Malmö högskola
Kultur och samhälle – Urbana studierExamensarbete
15 högskolepoängUppgradering och byggnadsvård
En fallstudie av energieffektivisering och byggnadsvårdande renoveringsåtgärder
Upgrading and building preservation
A case study of energy efficiency and building preservative restoration actions
Bo-Magnus Olsson
Byggteknik- och Byggdesignprogrammet 180 hp Handledare: Catarina Thormark
Datum för inlämning: 2010-06-03
Examinator: Johnny Kronvall
Sammanfattning
Äldre fastigheter ger staden ett mångfacetterat uttryck och skapar fysiska kopplingar till historien. De är dock ofta energislukande med dåligt värmeisolerade klimatskal och omoderna installationer. Går det att renovera äldre byggnader så att de blir energisnåla och uppfyller samtidens byggnormer? Innebär en sådan renovering att dess arkitektoniska kvaliteter går förlorade?
Uppsatsen utgår ifrån kvarteret Oket som består av olika byggnadsdelar uppförda 1910, 1927, 1938, 1945 och 1970. Byggnaderna inventeras med avseende på konstruktion och
arkitektonisk stil. Med detta som utgångspunkt föreslås lämpliga renoveringsåtgärder som kan resultera i minskad energianvändning utan att förändra byggnadens stil. Dessa vägs mot de åtgärder som är planerade av fastighetsägaren.
I uppsatsen förs främst kvalitativa resonemang kring renovering och byggnadsvård med utgångspunkt i inventeringen av fastigheten, litteratur och intervjuer med aktörer kring renoveringsprojektet. Uppsatsen beskriver också hur installationer kan uppgraderas vid en renovering och hur aktörerna i projekteringsprocessen med kvarteret Oket resonerat kring sina planerade renoveringsåtgärder.
Resultaten av studien visar att isolering av klimatskalet inte prioriteras av byggherren, med undantag av byggnadernas tak. Istället beräknar byggherren att en uppgradering av
byggnadens ventilationssystem och en omdisponering av byggnadens funktioner kommer att medföra en total energieffektivisering tillräckligt stor för att klara reglerna. Renoveringen av kvarteret Oket kommer därför inte att på något avgörande sätt förändra byggnadens exteriör. I uppsatsen förs kvalitativa resonemang kring byggnadsvård. Dessa resulterar i slutsatsen att en förutsättning för att en byggnads karaktär ska kunna bevaras i samband med en renovering är dels en aktiv, kunnig och engagerad myndighet, dels en kompetent och ekonomiskt
Abstract
Old buildings give the city a varied expression, and create physical connections to the past. They are, however, often energy-guzzling with poorly insulated shells and obsolete installations. Is it possible to renovate old buildings to make them energy efficient and to meet the regulations for contemporary building? Does such a renovation mean that the building´s architectural qualities are lost?
The essay is based on kvarteret Oket consisting of various building components constructed in 1910, 1927, 1938, 1945 and 1970. An inventory is made considering constructional design and architectural style. On this basis, the essay proposes appropriate restoration actions that can result in reduced energy use without changing the buildings´ style. These actions will be weighed against the measures planned by the property owner.
The study discusses mainly qualitative aspects on the renovation of the buildings based on the inventory, literature and interviews with persons involved with the renovation project. The essay also describes how installations can be upgraded during a renovation and how the planning process deals with different renovation options.
The results of this study show that actions resulting in insulation of the buildings´ shell are not given priority to by the owner and his consultants, with the exception of one of the buildings roof. Instead, the developer estimates that an upgrade of the buildings ventilation system and a reconfiguration of the building's features will result in an overall energy savings sufficient enough to meet the rules. The renovation of kvarteret Oket will not result in any significant change in the buildings exterior.
The qualitative discussions of the preserving of old buildings´ style also results in the conclusion that in order to preserve a buildings character when renovating, an active,
knowledgeable and committed authority and a competent and financially long-term property owner is required.
Innehållsförteckning
INLEDNING... 4 Bakgrund ... 4 Syfte ... 4 Avgränsningar ... 4 Metod... 5 TEORI... 6LAGAR OCH REGLER... 6
Allmänt om regelverket... 6
Allmänna råd om ändring av byggnad, BÄR ... 7
Energideklaration ... 7 ALLMÄNT OM BYGGNADSFYSIK... 8 Energibalans... 8 Specifik energianvändning... 9 Allmänt om energiförluster... 9 U-värde... 11 Energiberäkningsprogram... 12 Beräkningsfel ... 12 Gratisvärme ... 12 Installationer ... 13
Historisk utvikning om värme- och ventilationssystem ... 13
ALLMÄNT OM EKONOMI... 14
LCC-metod ... 14
Kostnadseffektivitet och CEI-värde ... 14
OBJEKTSBESKRIVNING KVARTERET OKET... 16
KVARTERETS STIL... 16
Datering av huskropparna... 16
Omgivande bebyggelse ... 16
Bedömning av kvarteret Okets arkitektoniska stil... 17
BYGGNADERNAS KONSTRUKTION... 19
Inventering och beskrivning av huskropparna... 19
Huskropp ett ... 19
Huskropp två, gathuset ... 19
Huskropp tre, gårdshuset... 22
BEFINTLIGA VVS-LÖSNINGAR... 24
Ventilationssystem ... 24
Värmesystem... 24
RESULTAT ... 25
KLIMATSKALETS BYGGNADSFYSIKALISKA EGENSKAPER OCH FÖRSLAG PÅ ÅTGÄRDER... 25
Massiva tegelväggar... 25
Det plåtklädda våningsplanet ... 27
Utfackningsväggar... 27
Lättbetongtak ... 27
Fönster och ytterdörrar ... 27
RENOVERINGSÅTGÄRDER I FASTIGHETEN... 28
Allmänt ... 28
Byggnadernas renoveringsbehov... 28
Nya funktioner ... 28
Energieffektiviserande åtgärder ... 29
KVALITATIVA RESONEMANG KRING RESULTATEN... 30
Energi och ekonomi ... 30
Incitament för energieffektiviseringar hos användarna ... 31
Byggnadsvård ... 31
AVSLUTANDE DISKUSSION ... 32
Inledning
Bakgrund
Många äldre fastigheter är värda att bevara av arkitektoniska skäl. De ger staden ett mer mångfacetterat uttryck och skapar fysiska kopplingar till historien. Ett problem med äldre byggnader är att de ofta är energislukande med dåligt isolerade klimatskal och omoderna installationer. Går det att renovera äldre byggnader så att de blir energisnåla och uppfyller samtidens byggnormer? Innebär en sådan renovering att dess arkitektoniska kvaliteter går förlorade?
Jag ska i mitt examensarbete försöka besvara dessa frågor och i arbetet utgå ifrån Kvarteret Oket i Malmö. Jag ska inventera fastigheten ur ett konstruktions- och byggnadsfysikaliskt perspektiv och föreslå lämpliga åtgärder vid renovering. Detta kommer jag att väga mot de renoveringsåtgärder som är planerade av ägaren Akelius. Jag kommer också att göra en arkitekturhistorisk analys av byggnaden och väga in byggnadsvårdsaspekter i mina bedömningar.
Syfte
Syftet med uppsatsen är att inventera fastigheten i kvarteret Oket och föreslå åtgärder som kan minska energianvändningen utan att förändra byggnadens stil. Åtgärderna ska även jämföras med hur fastighetsägaren resonerar vid planeringen av renoveringen.
Avgränsningar
Jag kommer inte att teoretiskt behandla begrepp som arkitektonisk kvalitet, utan har
godtyckligt valt målsättningen att renoveringen inte ska medföra någon större förändring av byggnadens ursprungliga karaktär. Dess karaktär behandlas dock i form av en jämförande studie av referensobjekt ur arkitekturhistorien.
Jag kommer att lägga tonvikten vid klimatskalet och framför allt exteriören som
karaktärsskapande element. Inredning, beslag och installationer behandlas inte ur estetiskt perspektiv i uppsatsen.
De grunder för hur en renovering genomförs kan vara flera. Jag kommer att undersöka vad som prioriteras i renoveringsprojekteringen och jämföra detta mot Boverkets råd om varsamhet om byggnaders karaktär vid renovering. Politiska perspektiv som hållbar
utveckling, motverkande av global uppvärmning etc. kommer inte att behandlas. Energin som åtgår vid själva renoveringen och vid framställningen av byggnadsmaterialen avhandlas heller inte.
Uppsatsen kommer att hållas på principnivå. Jag kommer inte att belägga mina resultat med beräkningar utan refererar till andras resultat från liknande fall.
Metod
Kvarteret Oket består av olika byggnadsdelar uppförda 1910, 1927, 1938, 1945 och 1970. Jag har varit i kontakt med Johan Hellqvist på SWECO. Han har inventerat byggnaderna som ett bidrag till ett förfrågningsunderlag åt fastighetsägaren Akelius. Jag har härigenom fått tillgång till material om konstruktionen. Detta ska jag tolka och relatera till övrigt källmaterial. Jag ska också föreslå åtgärder för att minska energiläckaget genom klimatskalet. Åtgärderna ska inte medföra någon större förändring av den arkitektoniska stil som jag, genom analysen av byggnaden, dess omgivning och konstruktion, bedömer att kvarteret Oket har. Mina åtgärdsförslag beskrivs på principnivå och motiveras med källhänvisningar.
Renoveringen av fastigheten sker av NCC som totalentreprenör. Jag har hos NCC intervjuat Göran Andersson som är installationsledare och Anders Thonäng som är platschef. Hos Akelius har jag pratat med Mats Olsson som är projektledare för projektet. Med intervjuerna som underlag kommer jag att föra kvalitativa resonemang kring renovering och
byggnadsvård. Jag kommer också att dels beskriva hur installationerna kan uppgraderas vid renovering, dels hur man i projekteringsprocessen resonerat kring sina prioriteringar.
Teori
Lagar och regler
Allmänt om regelverket
Föreskrifter och allmänna råd för byggande anges i Boverkets byggregler, BBR. Dessa syftar till att säkerställa att byggnader i Sverige är robusta, energisnåla och komfortabla att vistas i. Här följer en kort sammanställning av de svenska byggreglerna och energideklaration.
BBR är tolkningar av lagar och förordningar som är beslutade av Sveriges riksdag1. Dessa är:
• Plan- och bygglagen (1987:10), PBL
• Plan- och byggförordningen (1987:383), PBF
• Lagen (1994:847) om tekniska egenskapskrav på byggnadsverk, BVL
• Förordningen (1994:1215) om tekniska egenskapskrav på byggnadsverk, BVF. Viktigt att skilja på i dessa sammanhang är att: ”Lag som beslutas av riksdagen, förordning som beslutas av regeringen och föreskrifter som myndigheter beslutar är bindande regler. Allmänna råd är exempel på hur regler kan följas.”2
BBR behandlar de egenskaper som byggnaden och dess delar förväntas ha och ger råd om hur dessa egenskaper ska kunna uppnås. Första januari 2010 skärptes karaven för
energianvändning i och med att de nya reglerna i BBR 16 trädde i kraft. Det är framför allt kravet att både energianvändning och Um-värde ska uppnås. Kraven är strängare för
byggnader som värms upp med el. Värdena för en byggnad som inte värms av el i klimatzon 3 och därmed för Skånelän är följande:
Bostäder
Byggnadens specifika energianvändning [kWh per m2 Atemp och år]: 110
Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient, Um [W/m2 K]: 0,50
Lokaler
Byggnadens specifika energianvändning [kWh per m2 Atemp och år] 100
Genomsnittlig värmegenomgångskoefficient, Um [W/m2 K]: 0,70
Om ventilationen med uteluft, qmedel, under uppvärmningssäsongen är högre än 0,35 l/s och
m2 Atemp sänks kraven specifik energianvändning för lokaler med 70(qmedel-0,35), där (qmedel
-0,35)≤1.
Om en byggnad innehåller både bostäder och lokaler viktar man de olika ytornas, Atemp,andelar och beräknar ett för byggnaden specifikt värde.
I BBR16 specificeras också maximal värmegenomgångskoefficienten för omslutande byggnadsdelar,Ui: Utak [W/m2 K] 0,13 Uytterdörr [W/m2 K] 1,3 Uvägg [W/m2 K] 0,185 Ufönster [W/m2 K] 1,3 Ugolv [W/m2 K] 0,15 1 BBR 2008, s.12
Reglerna gäller för nybyggnationer, tillbyggnader, mark- och rivningsarbeten3.
Allmänna råd om ändring av byggnad, BÄR
Allmänna råd om ändring av byggnad, BÄR (Allmänna råd 1996:4 ändrad genom 2006), beskriver tillämpningar av regler kring renoveringar av äldre byggnader. Här skriver man att orenoverade byggnader lyder under de regler som gällde vid uppförandet. Vid omfattande renovering ska byggherren sträva efter att uppfylla dagens byggregler. Men i BÄR betonas även byggnadsvårdsaspekten. ”De tekniska egenskapskraven i BVL skall iakttas med beaktande av varsamhetskraven i PBL. Varsamhetskravet kan, i motsats till
förvanskningsförbudet, inte tillämpas så att det hindrar att väsentliga tekniska egenskapskrav tillgodoses. Varsamhetskravet påverkar dock sättet att genomföra åtgärderna.”4
Verksamhetskravet gäller såväl energianvändning, ventilation som tillgänglighet,
handikappanpassning med mera. I BÄR betonas vikten av att vid renoveringar i möjligaste mån bevara byggnadens ursprungliga karaktär men man slår alltså fast att samtidens
verksamhetskrav är styrande. I de allmänna råden står: ”Uppfyller inte byggnaden de i BBR 9:2 och 9:3 angivna nivåerna (avser energianvändning, min anmärkning) bör en genomgång göras av vilka åtgärder som kan vidtas för att minska byggnadens energianvändning och som är förenliga med byggnadens byggnadstekniska, historiska, kulturhistoriska, miljömässiga och konstnärliga värden.”5 Det tolkningsutrymme som här ges överlåts till länsstyrelsen och kommunens bygglovsprövning.
Beträffande energianvändning anges det att ”byggnader skall vara utformade så att
energianvändningen begränsas genom låga värmeförluster, lågt kylbehov, effektiv värme- och kylanvändning och effektiv elanvändning. Vid nybyggnad anges i avsnitt 9 i BBR den högsta tillåtna specifika energianvändningen för olika typer av byggnader. Kraven ställs på hela byggnaden, inte enskilda delar eller system.”6
Energideklaration
Europaparlamentet beslutade 2002 om energicertifiering av Europas bostäder och lokaler. Detta infördes 2006 i svensk lag genom:
• Lag (2006:985) om energideklaration för byggnader
• Förordning (2006:1592) om energideklaration för byggnader
Syftet med lagen är att minska energianvändningen och därmed dels att minska utsläppen av koldioxid dels att minska Europas beroende av importerad energi. Energideklarationen är tänkt att åskådliggöra energianvändningen för fastighetsägarna, som i sin tur antas stimuleras till energieffektiviserande åtgärder.
3 BBR 2008, s.60
4 BÄR allmänna råd 1996:4 ändrad genom 2006, kapitel 3.1 5 BÄR allmänna råd 1996:4 ändrad genom 2006, kapitel 4.6 6 BÄR allmänna råd 1996:4 ändrad genom 2006, kapitel 4.6
I lagen och dess förordningar beskrivs vilka byggnader som ska energideklareras, men också hur och av vem en energideklaration genomförs fastslås. Till lagtexten finns även här
Boverkets föreskrifter och allmänna råd. De som rör energideklarationer är:
• Boverkets föreskrifter och allmänna råd om energideklaration för byggnader (BFS 2007:4)
• Boverkets föreskrifter och allmänna råd om certifiering av energiexpert (BFS 2007:5) Energideklarationer ska utföras av en certifierad oberoende energiexpert och besiktningens omfattning beror på byggnadens energieffektiviseringspotential.7
Allmänt om byggnadsfysik
Byggnadsfysiken svarar på frågor om hur man konstruerar en byggnad med god innemiljö, låg energianvändning och god beständighet.8 För att kunna uppnå detta bör klimatskalet vara lufttätt och väl isolerat.
Det som gör ämnet komplicerat är fuktproblematiken. Ett välisolerat klimatskal har, i högre grad än ett sämre isolerat, en varm och en kall sida av det värmeisolerande skiktet. Detta ökar risken för att vattenånga i exempelvis en vägg kondenseras i den kallare delen, vilket i sin tur kan leda till frostsprängning av fasaden eller mögel och röta inne i väggen.
Eftersom låg energianvändning är ett prioriterat krav kan marginalerna bli små för att undvika fuktproblem. Detta ställer stora krav vid dimensionering, materialval, utförande och underhåll av byggnaden.
Jag kommer här att kort beskriva de några av de begrepp som förekommer i arbetet.
Energibalans9
Till en uppvärmd eller kyld byggnad tillför man energi som på olika vis överförs till omgivningen utanför klimatskalet. Vid konstanta temperaturer ute och inne råder
energiballans och då motsvarar energiläckaget den tillförda energin. Mera specificerat kan energiballansen formuleras som:
Qenergi = Qt + Qv + Ql + Qtvv + Qavlopp + Qdr,el - Qvå - Qtillskott ± Qsol
[
kWh /år]
(1) Qenergi är tillförd energiQt är transmissionsförluster inkl. köldbryggor
Qv är ventilationsförluster
Ql är luftläckageförluster, otätheter och vädring
Qtvv är uppvärmning av tappvatten
Qspill är uppvärmt vatten i spillvattnet
Qdr,el är distributions- och reglerförluster
Qvå är värme från värmeväxlare, värmepump, solvärme, solceller mm
Qtillskott är värme från personer, belysning, hushållsmaskiner mm
Qsol är strålningsvärme från solen/rymden, som är negativ nattetid
7 http://www.boverket.se/Bygga--forvalta/Energideklaration/Energiexpert/ 8 Tillämpad byggfysik s 62, Petersson, Studentlitteratur 2007
Figur 1. Energibalans (Bild: författaren)
Storleken på de olika energiförlusterna beror alltså på skillnaden på temperaturen utom- och inomhus, hur byggnaden och dess installationer är konstruerade och hur byggnaden används.
Specifik energianvändning10
För att kunna jämföra olika byggnaders energianvändning delar man den tillförda energin med den uppvärmda ytan.
temp energi Specifik energi A Q Q =
[
KWh/m2år]
(2)Atemp är golvytan inomhus där temperaturen är mer än 10°C. Den tillförda energin i en
befintlig byggnad är energin till värme, kyla, tappvatten, drift med mera, plus gratis energi i form av solstrålning och värme från användarnas verksamhet.
Allmänt om energiförluster
Förutsättningen för att det ska ske en energiöverföring genom klimatskalet är att det finns en skillnad i temperatur mellan ute och inne. Då innetemperaturen ofta är den samma blir således uteklimatet avgörande. Här spelar byggnadens geografiska läge stor roll. Dels var i landet byggnaden ligger, dels hur utsatt byggnaden är för väder och vind. Klimatologiskt baserade riktvärden vid dimensionering finns att tillgå i form av tabeller.
Uteklimatet varierar inte bara med årstiderna utan även över dygnet. Här spelar klimatskalets värmelagringsförmåga, materialens värmekapacitet, stor roll. En tung byggnadskropp kan lagra värme och därmed jämna ut effektbehovet över dygnet. Detta kan vara energieffektivt eftersom gratisvärmen från exempelvis solinstrålning lagras i konstruktionen och kan avges under den kallare natten. Förutsättningen är dock att klimatskalet är tillräkligt välisolerat, så att den lagrade värmen inte direkt leds bort. Tillämpat i praktiken innebär detta att
klimatskärmen bör ha utvändig isolering och att värmelagringen sker på klimatskärmens insida.
Bild 1. Aktivt värmelagringsdjup i olika material under en dygnscykel (Hagentoft 1997)11
Värmelagringsförmågan hos ett material är avhängigt av dess densitet, ju tyngre material desto bättre värmelagringsegenskaper. Tjockleken på den värmelagrande innerväggen ges av diagrammet ovan. En tegelvägg som är vanligt förekommande i äldre fastigheter har, enligt bild 1, ett aktivt lagringsdjup på cirka 120 mm. Motsvarande värde för exempelvis betong i ett bjälklag är 150 mm.
Ur fukthänseende kan dygnstemperaturvariationerna medföra fuktrörelser både utåt och inlåt i konstruktionen. Exempelvis kan en varm tegelvägg dagtid bli uppåt 40°C vilket kan medföra kritiska värden av relativ fuktighet mot väggens insida.
På grund av temperaturskillnaderna sker alltså en energiövergång genom klimatskalet. Ekvation 1 beskriver olika sorters energiförluster genom en byggnad. Principerna för energitransport kan sammanfattas som: strålning, transmission (ledning) och konvektion (luftrörelser). De nämnda energitransportprinciperna samverkar och energi- och fuktnivåerna varierar i mycket högre grad än de ingångsvärden man normalt använder sig av vid
dimensionering.12
Vid värdering av energianvändningen bör man göra en heltäckande inventering av
energiförlusterna och titta på VVS-lösningar, fönster, isolering, köldbryggor och användning. Jag kommer att behandla detta mera specifikt senare i fallstudien.
11 Föreläsningsbild, Jonny Kronvall, Mah 2010
U-värde13
För att bestämma en byggnadsdels isoleringsförmåga beräknas
värmegenomgångskoefficienten som också kallas U-värdet. Om man känner till transmissionsförlusterna Qt ges U-värdet av:
m om t m T t A Q U Δ ⋅ = 1 max [W/m2K] (3) Qt = transmissionsförluster Aom = aktuell klimatskalsarea m T
tΔ = antalet gradtimmar, ett mått på temperaturskillnaden mellan ute och inne
Känner man ett enskilt materialskikts värmeledningsförmåga, λ-värde, kan värmemotståndet R beräknas enligt: i i i d R λ = [m2K/W] (4) Ri = skiktets värmemotstånd [m2K/W] di =skiktets tjocklek [m] λi = skitets värmeledningsförmåga [W/mk]
För ett material som består av flera homogena skikt kan ett totalt värmemotstånd beräknas enligt:
RT = Rsi + ∑Ri + Rse [m2K/W] (5)
RT = totalt värmemotstånd [m2K/W]
Rsi = värmeövergångsmotstånd för ytor på insidan av konstruktionen, antas vara 0,13 m2K/W
Rse = värmeövergångsmotstånd för ytor på utsidan av konstruktionen, antas vara 0,004 m2K/W
Ett U-värde kan sedan beräknas enligt:
T
R
U = 1 [W/m2K] (6)
Vill man uppskatta U-värdet vid projektering görs detta enligt ekvationen nedan. Olika materials värmemotstånd ges av mätningar och finns samlade i tabeller eller hos tillverkare. För byggnadsdelar som består av flera olika material, exempelvis en isolerad reglad vägg, beräknas U-värdet på två sätt (λ-värdesmetoden och U-värdesmetoden) och man beräknar därefter ett medelvärde, motsvarar Ui i ekvation 7.
Ett medelvärde för en byggnads U-värde, genomsnittlig värmegenomgångskoefficient Um,
kan beräknas och då inkluderar man köldbryggors inverkan. Köldbryggorna kan fås ur tabeller eller beräknas med beräkningsprogram exempelvis VIP+14.
13 Byggnadens klimatskärm, kapitel 7, Peterson, Studentlit1iteratur 2009 14 http://vip.strusoft.com
om j k k i i m A X l A U U = ∑ ⋅ +∑ψ ⋅ +∑
[
W /m2K]
(7)U,i = U-värdet för den aktuella byggnadsdelen
Ai = byggnadsdelens area
k
ψ = värmegenomgångskoefficient för linjära köldbryggor
lk = längden på den linjära köldbryggan
Xj = värmegenomgångkoefficient för punktformig köldbrygga
Um-värdet för exempelvis ett fasadparti innehåller alltså komponenter från olika väggtyper,
dörrar och fönster, men också bidragen från köldbryggor. Linjära köldbryggor är sådana som uppstår vid anslutningar mellan olika byggnadsdelar exempelvis en takfot eller ett hörn. Punktformiga köldbryggor uppstår skärningspunkterna av de linjära.
Energiberäkningsprogram
De kanske vanligaste energiberäkningsprogrammen inom svensk byggbransch idag är Enorm15 och VIP+. Det senare har fler funktioner för beräkning av värdet på specifika
köldbryggor. Gemensamt för båda är att ingångsvärden spelar stor roll för resultatet och att många av dessa, främst innetemperatur och tillskottsvärme, är schablonvärden vilka är svåra att verifiera.
Beräkningsfel
Att beräkna en byggnads energibehov är viktigt sett ur ett ekonomiskt och tekniskt perspektiv. För att kunna ta sig an uppgiften måste dock antaganden och generaliseringar göras. En jämförelse mellan beräknad och verklig energianvändning i några byggnader i Västra hamnen i Malmö visar på beräkningsfel på 40-60%. Här är det både frågan om fel indata,
glädjekalkyler beträffande köldbryggor och inomhustemperaturer, och brister i beräkningsprogrammets (enorm) hantering av bland annat tillskottsenergi från
solinstrålning.16 Energiberäkningsprogram kan dock med fördel användas för att jämföra exempelvis olika konstruktionslösningar.
Gratisvärme
Gratisvärmen i en byggnad kan som tidigare nämnts erhålls genom solinstrålning och användarnas aktiviteter. Man kan tillgodogöra sig gratisvärmen på flera sätt bland annat värmelagring i väggar, bjälklag och inredning eller värmeväxling av frånluften.
Klimatskalets U-värde spelar naturligtvis stor roll men också, som tidigare beskrivits, hur klimatskalet är uppbyggd med avseende på värmelagring. De värmelagrande materialen, oftast med hög densitet, bör vara på den uppvärmda sidan av skalet. Om konstruktionen består av en tegelstomme, som i fallet med många äldre fastigheter, är en sådan lösning svår att uppnå om man samtidigt inte vill förändra fasadens karaktär igenom att tilläggsisolera.
15 http://www.equa.se/enorm/index.html
Gratisvärmen kan också tas tillvara genom värmeväxlare och värmepumpar. Vilken VVS-lösning som väljs vid renovering beror på de befintliga systemen och på hur stor förändring man väljer att systemuppgraderingen ska medföra.
Installationer
Installationer ingår, som tidigare visats, i en byggnads energiballans på flera sätt. Energi tillförs byggnaden genom el, olika bränslen eller via fjärrvärme. Inom fastigheten förs energin vidare genom olika medier, vanligast vatten eller luft.
I äldre fastigheter är vattenburna värmesystem vanligast. En panna eller fjärvärmeväxlare finns ofta i källarplan vilken förser byggnadens radiatorer med värmevatten.
Ventilationssystem kan delas in i fyra huvudtyper: S-, F-, FT- och FTX-system. System med självdrag, S-system, bygger på skorstensverkan i byggnaden. Frånluftsystem, F-system, är i princip ett självdragsystem med mekanisk frånluftfläkt. För att kontrollera och förvärma tilluftflödet finns från- och tilluftsystem, FT. Ansluts en värmeväxlare kallas systemet FTX. Om man istället ansluter en värmepump som värmer vatten kallas det FVP.
För att möta moderna luftflödeskrav installeras ofta FT-system i äldre fastigheter. Detta kan få stora konsekvenser interiört. Innertak monteras för att ge plats år luftkanaler. Detta leder till lägre takhöjd. Stora fläktrum, ibland på yttertaket, och buller är också vanliga resultat av ventilationsuppgraderingar. Systemet kräver också mer underhåll än ett S- eller F-system.
Historisk utvikning om värme- och ventilationssystem17
Äldre tiders uppvärmningssystem var luftburna. Kakelugnen var vanlig från slutet av 1700-talet. Syftet var primärt att värma men eldningen medförde relativt stora luftomsättningar i rummen. Mot slutet av 1800-talet utvecklades den så kallade ventilationskakelugnen. Denna anslöts till en separat inluftkanal som värmde luften som sedan strömmade ut i rummet. I större byggnader som exempelvis skolor och sjukhus byggdes vid slutet av 1800-talet centrala luftvärmesystem, så kallade kaloriferer. Dessa hade ett värmt rum i källaren som via murade kanaler försåg byggnadens rum med varm luft.
Runt 1920 blev den vattenburna värmen dominerande och därmed separerades värmen och ventilationen. Murstocken blev då frånluftskanal med självdrag och uteluft sögs in genom ventiler i fasaden. Eftersom man inte längre eldade i kakelugnarna blev murstocken kallare vilket medförde sämre drag. Då husen på 1930-talet blev djupare, takhöjden lägre och lägenheterna försågs med WC och bad slogs frånluftkanalerna samman och försågs med en fläkt. Nu blev systemen mindre väderkänsliga och murstocken kunde göras mindre. Man började vid denna tid att förse WC och kök med frånluftsdon och uteluften sögs in genom ventiler i fasaden av det undertryck som bildades mekaniskt. Större luftflöden medförde dragproblem. Tekniker att förvärma uteluften, främst genom att uteluften passerade genom radiatorer, fanns tidigt men behovet av värmd tilluft blev allt större.
Efter andra världskriget blev FT-system vanliga och ventilationssystemet blev gradvis inte längre en del av byggnadens konstruktion. Däremot tar ventilationssystemet större och större volym i anspråk och systemen blir efterhand allt komplicerade. Problem med för varma rum,
speciellt rum med många elektriska apparater som i kontorslokaler, avhjälps ofta med att kyla med stora luftflöden.
Enligt ”Som man bygger får man ventilera” finns det stora vinster med att bygga vidare på det existerande kanalsystemet vid en ventilationsuppgradering. Exempelvis kan högre takhöjd ge större konfort och värmen i frånluften, i fallet med ett F-system, kan återföras till värme- och tappvatten.
Allmänt om ekonomi
Hur lönsam är en energibesparade investering? I denna uppsats väljer jag att inte inta en idealistisk hållning vilken kan mynna ut i antagandet att alla investeringar som medför energieffektiviseringar är eftersträvansvärda. Istället väljer jag att se investeringar ur den enskilda fastighetsägarens perspektiv som ett medel för ekonomiska besparingar och därmed bättre lönsamhet.
LCC-metod
Ett vanligt sätt att värdera en investering är att tillämpa pay back-metoden. Denna går ut på att man räknar ut hur lång tid det tar för en investering att tjänas in. Begränsningarna med denna metod är att den inte tar hänsyn till investeringens livslängd, kapitalkostnader och
vinstanspråk. Detta kan uppmuntra till ett kortsiktigt och likvidfokuserat agerande. 18
Med livscykelkostnaden eller Life Cycle Cost-metoden beräknas alla kostnader under
investeringens livslängd. Investeringskostnader, drift och underhåll med mera räknas med och räknas om till ett nuvärde där räntor och inflation är beaktade. 19 En byggprocess består av olika skeden och aktörer. Byggnaden har dessutom många slags komponenter med olika livslängder. Energipriser, regelverk, underhåll- och kapitalkostnader förändras under de kanske 20-50 år som är en byggnadsdels livslängd. Att göra en sammantagen LCC-beräkning för ett byggprojekt blir därför komplicerat. Fördelen med LCC-metoden är att hela kostnaden beräknas och kan sedan presenteras som en årskostnad. Härigenom får man sannolikt den i längden billigaste lösningen. Nackdelen med LCC-metoden är att den är komplicerad att göra och kräver ett långsiktigt agerande med ekonomiskt tålamod, vilket inte alltid finns.
Kostnadseffektivitet och CEI-värde 20
Goodacre och Wilkinson har i en studie av olika energieffektiviseringsåtgärder i
Storbritannien (2002) använder ett index, NHER-värdet, för att värdera hur energieffektiv en byggnad är. Värdet är baserat på ett energiberäkningsprogram, av National Energi Services Ltd och beaktar var byggnaden ligger och dess utformning, konstruktion och installationer. Även energislag och energipris för uppvärmningen ingår i beräkningen. Underlaget för studien är 78 privatägda byggnader med hyresrätter var av 73 % av byggnaderna var byggda före 1930. Studien föreslår ett antal energieffektiviseringsåtgärder vilka med samma
beräkningsgång ger ett nytt och bättre NHER-värde. Åtgärderna som behandlas är:
18 Energieffektivisering av tre flerbostadshus från 50-talet, Burman, Persson, Lth 2008 19 www.energimyndigheten.se
20 Promoting energy efficiency in the private rented sector, Wilkinson, Goodacre,
• Tilläggsisolering av vind med 100 mm extra värmeisolering på vindsbjälklag • Tilläggsisolering av väggar med 50 mm extra värmeisolering
• Tilläggsisolering av golv med 100 mm extra värmeisolering i golvbjälklag • Utbyte av fönster från 1-glas- till 2-glasfönster (U-värden anges inte) • Uppgradering av belysning genom byte till lågenergilampor
• Uppgradering av värmesystem (värmevatten- och uppvärmningssystem)
Kostnadseffektiviteten per m2 golvyta av åtgärderna, benämnd Cost-effectiveness index value
(CEI-värde), beräknas enligt:
CEI-värde = 1000 · Förändring av NHER-värde / (kostnad för åtgärden per m2 golvyta)
Med hjälp av CEI-värden kan åtgärdernas kostnadseffektivitet värderas och rangordnas. En lista med åtgärderna, var för sig och flera åtgärder tillsammans, sammanställdes av
författarna:
1. Endast uppgradering av belysning 2. Endast tilläggsisolering på vind 3. Endast uppgradering av värmesystem
4. Tilläggsisolering vind och uppgradering av värmesystem
5. Tilläggisolering vind, tilläggsisolering golv och uppgradering av värmesystem 6. Samtliga åtgärdsförslag
7. Tilläggsisolering golv och uppgradering av värmesystem
8. Tilläggsisolering golv, tilläggsisolering vind och uppgradering av värmesystem 9. Tilläggsisolering vägg och uppgradering av värmesystem
10. Tilläggsisolering vind, tilläggsisolering vägg, tilläggsisolering golv och uppgradering av värmesystem
11. Tilläggsisolering vägg, tilläggsisolering golv och uppgradering av värmesystem 12. Tilläggsisolering vind och tilläggsisolering vägg
13. Tilläggsisolering vind och tilläggsisolering golv
14. Tilläggsisolering vind, tilläggsisolering vägg och tilläggsisolering golv 15. Endast väggisolering
16. Tilläggsisolering vägg och tilläggsisolering golv 17. Endast tilläggsisolering golv
18. Utbyte av fönster
Att jämföra resultaten i studien med kvarteret Oket inbegriper flera möjliga felkällor. De priser som gällde i Storbritannien 2002 både beträffande energi- och renoveringskostnader är svåra att kontrollera både för att de inte redovisats i materialet och av rent praktiska skäl. Vad författarna inkluderat i kostnaderna är inte heller tillfullo redovisat. Åtgärderna som
författarna utgår ifrån är dessutom förmodligen inte de samma som byggherren i fallet med kvarteret Oket överväger att genomföra. Exempelvis kan 100 mm tilläggsisolering på
vindsbjälklag bedömas vara ganska lite och vilket slag av uppgradering av värmesystem som avses i studien anges inte.
Dock ger åtgärdslistan en grov fingervisning av vad som är kostnadseffektivt vid
energieffektiviseringar. Listan kommer längre fram i texten att jämföras med de åtgärder som byggherren planerat att utföra.
Objektsbeskrivning Kvarteret Oket
Kvarterets stil
Datering av huskropparna21
Jag avser att främst fördjupa mig i två av Kvarteret Okets huskroppar. Dessa är 2 och 3 i figuren. Kvarterets delar är uppförda vid olika tillfällen.
Gathuset i västra hörnet av kvarteret (1) byggdes vid sekelskiftet.
Den större längan längs Spångatan (2) uppfördes 1935-1938. Dess västra del byggdes sannolikt 1910, äldre ritningar finns inte att tillgå enligt Hellqvist, med en påbyggnad 1927. Denna del inkorporerades senare med resten av byggnaden.
I vinkel från denna byggdes ett gårdshus (3) i tre våningar i kvarterets östra del 1945. Detta byggdes på med ytterligare två våningar 1970.
Bild 2. Kvarteret Okets fasad mot Spångatan (norr) och gård åt söder (Bilder: Hitta.se)
Omgivande bebyggelse22
Kvarteret Oket ligger vid Amiralsgatan i Malmö. Gatan tycks utgöra en gräns mellan sekelskiftes stilar i väster och modernare bebyggelse i öster. Här dominerar byggnader från 1920-1940-talet med lamellhus och storgårdskvarter i något friare form än de rektangulära rutnätskvarteren som dominerar på Amiralsgatans västra sida, se bild 3.
21 Förfrågningsunderlag 2009-05-07, Hellqvist, SWECO 2009
Bild 3: Fastigheten i kvarteret Oket (rödmarkerat) med lamellhus i sydost, storgårdskvarter i nordost och äldre rutnätskvarter i väster. Bild: Hitta.se
De närliggande fasaderna väster om Amiralsgatan bedömer jag stilmässigt går i mestadels 1910-tals Jugend och 1890-talets Nystilar, med några enstaka fasader från 1940-talet. Kanske beror stilbrotten på rivningar. Många av fasaderna är renoverade, ofta med stilförvanskande fönsterbyten.
Bild 4. Omgivande bebyggelse i 360°-vy (Kv. Oket i mitten)
Bedömning av kvarteret Okets arkitektoniska stil
Kvarteret Oket utgörs som tidigare beskrivits av tre huskroppar byggda vid olika tillfällen. Byggnadens bidrag till stadsrummet ges framför allt av fasaden mot Spångatan. Här ser jag tydligt två olika formspråk.
Den äldre delen refererar till 1890-talets Nystilar med sitt rustika tegel och med tornet i nordvästra hörnet. Burspråkens kupor och frånvaron av klassiserande ornamentik ger också byggnaden tydliga drag av Jugend.23
Den del av fastigheten som stod färdig 1938, till vänster i bild 5a, har flera av
funktionalismens särdrag. Den långa smala huskroppen har generöst med ljusinsläppande fönster mot söder. Fasaden är inte ornamenterad och försedd med tydliga linjer och ytor som med balanserad asymmetri ger byggnaden dess moderna uttryck.24 I byggnaden finns också väggmålningar med arbetarmotiv, se bild 5b.
Bild 5a, 5b. Kv. Oket, fasad mot Spångatan och väggmålning (Bild av väggmålning, 5b: SWECO)
Gårdshusets med dess enkla lite kantiga tegelfasad, dess relativts stora bredd och den något monotona fönstersättningen anar man ett mera kostnadseffektivt byggande än vad som
tidigare var rådande. Detta var ett vanligt sätt att bygga under 1940-talet. 25 Intrycket förstärks av den extra våning och det stora fläktrummet på taket som byggts till 1970. De båda lådorna på taket, fläkt- och hissrummet, förstärker intrycket av påbyggnad och harmonierar dåligt med resten av byggnaderna. Tillika gör gårdshusets två extra våningar att detta visuellt dominerar, sett från öster, över det mera stilfulla gathuset.
Bild 6. Kvarteret Okets fasad mot öster (i förgrunden livsmedelsaffären COOP)
Kvarteret Oket läge i blickfånget vid den öppna platsen i korsningen mellan Nobelvägen och Spångatan i kombination med den tydliga årsring i stadens bebyggelse som avtecknar sig här gör kvarteret arkitekturhistoriskt intressant. Jag bedömer, med stöd av min analys, att gathuset är mera stilrent än gårdshuset varför en renovering av gathuset bör ske extra varsamt. Detta anser också Malmö stad som har infört restriktioner kring renoveringar av fastighetens fasad.26
24 Arkitekturens historia, Gympel, Könemann Verlagsgesellschaft mbH 1998 25 Så byggdes staden, s. 104-105, Björk, Nordling, Reppen, Svensk byggtjänst 2008 26 Muntligt, Mats Ohlsson, projektledare Akelius
Byggnadernas konstruktion
Inventering och beskrivning av huskropparna
Jag kommer här att redovisa inventeringen av fastigheten med avseende på konstruktion. Fastigheten delas in i tre huskroppar vars byggnadsdelar jag sedan beskriver. Eftersom huskropparna är byggda vid olika tidpunkt är indelningen gjord med utgångspunkt i detta. Huskropp 1 ingår inte i det renoveringsprojekt som tangerar mitt arbete. Men eftersom den ansluter till och förmodligen överlappar de övriga byggnaderna analyserar jag även den i korthet.
Att göra en korrekt inventering av en äldre byggnad med begränsat ritningsunderlag är svårt. Konstruktionen är ibland dold av ytlager och de bevarade ritningarna kanske inte
överensstämmer med det som faktiskt byggdes. Till min hjälp vid inventeringen har jag haft ett förfrågningsunderlag av Sweco, ritningar över fastigheten och boken Så byggdes husen 1880-2000.
Huskropp ett
Den äldsta huskroppen (1) är enligt min analys av fasaden byggd runt sekelskiftet. Byggnader från denna tid hade ofta en grund bestående av kallmurad sten, alltså utan cement, varpå man byggde vidare med oarmerad betong med sparsten. Dessa består av är större stenar som fungerar som ballast. Därefter fortsatte man med tegel. Tegelytterväggarna är tjocka,
motsvarande två tegelstenar (2·25 cm, plus bruk och puts) längst ner, en och en halv tegelsten på mitten och en tegelsten på de översta våningarna. Bjälklagen, förmodligen i trä, ligger mellan fasad och hjärtvägg och är förankrade i yttermur och gavel med järnbeslag, så kallade ankarslutare. Vinden består av brandcellsgräns i bjälklaget av tegel eller tung kalksand. Takets konstruktion är förmodligen svensk takstol.
Huskropp två, gathuset
Huskropp två är försedd med modern fasad. Den västra delen är enligt Swecos inventering ursprungligen från samma tid som huskropp ett, men har blivit påbyggd 1927 och senare integrerad med resten av huskroppen som färdigställdes 1938. Äldre uppgifter än 1927 finns inte, enligt SWECO, att tillgå. Den östra delen är byggd med något nyare metoder än den
västra. De olika metoderna avspeglar alltså tiden för uppförandet vilket bekräftas av de olika konstruktionslösningarna i bjälklagen.
Det äldsta källarbjälklaget består av så kallade Bremervalv, vilka var vanliga i tegelhus kring sekelskiftet27. Valven är murade i vanligt tegel och vilar på stålbalkar. Övriga bjälklag i denna del av huskroppen är nyare och är samtliga hålkroppsbjälklag, bestående av armerade
betongbalkar med sparkroppar av tegel. Teglet är speciella sparkroppar vilket börjades
användas runt 192028, se bild 8 och 10. Detta bekräftar alltså uppgifterna ovan om byggnadsår och antyder att husets västra del är byggd på samma grundläggning som huskropp ett.
Bild 7. Bremervalv (Bild: SWECO) Bild 8. Hålkroppsbjälklag (Bild: Björk, Svensk byggtjänst 2002)
I byggnadens östra del är bjälklagen gjutna i betong på stålbalkar, se bild 9 och 11. Denna metod började användas flitigt på 1940-talet och kanske har huset byggts i sektioner och ny teknik använts i det avslutande skedet.
Bild 9. Bjälklag i betong (Bild: Akelius)
Bild 10. Hålkroppsbjälklag med sparkroppar i tegel Bild 11. Nyare betongbjälklag med blottad stålbalk
27 Så byggdes husen 1880-2000, sidan 60, C. Björk m.fl. Svensk byggtjänst 2002 28 Så byggdes husen 1880-2000, sidan 70, C. Björk m.fl. Svensk byggtjänst 2002
I övrigt består huskropp två av traditionella tegelytterväggar som vilar på en grundläggning av betong, se bild 13. Den västra äldre delens gårdsfasad går tydligt att skilja från den nyare, främst på de murade valven över dess fönster, se bild 12.
Bjälklagen som beskrivits tidigare är fribärande och bärs upp av ytterväggarna och
trapphusen. Detta innebär att samtliga innerväggar är ickebärande och sålunda byggda med varierande lätta material.
Bild 12. Gammal och ny fasad Bild 13. Sektionsritning (Bild: Akelius)
Den femte och översta våningen är indragen, se sektionsritning bild 13. Väggarna är
träregelväggar med panel som är klädd med kopparplåt. Invändigt finns också panel vilken är putsad. Utrymmet mellan panelerna utgörs av reglar och luft eller värmeisolering. Det mindre loftgångsgolvet är täckt med betong och asfalt och består av det utskjutande
hålkroppsbjälklaget, som därmed kan sägas utgöra terrassbjälklag.
Takkonstruktionen är en låg kallvind. Denna är byggd med takstolar av trä vilka är täckta med råspont och kopparplåt. Om den femte våningen är värmeisolerad framgår inte av
Huskropp tre, gårdshuset
Huskropp tre stod färdig 1945, men byggdes på med våning fyra och fem 1970. Även här är de ursprungliga väggarna massiva tegelväggar, men den norra delen av våning fyra och fem är en pelar-balkkonstruktion med utfackningsväggar. Lasterna av de nya våningsplanen bärs upp av nyinstallerade pelare som för lasten ner till den förstärkta grunden, se bild 14.
Utfackningsväggarna består av träreglar med värmeisolering med gips på insidan och internit, luftspalt och fasadtegel på utsidan. I den södra delen förstsätter dock den bärande tegelfasaden ända upp till taket. Ovanför fönsterraderna är solskydd monterade.
Bild 14. Pelarbas från nybyggda våningsplan. Bild 15. Ny vägg möter befintlig vägg.
(Bild: SWECO) (Bild: Akelius)
Bjälklagen är platsgjutna i betong, ofta värmeisolerade på ovansidan, som bärs upp av betongbalkar som i sin tur vilar på ytterväggarna. I de två tillbyggda våningsplanen, som har pelar-balkkonstruktion, består bjälklagen av så kallade TT-kassetter, se bild 17. Dessa är prefabricerade betongelement med integrerade balkar med förspänd armering. Formen i sektion liknar två ”T” där av namnet.29 På dessa ligger isolering, betong och golv. I
källarbjälklaget ligger betongbjälkarna både längs- och tvärled, vilandes på hjärt-, inner- och ytterväggar. Bjälklagen närmast gårdshuset är platsgjutna, förmodligen eftersom vinkeln mellan gårdshuset och gathuset inte är rät.
Bild 16. Vägg, isolerat bjälklag och tak. (Bild: Akelius)
Taket är av takpappklädda takelement av lättbetong (250 mm tjocka) som vilar på
betongbalkar, se bild 18. På taket i byggnadens norra ända finns ett större fläktrum. Detta är byggt av stenullselement och är täckt med plåt. I söder finns ett hissmaskinrum av okänd plåtklädd konstruktion.
Bild 17. TT-kassetter med pelare Bild 18: Betongtakstol med befintlig ventilation
Sammantaget är alltså gårdshuset konstruktionsmässigt en mera mångsidig byggnad. Även stilmässigt är det mindre stilrent. Tekniker och val av konstruktionslösningar är dock tidstypiska. Det är snarast processen kring tillbyggnationerna som ger gårdshuset dess ingenjörsmässiga karaktär, vilken här kännetecknas av att den rumsliga och estetiska gestaltningen i stor utsträckning har underställts produktionssättet .
Befintliga VVS-lösningar
Ventilationssystem
Byggnaderna har idag FT-system. Alltså med fläktar och kanaldragningar för både tilluft och frånluft. Det finns också en kylanläggning som försörjer de centrala delarna av gathuset med komfortkyla. Ventilationskanaler finns i undertak, schakt och ett ventilationsvåningsplan i gathuset. På taket på gårdshuset finns ett större fläktrum och på gathusets tak finns ett mindre. Ytterligare ett ventilationsutrymme finns på plan fyra i gathuset. Fläktrummen på taken är från cirka 1970 då byggnaden renoverades och byggdes om. Båda huskropparna saknar murstock och den ursprungliga ventilationsanläggningen fanns sannolikt i
ventilationsutrymmet på plan fyra. Jag har tidigare visat att gathuset har bjälklag av en för 1940-talen vanlig typ. Det är också vid denna tid som FT-systemen blev vanliga och man övergav murstocken till förmån för ett lättare kanalsystem. Det befintliga ventilationssystemet har liten och delvis ingen värmeåtervinning och det saknas specificerade uppgifter på
energimängder.
Bild 19. Fläktrum på gårdshus (till höger) Bild 20. Fläktrum på gathus
Värmesystem
Byggnaden försörjs med fjärrvärme. Fjärrvärmen kommer in i fastigheten från Spångatan och är kopplad till en värmeväxlare i gathusets källare. Uppvärmningen sker med ett vattenburet system som försörjer radiatorer och tilluft med värme. Byggnaden har sannolikt även i originalutförandet haft radiatorer då vattenburen värme vilket, som tidigare nämnts, var vanligt sedan 1920-talet.
Resultat
Klimatskalets byggnadsfysikaliska egenskaper och förslag på åtgärder
Jag utgår i mina resonemang kring klimatskalet byggnadsfysikaliska egenskaper främst från de principer och exempel som finns beskrivna i Bengt-Åke Petterssons Tillämpad byggfysik, (Studentlitteratur 2007). Jag kommer att behandla olika vägg- och taktyper som förekommer i byggnaderna och ge förslag på energibesparande åtgärder för de befintliga konstruktionerna. Grundmur och källargolv analyserar jag inte då en eventuell renovering av dessa inte påverkar byggnadens yttre.
Massiva tegelväggar
Massiva tegelväggar, som finns i gathuset och delvis i gårdshuset, är en dåligt isolerad konstruktionslösning där anslutningen till bjälklagen dessutom utgör köldbryggor. En 400 mm massiv tegelvägg, alltså en 1½-stensvägg med 15 mm fog och 15 mm invändig puts, har enligt SWECO ett U-värde på 1,0 W/(m2K). Detta är dock ganska lågt räknat. En beräkning
av väggens U-värde ger enligt ekvation (5) och (6):
RT = Rsi + ∑Ri + Rse (5) , ger
RT = (0,13 + ((0,120+0,250) /0,7) + ((0,015+0,015)/1,0) + 0,04) = 0,729 m2K/W
där, Rsi = 0,13 m2K/W λputs = 1,0 W/mK
Rse = 0,04 m2K/W λtegel = 0,7 W/mK 30 , ger
U-värdet kan sedan beräknas enligt:
U = 1 / RT (6) , ger
U = 1 / 0,688 = 1,37 W/(m2K)
Värmetrögheten hos tegelväggen är inte tillräcklig för att överbrygga dygnsvariationerna av temperaturen utomhus. Om värmetröghetens positiva effekter ska bidra till att nämnvärt minska energiförlusterna bör fasaden isoleras utvändigt med minst 100 mm isolering.31 Detta medför dock en stor förändring av byggnadens fasad.
Vid invändig tilläggsisolering av massiva1½-stens tegelväggar har Ann-Charlotte Anderssons avhandling ”Invändig tilläggsisolering” (Lund 1979) visat att medelfukthalten i teglet
generellt blir högre med invändig tilläggsisolering utan ångspärr. Vintertid blir skillnaderna störst eftersom teglets temperatur blir lägre på grund av den invändiga värmeisoleringen och att uttorkningen inåt dessutom hindras. Effekten ökar med tjockleken på värmeisoleringen. Figur 1 visar ångspärrens beräknade inverkan på en 1½-stens tegelvägg i Lund utan
uppvärmande solstrålning. I figuren ges att under vintern blir det mycket hög medelfukthalt i teglet med invändig tilläggsisolering (100 mm mineralull) utan ångspärr, medan om en invändig ångspärr finns blir medelfukthalten betydligt lägre. Störst inverkan på
medelfukthalten i teglet, visar Andersson, har dock utomhusklimatet, det vill säga
30 λ-värde för massivt tegel och kalkcementbruk, enligt Tillämpad byggfysik, Petersson, Studentlitteratur 2007 31 Värmelagring i byggnader, Nilsson, Vendel, Karlstads univeristet, 2008
utomhustemperatur, luftfuktighet, och mängden slagregn och solstrålning. Det samma gäller för teglets torktid efter slagregn.
Figur 1. Medelfuktighetens variation i en 1½-stens tegelvägg i Lund med och utan invändig tilläggsisolering samt utan solstrålning. Fukttillskottet inomhus 3·10-3 kg/m3. (Bild: A-C Andersson, Lund 1979)
Risk för kondensutfällning i mellan tegel och värmeisoleringen bör bedömas som stor
vintertid i fallet med värmeisolering utan ångspärr. Detta framgår av figur 2 som visar ett snitt av tegelväggen. Väggens insida är till höger och W100 motsvarar RH 100 % för tegel. 32
Figur 2. Fuktfördelningen i en 1½-stens tegelvägg i Lund med och utan invändig tilläggsisolering samt utan solstrålning. Fukttillskottet inomhus 3·10-3 kg/m3. 1.9 och 1.12 motsvarar 1 september och 1 december.(Bild: A-C Andersson, Lund 1979) Slutsatsen som kan dras är att invändig värmeisolering av massiva tegelväggar bör förses med invändig ångspärr och att osäkerhet råder kring tjockleken av den invändiga
värmeisoleringen. 100-150 mm värmeisolering bedöms dock vara relativt riskfritt. Vid extremsituationer, som exempelvis kraftigt ihållande slagregn vintertid, finns risk för att tegelskiktets insida blir våt. För att minimerar riskerna för mögel och röta bör organiskt material undvikas. Vid utförandet bör därför tegelväggens insida göras ren från tapetrester med mera och stålreglar eller oorgansiskt lim bör användas vid montering av
värmeisoleringen.
Det plåtklädda våningsplanet
Ur byggnadsfysikalisk synvinkel är femte våningen i gathuset en särskilt svag punkt. Terrassbjälklagets övergång till golvbjälklag utgör en köldbrygga, väggarna och taket är dåligt isolerade alternativt helt oisolerade utan effektiv ångspärr. Enligt SWECOs uppskattningar har tak och vägg ett U-värde på 0,4 W/(m2K). Här kan väggarna
tilläggsisoleras på insidan och förses med ångspärr. Detta förutsätter att man betraktar den plåtklädda fasadpanelen som ventilerad ytterbeklädnad och förser den med ventilerade don. Åtgärden är sannolikt arbetskrävande och inbegriper en viss osäkerhet med avseende på att väggens konstruktion kanske inte överensstämmer med ritningsunderlaget. Samma princip gäller för taket som idag är en ventilerad kallvind vilken man förse med isolerat vindsbjälklag. Eftersom den kallvinden består av organiska material är konstruktionen ändå att betrakta som en riskkonstruktion framför allt på grund av att luftläckage från underliggande rum kan kondenseras på insidan av kallvindens tak.
Utfackningsväggar
Utfackningsväggarna är som tidigare nämnts utvändigt försedda med luftspalt och fasadtegel. Innanförliggande isolering är också här relativt dålig men kan kompletteras med ytterligare isolering med ångspärr. Den befintliga utfackningsväggens beräknade U-värde är 0,45 W/(m2K).
Lättbetongtak
Gårdshusets tak i lättbetong är en konstruktion av enstegstätad lättbetong med ett beräknat U-värde på 0,5 W/(m2K). Taket kan tilläggsisoleras utvändigt. Förutsättningen är att
lättbetongen har möjlighet att torka nedåt. Detta kräver ett vattentätt tätskikt överst följt av isolering, diffusionsspärr och sist lättbetongtaket. Detta är en enstegstätad konstruktion som kräver stor noggrannhet vid byggandet då isoleringen inte kan torka om den blir våt. Därför måste den vara torr vid byggandet och i händelse av framtida läckage också fri från organiska material.
Invändig isolering som ligger an mot yttertaket är också en riskkonstruktion både med avseende på risken för läckage utifrån och kondensbildning inifrån. Taket förses med vatten- och diffusionstät beläggning följd av betongtak och isolering. Lättbetongen måste även här kunna torka inåt. Detta är svårare än i fallet med utvändig isolering då betongen är kallare. Om man däremot betraktar takkonstruktionen som en kallvind så kan ett isolerat vindsbjälklag byggas och kallvinden ventileras. Om oorganiska material används kan man betrakta
konstruktionen som relativt riskfri, då det befintliga yttertaket även det är av oorganiskt material i form av lättbetong.
Fönster och ytterdörrar
Fastighetens fönster idag är de ursprungliga med undantag för en del fönster i gårdshuset som tidigare bytts ut av bullerskäl. De ursprungliga fönstren är tvåglasfönster med båge och ram i trä. Några uppgifter på U-värde finns inte att tillgå men ett sannolikt U-värde på cirka 3.0
W/(m2K)33. Byggnadens ytterdörrar är i många fall bytta och av skilda slag. De har i många fall karaktären av inbrottsskydd, se bild 22. SWECO uppskattar en genomsnittlig ytterdörrs U-värde till 1.0. Samtliga öppningar finns i massiva tegelväggar. Den äldsta delen avväxlas med murade valv övriga har sannolikt inmurad armering.
Renoveringsåtgärder i fastigheten
Allmänt
Under arbetet med uppsatsen har byggherren Akelius gett NCC i uppdrag att renovera fastigheten. Upphandlingsformen är en totalentreprenad och entreprenadsumman är på cirka 44 Mkr. Totalt uppskattar Akelius att renoveringen och ombyggnaderna kommer att kosta cirka 65 Mkr. Uppdraget är att bygga om gårdshuset till studentboende, göra om gathusets västra del till ett äldreboende och bygga om resterande del av gathuset till ett gym med lokaler för gruppgymnastik, styrketräning, omklädning och administration.
Byggnadernas renoveringsbehov
Byggnaderna har under en tid stått delvis oanvända. Fastighetsägaren har efter en genomgång av fastigheten beslutat att byta ut fönster och ventilationssystem. Gymmet förses med
komfortkyla genom ett aggregat på gårdshusets tak. Man har också tänkt isolera taket på gathuset, tvätta fasaderna, montera balkonger mot innergården och över lag fräscha upp husen. Värme- och tappvattenssystemet bedömdes vara i relativt gott skick varför det kommer att behållas och anpassas till de nya funktionerna.
Då arbetet med renoveringen kommit igång upptäckte man att infästningarna på gathusets kopparklädda tak rostat sönder. Detta kommer sannolikt, enligt platschef Anders Thonäng, att medföra att gathusets terassvåningsplan istället kommer att kläs om med takpapp. Att klä med ny kopparplåt är inte tillåtet på grund av den negativa miljöpåverkan som detta medför på dagvattnet. Den karaktärsfulla roterande klockan på taket kommer också att tas ner.
Nya funktioner
Byggnaderna ska som tidigare nämnts byggas om till studentlägenheter, äldreboende och gym. Detta sker utan att påverka byggnadens fasader och tak. Den ursprungliga planlösningen görs däremot om helt. Eftersom byggnadens bjälklag spänner från yttervägg till yttervägg är arbetet relativt okomplicerat. De nya bostäderna och lokalerna försörjs med nytt
ventilationssystem och befintligt tapp- och värmevattensystem.
Länsstyrelsen har framfört krav på att grönytor och uteplatser ska anläggas på tomten. Detta har efter förhandlingar resulterat i att man bygger en upphöjd uteplats på gården, som
handikappanpassas med hiss, och en på gårdshusets tak. Växter planteras vid uteplatserna, på gården och på delar av innergårdens fasader.
Bild 21. Planerad utformning av innergård (Bild: Akelius / Arkitektkontoret Rydstern & Liliedahl AB)
Energieffektiviserande åtgärder34
Ett syfte med ventilationsrenoveringen var att ta bort ett gammalt slitet system och ersätta det med ett nytt. Detta anpassas till ny planlösning och nya funktioner. Under projekteringen tillämpades övergångsregler mellan BBR 15 och BBR 16. Övergångsreglerna gällde fram till januari 2010. Detta innebar lägre krav beträffande energianvändning och därmed mindre åtgärder.
Det nya ventilationssystemet är av typen FTX det vill säga från- och tilluft med värmeväxlare. Två fläktrum, ett stort på gårdshuset och ett i gathuset, används innehållande tre anläggningar. Äldreboendet och studentlägenheterna betjänas av var sin anläggning utrustad med en
plattvärmeväxlare med en verkningsgrad på 50-60 %. Gymmet får en egen anläggning med rotationsvärmeväxlare med en verkningsgrad på 75-90 % och en kylanläggning för
komfortkyla. Eftersom gymmet kommer att användas flitigt, och därmed ha relativt stort kylbehov, förs diskussioner om att ta tillvara värmen från kylanläggningen till att värma tappvatten. Man diskuterar även om att vintertid använda den kalla uteluften, så kallad frikyla, för att kyla ner mediet i kylsystemet. Incitamentet är som alltid, enligt Göran Andersson installationsledare på NCC, ekonomiskt. Investeringen i fastighetens nya ventilationssystem bedömer han har en pay off-tid på cirka 3-5 år.
Klimatskalet isolerande förmåga förbättras genom att byta till fönster med U-värden på cirka 1,2 W/(m2K). Yttertaket i gathuset kommer att förses med ett isolerat vindsbjälklag35.
34 Muntligt Göran Andersson, installationsledare, NCC
Enligt NCC kommer fastigheten att klara energikraven med god marginal. En orsak till de låga värdena är av beräkningsteknisk natur. I projekteringen utgår man från att gymmet kommer att ha lokaler i källaren, i form av spinningsalar. Detta innebär att dessa lokaler inkluderas i den uppvärmda golvarea, Atemp. Källarväggar på en till två meter under mark har
ett värmemotstånd på Kkällarvägg 1-2m = 1,7 m2K/W, vilket enligt ekvation 6 motsvarar ett
U-värde på Ukällarvägg 1-2m= 0,59 W/m2K. Motsvarande för källargolvet är Ukällarvägg 0-6m= 0,29
W/m2K.36 Dessa U-värden är väsentligt bättre än exempelvis de massiva tegelväggarnas även om värdena är sämre kraven omslutande byggnadsdelar, Uvägg=0,185W/m2 K. Dessutom har
källarväggar mycket liten fönsterarea. Tillskottsvärmen från spinningen kan också
tillgodoräknas. Den beräkningsgrundade arean blir alltså större, Um sänks och tillskottsenergin
ökas.
Att byggnaden kan klara kraven i BBR16 med avseende på Um-värde är orimligt. Däremot
klarar byggnaden enligt NCC kraven med avseende på energianvändning. Med råden om varsamhet som finns beskrivna i BÄR bör dock kvarteret Oket klara gällande regler väl. Det planerade energisystemet registrerar energidata från fjärvärmeleverantör och elleverantör. Någon intern insamling av data som avser energiåtgång kommer sannolikt inte att äga rum. Samtal förs om att registrera kylanläggningens energianvändning. Detta eftersom endast en hyresgäst använder komfortkyla och att man på så vis lättare kan bedöma hyreskostnaden. Kvalitativa resonemang kring resultaten
Energi och ekonomi
De delresultat och förslag jag formulerat under kapitlet Klimatskalets byggnadsfysikaliska egenskaper har inte prioriterats av byggherren. Undantaget är isoleringen av gathusets tak. Detta överensstämmer väl med åtgärdslistan baserad på CEI-värde, där tilläggsisolering av väggar har låg prioritet bland energibesparande åtgärder som är ekonomiska. Åtgärden väggisolering kommer på plats 15. Däremot hamnar isolering av vind och uppgradering av värmesystem och på plats två respektive tre. Som en sammantagen åtgärd hamnar dess på plats fyra. Bara uppgradering av belysning är en mera ekonomisk energieffektivisering än de två nämnda. Undersökningen av kvarteret Oket visar alltså på CEI-värdenas relevans i fallet kvarteret Oket.
Enligt Göran Andersson på NCC gick det att uppfylla gällande regler kring energianvändning, detta utan att göra några större förändringar av kvarteret Okets exteriör.
Fastighetsägaren Akelius är, enlig Göran Andersson på NCC, en kompetent och långsiktigt engagerad byggherre. Akelius har resurser och kompetens att genomföra stora renoveringar med förhållandevis lång återbetalningstid. Detta ger generellt både energieffektivare och mera långsiktigt ekonomiska lösningar. En förutsättning är förstås att ägaren har tillräckliga
ekonomiska resurser. Det framstår alltså som att renoveringsåtgärder med en kort
investeringscykel blir mindre verkningsfulla, med avseende på energieffektivisering, än de med längre. Om exempelvis en livscykelkostnad är underlag för investeringen blir
förmodligen investeringscykeln längre vilket enligt resonemanget ovan ger en större energieffektivisering.
Incitament för energieffektiviseringar hos användarna37
Utvecklingen av energisystem går, enligt Göran Andersson på NCC, i riktning mot ökad förfining av styr- och regleringstekniker. Framför allt kommer utbudet av avläsningsapparatur att öka i och med att krav ställs i BBR om att kunna specificera energianvändningen inom fastigheten. Detta ger fastighetsägaren möjlighet att låta varje hyresgäst stå för sin egen energikostnad. Försök med individuell debitering hos bland andra Växjöhem i Växjö har visat att en sådan lösning kan spara 10-20 % av den ursprungliga energianvändningen. För att mätutrustningen som har en avskrivningstid, det vill säga bör vara intjänad, på 10 år måste, för en normallägenhet på 65 m2, energieffektiviseringen vara 20 % eller mer. Med ett i undersökningen uppskattat fast energipris på 0,80 kr/kWh anser man denna lösning inte lönsam. En avgörande faktor för lönsamheten är alltså prisutvecklingen på energi och till viss del priset på mätutrustning.
I processen kring renoveringen av kvarteret Oket diskuteras att införa individuell debitering framför allt gentemot gymmet som försörjs med komfortkyla. Några resultat kan i dagsläget dock inte utläsas.
Byggnadsvård
Syftet med uppsatsen är bland annat att beskriva olika energieffektiviserande lösningar för fastigheten som samtidigt beaktar byggnadsvårdsaspekten. Efter att ha intervjuat
representanter för fastighetsägaren, projektör och entreprenör framträder en entydig bild av incitamenten i fastighetsbranschen; krav och ekonomi. Resonemang kring en byggnads attraktionsvärde på grund av dess autentiska intryck, eller byggnadsvård som egenvärde, förekommer inte alls mellan parterna i projekteringen av kvarteret Oket. Man hänvisar till krav från kommunens stadsbyggnadskontor som enda motiv till byggnadsvårdsåtgärder. Det framstår alltså som att en förutsättning för att en byggnads karaktär ska kunna bevaras i samband med en renovering är en aktiv, kunnig och engagerad myndighet.
Bild 22. Dörr i gathuset
Avslutande diskussion
I uppsatsen har beskrivits hur kvarteret Oket renoveras och uppfyller dagens krav på
energianvändning med ett i princip bevarat arkitektoniskt uttryck. Beslutsprocessen styrs av tekniska argument, som väggskikt och U-värden, ekonomiska incitament och regelverk. Uppsatsen har argumenterat för att bäst resultat nås med tydliga och högt ställda krav från myndigheter, i kombination med långsiktigt engagerade och kompetenta byggherrar. I fallet med kvarteret Oket valdes de tekniska lösningarna utifrån förutsättningarna som gavs av kraven från myndigheter och investeringens återbetalningstid.
I projekteringen av kvarteret Oket finns byggnadsvårdsperspektivet mest närvarande som myndighetskrav. De allmänna råd och krav som finns formulerade i BÄR, Allmänna råd om ändring av byggnad, var enligt mig inte prioriterade internt i byggprocessen. Hur
myndighetskrav formuleras, på vilka grunder, och hur myndighetsstyrningen ser ut kunde ha ingått i arbetet. Uppsatsen kunde också ha kompletterats med att undersöka möjligheter till myndighetsstyrning av projekteringen eller villkorade subventioner av krediter. Vidare kan fler aktörer intervjuas för att få en mera nyanserad bild av hur fastighetsbranschen hanterar arkitekturhistoriska värden.
Min undersökning av byggnadernas konstruktion baseras på Swecos undersökning. Jag har därför varit relativt styrd av dess resultat. Då jag tolkat och gjort egna undersökningar av konstruktionen med tillhörande åtgärdsförslag har jag sett att Swecos resultat överstämmer väl med mina. Om mina resultat varit annorlunda utan materialet från Sweco är svårt att säga. Sannolikt hade de blivit vagare, då fler alternativa slutsatser av undersökningar av
underliggande konstruktion är möjliga. Detta på grund av att min erfarenhet är mindre av inventeringar av äldre fastigheter samt att jag inte haft möjlighet att borra eller avlägsna ytlager. Om materialet hade varit bättre dokumenterat med tydligare hänvisningar till metod, antagna värden med mera skulle det finnas större möjligheter för mig att tolka och värdera resultaten. Ett exempel på dokumentationsbrister i materialet är de redovisade U-värdena. Här överensstämmer inte mina och Swecos värden. Eftersom underlag saknas av valda λ-värden och tjocklekar är det svårt att bedöma relevansen av resultaten.
Undersökningen av kvarteret Oket visar att installationernas roll för att sänka
energianvändningen är stor. Enligt Goodacre och Wilkins studie, som resulterade i CEI-värdet, är värme- och därmed ventilationsuppgraderingar fördelaktiga. Detta bekräftar även mina källor på NCC. En fastighetsägare ställs vid en uppgradering av ventilationssystemet inför valet att förlägga ventilationsanläggningar i eller utanpå byggnaden. I många fall väljer man det senare, speciellt om byggnaden saknar kallvind och har platt tak. I fallet med
kvarteret Oxen finns fläktrum på taken. Detta har medfört stora förändringar av byggnadens karaktär då de byggdes på 1970-talet. Kan fläktrummen utformas så de harmonierar med den övriga byggnaden eller ska myndigheterna kräva att det placeras i befintlig byggnad? Kan ett FVP-system vara ett bättre alternativ för en äldre fastighet med murstock? Detta kan studeras vidare. En annan fråga som kan ställas är om det är möjligt eller önskvärt att förvänta sig ett återställande av fastigheter till originalutförandet och hur originalutförandet ser ut och om det kan fungera med samtidens funktionskrav.
Det skulle också vara intressant att utföra byggnadsfysikaliska beräkningar av de av mig föreslagna åtgärderna. Förslagen kunde också ha genomgått en ekonomisk prövning.
