ÅTGÄRDER FÖR ENERGIEFFEKTIVISERING
VID GUMMIFABRIKEN I VÄRNAMO
Simon Bardh
Dennis Palmkvist
EXAMENSARBETE 2009
BYGGTEKNIK
ÅTGÄRDER FÖR ENERGIEFFEKTIVISERING
VID GUMMIFABRIKEN I VÄRNAMO
MEASURES FOR ENERGY EFFICIENCY AT THE REFUBISHED
RUBBER FACTORY IN VÄRNAMO
Simon Bardh
Dennis Palmkvist
Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom
ämnesområdet byggnadsteknik. Examensarbetet ingår i den treåriga
högskoleingenjörsutbildningen. Författarna svarar själva för framförda åsikter,
slutsatser och resultat.
Handledare: Lars Andersson
Omfattning: 15 poäng (C-nivå)
Datum: 2009-06-16
Arkiveringsnummer:
Postadress: Box 1026 551 11 Jönköpnig Besöksadress: Gjuterigatan 5 Telefon: 036-10 10 00I
Abstract
Värnamo municipality acquired in 2008 the rubber factory in Värnamo. The idea is to convert the nearly 20 000 m2 factory from the 1930s to a centre for development and culture. The existing building was designed to release heat from the industrial
processes. As a result of the building design and the increased operating costs needed to maintain this building today, an improvement in energy efficiency for the building is now up to date.
The purpose of this thesis is to examine what measures are appropriate and necessary for making the rubber factory more energy efficient. While the building's energy efficiency should be improved there is also a requirement that the exterior of all facades shall be retained. In order to measure the improvement computer simulations of the improved building energy use are carried out. The results are then compared with the energy use of the existing building. The first target is to fulfill the
requirements of the BBR concerning energy efficiency for new constructions and reconstruction. For the rubber factory this involves, among other things, a specific energy consumption which does not exceed 108 kWh per m2 Atemp and year and a value of Um that is not higher than 0.7 W/m2oC. As a higher set target Värnamo municipality want it to be investigated if it is possible for the rubber factory to meet the stringent requirements placed on passive houses of this building character. The rubber factory is a complex building that has been reconstructed for a number of times. Simplified speaking, the outer walls consists of a 1½ brick thick layer where some walls are plastered externally. The roofs are primarily constructed of Siporex plates, a kind of lightweight concrete. The foundation is made of concrete. After calculations the specific energy use for the existing building is estimated to 144 kWh/m2 year when a natural ventilation system is used. Natural ventilation is however insufficient to ventilate the building. When a better adapted mechanical ventilation system is used the specific energy consumption rises to 218 kWh/m2 year.
Measures for improved energy management are done primarily by adding additional insulation to the climate shell and making the building more airtight so that air leakage through the climate shell is reduced. Additional insulation is added to the exterior of the roof and to the interior of the foundation. Parts of the foundation may instead be insulated externally. Due to the conservation requirements additional insulation has to be added to the inside of the outer walls. Interior supplementary insulation poses some moisture-related problems such as increased risk of frost damage to the bricks and increased moisture in the wall. In addition, thermal bridges remain intact and therefore produce greater energy losses than when exterior
insulation is used. There is also a risk for additional problems with cold floors and dirt gathering at the thermal bridges.
Required airtightness is achieved by correct execution of connections at critical points such as at penetrations and window openings. Here is a proper installation of great importance to achieve good function.
II
Draft measures for energy efficiency are presented in different packages that are called typical cases. Between these cases it varies which structural components that are additionally insulated and how they are insulated.
By studying the results from the typical cases, it is noticeable that it is possible to improve the building so that it can meet the requirements of the BBR. For example for Typical case 1 the specific energy consumption is 72 kWh/m2 year and
Um = 0.49 W/m2oC. The requirements placed on passive houses are more difficult to achieve without taking radical measures to alter the building's exterior. It is mainly the power requirement that is difficult to achieve.
III
Sammanfattning
Värnamo kommun förvärvade 2008 gummifabriken i Värnamo. Tanken är att
omvandla den nästan 20 000 m2 stora fabriken från 1930-talet till ett utvecklings- och kulturcenter. Den befintliga byggnaden utformades för att släppa ifrån sig värme från industrins processer. Till följd av byggnadens utformning och de ökade driftkostnader som det skulle innebära att underhålla denna byggnad idag så är en
energieffektivisering av byggnaden nu aktuell.
Syftet med det här examensarbetet är att undersöka vilka åtgärder som är lämpliga och krävs för att energieffektivisera gummifabriken. Samtidigt som byggnadens
energihushållning skall förbättras så finns krav på att exteriören och främst fasaderna skall bevaras. För att kunna mäta förbättringen genomförs datorsimuleringar av den förbättrade byggnadens energianvändning som sedan jämförs med
energianvändningen för den befintliga fabriken. Som mål sätts först de krav som ställs enligt BBR på ny- och ombyggnader avseende energihushållning. För gummifabriken innebär det bland annat en specifik energianvändning som är högst 108 kWh per m2 Atemp och år samt ett Um-värde på högst 0,7 W/m2oC. Som ett högre ställt mål vill Värnamo kommun även att det utreds ifall det är möjligt för gummifabriken att uppnå de stränga krav som ställs på passivhus av den här byggnadskaraktären.
Gummifabriken är en komplex byggnad som byggts om och till ett antal gånger. Förenklat sett består ytterväggarna av 1½-stens tegelväggar där vissa väggar är putsade utvändigt. Taken är främst uppbyggda av Siporexplattor, en slags lättbetong. Grunden är av betong. Efter beräkningar uppskattas den specifika energianvändningen för den befintliga byggnaden till 144 kWh/m2 år då självdragsystem används.
Självdrag är dock otillräckligt för att ventilera byggnaden. När ett mer anpassat FT-system används fås istället en specifik energianvändning på 218 kWh/m2 år. Byggnadstekniska åtgärder för en förbättrad energihushållning sker främst genom tilläggsisolering av klimatskalet och genom att täta byggnaden så att luftläckaget genom klimatskalet reduceras. Taket tilläggsisoleras utvändigt och grunden invändigt. Delar av grunden kan dock tilläggsisoleras utvändigt. På grund av bevarandekraven måste ytterväggarna tilläggsisoleras invändigt. Invändig tilläggsisolering medför dock vissa fuktrelaterade problem så som ökad risk för frostskador för teglet och ökad fukthalt i väggen. Dessutom förblir köldbryggor obrutna och medför därför större energiförluster än vid utvändig tilläggsisolering. Det kan även bli problem med kalla golv och risk för nedsmutsning vid dessa.
Erforderlig lufttäthet uppnås genom korrekt utförda anslutningar vid kritiska punkter som exempelvis vid genomföringar och fönstersmygar. Här är ett korrekt
arbetsutförande av yppersta vikt för att uppnå god funktion.
Förslag till åtgärder för energieffektivisering presenteras i olika paket som benämns typfall. Mellan dessa varierar vilka byggnadsdelar som tilläggsisoleras och hur de tilläggsisoleras.
Genom att studera resultaten för typfallen går det att konstatera att det är möjligt att förbättra byggnaden så att den klarar kraven enligt BBR. För Typfall 1 fås exempelvis en specifik energianvändning på 72 kWh/m2 år samt Um = 0,491 W/m2oC. De krav som ställs på passivhus är däremot svårare att uppnå utan att vidta radikala åtgärder som förändrar byggnadens exteriör. Det är främst effektkravet som är svåruppnåeligt.
IV
Nyckelord
• Skola/lokal • Energieffektivisering • Passivhus • 1½-stens tegelvägg • Tilläggsisolering • Lufttäthet • KöldbryggorKeywords
• School/ premises • Energy efficiency • Passive House • 1½-stone brick wall • Additional insulation • AirtightnessV
Innehållsförteckning
1
Inledning ... 1
1.1 BAKGRUND ... 1 1.2 SYFTE OCH MÅL ... 2 1.3 AVGRÄNSNINGAR ... 3 1.4 DISPOSITION ... 42
Genomförande ... 5
3
Redovisning ... 6
3.1 HISTORIK ... 63.2 ENERGIRELATERADE KRAV PÅ BYGGNADER ... 8
3.2.1 Kravspecifikation, passivhus för skolor och förskolor ... 8
3.2.1.1 Framtagning av kravspecifikation, passivhus för skolor och förskolor ... 8
3.2.1.2 Kravspecifikation ... 9
3.2.2 Krav enligt BBR ... 10
3.3 STUDIE AV UTFORMNING AV SKOLOR OCH FÖRSKOLOR SOM PASSIVHUS ... 12
3.4 STUDIE AV REFERENSOBJEKT ... 13
3.4.1 Val av referensobjekt ... 13
3.4.2 Förskolan Stadsskogen i Alingsås ... 14
3.4.3 Äldreboendet Bokliden i Helsingborg ... 16
3.4.4 Förskolan Synålen, Flexibla huset i Malmö ... 18
3.4.5 Brogården i Alingsås ... 20 3.4.6 Slutsatser om referensobjekt: ... 22 3.5 INVENTERING AV BYGGNADEN ... 24 3.5.1 Ingående Konstruktioner ... 24 3.5.1.1 Beräkning av U-värde ... 24 3.5.1.2 Tak ... 24 3.5.1.3 Vägg ... 25 3.5.1.4 Grundplatta ... 27
3.5.1.5 Fönster och dörrar ... 27
3.5.1.6 Sammanfattning U-värden ... 29
3.5.2 Köldbryggor ... 30
3.5.2.1 Metoder för beräkning av köldbryggor ... 30
3.5.2.2 Fönster och dörrsmygar ... 31
3.5.2.3 Anslutning tak - yttervägg ... 31
3.5.2.4 Anslutning mellanbjälklag – 1½-stens tegelyttervägg ... 31
3.5.2.5 Anslutning mellanbjälklag – Putsad yttervägg ... 31
3.5.2.6 Anslutning stålbalk – tegelvägg ... 32
3.5.2.7 Anslutning betongbalkar – 1½-stens tegelvägg ... 32
3.5.2.8 Anslutning betongbalkar – putsad vägg ... 32
3.5.2.9 Sammanställning av köldbryggor ... 33
3.5.3 Areauppmätning ... 34
3.5.4 Klimat och byggnadens orientering ... 35
3.5.5 Värmekapacitet ... 35
3.5.6 Luftläckage genom byggnadsdelar i klimatskal ... 36
3.5.7 Ventilation... 36
3.5.8 Inomhustemperatur... 37
3.5.9 Internlaster ... 38
3.5.10 Resultat av energiberäkning för den befintliga byggnaden ... 40
3.6 ÅTGÄRDER FÖR ENERGIEFFEKTIVISERING ... 41
3.6.1 Arkitektoniska krav ... 41
3.6.2 Tak ... 42
3.6.2.1 Invändig tilläggsisolering ... 42
3.6.2.2 Utvändig isolering ... 43
3.6.2.3 Slutsats – Åtgärder för tak ... 44
3.6.3 1½-stens tegelvägg ... 45
3.6.3.1 Fukt i tilläggsisolerade konstruktioner ... 49
VI
3.6.3.3 Slagregn och frostskador ... 58
3.6.3.4 Temperatur- och fuktspänningar ... 67
3.6.3.5 Slutsats – Åtgärder för1½-stens tegelvägg ... 67
3.6.4 Putsad vägg ... 68
3.6.5 Konserthall ... 69
3.6.6 Grund ... 70
3.6.6.1 Källarväggar ... 70
3.6.6.2 Grundplatta ... 72
3.6.7 Fönster och Dörrar ... 73
3.6.8 Köldbryggor ... 74
3.6.8.1 Dörr- och fönstersmygar... 74
3.6.8.2 Anslutning Tak - 1½-stens tegelvägg ... 75
3.6.8.3 Anslutning Tak - Putsad vägg ... 75
3.6.8.4 Anslutning Mellanbjälklag - 1½-stens tegelvägg ... 75
3.6.8.5 Anslutning Mellanbjälklag - Putsad vägg ... 75
3.6.8.6 Anslutning Stålbalk - 1½-stens tegelvägg ... 75
3.6.8.7 Anslutning Betongbalk - 1½-stens tegelvägg ... 76
3.6.8.8 Anslutning Betongbalk - Putsad vägg ... 76
3.6.8.9 Anslutning hörn Putsad vägg - 1½-stens tegelvägg ... 76
3.6.8.10 Anslutning grundplatta – Källaryttervägg ... 77
3.6.8.11 Anslutning platta på mark – yttervägg ... 77
3.6.8.12 Sammanfattning köldbryggor ... 77
3.6.9 Värmekapacitet ... 78
3.6.10 Lufttäthet för byggnadsdelar i klimatskal ... 79
3.6.10.1 Motiv för lufttäthet ... 79
3.6.10.2 Mätmetoder ... 80
3.6.10.3 Åtgärder ... 81
3.6.10.4 Kritiska punkter för luftläckage ... 83
3.6.10.5 Beräkningsvärde ... 85
3.6.11 Ventilation ... 85
3.6.12 Sammanfattning av U-värden ... 86
3.6.13 Alternativ för åtgärder ... 87
3.6.14 Resultat av energiberäkning för Typfall 1-3 ... 88
3.7 ALTERNATIVA ÅTGÄRDER FÖR ENERGIEFFEKTIVISERING ... 89
3.7.1 Alternativ för åtgärder ... 89
3.7.2 Köldbryggor ... 89
3.7.3 Resultat av energiberäkning för Typfall 4 och 5 ... 90
4
Slutsats och diskussion ... 91
5
Referenser ... 94
1
1 Inledning
Att energieffektivisera redan uppförda byggnader börjar bli allt viktigare i dagens samhälle. Byggnader som byggdes innan 1970-talet då den första ”energikrisen” inträffade var dåliga på att hushålla med värme. Driftskostnader blir följaktligen höga när det läcker ut mycket dyrbar energi till ingen nytta.
Värnamo kommun har börjat planera för ett utvecklings- och kulturcenter i en redan uppförd gummifabrik i Värnamo med en yta motsvarande ungefär 20 000 m2. Den ombyggda fabriken skall bland annat innehålla utbildningslokaler, bibliotek och restaurang.
Målet för ombyggnaden är att byggnaden ska bli så energieffektiv som möjligt. Dock skall gummifabrikens karakteristiska utseende bevaras. Detta eftersom utseendet anses vara en kvalité då det vittnar om byggnadens tidigare historia. Bland annat ställs krav på att tegelfasaden skall hållas intakt. Vad detta skapar för problem eller
möjligheter när byggnaden skall energieffektiviseras kommer att behandlas i rapporten.
Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom ämnesområdet byggnadsteknik. Examensarbetet ingår i den treåriga högskoleingenjörsutbildningen.
1.1 Bakgrund
Gummifabriken i Värnamo har tidigare ägts av Trelleborgkoncernen och använts för produktion av gummiprodukter, bland annat gummidäck. Sedan ett år tillbaka ägs Gummifabriken av Värnamo kommun som vill omvandla byggnaden till ett
utvecklings- och kulturcentrum med bland annat eftergymnasiala utbildningar, kultur och näringslivstjänster.
De kommande förvaltarna i Värnamo kommun uppmuntras i dagsläget att bygga med passivhusteknik. Bland annat så har kommunens fastighetsbolag Finnvedsbostäder byggt bostadshus som använder denna teknik i kvarteret Oxtorget. Kommunen planerar även att bygga en skola i Apladalen med denna teknik. Därför är Värnamo kommun intresserad av hur den befintliga fabriken kan bli så energieffektiv som möjligt. Detta utan att göra för stora ingrepp i dess exteriör. För att göra
energieffektiviseringen mätbar och ha något att relatera till sätts mål upp. De mål som först väljs att sträva mot är de som ställs på nybyggnader och ombyggnader i BBR avseende energihushållning.
Det är även intressant att som ett högre satt mål undersöka om det genom olika åtgärder är möjligt att omvandla den befintliga byggnaden till ett passivhus. Detta genomförs utan samma hänsyn till de arkitektoniska bevarandekrav som tidigare ställts. De flesta passivhus som tidigare byggts har använts och byggts som bostäder. Därför är det intressant att undersöka vilka krav som ställs på lokaler av den här karaktären för att de skall kunna definieras som passivhus.
2
Genom redovisade energiberäkningar kommer undersökningar att genomföras för att se om det är möjligt för byggnaden att uppnå de olika målen och vilka åtgärder som i så fall krävs. Rapporten kommer även att behandla de konsekvenser som olika åtgärder får för byggnaden och dess konstruktion
.
1.2 Syfte och mål
Uppdragsgivare för examensarbetet är Värnamo kommuns Tekniska kontor. Syftet med examensarbetet är ge förslag till hur den befintliga byggnaden skall energieffektiviseras och därmed förbruka mindre energi. Först skall en inventering av de befintliga konstruktionerna genomföras och den befintliga byggnadens
energianvändning beräknas. Därefter tas förslag till åtgärder fram. Ett antal typfall som bygger på de olika åtgärderna skall presenteras och energiåtgång för de olika fallen beräknas. Konsekvenser samt för- och nackdelar för olika typer av åtgärder skall även tas upp och behandlas.
Framtagning av de krav som ställs på nybyggnader och ombyggnader enligt BBR angående energihushållning skall göras. Framtagning av passivhuskrav för den här typen av byggnad skall även ske. En förstudie av byggnader av liknande karaktär som gummifabriken som byggts enligt passivhusmodell kommer att genomföras.
Jämförelser av de krav som tagits fram samt de resultat som presenteras för de olika typfallen genomförs.
Målet är alltså att ta fram förslag till åtgärder som minskar byggnadens energiförbrukning men samtidigt värnar om dess ursprungliga arkitektoniska utformning.
3
1.3 Avgränsningar
Examensarbetet kommer endast att behandla gummifabriken i Värnamo och de förutsättningar som den aktuella byggnaden ger.
Utredningen kommer främst att behandla åtgärder i form av byggnadstekniska lösningar.
Arbetet kommer att avgränsas genom att:
1. Nyproduktionen i samband med konsertsalen kommer inte behandlas i någon större utsträckning då det är osäkert hur denna konstruktion planeras att utföras.
2. Ingen speciell utredning om hur konstruktioner skall anpassas efter särskilda funktioner och aktiviteter kommer att ske. Som exempelvis särskilda krav (på ljud) för bibliotek.
3. Ingen avancerad utredning av installationer kommer att göras. Byggnadens utrymmen kommer att användas för varierande aktiviteter. Dessa ställer olika krav för ventilationsflöden. Flöden anpassade för olika aktiviteter kommer inte behandlas. Ett generellt luftflöde kommer att beräknas och kommer användas för hela byggnaden vid energiberäkningar.
4. Inga ekonomiska kalkyler kommer genomföras för de åtgärdade förslagen. Dock är målet att de olika lösningar som arbetats fram skall vara ekonomiskt rimliga.
5. En begränsad utredning för olika fönsteralternativ kommer ske. Ett huvudalternativ kommer att föreslås. Detta används för hela byggnaden.
6. De flesta dörrar antas vara fönsterdörrar och därför antas dessa ha samma egenskaper som de för fönster.
7. Grund behandlas förenklat eftersom det föreligger osäkerheter angående den befintliga konstruktionen.
8. Det förekommer olika takkonstruktioner, dock är de i grund uppbyggda på samma sätt. Förslag på åtgärder för den vanligast förekommande taktypen kommer endast att ges.
9. Då byggnaden innerhåller många olika konstruktioner i klimatskärmen så kommer byggnaden ha olika läckageflöden, dock förenklas dessa
läckageflöden till ett och samma luftläckage över hela byggnaden. Ett
läckageflöde antas för den befintliga klimatskärmen och ett för den förbättrade konstruktionen.
10. För beräkning av köldbryggornas inverkan på energianvändningen kommer förenklade metoder för endimensionella värmeflöden att användas. För mer exakta värden så krävs datorprogram som då hanterar flerdimensionella värmeflöden.
11. Då flera konstruktioner i byggnaden är okända och relativt lika varandra kommer ett flertal förenklingar att göras vid behandling av byggnadsdelar.
4
1.4 Disposition
Redovisningen är uppdelat i sju kapitel. Detta följs sedan av ett kapitel för slutsats och diskussion.
Kapitel 3.1 Historik
I detta kapitel ges en kort historisk bakgrund om gummifabriken. Bland annat beskrivs hur fabrikens utformning och användning har ändrats med tiden. Kapitel 3.2 Energirelaterade krav på byggnader
I kapitel 3.2 presenteras de olika krav som byggnaden måste följa enligt BBR och krav för passivhus i form av skolor och förskolor redovisas.
Kapitel 3.3 Studie av utformning av skolor och förskolor som passivhus En förstudie angående byggnadens geometri och utformning presenteras. Vad olika alternativ får för konsekvenser för byggnadens energianvändning redovisas. Kapitel 3.4 Studie av referensobjekt.
Fyra referensobjekt studeras. Tre nybyggnader av byggnader av liknande karaktär som gummifabriken samt en ombyggnad av bostäder från miljonprogrammet. Konstruktions- samt installationslösningar redovisas tillsammans med
byggnadstekniska data så som U-värden. Kapitel 3.5 Inventering av byggnaden
Här redovisas den befintliga byggnaden som helhet. Detta inkluderar bland annat areor, byggnadstekniska data samt den beräknade specifika energianvändningen för den befintliga byggnaden.
Kapitel 3.6 Åtgärder för energieffektivisering
Kapitel 3.6 behandlar hur byggnaden kan förbättras med hänsyn till de bevarandekrav som ställts avseende byggnadens arkitektur. Alternativa åtgärder anges. Den
beräknade specifika energianvändningen redovisas för ett antal olika typfall med varierande åtgärder.
Kapitel 3.7 Alternativa åtgärder för energieffektivisering
I sista kapitlet i redovisningsavsnittet görs en teoretisk undersökning. Här presenteras två nya typfall som i olika grad frångår bevarandekraven för att minska
5
2 Genomförande
Arbetet inleddes genom att tillsammans med handledare och uppdragsgivare formulera målen för examensarbetet. I samråd med dessa sattes även preliminära avgränsningar för att dra upp gränser för arbetet. Avgränsningarna har sedan justerats. Det förberedande arbetet mynnade ut i en planeringsrapport.
Förstudie av krav och energieffektivt byggande genomfördes främst genom litteraturstudier och informationssökning via internet.
Inventering av den befintliga byggnaden genomfördes dels genom okulärbesiktning och dels genom studerande av ritningsunderlag för byggnaden. Då antaganden har krävts till följd av bristfälligt underlag eller information om byggnaden har detta skett med antingen litteratur eller intervjuer med yrkesmän som grund. Kontakt med vår kontaktperson på Värnamo Tekniska kontor har även hållits.
Energianvändningen för den befintliga byggnaden simulerades i det digitala energiberäkningsprogrammet BV2.
Förslag till åtgärder har tagits fram dels med litteraturstudier som grund och dels genom intervjuer med tillverkare och verksamma konstruktörer och arkitekter. Beräkning av byggnadens energianvändning för de olika typfallen genomfördes igen med BV2.
Kapitlen för teoretisk bakgrund och resultat presenteras ej enskilt utan har omarbetats till ett kapitel som benämns Redovisning. Detta för att öka läsbarheten då teorier för konsekvenserna av presenterade åtgärder presenteras i samband med åtgärdsförslagen. Dessutom fås inga riktiga resultat då det istället är förslag till åtgärder som
presenteras. Därefter fås dock en form av resultat då byggnadens energianvändning beräknas för olika typfall baserade på åtgärderna.
6
3 Redovisning
3.1 Historik
Värnamo gummifabrik upprättades i början av 1900-talet då industrialismen satte fart i Sverige. Den första bilden utav gummifabriken togs 1917 [1]. Uppförandet skedde vid tiden då järnvägarna byggdes ut i Sverige och järn- vägen fick en betydelsefull roll i Sveriges infrastruktur. Gummifabrikens placering vid järnvägen som gick förbi Värnamo var antagligen en strategisk plats för byggnaden. 1937 köpte cykelmärket Monark gummifabriken [2] och byggde då ut den befintliga byggnaden. Fabriken fick då sin långsmala del i väster vilket kan ses i Figur 1. Nästa större ombyggnad skedde 1940 då verksamheten expanderade [1]. Värnamo gummifabrik var en mycket stor och betydande arbetsgivare i Värnamo. Med utrymme för butiker och bensinstation så spelade platsen en stor roll i Värnamos stadsbild. Efter den stora ombyggnaden 1940 så har gummifabrikens utseende ändrats ett antal gånger, med den senaste ombyggnaden 1995. Då fick den del som kallas gula huset ett nytt trapphus och även taket tilläggs- isolerades.
I gummifabriken har en mängd olika gummiprodukter tillverkats genom åren. En av de mest kända produkterna kanske är cykeldäcken som tillverkades där. Figur 3 visar
tillverkningsprocessen och ett axplock av den reklam som Figur 1 gjordes för fabrikens produkter.
Figur 1 [1]
7
Kommunen i Värnamo övertog den 19 700 m2 stora gummifabriken 2008 efter att den varit i Trelleborgkoncernens ägor. Detta efter ett beslut i kommunfullmäktige den 24 april 2008. [3] Hittills har kommunen använt fastigheten för att husera vissa utbildningar som genomförs i samarbete med den Tekniska Högskolan i Jönköping. Det finns bland annat utbildningar i 3D-teknik. [4]
Kommunen planerar nu att bygga om och rusta upp den gamla fabriken. Byggnaden skall omvandlas till ett kultur- och utvecklingscentrum med bland annat
eftergymnasiala utbildningar, kultur och näringslivstjänster. Byggnaden skall innehålla utrymmen för bland annat bibliotek, konserthall, utbildningsfaciliteter, restaurang och butiker.
Figur 3, Tillverkningsprocess av gummiprodukter från gummifabriken och reklam för produkter [5], [6], [7]
8
3.2 Energirelaterade krav på byggnader
3.2.1 Kravspecifikation, passivhus för skolor och förskolor
3.2.1.1 Framtagning av kravspecifikation, passivhus för skolor och förskolor
Konceptet passivhus innebär superisolerade och lufttäta byggnader utan värmesystem av den typ som konventionella byggnader har. Passivhus värms istället upp av gratisvärme som genereras av personer och apparater.
När gummifabriken nu skall byggas om vill kommunen energieffektivisera
byggnaden. Tidigare har fastighetsbolaget Finnvedsbostäder byggt bostadshus som använder passivhusteknik i kvarteret Oxtorget i Värnamo. Kommunen planerar även att bygga en skola i Apladalen i Värnamo med denna teknik. Därför är Värnamo kommun intresserade av hur passivhusteknik kan användas i denna befintliga tegelbyggnad. [8]
Forum för energieffektiva byggnader bildades i januari 2007 av IVL Svenska Miljö- institutet AB tillsammans med Aton Teknikkonsult AB, Lunds Tekniska Högskola (Energi och ByggnadsDesign) och SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut AB. [9] Bildandet av detta forum skedde efter diskussioner med Energimyndigheten och Västra Götalandsregionen, Boverket, Formas och Sveriges Byggindustrier. Dessa organisationer ingår i styrgruppen för energimyndighetens externa program för Passivhus och Lågenergihus. Forumet verkar för en energieffektivisering både av befintliga byggnader och vid nybyggnadsprojekt i Sverige. [9]
Forum för energieffektiva byggnader har tagit fram en kravspecifikation för passivhus gällande bostäder. Denna specifikation togs fram då byggherrar inte visste hur
omfattande krav de skulle ställa på energianvändningen utan att entreprenörerna skulle påstå att de kraven var orimliga. Därför tog Forum för energieffektiva
byggnader i samförstånd med branschen fram en kravspecifikation som bygger vidare på de krav som ställs på passivhus i Tyskland fast med en svensk anpassning. [9]
Nu byggs inte bara bostäder som passivhus utan även ett antal skolor och förskolor har byggts enligt passivhustekniken. Dock har gemensamma krav för passivhus av den här typen saknats. Nu har dock Forum för energieffektiva byggnader även fram- arbetat ett förslag till en kravspecifikation för skolor och förskolor som byggs i enlighet med passivhusprincipen. Denna benämns Energieffektiva skolor och förskolor – Kravspecifikation för Passivhus och är framtaget av en teknikgrupp bestående av Svein Ruud med flera. Detta dokument är dock inte helt färdigställt utan är ute för remiss med den senaste versionen från 2009-03-10. [10] Detta dokument är det närmaste officiella krav på lokaler som passivhus som går att komma i nuläget av den här typen. Kravspecifikationen är dock frivillig och de formella kraven som ställs på en byggnad anges i BBR 16. Kraven som ställs i kravspecifikationen är däremot en fördel att följa för att undvika inkorrekt användning av begreppet passivhus. Det bör även uppmärksammas att de krav som ställs på byggnader enligt kravspecifikationen för passivhus är betydligt hårdare än de som ställs i BBR 16.
Kravspecifikationen för skolor och förskolor har arbetats fram med krav-
specifikationen för bostäder som utgångspunkt. [10] Det som allmänt skiljer förskolor och skolor från bostäder är att de ställer högre krav på luftomsättningar vid närvaro i
9
lokalerna. Dessutom är det större variationer i antalet människor som vistas i byggnader av den här typen. De hårda effektkraven som ställs försvårar möjligheten att uppnå en god termisk komfort direkt efter att byggnaden varit ur bruk med sänkt temperatur. Därför måste sänkning av innetemperaturen under natt och helger ske med försiktighet när utetemperaturen är som lägst. Det finns fördelar under uppvärmningssäsongen då den extra värmen från apparater och det stora antal personer som produceras ger ett minskat energibehov. Ventilationsförlusterna som ökar när byggnaden är i användning uppvägs enligt beräkningar av den ökade energin från personvärme. För att detta skall stämma så krävs ett ventilationssystem med värmeåtervinning och relativ hög systemverkningsgrad.
Användningen av passivhusteknik medför en ökad termisk isolering vilken leder till att solvärmen under de varmare årstiderna stängs inne. Normalt så stängs skolor under sommaren och till följd av detta uppstår inte dessa problem, men vid exempelvis förskolor eller liknande skolor som har öppet under sommaren kan detta bli ett problem. Det kan då bli svårt att klara den termiska komforten utan en aktiv komfortkyla. För att klara kraven så kan det behövas en noggrant genomtänkt
utformning av byggnaden och även att undersökning av möjligheten till vädring samt solavskärmning sker. [10]
Kravspecifikationen har begränsats till skolor och förskolor för att dessa byggnader är relativt homogena och enkelt uppbyggda. Den avser dock inte idrottshallar. [10]
3.2.1.2 Kravspecifikation
De byggnader som uppfyller de krav som anges i Energieffektiva skolor och förskolor - Kravspecifikation för Passivhus kan klassas som passivhus. [10]
Som tillägg till de krav som anges i Energieffektiva skolor och förskolor -
Kravspecifikation för Passivhus gäller även de lägsta krav som omnämns i BBR 16. [10]
Energieffektiva skolor och förskolor - Kravspecifikation för Passivhus i Sverige har bifogats som Bilaga 1 till rapporten. Dessa krav citeras från Energieffektiva skolor och förskolor - Kravspecifikation för Passivhus i Sverige. [10] Våra egna
kommentarer anges med kursiv text.
För fotnoter se Energieffektiva skolor och förskolor - Kravspecifikation för Passivhus i Sverige. [10]
Observera att maxeffektkravet kan anses vara det viktigaste kravet att uppfylla. Energikravet kan mer ses som ett bör-värde i väntan på ytterligare erfarenheter från uppförda passivhus. En uppmätt energianvändning som är något större än kravet kan därför accepteras. [10]
10 3.2.2 Krav enligt BBR
Nedan presenteras de krav som gäller för byggnader angående energihushållning enligt BBR. Notera att dessa krav även gäller för passivhus.
Kraven i BBR gäller för byggnader vid nybyggnad och tillbyggnad då byggnadens volym ökar. Kraven gäller endast för de tillbyggda delarna av byggnaden enligt 1:2 i BBR. [11] Dock får det ses som positivt och eftersträvansvärt att kraven följs för byggnaden som helhet.
Vår byggnad är lokaliserad i klimatzon III (tidigare söder) därför kommer endast kraven för den aktuella klimatzonen att redovisas. Dessutom är byggnaden av typen lokal vilket innebär att endast krav som är relevanta för denna kategori redovisas. Kraven är uppdelade efter hur byggnaden värms upp, med speciella krav för direktverkande el. [11] Det förutsätts att direktverkande el inte används. Krav på Energihushållning enligt supplement till BBR för kapitel 9, energihushållning [12]
• Specifik energianvändning som är högst 100 kWh per m2 A
temp och år. Här ingår den köpta energi som vid normalt brukande under ett normalår går åt till uppvärmning, komfortkyla, tappvarmvatten och byggnadens fastighetsenergi. Om annan apparat för uppvärmning installeras inräknas även dess energi- användning, exempelvis golvvärme. Som fastighetsenergi räknas energi till fast belysning i allmänna och driftsutrymmen. Dessutom energi för värme- kablar, pumpar, motorer och dylikt.
• Tillägg kan göras då uteluftsflödet är större än 0,35 l/s per m2 i temperatur- reglerade utrymmen på grund av hygieniska skäl. Tillägget som kan göras är 70(qmedel-0,35) per m2 Atemp. qmedel representerar det genomsnittliga specifika uteluftsflödet vid uppvärmningssäsongen och får högst sättas till
1,00 l/s per m2.
• Den genomsnittliga värmegenomgångskoefficienten, Um för byggnadens ingående delar får högst uppgå till 0,70 W/m2oC. I Um räknas även köld- bryggor in.
• Byggnadens klimatskärm skall vara tillräckligt lufttät så att kravet på specifik energianvändning kan uppfyllas.
• Utformning av installationer för värme och kyla i byggnader skall utformas så att de ger en god verkningsgrad vid normal användning.
• Kylbehovet för byggnaden skall minimeras genom bygg- och installations- tekniska åtgärder. Detta kan ske genom exempelvis val av lämpliga
fönsterstorlekar, solavskärmning och placeringen av fönster.
Vid projekteringen bör beräkning av den förväntade specifika energianvändningen ske och av den genomsnittliga värmegenomgångskoefficienten. När byggnaden sedan är färdig bör dessa kontrolleras genom mätning enligt avsnitt 9:71 i BBR:s supplement för energihushållning. [12] Lämpliga säkerhetsmarginaler bör användas vid
beräkningarna.
För fullständiga krav se Regelsamling för byggande – BBR. Supplement februari 2009, 9 energihushållning. [12]
11
Krav på Ventilation som påverkar energihushållningen enligt BBR 2008 [11] • Kravet på ventilationssystemet är 0,35 l/s per m2 golvarea som ett lägsta
uteluftsflöde. Vid användning av byggnaden skall byggnadens rum ha en kontinuerlig luftväxling.
För byggnader som inte är bostäder får ventilationssystemet utformas så att det är möjligt att reducera tilluftsflödet i flera steg när ingen vistas i byggnaden, antingen steglöst eller som intermittent drift. Dock får inte reduktionen av ventilationsflödet orsaka hälsorisker eller riskera skador på byggnaden och installationer som exempelvis fukt.
• Termisk komfort skall anpassas till utrymmenas användningsområde och skall kunna uppfyllas vid normala driftsförhållanden. Utformningen av byggnaden skall ske så att den lägsta riktade operativa temperaturen beräknas bli 18 oC för bostads- och arbetsrum. I hygienrum och vårdlokaler samt för förskolor med barn är kravet istället 20 oC. I olika punkter utav rummets vistelsezon beräknas den riktade operativa temperaturdifferensen till högst 5oC. Yttemperaturen för golvet får lägst bli 16 oC (i hygienrum lägst 18 och i lokaler avsedda för barn 20 oC) och kan begränsas till högst 26 oC.
• Lufthastigheten från ventilationssystem i vistelsezonen i ett rum får inte överstiga 0,15 m/s under uppvärmningssäsongen eller 0,25 m/s under resterande av året.
• Byggnader skall projekteras och utformas med fuktsäkra konstruktioner för att förhindra fuktskador.
12
3.3 Studie av utformning av skolor och förskolor som
passivhus
Tidigare har det varit vanligast att endast bostadshus har byggts med passivteknik men nu har även andra byggnader så som förskolor, skolor och ålderdomshem börjat byggas enligt denna teknik. Helena Bülow-Hübe [13] skrev i Bygg och teknik en intressant artikel om hur förskolor, skolor och äldreboenden byggs som passivhus. Bilaga 2 innehåller en sammanfattning av det resonemang som hon presenterar angående detta. I vårt fall då ombyggnad av en befintlig byggnad sker kan dock vissa faktorer betraktas relativt låsta och svåra att i efterhand ändra på.
Dock har vissa förändringar skett då Bülow-Hübe i sin artikel jämför med kraven för bostäder, nu har ju som tidigare presenterats även krav på förskolor och skolor med passivhusteknik tagits fram vilket gör att vissa värden inte är helt aktuella. Men resonemanget har inte förändras på grund av detta utan är fortfarande gångbart. I Bilaga 2 redogörs för hela resonemanget. Nedan görs en sammanfattning om vilka faktorer som är viktiga att ha i åtanke för att åstadkomma en energieffektiv byggnad eller ett passivhus.
• God isolerförmåga och lufttäthet hos klimatskalet är en nödvändig
förutsättning vid framtagning av energieffektiva byggnader eller passivhus.
• Det är viktigt att ha ett väl fungerande ventilationssystem där värmeväxling kan ske med god verkningsgrad. Dessutom bör ventilationsflödet vara väl anpassat efter byggnadens aktiviteter. Detta eftersom ett för stort flöde genererar onödiga energiförluster.
• Vid utformning av energieffektiva byggnader eller passivhus har förhållandet mellan klimatskalets area och den uppvärmda arean, Aom/Atemp stor betydelse. En byggnad med en ur energisynpunkt fördelaktig geometri har en låg kvot. Exempelvis så har generellt en byggnad med en viss uppvärmd yta som uppförs två plan en mer fördelaktig geometri än om den istället uppförts i ett plan. Detta bör beaktas vid nybyggnader likaväl som ombyggnad och tillbyggnad.
• Andelen fönster och deras U-värde har också en mycket stor inverkan på byggnadens totala transmissionsförluster. I ett exempel i Bilaga 2 står en fönsterandel på 25 % av byggnadens uppvärmda yta med U-värde
0,7 W/m2oC för 49 % av transmissionsförlusterna. Därför bör en onödigt stor andel av fönster ej användas vid energieffektiva byggnader eller passivhus. Att fönstren är utformade för att släppa igenom så små transmissionsförluster som
13
3.4 Studie av referensobjekt
3.4.1 Val av referensobjekt
Det finns inget projekt som har likheter helt inom de referensområden som ska
behandlas i detta examensarbete. Det närmaste som går att finna av passivhustyp är de skolor och förskolor som nyligen projekterats och byggts. Passivhusteknik är också för skolor och förskolor ett relativt nytt begrepp, därför finns det inte heller så många projekt att välja på att studera. Skolor och förskolor som byggs som passivhus är vanligare i exempelvis Tyskland. Här gäller dock andra krav och förutsättningar därför har svenska objekt valts som referenser.
Tre stycken referensobjekt har studerats. Dessa byggdes innan Energieffektiva skolor och förskolor - Kravspecifikation för Passivhus i Sverige skrevs. Dessa referensobjekt tar Bülow-Hübe [13] upp i sin artikel i Bygg och teknik som handlar om skolor och förskolor byggda efter passivhusmodell. När Bülow-Hübe studerade fallen så var utgångsläget att undersöka ifall de kunde räknas som passivhus på grund av att det inte fanns något specifikt krav för skolor och lokaler. När referensobjekten nu studeras så finns nu den nya kravspecifikationen för skolor och förskolor att jämföra med. Det kan vara intressant att studera de byggnadstekniska lösningar i dessa byggnader så som U-värden och fönster. Detta ger en förståelse vad som krävs av en byggnad av denna typ för att uppnå kraven. Geometrin och storlek är dock annorlunda än för vårt projekt men det är ändå intressant att jämföra med befintliga projekt som det ställs likvärdiga krav på.
De tre referensobjekten är alla enplansbyggnader vilket gör att de kan jämföras på näst intill lika villkor. Dock är det svårt att rakt av jämföra med gummifabriken eftersom exempelvis de geometriska förhållandena skiljer. När det kommer till ventilation så kommer denna endast nämnas översiktligt eftersom examensarbetet är mer inriktat på de byggnadstekniska åtgärderna, vilket nämnts i avgränsningarna. Referensobjekten är:
• Förskolan Stadsskogen i Alingsås, en byggnad för ca 90 elever fördelat på fem avdelningar.
• Äldreboendet Bokliden i Helsingborg, som skall byggas ut med 13 stycken lägenheter.
• Förskolan Synålen, Flexibla huset i Malmö. Det är en byggnad som skall fungera som antingen en förskola med fyra klassrum eller ett äldreboende med tio lägenheter.
Ombyggnaden av området Brogården i Alingsås har även studerats. Brogården var en del av Alingsås bostadssatsning under miljonprogrammet. Kerstin Persson har skrivit en artikel i Arkitekten [14] om detta projekt. Det intressanta med detta projekt är att det är en ombyggnad utav en befintlig byggnad. Därför har projektörerna ställts inför liknande problem som i detta projekt, dock gäller det i fallet Brogården bostäder. Det kan vara intressant att se vilka åtgärder som görs för att klara kraven för passivhus och om några av dessa åtgärder kan tillämpas i vårt projekt.
14 3.4.2 Förskolan Stadsskogen i Alingsås Teknisk data om Förskolan i Alingsås [13]
• Projekt; Förskolan Stadsskogen i Alingsås
• Beställare; Kommunala förvaltningsbolaget i Alingsås, FABS AB genom Guido Hjortheimer.
• Arkitekt; Glantz Arkitektstudio AB • Projekterat; Hösten 2006
• Färdigställt; Maj 2008
• Omfattning; 90 barn, 937 m2 uppdelat på fem avdelningar ett mottagningskök och ett litet personalutrymme
Geometrin
Förskolan är en T-formad byggnad. Den är uppförd mestadels i ett plan med ett litet personalrum på andra våningen. Byggnaden har ett pulpettak över mittskeppet och sidovingarna. Taklutning är längs längdriktningen på mittskeppet vilket skapar utrymme för ett personalrum och ett fläktrum.
Sidovingarna som är fullisolerade byggnader är sammanlänkade med mittskeppet genom vindfång som är ouppvärmda. Varje avdelning har även en entré med kallt vindfång. [13]
Klimatskal och lufttäthet Väggar: 0,1 W/m2K Tak: 0,09 W/m2K Golv: 0,11 W/m2K Fönster: 1,0 W/m2K
Den genomsnittliga värmegenomgångskoefficienten Um är 0,17 W/m2K för klimatskalet.
Detaljerna har utformats så att köldbryggorna i stort sätt eliminerats. Fönsterarean utgör ca 20 procent av golvytan avdelningarnas ytor. [13]
Täthetskravet är satt till 0,25 l/s m2 med omslutande yta med tryckskillnad på 50 Pa. Detta har även provmätts i efterhand och det har visats att de har klarat av det uppsatta målet. [13]
Den invändiga rumshöjden varierar mellan 2,7 meter, som är kravet enligt BBR och 3,95 meter. Detta mått är upp till undertaket. Ytterväggarna är 3,1 meter utmed ena sidan och 4,9 meter utmed den andra, detta till följd av pulpettaket. Nackdelen med detta är att klimatskalets yta ökar och därmed ökar även transmissionsförlusterna. Därmed ökar även kvoten Aom/Atemp och den är för byggnaden 3,4 vilket är relativt stort. Fördelen är dock att det är enklare att få byggnaden helt tät då installationerna kan dras invändigt under undertaket och få genomföringar genom klimatskalet krävs därför. [13]
15 Uppvärmning och ventilation
Ventilationsflödet är projekterat till 1,73 l/s m2 eller 10 l/s per person. [13] Eftersom skolan projekterades innan Energieffektiva skolor och förskolor - Kravspecifikation för Passivhus i Sverige skrevs så fanns endast det minimikrav på ventilation som finns i BBR vilket är 0,35 l/s m2. Det nya kravet på 0,35 l/s m2 plus minst 7 liter per person ger oss enligt våra beräkningar ett krav på 9,5 l/s per person för denna byggnad. 10 l/s per person är alltså fullt tillräckligt.
Förskolan har ett luftbehandlingsaggregat som är centralt placerat och utnyttjar åter- värmeteknik med hjälp av en roterande växlare med en verkningsgrad på ca 80 %. Uppvärmning sker med hjälp av tilluften in till byggnaden. Då verksamheterna inte är igång under natten så stängs fläktarna av för att spara energi. Under nattetid så skapas mindre värme då internlasten blir nästan obefintlig. På grund av kraven så fick inblåsningstemperaturen begränsas till 52 oC. Detta gav en temperatursänkning tidigt på morgonen då temperaturen kan ha sänkts till under 20 oC på natten ifrån den önskade temperaturen på 22 oC. Detta kan accepteras skriver Bülow-Hübe i sin artikel då det endast rör sig om några få timmar. Det användes speciella simulerings-
program för att komma fram till denna temperatursänkning. [13] Övrigt
Förskolan Stadsskogen i Alingsås är den första skola som byggts med passivhus- teknik. Byggnaden projekterades dock inte först för att bli ett passivhus utan det beslutades senare i projekteringen. Om byggnaden skulle ha projekterats som ett passivhus från första början så vore nog ett antal lösningar gjorts på ett annat vis, exempelvis skulle nog inte förskolan byggts som en T-formad byggnad då detta ger stora väggytor i förhållande till den uppvärmda golvarean. [13]
16
3.4.3 Äldreboendet Bokliden i Helsingborg Teknisk data för äldreboendet Bokliden i Helsingborg [13]
• Projekt; Äldreboendet Bokliden i Helsingborg • Beställare; Kärnfastigheter genom Bengt Andersson • Arkitekt; KB Arkitektlaget
• Färdigställt; Inflyttning oktober 2008
• Omfattning; Tillbyggnad av befintlig anläggning. 13 lägenheter om vardera 35 m2. Dessutom gemensamma ytor som matsal, vardagsrum och
servicefunktioner som mindre tvätt och städutrymmen samt fläktrum. Byggnaden omfattar 670 m2.
Geometrin
Byggnaden är en enplansbyggnad med ganska låg takhöjd med 2,65 meter höjd i snitt. Äldreboendet är en T-formad byggnad med väldigt låg taklutning. Den har en korridor i mitten av mittskeppet med lägenheter på vardera sidan om korridoren. Det
låglutande taket ger ett litet utrymme över korridoren där ett utrymme fås för dragning av installationer. [13]
Klimatskal och lufttäthet Väggar: 0,11 W/m2K Tak: 0,07 W/m2K Golv: 0,10 W/m2K Fönster: 0,9 W/m2K
Det finns även några mindre fönster som är brandklassade vilka har ett U-värde på 1,8 W/m2K. Det genomsnittliga U-värdet, Um på tillbyggnaden ligger på 0,14 W/m2K. Fönsterarean i byggnaden är ca 14 procent utav golvarean. På grund av att det är en så pass låg byggnad så fås den låga kvoten på 2,5 när den omslutande arean divideras med den uppvärmda arean (Aom/Atemp). [13]
Samma täthetskrav har valts som Förskolan Stadsskogen på 0,25 l/s m2 vid 50 Pa. Under tätningsarbetet gjordes en del provtryckningar där byggnaden först delades upp i två sektioner och sedan utsattes en sektion i taget för ett övertryck. Noggrannare provningar skall göras efter färdigställande menar Bülow-Hübe. [13]
För att minska köldbryggor så har tillbyggnaden byggts med en trästomme utav sammansatta träreglar. Träbalkar av limträ har använts till det låglutande taket. [13]
17 Uppvärmning och ventilation
Tillbyggnaden får värme och varmvatten ifrån den befintliga anläggningen. Byggnaden kommer även att utrustats med solfångare som uppskattas klara att producera energi som räcker till mellan 45-50 % av energibehovet för varmvatten. Tillbyggnaden har även ett nytt centralt placerat mekaniskt till- och frånluftssystem med värmeväxlare som har en kapacitet på 500 l/s. Värmeåtervinningen sker genom en roterande värmeväxlare med en verkningsgrad på ungefär 81 %. Även ett
vattenburet värmebatteri har placerats i tilluftskanalen. Varje lägenhet har en egen radiator för att de boende skall kunna justera värmen själva på grund av individuella krav. Ventilationsflödet är projekterat till 0,74 l/s m2 under dagtid. Flödet minskas ner till ungefär 0,37 l/s m2 nattetid. Här är ventilationsflödet mindre än för förskolan i Alingsås då det är byggnader av två olika karaktärer. Förskolan har en större personbelastning än äldreboendet som mer kan jämföras med bostäder. [13]
Effektbehoven för lägenheterna skiljer sig mellan lägenheter som är olika placerade i byggnaden och vid simulering av effektbehovet så blev resultatet 11,9-15,5 W/m2 vid 20 oC inomhustemperatur och mellan 14,5-18,9 W/m2 vid 23 oC inomhustemperatur. Bülow-Hübe nämner att nyare beräkningar för hela tillbyggnaden tyder på att internlasterna kan bli högre än tidigare uppskattat och därför så klaras troligen effektkravet på 10 W/m2 med undantag för några timmar om året då utetemperaturen är som lägst. [13]
18
3.4.4 Förskolan Synålen, Flexibla huset i Malmö Teknisk data för förskolan Synålen, Flexibla huset i Malmö [13]
• Projekt; Förskolan Synålen, Flexibla huset i Malmö
• Beställare; Stadsfastigheter i Malmöstad genom beställarombudet Mikaela Peetre Malthe
• Arkitekt; White arkitekter i Malmö • Färdigställt; oktober 2008
• Omfattning; Förskola för ca 70 barn. 851 m2 BRA fördelade på fyra avdelningar gemensamt lekrum, mottagningskök och personalutrymmen. Projekterad att vara flexibelt så att det är relativt enkelt kan förändra funktionen till en skola med fyra klassrum eller ett äldreboende med tio lägenheter.
Geometrin
Byggnaden är utformad som två L-formade delar som är spegelvända mot varandra. Dessa hålls samman av ett samlingsrum. Taktypen är sadeltak. Byggnaden är mestadels en enplansbyggnad men sadeltaket ger ett utrymme för ett längsgående fläktrum över korridoren. [13]
Byggnaden är tre meter hög där väggarna är som lägst och ett mellanbjälklag har även valts att för ett installationsutrymme vilket medför att en ståhöjd på 1,9 meter krävs enligt regler för arbete i denna typ utrymme. [13]
Klimatskal och lufttäthet Väggar: 0,11 W/m2K Tak: 0,09 W/m2K Golv: 0,09 W/m2K Fönster: 0,95 W/m2K
Det genomsnittliga Um är 0,16 W/m2K och fönsterarean utgör ungefär 17 % utav golvarean. Om kvoten mellan den omslutande arean och den uppvärmda arean (Aom/Atemp) beräknas fås en kvot på 2,9. [13]
Täthetskravet är satt som för de två tidigare nämnda projekten till 0,25 l/s m2 vid 50 Pa. [13]
En hybridlösning för taket har använts med en fackverkstol på norra halvan av huset medan en takbalk har använts på södra halvan. Detta ger dubbla genomföringar genom klimatskalet för rör och kanaler som skall gå till fläktrummet. En bättre lösning skulle varit att ha en takbalk även på norra sidan, detta skulle medfört en minskning av klimatskärmens yta och skulle gjort byggnaden tätare. [13]
19 Uppvärmning och ventilation
Ventilationen är projekterat för att kunna regleras till tre olika steg för sitt grundflöde. Detta för att luftflödet om det är äldreboende, förskola, skola eller nattetid skall kunna varieras. Luftflödet för förskolan är satt till 1,23 l/s m2 med 2,07 l/s m2 som max- flöde. På nätterna så stängs fläktarna av vilket ger ett medelvärde på 0,5 l/s m2. Skolan beräknas ha samma behov som förskolan och ger därför samma luftflöde.
Äldreboendet behöver dock inte samma luftflöde och har i snitt 1,01 l/s m2. Om detta jämförs med Bokliden märks det att detta är högre. Bülow-Hübe förklarar att deras lägenheter har projekterats för högre flöden. [13]
En vattenburen golvvärmelösning används för värmebehoven, vilket inte är riktigt bra då detta är väldigt trögjusterat system som inte kan justeras snabbt efter
utetemperaturen. Byggnaden kommer att anslutas till naturgas eftersom det inte finns tillgång till fjärrvärme i området. Effekten av bland annat solavskärmning och
fönsterytor har studerats. [13] Övrigt
Byggnaden är projekterad för att kunna ändra funktion mellan förskola och äldre- boende men har projekterats som en förskola i grunden. Omfattande förberedelser för att kunna byta verksamhet till äldreboende har gjorts. [13]
20 3.4.5 Brogården i Alingsås
Teknisk data om Brogården i Alingsås [13] • Projekt; Brogården i Alingsås • Beställare; Alingsåshem
• Arkitekt; EFEM Arkitektkontor AB
• Projektering klar: Månadsskiftet oktober/november 2007
• Färdigställt; Byggs i etapper, hela ombyggnaden klar 2009-2010 • Omfattning; Ombyggnation av 300 lägenheter från miljonprogrammet
uppdelat på 16 huskroppar. Byggnaderna är från 1970. U-värden [13]
Byggnadsdel Nytt U-värde Befintligt U-värde Yttervägg 0,14 W/m2K 0,3 W/m2K Yttertak 0,10 W/m2K 0,2 W/m2K Golvvärme 0,25 W/m2K 0,38 W/m2K Fönster 0,85 W/m2K 1,9 W/m2K Ytterdörr 0,9 W/m2K 2,8 W/m2K Byggnadstekniska åtgärder
Att förvandla en befintlig byggnad till passivhus är mer komplicerat än att bygga ett helt nytt. Till att börja med finns en risk att det kan bli för varmt i vissa delar av byggnaden. Detta eftersom byggnaden inte går att flytta och tidigare inte var så noggrant placerad efter väderstrecken. Detta löses på Brogården genom sol- avskärmning där taksprången dras ut. [14]
Väggarna tilläggisoleras med 300 mm isolering utanpå den befintliga fasaden. Även taket tilläggisoleras. Nya fönster sätts in som minskar transmissionsförlusterna med mer än hälften. Konstruktionerna tätas enligt kraven nedan. [14]
Köldbryggorna byggs även bort i största möjliga utsträckning. Exempel på detta är den tidigare balkongen som införlivas med vardagsrummet och ny fasad byggs utanpå. Därefter hängs en ny balkong upp utanpå den nya fasaden. [14]
Bottenplattan tilläggisoleras också och fuktproblem åtgärdades. Mer om detta kommer nämnas i avsnittet åtgärder för platta. [14]
21
Figur 7, Figuren visar hur ny fasad byggs utanför den gamla fasaden för att eliminera köldbryggan. Därefter görs en ny balkong utanpå. [15]
Lufttäthet
Den tidigare lufttätheten var 2,0 l/s m2 för beräkning vid 50 Pa. Den nya tätheten mäts vid provtryck efter färdigställande. [15] Kravet för passivhus anger att luftläckning genom klimatskalet får vara maximalt 0,3 l/s m² vid +/- 50 Pa, enligt SS-EN13829.
[10] Detta medför att ändringar måste göras för att kraven skall kunna uppfyllas. Energibehov för uppvärmning
Det befintliga energibehovet 2004, var 115 kWh/m2. Efter ombyggnaden kommer detta ändras anmärkningsvärt och gå ner till 27 kWh/m2.
Som komplement till de byggnadstekniska åtgärderna måste även ventilations- systemet ändras. Det tidigare ventilationssystemet var ett mekaniskt frånluftssystem, detta byts ut mot ett FTX-system. Värmeväxlaren placeras på hustaket eller i bad- rummet för varje lägenhet. Då tillskottsvärme behövs tillförs detta genom
22 3.4.6 Slutsatser om referensobjekt:
Stadsskogen Bokliden Flexibla huset*
Um (W/m2K) 0,17 0,14 0,16
Aom/Atemp 3,4 2,5 2,9
U-värde fönster (W/m2K) 1,0 0,9 0,95
Krav U-värde fönster 0,9 0,9 0,9
Fönsteryta (% Atemp) 20 14 17 Uppnådd täthet (l/s m2 vid 50Pa) 0,25 0,25 0,25 Täthetskrav(l/s m2 vid 50Pa) 0,3 0,3 0,3 Internlast min/max/medel (W/m2) 0,8/20/6,6 4,3/10/7,9 F: 0/12,8/3,5 Ä: 3,9/11,8/6,9 Verkningsgrad Värmeåtervinning (%) 80 81 80 Uppnått Ventilationsflöde (l/s pers) 10 0,74 l/s m2** F,S: 13,4-22,6 l/s m2*** Ä: 0,94-1,29 l/s m2** Krav Ventilationsflöde (l/s pers) 9,5 -** F,S: 11,3*** Ä: -** Effektbehov (W/m2) vid 20oC 23**** 15,511,9-**** 18-20**** Krav Effektbehov (W/m2) 10 10 10
Figur 8, Jämförelse av referensobjekt.
*Fördelade mellan F: förskola, S: Skola och Ä: äldreboende.
** Värden för luftflöden per person har ej kunnat beräknas då information om internlaster saknas.
***Kapacitet 70 barn. Ingen personal medräknad, om dessa räknas in så sänks kravet på luftomsättning per person eftersom det fasta kravet på 0,35 l/s m2 slås ut på fler personer. Dock höjs krav på den totala luftomsättningen.
****Värden har erhållits genom simulering.
Röd markering indikerar att gällande krav för passivhus ej har uppnåtts.
För byggnadstekniska krav och för innemiljökrav finns det ett antal punkter som skall uppfyllas som inte är riktigt mätbara eller svåra att mäta och därför nämns inte dessa.
23
Bokliden är den byggnad av de tre nybyggnaderna som ligger närmast att klara de krav som ställs enligt Energieffektiva skolor och förskolor - Kravspecifikation för Passivhus i Sverige. [10] Men Bokliden klarar dock inte av effektkravet. En anledning till att ingen av byggnaderna uppnår de krav som nu finns är att det vid projekteringen av dessa byggnader inte fanns några giltiga krav för passivhus för den här typen av byggnader.
Det som talar för Bokliden ur en energiaspekt är att byggnaden har en relativt fördelaktig geometri med den bästa kvoten mellan klimatskalets yta och den uppvärmda ytan vilket innebär minst tranmissionsförluster per kvadratmeter uppvärmd yta vid samma Um. Dessutom har byggnaden det bästa genomsnittliga U-värdet. Bokliden är den enda av de tre byggnaderna som klarar kravet på U-värdet för fönster. Att de även varit sparsamma med fönsterytorna medför att
transmissionsförlusterna blir mindre än för de andra alternativen. Dock kan
fönsterytorna vara i minsta laget enligt Bülow-Hübe [13] som anger 15 % fönsterarea av Atemp som ett undre gränsvärde på grund av dagsljusinsläpp.
Geometrin har stort inflytande på energianvändningen. En fördelaktig geometri indikeras av att förhållandet mellan Aom och Atemp är lågt. Våra tre byggnader är alla enplansbyggnader vilket ger dem en hög kvot Aom/Atemp. Att de är enplansbyggnader beror på att det är en fördel ur användarsynpunkt. Exempelvis vill man vid för- skolorna inte att barn skall kunna ramla och slå sig i trappor. Kravet på 2,7 meter rumshöjd i undervisningslokaler är också en bidragande faktor till den höga kvoten. Undertak används sedan för att klara akustikkrav och dra installationer innanför tätskiktet och på den varma sidan som i några av byggnaderna ökar byggnadens höjd ännu mer. Om byggnader kan uppföras i flera plan så minskar genast
transmissionsförlusterna per kvadratmeter. Det blir därmed enklare att klara både effekt- och energianvändningskravet.
Att inget av objekten klarar effektkravet beror till stor del på den ofördelaktiga geometrin.
Välisolerade väggar, tak och grund är en förutsättning för att ens komma i närheten av passivhuskraven. Köldbryggor bör även minimeras för att minska
transmissionsförlusterna. Som tidigare presenterats utgör en fönsterandel på 25 % av golvytan 49 % av transmissionsförlusterna i Bülow-Hübes [13] räkneexempel. Detta trotts att fönstren ges ett U-värde på hela 0,7 W/m2K. Därför är det viktigt att inte överdriva användningen av fönster och använda fönster med bra U-värde.
Byggnaderna verkar ligga omkring eller över kravet för ventilationsflöde trots att inget krav på detta fanns för passivhus (endast BBR) då de projekterades. Dock skall det beaktas att onödigt stora ventilationsflöden ökar byggnadens värmeförluster och därmed ökar energiåtgången. Därför är det viktigt med väl anpassade flöden.
24
3.5 Inventering av byggnaden
3.5.1 Ingående Konstruktioner
Eftersom den nuvarande byggnaden har byggts om och till vid ett antal tillfällen finns ett antal olika byggnadstekniska konstruktioner för både tak, väggar och grund. Nedan har en inventering av byggnadens konstruktioner gjorts. Då det saknas underlag som bland annat tekniska beskrivningar för stora delar av byggnaden har det varit
nödvändigt att göra kvalificerade antaganden och förenklingar gällande
konstruktionerna. Detta påverkar därmed precisionen i resultaten som bland annat fås i energiberäkningar som presenteras senare. Dock bör det inte påverka noggrannheten till den grad att de inte är användbara.
3.5.1.1 Beräkning av U-värde
För beräkning av byggnadsdelars U-värde har Formelsamling Tabeller – Värme framtagen av Jönköpings Tekniska Högskola 2004-10-18 använts. [16]
För taket med stålprofiler har metodiken för beräkning av köldbryggor i stålkonstruktioner i BYT 1 använts. [17] Detta eftersom den konventionella
metodiken endast är tillämpbar om det största värmemotståndet endast är fyra gånger större än det minsta. Vilket inte gäller när stål och mineralull jämförs. [17]
Se Bilaga 4 för beräkningsexempel av U-värden.
3.5.1.2 Tak
Byggnadens takkonstruktioner har förenklats till fyra giltiga varianter. Dessa varianter presenteras nedan. Alla takkonstruktionerna innehåller siporexplattor. Siporex är en slags lättbetong. Ett λ-värde på 0,16 används för detta material enligt Xella. [18] Efterforskningar har gjorts av λ-värdet för olika tillverkare och siporexprodukter. Anledningen till att detta λ-värde tillämpades var eftersom det var ett av de sämsta värdena som påträffades, därmed är risken mindre att λ-värdet överskattas.
Tak - Standard
Den här takkonstruktionen består av 100 mm siporexplattor som bärs upp av betong- balkar. Utsidan av plattorna är klädda med takpapp. Denna konstruktion har ett U-värde på 1,3 W/m2oC. Takkonstruktionen utgör en yta av 1200 m2 vilket motsvarar 24 % av den totala takytan.
Tak - Gula huset
Takkonstruktionen för gula huset är en tilläggsisolerad variant av det tak som ovan benämns som Standard. Taket består av 100 mm siporexplattor som även här bärs upp av ett pelar-balksystem. Taket har tilläggisolerats med 100 mm mineralull på utsidan som täckts med en butylduk. U-värdet för denna konstruktion är beräknat till 0,28 W/m2oC.
Ytan för den här takkonstruktionen uppgår till 410 m2 vilket motsvarar 8,2 % av den totala takytan.
25
Tak - Tilläggsisolerat, Betongbalk
Det tilläggisolerade taket som är uppburet av betongbalkar är uppbyggt enligt samma princip som det tak som benämns Standard. Taket består av takpapp som ligger på 100 mm siporexplattor, efter detta har tilläggisolering skett invändigt med 95 mm mineralull. Konstruktionen har ett U-värde på 0,72 W/m2oC som kan jämföras med taket Standard på 1,3 W/m2oC. Taket täcker en yta på 1700 m2 (inklusive taket för lunchrummet) vilket är 34 % av den totala takytan.
Tak - Tilläggisolerat, Stålbalk
Taket som ligger på stålbalkar består utav 100 mm siporexplattor täckta med takpapp. Detta är även invändigt tilläggisolerat med 95 mm mineralull. Konstruktionen har ett U-värde på 0,38 W/m2oC och täcker den västra delen av byggnaden vilket är en yta på 1200 m2 vilket svarar mot 24 % av takarean.
3.5.1.3 Vägg
Byggnadens olika ytterväggar har sammanfattats till fyra olika typer av väggar. Detta är antagligen något utav en förenkling men på grund utav det bristfälliga underlaget så har denna generalisering gjorts. Dock bedöms skillnaden vara så pass liten att
resultatet fortfarande är tillämpbart.
Typen av tegel har beskrivits av vår kontakt i Värnamo, Claes Karlsson. [19] Efter diskussion med Karlsson kom det fram att det är ett standardtegel som inte är
hårdbränt. Enligt Axel Erikssons bok Murtegel och Tegelmurverk [20] har ett vanligt tegel en volymvikt på 1,8 kg/dm3. Teglet har tillverkats under de tidsperioder då till- och ombyggnaderna utfördes. Vid mätningar på plats har dimensionerna 62x120x250 mm fåtts fram.
Det går att se på fasaderna att tegelmurverket har frostskadats på vissa ställen. Dock finns inga uppgifter om teglets frostbeständighet.
Per Gunnar Burström skriver i boken Byggnadsmaterial [21] att kalkbruk främst användes fram till 1950-talet. Gummifabriken har byggts om och till i etapper flera gånger. Den större delen av byggnationen var klar 1940. Därefter har fyra till- byggnader genomförts fram till 1959. Därmed anses det att det är rimligt att anta att bruket som använts vid murningen är kalkbruk. Dessutom har bruket studerats i verkligheten. Vid besök på platsen märktes att det sällan bildats sprickor. Brukets hållfasthet var ganska dålig och det gick enkelt att smula sönder. Detta är
karakteristiska egenskaper för K-bruk. [22]
Bruket som använts för invändig putsning på väggarna har samma egenskaper och kan därför också antas vara kalkbruk.
Vid besök på fabriken mättes tjockleken på bruket mellan stenarna på ett flertal ställen och fick fram ett medelvärde på 16 mm. Väggarna är även 1½ sten tjocka och mellan den hela och den halva stenen antas även här vara 16 mm lager bruk. Det räknades sedan ut hur stor andel bruk väggen har och fick fram att den hade 30,8 % bruk. Detta innebar att Axel Erikssons [20] redan färdiguträknade λ-värden som Eriksson
presenterar i en tabell inte kunde användas. Istället användes hans formel för beräkning av λ-värden för murverk som Eriksson för fram i Murtegel och
tegelmurverk. [20] Formeln avser murverk med en beräknad normal fuktighetshalt som Eriksson menar består av 2 volymprocent för tegel och 3 volymprocent för bruk. För tegel som väger 1,8 kg/dm3 och murbruk som enligt Eriksson [20] kan antagas ha
26
volymvikten 1,7 kg/dm3 (med λ=0,767) ger formeln ett λ-värde på 0,72 W/m oC för murverket. Dock skall det beaktas att detta värde försämras när fukthalten för murverket ökar.
1½-stens tegelvägg
Den vanligast förekommande ytterväggen är en tegelvägg som är 1½ sten tjock vilket motsvarar 386 mm inklusive bruket mellan tegelstenarna. Efter detta kommer en invändig puts på 20 mm kalkbruk. Detta är samma bruk som används vid murningen av teglet. Väggen får ett U-värde på 1,4 W/m2oC. Väggens area är 3000 m2 vilket utgör 55 % av den totala väggarean.
Putsad vägg
En vägg i den norra fasaden är utvändigt putsad och även den byggnadskropp som kallas gula huset är putsad. Den putsade väggen är konstruerad exakt enligt samma princip som 1½-stens tegelväggen med en inre puts av kalkbruk som följs utav en 1½ sten tjock tegelvägg. Dock så har en fasadbeklädnad utav 20 mm utvändig puts lagts på, på fasaden. U-värdet blir för denna vägg det något bättre värdet på 1,3 W/m2oC. Arean för den putsade väggen blir 790 m2 vilket motsvarar 15 % utav den totala väggytan.
Källarvägg
Källarväggarna går delvis över mark och delvis under mark. Väggen består utav 20 mm puts på insidan som följs utav 190 mm lättklinkerblock och 190 mm betong. Väggen får eftersom den går både över mark och under mark olika
U-värden. Arean över mark som är 250 m2 får ett U-värde på 0,91 W/m2oC och utgör 4,6 % av väggytan. Delarna under mark är uppdelade i tre delar med tre olika
U-värden. Den första är 0-1 m under markytan vilket ger ett U-värde för denna vägg på 0,63 W/m2oC och utgör en yta på 470 m2. Detta är 8,6 % av väggarean. Andra delen är arean som är 1-2 meter under markytan som har ett U-värde på 0,43 W/m2 oC. Denna area är 430 m2 stor vilket utgör 8,0 %. Den sista delen av väggen är den väggarea som ligger under 2 meters djup och har då ett U-värde på 0,29 W/m2oC. Arean är här 290 m2 och står för 5,4 % av väggarean.
Källarvägg – skyddsrum
Det finns ett gammalt skyddsrum beläget i nordvästra hörnet på byggnaden som har en speciell väggkonstruktion. Väggen här är av 380 mm betong. Väggen ligger under mark vilket gör att väggen får tre olika U-värden med olika areor. Totalt så står skyddsrummets väggar för 4,2 % av väggarean.
• 0-1 m djup ger U-värdet 0,91 W/m2oC och en area på 89 m2 • 1-2 m djup ger U-värdet 0,54 W/m2oC och arean är även här 89 m2 • 2 meter eller djupare ger ett U-värde på 0,34W/m2oC och utgör en yta på
