• No results found

Economics   of   New   Technologies   Low ‐ Energy   and   Passive   Buildings

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Economics   of   New   Technologies   Low ‐ Energy   and   Passive   Buildings"

Copied!
86
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

 

KTH Byggvetenskap  

   

Kungliga Tekniska Högskolan   

 

Low‐Energy and Passive Buildings  Economics of New Technologies 

 

Nízkoenergetické a pasivní domy  Ekonomika nových technologií 

 

   

Master’s Thesis  No 418 

 

Civil and Architectural Engineering  Building Technology 

2011 05 30  Martina Spurná   

 

Supervisors 

Folke Björk, KTH Building Technology  Lubomír Krov, CTU Building Technology 

(2)

Preface

This Master’s thesis was written during my exchange studies at the Royal Institute  of  Technology  in  Stockholm  provided  by  the  International  exchange  program  Erasmus. 

I would like to express my thanks to Folke Björk, supervisor of my thesis from the  department  of  Building  Technology,  for  the  time  he  devoted  to  the  consultations  and his useful comments to my work. 

I would also like to thank my supervisor Lubomír Krov from my home university, the  Czech Technical University in Prague, for his help. 

Furthermore,  my  thanks  go  to  the  Slovakian  passive  house  institute  “Inštitút  pre energeticky  pasívne  domy”  in  Bratislava  for  providing  me  the  project  documentation that I worked with as well as all other contact persons mentioned in  the list of references for their valuable contribution. 

 

Stockholm, May 2011  Martina Spurná 

(3)

Abstract

The thesis is concerned with the theme of energy savings in the Building industry. It  describes passive house development in detail with a focus on the construction part  of buildings with low energy consumption. 

At first, there is an overview of the actual situation concerning the new European  Union’s  restrictions  and  a  basic  classification  of  energy  efficient  buildings  is  introduced.  Further,  construction  compositions  in  two  energy  standards  are  designed for a few selected construction systems suitable for a passive house. They  are evaluated from different points of view and compared to each other. Finally, an  estimate of the passive house value is given as well as return of extra investments  with regards to energy price increase. 

   

Key words

passive house  energy consumption  construction system  thermal insulation  ventilation 

(4)

Abstrakt

Diplomová  práce  se  zabývá  tématem  šetření  energií  ve  stavebnictví.  Podrobně  popisuje výstavbu pasivních domů se zaměřením na konstrukční část budov s nízkou  energetickou spotřebou. 

Nejprve  je  představena  aktuální  situace  s  ohledem  na  nové  požadavky  Evropské  unie  a  představena  základní  klasifikace  energeticky  úsporných  domů.  Pro  několik  vybraných  konstrukčních  systémů  vhodných  pro  výstavbu  pasivních  domů  jsou  navrženy konkrétní skladby konstrukcí ve dvou energetických standardech. Systémy  jsou  hodnoceny  z  několika  různých  hledisek  a  vzájemně  porovnány.  Na  závěr  je  vyjádřena hodnota celého pasivního domu a návratnost víceinvestice s ohledem na  růst cen energií. 

   

Klíčová slova

pasivní dům  spotřeba energie  konstrukční systém  tepelná izolace  větrání 

(5)

Contents 

1  Introduction ... 7 

1.1  Energy consumption and the European Union ... 8 

1.2  Definitions and standards ... 10 

1.3  The Passive House Planning Package (PHPP) ... 11 

2  The passive house ... 13 

2.1  Location and orientation of the building... 13 

2.2  Shape of the building ... 14 

2.3  Building envelope ... 15 

2.3.1  Construction systems ... 16 

2.3.2  Windows and doors ... 21 

2.4  Technical building systems ... 22 

2.5  Methods of quality control ... 24 

3  Presentation of available construction systems ... 26 

3.1  Sand‐Lime Bricks ... 26 

3.2  Ytong ... 28 

3.3  Medmax ... 29 

3.4  Timber construction ... 30 

3.4.1  Novatop system ... 31 

4  Study of details of available systems ... 34 

4.1  Description of the designed compositions and elements ... 36 

4.1.1  External walls ... 36 

4.1.2  Floor on the ground ... 37 

4.1.3  Roof ... 37 

4.1.4  Windows and door ... 37 

4.1.5  Other structures ... 38 

(6)

4.2  Calculations of the unit costs ... 39 

4.3  Basic comparison of chosen construction systems ... 40 

4.4  Costs of the construction part ... 45 

4.4.1  Extra investment to the construction part of a passive house ... 46 

4.5  Construction time ... 47 

5  Evaluation of the whole concept of energy efficient houses ... 49 

5.1  Building services in the passive house ... 49 

5.2  Building services in the classical house ... 50 

5.3  Energy demands for heating and hot water preparation ... 50 

5.4  Extra investments to the passive house standard and its return ... 52 

6  Conclusion ... 56 

References ... 58 

List of appendixes ... 61 

(7)

1 Introduction

The  theme  of  energy  saving  seems  to  be  quite  popular  nowadays,  but  there  are  many  serious  reasons  for  thinking  about  it.  With  regards  to  the  environmental  aspect it is known that traditional energy sources are not unlimited. It is important  to reduce the dependence on mineral resources and look for possibilities to replace  them effectively with renewable alternatives and to decrease energy consumption  overall as well. 

There  is  a  big  potential  in  the  building  sector  to  reduce  energy  consumption  representing a significant amount of global energy use. Due to new restrictions of  the  European  Union  together  with  the  ongoing  increase  of  energy  prices  the  development of low‐energy and passive buildings is more and more discussed. 

Based  on  my  calculations,  the  energy  savings  of  a  passive  house  compared  to  an ordinary  house  built  in  accordance  with  recommended  values  of  technical  standards could reach 9 300 kWh per year just on heating energy. With regards to  a number  of  houses  built  in  the  Czech  Republic  per  year  (18 346  in  2009)  [43],  it  gives a significant amount 170 GWh in total. Given a value of nuclear power plant  Temelín’s unit capacity 1 GW it amounts 7 days of its operation. In case of a coal‐

fired  power  plant  it  is  170 000  tonnes  of  coal  which  would  have  to  be  burnt.  [52] 

These numbers show a considerable potential of savings in the building sector. 

This thesis is focused on newly built energy efficient residential buildings, especially  family houses in the passive standard. The aim of the work is to compare different  construction systems available in the Czech Republic which are suitable for building  of  a  passive  house.  Four  construction  systems  are  chosen  to  be  evaluated  from  various  points  of  view  with  a  focus  on  their  costs  and  influence  on  construction  process. 

At  first,  this  subject  is  introduced  in  context  with  the  current  situation  in  the  European  Union  followed  by  a  basic  classification  of  buildings  according  to  their  energy  heating  demand.  Further,  to  explain  the  whole  conception  of  the  passive  energy  standard,  general  requirements,  recommendations  and  options  of  the  building elements are described. 

(8)

The  comparison  of  the  construction  systems  aims  at  design,  evaluation  and  price  comparison  of  the  main  structures  and  elements  of  the  building  envelope.  That  includes  external  walls,  roof  and  floor  compositions,  windows  and  entrance  door. 

These structures and elements are created for both passive and “classical” standard  and follow thermal demands for these categories determined in the Czech technical  standard ČSN 73 0540 about thermal protection of buildings. Further, there is a list  of  main  advantages  and  disadvantages  of  the  particular  construction  systems  and  the comparison of their influence on the building‐up. 

In addition, estimations of technical building systems costs were made for both the  passive and the classical house to evaluate the passive house concept overall and to  express return of extra investments. 

In  the  thesis  the  passive  house  standard  is  analyzed  in  detail,  but  every  methods  and  new  recognitions  are  worth  for  buildings  in  low‐energy  standard  as  well.  The  low‐energy  houses  are  considered  as  a  halfway  between  the  passive  and  classical  standard.  Therefore  they  can  be  easily  evaluated  using  all  information  here  mentioned. 

1.1 Energy consumption and the European Union

  Figure 1   The energy consumption of the European Union in 2007 [33] 

(9)

Figure 1  shows  the  deployment  of  energy  consumption  of  the  European  Union  in  different sectors in 2007. It is startling that the main part of the energy need is not  spent  in  industry  or  transport  as  it  could  be  expected.  Almost  40 %  of  the  entire  energy  need  comes  simply  under  the  use  of  buildings.  It  is  possible  to  find  large  reserves  relating  to  the  energy  savings  in  this  sector.  That  is  why  the  energy  efficient buildings are built more and more often. 

There  is  a  new  Directive  on  the  energy  performance  of  buildings  (2010/31/EU),  which  was  adopted  by  the  European  Parliament  and  the  Council  of  the  European  Union in May 2010. It is a recast of the previous one (2002/91/EU) from 2002. The  impulse for the new ordinance is connected with the above mentioned significant  energy consumption of buildings in the European Union. The expected extension of  the  buildings  sector  brings  fears  of  endless  increase  of  the  Union’s  energy  dependency together with greenhouse gas emissions. 

There are two main targets given by the directive: 

o after  31  December  2018  new  buildings  occupied  and  owned  by  public  authorities are nearly zero‐energy buildings, and 

o by 31 December 2020 all new buildings are nearly zero‐energy buildings. [34] 

Furthermore,  the  energy  need  should  be  considerably  covered  by  energy  from  renewable sources. There is no further explanation of the term “nearly zero‐energy  building”,  and  the  member  states  are  asked  for  to  draw  up  national  plans  to  determine  the  numerical  demands  according  to  their  climate  conditions.  The  European Union emphasizes that the requirements should be cost‐effective. 

According  to  the  experts,  this  is  a  good  first  step  to  extend  the  energy  efficient  development together with saving the environment. The problem could be the lack  of  specialists  familiar  with  this  subject  both  in  projection  and  realization,  but  the  situation is nowadays improving and the further development is expected. They are  not  unified  in  the  opinion  which  level  should  be  determined  for  a  nearly  zero‐

energy building. [39] 

Together  with  preparations  of  the  national  plan  the  Czech  technical  standard  ČSN 73 0540 about thermal protection of buildings will be recast this year. One of 

(10)

the main parameters the U‐value is expected to be lowered again. Figure 2 shows  that this main parameter indicating the thermal properties of the building envelope  has been significantly reduced during last 50 years. 

3,70 3,70

2,70

1,80 1,70 1,70 1,45 1,45 1,50

0,89

0,46 0,38 0,38 0,38 0,30 1,25

0,93

0,51 0,32 0,30 0,24 0,24

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

U‐Values [W/(m2.K)]

Windows External wall Roof

  Figure 2   Progress of the U‐value demand of external walls, roof and windows during last  50 years; in accordance with ČSN 73 0540 [35, 36, 37, 38] 

The diagram shows demanded U‐values and in the case of external walls they hold  for heavy constructions. In addition, the recommended values are a little lower. It is  1,2 W/(m2.K)  for  windows,  0,25 W/(m2.K)  for  external  walls  and  0,16 W/(m2.K)  for  roof. [35] 

1.2 Definitions and standards

Energy efficient buildings are generally divided into a couple of categories according  to  their  energy  performance  expressed  as  an  annual  energy  need  for  heating  per  a square  metre  of  the  building.  For  this,  unit  kWh/(m2.a)  is  used.  It  means  how  many kilowatt hours we need for heating one square metre of floor space per year. 

There  are  three  categories  used  in  the  central  Europe:  the  low  energy  buildings,  which record an energy requirement of less than 50 kWh/(m2.a), passive buildings  with an energy requirement of less than 15 kWh/(m2.a) and zero‐energy buildings,  which  are  almost  self‐sustaining  and  have  an  energy  requirement  of  less  than  5 kWh/(m2.a). [1] 

(11)

However,  the  above  mentioned  value  is  not  the  only  one  requirement  of  the  passive standard. In the Central European climate following basic demands have to  be fulfilled. 

o Specific space heat demand       max. 15 kWh/(m2.a)  o Pressurization test result n50       max. 0,6 h‐1 

o Entire specific primary energy demand   max. 120 kWh/(m2.a) [32] 

The  specific  space  heat  demand  expresses  annual  energy  need  for  heating  as  already  explained  above  and  the  pressurization  test  indicates  the  air  tightness  of  the  building  envelope  which  ensures  right  function  and  efficiency  of  mechanical  ventilation  system.  Finally,  the  required  maximal  amount  of  primary  energy  is  connected  with  usage  of  non‐renewable  energy  sources  including  also  the  production, transformation and delivery of the energy carrier. [1] 

To achieve these demands it is necessary to design the house as a whole thermal  bridge free concept with preciseness related to the utilization of passive solar and  indoor  gains,  minimization  of  thermal  losses  and  a  suitable  solution  of  technical  equipment.  To  support  the  way  of  the  design  a  couple  of  additional  demanded  values are determined. For instance, the non‐transparent structures of the building  envelope  should  not  exceed  U‐value  0,15 W/(m2.K),  and  windows  of  high  quality  should  have  the  maximum  Uw‐value  0,8 W/(m2.K).  Further,  ventilation  with  a thermal  recovery  system  of  minimal  efficiency  75 %  has  to  be  installed.  These  demands and components will be onwards described in detail. [9] 

1.3 The Passive House Planning Package (PHPP)

Passive houses have to fulfil above introduced requirements. For verification of the  energy consumption of the passive house a tool called The Passive House Planning  Package  was  developed.  It  is  software  based  on  a  Microsoft  Office  Excel  spreadsheet which is intended not only for the certification, but also as a support  during  the  whole  process  of  passive  house  design.  It  offers  to  the  designer  an accurate  setting  of  construction  elements  and  used  technologies,  and  possibilities  for  their  flexible  changing  during  searching  the  best  option  and  assessment of more variations. 

(12)

The calculation of an energy balance is too complicated to be counted without any  software.  The  Excel  file  includes many  sheets which  contain  a  lot  of  formulas.  For  a user the important cells are signed to fill in.  Each sheet of the excel file is focused  on a part of information needed to express the energy balance of the house such as  characteristics  of  the  building  size,  U‐values  of  external  structures,  window  types  and shading, ventilation, heating, electricity demand and many others. [30] 

There  are  a  number  of  software  tools  made  for  energy  calculations,  but  the  methods of calculating differ to each other. Therefore it is important to know which  one was used because otherwise the results are not comparable. Most of the tools  are simpler and some are used on a national level as an attestation for a possible  financial support or just for a general notion of the building energy consumption. 

The PHPP was systematically developed by the Passive House Institute in Darmstadt  and it is used mainly in the Central Europe. 

(13)

2 The passive house

Energy  performance  of  a  passive  house  is  influenced  by  many  factors.  The  most  important of them are: 

o climatic conditions 

o choice of building lot (location and dispositions) 

o orientation of the building on the lot (exposure to effect of sun and wind)  o size and shape of the building 

o size of fenestration on particular sides of facade  o properties of building envelope 

o amount of indoor thermal incomes  o option of ventilation 

o choice of heating system, water heating and electrical appliances  o real way of usage of the building [9] 

2.1 Location and orientation of the building

It  is  important  to  consider  already  the  location  of  the  building.  In  case  this  consideration  is  skipped,  it  can  occur  that  the  building  is  built  with  high  energy  performance, but there are not enough civic facilities and possibilities of the public  transport  in  the  neighbourhood.  It  could  mean  that  the  commutation,  e.g.  to  the  city  nearby,  represents  higher  energy  consumption  and  air  pollution  than  the  building itself. This is sometimes problem of new districts, which are by developers  presented as “living in the nature”. 

When the suitable location is chosen, the building should be placed on the lot in the  best way. It relates right orientation to the cardinal points which includes also the  size and the deployment of windows in the building envelope. Here the main role of  the  designer  begins.  Of  course,  most  of  the  lots  do  not  have  the  optimal  position  and options. We do not build without connections, therefore some regional rules or  influences of surrounding build‐up area are usually necessary to be solved. Despite  of it, the designer should find the best possible way. 

The main facade of the house ought to be situated to the south (south‐east, south‐

west) direction. Size of windows should be bigger in the south and there ought to 

(14)

be just small windows in the north side. But everything has to be appropriate, too  big  windows  can  lead  up  to  the  overheating  of  the  house  in  the  summer.  It  is  necessary to make the calculation to verify the passive solar incomes which can help  to precede this undesirable effect. 

  Figure  3      Function  of  shading  in  different  seasons:  a)  summer,  b)  spring  and  autumn,  c) winter [4] 

Figure 3 shows correctly designed shading according to the incidence angle of sun  shine.  The  horizontal  construction  protects  against  the  sun  shine  in  the  summer  when  the  sun  is  high,  whereas,  in  the  winter  transmits  to  the  room  passive  solar  gains. 

2.2 Shape of the building

The next important issue of the essential conception is shape of the building. In case  the energy efficient level is expected, the shape should be as compact as possible. 

The  sphere  is  considered  to  be  the  ideal  shape  with  the  best  rate  of  surface  to  volume. Of course, it is an inapplicable shape in the building industry. Therefore, the  cuboid with the longer side seated to the south and the roof slightly inclined to the  north is optimal for nowadays built passive buildings. [4] In the process of proposal  and also ensuing assessment the ratio A/V [m‐1] is used. A [m2] is the surface of the  building envelope and V [m3] is the volume of the building. This ratio should be as  low  as  possible.  Generally,  the  shape  without  needless  corners  and  niches  has  smaller  surface  exposed  to  the  exterior.  The  same  relates  to  the  number  of  designed  storeys.  A  two‐storey  house  will  have  better  basic  conditions  to  achieve  the passive standard than bungalow with large surface area exposed to the exterior. 

(15)

The  irregularity  then  influences  the  thermal  losses,  what  more,  it  relates  to  the  number of complicated details and thermal bridges in construction. 

However,  the  above  mentioned  does  not  mean  that  the  passive  house  is  always  a simple  rectangular  cuboid  or  even  a  cube.  Passive  houses  are  built  in  many  different  forms.  Figure 4  shows  different  examples  emphasizing  the  varying  forms  of already built passive houses. The type of the roof takes the main role in case of  the final appearance of the house. 

 

Figure 4   Examples of different shapes of detached houses built in passive standard [8, 13] 

The size of the house depends on its investor, but it should not be either small or  big, it should follow its supposed purpose. As the samples show, the passive house  is  not  any  blockhouse  as  we  can  hear  from  some  unknown  people.  It  is  not  only  insulation what creates the passive house as in next chapters is described. 

2.3 Building envelope

Basic  demands  on  the  building  envelope  are  maximal  allowed  thermal  transmittance  U‐values  [W/(m2.K)]  of  external  walls,  floor  slabs,  roof  areas  and  windows. 

Demands  used  in  the  Czech  Republic  are  shown  in  table 1.  They  come  out  of  requirements  used  in  Central  Europe  and  are  adopted  in  the  Czech  technical 

(16)

standard  ČSN 73 0540‐2  from  2007.  It  is  expected  that  an  additional  rise  in  the  requirements will be adopted this year. 

Table 1   U‐values of the building envelope components demanded and recommended for  all houses in the Czech Republic in accordance with ČSN 73 0540‐2 and recommended for  passive houses [8] 

Construction element 

Demanded by  ČSN 730540‐2  [W/(m2.K)] 

Recommended by  ČSN 730540‐2  [W/(m2.K)] 

Recommended for  passive houses  [W/(m2.K)] 

External wall (heavy / light‐weight)  0,38 / 0,30  0,25 / 0,20  0,10 ‐ 0,15 

Roof ≤ 45⁰  0,24  0,16  0,08 ‐ 0,12 

Floor on the ground  0,45  0,3  0,08 ‐ 0,12 

Windows and entrance door  1,7  1,2  0,8 

2.3.1 Construction systems

There are many options how to build a house. The construction systems of a passive  house are not much different from classic houses, but some are more suitable and  some of them we should avoid. Above all, it is important to do everything correctly  according to the well prepared contract documents with elaborate details. 

The basic dividing is into the light‐weight (wooden) constructions and the massive  constructions,  which  involve  the  masonry  and  permanent  shuttering  systems.  It  is  not  possible  to  say,  which  system  is  the  best  one.  Each  of  them  has  some  advantages  and  disadvantages.  The  final  choice  depends  always  on  investor  and  tradition plays often one of the main roles in his decision. 

2.3.1.1 Massive constructions

The masonry systems are formed by the load‐bearing structure made from any kind  of bricks or blocks and by the insulation layer. The bricks can be ceramic, sand‐lime,  concrete or aerated concrete, etc. 

All these types are, claimed by producers, suitable for building passive houses. But  some of them have so many disadvantages, that it is better to avoid the risk of using  them. I mean above all the ceramic blocks. According to Ing. arch. Josef Smola, who  is  active  in  the  field  of  wooden  constructions  and  energy  efficient  buildings,  the  perforated ceramic blocks are really unsuitable for passive houses. The walling from  them is demanding that the technological process has to be fulfilled precisely. But  there is also another problem. While the blocks are made more and more concave, 

(17)

they  lose  strength.  Transportation  and  manipulation  with  these  are  problematic. 

There is a risk of fracture of thin structure forming the block. If the blocks are not  unbroken, they cannot fulfil the demand of air tightness (figure 5). Air can fluctuate  through the concave structure and also wall chases weaken the wall. Regarding to  policy  of  energy  efficient  houses  is  the  production  process  of  these  bricks  really  unfriendly  to  the  environment,  because  of  huge  energy  consumption  during  its  burning. [11] 

 

Figure  5      Fractures  in  the  structure  of  ceramic  block  originated  in  manufacturing  are  obvious [11] 

Despite of the opinion  of experts, this material is the most frequently used in the  Czech  Republic  concerning  "classical"  buildings.  The  producers  make  huge  advertisement and the bricks can be bought quite cheaply. 

The  masonry  system  can  be  single‐layer,  but  it  is  more  used  to  be  equipped  with  insulation.  This  structure  is  called  ETICS  (External  Thermal  Insulation  Composite  Systems) and consists from adhesive material, thermal insulation and facing. 

The systems based on permanent shuttering derive benefit from saving labour due  to making the load‐bearing construction and thermal insulation in one step. At first,  prefabricated  thermal  framework  is  set  together  and  sequentially  it  is  filled  with  reinforced concrete. 

(18)

There  are  two  main  types  of  this  system.  The  framework  is  formed  either  of  polystyrene or of cement‐bonded boards made of wooden chips. The Velox system,  which  represents  the  second  type,  is  shown  by  figure  6.  Properties  of  the  surface  are similar to wood, because wood makes 89 % of content of the board. 

 

Figure 6   System Velox ‐ cement‐bonded boards made of wooden chips are equipped with  thermal insulation and joined by steel clips [14] 

Medmax  system,  which  belongs  to  the  first  type,  is  in  detail  described  in  chapter 3.3.  The  main  advantage  of  this  type  made  of  polystyrene  is  that  plastic  clips for joining two sides are used. This protects the risk of thermal bridges in the  wall structure. 

2.3.1.2 Timber constructions

There  are  a  considerable  number  of  alternatives  for  timber  construction  systems,  but for energy efficient houses mainly two of them are used. These are both based  on a composite structure. In the first type the load‐bearing construction is made of  wooden  balks  or  I‐beams  and  the  space  between  them  is  filled  by  thermal  insulation.  The construction is closed by wooden boards. This structure goes from  traditional American system called “Two by Four”. It can be made as prefabricated  in  a  factory  building  or  set  together  on  the  building  site.  The  load‐bearing  construction of the second type is made from massive wooden boards. They are fit  together on the site and after that equipped with insulation layer.  

(19)

There  is  a  big  difference  in  the  building  time  among  these  opportunities.  It  takes  much more time to set constructions from several elements together directly on the  building  site.  The  big  advantage  of  the  prefabrication  is  that  everything  is  being  prepared in heated hall with a help of machines and the construction elements are  set together without any influence of weather conditions. The assembly is then very  fast both in the hall and on the building site. A disadvantage of this way is the need  of an equipped manufacture hall together with higher demands on the transport of  the structural components, and also costly mechanization for their assembly has to  be  used.  These  already prepared  constructions  can  be  transported  to  the  building  site  in  different  phases  of  its  assembly;  from  load‐bearing  walls  prepared  for  inserting  insulation  and  completion  to  whole  prepared  walls  including  windows,  installations and wiring. 

Wood is fully renewable and natural material. It is the only one material, which has  a  positive  CO2  balance.  It  means  that  during  the  growing  of  a  tree  more  CO2  is  absorbed than it is produced afterwards during its processing and utilization. Wood  supports the environmental benefit during whole life cycle of the construction. Even  the disposal of it in the end of the usage is simple in this case. It does not have any  high demands on transport and the construction is almost fully recyclable. 

2.3.1.3 Position of timber constructions in building industry

In  time  when  the  first  concept  of  a  house  is  made,  investor  stands  before  the  question which material to use. The basic decision is between massive and timber  construction. The situation is various in different countries. The number of wooden  houses  and  its  proportion  in  whole  development  is  in  the  Czech  Republic  much  lower than in other countries in spite of good presumption and needful conditions  for  it.  The  forest  coverage  is  34 %  (in  comparison,  it  is  31 %  in  the  USA)  and  the  current felling makes just 75 % of annual increase of timber resources.  

However,  the  Czech  Republic  is,  regarding  the  timber  production  in  building  industry,  deep  under  the  average.  According  to  the  Czech  Statistical  Office  there  was built about 2,9 % dwellings out of timber in 2008. In comparison, its proportion 

(20)

in  Germany  is  7 %,  in  Austria,  Switzerland  and  Great  Britain  10 %,  and  in  Scandinavian countries, USA and Canada even over 60 %. [15] 

The problem has roots in the history when at the turn of 18th and 19th century the  build‐up  of  wooden  constructions  was  forbidden  because  of  low  fire  resistance. 

Before that it was the mostly used material, but the opinion that wood as a building  material is inferior and that wooden houses are unsafe remains, unfortunately, up  to now. Although most of the old wooden buildings built long time ago are still used  and admired. [12] 

It  takes  long  time  to  get  familiar  with  this  “new  construction”.  The  mistrust  of  it  brakes its expansion and the other countries are ahead of us. The development of  energy  efficient  buildings  helps  to  break  the  space.  More  and  more  people  are  turning to timber technologies, because of their environmental sentiment. And this  is  the  opportunity.  There  are  many  companies  offering  low  energy  and  passive  timber houses and also the progress of the systems is fast. 

So should we build massive or timber houses? In brief, it is not possible to say that  one option is the best. Each project is unique. The important thing is to find the best  solution for concrete conditions, possibilities and investor’s requests. 

Another  advantage  of  timber  constructions  is,  in  addition  to  above  mentioned  ecological  aspect,  the  possibility  for  a  rapid  construction  process.  Opposite  of  the  massive constructions, the dry technique is not dependent on weather and does not  include  any  technological  breaks  and  after  the  end  of  the  building  process  it  is  possible to occupy the building immediately. Concerning the light‐weight, transport  of  complements  is  easier  and  also  the  wall  thickness  is  used  to  be  more  slender. 

However, these issues depend on concrete structure chosen for the wall. 

Disadvantages of timber constructions are before all shorter building life‐span and  lower fire resistance. This can be protected by a suitable surface treatment against  weather  conditions  or  facing  of  fire‐proof  material.  Another  problem  is  the  worse  acoustic  properties  of  the  construction,  but  the  compositions  of  the  structures,  especially the floor structure, are designed with regards to this weakness. 

(21)

2.3.2 Windows and doors

Windows still constitute the weakest parts of the building envelope. These are the  places, where major thermal losses and gains can appear. The fenestration has to  be  considered.  In  addition,  the  windows  create  also  the  aesthetic  aspect  of  the  whole  building.  Window’s  frames  are  made  of  plastic,  wood  or  wood‐aluminium  (figure 7). Choice of material depends on investor. Every material used for window  frames can fulfil required parameters. For passive houses triple glazed windows are  used. 

 

Figure 7   Sectional view of triple glazed windows: a) plastic, b) wooden, c) wood‐aluminium  frame [16, 17, 18] 

The required Uw‐value of windows for the passive houses is 0,8 W/(m2.K). It includes  both glazing and frame. We can see really fast current development in quality in the  field of windows. It is no problem to get windows with nowadays demanded value,  whereas,  few  years  ago  windows  with  such  low  Uw‐value  did  not  exist  yet.  The  thermal  loss  coefficient  of  windows  on  the  market  (Uw‐value)  has  been  reduced  significantly during the last 30 years. 

To build passive houses, highly efficient windows have to be used. However, the type  of glazing and frames will depend on climate. In the Central European climate, there  are three essentials: 

Triple  glazing with  two  low‐e‐coatings  (or  another  combination  of  panes  giving  a comparable low heat loss) 

(22)

"Warm edge" ‐ spacers,  Super‐insulated frames. [19] 

Spaces  between  each  two  glass  panes  are  filled  by  inert  gases,  which  improves  thermal insulating properties of the window. Further, the joint between the frame  and  the  window  jamb  has  to  be  perfectly  made.  The  window  is  placed  to  the  insulation layer and the insulation covers main part of its frame. Figure 8 shows two  alternatives of setting to the jamb and its influence on the course of temperature. 

The  course  of  temperature  in  the  exterior  wall  shows  that  the  left  one  results  in  much  lower  surface  temperatures  than  the  other  one  on  the  right  side.  Thus,  the  right alternative is the better one without a thermal bridge. 

  Figure  8      The  wrong  and  the  right  window  setting  and  its  influence  on  the  course  of  temperature in the exterior wall [9] 

For entrance doors the same demand is accepted. It means U‐value 0,8 W/(m2.K) is  required.  Regarding  entrance  door,  the  doorsill  is  a  problematic  point.  It  is  not  possible to cut out this thermal bridge, but a door of high quality ought to be used  to minimize the thermal bridge and keep the air tightness on high level. 

2.4 Technical building systems

The  most  important  issue  for  an  occupant  is  comfort  and  healthy  indoor  environment.  A  sufficient  amount  of  fresh  air  is  for  people  essential.  In  the  super  insulated and air tight buildings such as a passive house there cannot be expected  any  gap  ventilation  through  leaks  in  the  construction  and  also  the  opening  of  windows is not enough. The ventilation has to be ensured by a mechanical means  which replace the “used” air by the fresh one automatically and regularly. If the air  is not being changed the air humidity and an amount of air pollutants are increasing 

(23)

and even mildew can appear. Further, for the energy efficient buildings this means  a controlled way of air exchange without thermal losses. 

Therefore, an air conditioning system is installed which always includes also a heat  recovery  system.  It  transmits  the  warmth  of  the  exhaused  air  to  the  fresh  air  entering  the  building  without  their  mixing.  The  warm  used  air  is  removed  from  kitchen,  bathrooms  and  toilets  and  the  fresh  air  is  coming  to  the  rooms  of  living. 

Due to the thermal recovery the energy for heating is saved. The fresh air is already  preheated  and  it  is  not  necessary  to  heat  it  much.  This  is  appreciated  especially  when  outside  temperature  is  very  low.  The  recovery  system  of  a  passive  house  should exceed efficiency of 75 % and the process can be supported also by a subsoil  heat exchanger. This is  placed in the ground in depth 1,5 ‐ 2 m under the surface  where  the  stable  temperature  around  4⁰C  is  and  the  incoming  air  is  there  during  winter  preheated  as  freeze  protection  of  the  recovery  system  and  during  hot  summer days it is cooled. 

In the system there are filters which ensure the new air to be clean. Furthermore,  the filtration is welcomed by allergic people to protect the incoming air also against  pollen and dust elements and keep the indoor environment harmless. 

There are two options  of heating used in the passive house. It can be joined with  the  ventilation  system  as  a  warm‐air  heating  system  or  it  can  work  separately.  In  the case of a warm‐air heating system the air is being heated in connection with hot  water preparation and the heat is consequently distributed by the air conditioning  to the rooms. There is an advantage that the heating system does not need its own  heating piping and bodies. The second option needs the classical heating system as  well as a gas, solid fuel or electric medium. However, the heating systems are used  only during the coldest days of the year because the heating period is cut down due  to low thermal losses and positive passive gains of the building. 

For  the  hot  water  preparation  and  within  connected  reduction  of  primary  energy  need solar collectors are often used. These are connected to a water reservoir. The  need of hot water is stable during the year but the solar energy gains are changing. 

Therefore, the reservoir is joined also on an additional heating device. 

(24)

2.5 Methods of quality control

  Figure 9   The most frequent places of untightness in the construction [9] 

For  the  right  functioning  of  indoor  environment  of  the  passive  house  an  air  tight  building  envelope  is  needed.  When  the  air  goes  through  the  construction  outside  and inside, the house is cooled and that means thermal losses of the object. 

For  ensuring  of  the  air  tightness  of  the  building  the  implementation  of  a  sealing  plane is demanded. Although, this is ensured in the massive and concrete walls by  continuous  layer  of  plaster,  or  by  the  homogenous  concrete  layer,  in  light‐weight  constructions the solution has to be settled in advance. The air tight layer is often  made by a plastic foil, OSB boards or other suitable boards with sealed connections. 

But there are still a lot of risk places in every kind of systems, especially where the  construction elements are connected. The most often occurring places of leakages  are  shown  in  figure 9.  The  protection  has  to  be  designed  in  detail  with  using  weather strips, foils, or mastics. [9] 

To  verify  the  demand  of  the  air  tightness  (n50  ≤  0,6 h‐1)  the  measurement  called  Blower  door  test  is  used.  This  is  based  on  the  difference  in  the  air  pressure  value  inside and outside of the house. When the test is being held, every opening has to  be  closed.  In  the  entrance  door  a  big  ventilator  is  placed  (figure 10)  and  the  fan  creates overpressure or underpressure with a differences from 80 to 20 Pa between  indoor  and  outdoor  pressure.  Finally,  it  is  evaluated  as  an  average  value  for  the  pressure  difference  of  50 Pa.  The  amount  of  the  changed  air  in  the  building  is 

(25)

measured.  The  value  n50  means  how  much  of  the  air  volume  of  the  building  is  changed during an hour expressed in percents. 

The measurement is made two times; at first when the air tight layer is finished and  for the second time during the usage of the house. The first test proves the air tight  layer  in  time  when  it  is  possible  to  detect  and  repair  faults  founded  by  the  measuring.  The  second  one  is  used  for  verifying  the  properties  required  for  the  certification of the passive house efficiency. [9] 

 

Figure 10   A ventilator placed to the entrance door during the Blower‐door test [29] 

(26)

3 Presentation of available construction systems

These construction systems were chosen for the comparison: 

o Sand‐Lime bricks  o Ytong 

o Medmax 

o Timber construction – Novatop  3.1 Sand‐Lime Bricks

The  sand‐lime  brick  is  a  natural  building  material  made  of  lime,  sand  and  water. 

These  ingredients  are  mixed  in  different  proportions  into  a  raw  mixture  that  is  poured  and  then  pressed  into  moulds.  The  resulting  compacted  green  body  is  hardened by steam at 203 °C to just below 16 bars. [20] After that are the products  ready for distribution. There is just a very small amount of energy used during the  manufacturing.  Due  to  the  process  of  compression  and  hardening  the  sand‐lime  bricks have high level of bearing strength, density and sound‐transmission loss. 

  Figure 11   A mini‐crane used for assembly of walls made of sand‐lime bricks [20, 21] 

The biggest advantages are the ecological aspect, excellent properties for acoustic  insulation  and  thermal  accumulation  and  high  static  load  capacity  while  low  thickness of the wall. 

Disadvantages  of  this  system  are  high  demands  to  storing  of  the  material.  The  bricks must be protected from damp, ice and snow. On the contrary, in hot weather 

(27)

the  bricks  are  drying  up  and  have  to  be  moistened.  The  bricks  do  not  have  stable  colour which should be considered when the face masonry is designed. Further, the  weight makes the need of machine (figure 11) and demanding arrangement of the  site. 

What  more,  there  is  a  thermal  bridge  in  the  construction  detail  between  exterior  wall and foundation which has to be solved. This problem is protected when some  additional  insulation  is  designed.  Next  figures  show  two  options  of  solution. 

Figure 12 shows a detail of design and a photo from building site, where the wall is  founded on a row of foam‐glass bricks. Figure 13 shows another option, where the  insulation  is  laid  under  the  whole  area  of  foundation.  The  figure  shows  how  the  foam‐glass  gravel  is  delivered  to  the  building  site.  In  the  same  way,  expanded  polystyrene  can  be  used,  but  the  foam‐glass  gravel  is  cheaper  and  does  not  have  requirements for the ground flatness. 

  Figure 12   Exterior wall founded on the foam‐glass bricks [10, 21] 

  Figure 13   Exterior wall founded on the foam‐glass gravel [10, 21] 

(28)

3.2 Ytong

Ytong is a type of aerated concrete. The blocks are made from natural raw materials 

‐  sand,  lime,  cement  and  water.  Manufacturing  of  this  material  is  low  in  energy  demand  and  it  utilizes  all  unused  rests  of  the  material.  The  material  is  fully  recyclable. 

 

Figure 14   Block of Ytong – in the bottom‐right hand corner is the straight‐up block with slip  feather and formed holders [22] 

Advantages:  Ytong  records  high  compressive  strength  when  density  is  low.  The  straight‐up blocks are also really light and could be equipped with formed holders  for easier work. The structure of the material is homogenous, therefore it has the  same properties in all directions and it is possible to use almost each piece, which  has been cut off. The material is possible to be cut in simple way.

Disadvantages:  The  Ytong  blocks  are  brittle  and  need  handling  with  care.  By  transporting,  storing  and  assembling  they  should  be  protected.  Further,  the  weather  conditions  influence  the  building  process.  It  is  a  moisture‐absorbing  material and the damp lowers its thermal properties. 

This material has the best thermal insulating properties of all masonry construction  systems.  Thermal  conductivity  of  the  blocks  achieves  up  to  0,08 W/(m.K),  but  it  is  still  not  enough  to  use  single‐layer  walling  for  passive  buildings.  As  thermal  insulation  can  be  used  expanded  polystyrene  (EPS),  mineral  wool  or  the  special  material developed by Ytong – Multipor. 

Multipor is thermal insulation made on the same base as Ytong itself. The structure  is  similar  to  the  aerated  concrete.  Combination  of  these  two  layers  of  walling  ensures  stability  of  size.  It  works  well  together  with  the  adhesive  developed  especially for it. 

(29)

There  are  not  so  many  passive  houses  built  in  the  Ytong  system.  Figure 15  shows  terraced houses built in Židlochovice in the Czech Republic. 

 

Figure 15   Example of a passive terraced house built in the Ytong system from Židlochovice  in the Czech Republic [8] 

3.3 Medmax

Medmax  is  a  construction  system  based  on  the  principle  of  the  permanent  shuttering. The shuttering is put together from shaped bricks, which are made from  grey  polystyrene,  Neopor.  Neopor  is  a  special  type  of  expanded  polystyrene,  in  which  elements  of  graphite  are  added.  This  improves  its  properties  and  lowers  thermal  conductivity  of  the  material.  Medmax  was  developed  for  low  energy  and  passive houses. [23] 

On the surface of the shaped bricks the lock‐system is made (figure 16). At first, the  wall  is  build  up  from  the  bricks  joined  with  the  aid  of  the  lock‐system  and  plastic  spacing sticks, after that reinforced and finally filled with concrete. In this way is the  load‐bearing structure built together with the thermal insulation. The surface of the  completed wall can be protected by classical techniques such as coating, or wooden  or ceramic facing. 

(30)

  Figure  16      Medmax  –  the  wall  from  shaped  bricks  with  the  lock‐system  and  red  plastic  spacing sticks; filling‐up the shuttering with concrete [24] 

Advantage of this system is above  all the light‐weight bricks, which ensure simple  mounting,  manipulation  and  transport  of  the  material.  Also  the  lock‐system  facilitates  to  build  straight  walls  simply.  The  system  is  very  variable  due  to  the  possibility to cut the bricks easily. These characteristics allow the realization on self‐

help in easy way. Neopor provides really good thermal properties of the wall while  the thickness is still low. The concrete load‐bearing construction is always 150 mm  thick.  The  U‐value  of  the  450 mm  thick  wall  is  0,1 W/(m2.K).  Furthermore,  the  monolithic core assures the tightness of the whole construction. 

Among  disadvantages  can  be  count  lower  thermal  accumulation  ability.  This  problem is possible to compensate through the use of proper materials for ceiling  and  floor.  The  technologic  procedure  of  filling‐up  the  shuttering  has  to  be  strictly  observed. The concrete structure has to be monolithic in each part. Further, there is  almost no chance to make later changes in the layout of interior. 

3.4 Timber construction

To  select  one  type  of  the  timber  structures  for  comparison  is  more  problematic. 

There are many structures available. 

A view to the list of built passive houses has detected that there is something wrong  with the common opinion that timber constructions are always really thin and that  investor can save many square metres if he builds a wooden house. This is true in 

(31)

case of timber houses in “classical” standard where the U‐value is much higher than  mentioned  0.1 W/(m2.K).  Really  few  introduced  built  passive  timber  houses  have  wall width being lower than 450 mm and this width can be reached also by massive  construction.  Thinner  structures  can  be  reached  when  the  thermal  insulation  is  inserted  between  wooden  beams  of  timber  framework  or  when  massive  wooden  boards  are  equipped  by  insulation  with  high  thermal  properties,  often  with  polystyrene.  However,  this  structure  does  not  agree  with  the  opinion  that  timber  house is fully ecological. 

It is impossible to involve in this thesis the large amount of construction possibilities  given by market. Therefore, a construction from Novatop system was chosen for the  comparison,  because  this  is  the  same  system  ETICS  as  it  is  used  by  massive  constructions. 

3.4.1 Novatop system

The load‐bearing construction of the Novatop systems is based on massive wooden  components made from glued laminated multi‐layer wooden boards. The individual  layers of the boards are always turned by 90⁰ to each other and glued together to  create  stable  components  with  high  strength.  These  boards  are  produced  directly  according  to  the  design  documentation  in  the  manufactory.  Their  size  is  up  to  12x3 metres.  The  Novatop  system  includes  components  for  walls,  floor  structures  and also roofs. These components together form a uniform construction. 

 

Figure  17      The  layers  of  the  wooden  board  are  glued  together  turned  by  90⁰  to  each  other [27] 

(32)

The boards are stored in horizontal position on a dry place and have to be protected  against  adverse  climatic  conditions  also  during  the  transportation  to  a  site.  There  they  are  erected  and  the  load‐bearing  construction  is  set  together  by  help  of  a crane at a fast rate. Sequentially, it is equipped by a thermal insulation layer. 

The structure of the Novatop boards is diffusion open and air tight. It has also good  acoustic  properties  and  the  really  slender  complements  have  high  static  characteristics and shape stability. [27] 

The  received  information  about  Novatop  system  is  not  as  detailed  as  about  the  other systems, especially concerning the costs. Therefore, the Novatop system was  not  included  into  all  comparisons.  The  costs  are  not  possible  to  calculate  per  a square  metre  as  were  in  other  cases.  Each  building  is  individual  and  the  production costs depend a lot on its characteristics. According to the estimation of  the  producer  the  price  of  the  load‐bearing  construction  of  the  sample  house  described onward would be expected around 1 500 CZK per a square metre by walls  and  2 600 CZK  per  a  square  metre  by  the  floor  structure.  The  production  of  the  boards  would  take  3  days  and  their  assembly  on  the  building  site  approximately  2 days. [48] 

The composition of the external walls is considered by an installation layer on the  indoor side and by an additional thermal insulation on the outdoor side of the walls. 

Figure 18  shows  two  types  of  recommended  structures  which  both  reach  U‐value  0,1 W/(m2.K). 

 

Figure 18   Two recommended compositions of the Novatop external wall; on the left side  with  thermal  insulation  made  of  STEICO  fibreboard  and  on  the  right  side  with  polystyrene [27] 

(33)

Both of the compositions in above figure have the load‐bearing construction made  of two Novatop massive boards with total thickness 84 mm and are provided with  an  indoor  installation  skin  wall  made  of  a  plaster  board  on  a  wooden  crate  filled  with additional insulating material. The structure on the left hand side is equipped  by ecological components of the Steico system. The thermal insulation of the Steico  fibreboards  is  inserted  between  vertical  wooden  I‐beams.  The  second  structure  is  insulated by expanded polystyrene. 

(34)

4 Study of details of available systems

As  a  basis  for  the  comparisons  of  the  construction  systems  the  project  documentation  of  a  sample  passive  house  in  Brnov  les  in  Slovakia  was  used.  The  two‐storey house is rectangular shaped and has an aisle roof inclined to the north. 

On the southern side of the house is a wooden balcony construction which serves  also  the  role  of  shadowing.  On  the  northern  side  is  another  wooden  construction  which  forms  and  protects  the  entrance  area  in  front  of  the  house  door.  The  illustrations below show the plans and a cross section of the house. 

  Figure 19   The ground‐floor plan of the sample house [7] 

(35)

  Figure 20   The second‐floor plan of the sample house [7] 

  Figure 21   The cross section of the sample house [7] 

(36)

The structures of external walls were designed in four construction systems and two  energy  standards;  “passive”  and  “classical”.  The  structures  designed  in  passive  standard reach demanded thermal properties for passive houses and the structures  in  classical  standard  have  properties  which  follow  the  recommended  U‐values  for  common development in the Czech Republic (table 1). Further, the structures of the  floor  on  the  ground  and  the  roof  were  also  designed  in  these  two  standards. 

Detailed drawings of all compositions are in appendix I. 

Although the design of the structure compositions is based on the values of thermal  properties recommended for a passive energy standard, the conclusions are useful  also  with  regards  to  the  low‐energy  buildings.  The  low‐energy  standard  has  lower  demands on the thermal properties and the whole concept is approximately in the  middle of the two considered energy standards. 

The  compositions  were  designed  for  the  passive  standard  and  after  that  adjusted  for  the  classical  one  by  reducing  of  the  thermal  insulating  layer.  The  design  was  simplified  from  the  primary  documentation.  The  external  wall  is  in  each  case  plastered and the green roof was replaced by the titanium‐zinc plate roofing. These  parts  do  not  have  influence  on  the  comparisons  and  depend  just  on  investor’s  subjective opinion and choice. 

4.1 Description of the designed compositions and elements

4.1.1 External walls

For choice of the concrete structures of the external walls the U‐value 0,1 W/(m2.K)  was determined. Next compositions reach this value: 

o Sand‐Lime bricks 175 mm + EPS GreyWall 300 mm  o Ytong Blocks 300 mm + EPS GreyWall 200 mm  o Medmax 450N 

o Novatop  boards  84  mm  +  external  thermal  insulation  +  inside  installation  skin wall 

(37)

4.1.2 Floor on the ground

The composition of the floor on the ground in passive standard follows the primary  design. The damp and water‐proofing insulation is made of penetration coating and  asphalt  damp‐proofing  strips  glued  to  the  concrete  slab  by  fuse.  Three  layers  of  expanded  polystyrene  Isover  of  total  thickness  260 mm  make  the  thermal  insulation.  The  polystyrene  insulation  is  covered  by  separating  PE  foil  and  on  it  70 mm  thick  concrete  topping  reinforced  by  steel  meshes  KARI  is  added.  The       U‐value of this composition is 0,131 W/(m2.K). 

The classical composition differs in the thickness of the polystyrene insulation which  is only 120 mm. The U‐value of the classical composition is 0,287 W/(m2.K). 

4.1.3 Roof

The  composition  of  the  roof  in  passive  standard  was  changed  from  the  primary  design as mentioned above. The load‐bearing structure is created by 400 mm high  box  beams  which  are  made  of  OSB  boards  filled  by  insulation.  This  improves  the  thermal properties of the whole composition, because the insulation inserted into  the  beam  reduces  the  thermal  convection.  The  main  thermal  insulation  layer  lies  between these beams and is made of blown cellulose. The titanium‐zinc roofing is  placed  on  the  top  OSB  boarding  and  the  soffit  is  formed  by  plaster  board  with  50 mm mineral wool in a wooden crate. The damp‐proofing is ensured by Hofafest  boards and the tightness of the construction by the layer of OSB boards with sealed  joints fastened under the main beams. 

The main structure in case of the classical composition is formed by simple wooden  rafters with cross section 100x200 mm, between which is put thermal insulation of  mineral  wool.  U‐value  of  the  passive  standard  composition  is  0,095 W/(m2.K)  and  the classical composition has U‐value 0,17 W/(m2.K). 

4.1.4 Windows and door

The  properties  of  the  building  envelope  and  also  the  price  of  the  house  are  significantly impacted by the quality of windows and doors in the building envelope. 

The  windows  and  entrance  door  were  also  calculated  in  two  already  mentioned 

(38)

energy standards. Two types of wooden windows were chosen from the offer of the  company TTK CZ Eurowindows. Figure 22 shows a description of them. 

 

Figure 22   “TTK Comfort” for classical on the left and “TTK Pasiv Plus” for passive standard  on the right hand side [28] 

The classical window “TTK Comfort” has standardly insulating double glazing and its  total Uw value is 1,2 W/(m2.K) along the recommended level of the norm. The “TTK  Pasiv  Plus”  has  triple  glazed  sealed  unit  with  Ug  =  0,5 W/(m2.K).  This  window  is  suitable  for  low‐energy  and  passive  houses  and  its  Uw‐value  does  not  exceed  0,8 W/(m2.K). 

4.1.5 Other structures

The  foundations  of  the  house  were  left  the  same  for  each  case,  because  it  would  need a special static check to change it for different construction systems. Because  of this reason, it was not calculated with it. The house is founded on the concrete  strip foundations and the reinforced 125 mm thick concrete slab is made on a gravel  cushion of thickness 125 mm. 

The structures which do not influence the envelope of the building were simplified  and made identical for the three massive constructions. The floor structure of the  second storey is designed as a composing structure of beams and tile fillers covered 

(39)

with  poured  concrete  and  the  partition  walls  are  from  Ytong  blocks  of  thickness  100 mm. 

For the comparisons only the shell construction of the main part of the house has  been  studied.  The  other  components  are  not  included,  because  they  are  for  each  case  the  same.  Also  the  inside  finishing  work  is  not  involved,  because  especially  price  of  these  elements  is  too  individual  and  depends  on  the  investor’s  choice  of  particular  materials  and  devices.  If  the  increase  of  the  costs  between  passive  and  classical building should be expressed as percentage, these prices would influence it  subjectively.  Therefore,  the  elaboration  contents  just  the  overhead  construction  without completion. 

4.2 Calculations of the unit costs

There were conducted tables (appendix II.) with calculations of the wall structures  which provide basic view of the properties of the particular designs and their costs. 

The costs expression is based on the valuation of used materials and needed labour  per a square metre of the structure of external wall, floor on the ground and roof  always  in  the  two  energy  standards.  There  is  also  the  target  value  of  the  time  needed for the build‐up of these elements. These tables can be efficiently used as  a tool for primary decisions concerning the building systems. 

The  field  of  prices  is  changing  all  the  time  and  the  final  price  of  the  construction  always  depends  on  many  various  impacts,  mainly  on  the  actual  situation  of  the  market.  Therefore,  the  comparison  comes  from  the  available  information  in  the  current  time,  but  values  can  be  later  simply  updated  by  actual  prices  or  discount  possibilities and also the choice of designed materials can be modified. 

The  prices  of  materials  used  in  the  calculations  were  selected  according  to  the  usage. The main materials (especially thermal insulations) were valued by pricelist  prices of the producers, even if it was possible to find better prices in the market, to  keep  the  comparability  of  them.  By  other  components  without  this  possibility  values  near average  were  chosen.  In  this  way  prices  for  all  the  construction  types  were produced in a way making them suitable for comparisons. 

References

Related documents

the change in specific final energy demand for space heating per unit change in shape factor (the tangent of each line in figure 4) was found to be higher for buildings with lower

The author’s task in the AWAP is primarily to write sanitary state sheets as an architect, and secondly, to control and advise the owners and their architect on the

If wind power capacity is to be expanded at minimum environmental costs (and without eroding public support) it is important to know more about how wind power in general, and in

Med egen lagring skulle Väla Gård endast kunna köpa in ett 1 kWh batteri för att uppnå en viss lönsamhet med dagens batteripriser.. Solproduktionens

Rydén menar att Klara Johanson är en i hög grad läsvärd kritiker och att hennes betydelse kanske främst beror på att den egna stämman så tydligt

The most significant difference is that Circuitus has better heat exchanger and building envelope; lower U-value and better airtightness which results to better energy performance

In% this% chapter% it% is% discussed% how% large% companies% can% work% to% improve% their% energy% performance% within% the% framework% of% the% EED% and% the% corresponding%

Jeremy VIALANEIX – Sustainable Energy Engineering – Master Thesis – Royal Institute of Technology – June 2012 Figure 34: Comparison between the building envelope performance and