UTFACKNINGSVÄGG AV
LÄTTBETONGBLOCK I PASSIVHUS
Malin Sundemo
Frederic Sörensson
EXAMENSARBETE 2010
BYGGNADSTEKNIK
CURTAIN WALL OF LIGHTWEIGHT
CONCRETE IN PASSIVE HOUSE
Malin Sundemo
Frederic Sörensson
Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom ämnesområdet byggnadsteknik. Arbetet är ett led i den treåriga
högskoleingenjörsutbildningen.Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.
Handledare: Madjid Taghizadeh Examinator: Peter Johansson Omfattning: 15 (C-nivå) Datum: 2010-08-10 Arkiveringsnummer:
Abstract
Abstract
This report intends through a case study to investigate if lightweight concrete is appropriate as main material in the outer wall of a seven storey residential building. A technical design is carried out in accordance with the definitions and requirements for passive houses, given by FEBY’s1 “Demand specification for passive houses”. A literature review is also carried out for a comparison between regular bolt wall and light weight concrete wall, with a focus on the safety of moisture.
The lightweight concrete block used in the report is as a celblock produced by the company H+H Sweden AB.
The methods used have resulted in compliance with requirements and
recommendations from authorities. Calculations of energy, noise and moisture risk assessment has been carried out.
The work has resulted in the conclusion that the lightweight concrete itself is not able to isolate in the extent necessary to obtain chosen U-value of 0,1 W/m2 ° C, without getting to thick. Therefore additional insulation is needed. There are few relevant reference objects built with only light weight concrete. A villa in Lomma, Sweden, has been designed but is not yet built. The house has no additional insulation and the climate screen consists only of light weight concrete and plaster. The multi storey building designed within this report has generally large windows, also to the north, which in passive house context is unusual. The large window areas result in greater thermal bridges around the windows and greater losses of heat through transmission. As compensation a very low U- value of 0,1 W/m2 ° C was set as a prerequisite from the start ensuring a positive energy balance. This action has proved necessary when implemented energy balance calculation resulted in the heating demand of 42 kWh/m2 per year. Maximum allowable energy for a passive house is according to FEBY under 50 kWh/m2 per year.
There are several advantages identified when using light weight concrete. All problems related to moister are avoided with this completely mineral material. Light weight concrete offers good thermal insulation by its porosity. It has heat storing properties during the winters. The material is fireproof and free from chemicals.
Together with additional insulation a quiet and healthy indoor environment is derived. It has been difficult to find potential risks of using concrete in the climate screen of a passive house. Passive house technology is relatively new, and passive house
technology with concrete is even newer. In fact, the villa in Lomma is said to be the first in Sweden carried out in light weight concrete. A minor estimation upon the costs of a the insulated light weight concrete wall, contra a wood bolt wall has proved the light weight concrete wall to be twice as expensive. Perhaps the future will prove risks that have not yet been revealed?
Sammanfattning
Sammanfattning
Detta examensarbete avser att genom fallstudie undersöka lättbetongens lämplighet som huvudmaterial i klimatskal till ett sjuvånings bostadshus. En projektering sker enligt de definitioner och krav för passivhus som följer av FEBY: s2
”Kravspecifikation för passivhus”. En litteraturstudie utgör bakgrund till jämförelse mellan regelvägg och lättbetongvägg med fokus på fuktsäkerhet.
Det lättbetongblock som använts för rapportens genomförande är ett celblock som tillverkas av H+H Sverige AB.
Metoderna som använts har inneburit beaktande av krav och rekommendationer från myndigheter. Beräkningar för energi, buller samt fuktriskbedömning har utförts. Arbetet har resulterat i slutsatsen att lättbetong självt inte klarar att isolera i den omfattning som krävs för att uppsatt mål avseende U- värde skall erhållas, utan att väggen blir för tjock. Därmed är kompletterande isolering en näst intill grundläggande åtgärd. Det finns få relevanta referensobjekt som uppförts med just lättbetong. En villa i skånska Lomma har projekterats, men är ännu inte färdigställd. Huset saknar kompletterande isolering och består därmed enbart av lättbetong. Sjuvåningshuset har över lag stora fönsterpartier, även mot norr, vilket i passivhussammanhang är
ovanligt. De stora fönsterareorna resulterar i större köldbryggor kring fönstersmygar. Som kompenserande åtgärd mot köldbryggorna valdes för väggen ett lågt U- värde på 0,1 W/m2°C som riktvärde redan från start. Denna åtgärd har visat sig nödvändig då genomförd energibalansberäkning resulterat i uppvärmningsbehov på 42 kWh/m2 och år. Maximalt tillåtna energibehov för passivhus är enligt FEBY 50 kWh/m2.
Fördelarna som identifierats med just lättbetong är flera. Alla de problem som kan uppkomma till följd av fukt undviks med detta helt mineraliska material. Lättbetong ger god värmeisolering genom dess porositet, täthet och jämn värmefördelning med värmelagrande egenskaper vintertid. Materialet är brandsäkert, fritt från kemikalier, och ger tillsammans med isolering en tyst inomhusmiljö.
Det har varit svårt att hitta potentiella risker med att använda lättbetong i utfackningsvägg till passivhus. Passivhustekniken är relativt ny, och
passivhustekniken med lättbetong är ännu nyare. Faktum är att nämnd villa i Lomma sägs vara det första i Sverige utförd i lättbetong. En mindre kostnadsberäkning för regelvägg och lättbetongvägg har visat på lättbetongväggen som ett klart dyrare alternativ. Kanske kommer framtiden att bevisa risker som ännu inte uppdagats?
2 Forum För Energieffektiva Byggnader.
Sammanfattning
Nyckelord
Klimatskal Köldbrygga Passivhus Lättbetongblock Utfackningsvägg U- värde EnergibehovSammanfattning
Begreppsförklaring
BASTA – En databas som vägleder vid val av produkter. Syftet är att genom
rekommendationer medverka till att fasa ut farliga kemiska ämnen från produkter.
Byggvarubedömningen – En standard för bedömning av varor och produkter ur
miljösynpunkt.
Energibehov – En byggnads beräknade energianvändning. Erhålls genom att
multiplicera effektförlust med gradtimmar.
Enstegstätning – I en enstegstätad väggkonstruktion saknas den mellanliggande
luftspalt som separerar regnskyddet från vindtätningen.
FEBY (Forum för energieffektiva byggnader) – Ett forum instiftat av svenska
myndigheter i syfte att ta fram kravspecifikationer och råd för uppförande av energieffektiva byggnader.
Gradtimmar – Ett tal som beskriver energibehovet på en viss ort. Den genomsnittliga
skillnaden för temperaturen ute och inne på en given ort multipliceras med vald tidsperiod angiven i timmar.
Klimatskal – Avser byggnadens samlade klimatskyddande system, exempelvis
ytterväggen tillsammans med dörrar och fönster.
Köldbrygga – Skikt som genom avbrott i byggnadens isolerande system minskar
isolerförmågan, exempelvis en regel i isolerskikt eller tätning mellan anslutande delar.
Lambda-värde (betecknas λ, [W/m˚C]) – Är ett värde på ett materials
värmeisoleringsförmåga som också kallas värmekonduktivitet. Ju lägre värde desto bättre förmåga har materialet att isolera.
Passivhus – En byggnad vars uppvärmning sker genom passiv värmetillförsel,
exempelvis värme från personer, elektriska apparater och solinstrålning. För att klara uppvärmning under vinterhalvåret kan anslutning till exempelvis
fjärrvärmenät vara nödvändigt. Om så sker är maximalt tillåten energiförbrukning 50 kWh/m2 och år. God täthet är en grundförutsättning för att skapa en energisnål byggnad. Passivhus definieras av FEBY genom “Kravspecifikation för passivhus”.
Psi-värde (betecknas Ψ) – Värmeförlustkoefficient vid anslutningar mellan
Sammanfattning
RF (Relativ fuktighet) – Talar om hur mycket vattenånga luften innehåller i
förhållande till hur mycket vattenånga luften kan innehålla vid en viss temperatur. Om luften innehåller maximalt med vattenånga är den mättad och den relativa fuktigheten är 100 %3.
Tvåstegstätning – I en tvåstegsättad väggkonstruktion är regnskyddet separerat från
vindtätningen genom en luftspalt.
Utfackningsvägg – Avser en icke bärande yttervägg.
R- värde – Kvoten mellan ett materials tvärsnittslängd och dess lambda-värde.
Används för att beräkna isolerförmågan hos en konstruktion.
U-värde [W/m2˚C] – 1 / R. Värdet används för att mäta isolerförmåga i en
konstruktion. Ju lägre värde desto bättre.
3 www.smhi.se (Acc. 2010-05-31)
Innehållsförteckning
Innehållsförteckning
1
Inledning ... 8
1.1 BAKGRUND ... 8
1.1.1 Bakgrund till syfte och mål ... 8
1.2 SYFTE OCH MÅL ... 8 1.2.1 Syfte ... 8 1.2.2 Mål ... 8 1.3 METOD ... 9 1.4 VERIFIERING ... 10 1.5 AVGRÄNSNINGAR ... 10 1.6 DISPOSITION ... 11
2
Teoretisk bakgrund ... 12
2.1 KRAV ... 12 2.1.1 Energikrav ... 12 2.1.2 Ljudkrav ... 13 2.1.3 Brandkrav ... 13 2.2 MATERIALBESKRIVNING ... 15 2.2.1 Lättbetongblock ... 15 2.2.2 Lättbetong generellt ... 16 2.3 RISKKONSTRUKTIONER ... 16 2.4 ENERGISNÅLT BYGGANDE ... 172.4.1 Historik och uppkomst ... 17
2.4.2 Utbredning ... 18
2.4.3 Referensprojekt ... 19
3
Genomförande ... 20
3.1 FALLSTUDIE AV ETT PROJEKT ... 20
3.2 BERÄKNINGAR ... 22
3.2.1 Energibehov ... 22
3.2.2 Fuktriskbedömning ... 31
3.2.3 Buller ... 31
3.3 ANALYS – REGELVÄGGAR ... 33
3.3.1 Analys av regelvägg för passivhus ... 37
4
Resultat ... 38
4.1 KLIMATSKAL- KONSTRUKTIONER ... 38
4.1.1 Yttervägg ... 38
4.1.2 Källarvägg och grund ... 43
4.1.3 Takkonstruktion ... 44
4.2 REGELVÄGG – ALTERNATIV KONSTRUKTION ... 47
5
Slutsats och diskussion ... 48
5.1 METODDISKUSSION ... 48 5.1.1 Verifiering - energibehov ... 48 5.2 RESULTATDISKUSSION ... 49 5.3 SLUTSATSER ... 52
6
Referenser ... 54
7
Sökord ... 56
Innehållsförteckning
Inledning
1 Inledning
Denna rapport är skriven inom kursen Examensarbete som avslutande del på det treåriga byggnadsingenjörsprogrammet vid Tekniska Högskolan i Jönköping. Syftet med rapporten är att kartlägga nackdelar med regelvägg i passivhus och målsättningen är att kunna föreslå ett bättre alternativ.
1.1 Bakgrund
1.1.1 Bakgrund till syfte och mål
En byggnads täthet är avgörande ur energibesparingssynpunkt. Passivhus som uppförs med regelstomme har en plastfolie på den varma sidan av väggen för att undvika att varm inneluft vid temperaturskillnad mellan inne och ute, samt övertryck diffunderar genom väggen och fäller ut fukt på träreglar i det kallare träregelskiktet längre ut i konstruktionen. Under en byggnads livscykel riskeras plastfolien att perforeras vid om- och tillbyggnader, samt av de boende som inte sällan saknar insikt i plastfoliens vitala roll i klimatskalets funktion. Återställning efter ombyggnad och brukande av en träregelvägg med många ingående byggdelar, som är beroende av varandra för att bibehålla energiprestanda, är svårt att säkerställa under hela byggnadens beräknade livstid. Det är därmed intressant att undersöka om det går att uppför en tät byggnad utan plastfolie och om denna byggnad kan klassas som ett passivhus. Lättbetong är ett värmeisolerande material, det är därmed intressant att undersöka dess lämplighet som huvudmaterial i klimatskal i passivhus.
1.2 Syfte och mål
1.2.1 Syfte
Syftet med arbetet är att finna bättre konstruktionslösningar för utfackningsväggar i passivhus.
1.2.2 Mål
Målet är att finna svar på frågan om lättbetongens lämplighet som konstruktionslösning för utfackningsväggar i passivhus.
Lättbetong beskrivs av olika tillverkare som ett problemfritt och lätthanterligt alternativ. Varför har då inte lättbetong använts tidigare under passivhusteknikens historia? För att ta reda på detta ställs följande frågor:
Inledning
Är lättbetongblock lämpligt att använda som murverk i klimatskal för passivhus ur följande byggnadstekniska aspekter:
• Fuktsäkerhet? • Ljud?
• Brand? • Köldbryggor? • Isolerförmåga?
Passivhustekniken är ett relativt nytt koncept att bygga efter vilket föranleder följande frågor:
• Är lättbetong mer lämpligt än regelvägg att använda i passivhus? • Hur ser historien ut kring lättbetong som ingående material i passivhus?
1.3 Metod
För att uppnå målet används metoden fallstudie. Denna består av dels projektering och dels litteraturstudie vilket bedöms nödvändigt för att få kännedom om
passivhustekniken och materialet lättbetong. De båda delmomenten bedöms komplettera varandra genom att upplysa om dels teori och dels tekniska aspekter.
Projektering
För att kunna erfara de problem som projektörer eventuellt stött på är
projekteringsarbetet nödvändigt som komplement till litteraturstudierna. Materialet måste sättas in i ett sammanhang, antas fylla en funktion. Detta för att kunna utvärderas i den roll det ska ha, nämligen att isolera ett bostadshus från kyla, vatten och vind. Projekteringen kommer att ske med arkitekternas ritningar som delvis kommer att utgöra underlag för den energibalansberäkning som arbetet kommer att innehålla. Att parallellt med denna studie projektera ett klimatskal av lättbetong är tänkt som ett experiment som syftar till att få upp ögonen för de problem som eventuellt kan tänkas ligga bakom och utgöra orsak till att så få referensobjekt existerar.
Projekteringen kommer att innefatta granskning av produkter ur miljösynpunkt.
Litteraturstudie
Litteraturstudien kommer att omfatta sökande i litteratur som berör både passivhustekniken, och lättbetong som material samt dess historia. Exempel på litteratur som kommer att studeras är faktaböcker, tekniska rapporter, nyhetsartiklar, produkt- och varubeskrivningar.
För att ta reda på lättbetongens lämplighet kommer den föreslagna utfackningsväggen att jämföras med konceptet regelvägg. Denna litteraturstudie bygger på en analys av
Inledning
tre olika regelväggtyper som av SP presenteras som säkrare och modernare förslag på ytterväggar. Dessa tre varianter har framarbetats mot bakgrund av uppdagade
fuktskador i putsade regelväggar.
En studie har även gjorts för en passivhusvägg från Isover för att ta reda på erforderlig väggtjocklek.
1.4 Verifiering
Verifieringen av de framkomna resultaten kommer att ske med hjälp av energibalans-, buller- och fuktriskberäkning, där kontroll sker om de framarbetade konstruktionerna tillsammans klarar givna krav i lagtext och rekommendationer. För att verifiera brandsäkerheten har materialets egenskaper vägts mot krav från BBR.
Verifieringen av den del av arbetet som omfattar litteraturstudien och jämförelsen mellan regel- och lättbetongvägg kommer att ske genom slutledningar i löpande text i kapitel 5.2 Resultat.
1.5 Avgränsningar
Vissa dimensioner, exempelvis tjocklek på grundplattan, har mest fastställts för att U- värdeberäkningar ska kunna utföras. Avvikande från denna typ av dimensioner kommer dock inte att påverka klimatskalets egenskaper nämnvärt.
Rapporten har inte inneburit några djupare studier av några befintliga geotekniska förhållanden. U- värdesberäkningarna för grunden och källarväggen kommer att göras med förutsättningen att marken till största del består av silt.
Bedömning av brandegenskaper hos materialen i konstruktionerna kommer att begränsas till celblocket. Att fastställa alla ingående material i det samlade klimatskalet skulle innebära ett för stort arbete. Därmed sker bedömningen på en övergripande nivå där själva konstruktionernas brandsäkerhetsegenskaper bedöms. Ritningarna kommer att visa detaljanslutningar mellan grund- källarvägg, yttervägg- bjälklag och yttervägg- tak, men inte detaljanslutningar kring fönster och dörrar, då detta skulle bli mer av detaljprojektering.
Alternativet vanlig betong kommer inte att beröras på något djupare plan, eftersom det inte är ett tänkbart alternativ från uppdragsgivaren. Vanlig betong i sig isolerar inte i samma höga grad som lättbetong, därmed bör inte betong användas i klimatskalet. Ett grundläggande önskemål från uppdragsgivaren är en väggkonstruktion med så hög grad av homogenitet som möjligt, alltså så få skikt som möjligt. Därmed är lättbetong ett lämpligt material att utreda.
Inledning
1.6 Disposition
I kapitel ett, efter inledningen, beskrivs bakgrund till arbetets syfte. Därefter beskrivs uppkomsten av den byggnad som rapporten behandlar samt en presentation av
initiativtagaren och dess önskemål med examensarbetet.
Andra kapitlet omfattar beskrivning av förutsättningarna för rapporten i form av
myndighetskrav och materialbeskrivning av den produkt som uppdragsgivaren vill ha utredd.
Tredje kapitlet omfattar genomförandet av arbetet. Detta presenterar det projekt som
används i fallstudien, redovisar genomförda metoder i form av beräkningar och en analys av litteratur.
Fjärde kapitlet redovisar resultat av fallstudien och litteraturstudien. Här presenteras
konstruktioner som arbetats fram, energibalans samt jämförelse mellan olika regelväggar och vägg av lättbetong.
I kapitel fem för diskussion kring metodval och resultat. I detta kapitel presenteras en slutsats och en samlad rekommendation kring lättbetongblockens lämplighet som ingående material i passivhus.
Teoretisk bakgrund
2 Teoretisk bakgrund
2.1 Krav
2.1.1 Energikrav
Energimyndigheten presenterar genom Forum för energieffektiva byggnader, FEBY, rapporten ”Kravspecifikation för passivhus”, version 2009. FEBY: s definition av begreppet passivhus i ovan nämnd rapport är att uppvärmning skall ske genom värmetillförsel via hygienluftsflödet. Värmen kan därmed tillföras via tilluftsdon, vilket i sig dock inte är ett krav. Det finns möjlighet att med hjälp av värmepump överföra värmeenergi i frånluft till vattenburet distributionssätt inom byggnaden och samtidigt hålla sig inom definitionen för passivhus.
Följande presenteras som råd från FEBY:
Då berörd byggnad ligger i klimatzon III anges att ventilationssystemet bör reducera värmeförlusterna med 70 %, jämfört med vad som hade varit fallet vid
självdragsystem. För byggnader som ligger i de övriga två klimatzonerna är kraven högre för hur mycket ventilationssystemet ska reducera. Vad gäller energi för varmvatten bör möjlighet till individuell mätning finnas, samt resurseffektiva ettgreppsblandare. Användning av ettgreppsblandare medför en sänkning av vattenvolymen på 20 %.
Det övergripande rådet som anges är att tillförd energi för uppvärmning och varmvatten inte bör överstiga 50 kWh/m2 och år. Detta om byggnaden har annat
uppvärmningssätt än direktverkande el. Andra råd ges för byggnader i klimatzonerna I och II samt för byggnader som är elvärmda.
De krav som ställs på luftläckning genom klimatskalet är att detta inte får överstiga 0,30 l/sm2 vid en tryckdifferens på 50 Pa. Vidare ställs det krav på ingående fönster
och glaspartier i fasaden. Dessa får ha ett maximalt U-värde på 0,9 W/m2˚C. Enligt BBR4 ska byggnader vars golvarea Atemp överstiger 60 m2 utrustas med
anordning som återvinner minst 70% av värmeförlusterna i ventilationsluften.
Resultat av myndighetskrav
Mot bakgrund av dessa råd och krav kommer byggnaden att projekteras med ett FTX- aggregat med verkningsgrad om minst 70%. Vidare kommer konstruktioner med låga U-värden att väljas. Dessa val kommer att presenteras och motiveras.
4 Boverkets Byggregler 16 (BFS 2008:20)
Teoretisk bakgrund
2.1.2 Ljudkrav
SS 25 267 ställer krav på högsta bullernivå som gäller för bostäder. Enligt standarden indelas ljudnivåerna i fyra ljudklasser; klass A, klass B, klass C och klass D, där A är högsta ljudklassen. Lägsta kravet som Boverket ställer på ett bostadshus är klass C. För denna klass gäller enligt tabell 2.1.2.1:
Tabell 2.1.2.1 hämtad ur SS 25 267:2004, utgåva 3 s.16
Ett krav som ställs i den svenska standarden är att byggnadens ytterväggar
dimensioneras så att värdena i tabellerna ovan inte överskrids mer än maximalt tre gånger per natt, från kl. 22:00 till 06:00. När beräkningar för dimensionering görs utgår man från de ljudkällor som avger mest buller, så som tung trafik, flygplan och tågtrafik.
2.1.3 Brandkrav
I BBR kapitel 5 anges de krav som ställs angående brand. Byggnader kan utföras enligt tre brandklasser; Br1, Br2 och Br3. Beroende på byggnadstyp samt vilka skaderisker eventuell brand skulle innebära för människor, sker klassindelningen enligt BBR kapitel 5.21.
”Byggnader med tre eller flera våningsplan bör utföras i klass Br1.”5
Flerbostadshuset som skall upprättas på Västra kajen har sju våningar och hamnar under kategorin Br1.
BBR 5:631 behandlar de brandkrav som ställs på en yttervägg i klass Br1. I kraven anges att yttervägg i denna brandklass ska utformas så att:
5 Allmänt råd i BBR (BFS 2005:17)
Teoretisk bakgrund
• väggkonstruktionen uppfyller den brandavskiljande funktion den ska ha i förhållande till andra brandceller,
• brandspridning längs fasadytan och i väggen begränsas för att göra brandsläckning genomförbart samt med hänsyn till byggnadens funktion, • begränsning sker till att brand sprider sig via fönster,
• väggens ytskikt inte faller ner vid brand. Undantag till detta är nedfall av glassplitter, mindre putsbitar och mindra liknande föremål som inte förhindrar brandsläckning.
Tillhörande råd till ovanstående anger:
En yttervägg som enbart innehåller obrännbara material eller är sektionerad på ett sätt att brand inte kan sprida sig förbi brandcellsskiljande byggnadsdelar gör att kraven för brandspridning i ytterväggen uppfylls.
Då flerbostadshuset är näst intill kvadratiskt finns inga fönster mellan två brandceller som är i väggvinkel med varandra. Inga fönster är heller parallella mot varandra utan att lägenhetsskiljande väggar finns emellan. Därmed är det enda allmänna rådet som bör tas i beaktning för detta projekt att fönstren mellan brandceller bör ha minsta avståndet 1,2 meter eller ha lägsta klass E15.
Vidare i BBR 5:72 anges att en byggnad som ligger i tomtgräns eller 4,0 meter från denna ska utformas så att brandspridning begränsas till intilliggande byggnader. Dock behövs detta krav inte uppfyllas om byggnaden ligger på ett avstånd som är över 8,0 meter till grannbebyggelse. Som allmänt råd till denna bestämmelse anges att byggnader högre än två våningar bör utföras med brandvägg.
Teoretisk bakgrund
2.2 Materialbeskrivning
2.2.1 Lättbetongblock
Stommen i klimatskalet kommer att vara celblock av lättbetong från H+H Sverige AB. Lättbetong
generellt är ett isolerande material på grund av dess höga porositet. Celblocket från H+H finns i
densitetsklasserna 300, 400 och 550 [kg/m3]. Klass 300 är den mest isolerande varianten med λdekl 0,076
W/m ̊C. Blocken finns i ett flertal olika dimensioner. Celblocket tillverkas av sand, cement, kalk, gips, aluminiumpulver och vatten, vilket gör det helt mineraliskt och därigenom miljövänligt. Spill från fabrik och byggproduktion kan krossas och återvinnas. Lättbetong har hög motståndskraft mot brand, men sämre ljudisoleringsförmåga än vanlig betong. Celblocket kan användas antingen som bärande- eller utfackningsvägg i kombination med inre stomsystem.
Celblocken staplas på varandra och fogas samman med ett tunnfogslim från tillverkaren. Fogen blir tunn, endast 2 mm, vilket gör att köldbryggorna mellan blocken minimeras.
Puts kan anbringas direkt på blocken, och insidan kan spacklas eller tunnputsas.6
Produkten rekommenderas av Byggvarubedömningen.
Bildkälla: www.hplush.se (Acc. 2010-02-04)
Figur 2.2.1.1 visar aktuellt celblock.
6 www.hplush.se (Acc. 2010-02-04)
Teoretisk bakgrund
2.2.2 Lättbetong generellt
Ordet lättbetong är en samlingsterm för ett flertal liknande kategorier. Celblocket från H+H är en typ av lättbetong som mer specificerat kallas ”ånghärdad gasbetong” som år 1940 fick namnet ”Ytong”. Det uppfanns i mitten av 1920- talet av teknologie doktor Axel Eriksson och började 1929 tillverkas under mer storskaliga industriella former. Vid mitten av 1990- talet fanns det runt om i världen ett sextiotal leverantörer som tillverkade på licens.7
Uppkomsten av lättbetong har sin grund i ambitionen att åstadkomma ett material som har både värmeisolerande och bärande egenskaper. Högre grad av porositet ger högre värmeisoleringsförmåga, men lägre hållfasthet. Väggens primära egenskap, bärande eller isolerande, är en central parameter vid valet av densitetsklass.
Lättbetongbyggnader bidrar erfarenhetsmässigt till god täthet8 genom den massiva konstruktionens höga ångmotstånd, varför plastfolie (kallas även ångspärr) inte är nödvändigt. Möjligheten att uppföra ett passivhus utan plastfolie är eftersträvansvärd då plastfoliens viktiga roll under en byggnads hela livscykel tenderar att negligeras.
2.3 Riskkonstruktioner
Debatten kring problem med fuktskador i putsade fasader har primärt berört organisk tunnputs direkt på cellplast utanför träregelstomme. Denna variant är oförsvarbar ur fuktsäkerhetssynpunkt med anledning av de olika skiktens sätt att hantera fukten sinsemellan. Den organiska tunnputsen är tätare än mineralisk puts och cellplast har tio gånger högre ångmotstånd än mineralull9 vilket gör att fukt som eventuellt trängt in i konstruktionen stängs inne mellan cellplasten och putsen. Byggfukt i träreglar kan även stängas in i konstruktionen mellan ångspärren och den putsade cellplasten, vilket innebär att träet inte ges möjlighet att torka ut. Tomas Gustavsson, civ ing, tekn. lic., diskuterar riskkonstruktioner i artikeln ”Puts stänger in fukt mellan två täta skikt”, publicerad i Husbyggaren nr 4, 2007. I denna artikel hänvisar Gustavsson till en metod rekommenderad av SP, Statens Provningsanstalt. SP föreslår enligt artikeln metoden att vid träregelstomme anbringa putsen på en mineralfiberskiva som
monteras utanför en ventilerande luftspalt. Putsen blir med denna metod en skyddande yttre skärm vars fukttekniska egenskaper skiljs från konstruktionens i övrigt.
Gustavsson menar dock att denna metod saknar autenticitet i bemärkelsen att det som i traditionell mening avser putsad fasad endast imiteras, och att effekten med
värmetröga solida mineraliska väggkonstruktioner inte erhålls.
7 Lättbetonghandboken. Utgivare: Siporex AB och Yxhult AB. 1993. Sid 6. 8 Ibid. Sid 20.
Teoretisk bakgrund
2.4 Energisnålt byggande
2.4.1 Historik och uppkomst
Bostads- och servicesektorn har sedan 1970 och fram till idag stått för en stor andel av energiförbrukningen i Sverige. Enligt en rapport som statens energimyndighet tagit fram, Energiläget 2009, uppgår användandet för dessa sektorer till närmare 40 % av energiförbrukningen i landet under denna tidsperiod10. Trots en ökning av antalet bostäder på över 40 % sedan 1970 fram till 2008 har andelen av den totala
energianvändningen i Sverige varit relativt jämn fram till 2000 inom bostads- och servicesektorn. Därefter har användningen minskat, detta beroende bland annat på ökat användande av värmepumpar och energieffektivare apparater.
Fossila bränslen var fram till 1970-talet den främsta energikällan och stod för ca 70 % av landets energitillförsel11. Då oljekrisen slog till 1973, med följden höga oljepriser, blev detta en starkt påverkande faktor till att diskussion om användning av andra energikällor startade. Kärnkraften som var en alternativ källa blev 1979 en stor politisk fråga efter en olycka som inträffat i Harrisburg. Samtidigt växte politiken inom miljö och frågor om växthuseffekten och klimatförändringarna satte prägel på energianvändningen. Energipolitiken inriktade sig därför mer på energieffektiva lösningar som var skonsammare för miljön. Genom subventioner från staten experimenterades nya lösningar fram där forskning inom solfångare, värmepumpar och värmelagring blev de väsentliga områdena.12
Då bostäderna stod för en stor andel av energianvändningen gick diskussioner kring hur en minskning av energianvändandet skulle vara möjlig. Tidigt konstaterades att beteendet hos människan spelade in lika mycket som det tekniska. Dock är det svårt att styra människans vanor och mycket lite forskning bedrevs också inom detta område. Genom detta blev byggnadernas utformning mer aktuell. Klimatskalets termiska förmåga, hur bra isoleringsförmåga ytterkonstruktionerna har, fick allt större betydelse. Ju effektivare klimatskalet håller inomhustemperaturen desto mindre blir värmebehovet för byggnaden. Detta ställer krav på god täthet och ventilation för att inomhusklimatet ska vara hälsosamt.13
För att främja en hållbar utveckling har man i Sverige tagit fram lagar som reglerar energianvändningen för byggnader. Dessa lagar finner man i miljöbalken, plan- och bygglagen (PBL) samt Boverkets byggregler (BBR). Under 2007 bildades FEBY som ställer krav och ger råd för lågenergihus och däribland passivhus14.
10 Energiläget 2009, Statens Energimyndighet, Kapitel 4 Energianvändning, s. 70-74 11 Ibid.
12 Aktiviteter för passivhus, En innovations omformning i byggprocesser för energisnåla bostadshus,
Wiktoria Glad, 2006, s.1-15
13 Ibid.
Teoretisk bakgrund
2.4.2 Utbredning
Tyskland, Österrike och Schweiz är de länder i Europa som har störst erfarenhet av att bygga passivhus. Det var teknologie doktor Wolfgang Feist som utvecklade begreppet passivhus. Han grundade även passivhusinstitutet i Tyskland, där de första
passivhusen byggdes 1991. Den svenske arkitekten Hans Eek sägs ha byggt ett passivhus redan 1978. Vem som egentligen var först är svårt att fastställa. Säkert är däremot att de tre länderna ligger i klar framkant. En starkt bidragande orsak är högre energipriser, vilket resulterat i statliga subventioner för byggande av energisnåla byggnader. Totalt finns det ungefär 10 000 färdiga lägenheter i tidigare nämnda länder, vilket kan jämföras utvecklingen i Sverige (se figur 2.4.2.1). I Österrike är passivhusstandard sedan länge norm vid nybyggnation, något som man i Tyskland beräknar införa först 2014.15
Figur 2.4.2.1. Bilden visar utvecklingen av antalet lägenheter i passivhus i Sverige under perioden 2002- 2009. Bildkälla: http://www.passivhuscentrum.se/marknaden.html (Acc. 2010-04-23)
Från svenska politiker anses statliga premier, kompetenta projektledare, bättre tillgång till tekniska komponenter och möjlighet till individuell energimätning vara det som behövs för att byggandet av passivhus ska ta ordentlig fart i Sverige och för att
medvetenheten i landet ska öka. Förslag (Motion 2008/09:C442 Premie för passivhus, av Cecilie Tenfjord-Toftby (m)) diskuterar möjligheten till att införa en premie för energisnålt byggande, liknande den man erhåller som miljöbilsägare. Många olika politiska styrmedel föreslås från olika partier för att bana väg mot en grönare svensk byggbransch.
Teoretisk bakgrund
2.4.3 Referensprojekt
Vad gäller svenska passivhus är regelvägg det vanligaste. Utbredningen av passivhus av lättbetong är mycket blygsam. Vid sökningar efter för rapporten relevanta projekt att referera till hittades artikeln ”Första passivhuset i lättbetong” publicerad på Sydsvenskan.se av Karl G Jönsson, 2010-03-02. Huset (se bild 2.4.3.1) är ritat av Metro Arkitekter i Malmö och lanseras i samarbete med en skånsk entreprenör samt H+H som leverantör av lättbetong. Huset är planerat att börja byggas i Lomma
utanför Malmö under våren 2010 och beräknas stå klart ett år efter byggstart. Villan är på 178 m2 och har projekterats med FTX- aggregat, solfångare och ett elbatteri för extra kalla dagar. Celblocken har en densitet på 275 kg/m3 och är 500 mm breda. Det framgår av artikeln att ingen extra isolering fordras. Denna solida vägg skulle ge ett U-värde på drygt 0.15 W/m2˚C, vilket är 50 % högre än den vägg som föreslås för flerbostadshuset vid Västra kajen. Villan är kvadratiskt och därmed energieffektiv, precis som det flerbostadshus som projekteras i denna rapport. En kvadratisk form är att föredra då ytterväggytan minimeras. Teoretiskt är sfärisk form den mest
energieffektiva för en byggnad, exempelvis Globen i Stockholm. Även om villan i Lomma ännu inte är byggd och utvärderad, verkar det som att upphovsmännen till byggnaden är positiva till valet av produkt.
Bild 2.4.3.1 Bilden visar en illustration (från Metro Arkitekter) av vad som kallas det första passivhuset av lättbetong i Sverige. Källa: www.sydsvenskan.se (Acc. 2010- 03- 01)
Genomförande
3 Genomförande
3.1 Fallstudie av ett projekt
I Jönköpings kommun ingår Västra kajen vid Munksjön som en del i
Stadsbyggnadsvisionen. Det kommunala bostadsbolaget Bostads AB Vätterhem och det kooperativa bostadsbolaget Riksbyggen är byggherrar för uppförande av
bostadsbebyggelse på denna plats (se bild 3.1.1).
I september 2008 gick Bostads AB Vätterhem och Riksbyggen ut med en
formgivningstävling. På den tänkta marken vill byggherrarna uppföra flerbostadshus med tilltalande arkitektur och kvalitativa lägenheter för de boende. Då byggherrarna avser att ta hand om sin egen förvaltning framgick det i tävlingsprogrammet som en önskan att området skulle delas i två likvärdiga delar. Antalet byggnadskroppar samt lägenheter specificerades inte i programmet. Däremot ville man att marken skulle utnyttjas på ett effektivt sätt och för ett kvalitativt boende skulle hänsyn tas till att varje lägenhet fick tillgång till utsikt över Munksjön. I underlaget var man även tydlig med att man skulle ta hänsyn till att bakomliggande byggnader skulle ha tillgång till utsikt över Munksjön.16
Bild 3.1.1. Karta som visar husens placering vid västra kajen i stadskärnan.
Genomförande
Upphandling av ritningar skedde genom ett öppet kvalificeringsförfarande varefter fem arkitektkontor inbjöds att delta i projekttävlingen. Tham & Videgård Hansson AB i Stockholm presenterade det vinnande förslaget.
Förslaget som vann består av två flerbostadshus med vardera sju våningar.
Byggnaderna är förskjutna i förhållande till varandra och placerade efter fastighetens gränser. Det yttre skalet i fasaden består av ett raster som ger ett unikt utseende till byggnaderna och med en tanke från arkitekternas sida att samtidigt skapa ett utrymme mellan det privata rummet och samhället utanför. Byggnaden kommer att antas ha ett klimatskal bestående av lättbetongblock. Detta klimatskal, som presenteras under kapitlet Resultat, tillsammans med ritningar från arkitekterna utgör
grundförutsättningarna för rapportens beräkningsdel. Byggnaden ligger till höger av de två tänkta byggnaderna (se bild 3.1.2). Bostads AB Vätterhem kommer att stå som förvaltare av detta bostadshus.17
Bild 3.1.2 Bilden visar det vinnande förslaget som Tham & Videgård Hansson tagit fram. Den svarta byggnaden i bild kommer att behandlas i denna rapport. Bildkälla: www.arktitekt.se/s49775/f8998
(Acc. 2010-05-02)
Underlag
En av grundförutsättningarna för denna rapport är de ritningar som arkitekterna tilldelat projektgruppen. Examensarbetet berör ett färskt förslag vars ritningsunderlag inte var fullständigt då arbetet startade. Detta har resulterat i antaganden och
kvalificerade gissningar avseende fönstersättningen på två av fasaderna på den aktuella byggnaden. Dessa gissningar och antaganden är dock baserade på korrekta planritningar och kompletta fasadritningar för det intilliggande huset. Eftersom ambitionen är att byggnaden ska projekteras som ett passivhus, har vissa
fönsterpartiers areor på den norra fasaden omformats för att skapa större väggyta och
Genomförande
färre köldbryggor kring fönstren. Dessa förändringar kommer att skapa bättre förutsättningar att uppnå en energieffektiv byggnad, dock utan att några direkt drastiska förändringar sker med byggnadens arkitektoniska uttryck. Arkitekternas förslag kommer att respekteras och försök till bevarande av deras ursprungliga förslag kommer att prägla arbetet.
3.2 Beräkningar
3.2.1 Energibehov
Beräkningar för det totala energibehovet görs utifrån beräkningsmanualen Energy and Buildings av Robert Öman 2009. Forum för energieffektiva byggnader, FEBY, har tagit fram ”Kravspecifikation för passivhus, version 2009”. Från denna kommer en del värden och ekvationer att användas. Beräkningarna baseras på de ritningar som arkitektkontoret Tham & Videgård Hansson AB delget projektgruppen.
Totalt energibehov = Qtot*Gradtimmar – QGratis
Qtot = QT+QL = m*Cp+∑Ujust*A+∑ψ*l 18
Gradtimmar = (Ti –Tu)*24*antal dagar per månad
QGratis = antal dagar i månaden*(Qperson + Qprocess + QV) + Qsol
Relevanta värden
Antal lägenheter i flerbostadshuset: 40 hushåll Planerat antal boende: 86 personer
Antal våningar: 7 BOA plan 1: 284 m2
BOA plan 2-7: 6*467 m2 = 2802 m2
Atemp = 3086 m2 (uppvärmd area, bostadsyta inklusive schakt och inneväggar)
Abjälklag = 434 m2 (area för bjälklag genom vilken transmission sker från garaget)
Transmission - QT
För att beräkna transmissionen för en byggnad måste beräkningar för hur stor värmegenomgången är i de olika byggnadsdelarna göras samt beräkna läckaget för köldbryggorna. Hur stort energibehovet är på grund av transmission beräknas därför enligt följande formel:
Genomförande
QT = ∑Ujust*A+∑ψ*l
Ujust = värmegenomgångskoefficienten för byggnadsdel (W/˚C)
A = arean genom vilken värmetransport sker (m2)
Ψ = värmeförlustkoefficient vid anslutningar mellan byggnadsdelar l = längden mellan byggnadsdelar där värmegenomgång sker (m)
U-värde för vägg, tak och golv finns uträknat i bilaga 1, U-värdena för fönster och dörrar finns presenterat på hemsidan hos leverantören Elitfönster. Följande gäller för de ingående byggnadsdelarna: Byggnadsdelar Area bostad (m2) Ukorr (W/˚C) Ujust*A (W/˚Cm2) Tak 434,000 0,093 40,362 Väggar 867,920 0,100 86,792 Golv 434,000 0,110 43,400 Fönster 381,280 0,800 305,024 Fönster2 313,120 0,900 281,808 Dörrar 133,920 0,900 120,528
Summa AB om 2564,24 Summa Ujust*A 877,914
Tabell 3.2.1.1 Transmission som sker genom byggnadsdelarna För köldbryggor gäller följande:
För att beräkna värmegenomgången som kommer att ske vid köldbryggorna behöver Ψ(psi)-värdena först beräknas. Dessa beräkningar finns i bilaga 5.
De framräknade psi (ψ)- värdena multipliceras med respektive längd av köldbryggan och presenteras i nedanstående tabell 3.2.1.2. Punktköldbryggor elimineras genom att balkonger vilar på pelare och inte spänns in i bjälklaget genom fasaden.
Köldbryggor ψ Längd l (m) ψ*l (W/˚C) Vertikal anslutning vid yttervägg 0,051 81,000 4,131 Anslutning yttervägg‐takbjälklag 0,059 93,200 5,499 Anslutning yttervägg‐golvbjälklag 0,030 93,200 2,796 Fönstersmygar 0,018 1350,200 24,304 Dörrsmygar 0,018 316,000 5,688 Summa ψ*l 42,417
Genomförande
QT = 877,914+42,417= 920,331 W/˚C
QT = 920,33 W/˚C
FEBY har som krav för passivhus att Um < 0,5 19
Um beräknas med följande formel:
Um = (∑Ujust*A+∑ψ*l)/summa AB om
För flerbostadshuset gäller:
Um = 920,331/2564,24 = 0,36 < 0,5
Byggnaden klarar därmed kravet som FEBY anger för passivhus.
Luftväxling
Luftväxlingen beräknas med utgång från den totala luftomsättningen som sker i byggnaden med följande formel:
QL = m*Cp*värmeväxling
m = massflöde (kg/s)
Cp = specifik värmekapacitet för luft, 1010 J/kg˚C
m = ρ*n*V
ρ = luftens densitet, 1,2 kg/m3 (då luftens temperatur är 20 ˚C) n = luftomsättning = q/h (luftflödet/byggnadens takhöjd) V = byggnadens invändiga volym
n = (totalt luftflöde*sekunder per timma)/rumshöjd
Enligt Boverkets Byggregler, BBR 2008, gäller för bostäder att lägsta flödet för ventilationen skall motsvara 0,35 l/s och m2 golvarea.20
Förutsättningar:
Luftflödet för flerbostadshuset = 0,5 oms/h Luftflöde på grund av luftläckaget = 0,05 oms/h Takhöjd = 2,6 m
Atemp = 3 086 m2
Volym = 3 086*2,6 = 8 023,6 m3
Värmeåtervinning genom värmeväxlare = 70%
19 Kravspecifikation för passivhus, version 2009, FEBY 20 BBR 6 (BFS 2006:12), kapitel 6:25130
Genomförande n = ((0,5+0,05)*3 600)/2 600 = 0,7615384615 oms/h = 0,76 oms/h m = 1,2*0,76*8 023,6 = 7 332,336 kg/h = (7 332,336 kg/h)/3 600 = 2,03676 kg/s m = 2,04 kg/s QL = 2,04*1010*0,3 = 617,13828 W/˚C QL = 617,14 W/˚C Värmeförluster
Värmeförlusterna för byggnaden varje månad beräknas enligt följande formel: Q = (QT+QL)* Qgradtimmar
Värmeförlusterna som ske för varje månad presenteras i tabell 3.2.1.4.
Gradtimmar är ett tal som beskriver energibehovet på en viss ort. Den genomsnittliga skillnaden för temperaturen ute och inne på en given ort multipliceras med vald tidsperiod angiven i timmar21. För att veta hur stort energibehovet är under ett år kommer uträkningar att göras för varje månad. Gradtimmar beräknas enligt följande formel:
QGradtim= (Ti –Tu)*24*antal dagar per månad
Ti = inomhustemperaturen (20 ̊C enligt FEBY)
Tu = utomhustemperaturen (medeltemperaturen för respektive månad)
Exempel för januari månad: QGradtimmar = (20-(-3,6))*24*31 = 17 558,4
Månad Ti Tu Ti- Tu Gradtimmar Januari 20 -3,6 23,6 17 558,4 Februari 20 -3,8 23,8 15 993,6 Mars 20 -0,9 20,9 15 549,6 April 20 3,7 16,3 11 736,0 Maj 20 9,6 10,4 7 737,6 Juni 20 13,9 6,1 4 392,0 Juli 20 15,0 5,0 3 720,0 Augusti 20 14,1 5,9 4 389,6 September 20 10,2 9,8 7 056,0 Oktober 20 6,4 13,6 10 118,4 November 20 1,5 18,5 13 320,0 December 20 -2,0 22,0 16 368,0
Tabell 3.2.1.3 Gradtimmar för varje månad
Genomförande
Exempel för den totala värmeförlusten under januari månad: Q = (920,331+617,14)*17 558,4 = 26995,53 kWh Månad Transmission (W/˚C) Luftväxling (W/˚C) Gradtimmar Värmeförluster (kWh/månad) Januari 920,33 617,14 17 558,40 26 995,53 Februari 920,33 617,14 15 993,60 24 589,70 Mars 920,33 617,14 15 549,60 23 907,06 April 920,33 617,14 11 736,00 18 043,76 Maj 920,33 617,14 7 737,60 11 896,34 Juni 920,33 617,14 4 392,00 6 752,57 Juli 920,33 617,14 3 720,00 5 719,39 Augusti 920,33 617,14 4 389,60 6 748,88 September 920,33 617,14 7 056,00 10 848,40 Oktober 920,33 617,14 10 118,40 15 556,75 November 920,33 617,14 13 320,00 20 479,11 December 920,33 617,14 16 368,00 25 165,33 Totalt (kWh/år) 196 702,82
Tabell 3.2.1.4 Värmeförluster som sker från byggnaden
Gratisvärme
Gratisvärme består av flera faktorer. Dels tillför de boende överskottsvärme,
personvärme, som kroppen utsöndrar då människan är i rörelse, pratar och andas. En bostad får även energi i form av processenergi som tillförs från hushållsapparater samt belysning. Solinstrålningen och den värme som avges från varmvatten som används tillför också energi i ett hushåll. Gratisvärme kommer att beräknas med följande formel:
QG = Qperson + Qprocess + Qvv + Qsol
Qperson = personvärme
Qprocess = processenergin
Qvv = värme från varmvatten
Genomförande
Personvärme
FEBY har tagit fram ett medelvärde för den värme som människan avger per dygn. Denna är satt till 47 W/per och dygn22.
Qperson = antal boende*värmeavgivning/per
Qperson = 86*47 = 4,042 kWh/dygn
Qperson = 4,042 kWh/dygn
Processenergi
FEBY presenterar i sin kravspecifikation schablonvärden för den energi som apparater och inomhusbelysning tillför värmen. För flerbostadshus gäller 1040
kWh/(år, hushåll) samt 300kWh/(person, år)23. Med 40 hushåll och 86 inneboende ger detta följande processenergi för flerbostadshuset:
Qprocess = 40*1040+86*300 = 67 400 kWh/år
Qprocess = 67 400/365 = 184,6575342 kWh/dygn = 184,66 kWh/dygn
Qprocess = 184,66 kWh/dygn
Varmvatten
QV = VV*1160(Tv-Tkv)
VV = varmvattenmängden (m3)
Tv = varmvattentemperatur ( ̊C)
Tkv = temperatur på inkommande vatten ( ̊C)
Förutsättningar:
Varmvattenförbrukning = 18 m3/person och år24 Antal boende = 86 personer
Med dessa förutsättningar fås en total årlig förbrukning av varmvatten på: VV = 18*86 = 1 548 m3/år
Då ettgreppsblandare kommer att användas i alla lägenheter kan man räkna med en minskning av vattenanvändningen på 20%.
VV
= 1 548*0,8 = 1 238,4 m3/år
22 Kravspecifikation för passivhus, version 2009, FEBY, s.12 23 Ibid.
Genomförande
För att inte gynna en bakteriell tillväxt måste en temperatur på över 50 ̊C hållas på det cirkulerande varmvattnet enligt BBR 6:622. 25 För att tillväxten av legionellabakterier inte ska vara möjlig i stillastående varmvatten ska temperaturen för detta inte
understiga 60 ̊C enligt tillhörande allmänna råd. I beräkningarna kommer den utgående varmvattentemperaturen (Tv) sättas till 65 ̊C. Det inkommande vattnet har
varierande temperatur men ligger vanligtvis mellan 5 och 10 ̊C 26, i beräkningar kommer det inkommande vattnet, Tkv, att sättas till 7 ̊C.
QV = VV*1160(Tv- Tkv)
QV = 1 238,4*1160(65-7) = 83 319,552 kWh/år
QV = 93 734,496/365 = 228,2727452 kWh/dygn = 228,27 kWh/dygn
20% av energibehovet för uppvärmning av varmvattnet kan tillgodoräknas som gratisenergi. För byggnaden innebär detta:
QV = 228,3*0,2 = 45,65454904 kWh/dygn = 45,65 kWh/dygn
QV = 45,65 kWh/dygn
Solinstrålning
Det finns flera digitala program som kan användas för beräkning av solinstrålningen för en byggnad. Vid beräkning av flerbostadshuset som behandlas i denna rapport finns ingen tillgång till något energiberäkningsprogram och kommer därför att beräknas manuellt. Solinstrålningen beräknas enligt följande formel:
Qsol=((solinstrålning helklara dagar*nhelklara dagar+solinstrålning halvklara
dagar*nhalvklara dagar+solinstrålning mulna dagar*nmulna dagar)*Aglasyta*F1)/1000
Förutsättningar:
F1 (fönsterkombination) = 0,49 (treglasfönster med invändig persienn)27
Fönsterytan (se beräkningar av fönsterareor samt fönstertyper i bilaga 11) i varje vädersträck för flerbostadshuset: Fönsterarea Vädersträck Yttermått (m2) Glasyta (m2) Söder 194,56 175,104 Väster 173,92 156,528 Norr 179,52 161,568 Öster 231,04 207,936 Totalt: 779,04 701,136 Tabell 3.2.1.5 Fönsterarea 25 BBR 6 (BFS 2006:12)
26 Energieffektivisering, Del 1b, Samuel A. Berg, kapitel 1.5 s.35 27 Energy and Buildings, 2009, Robert Öman
Genomförande
Byggnaden är något vriden i förhållande till vädersträcken. Dock är förskjutningen av mindre betydelse och hänsyn kommer inte att tas till detta. Därmed kommer
solinstrålningen att beräknas enligt vädersträcken söder, väster/öster och norr. Resultat pressenteras i tabell 3.1.1.6 nedan och uträkningarna i bilaga 7. Värden för solinstrålning i de olika vädersträcken som används i beräkningarna är hämtade ur en sammanställning av Robert Öman28.
Total gratisvärme per månad
Den sammanlagda gratisenergin för varje månad blir för flerbostadshuset: QGratis = antal dagar i månaden*(Qperson+Qprocess+QV)+Qsol
Exempel för januari månad: 31*(4,04+184,66+51,36)+3 007,80 = 10 449,66 kWh
Tabell 3.2.1.6 Gratisvärmen för byggnaden
28 Solar Heat Gain Through Windows and Solar Radiation Towards External Surfaces. Robert Öman,
2009-09-03. Månad Antal dagar i månaden Person-värme (kWh/ dygn) Process-energi (kWh/ dygn) Varmvatten (kWh/ dygn) Solvärme (kWh/ månad) Gratisvär-me (kWh/mån ad) Januari 31 4,04 184,66 45,65 3 712,09 10 976,94 Februari 28 4,04 184,66 45,65 8 153,37 14 715,17 Mars 31 4,04 184,66 45,65 16 884,54 24 149,39 April 30 4,04 184,66 45,65 21 764,59 28 795,09 Maj 31 4,04 184,66 45,65 36 053,88 43 318,73 Juni 30 4,04 184,66 45,65 29 667,58 36 698,08 Juli 31 4,04 184,66 45,65 28 339,99 35 604,84 Augusti 31 4,04 184,66 45,65 25 435,24 32 700,09 September 30 4,04 184,66 45,65 18 425,14 25 455,74 Oktober 31 4,04 184,66 45,65 11 349,86 18 614,71 November 30 4,04 184,66 45,65 4 508,15 11 538,65 December 31 4,04 184,66 45,65 2 384,29 9 649,14 Totalt (kWh/år) 292 216,57
Genomförande
Totalt energibehov
Totalt energibehov = Qtot*Gradtimmar – QGratis
Exempel för januari månad: Energibehovet = 26 995,53-11 153,95 = 15 841,58 kWh
Månad Värmeförluster (kWh/månad) Gratisvärme (kWh/månad) Totalt energibehov (kWh/månad) Januari 26 995,53 10 976,94 16 018,59 Februari 24 589,70 14 715,17 9 874,53 Mars 23 907,06 24 149,39 -242,33 April 18 043,76 28 795,09 -10 751,33 Maj 11 896,34 43 318,73 -31 422,39 Juni 6 752,57 36 698,08 -29 945,51 Juli 5 719,39 35 604,84 -29 885,45 Augusti 6 748,88 32 700,09 -25 951,22 September 10 848,40 25 455,74 -14 607,34 Oktober 15 556,75 18 614,71 -3 057,96 November 20 479,11 11 538,65 8 940,46 December 25 165,33 9 649,14 15 516,19 Totalt energibehov (kWh/år) 50 349,77
Tabell 3.2.1.7 Totalt energibehov för byggnaden
Energibehov för aktiv uppvärmning av luft
Ur tabell 3.2.1.7 framgår att det finns ett energibehov för byggnaden under månaderna januari-februari samt november-december. Detta ger:
Energibehov = energibehovet/ Atemp = 50 349,77/3086 = 16,31554439 kWh/m2 och år
Energibehov = 16,32 kWh/m2 och år
Energibehov för aktiv uppvärmning av varmvatten
Energibehov = energibehovet/ Atemp = 83 319,552/3086 = 26,99920674 kWh/m2 och
år
Genomförande
3.2.2 Fuktriskbedömning
Indata för fuktriskbedömningen är RF 85 % utomhus, Tinne= 20°C och Tute= -2,6°C
(medeltemperatur för Jönköping i januari).
Tabell 3.2.2.1 Fuktriskbedömningen visar på 42 % RF inne. I det inre sammansatta isolerskiktet kan träreglar användas eftersom RF hamnar mellan 35,4 % och 40 %, d.v.s. 37,7 %, vilket är att betrakta som låg RF.
3.2.3 Buller
Högsta uppmätta bullernivå vid Munksjöbron uppgår till 77 dB29. Skulle väggen enbart bestå utav celblock och inga fönster skulle ljudreduktionen för väggen bli 77-42 =35 dB då celblocket har reduktionstalet 77-42 dB30 . Skulle flerbostadshuset
projekteras med enbart celblock och inga fönster eller dörrar skulle byggnaden precis klara kraven som gäller för matlagning och hygien men inte för sömn och vila.31 För att få en tydligare uppfattning om hur mycket ljud väggen skulle reducera med den aktuella fönster- och dörrsättningen och med enbart celblock som ingående material i väggen görs en beräkning. Som underlag för dessa används arkitekternas ritningar.
29 Henrik Runström, 2006
30 http://www.hplush.se/ljud (Acc. 2010-05-02) 31 SS 25 267, 2004. Utgåva 3
Genomförande
Som utgång i beräkningarna har en fasad på plan 2-6 i östlig riktning valts för
flerbostadshuset. De östliga fasaderna är de mest utsatta ur ljudsynpunkt och också de fasader som har störst fönster- och dörrarea. Då fönster- och dörrsättning på plan 2-6 är identiska har det ingen betydelse för vilket plan beräkningen görs.
Nedan följer ingående värden som är av relevans för beräkningarna: Väggens invändig area = So = 61,88 m2
Ljudreduktionstalet för celblocken = Rw,Ctr50-3150 = Ro 42 dB
Area [m2] Rw [dB]
Fönstertyp 2 S1 = 17,28 R1 = 33
Fönstertyp 3 S2 = 12,8 R2 = 34
Glasad balkongdörr S3 = 2,88 R3 = 30
Tabell 3.2.3.1 Fönster- och glasad dörrarea och ljudreduktion för dessa (Bilaga 11 redovisar mått för fönster och dörrar.)
Formeln32 för att beräkna väggens reduktionstal: R = Ro – tabellvärde
Tabellvärdet fås genom skillnaden i ljudreduktion mellan vägg och fönster/dörrar samt genom division av väggarean med den area som gäller för fönster/dörrar. De värden som alltså ska föras in i tabellen är:
Ro – R1-3 och So/S1-3
Då de olika fönstertyperna samt balkongdörrarna har olika reduktionstal görs beräkningarna för varje typ. För fönstertyp 1 (se bilaga 11) gäller:
Ro – R1 = 42-33 = 9 dB
So/S1 = 61,88/17,28 = 3,58
Tabellvärde = 5 dB R = 42-5 = 37 dB
De framräknade värdet blir nu det nya reduktionstalet för väggen, Ro = 37 dB. För
fönstertyp 2 (se bilaga 11) gäller därför: Ro – R2 = 37-34 = 3 dB
So/S2 = 61,88/12,8 = 4,83
Tabellvärde = <1 = 1 dB R = 37-1 = 36 dB
32 Byggteknik- BYT 2, sid 138
Genomförande
För att beräkna det slutliga reduktionstalet för väggen gäller följande med hänsyn till den glasade balkongdörren:
Ro – R3 = 36-30 = 6 dB
So/S3 =61,88/2,88 = 21,49
Tabellvärde = <1 = 1 dB R = 36-1 = 35 dB
Genom beräkningarna fås att väggens totala ljudreduktion uppgår till ungefär 35 dB om flerbostadshuset hade projekterats enbart med celblock som väggmaterial med den aktuella fönster- och dörrsättningen. Detta skulle innebära att bullernivån inomhus skulle uppgå till 77-35 = 42 dB vilket inte uppfyller de krav som BBR ställer. Väggen behöver därmed extraisoleras för att klara de krav som ställs på buller inomhus.
3.3 Analys – regelväggar
Alternativet regelvägg föranleder ett antal risker beroende på om väggkonstruktionen är enstegstätad eller tvåstegstätad, och vad för material som väljs till reglarna.
Definitionen för tvåstegstätning är att regntätning (fasaden) och vindtätningen (yttre vindskyddsskiva) skiljs med en ventilerande luftspalt. Bild 3.3.1 nedan illustrerar den principiella skillnaden.
Bild 3.3.1 Bilden illustrerar den principiella skillnaden mellan enstegs- och tvåstegstätning. Bildkälla: Fuktlarm ger ny normer för putsade fasader. Eva Blomberg. Bofast 1/2009. Sid.13
Vid val av organiskt stommaterial är tvåstegstätad vägg alltid ett säkrare alternativ eftersom trä är ett hygroskopiskt material som måste ges möjlighet att torka ut mot en luftspalt. Det går i realiteten aldrig att fullt ut garantera att fukt, varken byggfukt eller
Genomförande
utifrån kommande fukt, inte kan angripa väggen. Det man kan göra i förebyggande syfte är att alltid förvara ännu ej inbyggt byggmaterial torrt och att projektera och utföra anslutningar omsorgsfullt för att undvika sprickbildning i putsskiktet. Det putssystem som valts för flerbostadshuset vid Västra kajen är uppbyggt av elastiska fibrer som motverkar sprickbildning.
SP presenterar genom Rapport 2009:16 tre olika typer av regelväggar som är under utveckling mot bakgrund av den senaste tidens uppmärksammade fuktskador i putsade fasader, inte minst de som uppdagats i Hammarby Sjöstad. Där byggdes under början av 2000- talet ett stort antal flerbostadshus med en metod som genom referat av en artikel beskrivs under rubriken 2.3 Riskkonstruktioner. Kortfattat bestod metoden i att putsa direkt på cellplastisolering utan bakomliggande luftspalt, vilket gör att fukt stängdes inne mellan två täta skikt, nämligen ångspärren och den putsade isoleringen.
Konstruktionerna har av SP testats i laboratorier och presenteras som säkrare principlösningar för regelväggar, även om inga fullskaliga projekt har hunnit
realiseras. Beskrivningen utgör bakgrund till en jämförelse mellan regelvägg och den föreslagna lättbetongväggen. Här följer en beskrivning av SP:s tre metoder som är under utveckling.
Alternativ 1
Figur 3.3.2 Putsad tvåstegstätad dränerad regelvägg. Bildkälla: SP Rapport 2009:16. S. 84. Huvudtanken med denna konstruktion (figur 3.3.2) är att vatten ska kunna sippra ut vertikalt vid väggens nederkant genom den isolerande oventilerade dräneringsspalten.
Genomförande
Vindskyddsskivan som ligger direkt utanför regelskiktet skyddas med ett vattentätt men diffusionsöppet fuktskydd.
Väggen avslutas invändigt med e E
n gipsskiva framför ångspärr av förslagsvis polyeten. ftersom ventilerande luftspalt inte ingår är alternativet rekommenderat att utföras
mellan med stålreglar. Denna väggtyp klassas som tvåstegstätad eftersom den innehåller ett dränerande skikt, dessutom är inte stålreglar fuktkänsliga på samma sätt som träreglar varför luftspalt inte anses lika nödvändigt. En nackdel är att den dränerande
funktionen enbart är utvärderad för enbostadshus och inte för högre byggnader. Funktionen är heller inte till någon hjälp för fukt som eventuellt stängts inne de båda tätskikten, varför isoleringens egenskaper äventyras.
Alternativ 2
Figur 3.3.3 Putsad tvåstegstätad ventilerad regelvägg. Bildkälla: SP Rapport 2009:16. S. 85.
nt som homas Gustavson hänvisar till som ett säkrare alternativ i den artikel som refereras i
r
er Alternativ nummer två (figur 3.3.3) är i det närmaste identiskt med den varia
T
kapitel 2.3 Riskkonstruktioner. Alternativet liknar till stor del det föregående, men nödvändiggör luftspalt på grund av träreglar. Den är vidare mer renodlad tvåstegstätad då fasaden är friställd från konstruktionen i övrigt. I artikeln Fuktlarm ger ny norme för putsade fasader ur Bofast 1/2009, sid 13 av Eva Blomberg intervjuas Ingemar Samuelsson på SP. Han menar att denna metod är en beprövad lösning för hus med träpanel och att den ur fuktsäkerhetssynpunkt är säker och beprövad. Dock medger han att erfarenhet av rörelser och sprickbildning i putsade fasader saknas. Erfarenhet
Genomförande
från andra länder, däribland Tyskland och Norge finns från den minst tio år långa period som metoden använts. I Nordamerika är principen rekommenderad för väggar av EIFS- typ (Exterior insulation finishing system). Dock saknas ännu mätningar s skulle kunna verifiera metoden som definitivt säker. En nackdel är att väggtjockleken ökas genom luftspalten.
Alternativ 3
om
Figur 3.3.4 Modifierad putsad enstegstätad regelvägg. Bildkälla: SP Rapport 2009:16. S. 87.
sterande nstegstätade varianterna. Modifieringen består i utbyte av komponenter till fullt ut Den tredje och sista varianten (se figur 3.3.4) är en modifierad form av de exi e
fuktsäkra material. Genom sina helt fuktsäkra material kan den yttre fuktspärr som återfinns i alternativ nummer ett försummas. Denna modifierade variant är helt beroende av korrekt utförda detaljanslutningar som leder bort eventuellt stående vatten och att fukt som läckt in dräneras ut.
Genomförande
3.3.1 Analys av regelvägg för passivhus
Figur 3.3.1.1 Väggkonstruktion YV:202, av Isover rekommenderad regelvägg för passivhus. U korr = 0,1
W/m2°C. Bildkälla: www.isover.se (Acc. 2010-04-16).
Isover presenterar väggtypen YV:202 (se figur 3.3.1.1) som rekommenderas för energisnålt byggande av typen passivhus. Den har förutom det inre isolerskiktet och träpanel stora likheter med SP:s andra väggtyp. Den sammanlagda tjockleken är för YV:202 är 469 mm mot lättbetongväggens 553 mm - en skillnad på 84 mm.
Resultat
4 Resultat
4.1 Klimatskal- konstruktioner
4.1.1 Yttervägg
Figur 4.1.1.1 U- värde yttervägg 0,1 W/m2 ̊C
För att uppnå passivhusstandard för den framtagna utfackningsväggen (se figur
4.1.1.1) har ett U- värde på 0,1 W/m2°C varit målet. Ett U- värde på 0,1 W/m2°C är ett riktvärde som valts på grundval av rekommendationer från ledande leverantörer33 av väggkonstruktioner avsedda för passivhus. Förutom dessa rekommendationer bedöms 0,1 W/m2°C vara lämpligt som kompensation för det stora antalet köldbryggorna som uppkommer kring fönstren. Beaktande av andra passivhusprojekt med samma produkt visar på högre U- värde för väggen. Eftersom aktuellt projekt har förhållandevis stora fönsterareor väljs 0,1 W/m2°C som ett tryggare värde på den säkra sidan då
köldbryggorna kring fönstren kommer leda till högre transmissionsförluster. En rekommendation från passivhuscentrum anger att andelen fönsterarea i förhållande till uppvärmd area bör vara 15 %. Ur tillhandahållna ritningar från arkitekterna kan utläsas andelen 25 % (se bilaga 11). I vissa lägenheter har 45% uppmätts.
Resultat
För att uppnå detta låga U- värde består väggens tvärsnitt mestadels av isolering, vilket resulterat i val av det tunnaste av H+H: s celblock, för att väggen inte ska bli alltför tjock.
Valt putssystem tillåter ett maximalt isolerskikt om 180 mm utvändigt. Resterande isolerskikt monteras invändigt mellan reglar, och avslutas med en OSB- skiva bakom innegips, till förmån för stabila infästningar.
Isolering
Projektgruppen har valt stenullskiva ”Therm 398” (se figur 4.1.1.2) med lambda (λ) = 0,036 W/m ̊C från Weber. Om man jämför mineralull med cellplast är mineralullen fuktutjämnande och dränerande. Med kombinationen mineralisk puts på mineralull tillåts fukt, både byggfukt och fukt som trängt in genom fasaden, att dels vandra ut genom den mindre täta putsen och dräneras ut vid väggens nederkant genom
mineralullen. Den föreslagna väggen kommer att vara en kombination av enstegstätad och tvåstegstätad fasad. Den saknar visserligen luftspalt men har samtidigt dränerande mineralullsisolering mot vilken ånggenomsläpplig mineralisk puts anbringas.
Figur 4.1.1.3 Serpo 398 Hr- Skiva = Therm 398 Bildkälla: www.weber.se Acc.2010-03-03
Figur 4.1.1.2 Bilden visar principutförande för montering av isolering mot lättbetong. Therm 398 fordrar mekanisk infästning, men behöver inte klistras. Bildkälla: www.weber.se Acc.2010-03-03
Resultat
Eftersom väggen bärs av oorganiska block av lättbetong, som inte är lika känsliga för fukt som en trästomme, skulle cellplast kunna användas. Men eftersom mineralullen verkar dränerande och fuktutjämnande, och ger väggen större möjlighet att andas är det ett fullt godtagbart isoleringsalternativ. Ur miljösynpunkt är mineralull dessutom ett bättre alternativ än cellplast. Både Folksams byggmiljöguide och
Byggvarubedömningen anger vald stenullskiva som rekommenderad medan flertalet cellplastskivor endast accepteras. Enbart för de ingående råvarorna i
cellplastprodukter anges rekommendationen ”undviks”. Totalbedömningen och bedömningen av innehållet i stenullen anges som rekommenderad. Mineralullen kommer därtill verka som bullerabsorbent, och köldbryggebrytare där bjälklag når fasad.
Putssystem
Weber erbjuder putssystemet Serpomin EF som lämpar sig för både nyproduktion och tilläggsisolering. Serpomin EF är mineralisk tunnputs och förutsätter stenull, som är en sorts mineralull, som underlag. Beteckningen ”EF” står för Elastic Fiber, en egenskap som motverkar sprickbildning vid anslutningar och genomföringar. Sprickbildningar skulle i föreslagen väggkonstruktion främst kunna orsaka inträngning av slagregn vilket vid låga utomhustemperaturer kan leda till
frostsprängning och vittring av putsskiktet. Systemet är tätt mot utifrånkommande vatten, men genomsläppligt inifrån och ut, tack vare kapillärsugning. Mineralisk puts är fördelaktigt av flera skäl. Organisk puts innehåller plastpartiklar som gör den tätare, medan mineralisk puts är helt oorganisk och har lägre ångmotstånd, vilket gynnar fuktvandring utåt ur väggen. Det är viktigt att fukt kan vandra ut om det kommer innanför putsen då mineralullens isolerförmåga annars försämras. Putsen nätarmeras enligt leverantör. Byggvarubedömingen anger samtliga putssystem från Weber som accepterade.
Verifierande energibalans för byggnaden
Energibehov = 16,32+26,00 = 42,32 kWh/m2 och år
Energibehovet = 42,32 kWh/m2 och år
De riktlinjer som FEBY ger är att energibehovet för ett passivhus ska vara mindre än 50 kWh/m2 och år vilket flerbostadshuset klarar34.
Tabell 2.4.7 visar att det finns ett kylbehov under månaderna mars-oktober. Det årliga kylbehovet per m2 blir:
Kylbehov = kylbehov/Atemp = 145 863,53/3086 = 47,26621192 kWh/m2 och år
Kylbehov = 47,27 kWh/m2 och år
Resultat
Fukt
För väggkonstruktionen har en fuktriskbedömning gjorts (se tabell 4.1.1.2). Denna visar på RF (relativ fuktighet) 37,7 % (interpolerat för skikt 3-4) i det inre
isolerskiktet och med RF inomhus 42 % . RF inomhus är normalt 30-50 %35.
Ljudreduktion för lättbetongkonstruktion
För säkerställande av den föreslagna väggens bullerprestanda har projektgruppen studerat en bullerutredning36 utarbetad inför ett intilliggande projekt. Utredningen berör ett projekt som ligger intill rondellen vid Munksjöbrons östra brofäste, en plats där maximala ljudnivån i utredningen redovisats till 77 dB. Platsen är mer bullerutsatt än Västra kajen. Byggherren till detta projektet, HSB, har delgett projektgruppen ritningar för väggkonstruktionen (se figur 4.1.1.3) som upprättats utifrån nämnd bullerutredning och det har efter jämförelse kunnat fastställas att ljudkravet uppnås. Bullerutredning var i ett tidigt skede tänkt som ett delmoment i detta examensarbete. Ambitionen var från början att beräkna bullernivån och utifrån dessa beräkningar kontrollera de framarbetade konstruktionernas bulleregenskaper. Omfattningen av detta delmoment har dock, dels på grund av bristande teknisk data från leverantörer, kommit att begränsas till att studera relevant material i form av Runströms utredning och ritningar från byggherrens totalentreprenör, Skanska. Vidare kan nämnas att en av alla de slagord och paroller förespråkare av passivhus använder sig av är just den tysta inomhusmiljön som erhålls tack vare det tjocka skiktet av isolering. Föreslagen
konstruktion har 20 % mer isolering än referenskonstruktionen och därtill 250 mm lättbetong som bidrar till bullerisolering.
35 Byt 2, sid 23. Kapitel 1- Fukt. 36 Henrik Runström, 2006 37 Håkan Göransson, 2010
Figur 4.1.1.3 Referenskonstruktion från HSB som jämförelse vid bedömning av föreslaget klimatskals bullerprestanda. 37
