Klimatpåverkan från materialproduktion och energianvändning för ett passivhus och ett standardhus i Umeå, Borlänge och Malmö

Examensarbete , 15 hp, Byggingenjörsprogrammet inom byggktenik VT2020 Abdalla Amer

Peyruza Gultekin

Klimatpåverkan från materialproduktion och

energianvändning för ett passivhus och ett standardhus i

Umeå, Borlänge och Malmö

Climate impact from material production and energy use for a passive house and

a standard house in Umeå, Borlänge and Malmö

Förord

Detta examensarbete är utfört på Malmö Universitet och utgör det sista momentet efter tre års studier till byggingenjör. Det har varit trevligt att få använda sig av kunskaperna som vi har fått lära oss under utbildningens gång.

Att bygga passivhus blir med tiden allt mer aktuellt i byggbranschen för att uppnå Sveriges energimål. Vi hoppas därmed att vi lyckats lyfta fram fördelarna, fastslå energieffektiviteten och ge incitament till att uppföra passivhus.

Vi vill tacka Emrahus med projektledaren Khaled Merei i spetsen för den tid och resurser som han har lagt för att hjälpa oss att göra denna studie möjlig. Vi vill även rikta ett tack till Kristin Davidsson på Strusoft som erbjudit oss licens för VIP-Energy.

Sist men inte minst vill vi rikta ett stort tack till vår fantastiska handledare Simon Siggelsten för sitt stöd och vägledning i detta examensarbete.

Malmö, maj 2020

Sammanfattning

Inom bygg- och fastighetssektorn står byggnadssektorn för över 40 % av EUs totala energiförbrukning som ger ett betydande bidrag till koldioxidutsläppen. Därför är det ytterst viktigt att byggnadens energianvändning samt miljöpåverkan hålls till ett minimum under byggskedet, samtidigt som lägsta energiprestanda eftersträvas. Denna studie har i ändamål att undersöka klimatpåverkan för ett passivhus och ett standardhus med hänsyn till energianvändning och materialåtgång ur ett livscykelperspektiv. En jämförelse görs mellan ett passivhus och ett standardhus i tre olika städer med fjärrvärme som uppvärmningssystem. Målet med undersökningen är att öka förståelsen för hur utsläpp av växthusgaser och energianvändning är fördelade i byggskedet och driftskedet. Detta arbete undersöker skillnader i klimatpåverkan för ett passivhus jämfört med ett standardhus med avseende på materialåtgången för klimatskalet. Det görs även en undersökning av skillnader i energianvändning för ett passivhus jämfört med ett standardhus i de tre olika klimatzonerna enligt Passivhusstandarden FEBY 12.

Studien besvarar efter hur lång tid det är bättre att ha ett passivhus jämfört med ett standardhus med hänsyn till utsläpp av CO₂ ekvivalenter. Genom att utgå från en konstruktionsritning för ett passivhus beräknas husets energiprestanda med datorprogrammet VIP-Energy och med hjälp av Byggsektorns Miljöberäkningsverktyg beräknas klimatpåverkan under produktskedet. Resultatet för denna studie visar att klimatpåverkan från materialproduktionen för passivhuset är 31,6 % mer än standardhuset. Eftersom att produktskedets klimatpåverkan inte förändras över tid kommer driftskedets klimatpåverkan vara den faktor som påverkar förändring av koldioxidutsläppen över längre tidsperioder. Resultatet visar även att det är bättre att ha ett passivhus i Umeå efter 12,5 år. För Borlänge tar det längre tid, 14,6 år, och för Malmö tar det längst tid, 19,1 år. Omväxlingen sker således snabbast i Umeå. Vilket troligen beror på att standardhuset kräver mer driftenergi än passivhuset för samtliga undersökta städer.

Klimatpåverkan under driftskedet för passivhuset är större i Umeå än de övriga städerna och därför kommer den öka med större mängd varje år i Umeå än för de övriga städerna. För en analysperiod för 50 år är det mest fördelaktig att ha passivhus i Malmö jämfört med de resterande städerna med avseende på klimatpåverkan. En tydlig slutsats är att byggandet av ett passivhus är en positiv åtgärd då den förbrukar mindre energi än ett standardhus. I studien konstateras att byggnation av passivhus hjälper att minska energianvändningen inom bostadssektorn.

Nyckelord: Passivhus, klimatpåverkan, koldioxidekvivalent, byggnadsmaterial, energiprestanda.

Abstract

Due to the high percentage of EU's total energy consumption it is exceptionally important that the energy use and the environmental impact are kept to a minimum during the construction phase while the lowest energy performance is desired. The purpose of this report is to investigate the potential climate impact of passive houses regarding energy use and material consumption in a life cycle perspective. A comparison has been made between a passive house and a standard house in three different cities with district heating as a heating system. This work examined differences in the climate impact of a passive house compared to a standard house regarding the material demand for the envelope. An examination was also made of differences in energy use for a passive house compared to a standard house in the three different climate zones according to the passive house standard FEBY 12. The study also answered the question of how long time it takes until it is better to have a passive house compared to a standard house regarding emissions of CO₂ eq. The results for this study showed that the climate impact from material production for the passive house was 31.6% more than for the standard house. Since the climate impact of the material production does not change over time, the climate impact of the operating phase will be the factor that influences the change in emissions of CO₂ eq over longer periods of time. The result showed that it is better to have a passive house after 12.5 years in Umeå, 14,6 years in Borlänge and 19,1 years in Malmö. For an analysis period of 50 years, it is most advantageous to have passive houses in Malmö compared to the remaining cities in terms of climate impact. An obvious conclusion is that building a passive house is a positive measure as it consumes less energy than a standard house.

Keywords: Passive house, climate impact, carbon dioxide equivalent, building materials, energy saving.

I

nnehållsförteckning

1.5 Metod och genomförande ... 3

1.5.1 VIP-Energy ... 4 1.5.2 Omvandlingsfaktor av växthusgasutsläpp för fjärrvärme ... 4 1.5.3 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg ... 5 2 Teori ... 6 2.1 LCA ... 6 2.2 Standard EN 15978 och EN 15804 ... 6 2.2.1 A1-A3 Produktskede ... 8 2.2.2 B6 Energianvändning i byggnadens driftskede ... 8 2.3 FEBY12 kravspecifikation ... 8 2.3.1 FEBY 18 ... 9 2.4 Boverkets kravspecifikation ... 9 2.5 Koldioxidekvivalenter ... 11 2.6 Fjärrvärme ... 11 2.7 Tidigare forskning ... 13 2.7.1 Blå Jungfrun ... 13 2.7.2 Strandparken ... 14 2.7.3 Passivhus i Tseri i Nicosia, Cypern ... 15 3. Beräkningar ... 17 3.1 Referenshuset ... 17 3.1.1 Referenshusets övergång till standardhus ... 19 3.2 VIP-Energy ... 20 3.3 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg ... 20 4 Resultat ... 22

4.1 Klimatpåverkan under byggnadens produktskede ... 22

4.1.1 Klimatpåverkan för respektive byggnadsmaterial ... 22

4.1.2 Materialens klimatpåverkan för respektive byggdel ... 23

4.1.3 Total klimatpåverkan under produktskedet ... 28

4.2 Energibehov och klimatpåverkan under driftskedet ... 28

4.2.1 Klimatpåverkan för driftskedet i respektive stad ... 30

4.3 Total klimatpåverkan för passivhuset och standardhuset i respektive stad ... 31

4.4 Break-even-point ... 32

5 Analys och Diskussion ... 33

5.1 Klimatpåverkan avseende materialåtgång ... 33

5.3 Break-even-point ... 35

5.4 Jämförelse med andra studier ... 35

5.4.1 Materialproduktion ... 36 5.4.2 Energianvändning ... 37 5.5 Övriga aspekter ... 38 6 Slutsats ... 39 6.1 Vidare forskning ... 39 Referenser ... 40 Bilagor ... 43

1. Inledning

1.1 Bakgrund

Energianvändning bidrar till föroreningar, miljöförstöring och globala växthusutsläpp (Krakau & Rapp 2018). De fyra sektorer som bidrar mest till energiförbrukningen är industri, bygg-och fastighetssektorn, transport- och jordbrukssektorn (Erlandsson, Malmqvist, Jelse & Larsson 2018). Inom bygg- och fastighetssektorn står byggnadssektorn för över 40 % av EUs totala energiförbrukning, vilket ger ett betydande bidrag till koldioxidutsläppen (Pargana, Pinheiro, Silvestre & Brito, 2014). Enligt EU-kommissionen förbrukar byggnader inom EU cirka hälften av allt utvunnet material samt bidrar till hälften av all energiförbrukning och cirka en tredjedel av vattenförbrukningen (Boverket 2018). Byggsektorn genererar dessutom omkring en tredjedel av allt avfall (Kovacic, Reisinger & Honic, 2018).

I Sverige står bygg- och fastighetssektorn för cirka 1/5 av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser (Boverket 2019). Utsläpp av växthusgaserna består av 21 miljoner ton koldioxidekvivalenter (ibid). Därför är det av stor vikt att välja de bästa miljömässiga alternativen vid byggfasen, eftersom möjligheterna att förbättra prestandan i de nästkommande faserna är begränsad (ibid).

Inom ramen för europeisk lagstiftningen om energieffektivitet och energibesparing har passivhus konceptet utvecklats (Kylili, Ilic & Fokaides, 2017). Det har etablerats av Passive House Institute i Darmstadt, Tyskland, och har snabbt utvecklats till ett av världens ledande koncept för energieffektiv design av byggnader (ibid). Ett passivhus byggs så att alla värmeförluster hålls till ett minimum. En sådan konstruktionsmetod bidrar till att driftenergin minskar avsevärt (Kovacic, Reisinger & Honic, 2018). Det gör man dels genom att bygga ett lufttätt skal med välisolerade väggar utan köldbryggor (Kuzman, Grošelj, Ayrilmis & Zbašnik-Senegačnik 2013). Huset värms sedan passivt av solen och ventilationssystemet tar tillvara på̊ värmen i frånluften och använder den för att värma tilluften (ibid). En del spillvärme tillförs också̊ från människorna huset, lampor och elektronisk utrustning (Kovacic, Reisinger & Honic, 2018). Under större delen av året krävs ingen annan uppvärmning än detta. Ytterväggar och tak på̊ passivhus isoleras mycket mer än i vanliga standardhus. Det anses vara en effektiv lösning då byggnaden är självhushållande på̊ uppvärmning (Persson & Westermark 2011).

För att minska klimatpåverkan inom bygg- och fastighetssektorn har stort fokus lagts för att energieffektivisera byggnaders driftsfas (Soust-Verdaguer, Llatas & Garcia-Martinez 2016). Anledningen till att fokus har varit att utveckla energieffektiviteten i driftsfasen beror på antagandet att driftsfasen genererar störst klimatpåverkan (Kylili, Ilic & Fokaides, 2017). Senare studier visar att även klimatpåverkan till följd av produktion av byggnader bidrar till stora mängder av koldioxid och trots detta är klimatpåverkan från byggskedet inklusive produktion av byggnadsmaterial, produktion på byggarbetsplatsen samt byggtransporter inte lika väl belyst (ibid).

Vid byggkonstruktion används ett brett sortiment av material som ger upphov till klimatpåverkan då produktionen av varje material förbrukar energi och släpper ut koldioxid (Deetman, Marinova, Van der Voet, Van Vuuren, Edelenbosch & Heijungs, 2020). Cirka 50% av allt material som utvunnits från jordskorpan bearbetas till byggnadsmaterial (ibid). Det är nödvändigt att analysera profilerna för byggnadsmaterialets energi- och koldioxidutsläpp för att fatta lämpliga beslut som minskar byggnadernas totala energianvändning och miljöpåverkan (Kylili, Ilic & Fokaides, 2017). För ytterligare minskning av byggnaders miljöpåverkan bör materialåtgången också tas i beaktning (ibid).

Klimatpåverkan för byggandet av ett hus är lika stor som klimatpåverkan för uppvärmning av huset under 50 år (Erlandsson et al. 2018). Därför är det ytterst viktigt att bostadens energianvändning samt miljöpåverkan hålls till ett minimum under byggskedet, samtidigt som högsta energiprestanda eftersträvas (Kylili, Ilic & Fokaides, 2017).

1.2 Syfte

Syftet med arbetet är att undersöka klimatpåverkan för ett passivhus och ett standardhus med hänsyn till energianvändning och materialåtgång ur ett livscykelperspektiv. En jämförelse kommer att göras mellan ett passivhus och ett standardhus i tre olika städer med fjärrvärme som uppvärmningssystem. Målet med undersökningen är att öka förståelsen för hur utsläpp av växthusgaser och energianvändning är fördelade i byggskedet och driftskedet. Förväntat resultat kommer att visa efter hur lång tid det är bättre att ha ett passivhus respektive standardhus med hänsyn till klimatpåverkan och energibesparing.

1.3 Frågeställningar

• Hur skiljer sig klimatpåverkan för ett passivhus jämfört med ett standardhus med avseende på materialåtgången för klimatskalet?

• Hur skiljer sig energianvändningen för ett passivhus jämfört med ett standardhus i de tre olika klimatzonerna enligt Passivhusstandarden FEBY 12.1

• Efter hur lång tid är det bättre att ha ett passivhus jämfört med ett standardhus med hänsyn till utsläpp av CO₂ ekvivalenter?

1.4 Avgränsning

I detta arbete görs endast beräkningar av klimatpåverkan för produktskedet och driftskedet i form av koldioxidekvivalenter. Med produktskedet menas utvinning och bearbetning av råmaterial, transporter av råvaror till tillverkare samt produktion av byggnadsmaterial och produkter. Detta innebär att andra faser som ingår i en byggnads livscykel inte beräknas. Byggnadsdelarna som tas till hänsyn vid beräkning av klimatpåverkan är ytterväggar, grunden, yttertaket, dörrar och fönster. Det som inte tas med i beräkningarna är innerväggar,

armeringsjärn, rör, skruvar samt spikar. Energianvändningen beräknas för Malmö, Borlänge och Umeå då de ligger i de tre olika klimatzonerna enligt passivhusstandarden FEBY 12. Detta arbete är baserat på att byggnaden har en teknisk livslängd på 50 år eftersom att det anses vara en referensperiod då många byggnadskomponenter förväntas ha den livslängden (Larsson, Erlandsson, Malmqvist & Kellner, 2016).

1.5 Metod och genomförande

Följande kapitel beskriver metodiken för insamling och bearbetning av data. Den Europeiska standarden EN 15978, Hållbarhet hos byggnadsverk - Värdering av byggnaders miljöprestanda, kommer att tillämpas om inte annat anges. En byggnads tekniska livslängd är vanligtvis 100 år medan många byggnadsmaterial har en livslängd på 50 år och därav är beräkningarna i denna studie baserade på en teknisk livslängd på 50 år (Larsson, Erlandsson, Malmqvist & Kellner, 2016). En vanlig funktionell enhet gällande LCA för en byggnad är m2 A-temp och en referensperiod på 50 år (ibid). Nedan presenteras översiktligt tillvägagångssättet i denna studie. För att utvärdera en byggnads miljöpåverkan är energibehov och klimatpåverkan några av effektkategorier som bör undersökas enligt den europeiska standarden EN 15978 (Kuzman et al. 2013). I denna studie undersöks nämnda kategorier under en byggnads produktskede (A1-A3). Energibehovet definieras som ett mått på utnyttjade energiresurser för en byggnad medan klimatpåverkan omfattar en byggnads miljöpåverkan (ibid). I detta arbete görs en analys av materialåtgång vid produktion för två olika byggnader. Ett passivhus med bra energiprestanda som klarar kraven enligt passivhusstandarden FEBY12 och ett hus med sämre energiprestanda ur ett livscykelperspektiv. Med sämre energiprestanda menas ett hus som precis uppfyller kravet för energiprestanda primärenergital enligt BBR 28, vilket motsvarar 90 kWh/m2, år. Nedanstående figur visar en översikt av den metodiska processen i denna studie.

1.5.1 VIP-Energy

VIP-Energy är ett energiberäkningsprogram utvecklat av StruSoft AB som beräknar en byggnads energianvändning (VIP Energy 2016). Utifrån en konstruktionsritning för ett passivhus från Emrahus med givet U-värde för tak, väggar, grund, dörr och fönster beräknas husets energiprestanda med datorprogrammet VIP-Energy. U-värde beskrivs som ett mått på isoleringsförmåga för ett byggnadsmaterial och anger hur mycket värme som passerar genom en kvadratmeter av materialet vid en viss temperatur och anges i W/m2K (Burström 2018). Energiprestandan beräknas genom simulering av energiflöden som i sin tur erhålls genom specificering av energins ut- och ingångar (VIP Energy 2016). Isoleringstjockleken i passivhuset reduceras så att huset klarar nybyggnadskravet och blir på så sätt ett “standardhus”. I VIP-Energy beräknas även energianvändningen för standardhuset i varje stad med fjärrvärme som uppvärmningssystem. Resultat för levererad energi, uttryckt i kWh/m2 A-temp, erhålls från simuleringar i VIP-Energy av referenshusets modell. VIP-Energy erbjuder ett bibliotek av material, väggar, tak, golv, fönster, värmepumpar, ventiler mm. (ibid). Dessa komponenter går att justera utefter byggandes specifika konstruktion vilket gjordes i denna studie. Programmet kan användas över hela världen då den validerats enligt LEED, BREEAM och ANSI Ashrae-140 (ibid). BBRs krav samt kraven enligt FEBY12 finns inbyggda i verktyget vilket gör det enkelt att jämföra byggnadens energianvändning med kraven.

1.5.2 Omvandlingsfaktor av växthusgasutsläpp för fjärrvärme

För att kunna utvärdera byggnadernas klimatpåverkan omvandlades energibehovet till CO₂ ekv genom en omvandlingsfaktor. Synen på faktorn varierar vilket beror på flera aspekter. Faktorns variation påverkan främst av vilken typ av bränsle som används (Erlandsson et al 2015) men även på variationer i nederbörd och klimat (Naturvårdsverket 2018). Faktorn kan även variera från år till år (ibid). I ett kraftvärmeverk produceras el och fjärrvärme i samma process (Energiföretagen 2020). Detta produktionssätt har vuxit successivt och år 2018 utgjorde produktionen av fjärrvärme i värmeverk 50% av den totala fjärrvärmeproduktionen (Naturvårdsverket 2019). Därför tar denna studie hänsyn till bränsle som används för att producera både el och fjärrvärme. Utifrån denna beskrivning har olika alternativ för omvandlingsfaktorn för fjärrvärme tagits fram.

Tabell 1 Omvandlingsfaktor för el och fjärrvärme Omvandlingsfaktor fjärrvärme (CO₂ ekv/kWh) Omvandlingsfaktor el (CO₂ ekv/kWh) Medelvärde (CO₂ ekv/kWh) Referens 69 125 97 Naturvårdsverket (2018) - - 97 Erlandsson et al. (2015)

Utifrån Erlandsson et al. (2015) och Naturvårdsverket (2018) beräkningar används omvandlingsfaktorn för fjärrvärme 97 g CO₂ ekv/kWh i denna studie.

1.5.3 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg

Klimatpåverkan för produktion av en byggnad orsakas främst av produktion av byggnadsmaterial (Soust-Verdaguer, Llatas & Garcia-Martinez 2016). En klimatdeklaration bör indelas likt en byggnads livscykelskeden som beskrivs i den europeiska standarden EN 15978 (Soust-Verdaguer, Llatas & Garcia-Martinez 2016). Standarden ger en beskrivning på hur en livscykelanalys bör se ut för en byggnad (ibid). Beräkningarna som görs i Byggsektorns miljöberäkningsverktyg (BM) baserar sina beräkningar på EN 15978 och EN 15804.

BM har utvecklats av IVL och är ett miljöberäkningsverktyg för byggnader. Verktyget baseras på livscykelanalysmetodik och gör det möjligt att ta fram klimatdeklarationer för byggnader. BM gör det möjligt att beräkna storleken på klimatpåverkan för byggnader. De ingående materialen i en byggdel matas in i programmet som sedan räknar ut miljöbelastningen för byggdelen samt per kvadratmeter (IVL 2020).

Som tidigare nämnt är beräkningarna i BM baserade på EN 15978 och EN 15804 vilket innebär att livscykelanalyser av en byggnad görs genom en indelning av processerna i skeden som i sin tur delas in i moduler. De olika skedena i BM består av råvaruförsörjning under produktskedet (A1), transport under produktskedet (A2), tillverkning under produktskedet (A3), transport under byggproduktionsskedet (A4) samt bygg- och installationsprocessen under byggproduktionsskedet (A5) (IVL 2020). I detta arbete används verktyget för att beräkna klimatpåverkan under produktskedet (A3). Det görs en sammanställning av modulerna A1-A3 vilket innebär att beräkningarna för beräknas i en och samma modul. Detta motsvarar hur modulerna presenteras i verktyget vilket överensstämmer med EN 15978. Programmets databas är baserad på de byggresurser som används i Sverige vilket begränsar beräkningen till klimatpåverkan i Sverige och inte internationellt.

Samtlig information angående material och byggnadskomponenter som har använts för beräkningarna har tillhandahållits av Emrahus som är tillverkare av referenshuset. Materialinventeringen utförs enligt referenshusets ritningar. Emrahus har tilldelat oss en mängdförteckning för större delen material för klimatskalet av passivhuset och används som inmatningsdata i BM-verktyget. Inmatningsdata för materialen har kartlagts med generiska data för BM-verktyget. Generiska data beskrivs som typisk data för dem material som används. Byggnadskomponenterna som beaktas vid beräkning av klimatpåverkan av materialen är ytterväggar, grund, tak, dörrar och fönster. Byggnadskomponenter exkluderas från beräkningarna är innerväggar, golvbeläggning, takbeläggning, stålprofil i ytterväggarna, rör, såväl som skruvar och spikar.

2 Teori

Följande kapitel innehåller tidigare studier samt relevant teori som ligger till grund för studien och dess beräkningar.

2.1 LCA

En livscykelanalys (LCA) är en metod som används för att beräkna samt analysera en produkts miljöpåverkan under hela produktens livscykel, från vagga till grav (Krakau & Rapp 2018). En LCA innehåller följande fyra faser, målsättning och omfattning, livscykelinventering, miljöpåverkansanalys och resultattolkning (Peeters et al. 2013). I första fasen presenteras syfte, avgränsningar och funktionella enheter (Pargana, Pinheiro, Silvestre & Brito, 2014). Under livscykelinventering samlas all relevant data in för analysering vilket är nästa skede (ibid). Data från LCA används för miljöpåverkansbedömning och det är i denna fas då LCA sammanställs (Krakau & Rapp 2018). Den avslutande fasen består av resultattolkning i detta skede används resultatet används för att dra slutsatser. I denna fas är det viktigt att ta hänsyn till osäkerheterna som finns i analysen (ibid).

För en byggnad innebär en LCA ett fastställande av vilken fas av byggnadens livscykel som har störst miljöpåverkan (Boverket 2019). Genom en LCA finns även möjligheten att jämföra miljöpåverkan från olika byggdelar i en byggnad då resultatet visar vilken byggnadsdel som har störst klimatpåverkan (ibid). LCA är erkänd som en användbar metod för att bedöma miljöpåverkan i byggsektorn (Soust-Verdaguer, Llatas & Garcia-Martinez 2016). Analys av byggnaders LCA kan innebära stora ansträngningar vid informationsbrist gällande material och dess produktionsprocesser (Kovacic, Reisinger & Honic, 2018). Därför finns det standardiserade produktionsprocesser för olika produkter som underlättar analysering av LCA. (ibid). Resultatet för en LCA delas in kategorier som till exempel försurning, klimatpåverkan, marknära ozon och övergödning. Vanligtvis analyseras en specifik kategori (Boverket 2019). För att göra en livscykelanalys av en byggnad görs en indelning av processerna, enligt den europeiska standarden EN 15978, i tre skeden, byggskedet, användningsskedet och slutskedet som i sin tur delas in i moduler som ger information gällande livscykelprocesserna (Boverket 2019).

2.2 Standard EN 15978 och EN 15804

EN 15978 är en standardberäkningsmetod för byggnaders miljöprestanda. Det bestämmer gränserna för systemet som måste beaktas i en LCA. Metoden inkluderar alla bygg- och byggprodukter, processer och drift genom alla stadier i en byggnads livscykel. Miljöpåverkan av den energi som tillförs en byggnad och hur avfall ska bedömas ingår också. Enligt standarden EN 15978 så ska klimatpåverkan beskrivas med indikatorn global uppvärmningspotential (eng. Global Warming Potential, GWP) uttryckt i enheten kg CO₂-ekvivalenter (Erlandsson et al. 2016). Standarden EN 15804 innehåller principer för miljöproduktdeklarationer för alla bygg-

och byggprodukter, för att säkerställa att komponenterna produceras och presenteras på liknande sätt (ibid).

En byggnads systemgränser är indelade i olika informationsmoduler (A B C D) som i sin tur klassificeras i olika undermoduler (A1, A2, B1, B2, C1, C2, etc.) (Erlandsson et al. 2015) vilket illustreras i Figur 2. Modulerna under en byggnads livscykel beskrivs enligt modularitetprincipen, vilket innebär att miljöpåverkan från varje modul presenteras separat. Denna princip innebär att processer ska fördelas i modulen där processen sker, vilket visar processens inverkan på byggnadens miljöprestanda i den modulen (ibid). Miljökonsekvenser som är korrelerade till aktiviteter inom en byggnads systemgräns presenteras av modul A1-C4. Den sista fasen, modul D, är en valfri och separat fas. Denna modul avser återvinning och återanvändning av energi och material i en byggnad utanför dess systemgräns (ibid). Nedan visas informationsmodulerna enligt EN 15978.

2.2.1 A1-A3 Produktskede

Enligt den europeiska standarden EN 15978 består produktskedet av bearbetning och utvinning av återvunnet material samt råmaterial, materialtransport för vidareproduktion till tillverkare samt produktion av byggnadsmaterial (Boverket 2020). A1-3 beräknas tillsammans som en gemensam fas. Det finns gemensamma data för detta i LCA-databaser och är ett accepterat förhållningssätt enligt EN 15978.

2.2.2 B6 Energianvändning i byggnadens driftskede

Denna modul beaktar energianvändningen för uppvärmning, varmvatten, ventilation, belysning och energianvändning för pumpar, styrning och automatisering. EN 15978 anger inte att hushållsel måste ingå, men det bör vara tydligt om elanvändning ingår eller inte (Boverket 2020). I denna studie beaktas inte hushållsel utan klimatpåverkan för energianvändningen i driftskedet beräknas.

2.3 FEBY12 kravspecifikation

År 1990 introducerade den tyske byggnadsfysikern Wolfgang Feist konceptet passivhus. Ett passivhus är byggt så att värmeförlusterna från huset minimeras (Passivhuscentrum 2020). Det innebär att klimatskalet måste vara lufttätt och välisolerat så att värmen som produceras från elektriska apparater, människor samt solinstrålning tillvaratas. Ventilationssystemet återvinner värmen ur frånluften för att bidra till termisk komfort inomhus (ibid). Termen passivhus avser en konstruktionsstandard som kan uppfyllas genom en mängd olika tekniker, konstruktioner och material som fast murverk, betong och lättbetong och träkonstruktioner (Persson & Westermark 2011). Boverkets byggregler ställer inga krav på passivhus och dess energianvändning. I Sverige finns det två olika beräkningsmetoder för passivhus, en internationell och en svensk. Den svenska metoden har skapats av en expertgrupp utsedd av Forum för Energieffektiva Byggnader (FEBY) (Energirådgivningen 2018).

Energikraven för passivhus fördelas på tre olika klimatzoner, klimatzon 1, 2 och 3 (FEBY12 2012). Zon 1 omfattar norra delen, zon 2 mellersta och zon 3 södra delen av Sverige. Kraven skiljer sig även beroende på om huset är elvärmt eller icke elvärmt (ibid). Nedan listas kraven enligt FEBY 12 för viktad energi.

Tabell 2 Energikrav, viktad energi för passivhus enligt FEBY 12.

Klimatzon Elvärmt hus Icke elvärmt hus

Zon 1 29 kWh/m2A-temp, år 73 kWh/m2A-temp, år

Zon 2 27 kWh/m2A-temp, år 68 kWh/m2A-temp, år

Zon 3 25 kWh/m2A-temp, år 63 kWh/m2A-temp, år

Passivhus är byggnader som säkerställer ett bekvämt inomhusklimat under både sommar och vinter utan att behöva ett konventionellt värmefördelningssystem (FEBY12 2012). Passivhusstandarden innebär att toppbelastningen för rumsuppvärmningen inte bör överstiga 10 W / m2 _{bostadsområde för att använda tilluftsvärme (FEBY12 2012). Många byggda och}

vetenskapligt övervakade passivhusprojekt har visat att det är möjligt att uppnå värmeenergiförbrukning på 15 kWh / m2 per år (Kovacic, Reisinger & Honic, 2018).

2.3.1 FEBY 18

En uppdaterad version av FEBY 12 fastställdes i början av 2018 och kallades för FEBY 18. I FEBY 18 skiljer sig inte energikraven för passivhus jämfört med FEBY 12. I den uppdaterade versionen har FEBY valt att ändra på namnen för energikraven för passivhus, nollenergihus och minienergihus. För att undvika begreppsförvirring har de valt nya nivåer FEBY guld, silver och brons där FEBY guld motsvarar energikraven för passivhus enligt FEBY 12. (FEBY 18). I denna studie valdes FEBY 12 då det möjliggör en direkt jämförelse i VIP-Energy mellan energiprestandan och energikraven. FEBY 18 fanns inte att välja i VIP-Energy.

2.4 Boverkets kravspecifikation

I BBR 26-28 har Boverket tagit fram en ny metod för att fastställa energiprestanda (Boverket 2018). Precis som i tidigare versioner av BBR fastställs en byggnads energiprestanda utifrån den levererade energin för uppvärmning, komfortkyla, varmvatten och fastighetsenergi men i BBR 26-28 uttrycks den som primärenergital. Med denna metod tas de olika klimatmässiga förhållande i landet till hänsyn genom att införa geografiska justeringsfaktorer (Fgeo) har

införts. (Boverket 2018). Fördelen med den geografiska faktorn är att den i huvudsak ansätts på den klimatberoende energianvändningen (ibid).

Implementering av denna metod gör att energikravet inte motsvarar den köpta (levererade) energin till byggnaden. För att bestämma en byggnads energiprestanda uttryck i primärenergi multipliceras byggnadens köpta energi med primärnergifaktorer. Skilda kravnivåer för elvärmda byggnader och icke elvärmda byggnader existerar inte längre med denna metod då definitionen av elvärmda byggnader har tagits bort. Klimatzoner som tidigare fanns i BBR har ersatts av den geografiska faktorn.

Kravet på energiprestanda ställs efter byggnadens primärenergital (PET) som beräknas enligt nedanstående ekvation: 𝑃𝐸𝑇 = 𝐸%&&' 𝐹)*+ + 𝐸-./,*/+ 𝐸1'',*/+ 𝐸2,*/ ∙ 𝑃𝐸*/+ 𝐸%&&' 𝐹)*+ + 𝐸-./+ 𝐸1'' ∙ 𝑃𝐸ö'5 𝐴1*7&

Euppv,el = Elenergi till uppvärmning, kWh/år Ekyl,el =Elenergi till komfortkyla, kWh/år Etvv,el = Elenergi till tappvarmvatten, kWh/år Ef,el = Fastighetsenergi, kWh/år

Euppv= Annan energi än el till uppvärmning, kWh/år Ekyl = Annan energi än el till komfortkyla, kWh/år Etvv = Annan energi än el till tappvarmvatten, kWh/år PEel = Primärenergifaktor för elenergi

PEövr = Primärenergifaktor för all övrig energi Fgeo = Geografisk justeringsfaktor

Den geografiska justeringsfaktorn i ekvationen ovan justerar den faktiskt levererade energin till byggnaden för uppvärmning och skapar jämlika förutsättning vid uppbyggnad av nya byggnader (Boverket 2017). Detta ger upphov till en kravnivå som ska gälla för hela landet och ligger på 90 kWh/m2, år (ibid).

2.5 Koldioxidekvivalenter

Klimatpåverkan beskrivs med indikatorn global uppvärmningspotential uttryckt i koldioxidekvivalenter (CO₂ ekv) enligt standarden EN 15978. År 2017 stod bygg- och fastighetssektorn för 19 % av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser. Vilket motsvarade 12,3 miljoner CO₂ ekv. För att kunna jämföra växthusgaserna omvandlas de till CO₂ ekv vilket är ett standardförfarande som ger uttryck för en byggnads klimatpåverkan (Boverket 2020). Orsaken till omvandlingen av CO₂ ekv beror på att det finns en svårighet att jämföra gaserna med varandra då de olika växthusgaserna har olika absorptionsförmåga och livslängd (Naturvårdsverket 2019b).

Gaser som kan räknas om till koldioxidekvivalenter är bland annat växthusgaserna koldioxid, lustgas, metangas samt fluorerade gaser (Larsson, Erlandsson, Malmqvist & Kellner, 2016). Omvandling av växthusgas till koldioxidekvivalenter sker genom att varje gas tilldelas en global uppvärmningspotential tal (GWP-tal) och beräknas genom att multiplicera gasen med det givna GWP-talet för gasen (ibid). GWP-talet tar hänsyn till gasens verkningsgrad i förhållande till hur koldioxid påverkar klimatet. Beroende på vilken växthusgas som utvärderas varierar GWP-talet (Naturvårdsverket 2017b).

2.6 Fjärrvärme

I Sverige är den vanligaste uppvärmningsformen fjärrvärme och motsvarar cirka 50 % av all uppvärmning i bostäder (Naturvårdsverket 2019a). Fjärrvärme ger värme till bostäder främst genom att vatten hettas upp i ett fjärrvärme- eller kraftvärmeverk som sedan sprider värme genom nedgrävda rör i marken (Energiföretagen 2020). Ett kraftvärmeverk producerar både el och fjärrvärme i samma process eftersom att när el produceras i ett kraftvärmeverk uppstår värme som överförs till ett fjärrvärmesystem.

Andelen fjärrvärme som producerats ur ett kraftvärmeverk har ökat successivt och utgjorde cirka 50 % av all fjärrvärmeproduktionen i Sverige (Naturvårdsverket 2019a). Fjärrvärmen kan även komma från spillvärmen ur en lokal industri som leds ut i fjärrvärmenätet (ibid). Utsläppen av växthusgaser från fjärrvärme- och elproduktion år 2018 stod för 8 % av de totala växthusgasutsläppen och uppgick till 4,9 miljoner ton CO₂ ekv (Naturvårdsverket 2019a). Utsläppen av växthusgaser varierar dock från år till år och variationer i nederbörd och utomhustemperaturer. Utsläppen beror främst på ökat behov av bränsle för värmeproduktion vid kallt väder (Naturvårdsverket 2018).

I majoriteten av fjärrvärmeverk har användning fossila bränslen reducerats och gått från att vara huvudbränsle till att komplettera biobränsle vid behov (ibid). Vid förbränning av fossila bränslen har de totala utsläppen av växthusgaser minskat med cirka 70 % jämfört med år 1990 (ibid). Utsläpp av växthusgaser från värmeproduktionen genom kraftvärmeverk har totalt minskat med 1,2 miljoner ton CO₂ ekv och från fjärrvärmeverk har den minskat med 0,4 miljoner ton CO₂ ekv (ibid). Majoriteten av den tillförda energin är antingen förnybar eller återvunnen energi (Energiföretagen 2020). År 2018 var fördelningen av det använda bränslet “bränslemix” för att producera fjärrvärme enligt nedanstående figur. Figuren visar bland annat att 42,4 % av värmen produceras från biobränslen, 21,2 % avfall och 10,5 % rökgaskondensering (ibid).

Figur 3 Fjärrvärmens bränslemix i Sverige (Energiföretagen 2020)

Enligt Naturvårdsverket (2018) är faktorerna för växthusgasutsläpp, CO₂ ekvivalenter för fjärrvärme och el 69 g CO₂ ekv/kWh respektive 125 g CO₂ ekv/kWh. Enligt Erlandsson et al. (2015) varierar faktorn beroende på vilket sorts bränsle som har använts för att producera el och fjärrvärme. Detta redovisas i nedanstående tabell.

Tabell 2 Omvandlingsfaktorer för fjärrvärme och el (Erlandsson et al. 2015)

Energislag Klimatpåverkan (g CO2ekv/kwh)

El

El med hög andel förnybara bränslen 7,8

Nordisk medelelmix 160

El med låg andel förnybara bränslen 327

Fjärrvärme

Fjärrvärme med hög andel förnybara bränslen 30

Svenskt fjärrvärmenät 97

Storstadsnät 126

2.7 Tidigare forskning

Följande del är en beskrivning av tidigare genomförda forskningar. För varje forskning presenteras relevanta delar såsom, syfte, metod, förutsättningar, resultat, avgränsningar och slutsatser.

2.7.1 Blå Jungfrun

Följande fallstudie är utförd av Liljenström, Malmqvist, Erlandsson, Fredén, Adolfsson, Larsson och Brogren (2015) i kvarteret Blå Jungfrun, Hökarängen i södra Stockholm. Syftet med studien var att ta fram omfattningen av klimatpåverkan och energianvändning kopplat till byggskedet för ett nyproducerat flerfamiljshus med lågenergiprofil. Syftet var även att jämföra klimatpåverkan och energianvändning under byggskedet med driftskedet. Stommen och ytterväggarna på flerbostadshuset består av betong. Huset är byggt med platta på mark och har inget garage. Konstruktionen är projekterade för en låg specifik energianvändning på 55 kWh/ m2 A-temp, år. Den totala boarean är 8 173 m2 och A-temp 11 003 m2

Konstruktionen som undersöktes var projekterad för mycket låg specifik energianvändning och uppfyllde kraven som ställs av Forum för energieffektiva passivhus. Värme tillförs byggnaden främst via FTX-ventilationen. Huset använder även fjärrvärme för att värma allmänna utrymmen, vatten och tilluften i värmeväxlaren. I studien beräknades energianvändningen med indikatorn primär energianvändning. Indikatorn inkluderar både förnybara energiresurser, icke

förnybara energiresurser samt energiresurser använda som råmaterial. Mellan år 2011–2014 uppmättes den specifika energianvändningen på 51-54 kWh/m2 _{A-temp och år. I studien utgick}

de från Skanskas tidigare genomförda beräkningar av klimatpåverkan för byggskedet (modul A1-5) och energianvändning under byggnadens driftskede (modul B6). Skanska genomförde sina beräkningar av klimatpåverkan med hjälp av programmet Anavitor4 och IVL Miljödatabas Bygg. I IVLs miljödatabas utgick de ifrån generiska miljödata.

De undersökta områdena var materialproduktion (modul A1-A3), transport (modul A4) och byggproduktion (modul A5). Resultatet beräknades även för byggdelar och för betydande resurser. I studien aggregerades modulerna A1-A3 och beräknades därmed inte separat. Resultatet för studien visade att klimatpåverkan från modul A1-5 blev 350 kg CO₂ ekv/m2

A-temp och påverkades mest av produktskedet (A1-3). Produktion av material stod för 84 % medan A4 stod för 3 % och A5 stod för 13 %. Produktskedets klimatpåverkan resulterade i 3 258 590 kg CO₂ ekv och 296 kg CO₂ ekv/m2 _{A-temp. Driftskedets klimatpåverkan resulterade}

i 301 kg CO₂ ekv/m2 _{A-temp och 5 830 kWh/m}2 _{A-temp för en analysperiod på 50 år.}

Byggnadsmaterialen som bidrog mest till klimatpåverkan var betong som stod för nästan 50 % av klimatpåverkan. Andra betydande material som hade stor klimatpåverkan var VST-skivan som innehöll cement, armering och isolering samt klinkerplattor. En jämförelse gjordes även för energin i byggskedet med energin i driftskedet. Vid analysperioden på 50 år stod byggskedet för cirka 10–50 % av totala energianvändningen. Analysperioden på 100 år hade byggskedet ca 5–35 % av den totala energianvändningen. Vilket är en lägre andel än analysperioden på 50 år.

I studien jämfördes Blå Jungfrun med ett hus konstruerat enligt BBR-kraven som uppfyllde energikravet som ställs på hus i Stockholm med fjärrvärme som uppvärmningssätt, 90 kWh/m2A-temp och år. Resultatet visade att BBR-huset hade en lägre klimatpåverkan under byggnadens produktionsskede ca 20 kg kg CO₂ ekv/m2_{A-temp. Vad som påverkade resultatet}

var att BBR-husets betongtjocklek reducerades i bjälklaget och innerväggarna samt att isoleringstjockleken reducerades till 150 mm vilket motsvarar en minskning med 40 %. För driftskedet gjordes ett antagande att BBR-huset användning av fjärrvärme var högre vilket bekräftades i studien då Blå Jungfrun använde 17 (kWh/m2 A-temp och år) och BBR-huset använde 53 (kWh/m2 A-temp och år). Klimatpåverkan under byggnadens driftskede ökade med cirka 150 kg CO₂ ekv/m2_{A-temp vilket innebär att den totala klimatpåverkan för Blå Jungfrun}

är lägre än för BBR-huset. 2.7.2 Strandparken

Denna studie gjorde av Larsson, Erlandsson, Malmqvist och Kellner (2016) är en uppföljning av studien som gjordes på Blå Jungfrun. Byggnaden som studerats är ett åttavåningshus i Strandparken, Sundbyberg. I byggnaden består samtliga bjälklag och stommar ovanför källarvåningen av korslimmat trä. Garaget och bottenplanet är uppbyggda med prefabricerade

betongelement. Ytterväggarna är isolerade med stenull på 210 mm. Taket är består av korsslimmat virke. Det analyserade huset har en uppvärmd yta på 3982 m2_{, A-temp.}

Strandparken är konstruerad för energiprestandan 75 kWh/m2A-temp, år inklusive energianvändning i garage och Svebys tappvarmvatten schablon. Den uppmätta justerade energianvändning är 63 kWh/m2 A-temp, år exklusive garage. Byggnadens har fjärrvärme som uppvärmningssätt. Ventilationen är ett FTX-aggregat med motströmsväxlare. Beräkningarna görs för analysperioderna 50 år och 100 år. Klimatpåverkan har beräknat utifrån europeiska standarden EN 15978. Vilket innebär att beräkningarna utförs utifrån ett LCA-perspektiv. Alla delar av byggnadens livscykel ingick i beräkningen det vill säga byggskedet, driftskedet och slutskedet. Materialspecifikationen för byggnaden var utförd i kalkylberäkningsprogrammet BidCon och kompletterandes genom mängdberäkning av materialen. Det gjordes ett antagande på att energiåtgången av fjärrvärme, som omfattade både värme och tappvarmvatten, uppgick till 21,3 kWh/ m2_{A-temp, år.}

Vid beräkning av byggskedets klimatpåverkan för Strandparken framgick det att materialproduktionen står för 78 % och 901 000 kg CO₂ ekv och 226 kg CO₂ ekv/m2

A-temp vilket motsvarade 29 % av byggnadens totala klimatpåverkan. Byggskedets klimatpåverkan berodde i huvudsak på produktionen av materialen. Betongen visade sig vara det material som mest bidrog till klimatpåverkan. Betongen stod för 22 % av byggskedets klimatpåverkan. Stenullsisolering och trävirke i ytterväggarna stod för 8 % respektive 7 %. För en analysperiod på 50 år blev klimatpåverkan under byggskedet (modul A1-A5) exkl. markarbeten 1 056 000 kg CO₂ ekv och 265 kg CO₂ ekv/m2_{A-temp. Energianvändning i driften}

(modul B6) blev 1 461 000 CO₂ ekv och 367 kg CO₂ ekv/m2 _{A-temp. Detta innebär att}

byggskedet stod för 42 % av den totala energianvändningen för analysperiod på 50 år. Huset i Strandparken jämfördes med ett teoretiskt lågenergihus med förbättrad energiprestanda på 55 kWh/m2A-temp, år vilket motsvarar passivhuskraven enligt till FEBY 12. För att uppnå kravet krävdes följande åtgärder, systemverkningsgraden på FTX höjdes med 2 %, ytterväggarna tilläggsisolerades med 70 mm. Resultatet visade att en åtgärd som tilläggsisolering skulle innebära att fasadens klimatpåverkan ökade i storleksordningen 1 kg CO₂ ekv/m2 A-temp. Denna beräkning tog inte hänsyn till extra transporter, spill eller förändrade funktioner utöver u-värdet.

2.7.3 Passivhus i Tseri i Nicosia, Cypern

I en studie utförd av Kylili, Ilic och Fokaides (2017) gjordes en livscykelanalys (LCA) av ett passivhus beläget i förortsområdet Tseri i Nicosia, Cypern. Det passiva huset i Tseri är ett fristående, tvåvånings bostadshus med en totalyta på 185 m2. Huset har en träram och armerad betongplatta. Det är isolerat med mineralull i väggar och tak. Husets fönster är UPVC tredubbla, fylld med argon. Husets inomhusvärme uppnås genom användning av ett värmeåtervinnings ventilationssystem. Värmeåtervinnings ventilationssystemet är en passivhuscertifierad komponent med en verkningsgrad på 82% och en utloppsvolym på 300 m3/h. Livscykelstudien genomfördes med hjälp av byggnadsmiljöbedömningsverktyget EcoHestia. Undersökning av

miljöprestanda gjordes för en uppdelning av byggnadsmaterial samt för byggnadsdelar. Dessutom genomfördes en parameteranalys som kopplades till energi- och primärenergibehovet för att optimera passivhusdesignen.

Resultaten av undersökningen indikerade att betong var den största bidragsgivaren för växtgasutsläpp. Analysen visade också att grunden och golven och väggsystemen bidrog avsevärt till passivhusets miljöprestanda. Dessutom indikerade en parametrisk analys att användning av isoleringsmaterial i byggnadens väggsystem hade en gynnsam effekt på byggnadens energieffektivitet utan att väsentligen tynga dess totala förkroppsliga energi.

3. Beräkningar

Undersökningen utgår ifrån ett passivhus som är designat av företaget Emrahus. Emrahus byggs som miljövänliga passivhus med låg energikostnad. Enligt Emrahus kostar ett passivhus mer att bygga men jämnar ut sig med husets låga driftskostnader. Emrahusets konstruktion har välisolerade väggar med ett tätt klimatskal. Passivhuset har ett FTX-aggregat vilket är ett mekaniskt ventilationssystem som ventilerar all luft som kommer in i huset. Husen är färdigdesignade och byggs i färdigtillverkade enheter. I figur 4 visas en överblick på uppbyggnaden av passivhusets samtliga delar (tak, ytterväggar samt platta).

Figur 4. Referenshusets konstruktionsritning (Emrahus 2020)

3.1 Referenshuset

Referensbyggnaden är ett enplanshus. Det har ett sadeltak med taklutning på 6 °. Passivhuset byggs med 400 mm isolering i grunden, 500 mm i väggar och 670 mm i taket. Isoleringen görs med CTEN vilket är Emrahus egna byggsystem. Systemet består av cellplast i sin helhet med armerad betongbalk upptill och armerad betongpelare i skarvar (c/c 1200). Nedanstående figur visar en bild av den och ger även en överblick av hur CTEN ser ut.

Figur 5 Emrahus egna väggsystem, CTEN (Emrahus 2020)

Ytterväggarna, plattan och taket i passivhusets U-värde är 0,07 W/m2 K, 0,09 W/m2 K respektive 0,061 W/m2cK. Fönster som vanligtvis används för passivhuset är Ekstrands EC90 och Schüco Alu Inside SI 82. U-värdet varierar beroende på fönsterstorlek men snitt U-värde ligger någonstans mellan 0,67–0,72 W/m2 K. Dörrens U-värde är 1.0 W/m2 K.

Nedanstående är information avseende uppbyggnaden av passivhuset

Yttervägg (utsida → in):

- Puts 450 CTEN 0,2 Plastfolie 45 Installationsvägg/isolering 15 Protect F 13 Gips Platta: 100 Betong (+amering) 400 Cellplast

300 Makadam

- Geotextil

Tak (utsida → in):

- Papp 23 Råspont 25x50 Läkt+Luftspalt 3 Masonitskiva 450 Kerto-S +220 Påsalning 670 Isolering 0,2 Plastfolie 28x70 Glespanel s400 15 Protect F 13 Gips

3.1.1 Referenshusets övergång till standardhus

Då ett hus energibehov främst påverkas av husets förmåga att behålla värmen inomhus har passivhusets isolering i vägg, tak och grund reducerats så att det precis klarar nybyggnadskravet för standardhus enligt BBR 28. Även fönster har bytts till fönster med U-värden på 1.2 W/m2K. I nedanstående tabell visas standardhusets ingående material samt tjocklek.

Yttervägg (utsida → in):

- Puts 150 CTEN 0,2 Plastfolie 45 Installationsvägg/isolering 15 Protect F 13 Gips Platta: 100 Betong (+ amering) 250 Cellplast 300 Makadam - Geotextil

Tak (utsida → in):

- Papp 23 Råspont 25x50 Läkt+Luftspalt 3 Masonitskiva 45x270 Kerto-S 270 Isolering

0,2 Plastfolie

28x70 Glespanel s400

15 Protect F

13 Gips

3.2 VIP-Energy

Vid energiberäkning med VIP-Energy krävdes ingen 3D-modell utan beräkningar gjordes på̊ areor för väggar, tak, grund, fönster och dörrar. Samtliga byggdelars densitet, värmeledningsförmåga, tjocklek, material, värmekapacitet angavs manuellt om de inte redan fanns färdiga i programmet. I VIP-Energy fördes därmed byggdelens area, placering i horisontell och vertikal-riktning, vinkel mot normalplanet samt vilken sida som är vänd mot vilket väderstreck. I programmet beräknades även husens specifika energianvändning, U-värde för sammansatta material och installerad effekt. Energiberäkningen tog hänsyn till egenskaperna lufttemperatur, sol- och vindeffekter, luftfuktighet och lufttryck.

I VIP-Energy finns en klimatfil och i denna gjordes en justering av klimatort, utetemperatur, solinstrålning, vindhastighet, lufttryck och relativ fuktighet. I detta arbete valdes ett schablonvärde på 20 grader som horisontvinkel, ju högre vinkel desto mer är det som skuggar byggnaden. Vindhastighet justerades till 100 %. Relativ fuktighet och lufttryck var förinställt i verktyget. Under reglerfall i VIP-Energy ställdes byggnadens ventilationsaggregat in. Här angavs värmeväxlarens verkningsgrad, 85% vid 10 ℃ och 75% vid -10℃. Drifttider för ventilationssystemet valdes från måndag-söndag, vecka 1-53 samt 00:00-24:00. Till- och frånluftstemperatur på ventilationsflödet valdes till 0,35 l/s vilket är minimumvärdet enligt lagkravet (Boverket 2017). Driftschema och ventilationssystemet var samma för passivhuset och standardhuset.

Huset uppvärmningssystem justerades också i VIP. För denna studie valdes fjärrvärme med tillopp- och returtemperatur på 55/45℃ vilket är standard temperaturer för ett modernt fjärrvärmesystem (Svensk fjärrvärme 2014). I VIP justerades även otäthetsfaktorn för respektive konstruktionstyp. För standardhuset valdes otäthetsfaktorn 0,3 l/s,m2

vilket enligt FEBY 12 är kravgränsen passivhus. För att passivhuset måste vara mer lufttätt än standardhuset valdes 0,1 l/s,m2.

3.3 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg

I BM beräknades klimatpåverkan för byggnadens produktskede (A1-A3). Inledningsvis valdes orginalkalkylens resursregister: Manuell inmatning i BM med IVLs resursregister. I denna databas valdes resurserna som ingick i varje byggdel. För varje vald resurs fanns det en färdig “GWP per kg för en byggprodukt och per MJ för energivaror”. GWP var angiven i CO₂ ekv /kg.

Tabell 3 Lista för byggnadsmaterial med störst GWP-tal Byggnadsmaterial GWP (kg CO₂ekv/kg) Cellplast 3,9 Mineralull 1,68 Ytpapp 0,65 Brandgips 0,38 Kerto takstol 0,2 Husbyggnadsbetong 0,15

I BM angavs enheten för resursen i kg. Mängderna som tilldelats av Emrahus angavs antingen i meter eller i kvadratmeter. För att omvandla mängderna till kilogram multiplicerades volymen med densiteten för respektive byggnadsmaterial. Samtliga beräkningar gjordes systematiskt för hand. Det gjordes en uppdelning för varje byggdel och konstruktionstyp i BM. Vilket resulterade i 9 Excelfiler: 1. Passivhus tak 2. Passivhus vägg 3. Passivhus grund 4. Passivhus fönster 5. Standardhus tak 6. Standardhus vägg 7. Standardhus grund 8. Standardhus fönster

9. Passivhus och Standardhus dörr.

Denna uppdelning gjorde det möjligt att exportera resultatet för materialet ifrån BM-kalkylen till Excel. Utifrån resultatet kunde mängder, inklusive spill samt klimatpåverkan plockas ut. Excelfilen gav information om total klimatpåverkan i “kg CO₂ ekv” samt för varje byggnadsmaterial. Den gav även information om klimatpåverkan “(GWP GH), kg CO₂ ekv per m² BTA” för varje byggnadsdel samt för hela klimatskalet. Slutligen gjordes handberäkningar för klimatpåverkan för varje byggnadsdel “kg CO₂ ekv / m2 _{byggnadsdel”.}

4 Resultat

4.1 Klimatpåverkan under byggnadens produktskede

Följande figurer och tabeller visar resultat från klimatredovisningar som är baserade på metodik enligt EN15804 och EN 15978. Klimatredovisningarna är utformade som resursammanställningar för produktskedet A1-A3.

4.1.1 Klimatpåverkan för respektive byggnadsmaterial

Nedanstående figurer visar den procentuella fördelningen av klimatpåverkan för respektive byggnadsmaterial i klimatskalet under byggnadens produktskede för passivhuset och för standardhuset. I standardhuset är betong och cellplast de material som bidrar till störst klimatpåverkan. Andelen betong är 38 % och cellplast är 38,7 %, vilket i stort sett är lika mycket.

Fördelningen ser inte samma ut i passivhuset. Klimatpåverkan för cellplast är 54 % och är med stor marginal det material som har störst klimatpåverkan i passivhuset. Andelen betong är 26,3 % vilket är betydligt lägre än vad det var i standardhuset dock är den relativt stor jämfört med resterande byggnadsmaterial i passivhusets klimatskal.

Figur 7 Klimatpåverkan för respektive byggnadsmaterial i klimatskalet för passivhuset

4.1.2 Materialens klimatpåverkan för respektive byggdel

Nedanstående tabell visar resultatet för klimatpåverkan för passivhuset och standardhusets byggdelar. Resultatet för passivhuset visar att grundens klimatpåverkan är störst och motsvarar 49,5 % av klimatskalets utsläpp av CO₂ ekv. Fördelning av resterande byggdelars klimatpåverkan är enligt följande: vägg 32,9 %, tak 13,7 %, fönster 3,8 %. Dörrens klimatpåverkan är försumbar i denna kontext. Resultatet av klimatpåverkan för standardhusets byggdelar redovisas också i nedanstående tabell. Resultatet visar att grundens klimatpåverkan motsvarar 56,6 % av klimatskalets klimatpåverkan. Resterande byggnadsdelarnas fördelning resulterade enligt följande: vägg 24,9 %, tak 15,7 %, fönster 2,7 % även i detta fall är dörren försumbar.

Tabell 4 Klimatpåverkan från produktskedet fördelat på byggdelar Byggnadsdel Passivhus Klimatpåverkan A1-A3 kg CO₂ ekv Standardhus Klimatpåverkan A1-A3 kg CO₂ ekv Tak 8344,66 6546,52 Vägg 20 026,09 10 385,29 Grund 30 059,17 23 556,7 Fönster (3-glas) 2331 1113,86 Dörr 23,39 23,39 Totalt 60 784,22 41 625,76 Klimatredovisning-Tak

Följande värden är hämtade ur resultatet för beräkning av klimatpåverkan för taket i passivhuset och standardhuset i BM som redovisas i bilaga 1 och 2. Nedanstående figurer visar den procentuella fördelningen över materialens klimatpåverkan för takkonstruktionen i standardhuset och passivhuset. Resultat för standardhuset visar att storleksordningen på klimatpåverkan för ingående material i standardhus taket är följande: brandgipsskiva, gips, ytpapp, kerto takstol, lösull, råspont och slutligen masonitskiva

Figur 8 Klimatpåverkan för passivhusets material i taket

Figur 9 Klimatpåverkan för standardhusets material i taket

Klimatredovisning-vägg

Värdena för nedanstående två diagram är hämtade ur resultatet för beräkning av klimatpåverkan för väggen i passivhuset och i standardhuset vilket redovisas i bilaga 3 och 4. Nedanstående figurer visar den procentuella fördelningen över de olika materialens klimatpåverkan för väggkonstruktionen i standardhuset respektive passivhuset. Resultat visar av klimatpåverkan för ingående materialen för väggen i standardhuset och passivhuset är har samma ordningsföljd.

Ordningsföljden ser ut enligt följande cellplast, armerad betong prefabricerad, brandgipsskiva, gips och slutligen mineralull.

Figur 10 Klimatpåverkan för passivhusets material i väggen

Figur 11 Klimatpåverkan för standardhusets material i väggen

Klimatredovisning – Grund

Följande värden är hämtade ur resultatet för beräkning av klimatpåverkan för grunden i passivhuset och standardhuset som redovisas i bilaga 7 och 8. Nedanstående figurer visar den procentuella fördelningen över de olika materialens klimatpåverkan för grundkonstruktionen i

standardhuset och passivhuset. Resultat visar att i passivhuset har andelen cellplast större klimatpåverkan än betongen. I standardhuset är det tvärtom då är det istället betong som har en högre andel klimatpåverkan.

Figur 12 Klimatpåverkan för passivhusets material i grunden

Figur 13 Klimatpåverkan för standardhusets material i grunden

Passivhus och standardhus - fönster & dörr

Ur bilaga 7 går det att avläsa spill, vikt och klimatpåverkan för 2-glasfönster som används i standardhuset, 3-glasfönster som används i passivhuset. Den ger även information angående

dörren som är gjord av trä och som är samma för båda konstruktionstyperna. Resultatet visar att klimatpåverkan för 3-glasfönstret, 2331 kg CO₂ ekv, är större än klimatpåverkan för 2-glasfönstret, 1114 kg CO₂ ekv. Dörrens klimatpåverkan är 23 CO₂ ekv.

4.1.3 Total klimatpåverkan under produktskedet

Följande del är det genererade resultatet för beräkningarna i BM. Nedanstående tabell visar den totala klimatpåverkan från passivhuset och standardhuset under produktskedet (A1-3) i kg CO₂ ekv. Resultatet visar att passivhuset har en högre klimatpåverkan, 60 784,31 kg CO₂ ekv, än standardhuset, 41 625,76 kg CO₂ ekv. Ur tabellen nedan går det även att se klimatpåverkan fördelat för respektive konstruktionstyp.

Passivhusets klimatpåverkan för en kvadratmeter av klimatskalet är 58,5 kg CO₂ ekv medan standardhusets är 40,1 kg CO₂ ekv. Slutligen visar tabellen klimatpåverkan för respektive hus per kvadratmeter boarea som resulterade i 184, 19 kg CO₂ ekv/m² A-temp för passivhuset och 126,14 kg CO₂ ekv/m² A-temp.

Tabell 5 Totalklimatpåverkan under produktskedet för respektive hustyp

Konstruktionstyp Klimatpåverkan, kg

CO₂ ekv Klimatpåverkan, kg CO₂ ekv per m² klimatskal

Klimatpåverkan, kg CO₂ ekv/m² A-temp

Passivhus 60 784 58,5 184,19

Standardhus 41 625 40,1 126,14

4.2 Energibehov och klimatpåverkan under driftskedet

Energibehovet avser den direkta och indirekta energianvändningen under en byggnads livscykel. Den indirekta energianvändningen är energi som används under utvinning, bearbetning, transport, omvandling och distribution av råmaterial och produkter (IVL, 2015) Den direkta energianvändningen är den energi som används av produkten och konsumenten, det vill säga köpt energi och är den energi som omvandlas till CO₂ ekv.

Tabell 6 Passivhusets energiprestanda samt levererade energi

Passivhus Viktad energianvändning Tillåtet

värde Köpt energi Umeå 57,4 kWh/m2år 78 kWh/m2år 56,3 kWh/m2A-temp år Borlänge 52,9 kWh/m2år 73 kWh/m2år 50,8 kWh/m2A-temp år Malmö 45,2 kWh/m2år 68 kWh/m2år 40,1 kWh/m2A-temp år

Tabellen ovan visar att passivhusens energiprestanda i respektive stad klarar kraven enligt FEBY 12. Husens direkta energianvändning måste omvandlas till CO₂ ekv för att kunna jämföras med klimatpåverkan från produktskedet. För att göra detta används omvandlingsfaktor. Beroende på bränslemixen som används varierar fjärrvärmens växthusgasutsläpp från stad till stad vilket gör att omvandlingsfaktorn varierar (Naturvårdsverket 2019b). Enligt Energiföretagen (2020) är det generella värdet på omvandlingsfaktorn för fjärrvärme i Sverige 97 g CO₂ ekv /kWh.

Tabell 7 Standardhusets energiprestanda samt levererade energi

Standardhus Viktad energianvändning Tillåtet värde Köpt energi Umeå 89.9 kWh/m2år 90 kWh/m2år 104 kWh/m2A-temp år Borlänge 89.5 kWh/m2år 90 kWh/m2år 91.8 kWh/m2A-temp år Malmö 86.6 kWh/m2år 90 kWh/m2år 71.5 kWh/m2A-temp år

4.2.1 Klimatpåverkan för driftskedet i respektive stad

I nedanstående tabell redovisas resultatet för beräkning av hustypernas klimatpåverkan från driftskedet i respektive stad. Tabellen visar även klimatpåverkan under 50 år fördelat på husens uppvärmningsarena, A-temp. Resultaten visar att passivhus samt standardhus i Malmö har lägst bidrag till klimatpåverkan från driftskedet medan Umeå bidrar med störst utsläpp av CO₂ ekv.

Tabell 8 Passivhuset samt standardhusets klimatpåverkan från driftskedet under ett år och 50 år

Passivhus Klimatpåverkan/år (kg CO₂ ekv)

Klimatpåverkan efter 50 år

(kg CO₂ ekv)

Klimatpåverkan per m2 A-temp med analysperiod 50 år (kg CO₂ ekv/A-temp ) Umeå 1802, 2 90 110 273 Borlänge 1626,2 81 310 246 Malmö 1283,6 64 180 194,5 Standardhus Klimatpåverkan/år (kg CO₂ ekv) Klimatpåverkan efter 50 år (kg CO₂ ekv)

Klimatpåverkan per m2med analysperiod 50 år (kg CO₂ ekv/A-temp )

Umeå 3 329 166 450 504,4

Borlänge 2 938,5 146 925 445,2

4.3 Total klimatpåverkan för passivhuset och standardhuset i respektive stad

Husens totala klimatpåverkan i denna studie består av klimatpåverkan från energianvändningen samt klimatpåverkan från produktskedet. Summeras dessa två fås ett totalvärde för varje stad. Nedan redovisas den totala klimatpåverkan för passivhusen samt standardhusen i respektive stad. Figurerna är gjorde efter resultatet som redovisas i bilaga 10 och 11.

Figur 14 Passivhusets totala klimatpåverkan i de tre olika klimatzonerna

4.4 Break-even-point

Följande tabell visar efter hur många år den totala klimatpåverkan är lika stor för passivhuset som för standardhuset inom respektive klimatzon. Även kallad break-even-point. Tabellen visar resultat på efter hur många år summan av den totala klimatpåverkan för produktskedet och driftskedet är lika stor för både passivhuset och standardhuset för de olika städerna. Umeås break-even-point sker efter 12,5 år. För Borlänge tar det längre tid, 14,6 år, och för Malmö tar det längst tid, 19,1 år. Efter denna tid innebär det att den totala klimatpåverkan för standardhuset är större än för passivhuset.

Tabell 9 Break-even-point

Stad Total klimatpåverkan (kg CO₂ ekv) Antal år

Umeå 83 393 12,5

Borlänge 84 528 14,6

5 Analys och Diskussion

Följande kapitel består av analys och diskussion av resultatet. Det görs även en jämförelse av resultat från tidigare studier.

5.1 Klimatpåverkan avseende materialåtgång

Syftet med studien var delvis att undersöka skillnaden i klimatpåverkan för materialproduktion mellan ett passivhus och ett standardhus. Resultatet i denna studie visar att klimatpåverkan från produktskedet A1-A3 är oberoende av vart byggnaden ska uppföras. En sådan slutsats hade inte kunnat dras om studien hade inkluderad modul A4 då denna modul beräknar klimatpåverkan av transporter till byggarbetsplatsen. I sådant fall hade resultatet varierat för varje klimatzon då sträckan till varje stad hade varit olika. Däremot är resultatet av klimatpåverkan beroende av hustyp eftersom att de olika hustyperna kräver olika mycket material för att uppfylla energikraven som ställs på byggnaden.

Resultatet i denna studie visade att klimatpåverkan från standardhusets materialproduktion var 31,6 % mindre än för passivhuset. Vilket med stor sannolikhet beror på den minskade materialanvändningen för standardhuset i förhållande till passivhuset. Standardhuset använde 9,1 % mindre material än passivhuset. Detta visar hur mycket materialanvändningen väger i förhållande till dess klimatpåverkan. Förhållandet hade kunnat se annorlunda ut och påverkas mycket av vilket material som reduceras då varje material har olika GWP-tal. Reduceras mycket av ett material med lågt GWP-tal så minskas inte klimatpåverkan i lika stor utsträckning som reducering av ett material med högt GWP-tal. Passivhusets ytterväggar bestod i stort sett av cellplast vilket har det högsta GWP-talet bland de andra materialen i huset. Cellplasten var även det material som reducerades mest i huset vilket möjligtvis kan förklara resultat av den stora differensen mellan passivhuset och standardhusets klimatpåverkan från produktskedet.

För att få en mer detaljerad bild av materialåtgången under produktskedet gjordes beräkningar av klimatpåverkan för varje byggnadsdel. Resultatet visade att grunden bidrog till störst klimatpåverkan för båda konstruktionstyperna. Vilket kan bero på att den består av stora volymer av cellplast och betong.

Den byggnadsdel som innehöll mest cellplast bidrog med störst mängd utsläpp av CO₂ ekv. En analysperiod på 50 år visar att klimatpåverkan för produktskedet av ett standardhus för de tre undersökta städerna var följande: Umeå 20 %, Borlänge 22 % och Malmö 36 % av den totala klimatpåverkan. För passivhuset blev resultatet för produktskedet i de tre undersökta städerna följande: Umeå 40 %, Borlänge 43 % och Malmö 49 %.

Ett antal byggnadsmaterial har exkluderats från beräkningarna av klimatpåverkan vilket kan ha påverkat resultatet. Eftersom att information angående ytskikt på väggar och tak samt golvbeläggning tilldelats har dessa inte tagits i beaktning vid beräkningarna. Rör, skruvar samt spikar har också exkluderats från beräkningarna i detta arbete. En inkludering av nämnda delar

skulle kunna påverkat klimatpåverkan under byggnadens produktskede och då torde produktskedet utgöra en större andel av byggnadens totala klimatpåverkan.

Det genererade resultatet beträffande klimatpåverkan för passivhuset under dess produktskedet anses vara representativt för produktion av andra passivhus i Sverige med betongstomme Användning av byggsystemet CTEN med inbyggda kanaler av stålreglar sällsynt då det är Emrahus egna system.

5.2 Klimatpåverkan avseende driftskedet

Ytterligare ett syfte med studien var att undersöka klimatpåverkan under byggnadens driftsskede.

Resultatet i kapitel 4.1 visar att passivhusen samt standardhusens energiprestanda klarar kraven enligt FEBY12 och BBR28. Studien visar också att energiprestandan sämst är i Umeå, både för passivhuset och standardhuset. Anledningen till detta är att det är kallare i Umeå vilket leder till ökad energianvändning. vilket Energibesparingen mellan standardhuset och passivhuset var störst i Umeå som uppgick till 45,8%. I Borlänge var skillnaden i den faktiskt levererade energin för passivhuset och standardhuset 44,6 %. Detta visar att ju mer norr om Sverige huset befinner sig desto större blir energibesparingen och med hänsyn endast det så är det mer lönsamt att bygga ett passivhus i Umeå än Malmö.

Klimatpåverkan från driftskedet är direkt beroende av bränslen som använts för fjärrvärmenätet. I denna studie användes ett värde på 97g CO₂ ekv/kWh som omvandlingsfaktor från kWh till CO₂ ekv. Ett annat värde hade ändrat på resultaten för klimatpåverkan från respektive stad då valet av bränsle har en betydande inverkan på klimatet. Bränslemix med stor andel fossilt bränsle ökar påverkan på klimatet i jämförelse med biobränslen (Energiföretagen 2020). Den köpta energianvändningen omvandlades till CO₂ ekv, eftersom Umeå stad hade störst köpt energi så resulterade det i störst utsläpp av CO₂ ekv 1802,2 kg och 3329 kg för passivhuset respektive standardhuset. I tabell 7, i kapitel 4.2, visas tydligt att klimatpåverkan från energianvändningen är större för standardhuset än passivhuset, i varje stad. Detta resultat beror på att standardhusets energiprestanda är betydligt sämre än passivhusets.

För en analysperiod på 50 år står klimatpåverkan för driftskedet av ett standardhus för de tre undersökta städerna var följande: Umeå 80 %, Borlänge 78 % och Malmö 64 % av den totala klimatpåverkan. För passivhuset i de tre undersökta städerna var det följande: Umeå 60 %, Borlänge 57 % och Malmö 51 %. Skillnaden i resultatet kan bero på att passivhuset kräver mindre driftenergi. Resultatet visar att ju längre analysperiod desto mer påverkar driften på klimatet. Om det hade gjorts en analysperiod på 100 år hade betydelsen av klimatpåverkan från produktskedet varit avsevärt mindre i jämförelse med det totala. Problematiken med att välja 100 år som analysperiod är att osäkerheten kring framtida händelseförlopp som kan påverkar resultatet signifikant är väldigt hög.