulosa

kWh/år 27681,6 23140,5 25633,9 27912 27630,2 Densitet [kg/m³] 29/45 150 40 17 32/40 Vikt [kg] 3477,1 14828,6 3954,3 1680,6 3468,6 Pris [kr] 56417,7 4942865,2 65641,2 99054,4 65243,9 kg CO2-eq 1,48 12,5 16,6 2,2 -2,4 CO2 5146,1 185357,4 65641,2 3697,3 -8324,5 LCC [kr] 656732,9 5444699,3 1163449,1 704365,2 664444,2

Analys och resultat

5.2 Vilken påverkan har användning av aerogel, cellplast,

cellulosa, mineralull och polyuretan på miljön?

Mineralull är ett av dem vanligast förekommande isoleringsmaterialen som används i samband med husbyggnation. Mineralull har 1,48 kg CO2-eq (inklusive CO2-utsläpp för transport), vilket är det näst lägsta CO2-eq värdet bland de fem isoleringsmaterialen som undersökts i studien. Cellulosa har det lägsta på -2,4 kg CO2-eq, medan polyuretan har det högsta på 16,6 kg CO2-eq. Mineralull hamnar däremot på tredje plats vid rangordning efter minst koldioxidutsläpp. Det berörde främst på isoleringsmaterialens densitet, en lägre densitet innebär att den totala vikten blir lägre. CO2-utsläppen mäts i hur mycket det bildas per kilo. Cellplast har den lägsta densiteten på 17 kg/m³, vilket resulterar i den minsta vikten isoleringsmaterial som behövs för respektive hus. För att erhålla det totala CO2-utsläppet multipliceras vikten med kg CO2-eq. Cellplast har 2,2 kg CO2-eq, men eftersom cellplasten använder betydligt mindre isoleringsmaterial får den ändå mindre koldioxidutsläpp än mineralull.

Aerogel har det bästa lambdavärdet och får därav minst energiförluster i form av värme. Det framgår från antalet kWh som går åt till att värma upp husen per år. Elproduktionen innebär ytterligare koldioxidutsläpp. Däremot räcker inte det för att kompensera bristerna i övriga kategorier där aerogel ligger i botten. Aerogel har den överlägset högsta densiteten på 150 kg/m³, det leder till att även vikten blir ofördelaktigt högt. Aerogel har 12,5 kg CO2-eq (näst högst), multiplicerat med vikten så resulterar det i stora koldioxidutsläpp.

Cellulosa är ett intressant isoleringsmaterial då det genererar ett negativt koldioxidutsläpp (-2,4 kg CO2-eq). Det betyder att användandet av cellulosa teoretiskt sett minskar koldioxidutsläppen. Anledningen är att cellulosa kan användas för att absorbera den koldioxid som finns i luften (Gebald, Steinfeld, Tingaut, Wurzbacher & Zimmermann, 2011). Mängden koldioxid som adsorberas från luften är alltså större än den mängd som uppstår i samband med produktion och transport. Densiteten är relativt hög (32/40 kg/m³), vilket är positivt i det här fallet. Cellulosa får således det överlägset bästa koldioxidutsläppvärdet. Ur ett miljöperspektiv är det väldigt bra att använda sig av, bättre än mineralull.

5.3 Vilken påverkan har användning av aerogel, cellplast,

cellulosa, mineralull och polyuretan på ekonomin?

Livscykelkostnaden (LCC) tar hänsyn till isoleringsmaterialens kostnad under hela dess livslängd. Den fokuserar alltså enbart på den ekonomiska aspekten. Aerogel är det dyraste isoleringsmaterialet per kg. Aerogel har en densitet på 150 kg/m³ jämfört med mineralull som endast har 29/40 kg/m³. Resultatet från empirin påvisar att aerogel är överlägset dyrast, den är ungefär fem gånger dyrare än polyuretan som hamnar på andra plats. Aerogel är fortfarande ett väldigt nytt isoleringsmaterial, vilket är en av huvudanledningarna till att priset är så högt. För tillfället är det inte relevant att använda aerogel för husbyggnation då kostnaden för enbart aerogel överstiger kostnaden för ett småhus.

Mineralull är som tidigare nämnt det vanligaste isoleringsmaterialet i samband med husbyggnation. Resultatet från empirin påvisar att mineralull och cellulosa är jämbördiga då båda innebar en låg kostnad. Mineralull hade densiteten 29/45 kg/m³ och cellulosa har 32/40 kg/m³. Prisklassen på de båda isoleringsmaterialen är ungefär den

Analys och resultat

25

2, cellulosa för hus 1. Mineralull är alltså ett av de bästa isoleringsmaterialen ur ett LCC perspektiv. Med undantag för cellulosa så innebar samtliga isoleringsmaterial en högre kostnad än mineralull. Utifrån studiens undersökningskriterier så finns det inget incitament för att använda polyuretan och aerogel ur ett LCC perspektiv.

5.4 Hur främjar aerogel, cellplast, cellulosa, mineralull och

polyuretan långsiktig hållbarutveckling inom byggvärlden?

För att uppnå en långsiktig hållbarutveckling inom byggvärlden var det viktigt att ta hänsyn till vilken effekt det får på klimatet. Det syftar främst på koldioxidutsläppen som katalyserar den globala uppvärmningen. Av de fem isoleringsmaterialen som undersökts i den här studien så är mineralull inte det mest miljövänliga alternativet, det tillhör dock ett av dem bättre. Anledningen till att mineralull används så frekvent beror på dess mångsidighet. Det står för låga koldioxidutsläpp samtidigt som den totala kostnaden blir låg. Mineralull kan ses som en kompromiss mellan ekonomiska- och miljömässiga aspekter.

Cellulosa har förmågan att absorbera koldioxid från luften. I teorin bidrar användandet av cellulosa till att koldioxidutsläppen i atmosfären minskar, eftersom den adsorberar mer än vad som går åt till produktion och transport.

Den ekonomiska kostnaden har också en stor betydelse för en långsiktig hållbarutveckling inom byggvärlden. Aerogel fick en orimligt hög kostnad, mängden aerogel översteg normalpriset på hela exempelhus 1 respektive 2 (med mineralull). Det är inte ekonomiskt hållbart om huspriserna fördubblas på grund av en bättre isolering. Valet av isoleringsmaterialet har en stor påverkan på den långsiktiga hållbarutvecklingen inom byggvärlden. Resultaten från den här studien visar att det är produktionen (inklusive transporten) av isoleringsmaterialet som stod för de största CO2-utsläppen. Detsamma gäller för den totala kostnaden där kilopriset för isoleringsmaterialet står för den största andelen. Det finns ekonomiska- och miljömässiga för- och nackdelar i driftskedet i form av energiförbrukning, men den är av mindre betydelse för det totala resultatet.

5.5 Koppling till målet

Målet med rapporten är att undersöka vilken effekt olika isoleringsmaterial i småhus har på miljön och ekonomin. För det så utfördes en LCA- och LCC-analys för att underlätta bedömningen. Frågeställning ett och två delade in aspekterna där de värderas separat, medan frågeställning tre satte dem i relation till varandra för en viktad bedömning. I frågeställning ett och två bidrog värdena från empirin med tydliga resultat som besvarade det som var eftersökt. Den tredje frågeställningen tar hänsyn till två olika parametrar, där de viktas till en slutbedömning. Det gör att bedömningen inte blir lika entydig som i tidigare frågeställningar, när det gäller vilket isoleringsmaterial som var lämpligast att använda sig av. Däremot besvaras huvudfrågan som handlar om hur de påverkar.

Diskussion och slutsatser

6

Diskussion och slutsatser

Kapitlet utgör en kort sammanfattning av studiens resultat, samt en diskussion angående de resultat som studien gett upphov till, tillvägagångssättet för arbetet och konsekvenserna av arbetet. Det diskuteras huruvida studiens begränsningar påverkat resultatet. Baserat på det erhållna resultatet från arbetet så dras konkreta slutsatser och rekommendationer. Slutligen ges förslag på vidare forskning inom ämnet, baserat på detta arbete.

6.1 Resultatdiskussion

Målet med detta arbete vara att se hur olika isoleringsmaterial påverkar ekonomin och miljön, inriktat mot köldbryggor. Den första frågeställningen handlar om hur LCA påverkas med isoleringsmaterial som har olika värmekonduktivitet. Målet är att se hur mycket koldioxid släpps ut per isoleringsmaterial för att sedan jämför dessa med varandra. En livscykelanalys var lämplig för att beräkna utsläppet. Validiteten var hög för LCA-beräkningarna då indata hämtades direkt från primärkällor som produktblad, byggvarudeklaration och miljödeklaration från tillverkarna av isoleringsmaterialen. Reliabilitet var lite lägre eftersom bara en beräkningsmetod utfördes. Samtidigt stärks reliabiliteten av att resultatet överensstämmer med den tidigare forskningen som litteraturstudien presenterade.

Att veta hur LCC påverkas av isoleringsmaterial är en relevant fråga för att besvara den ekonomiska delen med målet. Med LCC kan man få en helhetsbild hur ekonomi är för ett småhus med olika isoleringsmaterial. Indata bestämmer hur hög validitet LCC fick genom att se till att data kommer från primärkällor. Resultaten i LCC stämmer inte överens med tidigare forskning (Cho & Hong & Seo 2014) där de högpresterande isoleringsmaterial utförde bättre ur ett ekonomiskt perspektiv. Men resultaten i denna studie visar att det är mer ekonomiskt att använda standardisoleringsmaterial.

Frågeställningen om hållbarhetsutveckling inom byggvärlden är relevant för målet. Hållbarhetsutveckling är indelat i 3 delar, den social, ekonomisk och miljö. I detta arbete med hjälp av LCC och LCA besvaras två delar i den hållbarutvecklingen. Jämförelse görs mellan isoleringsmaterial för att se vilket isoleringsmaterial är mest hållbart.

Något som kunde förbättrats är att utföra beräkningarna med flera metoder för att öka reliabiliteten. På så vis hade man kunnat kontrollera värden mellan de olika beräkningsmetoderna för att hitta likheter och olikheter. Genom att kolla igenom värden hade man kunnat göra fler felkontroller och tänka efter varför man får olika värden.

6.2 Metoddiskussion

Dokumentanalysen var en korrekt metod att använd för detta arbete. Dokumentanalyserna hjälpte till med att få rätt indata för beräkningarna. Genom att hålla sig till primärkällor ökades validitet och reliabilitet. Dokumentanalys utfördes bra genom att bestämma vart indata skulle komma ifrån. Att fokusera på en grupp av dokument ger ett mer pålitligt slutresultat. Hade indata varit lite från böcker, annat från vetenskapliga artiklar och lite från produktblad/byggvarudeklaration så skulle beräkningarna ha lägre validitet.

Fallstudie var också en korrekt metod att använda för detta arbete. Målet med arbetet var att beräkna LCA och LCC för olika isoleringsmaterial i småhus för att sedan

Diskussion och slutsatser

27

reflektera skillnaderna. Fallstudie är en lämplig metod att använd för att utföra LCA- och LCC-beräkningar. Fallstudien har en hög validitet tack vare en kritisk dokumentanalys. Men reliabilitet var låg då beräkningarna utfördes bara med en metod. Förbättringar för fallstudien hade varit att göra beräkningar med fler metoder för att kontrollera resultaten och öka reliabiliteten.

6.3 Begränsningar

I det här arbetet tas ingen hänsyn till konstruktionslösningens inverkan. Vilket innebär att resultatet inte är applicerbart i praktiken, utan fungerar främst som ett teoretiskt exempel. Det framgår t. ex för takbjälklaget som ursprungligen består av 450mm

mineralull. Uppskattningsvis behövs 190mm aerogel för att samma

värmegenomgångsmotstånd ska uppnås. Då konstruktionslösningen inte ändras så förblir isolerings tjockleken 450mm för samtliga material. Det leder till att kostnaden

och koldioxidutsläppen teoretiskt sett blir mycket högre, eftersom

värmegenomgångsmotståndet är onödigt bra. Isoleringsmaterialen som har ett bättre

värmegenomgångsmotstånd än mineralull gynnas alltså inte pris- och

koldioxidutsläppsmässigt i den här studien.

6.4 Slutsatser och rekommendationer

Rapporten undersöker isoleringsmaterials effekt på energiförlusterna, miljön och ekonomin för konstruktioner. Det är alltså två huvudfrågor som ska besvaras, är de minskade energiförlusterna tillräckliga för att täcka de ökade kostnaderna som de förbättrade isoleringsmaterialen innebär och resulterar det i mindre CO2-utsläpp. Den ekonomiska kostnaden är essentiell för om isoleringsmaterialet ska användas i praktiken. För att bidra till ett relevant resultat är det viktigt att göra en både kort- och långsiktig bedömning. Vilket är något som byggbranschen kan tyckas negligera då entreprenaden främst tar hänsyn till kostnaderna fram tills driftskedet. Livscykelkostnaden är ett bra mått på den ekonomiska kostnaden eftersom den räknar på konstruktionens totala livslängd.

Miljömässigt finns det flera faktorer att ta hänsyn till. Materialets funktionalitet i driftskedet är av stor betydelse då det är här den största energivinsten förväntades ske. Ytterligare skeden som är viktiga att undersöka är framställning och återvinning av materialen. Ett material som bidrar till mindre energiförluster är förstås önskvärt, men det får inte ske till priset av en framställning som innebär en stor miljöpåfrestning i form av CO2-utsläpp. Därför är det lämpligt att använda sig av en livscykelanalys.

• Mineralull är ett av de bästa isoleringsmaterialen både för miljön och ekonomin. Det har ett lågt kilopris och släpper inte ut mycket CO2.

• Polyuretan bör inte användas som isoleringsmaterial för husbyggnation. Det presterar mycket sämre än mineralull både ekonomiskt och miljömässigt. • Cellulosa är teoretiskt sett det bästa isoleringsmaterialet för att minska

CO2-utsläppen, samtidigt som det har ett relativt lågt kilopris. Det är ett intressant alternativ som är värt att undersöka mer ingående.

• För tillfället finns det inga skäl till att använda sig av aerogel, mineralull är mycket bättre både ekonomiskt och miljömässigt. Det är däremot ett nytt isoleringsmaterial som har potential i framtiden.

Diskussion och slutsatser

• Kilowattimmarna som sparades in på grund av mindre värmeförluster hade mindre betydelse än väntat. De hade ingen större inverkan på kostnaden och CO2-utsläppen. CO2-utsläppen berodde främst på isoleringsmaterialets produktion. Medan isoleringsmaterialets densitet och kilopris var det viktigaste för den totala kostnaden.

6.5 Förslag till vidare forskning

• En studie om hur LCC & LCA påverkas med olika isoleringsmaterial inriktad mot flerbostadshus eller höghus.

• En studie om hur LCC & LCA påverkas med olika isoleringsmaterial inriktad på transport, arbete eller rivning.

• En studie om hur aerogel, mineralull, cellplast, cellulosa och polyuretan påverkar brandsäkerhet eller ljud i trähus.

Referenser

29

Referenser

Anastaselos, D.; Giama, E. & Papadopoulos, A. (2009). An assessment tool for the energy, economic and environmental evaluation of thermal insulation solutions. Energy and Buildings, 41, 1165-1171. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2009.06.003

Anderlind, G. Stadler, C-G. (2006): Isoleringsguiden bygg 06. Sverige. Swedisol. Ankersmit, B. Huijbregts, Z. Schellen, H. Schijndel, J. (2014): Modelling of heat and

moisture inducted strain to assess the impact of present and historical indoor climate conditions on mechanical degradation of wooden cabinet. Etndhoven. The

Neatherlands. Elseiver Masson SAS.

Asdrubali, F. Baldassarri, C. Fthenakis, V. (2013). Life cycle analysis in the

construction sector: Guiding the optimization of conventional Italian buildings. Italy.

Elseiver B.V.

Blomkvist, P., Hallin, A. (2014): Metoder för teknologer, examensarbete enligt

4-fasmodellen. Lund, Sverige: Studentlitteratur.

Burström, P, G. (2007): Byggnadsmaterial – Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper. Lund, Sverige. Studentlitteratur AB

Cho, Kyuman. Hong, Yesim. Seo, Janghoo (2014): Assessment of the economic

performance of vacuum insulation panels for housing projects, Elseiver Ltd

Chou, J. Yeh, Kuan. (2015): Life cycle carbon dioxide emissions simulation and

environmental cost analysis for building construction. Taipei, Taiwan: Elseiver Ltd.

Clift, M. (2003): Life-cycle costing in the construction sector. Elseiver Ltd.

Cuce, E. P Cuce. (2015): The impact of internal aerogel retrofitting on the thermal

bridges of residental buildings: An experimental and statistical research. Ankara,

Turkey: Elseiver Ltd.

Davidson, B. Patel, R. (2011): Forskningsmetodikens grunder. Lund, Sverige: Studentlitteratur.

Emekci, S. (2018): Life cycle costing in construction sector: state of the art review. North Cyprus: Elsewer science Ltd.

Gebald C, Steinfeld A, Tingaut P, Wurzbacher J, Zimmermann T. (2011): Amine-based

nanofibrillated cellulose as adsorbent for co2 capture from air, Schweiz:

Environmental science & technology