En jämförelsestudie av två byggnadsstommar med avseende på deras klimatpåverkan & beständighet

En jämförelsestudie av två byggnadsstommar

A comparative study of two building structures

with regard to their climate impact & durability

Examensarbete, 15 hp, Byggingenjör

VT 2020

Charbel Khadra

Robin Möller

ii

Förord

Examensarbetet omfattar 15 hp och har skrivits för programmet Byggingenjör (THBYB) vid Malmö universitet. Rapportens författare vill börja med att tacka Fredrik Aronsson (avdelningschef konstruktion), Alexandra Brunius (arkitekt och byggingenjör), Lina Norell (arkitekt och hållbarhetsansvarig) och Sara Håmark (arkitekt) från Här! Malmö för deras roll som externa handledare och stöd under arbetets gång. Vi vill också tacka Rolf Andersson, programledare och universitetsadjunkt vid Malmö universitet, för hans engagemang som intern handledare.

iii

Sammanfattning

Utförandet av klimatdeklarationer för nya byggnader är ett nationellt initiativ i Sverige som syftar till att minska den bebyggda miljöns klimatpåverkan. Denna undersökning syftar till att utföra två klimatdeklarationer för ett LSS-boende för att jämföra dess ursprungliga betongstomme med ett alternativ i stål ur ett klimatperspektiv. Stomalternativens påverkan på byggnadsdelars värmegenomgångskoefficienter (U-värde) och beständighet undersöks också för att få en helhetsbild av stålstommens konsekvenser på byggnaden. Den alternativa stommen baseras på en konstruktion från ett komparativt projekt och anpassas för att uppfylla brandskydds- och ljudisoleringskraven för den undersökta byggnaden. I den nya stommen används stålregelväggar, fackverkstakstolar och en reducerad grundkonstruktion.

De frågeställningar som besvaras under studien är; vilken av de undersökta stommarna medför minst klimatpåverkan enligt de utförda klimatdeklarationerna, vilken byggnadsdel medför störst klimatpåverkan i varje stomme och hur påverkas byggnadsdelars initiala värmegenomgångskoefficienter samt beständighet vid byte till stålstommen. En klimatdeklaration definieras som ett dokument som redovisar en byggnads klimatpåverkan fördelad på dess bruttoarea (kg CO2eq/m2 BTA) under hela dess livscykel. Dokumentet grundar

sig i livscykelanalys-metoden och omfattar Byggnadsskedet (A1-4 inklusive spill i A5) till en början enligt Boverkets rekommendation. De deklarationer som studien baseras på utförs med Byggsektorns miljöberäkningsverktyg med hjälp av generisk klimatdata från verktygets databas. Mängdningen av byggnadens material baseras på en Revit modell och ritningar utgivna av Här! Malmö samt information från produkttillverkare. U-värdena för konstruktionerna beräknas huvudsakligen i Excel enligt metoden beskriven i en byggnadsfysikbok. För att besvara frågorna om beständighet utförs en litteraturstudie baserad på information från materialböcker, varudeklarationer samt “Peer-reviewed” vetenskapliga artiklar hämtade från “Libsearch”.

Enligt resultatet från deklarationerna medför betongstommen en total klimatpåverkan på 371,55 kg CO2eq/m2 BTA medan stålstommen medför en påverkan på 193,14 kg CO2eq/m2 BTA vilket

motsvarar ett reduktionstal på 48 procent. Från deklarationerna går det också att avläsa att grunden medför störst klimatpåverkan för stålkonstruktionen medan stommen har störst påverkan i betongkonstruktionen. Vid beräkning av värmegenomgångskoefficienten medför bytet till stålstomme en reduktion av värdet för vindsbjälklaget från 0,137 till 0,104 W/m2K medan plattan på mark är i princip oförändrad (0,073 till 0,074 W/m2K). U-värdet för stålregelväggen (0,148 W/m2K) hamnar mellan de beräknade värdena för betongväggen med förbättrad och standard isolering (0,134 respektive 0,198 W/m2K). Enligt resultatet från litteraturstudien kan betong anses vara ett underhållsfritt material med högre beständighet mot brand och fukt än trä och stål som oftast måste behandlas och skyddas.

Vid jämförelse med referensvärden från Svenska Miljöinstitutet hamnar endast stålstommen klimatpåverkan under det angivna gränsvärdet för flerbostadshus (216 kg CO2eq/m2 BTA).

Betongstommens relativt höga klimatpåverkan anses bero på att stommen används i ett envåningshus. Stålstommen anses vara bättre ur klimatperspektiv men faktorer som kortare underhållsintervall och livslängd innebär att reduktionstalet som beskrivs är förmodligen mindre över hela livscykeln.

iv

Abstract

The introduction of climate declarations aims at minimizing the building sector's climate impact but earlier studies compare building frames by using declarations from two different buildings. This study focuses on creating two climate declarations in order to compare the concrete frame of a residential building with an alternative steel frame on the same building from a climate perspective. The steel frames’ effect on different building components thermal transmittance (U-value) and on the building’s durability are also analysed. The climate declarations in this study span over the Manufacture and Construction Process stages of the building’s life-cycle and are created with the use of the Construction Sector’s Environmental Calculation Tool and its built-in database. U-values for building components were calculated with Excel and a literature study was used to determine different building materials durability.

The results from the climate declarations show that the concrete frame leads to a climate impact of 371,55 kg CO2eq/m2 gross floor area while the steel frame leads to an impact of 193,14 kg

CO2eq/m2 gross floor area which corresponds to a reduction of the building's climate impact by

48 percent with the steel frame. The concrete frame accounts for the biggest amount of the building’s total climate impact while the foundation has the highest impact with the steel frame. The results from the U-value calculations show a decrease in the roof’s U-value from 0,137 to 0,104 W/m2K with the steel frame while the foundations U-value remains virtually unchanged (0,073 to 0,074 W/m2K). The comparison of the U-value for steel and concrete outer walls was inconclusive. According to the results from the literary study concrete was proved to be more durable and have better resistance to fire and humidity when compared to wood and steel and was considered to need little to no maintenance during a building’s lifespan.

v

Innehållsförteckning

2.1 Original stomme av betong ... 5

2.1.1 Brandsäkerhetskrav ... 5

2.1.2 Ljudisoleringskrav ... 6

2.2 Alternativ stomme av stål ... 6

2.2.1 Brandsäkerhets- och ljudisoleringskrav ... 7

2.3 Livscykelanalys ... 8

2.3.1 Global uppvärmningspotential ... 8

2.3.2 Användning av livscykelanalys ... 9

2.4 Miljövarudeklaration ... 9

2.5 Klimatdeklaration ... 10

2.5.1 Enheter och inkluderade delar av en klimatdeklaration ... 10

2.5.2 Gränsvärden ... 10

2.5.3 Boverkets uppdrag och framtida planer ... 11

2.6 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg ... 11

3 Metod och genomförande ... 13

3.1 Klimatdeklaration ... 13 3.1.1 Materialmängdning ... 13 3.1.2 Arbetsgång i Revit ... 13 3.1.3 Heterogena skikt ... 14 3.1.4 Övriga konstruktioner ... 14 3.1.5 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg ... 15 3.2 Värmegenomgångskoefficient ... 16 3.3 Litteraturstudie ... 16 4 Resultat ... 17 4.1 Mängdning ... 17 4.2 Klimatdeklaration av betongkonstruktionen ... 18 4.3 Klimatdeklaration av stålkonstruktionen ... 19 4.4 Värmegenomgångskoefficient ... 21 4.5 Beständighet ... 21

4.5.1 Beständighet vid brand ... 21

4.5.2 Beständighet mot fukt och frostangrepp ... 22

vi

5 Diskussion och analys ... 24

5.1 Klimatdeklaration ... 24

5.1.1 Jämförelse med Svenska Miljöinstitutets referensvärden ... 24

5.1.2 Byggsektorns miljöberäkningsverktygs databas ... 25

5.1.3 Arbetsgång ... 25 5.1.4 Alternativa lösningar ... 25 5.2 Värmegenomgångskoefficient ... 26 5.3 Beständighet ... 26 6 Slutsatser ... 28 Referenser ... 29 Bilagor ... 32

1

1 Inledning

1.1 Bakgrund

Ett av världens stora problem är de pågående klimatförändringar som planeten utsätts för (Zhai & Helman 2019). Dessa förändringar orsakas av komplexa skäl varav den antropogena faktorn spelar stor roll (Wilde & Coley 2012). Den bebyggda miljön anses stå för approximativt 36 procent av koldioxidutsläppen i EU (Europeiska kommissionen 2019). I Sverige orsakar bygg- och fastighetssektorn 19 procent av koldioxidutsläppen från svensk produktion (Boverket 2020d). Dessutom bidrar sektorn till en ökad miljöpåverkan i andra länder på grund av import av byggmaterial (ibid.).

För att minska miljöpåverkan från byggindustrin har ett antal initiativ tagits fram i syfte att främja ett hållbart byggande, både internationellt och på nationell nivå i Sverige. FN:s globala mål för hållbar utveckling, den så kallade Agenda 2030, rör den internationella byggindustrin både direkt, med mål 11 om hållbara städer och samhällen, och indirekt, med mål 13 om bekämpning av klimatförändringar bland annat (Dahlström 2020). I miljömålet “God bebyggd

miljö” beskrivs det direkta arbete som ska utföras på nationell nivå för att uppnå FN:s

hållbarhetsmål (Sveriges miljömål 2019).

Boverket uppger, i sin analys av förutsättningarna för målet ‘God bebyggd miljö’, utförandet av klimatdeklarationer som en åtgärd för främja hållbart byggande och hushållning med resurser (Boverket 2019). Dessutom stärks denna åtgärd av en lag, som förväntas träda i kraft den första januari 2022, som kräver att nya byggnader ska klimatdeklareras (Boverket 2020b). Syftet med åtgärden är att öka medvetenheten och sprida kunskapen om byggnaders klimatpåverkan för att på lång sikt minska den (Boverket 2019). För att underlätta utförandet av klimatdeklarationer har Svenska Miljöinstitutet dessutom tagit fram ett beräkningsverktyg som baseras på livscykelanalysmetoden (Erlandsson 2018). Verktyget kallas Byggsektorns Miljöberäkningverktyg (BM) (ibid.).

Byggsektorn är dock en bransch där utvecklingen sker stegvis och långsamt (Saadatirad 2011). Detta beror delvis på att byggnader anses vara komplexa och dyra investeringar (ibid.) vilket försvårar implementeringen av nya produkter. Den obalans i informationen som råder mellan producenter och byggherrar angående byggprodukters klimatpåverkan hindrar också möjligheten att sätta högre krav på produkters hållbarhet (Boverket 2019). I dagsläget saknas således ett stort utbud av produktspecifika miljövarudeklarationer (EPD) för byggnadsmaterial (Erlandsson 2018). Dessa problem har lett till ett antal studier som syftar till att studera och utveckla klimatdeklarerationsprocessen.

Tidigare studier har fokuserat på att undersöka olika metoder för att genomföra klimatdeklarationer för byggnader eller byggnadsdelar. Erlandsson och Friman (2019) samt Lind (2019) använder exempelvis programmen VICO Office respektive Revit vid mängdningen för att sedan utföra en klimatdeklaration med BM. Jämförelsestudier på olika miljöberäkningsvektyg har undersökt resultaten för klimatpåverkan från exempelvis BM och Klimatkalkyl samt skillnader i programmens databaser (Bergman 2018). Andra studier har fokuserat på att utföra klimatberäkningar på ett tillämpningsobjekt genom användningen av EPD:er (Lundin 2018). Dessutom har en jämförelsestudie på trä- och betongstommens klimatpåverkan utförts med hjälp av BM (Ravan 2018). Den sistnämnda studien jämför dock stommen från två liknande byggnader och fokuserar på BM:s användbarhet för arkitekters

2

hållbarhetsarbete. Därav behövs vidare studier på klimatdeklarationer vid jämförelse av andra stommaterial, exempelvis stål, på en och samma byggnad samt dess inverkan på energianvändning och beständighet.

1.2 Syfte

Syftet med undersökningen är att utföra två klimatdeklarationer för ett tillämpningsobjekt. En initial deklaration ska redovisa byggnadens preliminära klimatpåverkan med dess nuvarande utformning utav betong. Den sekundära deklarationen ska redovisa byggnadens klimatpåverkan med en alternativ stomkonstruktion i stål för att möjliggöra en jämförelse av resultaten. Deklarationerna utgör också utgångspunkten för att dra slutsatser om vilken av de studerade konstruktioner som har minst klimatpåverkan enligt BM.

Dessutom undersöks de eventuella konsekvenserna på olika byggnadsdelars värmegenomgångskoefficienter och byggnadens beständighet vid användning av stålstommen. Detta görs för att få en helhetsbild av stomalternativens inverkan på byggnadens klimatpåverkan och användning.

1.3 Frågeställningar

- Vilken av de undersökta stommarna medför minst klimatpåverkan enligt klimatdeklarationer utförda med Byggsektorns miljöberäkningsverktyg?

- Vilken byggnadsdel medför störst klimatpåverkan enligt de utförda klimatdeklarationerna för båda stomalternativ?

- Vilken inverkan har den alternativa stommen på byggnadsdelarnas värmegenomgångskoefficienter?

- Hur påverkas byggnadens beständighet, med hänsyn till livslängd, brand och fukt, vid byte från betongstomme till stålstomme?

1.4 Avgränsning

Studien avgränsas till att studera två stomkonstruktioner, den originala och en alternativ stomkonstruktion. Klimatdeklarationerna görs med BM och baseras huvudsakligen på information hämtad från en 3D modell av tillämpningsobjektet i Revit. De delar som studeras är byggnadens klimatskärm, bärande konstruktion samt icke bärande innerväggar enligt Boverkets förslag. All data för materialens klimatpåverkan hämtas från BM:s inbyggda databas och baseras inte på företagsspecifika EPD:er då byggnaden fortfarande projekteras och specifik information om majoriteten av materialen saknas. Vid ändring av stommen ska byggnadens estetiska utseende, med hänsyn till sockeln samt ytskikt på fasad och tak bevaras. Detta gäller även för byggnadens planlösning. Den alternativa stommen ska också kunna uppfylla de särskilda krav som ställs på byggnaden utefter sitt ändamål.

De material som inkluderas i klimatdeklarationen är de huvudsakliga material som redovisas i 3D modellen. Detta innebär att detaljer i form av olika beslag för takkonstruktionen, kramlor för tegelfasaden och liknande utesluts. Dessa detaljer förekommer dessutom oftast i liknande mängder i både konstruktioner och är därför inte avgörande för jämförelsen mellan stommarna. Sedumtaket på byggnaden kommer inte tas med i klimatdeklarationerna då BM saknar data till

3

denna konstruktion. Byggnadsdetaljer som inte tillhör den studerade huskroppen, som miljörum och staket, beaktas inte då de inte anses vara relevanta för studiens syfte.

Vid undersökning av alternativens påverkan på byggnadens värmegenomgångskoefficienter (U-värde) avgränsas beräkningen till framtagandet av U-värden för grundplattan, ytterväggarna och taket för båda konstruktionsalternativen. Detta betyder att ett U-värde för byggnaden med varje konstruktionsalternativ inte tas fram. Denna avgränsning anses vara rimlig för att enkelt kunna jämföra respektive byggnadsdel från de undersökta alternativen. Husets fönster och dörrar är desamma i båda konstruktioner och uppvärmningssystemet anses vara oförändrat. Inom ramen för rapporten avgränsas undersökningen av beständighet till de huvudsakliga bärande materialen i de undersökta stommarna med avseende på livslängd, brandbeständighet samt beständighet mot fukt och frostangrepp. Dessa aspekter av beständigheten anses vara de mest relevanta för att jämföra stommaterialen ur ett livscykelperspektiv.

Faktorer utöver klimatpåverkan, värmegenomgångskoefficient och beständighet, som kostnader och tid för arbetet, beaktas ej i studien.

1.5 Tillämpningsobjekt

Tillämpingsobjeket, Hedmätaren 1, för denna undersökning är ett LSS-boende som ska byggas i Bunkeflostrand utanför Malmö, se figur 1. Byggnaden har en bruttoarea (BTA) på 915 kvadratmeter, en uppvärmd area (Atemp) på 836 kvadratmeter och definieras som ett

flerbostadshus. Bostaden är ett L-format envåningshus med personalytor, sex stycken lägenheter och gemensamma utrymmen i form av bland annat kök, allrum och tvättstuga, se bilaga 1. Fasaden består av grått tegel och taket är täckt med plåt på sidan mot gatan och sedum mot innergården. Alla lägenheter har uteplatser gränsande till en gemensam trädgård och byggnaden är dessutom försedd med solceller.

4

Byggnaden utgör underlaget för utförandet av de klimatdeklarationer som studien baseras på. Enligt systemhandlingarna kommer byggnaden att ha en stomme med grundläggning, väggar och vindsbjälklag i betong. För att utföra klimatberäkningarna mängdas byggnadens väsentliga material med hjälp av en Revit modell av huset samt olika handlingar. I ett senare skede byts betongstommen ut till en alternativ stomme i stål som används för att ta fram en sekundär klimatdeklaration.

Ritningar för båda undersökta konstruktioner används för att hitta information om byggnadsdelars sammanställning för utförandet av U-värdesberäkningarna. Funktionskraven som ställs på LSS-boendet används även för att ta fram den alternativa stommen och avgör vilka aspekter inom beständighet som beaktas i studien.

5

2 Teori

2.1 Original stomme av betong

Husets projekterade stomme består huvudsakligen av betong, se figur 2. Grundläggningen består av en platsgjuten platta på mark med T-stöd som förekommer under byggnadens betongväggar. Ytter-, brand-, lägenhetsskiljande- och våtrumsväggar utgörs av prefabricerade betongelement medan de resterande innerväggar är stålregelväggar. Vindsbjälklaget består av ett plattbärlag med ett lager platsgjuten betong ovanpå. Huskroppens sadeltak och takkupor bärs upp av en uppstolpad takkonstruktion i trä. Se bilagor 2 över olika konstruktioner för den orginala stommen.

Figur 2. Skiss av yttervägg, bjälklag och grund för betongstommen.

Byggnaden är avsedd för individer som omfattas av lagen om stöd och service för vissa funktionshindrade (LSS) vilket innebär att särskilda krav ställs på byggnaden gällande brandsäkerhet, ljudisolering samt individanpassning. Det nämns också i projektanvisningarna att det ska finnas möjligheten för framtida ändringar av planlösningen. Redovisad information om kraven för byggnaden hämtas från preliminär ljudskyddsdokumentation samt brandskydds- och verksamhetsbeskrivningar.

2.1.1 Brandsäkerhetskrav

Brandskyddet för en byggnad avgörs av dess tilldelade verksamhetsklass eller -klasser samt dess byggnadsklass (Boverket 2017). För att skydda tillämpningsobjektet och dess brukare mot brand har ett antal brandsäkerhetskrav ställts på den studerade byggnaden under projekteringen.

Bedömningen av byggnadsklass grundar sig i eventuellt brandförlopp, möjliga konsekvenser vid händelse av brand samt byggnadens komplexitet (Boverket 2017). Flerbostadshuset ska utföras enligt byggnadsklass 1 (Br1), det vill säga att byggnaden anses ha stort skyddsbehov. Enligt tillämpningsobjektets brandskyddsdokumentation har byggnaden två identifierade verksamhetsklasser: verksamhetsklass 5B för lägenheterna samt gemensamma utrymmen och

verksamhetsklass 1 för teknik- och personalutrymmen. Verksamhetsklass 5B omfattar rum där

utrymning försvåras av faktumet att de individer som vistas i lokalen har begränsad eller ingen möjlighet att sätta sig själv i säkerhet (ibid.). Däremot syftar verksamhetsklass 1 på lokaler där individerna förväntas ha bra lokalkännedom, vara vakna och kunna sätta sig själv i säkerhet (ibid.).

Vid händelse av brand ska byggnadens indelning i olika brandceller säkerställa brukarnas säkra utrymning och hindra omfattande brandspridning. Varje lägenhet utgör en egen brandcell där Br1 ställer krav på att alla brandcellsskiljande byggnadsdelar ska utföras i brandteknisk klass REI 60.

6 2.1.2 Ljudisoleringskrav

Ljudisolering från både interna ljudkällor, till lägenheterna, och externa ljudkällor, som trafikbuller, utgör en viktig del av LSS-boendets funktion. Varje lägenhet ska uppfylla ljudklass C, enligt Boverkets Byggregler (BBR) för särskilda boenden där höga ljudnivåer förekommer, men ljudklass B ska eftersträvas. Majoriteten av väggarna ska uppnå en luftljudsisolering som motsvarar ett ljudreduktionstal (R’w) på 35 decibel från korridor med dörr och 44 decibel från

andra utrymmen. Undantag görs för väggar till utrymmen för normalt kontorsarbete och väggar mellan hygienutrymmen där väggarna ska ha ett reduktionstal på 30 decibel och 35 decibel från korridor med dörr respektive andra utrymmen. Innerväggar med tjocklek 220 och 240 millimeter i den befintliga stommen har ett ljudreduktionstal på 57 decibel.

2.2 Alternativ stomme av stål

Vid projektering av den alternativa stommen har tidigare projekt använts som utgångspunkt för att skapa byggnadens nya konstruktion. Alla ytter- och innerväggar byts ut till stålregelväggar inspirerade av ett tidigare projekterat LSS-boende av Här! Malmö. Ytterväggarna är tjockare än de ursprungliga betongväggarna vilket påverkar byggnadens Atemp vars nya area uppgår till

832 kvadratmeter. Vindsbjälklaget ändras dessutom till ett träbjäklag som anses vara anpassat till de nya väggkonstruktionerna i stål, se figur 3. Husets grundläggning skalas ner då den nya stommen förväntas medföra en mindre egentyngd än originalstommen. Detta innebär att T-stöden, under de bärande väggarna, byts ut till “kvadratiska” sulor. Det uppstolpade taket ersätts med en konstruktion bestående av fakverkstakstolar med mindre träprofiler, se figur 4. Andra delar i konstruktionen som bevaras är grundplattan, tegelfasaden, fönster och dörrar. Se bilaga 3 och 4 över konstruktioner för den alternativa stommen.

Figur 3. Skiss över yttervägg, vindsbjälklag och grund för stålstommen.

7

Användningen av en stålstomme med fackverkstakstolar gjorde att ett antal pelare och balkar i stål behövde introduceras i stommen. Detta var för att ersätta tidigare bärande och stabiliserande betongväggar i byggnaden. Vid placering och val av balkar, pelare samt stabiliserande eller bärande väggar, har arbetet gjorts i konsultation med konstruktören Fredrik Aronsson från Här!

Malmö. Detta gäller även för val av träprofiler i den nya takkonstruktionen. Se bilaga 5 för

placering och val av bärande element i byggnaden. 2.2.1 Brandsäkerhets- och ljudisoleringskrav

Brandsäkerhetskraven för den originala stommen uppfylls med stålstommen genom att byta ut betongelement till stål- och träkonstruktioner med motsvarande brandteknisk klass. Utöver det bevaras brandcellsindelningen som redovisas av planritningarna för betongstommen, se bilaga 1. De lägenhetsavskiljande stålregelväggarna dimensioneras för att ha ett ljudreduktionstal på 56 decibel. Andra innerväggar har i sin tur ett reduktionstal mellan 35 och 56 decibel.

Värdena för väggarnas brand- och ljudklass, redovisade i tabell 1, är hämtade från Gyproc (2010). Gyproc (2010) används också för att kontrollera att det använda träbjälklaget uppnår brandklass REI60.

Tabell 1. Brand- och ljudklass för ytter- och innerväggar i stålkonstruktionen.

Väggtyp Brandklass Ljudklass (decibel) Funktion

YV1 EI60 55 Standard yttervägg

YV2 EI60 55 Yttervägg med plywood

YV3 EI60 55 Yttervägg mot våtrum

IV1 EI60 56 Bärande innervägg

IV2 EI60 56 Bärande innervägg mot våtrum

IV3 EI60 44 Bärande innervägg mellan lägenhet och förråd

IV4 EI60 35 Vanlig våtrumsvägg

IV5 EI60 35 Innervägg med plywoodskiva mot kontor

IV6 EI60 35 Innervägg gemensamma utrymmen

IV7 EI60 35 Innervägg med plywoodskiva på både sidor

IV8 EI60 56 Lägenhetsskiljande innervägg

8

2.3 Livscykelanalys

En livscykelanalys (LCA) mål är att bedöma en produkts miljöpåverkan under hela dess livscykel (Boverket 2019b). För en byggnad görs LCA:n utefter europeisk standard EN 15978 om hållbarhet för byggnadsverk och byggnaders miljöprestanda (ibid.). Via en LCA går det att identifiera när störst miljöpåverkan sker under en byggnads livslängd genom att dela upp dess livscykel i tre skeden; Byggskedet (A1-5), Användningsskedet (B1-7) och Slutskedet (C1-4), se figur 5 (ibid.).

Figur 5. Figur över de olika skedena för en byggnads livscykel (Erlandsson 2018a).

A. Byggnadsskedet inkluderar två “mindre” skeden kallade Produktskedet och

Byggproduktionsskedet (Boverket 2019b). Produktskedet tar hänsyn till tillverkning av

byggprodukter och andra resurser som används vid byggnation samt de transporter som sker under produkttillverkningen (ibid.). Byggproduktionsskedet omfattar själva byggprocessen samt transport av de produkter och material som behövs till byggarbetsplatsen (ibid.).

B. Användningsskedet tar bland annat hänsyn till driften, underhållet och reparationer av byggnaden (Boverket 2019b). Här ingår också vatten- samt energianvändning (ibid.). C. Slutskedet inkluderar de händelser som sker när en byggnad har uppnått sin livslängd

(Boverket 2019b). Här tas till hänsyn demontering och rivning men också återvinning, återanvändning, deponi samt alla transporter under detta skede (ibid.).

2.3.1 Global uppvärmningspotential

Vid utförandet av en LCA går det att välja olika miljöindikatorer vid analysering, några exempel är; klimatpåverkan av växthusgaser (GWP), försurning (AP), övergödning (EP) och ozonnedbrytning (ODP) (Boverket 2019c). GWP står för global uppvärmningspotential och anger det totala bidraget en specifik gas medför till den globala uppvärmningen (Boverket 2020d). Exakt vilka gaser som inkluderas i GWP bestäms under en produkts framtagande samt informationen som redovisas i materialets eller produktens miljövarudeklaration (Boverket 2020d; The International EPD System u.å.b). Via GWP kan de gaser som släpps ut under produktens livslängd beräknas om till en gemensam enhet, koldioxidekvivalent (CO2eq)

9 2.3.2 Användning av livscykelanalys

Enligt Boverket (2019c) är ett av LCA:s främsta användningsområden för byggnader att kunna jämföra olika konstruktioner och arbetsmetoder för samma objekt i syfte att minska dess miljöpåverkan. Ska olika byggnader jämföras behöver de ha en jämförbar funktionell enhet, med andra ord måste objekten uppfylla samma grundläggande funktioner (ibid.).

För att en LCA ska få större effekt på miljöarbetet för en byggnad ska analysen utföras så tidigt som möjligt (Boverket 2019b). Enligt Schlegl et al. (2019) har LCA under de senaste åren huvudsakligen använts för att analysera en byggnads miljöpåverkan under Användningsskedet. Utifrån dessa analyser har åtgärder kunnat vidtas för att minska miljöpåverkan under detta skede (ibid.). Däremot nämner Boverket (Boverket 2019b) att med utvecklingen av energisnåla byggnader kommer miljöpåverkan från Byggskedet att dominera i framtiden. Utförs LCA:n under projekteringsfasen kan det finnas större möjlighet till ändring och förslag av miljöförbättringar som påverkar alla andra skeden för byggnaden (ibid.).

2.4 Miljövarudeklaration

En miljövarudeklaration, eller Environmental Product Declaration, är ett dokument som redovisar en specifik produkts eller tjänsts miljöpåverkan under hela dess livscykel (The International EPD System u.å.a). Det internationella EPD-systemet möjliggör deklarationen av en produkts miljödata på ett transparent och jämförbart sätt för organisationer runt om i världen (ibid.). Detta uppnås genom att systemets regelverk definierar hur den LCA som en deklaration baseras på utförs samt hur EPD:n ska sammanställas (ibid.). Alla EPD:er granskas av en oberoende part för att verifiera informationens trovärdighet och den redovisade informationen gäller vanligtvis mellan tre till fem år (Boverket 2019d).

En EPD kan tas fram av själva produkttillverkaren (om skicklighet inom ämnet finns) eller av en extern konsult som i båda fall måste följa de produktspecifika regler (PCR) vid utförandet av deklarationens LCA (Boverket 2019d). Dessa PCR gör att EPD:er för liknande produkter är jämförbara eftersom de har analyserats enligt samma kriterier för exempelvis avgränsning och metodval vid undersökning (ibid.). PCR för en produktkategori fastställs ofta i samråd med berörda branschorganisationer (ibid.) och kan exempelvis hittas i det internationella EDP-systemets öppna bibliotek.

En EPD innehåller olika slags information om den deklarerade produkten som redovisas inom dokumentets tre delar: produktblad, metodval och resultat från bedömning av miljöpåverkan (Boverket 2019d). Produktinformation i form av funktionella egenskaper och beståndsdelar redovisas i dokumentet (The International EPD System n.å.a). Resultatet från den utförda LCA:n avgör produktens miljöprestanda och innefattar dess resurs- och energianvändning samt de olika utsläpp som den orsakar (ibid.). Ytterligare miljöinformation som inte baseras på LCA:n kan också inkluderas och kan exempelvis handla om minskningen av produktens negativa miljöpåverkan vid användning eller genom återvinning (ibid.).

Byggprodukters EPD:er kan avgränsas till att endast omfatta delar av produktens livscykel och kan utföras för en specifik tillverkare eller som ett branschgemensamt medelvärde (sektors-EPD) (Boverket 2019d). EPD:er för byggprodukter används främst som data vid utförandet av en LCA för en byggnad eller en byggnadsdel (ibid.). Detta kan exempelvis redovisas i form av en klimatdeklaration där EPD:er utgör produktspecifik klimatdata för byggnadens olika material (Erlandsson 2018a).

10

2.5 Klimatdeklaration

En klimatdeklaration är ett dokument som redovisar alla använda material och resurser för en slutprodukt (Boverket 2020a) samt de utsläpp av växthusgaser som den orsakar under hela dess livscykel (The International EPD System u.å.b). Boverket (2018) nämner att deklarationen ska grunda sig i LCA-metoden för byggnader, enligt EN 15978, och borde omfatta produktens hela livscykel. Från och med den första januari 2022 avser regeringen att införa krav på utförandet av klimatdeklarationer vid uppförandet av byggnader (Boverket 2020b). Dock kommer, till en början, lagkravet bara innefatta Byggskedet (A1-5) för att minska deklarationens komplexitet och främja dess användning (Boverket 2018).

Införandet av obligatoriska klimatdeklarationer har det långsiktiga målet att öka medvetenheten och kunskapen om LCA samt den miljöpåverkan som byggnader medför under hela dess livscykel (Boverket 2020a).

2.5.1 Enheter och inkluderade delar av en klimatdeklaration

För att värdera en byggnads klimatpåverkan beräknas den som GWP och redovisas i enheten kilogram koldioxidekvivalenter per kvadratmeter (kg CO2eq/m2) (Boverket 2018). För att

underlätta tolkningen och jämförelsen av ett resultat fördelas klimatpåverkan huvudsakligen på byggnadens bruttoarea (ibid.).

De olika delar av en byggnad som ska ingå i en klimatdeklaration är byggnadens klimatskärm, bärande konstruktion samt icke bärande innerväggar (Boverket 2018; Boverket 2020a). Dessa delar inkluderas då de bedöms täcka 80 till 90 procent av en byggnads klimatpåverkan enligt studier som kommenteras av Boverket (2018).

2.5.2 Gränsvärden

I dagsläget finns det inga gränsvärden över vilket intervall en klimatdeklaration ska hålla sig inom beroende på byggnadsutformning och verksamhet (Boverket 2020a). Boverket har fått i uppdrag av regeringen att ta fram en tidsplan över när möjliga gränsvärden kan komma att införas, denna rapport ska redovisas till regeringen under juni 2020 (ibid.). I figur 6 visas exempel över gränsvärden som har tagits fram av Svenska Miljöinstitutet (IVL) för projektet “Lokal färdplan för en klimatneutral bygg- och anläggningssektor i Malmö 2030” (LFM30) (Erlandsson, M. 2020).

11

Figur 6. Exempel på gränsvärden för klimatpåverkan beroende på byggnadstyp (Erlandsson, M. 2020).

2.5.3 Boverkets uppdrag och framtida planer

Innan införandet av lagkravet har Boverket planerat ett antal delmoment för att underlätta dess implementering (Boverket 2020b). Ett av momenten är att Boverket ska utveckla en offentlig databas över relevanta byggprodukter baserat på generisk klimatdata (Boverket 2018). Boverket föreslår att utveckling av databasen ska göras i samarbete med Naturvårdsverket samt Trafikverket och ska vara färdigställt januari 2021 (Boverket 2020b). Boverket avser också att utveckla ett register för klimatdeklarationer samt informations- och vägledningsunderlag för deklarationernas utförande (ibid.).

I nuläget sammanställer Boverket en plan över den framtida utvecklingen av klimatdeklarationer med målet att inkludera alla skeden i en LCA (Boverket 2020b). Boverket ska även se över hur olika kravnivåer för utsläppet av växthusgaser kan implementeras i deklarationerna om det finns ett större behov att minska dem (Boverket 2018).

2.6 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg

Byggsektorns miljöberäkningsverktyg är ett miljöberäkningsprogram som framtogs av IVL och lanserades år 2017 (Erlandsson 2018a). Programmet designades för att möjliggöra skapandet av klimatdeklarationer av icke-experter oberoende av en byggnads utformning (ibid.). BM beräknar en byggnads klimatpåverkan enligt livscykelanalysmetoden med hjälp av klimatdata för byggresurser (ibid.). Verktyget är försedd med en inbyggd databas bestående av generisk LCA-data (ibid.) anpassad för den svenska marknaden (IVL Svenska Miljöinstitut 2020). BM:s databas omfattar klimatdata för modulerna A1 till A3 (se figur 5) av en byggnads livscykel för alla byggresurser (Erlandsson 2018a). Detta innebär att beräkningen på denna nivå redovisar den sammansatta klimatpåverkan för tillverkningen av byggnadens material (ibid.). Utöver den inbyggda datan ger verktyget möjligheten att använda EPD:er för byggprodukter från specifika tillverkare (ibid.). Samtliga inlagda EPD:er granskas och klassas av IVL för att sedan tillgängliggöras för andra användare efter kontroll av datans jämförbarhet (Erlandsson 2018a; Erlandsson 2018b). Programmet inkluderar dessutom förbestämda generella värden för transporter (A4) och spill (ingår i A5) för samtliga material i databasen (Erlandsson 2018a).

12

Dessa generella värden går att ändra vid tillgång till produktspecifik transportinformation samt spillvärden (ibid.).

BM beräknar endast indata i kilogram material (Erlandsson 2018a). De använda materialen och deras motsvarande mängder kan registreras manuellt eller genom att digitalt överföra informationen från byggkostnadskalkyler (MAP och VICO) (IVL Svenska Miljöinstitut 2019). Det sistnämnda alternativet medför en mappningsprocess där poster från resurssammanställningen manuellt kopplas till resurser med klimatdata från EPD:er eller BM. Erlandsson (2018a) föreslår att en rimlig omfattning för mappningen är minst 80 vikt- eller kostnadsprocent av kalkylposterna. Resultatet från beräkningen med BM redovisar byggnadens klimatpåverkan i form av GWP uttryckt med miljöindikatorn CO2eq. Den resulterande

klimatdeklarationen ger dessutom ett värde på klimatpåverkan per kvadratmeter bruttoarea (alternativt Atemp) och redovisar fördelningen av byggnadens klimatpåverkan på olika

byggdelar och resurser.

Den minsta omfattningen som en LCA, för en byggnad, får ha för en enkel jämförande klimatkalkyl är Byggskedet (A1-5 enligt figur 5) (Erlandsson 2018a). Detta motsvarar även den maximala avgränsningen för en klimatdeklaration utförd med BM i dagsläget (ibid.). De klimatberäkningar som uppfyller de angivna minimikraven för en klimatdeklaration ska avkodas och sparas ner i ett gemensamt bibliotek hos IVL (ibid.). Detta bidrar till skapandet av en referensdatabas som förväntas möjliggöra jämförelser mellan komparativa byggnader (ibid.).

13

3 Metod och genomförande

Undersökningen utförs både som en kvantitativ och en kvalitativ studie baserat på klimat- och U-värdesberäkning samt information samlad från litteratur.

3.1 Klimatdeklaration

Klimatdeklarationerna i studien utförs med den omfattning som möjliggörs av resursinformationen i BM, det vill säga A1-4 samt spill i A5. Denna omfattning väljs huvudsakligen på grund av informationsbristen om den resterande delen av Bygg- och

installationsprocessen (A5) då byggnaden är i projekteringsfasen.

3.1.1 Materialmängdning

Klimatberäkningarna för tillämpningsobjektet baseras på preliminär information om materialanvändningen i projektet då projekteringsprocessen för byggnaden pågår under undersökningens förlopp. Av denna anledning har olika metoder använts för att uppskatta materialmängder i byggnaden. Målet med mängdningen är att ta fram massan för respektive material för att senare använda denna information som indata i BM. För att få ut massan för byggnadens olika material har värden för densitet, massa per kvadratmeter eller massa per meter använts, se bilaga 6. Dessa värden baseras på litteratur och olika produktblad från tillverkare. Förändringarna på stommen påverkar varken fasaden (inklusive sockeln) eller takbeläggningen och värdena från mängdningen av dessa delar framtas därför från den ursprungliga modellen för att användas i båda klimatdeklarationer. Samtliga fönster och dörrar mängdas endast en gång då de bevaras vid konstruktionsbytet. Se bilaga 6 för mängdningen av materialen i originala och alternativa stommen.

3.1.2 Arbetsgång i Revit

Mängdningen av byggnadens material baseras huvudsakligen på en Revit modell av huset i 3D. Denna metod används både vid mängdningen av den originala och den alternativa konstruktionen.

Väggkonstruktionerna uppdateras i Revit modellen vid stombytet utan att ändra byggnadens utseende eller yttre dimensioner. Genom att använda ytterväggarnas yttre omkrets som gräns bibehålls fasadens originala yttermått och yttervolym. Alla innerväggar ersätts utefter deras centrumlinje för att bibehålla byggnadens ursprungliga planlösning. Vid mängdning av homogena byggnadsdelar används Revit för att ta fram volymer för materialen. Sammansatta byggdelar bestående av flera homogena skikt som betongytterväggarna kunde även sorteras för att ta fram den specifika volymen av varje beståndsdel. Genom att skapa olika förteckningar, se figur 7, för byggnadens väggar och grund kunde materials exakta volymer tas fram med Revit modellen för att sedan överföras till Excel och summeras.

14

Figur 7. Figur över förteckningar för väggarna i Revit.

Dock förekommer heterogena skikt i stålstommen där konstruktioner av stål- eller träreglar med mellanliggande isolering används. Vid mängdning av isoleringen i stålregelväggarna antas materialets och skiktets volym var desamma. Denna approximation görs för att underlätta mängdningsarbetet, då Revit inte kan hantera flera material i ett och samma skikt.

3.1.3 Heterogena skikt

För att mängda de heterogena skikten bestående av stål- och träreglar beräknas ett riktvärde över hur mycket stål eller trä som finns på en kvadratmeter byggnadsdel. Ett approximativt värde för den längd stålreglar som behövs för varje väggskikt (i båda stommar) identifieras för en kvadratmeter vägg, se bilaga 7.

Mängdningen för taket sker separat för yttertaket, takstolarna och vindsbjälklaget. Detta innebär att underramen i fackverktakstolarna mängdas som en del av vindsbjälklaget för att möjliggöra jämförelse med betongstommen där bjälklaget är separerat från takstolarna. Vid mängdning av träbalkarna och isoleringen i bjälklaget togs volymandelen trä per kvadratmeter fram. Resterande volymandel motsvarar den lösull som finns mellan balkarna, se bilaga 7.

3.1.4 Övriga konstruktioner

På grund av att projektet var i projekteringsfasen, vid utförandet av mängdningen, hade ett antal byggdelar och element inte modellerats och behövde därför approximeras. Dimensionerna för takstolarna samt takkupporna i det uppstolpade taket kunde mätas ut direkt i modellen och användas för att beräkna trävolymen för en takstol. Däremot saknades anslutningen mellan takstolarna där takets långa och korta takstolar möts. För att uppskatta mängden trä i fackverken (utan underramen) och i det uppstolpade taket antogs de stora takstolarna fortsätta med samma centrumavstånd ända till ytterväggen. Detta anses vara ett rimligt sätt att undvika en underskattning av mängden trä i takkonstruktionerna och metodens användning på båda stommar bedöms ge jämförbara resultat.

På grund av takkupornas utformning approximeras deras mängdning baserat på antalet takstolar som behövs för varje takkupa, se figur 8. För taket med en lutning på 17,5 grader förekommer fyra takstolar i varje takkupa och tre för taket med lutningen 24 grader. Vid takkupans ytterkant står en hel takstol (A) som används för att mängda de minskande takstolar i takkupan (B till D)

15

enligt bilaga 6. I det redovisade exemplet antas mängden material minska med en fjärdedel (då det finns fyra stycken takstolar i takkupan) för varje takstol efter A. Detta betyder att takstol C innehåller hälften av den totala volymen trä som finns i takstol A. Detta antagande görs för att måtten på de minskande takstolarna (B till D) inte kunde mätas i Revit modellen och behövde uppskattas på ett rimligt sätt.

Figur 8. Takkupa med fyra takstolar (A till D) sedd från sidan.

Isolering i betongväggar räknas för hand eftersom Revit inte kunde beräkna ett korrekt värde på mineralullen. Ytterväggisoleringen skulle fortsätta upp till lösullens överkant i vindsbjälklaget vilket inte kunde uppnås i modellen. Stålpelarna och stålbalkarna i den alternativa stommen mängdas genom att multiplicera profilens massa per meter med dess längd eller höjd. Armeringsnätet i båda grundkonstruktioner mängdas med hjälp av information om stängernas radie samt centrumavstånd.

Cellplasten i grunden modelleras inte i Revit modellen och beräknas därför med hjälp grundplattans area och isoleringens tjocklek för att få ut cellplastens volym. Betongvolymer under ytterväggar, bärande innerväggar och pelare i form av sulor eller stöd, i båda stommar, subtraheras sedan från cellplastsvolymen för att få en rättvisande total mängd.

3.1.5 Byggsektorns miljöberäkningsverktyg

Utförandet av klimatdeklarationerna i BM görs genom att manuellt välja resurserna i programmets databas och lägga in motsvarande massor enligt mängdningen. Värden för spill vid materialanvändning erhålls av de generiska värdena givna i verktyget. Utöver klimatpåverkan för resurserna och de generiska värdena för spill används BM:s generella transportscenarion för att ta hänsyn till klimatpåverkan vid transport av resurserna (A4). Överföring av byggnadskalkyler från kompatibla mjukvaror anses förlänga arbetstiden då byggnadens kostnad först måste kalkyleras i exempelvis BidCon och sedan mappas manuellt med BM:s resurser. Dessutom medför detta extra arbete eftersom icke-påverkande kalkylposter kan överföras till BM och måste sedan exkluderas från klimatberäkningen. Omräkningsfaktorer kan också behövas för de poster som inte anges i kilogram. En direkt och manuell resurssammanställning i BM anses därför vara lämplig efter bedömning av byggnadens omfattning.

16

3.2 Värmegenomgångskoefficient

Värmegenomgångskoefficient för taket och plattan på mark i respektive stomme beräknas i ett Excel dokument enligt metoden beskriven i Petersson (2013), se bilaga 8. Betongytterväggarnas U-värde beräknades också enligt Petersson (2013) medan ett U-värde för stålytterväggarna hämtas från en energiberäkning för ett tidigare projekterat LSS-boende av Här! Malmö. Energiberäkningen är utförd i VIP-energy och byggnaden har samma stålytterväggar och fasadmaterial som i den studerade stålkonstruktionen. En handberäkning av U-värdet för stålregelväggarna ansågs medföra större felmarginal än betongväggarna (bestående av homogena materialskikt) och kunde dessutom inte beräknas enligt Petersson (2013). Petersson (2013) används även som källa för hämtning av information om samtliga materials värmeledningsförmåga.

I ritningarna för betongytterväggen specificeras det att en särskild isolering, Kooltherm K15C, med speciellt låg värmeledningsförmåga används. Denna väggs U-värde undersöks med både den specifika isoleringen samt med ett värde för isolering från Petersson (2013) för att se värdeskillnadens inverkan på U-värdet.

Denna beräkningsmetod anses vara lämplig för studien på grund av att informationen om stommaterialets påverkan på husets U-värde endast är kompletterande. Målet med det framtagna resultatet är att möjliggöra en jämförelse mellan byggnadsdelar för att dra slutsatser om stomalternativens konsekvenser på huset ur energisynpunkt. Ytterligare beräkningar begränsas dessutom av att specifik information om köldbryggorna för samtliga använda konstruktioner inte kunde hittas.

3.3 Litteraturstudie

Vid undersökning av stommarnas beständighet jämförs de använda konstruktionerna med hjälp av information samlad från olika vetenskapliga artiklar, böcker, EPD:er och rapporter. En del av informationen angående stommaterials beständighet samlas från olika byggnadsmaterialböcker hämtade från Malmö universitets bibliotek. De använda vetenskapliga artiklarna är “Peer-reviewed” och hittas genom att använda sökord som exempelvis “durability”, “residential building” och “steel framing” via Libsearch. Rapporter hämtas från IVL:s webbsida och byggvarudeklarationer för specifika produkter införskaffas från varuleverantörer. En litteraturstudie anses vara lämplig för jämförelsen av stomsystemen med avseende på studiens syfte.

17

4 Resultat

4.1 Mängdning

I tabell 2 redovisas alla mängder material som har tagits hänsyn till vid skapandet av klimatdeklarationen för betong- och stålkonstruktionen.

Tabell 2. Tabell över de material som finns i varje byggnadsdel samt motsvarande massa.

Element Vikt (kilogram) för

betongkonstruktionen Vikt (kilogram) för stålkonstruktionen Grundkonstruktion Armering 6 000 4 000 BTG Platsgjuten 600 000 310 000 BTG Prefab 30 000 30 000 Cellplast 4 500 4 300 Plastfolie 92 92 Väggar BTG Prefab 420 000 - Fasadskiva - 1 300 Gips 4 900 36 000 Glasull 3 000 5 200 Plastfolie - 51 Plywood 2 200 8 700 Stålbalkar - 480 Stålpelare - 410 Stålreglar 520 8 800 Tegel 110 000 110 000 Vindsskyddsskiva - 3 300 Våtrumsskiva - 3 500 Bjälklag BTG Bärlag Prefab 97 000 - BTG Fabrik 390 000 - Gips - 19 000 Glespanel - 2 600 Lösull 7 100 7 000 Plastfolie 93 93 Träbalkar - 2 900 Yttertak Råspont 7 100 7 100 Takplåt 4 700 4 700 Takstolar 6 800 5 700 Underlagspapp 1 400 1 400

Fönster och dörrar

Dörrar 170 170

Dörrar med glasparti 840 840

18

4.2 Klimatdeklaration av betongkonstruktionen

En fullständig redovisning av klimatdeklarationen för betongkonstruktionen kan ses i bilaga 9. Enligt deklarationen uppgår konstruktionens totala klimatpåverkan till 371,55 kg CO2eq/m2

BTA, se diagram 1. Branschscenariot redovisar resultatet för betongkonstruktionen vid användning av BM:s givna värden och Egna val visar resultaten vid användning av egna EPD:er vid utförandet av deklarationen. I detta fall är värdena desamma eftersom inga produktspecifika EPD:er har använts. Ett referensscenario inkluderas inte då deklarationen utförs för byggnadens originala betongkonstruktion. Klimatpåverkans fördelning över skeden A1 till A5 redovisas i tabell 3.

Diagram 1. Diagram över klimatpåverkan från betongkonstruktionen. Tabell 3. Klimatpåverkan från betongstommen fördelad över Byggskedet.

Klimatpåverkan (GWP GHG), kg CO₂eq per m² BTA Branchscenario Egna val Referensscenario

A1-3 Produktskedet 315,86 315,86 -

A4 Transport 40,79 40,79 -

A5 Bygg- och installationsprocessen

A5.1 Spill, emballage och avfallshantering 14,9 14,9 - A5.2 Byggarbetsplatsens fordon, maskiner och apparater - - - A5.3 Energi till tillfälliga bodar, kontor, förråd och andra byggnader - - -

A5.4 Byggprocessens övriga energivaror - - -

A5.5 Övrig miljöpåverkan från byggprocessen - - -

Totalt 371,55 371,55 -

Klimatpåverkan från respektive material i konstruktionen redovisas i figur 9. Detta inkluderar det totala spillvärdet från BM.

19

Figur 9. Klimatpåverkan från respektive byggresurs i betongkonstruktionen.

Figur 10 visar klimatpåverkan från de olika byggnadsdelarna i konstruktionen.

Figur 10. Klimatpåverkan från respektive byggnadsdel i betongkonstruktionen.

4.3 Klimatdeklaration av stålkonstruktionen

En fullständig redovisning av klimatdeklarationen för stålkonstruktionen kan ses i bilaga 10. Enligt deklarationen uppgår konstruktionens totala klimatpåverkan till 193,14 kg CO2eq/m2

BTA, se diagram 2. Deklarationen anger en reduktion av klimatpåverkan på 48 procent i jämförelse med betongstommen. Branschscenariot redovisar resultatet för stålkonstruktionen med BM:s givna värden och referensscenariot visar resultatet av betongkonstruktionens klimatdeklaration. Klimatpåverkans fördelning över skeden A1 till A5 redovisas i tabell 4.

20

Tabell 4. Klimatpåverkan från stålstommen fördelad över Byggskedet.

Klimatpåverkan (GWP GHG), kg CO₂eq per m² BTA Branchscenario Egna val Referensscenario

A1-3 Produktskedet 165,89 165,89 315,86

A4 Transport 14,76 14,76 40,79

A5 Bygg- och installationsprocessen

A5.1 Spill, emballage och avfallshantering 12,49 12,49 14,9 A5.2 Byggarbetsplatsens fordon, maskiner och apparater - - - A5.3 Energi till tillfälliga bodar, kontor, förråd och andra byggnader - - -

A5.4 Byggprocessens övriga energivaror - - -

A5.5 Övrig miljöpåverkan från byggprocessen - - -

Totalt 193,14 193,14 371,55

Klimatpåverkan från respektive material (inklusive spillvärdet) i stålkonstruktionen redovisas i figur 11.

Figur 11. Klimatpåverkan från respektive byggresurs i stålkonstruktionen.

Figur 12 visar klimatpåverkan från de olika byggnadsdelarna i konstruktionen.

21

4.4 Värmegenomgångskoefficient

U-värden för olika byggnadsdelar i betong- och stålstommen, som kan ses i tabell 5, baseras på handberäkningar med värden enlig Petersson (2013) samt energideklarationer.

Tabell 5. Tabell över de korrigerade U-värdena för betong- och stålstommens byggnadsdelar. Byggnadsdel U-värde Betongkonstruktioner

(W/m²K) U-värde Stålkonstruktioner (W/m²K) Bjälklagskonstruktion 0,137 0,104 Väggkonstruktion 0,198 0,148 Grundkonstruktion 0,073 0,074

Vid användning av isoleringen Kooltherm K15C i betongväggarna fås U-värdet 0,134 W/m2K.

4.5 Beständighet

Beständighet är ett materials kapacitet att upprätthålla sin funktion genom att motstå de påfrestningar och nedbrytningsprocesser som det utsätts för i sin miljö (Petersson 2013; Burström 2017). Beständigheten för en och samma produkt varierar således beroende på dess användning och vilka typer av angrepp det utsätts för (Burström 2017). I detta fall undersöks beständigheten hos de bärande materialen i de undersökta stommarna med avseende på livslängd, brandbeständighet samt beständighet mot fukt och rostangrepp. De material som tas upp i beständighetskapitlet är betong, stål, trä och gips, då de är de stommaterial samt beklädnader som förekommer i de undersökta konstruktionerna.

4.5.1 Beständighet vid brand

Betong är ett obrännbart material vars beständighet påverkas av utsättning för höga temperaturer (Gillberg, Fagerlund, Jönsson & Tillman 1999). Betongs hållfasthet halveras nämligen vid temperaturer på cirka 600 grader Celsius och vid 1000 grader Celsius återstår nästan inget av materialets tryckhållfasthet (Li et al. 2019). Trots denna hållfasthetsminskning nämner Li et al. (2019) att betong har bättre brandresistens än material som exempelvis stål och trä. Armerad betong klarar generellt högre temperaturer än oarmerad betong tack vare armeringens bidrag till konstruktionens hållfasthet (Burström 2017). Hur lång tid en armerad betongkonstruktion kan utsättas för brand avgörs av täckskikets tjocklek (ibid.). Med ett täckskikt på 25 millimeter klarar konstruktionen sig i cirka två timmar och vid 50 millimeter cirka fyra timmar (ibid.).

Stål är också ett obrännbart material (Burström 2017) men vid höga temperaturer förlorar stål en betydande hållfasthet och styvhet i materialet (Lucherini, A. & Maluk, C. 2019). Vid cirka 550 till 600 grader Celsius kvarstår 50 procent av konstruktionsstålets styrka vid normal omgivningstemperatur (ibid.). Stål kan skyddas mot brand genom att gjutas in i betong eller målas med brandskyddsfärg som sväller vid höga temperaturer (Burström 2017).

Trä är ett brännbart material som kan antända vid 250 till 280 grader Celsius vilket är en förhållandevis låg antändningstemperatur då brandtemperaturer kan uppgå till 1000 grader Celsius (Burström 2017). Materialet har dock låg förkolningshastighet (en halv till en millimeter per minut) och bibehåller sin beständighet bakom den brandutsatta yttre ytan (Bergkvist et al. 2013). För att förbättra träets brandbeständighet kan materialet impregneras och sedan målas med brandfärg för att förhindra antändning (ibid.).

22

För att skydda stål och träkonstruktioner mot brand används vanligen obrännbart skivmaterial som exempelvis gips (Petersson 2013). Gipsskivor innehåller kemiskt bundet vatten som avdunstar vid exponering för temperaturer över 45 grader Celsius vilket begränsar brandspridningen men försämrar skivans hållfasthet (Burström 2017). Brandgipsskivor tillverkas utan kartong för att minska materialets brandbelastning (ibid.).

4.5.2 Beständighet mot fukt och frostangrepp

Betong är inte känsligt mot fukt men en kombination av frysning och höga fukthalter kan leda till frostangrepp och därmed sprickbildning i materialet (Petersson 2013). För att motverka frostangrepp kan vattencentraltalet i betongen sänkas för att minska dess vattenhalt (Burström 2017). Luftblandning av betongen har också påvisats ha en gynnsam effekt då ökningen syretalet leder till mindre vattensamling i materialets porer (ibid.).

Vid en relativ fuktighet över 60 procent och vanlig användningstemperatur finns risken för att stål korroderar vilket leder till minskad beständighet hos materialet (Burström 2017). Ett sätt att skydda stål mot korrosion är genom att förzinka det då zink har en mycket mindre korrosionshastighet än stål, i de vanligaste miljöerna (ibid.).

Träs beständighet mot fuktrelaterade angrepp varierar beroende på virkestypen (Bergkvist et al. 2013). Gran- och furuvirke är vanliga byggmaterial (Petersson 2013) trots att ek kärnvirke har högst beständighet mot rötangrepp av de svenska träsorterna (Bergkvist et al. 2013). För att förbättra träets beständighet mot fukt används olika behandlingar med fuktskyddande egenskaper och materialet används i konstruktioner där träet skyddas mot inträngande fukt (Petersson 2013).

Det kemiskt bundna vattnet i gips medför inte någon negativ påverkan på kringliggande material med hänsyn till fuktskador (Burström 2017). Kartongklädda gipsskivor löper dock risk för fuktskador i miljöer med höga fukthalter då klädnaden ligger i riskzonen för mögeltillväxt (Berg 2017). I dessa miljöer kan gipsskivor med en yta av exempelvis glasfiber användas (ibid.).

4.5.3 Livslängd och underhåll

I Sverige är det huvudsakligen frostangrepp, armeringskorrosion och kemisk angrepp som vållar beständighetsproblem för betong och leder till en reducering av dess livslängd (Burström 2017). Det finns exempel på betongkonstruktioner (Portland cement) som har bibehållit sin beständig i 100 år medan andra konstruktioner har vittrat på tio år (Berge 2009). Vid förutsägbara förhållanden kan betong anses vara ett underhållsfritt material under en byggnads livslängd då materialet har ett normalt underhållsintervall på 80 år (Erlandsson, M. & Holm, D. 2015). I den LCA utförd av IVL för en byggnad med betongstomme uppskattas exempelvis endast tio procent av fasadbetongen i tillämpningsobjektets behöva bytas ut eller lagas på 100 år (Erlandsson, M. & Holm, D. 2015).

Enligt Sakumoto et al. (2004) påverkas förzinkat ståls livslängd av korrosionsprocessen, den omgivande miljön samt om stålet används inom- eller utomhus. För de undersökta tunna stålprofilerna framtas en uppskattad livslängd på 64 år vid inomhusanvändning i stadsområden och 96 år vid inomhusanvändning i glesbyggda områden (ibid.). Erlandsson, M. och Holm, D. (2015) redovisar dessutom ett underhållsintervall på 45 och 60 år för förzinkad plåt som används i fasaden i normalt respektive skyddat läge.

23

Trä är ett material vars livslängd påverkas mycket beroende på vilken miljö den används i samt hur det behandlas. Träguiden (2019a) nämner att oskyddade träkonstruktioner ovan mark (exempelvis träfasader) har en referenslivslängd på 30 år med hänsyn till risken för rötangrepp. Träguiden (2019b) nämner också att i skyddat läge kan trä uppskattas ha en livslängd mellan 40 till 200 år beroende på träslag.

Stålregelväggar och träkonstruktioner innehåller ofta gipsskivor som beklädnad eller brandskydd. Om en gipsskiva ej rivs på grund av ombyggnation anger Berge (2009) att dess livslängd kan gå upp mot 30 år medan Danogips (2006) nämner att en gipsskiva kan klara sig längre än 50 år.

24

5 Diskussion och analys

5.1 Klimatdeklaration

Enligt stålstommens klimatdeklaration, där värdena för betongstommens används som referens, reduceras byggnadens klimatpåverkan med 48 procent vid tillämpning av den alternativa stommen. Detta gäller trots att det använda värdet på GWP för stål (2,43 kg CO2eq/kg material)

och gips (0,272 kg CO2eq/kg material) från BM:s databas är högre än det för både prefabricerad

och platsgjuten betong (0,193 kg CO2eq/kg material respektive 0,141 kg CO2eq/kg material).

Denna reduktion anses bero på ett antal olika faktorer som grundar sig i stomkonstruktionernas uppbyggnad samt hur de olika konstruktionsdelarna påverkar varandra. Andelen tunga material i stålregelväggarna och träbjälklaget är exempelvis mindre än i betongväggarna och betongbjälklaget vilket leder till en mindre total egenvikt för respektive konstruktion i den alternativa stommen. Detta medför i sin tur mindre materialåtgång i grunden med hänsyn till armeringsbehov samt dimensioner på stöden under väggarna. Vid beskrivning av stålstommen redovisades även att bytet till ett träbjälklag möjliggjorde användningen av fackverkstakstolar med mindre träprofiler än takstolarna i betonstommen. De ovannämnda faktorerna står troligen för en stor del av klimatpåverkans reduktion med stålstommen utöver skillnader i de individuella materialens GWP.

Vid jämförelse av klimatpåverkans fördelning över byggresurser märks det att prefabricerad och platsgjuten betong står för majoriteten av klimatpåverkan i betongstommen medan stålstommens påverkan orsakas av ett flertal material. Dessa material inkluderar i ordning av störst till minst; fabriksbetong, byggblock (tegel), isolering, gipsskivor samt stål- och plåtprodukter. Detta innebär att en effektiv optimering av betongstommen ur ett miljöperspektiv borde fokusera på att minska betongens klimatpåverkan. I stålstomme kan däremot ett antal alternativa förbättringar undersökas som exempelvis andra fasad- eller isoleringsmaterial med bättre miljöprestanda.

Enligt klimatdeklarationerna är stommen och grunden de byggnadsdelar som har störst klimatpåverkan för båda konstruktionerna. Den originala stommen består i största del av betong och dess klimatpåverkan uppgår till 195,22 kg CO2eq/m2 BTA medan alternativa stommen

består av ett flertal material (stålreglar, gipsskivor, diffusionsspärr med mera) och har en klimatpåverkan på 66,6 kg CO2eq/m2 BTA. Stålstommen medför således nästan en tredjedel av

betongstommens påverkan. För grundkonstruktionen är klimatpåverkan på 125,84 kg CO2eq/m2 BTA för betongstommen och 75,94 kg CO2eq/m2 BTA för stålstommen. Då grunden

i båda stommar består av samma material som förekommer i mindre mängder i stålstommen talar den markanta skillnaden i klimatpåverkan för användningen av en lätt stomme.

5.1.1 Jämförelse med Svenska Miljöinstitutets referensvärden

Resultaten från stålstommens klimatdeklaration visar att Hedmätarens klimatpåverkan ligger under de gränsvärden som erhålls av IVL för flerbostadshus med en marginal på 22,86 kg CO2eq/m2 BTA, se figur 6. Däremot är betongstommens klimatpåverkan högre än de angivna

gränsvärden för samtliga byggnadstyper och överstiger exempelvis referensvärdet för flerbostadshus med 155,55 kg CO2eq/m2 BTA. Resultatet från de preliminära

klimatdeklarationerna kan endast ses som minimivärden på husets klimatpåverkan då studiens omfattning är från A1 till A5 (endast spill). Detta innebär att gränsvärdena är ännu svårare att uppnå med betongstommen om fler delar av bygg- och installationsprocessen (A5) inkluderas eller om en mer omfattande materialmängdning utförs. Bedömningen av resultaten utifrån IVL:s referensvärden försvåras dock av tillämpningsobjektets utformning som ett envånings

25

flerbostadshus med lokaler. Hedmätaren passar således inte helt in i någon av de byggnadskategorier som IVL tar hänsyn till. Beroende på om ett medelvärde av referensvärdet för flerbostadshus och lokaler kan anses vara en godtycklig kompromiss kan stålstommens marginal från referensvärdet öka.

Ett argument som troligen kan förklara varför betongstommen har en förhållandevis hög klimatpåverkan är att den används i ett envåningshus. I och med att klimatdeklarationen fördelar byggnadens klimatpåverkan på sin BTA (eller Atemp) leder tillämpningen av betongstommen på

flervåningshus till en fördelning av exempelvis grunden och takets klimatpåverkan på en större area.

5.1.2 Byggsektorns miljöberäkningsverktygs databas

En relevant fråga som ställdes under arbetets gång var hur klimatdatan för exempelvis stål och betong som redovisas i BM:s databas har tagits fram. Användning av EPD:er som underlag för databasen innebär en ökad möjlighet för jämförelse mellan liknande produkter, vilket inte behöver stämma för annan LCA-baserad data. Den information som kunde hittas om databasen var att den har tagits fram av IVL, att den utgörs av LCA-data för de mest förekommande byggresurserna i Sverige samt att datan har en bestämd omfattning (A1-3). Trots försök att kontakta relevanta personer med kunskap inom området samt granskning av flera rapporter från IVL kunde ingen ytterligare information om källor för datan hittas. En ökad transparens om BM:s databas hade uppskattats i syfte att motivera dess användning samt underlätta jämförelsen med företagsspecifika EPD:er.

5.1.3 Arbetsgång

Användningen av en Revit modell som underlag för mängdningen av byggnadsmaterial anses vara en effektiv metod för utförandet av en preliminär klimatdeklaration. Arbetsmetoden innebär att en approximativ klimatpåverkan för huset kan tas fram på kort tid och med begränsad information om byggnaden. Dock ställs stora krav på modellens utförande samt tillgången till kunskap om olika byggnadskonstruktioner. Detaljer i form av exempelvis korrekt klassificering av väggar som inner- eller ytterväggar, angivelse av rättvisande skikt i olika byggdelar och korrekt placering av takstolar underlättar arbetsgången. Arbetet i Revit lämpar sig speciellt för byggnader med homogena skikt, som betongstommen i detta fall, där majoriteten av materialens volymer direkt kan hämtas ur modellen. En preliminär klimatdeklaration kan troligen bli en viktig del av en byggnads förstudie då den ökar medvetenheten om byggnadens klimatpåverkan i ett tidigt skede. Den kan också öka möjligheten att jämföra olika byggprodukter och välja byggnadsmaterial baserat på klimatdata. 5.1.4 Alternativa lösningar

Jämförelsen av olika materialalternativ med hjälp av klimatdeklarationer behöver inte vara lika omfattande som det utförda stombytet. Vidare studier kan undersöka minskningen av klimatpåverkan från betongbyggnaden genom att använda en kombination av betong och stål i stommen. En reduktion av den ursprungliga stommens påverkan med hjälp av miljöförbättrad betong kan även simuleras genom användning av en produktspecifik EPD i BM. Det sistnämnda alternativet bedöms vara särskilt intressant då grundkonstruktionen står för en stor del av husets totala klimatpåverkan i båda undersökta fall.