BIM-BASERADE
KLIMATBERÄKNINGAR
Level of developments inverkan på klimatberäkningars träffsäkerhet
Christian Sjödin
Civilingenjör, Arkitektur 2021
Luleå tekniska universitet
Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser
i
Förord
Med denna studie sätter jag punkt för fem år av studier på Civilingenjör Arkitektur med inriktning Husbyggnad vid Luleå tekniska universitet. Det har varit en mycket lärorik resa, där jag känner att jag har fått gedigen kunskap inför ett stundande arbetsliv.
Jag vill börja med att tacka min handledare Marcus Sandberg och min examinator Sofia Lidelöw för att de har stöttat mig igenom denna studie. Sedan vill jag speciellt tacka Elin Sjödin som agerade dörröppnare åt mig i studiens inledande skede, och Diana Palm som bistod med material som gjorde denna studie möjlig. Dessutom vill jag rikta ett tack till min opponent Malin Andersson vars feedback gjorde det möjligt att förfina innehållet ytterligare.
Till sist vill jag tacka min familj som outtröttligt stöttat mig under studiens gång.
ii
Abstract
The Swedish National Board of Housing, Buildings and Planning has proposed a law that requires new buildings to declare the amount of greenhouse gas emissions the building has generated during the building phase of the building’s lifecycle. The law is proposed to come into effect in January 2022. To be able to declare the amount of greenhouse emissions a building generates during the building phase of the building’s lifecycle, it needs to be calculated. This is supposed to be calculated during the design phase of the building process, therefore it is possible that designing consultants will be affected by the law. It is possible to calculate emission of greenhouse gases in an 3D environment by utilizing BIM-based LCA.
Research about BIM-based LCA shows different perspectives regarding what level of
development (LOD) the model need to obtain before the emissions of greenhouse gases can be calculated. The calculated greenhouse gases could be valuable for designing consultants to evaluate design alternatives in order to reduce greenhouse emissions in housing. The purpose of the study is to further explore the knowledge and possibilities of calculating greenhouse emissions in housing. The aim of the study was to answer the research questions, in order to fulfill the purpose. The research questions in the study were:
• How does the calculated greenhouse emissions vary in architectural models with different level of development as base?
• What pros and cons exist in conducting BIM-based LCA in three different stages of the design process?
• How could calculated greenhouse emissions be used to affect the design process?
The study was carried out by calculating emitted greenhouse gases for a building, and
conducting a discussion in a focus group under the frame of a case study. A literature study was carried out as well to define key concepts and processes relevant to the study. The results show that the emitted greenhouse gases vary heavily throughout the design process. Furthermore, calculating emitted greenhouse gases early in the design process does not give an accurate indication of where the buildings final amount of emitted greenhouse gases will end up.
However, there is a greater possibility to make changes to accommodate a design with less emitted greenhouse gases in early stages of the design process. In order to make changes in the early stages of the design process, premade templates of different building parts must be linked with both data regarding emitted greenhouse gases and costs.
iii
Sammanfattning
I januari 2022 föreslår Boverket införandet av ett lagkrav på att alla nybyggda flerbostadshus och lokaler ska klimatdeklareras. Grunden för en klimatdeklaration är en klimatkalkyl och den kan tas fram under projekteringsskedet av byggprocessen. Därav kan lagkravet påverka
projekterande konsulter som kan vara en av de aktörer som kan få upprätta en
klimatdeklaration för en nybyggnation. Det är möjligt att dessa klimatberäkningar skulle kunna göras modellbaserat i en BIM-miljö. Forskning inom BIM-baserade LCA visar att det finns olika perspektiv inom forskningsvärlden angående vilken level of development (LOD-nivå) som byggnadsdelarna i modellen ska anta innan man kan utföra modellbaserade
klimatberäkningar. Dessa klimatberäkningar skulle även kunna vara ett värdefullt verktyg för projekterande konsulter för att ta välinformerade utformningsbeslut som skulle kunna minska klimatpåverkan hos en byggnad. Studiens syfte var att öka förståelsen för klimatberäkningar och dess användningsområden. Målet var att svara på de tre forskningsfrågorna:
• Hur resultaten av BIM-baserade klimatberäkningar påverkas av arkitektmodeller med olika LOD-nivåer?
• Vilka för- och nackdelar finns med att utföra BIM-baserad LCA i programskede, bygglovsskede och bygghandlingsskede?
• Hur kan resultatet av en klimatberäkning i program- och bygglovsskede användas för att påverka designprocessen?
Studien bygger på en fallstudie som bestod av en klimatberäkning på ett flerbostadshus i Örnsköldsvik och en fokusgruppsdiskussion. Dessutom utfördes en litteraturstudie för att definiera nyckelbegrepp, processer och liknande tidigare studier som var relevanta för just denna studie. Resultaten visar att klimatberäkningar på arkitektmodeller med olika LOD- nivåer kommer variera kraftigt mellan projekteringsskedets olika skeden. Dessutom ger de inte en bra bild över hur och vart en byggnads utsläpp av växthusgaser kommer hamna. Men i de skedena har man störst möjlighet att fortfarande ta alternativa utformningsbeslut. För att ta alternativa utformningsbeslut behöver man koppla både klimatdata och ekonomiska data till mallar för byggnadsdelar för att en byggnadsdel ska nå en högre LOD-nivå tidigare i
projekteringsprocessen.
iv
Innehåll
1 Introduktion ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Syfte och mål ... 2
1.3 Avgränsningar ... 3
2. Litteraturstudie ... 4
2.1 Vad är BIM? ... 5
2.2 BIM i projekteringsprocessen ... 6
2.3 Möjligheter och utmaningar med BIM ... 7
2.4 Level of development (LOD) ... 8
2.5 Livscykelanalys ... 10
2.6 BIM-baserad LCA ... 12
3. Metod ... 13
3.1 Litteraturstudie ... 14
3.2 Studieobjekt ... 15
3.3 Kilmatberäkning ... 16
3.3.1 Motivering av valda program ... 16
3.3.2 Tillvägagångssätt programskede och bygglovsskede ... 17
3.3.3 Tillvägagångssätt bygghandlingsskede ... 21
3.4 Diskussion i fokusgrupp ... 22
3.4.1 Val av deltagare ... 23
3.4.2 Utformning av diskussionsunderlag ... 24
3.4.3 Tillvägagångssätt ... 24
3.5 Analys ... 25
3.5.1 Klimatberäkningar ... 25
3.5.2 Diskussion i fokusgrupp ... 25
3.6 Validitet och reliabilitet ... 26
4. Resultat och analys ... 27
4.1 Klimatberäkning ... 27
4.1.1 Hela byggnaden ... 27
4.1.2 Innerväggstyp ... 28
4.1.3 Grundkonstruktion ... 31
4.1.4 Ytterväggstyp av trä ... 34
4.1.5 Tak ... 37
4.1.6 Ytterväggstyp av betong ... 39
v
4.1.7 Analys av klimatberäkning ... 42
4.2 Diskussion i fokusgrupp ... 45
4.2.1 Användandet av BIM i projekteringen ... 45
4.2.2 Förhållningssättet till växthusutsläpp ... 46
4.2.3 Projektering ... 47
4.2.4 BIM-baserade klimatberäkningar ... 48
5 Diskussion ... 50
5.1 Resultat ... 50
5.2 Metodkritik ... 53
6 Slutsatser ... 55
6.1 Hur påverkas resultaten av BIM-baserade klimatberäkningar av arkitektmodeller med olika LOD-nivåer? ... 55
6.2 Vilka för- och nackdelar finns med att utföra BIM-baserade klimatberäkningar i programskede, bygglovsskede och bygghandlingsskede? ... 56
6.3 Hur kan resultatet av en klimatberäkning i program- och bygglovsskede användas för att påverka designprocessen? ... 57
7 Förslag för framtida forskning ... 58
8 Referenser ... 59 Bilagor ...
Bilaga I: Indata programskede ...
Bilaga II: Indata bygglovsskede ...
Bilaga III: Indata i bygghandlingsskedet ...
Bilaga IV: Diskussionsguide ...
Bilaga V: Transkribering av fokusgruppsdiskussion ...
1
1 Introduktion
1.1 Bakgrund
År 2017 stod bygg- och fastighetssektorn för 19% av Sveriges totala utsläpp av koldioxid (Boverket, 2020). Bygg- och fastighetssektorn är därav en av de största sektorerna med avseende till utsläpp av växthusgaser. Sveriges regering har satt upp klimatmål som säger att Sverige ska vara klimatneutrala år 2045 (Naturvårdsverket, 2020). I linje med klimatmålen har regeringen föreslagit ett lagkrav på att en klimatdeklaration ska upprättas för nybyggnationer av flerbostadshus och lokaler från och med januari 2022 (Boverket, 2018). Klimatdeklarationen ska bestå av en livscykelanalys (LCA) från byggskedet, det vill säga modul A1-A5 för
klimatskalet, bärande konstruktioner och icke bärande innerväggar.
Byggherren är den aktör som kommer känna av den största konsekvensen. Eftersom ansvaret och den extra kostnaden kopplat till upprättandet av en klimatdeklaration ligger hos denne (Boverket, 2018). Samma aktör ansvarar dessutom för att deklarationen registreras hos
Boverket, eftersom registrering kommer krävas för att få ett slutbesked på bygglov enligt Plan och bygglagen (Boverket, 2018). I riktlinjerna som presenterades i Boverket (2018) så kan klimatdeklarationerna skapas under projekteringsskedet i byggprocessen. Det innebär att en av de aktörerna som kan behöva skapa klimatdeklarationerna är de projekterande företagen, som till exempel teknikkonsultföretag. Idag är utförandet av livscykelanalyser i byggbranschen inte så vanligt, utan de utförs om beställaren kräver att en livscykelanalys ska göras. Grunden för klimatdeklarationerna är en klimatberäkning, dessa klimatberäkningar kan utföras på en del olika sätt. Ett av dessa sätt skulle kunna vara med hjälp av BIM-verktyg, eftersom BIM-verktyg kan användas för att framställa olika typer av analyser Eastman, Tiecholz, Sacks & Liston (2011).
Metoder att integrera BIM-baserade livscykelanlyser finns väl dokumenterade i mängder av fallstudier som har publicerats de senaste åren. En aspekt som inte är så speciellt utforskad är vilken Level of development (LOD) som arkitektmodellen ska ha när en BIM-baserad livscykelanalys utförs. I en översiktsartikel av Soust-Verdaguer, Llatas & García-Martinez (2016) påpekas att bara ett fåtal av de studerade artiklarna redovisar vilken Level of development modellen som användes hade, och när det redovisades varierade de kraftigt mellan olika LOD-nivåer. Dessutom identifierade Soust-Verdauger et. al. (2016) LOD-nivå som en nyckelfaktor för utförandet av en BIM-baserad livscykelanalys. Således verkar det finnas olika perspektiv kring hur utvecklad en arkitektmodell bör vara när man utför BIM-baserade livscykelanalyser inom forskningen. Det tyder också på att det inte finns någon konsensus för hur utvecklad arkitektmodellen bör vara när man utför en BIM-baserad livscykelanalys.
Samtidigt så diskuterar Potrc Obrecht, Röck, Hoxha & Passer (2020) att det är målet och den specifika användningen som avgör arkitektmodellens Level of development.
2 En del forskning har utförts för att undersöka hur kontinuerliga BIM-baserade livscykelanalyser kan nyttjas under projekteringsprocessen och hur resultaten kan användas för att omvärdera designbeslut. Hollberg, Genova & Habert (2019) utförde en fallstudie på en kontorsbyggnad i Schweiz, där de undersöker hur utsläpp av växthusgaser förändras allt eftersom
arkitektmodellen förändras, för att undersöka hur feedback ifrån kontinuerligt utförda klimatberäkningar kan påverka byggnadens design allteftersom projekteringsprocessen
fortskrider. Den fallstudien avser en kontorsbyggnad, skulle det vara intressant att se om samma fenomen förekommer för flerbostadshus, eftersom det ställs olika krav från lagar och
förordningar på kontorsbyggnader och flerbostadshus. Dessutom diskuterade Hollberg et. al.
(2019) bara möjligheten att använda sig av resultaten från de utförda klimatberäkningarna som presenteras i deras studie. De drar inga slutsatser kring hur beställare eller projektörer kan praktiskt använda sig av informationen.
Nordstrand (2008) hävdar att man har störst möjlighet att påverka designbeslut i
projekteringens inledande skeden. Det innebär att utförda klimatberäkningar i ett tidigt skede skulle kunna återkoppla värdefull information till beställaren och projektörerna, för att tidigt i projekteringsprocessen kunna överväga andra utformningsbeslut som skulle kunna minska ett flerbostadshus utsläpp av växthusgaser.
1.2 Syfte och mål
Syftet med studien var att bidra till ökad förståelse för vilka förutsättningar och vilka
möjligheter som ges av att utföra och använda BIM-baserade klimatberäkningar för en byggnad i olika skeden av projekteringsprocessen. Utifrån boverkets föreslag om vad en
klimatdeklaration ska innehålla, undersöktes hur byggnadsdelarnas LOD-nivå påverkar resultatet av utförda klimatberäkningar. Samt hur klimatberäkningar kan användas som tidigt stöd i projekteringsprocessen. Målet med studien var att besvara de forskningsfrågor som formulerades.
• Hur påverkas resultaten av BIM-baserade klimatberäkningar av arkitektmodeller med olika LOD-nivåer?
• Vilka för- och nackdelar finns med att utföra BIM-baserade klimatberäkningar i programskede, bygglovsskede och bygghandlingsskede?
• Hur kan resultatet av en klimatberäkning i program- och bygglovsskede användas för att påverka designprocessen?
3 1.3 Avgränsningar
Studien utreder hur en integrerad BIM-LCA kan användas för att utföra klimatberäkningar utifrån de kriterier som presenteras i Boverkets slutrapport (Boverket, 2018). Inom studiens systemgränser inkluderades byggnadsdelar kopplade till klimatskärmen, bärande konstruktioner och icke bärande innerväggar. Samt växthusgasutsläpp i form av global warming potential (GWP), som hämtades från Boverkets klimatdatabas. Det är lämpligt att använda i detta fall eftersom generiska klimatdata från Boverkets klimatdatabas ska användas för att skapa godkända klimatdeklarationer (Boverket, 2020). Miljöpåverkanskategorier som försurning eller
ozonutarmning ingick inte i studien. Modulerna A1-A3 var de enda livscykelmodulerna som ingick i studiens systemgränser, eftersom dessa moduler hade störst och tydligast koppling till projekteringsprocessen. Dessutom har bara ett studieobjekt kopplat till ett företags
projekteringsprocess valts på grund av tidsramen som arbetet skulle utföras på.
4
2. Litteraturstudie
Tidigt under studiens utformning identifierades en del nyckelprocesser som skulle utgöra grundfundamenten av studien. Dessa nyckelprocesser var;
• Byggprocessen
• Nyttjandet av BIM i projekteringsprocessen.
• BIM-baserade livscykelanalyser
Byggprocessen är själva mediet som byggnadsprojekt förädlas inom. BIM nyttjandet i projekteringsprocessen och BIM-baserade livscykelanalyser är själva fokuset av studien.
Inom byggprocessen återfinns skede som är mest relevant för studien, projekteringsprocessen.
Projekteringsprocessen består i sin tur av olika skeden, de skeden som ansågs vara mest
relevanta för denna studie var programskedet, bygglovsskedet och bygghandlingsskedet. Därav behövdes de också definieras.
Inom dessa processer återfinns också begrepp som behöver klargöras vad de betyder för studiens skull. De nyckelbegrepp som identifierades var;
• BIM
• Level of development
• Livscykelanalys
Användandet av BIM är fokuset i denna studie, därav är det av intresse att definiera vad som menas med BIM i kontext av denna studie. Level of development är det som ska studeras och sedan appliceras på olika skeden av projekteringsprocessen, därav är det viktigt att klargöra vad som menas med level of development. Klimatkalkyler som baseras på LCA-metodik är det som ska utföras med hjälp av BIM i denna studie, därav behöver de definieras.
För att samla ytterligare empiriskt data, letades också redan utförda studier som liknade denna.
Genom de liknande studierna möjliggjordes jämförelser av de empiriska data som författaren själv samlade in.
5 2.1 Vad är BIM?
Termen BIM förekommer som olika definitioner i litteratur. Antingen building information modeling eller building information model. I den studerade litteraturen syftade building information model på 3D-representationer av byggnader skapade i ett 3D-
modelleringsprogram. 3D-representationerna innehåller en stor mängd information rörande geometriska egenskaper, material, tekniska egenskaper och kostnader. Building information modeling syftar i litteratur på en större bild av att modellera information kopplat till en byggnad, där processen att skapa en 3D-modell är en delmängd av bilden. (Borrman, König, Koch, & Beetz, 2018)
Perspektivet var det som separerade termerna ifrån varandra. Building information model syftar på en enstaka skapad 3D-modell med information kopplad den specifika byggnaden. Building information modeling syftar mer på handlingen att skapa en 3D-modell och hur man kopplar, använda och strukturera upp information kopplat till en specifik byggnad.
Beskrivningen kan ses som att 3D-modellering är grundläggande i BIM. Medans Jernigan (2007) förklarade att 3D är ett effektivt verktyg för att skapa visualiseringar, men inte
nödvändigt för att vara en delmängd av BIM. Utan BIM kan även vara, men inte uteslutande kalkylblad försedda med information kopplad till den specifika byggnaden. BIM kan således sammanfattas som en process att samla, koppla och kommunicera information.
En tredje definition som förekom i litteratur syftar på BIM som building information
management. Lindgren och Widén (2018) definierade building information management som en process, teknik och människor som ska skapa, möjliggöra och förvalta byggnadsinformation.
Definitionen liknar mer en helhetssyn som beskriver en strategi för hur man strukturerar och arbetar med information kopplat till specifika projekt. Där både byggnadsinformationsmodell och byggnadsinformationsmodellering kan vara en del av det processbaserade synsättet.
6 2.2 BIM i projekteringsprocessen
Den svenska projekteringsprocessen består enligt Nordstrand (2008) av tre partiellt överlappande delar. Dessa är gestaltningsskedet, systemutformning och detaljutformning.
Under gestaltningsskedet utformar arkitekter och övriga projektörer en tidig version av
byggnaden, för att säkerställa att alla funktioner som byggnaden ska ha har uppfyllts. Nästa steg är systemutformningen. I denna del av projekteringen börjar konstruktionen av byggnadens bärning, så den klarar de krav som ställs i BBR. Det är i detta skede som bygglov söks. I det sista skedet av projekteringen tas bygghandlingar fram. Dessa handlingar används av
entreprenören för att bygga huset på plats.
Nordstrand (2008) påpekade att de största möjligheterna att ändra projektets inriktning utan för stora konsekvenser på projektets kostnader är i tidiga skeden. Den möjligheten avtar sedan eftersom projekteringsprocessen fortskrider. Man måste kunna ta väl informerade designbeslut i projekteringens inledande skeden. Om felaktiga beslut tas i denna fas, kan kostnaderna för beställare att bli stora.
I denna studie återkommer begreppen programskede, bygglovsskede och bygghandlingsskede.
De kommer behandlas som direkta synonymer till gestaltningsskedet, systemutformning respektive detaljutformning. Vidare identifierade Eastman et. al. (2011) tre olika synsätt för att implementera BIM inom projekteringsprocessen. BIM för gestaltning, BIM för design och analys & BIM för framtagandet av dokumentation.
BIM för gestaltning definierades som att man använder programvara för att bestämma ramverket för ett projekt (Eastman et. al., 2011). Företag som nyttjar detta synsätt använder programvara för att utforska och bestämma designparametrar som projektet sedan ska byggas vidare med. Denna definition beskriver BIM som rik på data, smart, objektsbaserat
modellverktyg och avancerade visualiseringar i ett tidigt skede (Panteli, Kylili, & Fokaides, 2020). Att genom 3D-modeller skapa och replikera byggnaden i en 3D-miljö innan den byggs.
Det andra användningsområdet, BIM för analys och design utgår från en 3D-modell där man analyserade byggnadens prestanda i ett tidigt skede (Eastman et. al., 2011). Synsättet innebär att BIM används som ett verktyg för att simulera och uppskatta byggnaders prestanda innan byggnaden är byggd. Inom användningsområdet har det visats möjligt att göra simuleringar för att styrka designbeslut. Shadram och Mukkavaara (2017) har utformat ett ramverk som ska stötta hållbara designbeslut i projekteringsprocessen genom att analysera förhållandet mellan inbyggd energi och energi i förvaltningsfasen med hjälp av BIM-baserade analyser. Att utföra BIM-baserade livscykelanalyser innefattar även detta användningsområde, vilket kan ses i artiklar som Dalla Mora, Bolzonello, Cavalliere & Peron (2020) och Santos, Aguilar Costa, Silvestre, Vandenbergh & Pyl (2020). Santos et. al. (2020) gick steget vidare och kopplade ihop BIM-baserad livscykelanalys med BIM-baserad livscykelkostnadsanalys via ett program som författarna själva skapade.
7 Det tredje synsättet innebär att BIM-programvara används för framtagande av dokumentation koppat till en byggnad (Eastman et. al., 2011). Att genom en 3D-representation kan
dokumentation som bygglovshandlingar, energideklarationer eller kostnadskalkyler extraheras.
Även om användandet av BIM inom projekteringsprocessen fyller många syften, är det också kopplade till sina möjligheter respektive utmaningar.
2.3 Möjligheter och utmaningar med BIM
Användningen av BIM kan medföra både möjligheter och utmaningar. Bland de möjligheter som finns understryks de tekniska möjligheterna speciellt. Förbättrad samordning via en delad arkitektmodell beskrivs i litteratur som en möjlighet med att applicera BIM (Georgiadou, 2019). Att dela en arkitektmodell inom arbetslaget medför att fler personer kan jobba parallellt med modellering. En annan möjlighet var att implementeringen av BIM medförde en
förenkling av dataöverföring mellan programvaror, både internt inom ett företag och externt till andra discipliner (Ghaffarianhoseini, Tookey, Ghaffarianhoseini, Naismith, Azhar, Efimova
& Raahemifar, 2017). Att nyttja BIM medför en smidigare informationshantering i byggprocessen. Samtidigt som aspekten utgör en möjlighet finns en risk kopplad till
informationshanteringen. I en enkätstudie utförd av Aljarman, Boussabaine & Almarri (2020) på BIM-experter kunde man dra som slutsats att komplexiteten med dataöverföringen mellan olika program utgör en risk och problem är mycket sannolika att uppstå. Enkla
dataöverföringar kan därmed vara en stor möjlighet, men idag är det en komplex uppgift som fortfarande upplevs som svår i branschen.
I litteratur framkom de höga kostnaderna kopplat till träning och programvaror som en av de stora utmaningarna med att implementera BIM i sina verksamheter (Georgiadou, 2019). Höga kostnader för licenser för olika BIM-verktyg, samtidigt som medarbetare måste tränas för att lära sig nyttja programmen. Ghaffarianhoseini. et. al. (2017) pekade också på detta problem, men de lyfter också problemet med vem som har äganderätt till arkitektmodellen.
En annan möjlighet som återfanns i litteratur var att implementering av BIM möjliggör även att de som projekterar kan nå beställarnas krav på ett optimalt sätt, genom att visuellt ge beställaren möjlighet att verifiera designen (Ghaffarianhoseini, et. al., 2017). Det blir enklare att förmedla och ta beslut kopplat till design, för att projektörerna ska kunna genomföra en leverans som tillfredsställer beställaren. En utmaning som återfanns i litteratur kopplat till BIM, var att veta hur detaljerad 3D-modellen bör vara för att innehålla tillräcklig information för att olika specifika uppgifter ska kunna utföras (Borrman et. al., 2018).
8 2.4 Level of development (LOD)
Att definiera vilken Level of development en byggnadsdel har vid en given tidpunkt beskrivs i litteratur som tvetydligt (Alshorafa & Ergen, 2019). Likt BIM-begreppet, finns det flera sätt som LOD-begreppet kan definieras. I litteratur återfanns de två vanligaste återkommande definitioner, ”Level Of Detail” och ”Level Of Development”. Level Of Detail förklaras som hur stor geometrisk detaljeringsgrad som ett element är modellerat (Tolmer, Castaing, Diab, &
Morand, 2018). Medans BIMforum (2020) som ofta vetenskapligt citerad källa beskriver att Level Of Development förklarar hur utvecklad ett elements geometri och det kopplade informationsinnehållet är. Level of development eller LOD är en term som beskriver en 3D- modells mognadsgrad. BIMforum (2020) definierar 6 stadier som en 3D-modell antar under projekteringsprocessen. Definitionerna som BIMforum (2020) presenterar förekommer och används i Borrman et. al. (2018) samt Grytting, Svalestuen, Lohne, Sommerseth, Augdal &
Laedre (2017).
• LOD 100
Modellelementet kan representeras i modellen med en symbol eller andra generiska representationer. Information kopplade till elementet finns hos andra källor.
• LOD 200
Modellelementet är grafiskt representerat som ett generiskt system, objekt eller
sammansättningar med en uppskattad kvantitet, storlek, form, plats eller orientering. Icke grafisk information kan också länkas till modellelementet.
• LOD 300
Modellelementet är grafiskt representerat i modellen som ett specifikt system, objekt eller sammansättning med ungefärliga egenskaper om kvantitet, storlek, form, plats och orientering.
Icke grafisk information kan också länkas till modellelementet.
• LOD 350
Modellelementet är grafiskt representerat inom modellen som ett specifikt system, objekt eller sammansättning om kvantitet, storlek, form, plats och orientering. Icke grafisk information kan också länkas till modellelementet.
• LOD 400
Modell elementet i grafiskt representerat inom modellen som ett specifikt system, objekt eller sammansättning om storlek, form, plats, kvantitet och orientering med detaljering-,
fabricering-, sammanställnings- och installationsinformation. Icke grafisk information kan också länkas till modellen.
• LOD 500
Modellelement har verifierats på byggarbetsplatsen att storlek, plats, kvantitet och orientering är korrekt. Icke grafisk information kan också länkas till modellen.
9 Inom litteratur finns en oenighet mellan vad som avses med level of development i en
arkitektmodell. En del forskning grundar sig i att hela arkitektmodellen antar en viss nivå av LOD (Boton, Kubicki, & Halin, 2015). Fast på senare tid anses det att en hel modell inte kan anta en specifik LOD-nivå, utan det är en specifik byggnadsdel som antar en viss LOD-nivå (Hooper, 2015).
I denna studie avses varje byggnadsdel anta en specifik LOD-nivå vid respektive skede i projekteringsprocessen. Hela byggnadens utsläpp av växthusgaser kommer att studerades, men byggnaden kommer ses som ett system av olika byggnadsdelar som utvecklas parallellt med projekteringsprocessen.
10 2.5 Livscykelanalys
En livscykelanalys beskrivs som en systematisk analys av en produkt eller tjänsts miljöpåverkan ur flera perspektiv. Det definierades som en metod för att grundligt utreda vilka
miljöpåverkanskategorier som finns härledda till en specifik produkt eller tjänst.
Livscykelanalyser kan även användas som ett verktyg för att stifta bestämmelser för
växthusgasutsläpp, men än så länge är det i ett tidigt stadium. (Horne, Verghese, & Grant, 2009)
Utförandet av livscykelanalyser finns dokumenterat i standarderna ISO 14040 (2006), ISO 14044 (2006) och ISO 14048 (2002). En livscykelanalys består primärt av två delar,
livscykelinventeringsanalys (LCI) och miljöpåverkansbedömning (LCIA). Tan, Wijaya & Khoo (2010) utförde en livscykelinventering på bränsle- och elindustrin i Singapore. Där definierade de livscykelinventeringen som en process där man inventerar och kvantifierar de indata som ska användas för att utföra en livscykelanalys. Medans miljöpåverkansbedömningen är steget där det redogörs hur den kvantifierade indata hämtad ifrån livscykelinventeringen har för påverkan på miljön, i form av utsläpp i vatten, luft och jord (Jolliet, Saadé-Sbeih, Shaked, Jolliet, &
Crettaz, 2016). Dessutom kan livscykelanalyser ligga till grund för att förbättra miljöprestanda hos produkter och tjänster, informering av beslutsfattare inom industri, statliga eller icke- statliga organisationer, val av relevanta indikationer för miljöprestanda, och marknadsföring.
(International Organization for Standardization, 2006)
Att utföra en klimatberäkning är således att nyttja livscykelmetodik på en produkt eller tjänst, för att se hur mycket utsläpp av växthusgaser som är allokerade till den specifika produkten eller tjänsten. Först sker en livscykelinventering för produkten eller tjänsten, där inventeras och sedan kvantifieras de beståndsdelar som produkten eller tjänsten har. Det är således indata som sedan används för att utföra nästa steg, miljöpåverkansbedömningen.
Miljöpåverkansbedömningen är den andra och sista steget i en klimatberäkning. I det steget används den indata som hämtats under livscykelinventering för att beräkna hur mycket utsläpp av växthusgaser som produkten eller tjänstens beståndsdelar summeras upp till.
Boverket (2018) presenterade ett lagkrav som förväntas att gälla från och med 1 januari 2022.
Denna lag innefattade att en klimatdeklaration som bygger på livscykelmetodik ska utföras för nybyggnationer. Till en början ska lagen bara omfatta flerbostadshus och lokaler, men det planeras att fler byggnader ska omfattas av lagen vid ett senare skede. De ingående
byggnadsdelar som planeras omfattas av klimatdeklarationen är klimatskärmen, bärande konstruktioner och icke bärande innerväggar. Det som ska redovisas i klimatdeklarationen är klimatpåverkan i kg koldioxidekvivalenter per kvadratmeter bruttoarea. Vidare föreslås det att enbart byggskedet med de standardiserade informationsmodulerna A1-A5 är det livscykelskede som ska redovisas i klimatdeklarationen.
11 Swedish Standards Institute (2013) delar upp livscykeln för ett byggnadsverk i fyra skeden:
Produktskedet, Byggproduktionsskedet, Användningsskedet och Slutskedet. Sedan är de olika skedena uppdelade i olika moduler. De olika skedena med tillhörande moduler finns
presenterade i tabell 1.
Tabell 1: Livscykelskeden med tillhörande moduler. Källa: Swedish Standards Institute (2013).
Byggskedet
Produktskede
A1 Råvaruförsörjning A2 Transport
A3 Tillverkning
Byggproduktionsskede
A4 Transport till byggarbetsplats A5 Bygg och
installationsprocessen
Användningsskedet
B1 Användning B2 Underhåll B3 Reparation B4 Utbyte
B5 Ombyggnad
B6 Driftenergi
B7 Driftens energianvändning
Slutskedet
C1 Rivning C2 Transport
C3 Restproduktsbehandling C4 Bortskaffning
Enligt Zeng & Chini (2017) har byggandet sett ett ökat intresse för livscykelanalyser, då antalet publikationer ökade från 4 stycken till 76 stycken under tidsperioden 2005 till 2015. I en litteraturstudie fann Roberts, Allen & Coley (2020) tre dominerande metoder för utförandet av LCA inom byggbranschen. Dessa utföranden innefattade parametrisk modellering, användandet av livscykelanalyser med livscykelkostnad, samt integrering av livscykelanalyser i BIM.
12 2.6 BIM-baserad LCA
BIM-baserade livscykelanalyser har ökat i popularitet de senaste åren. Enligt Dalla Mora, Bolzonello, Cavaliere & Peron (2020) hade antalet publicerade artiklar ökat från 1 artikel 2007 till 16 artiklar 2019. Olika metoder att integrera LCA i BIM finns. Wastiels & Decuypere (2019) identifierade fem vanliga strategier för att framställa BIM-baserade livscykelanalyser. De olika strategierna varierade mellan att importera data ifrån ett BIM-verktyg till
miljöpåverkansprogrammet via en IFC-fil. Men även att använda sig av tilläggsprogram som kunde utföra miljöpåverkansbedömningen direkt i BIM-miljön. Den dominerande metoden som används är utnyttjandet av BIM för att framställa en mängdning. Det innebär att
livscykelinventeringen utförs genom att extrahera mängder av olika material som finns i BIM- modellen. Sedan exporteras de till en programvara där miljöpåverkansbedömningen kan utföras. Obrecht Potrc et. al. (2020) drog samma slutsats, att den vanligaste metoden att utföra BIM-baserad LCA är att exportera mängder direkt ur ett BIM-modell. Denna studie väljer denna metod, eftersom denna metodik är den som är mest vanligast i forskningen idag.
Denna metod beskrivs som mer riskfylld i förhållande till mer automatiserade metoder som utför beräkningar direkt i BIM miljön, är framtagandet av en ”Bill of quantity” som måste göras om inför varje beräkning (Santos, Aguilar Costa, Silvestre, Vandenbergh, & Pyl, 2020).
Om man ska nyttja denna metod för att utföra flera beräkningar vid olika tidpunkter på samma modell, kan denna metod vara väldigt tidskrävande mot en metod som utför
klimatberäkningen direkt i BIM-miljön. Att klimatberäkningar kan vara tidskrävande beskriver Hollberg, Genova & Habert (2019) kan utgöra en barriär för att ta utformningsbeslut.
Hollberg et. al. (2020) visar med en kontinuerlig BIM-baserad livscykelanalys över projekteringsprocessen, hur koldioxidekvivalentutsläppen varierar för en utbyggnad av en kontorsbyggnad av betong i Schweiz. Där utsläppen var som störst i samband när bygglovet söktes, men avtog därefter. Teoretiskt sett verkar nivåerna av inbyggda växthusgaser vara som störst under bygglovsskedet. Tillbyggnaden i den studien verkar vara av betong, men i en liknande studie av Cavaliere, Habert, Dell’Osso & Hollberg (2018) redovisar ett liknande samband för ett flerbostadshus av trä. Där redovisar de också grafer för hur utsläppen av växthusgaser för olika byggnadsdelar ändrar sig över projekteringsprocessen. I den studien antog inner- och ytterväggarna ett högre värde av koldioxidutsläpp tidigt i projekteringen, och sedan minskade de i varje skede som den projekteringen pågick. Vidare visade de att taket i den studien antog sitt högsta värde vid bygglovskedet och sedan minskade det till det slutliga skedet. Men för grunden antogs det minsta värdet i det tidigaste skedet och det högsta värdet i det slutliga skedet.
13
3. Metod
I detta kapitel redovisas den metodik som användes i utförandet av studien. En schematisk representation av studiens uppbyggnad kan ses i figur 1. Utifrån syftet, formulerades de mål som sattes upp studien skull uppnå. Därefter utfördes en litteraturstudie vars motiv var att definiera metoder, begrepp och processer som var relevanta för studien. Under den fasen söktes även liknade studier fram som skulle underlätta generaliserandet av studieresultaten.
Efter avslutad litteraturstudie utfördes startade den första fasen av fallstudien. Fallstudien bestod av två faser, en klimatberäkning och en diskussion i fokusgrupp. Under klimatberäkningsfasen utfördes en klimatberäkning på ett referensprojekt i tre olika skeden av projekteringsprocessen.
Referensprojektet tillhandahölls av ett företag som författaren samarbetade med under studiens gång. Företaget är en stor arkitekt- och teknikkonsult i mellersta Norrland med etthundratio anställda som utför projekt i stora delar av landet.
Efter avslutade klimatberäkningar inleddes studiens sista fas. Denna fas innefattade en
fokusgruppsdiskussion som skulle utforska hur resultaten av en utförd klimatberäkning kunde användas som beslutsgrundande.
Figur 1: Schematisk representation av studiens utformning
En fallstudie valdes eftersom Yin (2003) uttrycker fallstudier som en bra metod att använda för att svara på frågor rörande ”hur” och ”varför”. Men det kan också vara fördelaktigt att använda sig av en fallstudie för vissa frågor som rör ”vilka”, om forskningsfrågan är av utforskade natur.
Vilket forskningsfrågorna i denna studie var. Fallstudier är en bra metod att använda för att studera samtida fenomen i en verklig kontext. Dessutom hävdar Bell & Waters (2014) att en fallstudie tillåter forskaren att utforska frågorna på djupet.
Uppskattningen av inbyggda växthusgaser i en arkitektmodell kan liknas som ett samtida fenomen utifrån en verklig kontext, därav är det lämpligt att använda sig av denna typ av metod för att utföra studien. Dessutom tillåter denna metod att verkligen fokusera på forskningsfrågorna och utreda dem grundligt.
Nackdelar med att utföra fallstudier är svårighetsgraden för andra forskare att kontrollera och validera resultatet, då enbart ett exempel studeras. Andra faror relaterade till fallstudier är risken för selektiv redovisning i rapporten, och faran att resultat inte alltid går att generalisera. (Bell &
Waters, 2014).
För att uppnå stor transparens i studien behövdes all indata från klimatberäkningarna, samt transkriberingen ifrån fokusgruppsdiskussionen biläggas i uppsatsen som behandlar studien. För att överkomma generaliseringsproblemet kommer resultaten att jämföras med liknande
forskning.
14 Fallstudien har både kvantitativa och kvalitativa inslag, men mer kvantitativ än kvalitativ.
Eftersom en större omfattning av studien har utförts genom att utföra en klimatberäkning och sedan jämföra den mot liknande forskning. Men för att uppnå syftet att ”bidra till ökad förståelse för vilka förutsättningar och möjligheter för att utföra och använda BIM-baserade klimatberäkningar för en byggnad i olika skeden av projekteringsprocessen” bedömdes inte möjligt att uppfylla med enbart en kvantitativ ansats. Om en enbart kvantitativ ansats hade valts hade det varit möjligt att visa hur växtgasutsläppen hade varierat för en eller flera byggnader under projekteringsprocessen, vilket kan ha medfört att en uppfattning om vilka förutsättningar som krävts för att utföra BIM-baserade klimatberäkningar i olika skeden av
projekteringsprocessen. Alltså att bara en del av syftet skulle uppnås. Men en del av studiens syfte var att undersöka hur projektörer kan nyttja kunskapen av att inbyggda växtgasutsläpp varierar under projekteringsprocessen, och hur man kan ta informerade design beslut kopplade till denna. Därför behövdes en kvalitativ ansats också.
Studien i denna rapport utgick ifrån BIM-definitionen building information management.
Eftersom det sätt som information finns modellerad och sedan hämtad från arkitektmodellen är ganska decentraliserad inom filen. Data från modellen har hämtats ifrån olika sätt. Den största del data var hämtad från information som modellerats tre dimensionellt in i modellen, men det fanns vissa data från programskede och bygghandlingsskedet som inte fanns att tillgå tre
dimensionellt i modellen. Denna data fick hämtas utanför filen som studien utgick ifrån.
3.1 Litteraturstudie
I det första steget så söktes böcker som motiverar metodvalen som gjordes under
studieutformningen. Detta gjordes främst på distans via Universitetsbiblioteket vid Luleå tekniska universitets litteraturdatabas på grund av Covid-19-pandemin som varade under tiden studien utfördes. Vid perioder av låg smittspridning besöktes universitetsbiblioteket även på plats. Det var främst böcker som behandlade forskningsmetoder som söktes fram. Böcker som behandlade hur man genomför fallstudier samt böcker om hur man genomför en diskussion i fokusgrupp. Metoden för genomförandet av klimatberäkningarna kommer främst från
vetenskapliga artiklar som hämtas ur universitetsbibliotekets artikeldatabas.
Det andra steget var att söka efter litteratur som är relevant till de begrepp, skeden och processer, vars fokus låg i denna studie. Där användes både universitetsbibliotekets
artikeldatabas och litteraturutbud i denna fas. Denna fas av litteraturstudien skedde under en tid när smittspridningen inte var lika hög, vilket medförde att universitetsbiblioteket gick att besöka. Dessa två bibliotek kompletterades även med litteratur ifrån Google Scholar. Dessa bibliotek valdes eftersom att författarens hade tidigare erfarenhet och kunskap om dessa
bibliotek och databaser. Under denna fas av litteraturstudien söktes litteratur relaterat till BIM, level of development, projekteringsprocessen och livscykelanalyser. Både svenska och
internationella studier var av intresse. Ett urval bland sökorden som användes under hela
litteraturstudien var: BIM, Building information model, Building information modelling, LCA, Lifecycle assessment, LOD, level of development och Design phase.
15 3.2 Studieobjekt
Studieobjektet för fallstudien är ett flerbostadshus i Örnsköldsvik, som kan ses i figur 2. För att genomföra studien behövdes geometriska data för material som användes i arkitektmodellen.
Dessutom var det nödvändigt att modellen innehöll både arkitekt- och konstruktörprojektering, samt att modellen hade använts under alla skeden i
projekteringsprocessen. När studien utformades föreslogs två projekt som studieobjekt av företaget som författaren samarbetade med. Ett av projekten projekterades fortfarande, och ett var redan byggt. Valet föll på projektet som redan var byggt. Annars fanns det en risk att insamlandet av nödvändiga indata skulle försvåras. Studien hade en tidsomfattning om tjugo veckor, därför var det viktigt att den inte skulle försenas av externa händelser. Därför valdes det projekt som redan var byggt, för att inhämtandet av indata skulle vara oberoende av
hastigheten på företagets projekteringsprocess.
Figur 2: Studieobjektet i BIM-miljö.
Byggnadens primärbärverk det vill säga grundkonstruktionen, bärande ytterväggar och
mellanbjälklag är tillverkat av platsgjuten betong. Utom på den högsta våningen där taket hålls upp av stålpelare från byggnaden långsida, medans ytterväggar med träregelstomme utgör kortsidans klimatskal. På långsidorna på våningarna två till fem utgörs klimatskalet av utfackningsväggar med trästomme.
Studien omfattade hela byggnaden, men några byggnadsdelar studerades mer i detalj.
Byggnaden hade en stor mångfald av byggnadsdelar med olika konstruktionslösningar, därför valdes flera av dessa byggnadsdelar ut för att redovisa och analysera hur utsläpp av växthusgaser förändras ju högre LOD-nivå de antar. De byggnadsdelar som valdes var taket,
grundkonstruktionen, en ytterväggstyp av betong, en ytterväggstyp av trä och en innerväggstyp av stål. Urvalet av tak och grundkonstruktion var enkelt, eftersom det finns bara en av dem i sitt slag i projektet. Men ytter- och innerväggstyperna valdes baserat på hur många meter av väggtypen som fanns inritad i projektet.
16 3.3 Kilmatberäkning
Klimatberäkningarna var det stora fokuset i denna studie. Den generella metodiken som används för att generera klimatberäkningar i denna studien finns representerad i figur 3. Först inhämtades information om mängder av material ur en arkitektmodell skapad i Autodesk Revit. Dessa extraherades sedan tillsammans med klimatdata ifrån Boverkets klimatdatabas till Microsoft Excel. I Excel beräknades vikterna på de olika materialen som användes i modellen.
De matades sedan in i Byggbranschens miljöberäkningsverktyg tillsammans med materialens klimatpåverkan, därefter kunde utsläppet av växthusgaser beräknas.
Figur 3: Klimatberäkningarnas metodik
3.3.1 Motivering av valda program
Under studieutformningen bestämdes det att använda en metodik där arkitektmodellen nyttjas för att utföra en livscykelinventering. Det innebär att mängder extraheras ifrån modellen. Det är den mest förekommande metoden som nämns i litteratur idag (Wastiels & Decuypere, 2019). Valet av programvarorna var baserat på vad som fanns tillgängligt och vilka program författaren hade erfarenhet av. Företaget som författaren samarbetade med bistod
arkitektmodellen, de arbetade i Revit, därav var det mest naturlig att använda samma program.
Detta medförde att några modifieringar i filen för att den skulle vara användbar i ett annat 3D- modelleringsprogram inte var nödvändiga. Dessutom hade författaren goda kunskaper och erfarenheter att arbeta med just Revit från tidigare kurser på universitetet.
17 Sammanställningen utfördes i Excel, valet av att använda Excel berodde på erfarenhet.
Författaren hade lång erfarenhet av Excel och kunde programmet väl. Alternativet var att använda sig av olika kalkyleringsprogram som Sektionsdata eller Bidcon. Men på grund av det mycket snäva tidsschemat, ansågs processen att lära sig ett nytt program för tidskrävande.
Författarens avsaknad av erfarenhet i dessa program gjorde att Excel det bästa programmet i detta fall.
Det finns många alternativ för att utföra livscykelbedömningar. De kan utföras i separata program, men det finns även plug-in program till Revit som möjliggör livscykelbedömningar (Obrecht Potrc, Röck, Hoxha, & Passer, 2020). Plug-in som till exempel One-click-LCA tillåter användaren att göra klimatberäkningar direkt i Revit. Programmet kräver dock en prenumeration som kostar pengar. Företaget som författaren samarbetade med hade på förhand inte tillgång till detta program, och det fanns ett intresse att inte behöva lägga ut pengar på prenumerationer. Därav var Byggsektorns Miljöberäkningsverktyg det program som valdes för att utföra livscykelbedömningen. Dels för att det erbjuds utan kostnad, men också för att författaren hade erfarenheter av programmet från tidigare kurser på universitetet.
3.3.2 Tillvägagångssätt programskede och bygglovsskede
I de inledande skedena fanns det begränsat med information i Revit-filen. I programskede är det möjligt att hämta information kopplat till mängder som modellen innehåller. Men i detta skede behövdes de flesta material hämtas ur ett separat dokument som arkitekten skapat parallellt med detta skede. Arkitektmodellen användes således för att approximera mängder för de ingående byggnadsdelarna i detta skede. Bygglovsfilen är mer utvecklad, i detta skede var alla byggnadsdelar uppskiktade i sina respektive materiallager. Därav kunde information om mängder kopplade till material hämtas direkt ur arkitektmodellen.
Mängderna ifrån respektive byggnadsdel samlades och hämtades från schedules i Revit.
Schedules för respektive byggnadsdelsgrupp skapades, genom via fliken view, sedan valdes
”schedules” och för att sedan välja ”material takeoff”. Som kan ses i figur 4.
Figur 4: Material takeoff knappens plats i Revit.
Detta val gjorde att respektive byggnadsdel delas upp i respektive materiallager som fanns angivet i modellen. Varpå en ruta likt den i figur 5 som låter användaren välja vilken eller vilka byggnadsdelsgrupper som tas med.
18
Figur 5: Lista över kategorier för material takeoff i Revit.
Därefter angavs vilka parametrar som skulle tas med i schemat. Det utfördes i nästa dialogruta efter man har valt byggnadsdelsgrupper. De parametrar som togs med i schemat finns redovisat i den högra spalten i figur 6. De sorterades efter familj, antal instanser i projektet, typ av material, area och volym.
Figur 6: Lista med parametrar i Revit som skulle tas med i schedules.
När alla fält var fyllda med information och på plats, ser schemat ut som i figur 7. Denna metod upprepades för alla byggnadsdelar. Efter detta steg var alla parametrar samlade för exportering.
19
Figur 7: Exempel på schedule från Revit
I nästa steg exporterades dessa scheman ifrån Revit till Excel. Detta gjordes via ”export” sedan
”reports” och slutligen ”schedule” under fliken ”file”. Detaljer från Revit kan ses i figur 8.
Figur 8: Exportering av schedule från Revit till txt-fil.
Denna handling gör att schemat exporteras till den lokala enheten som en text-fil, som sedan kan öppnas i Excel. Samma operation har gjorts för alla olika typer av byggnadsdelar. Men inte för fönstren. Då boverkets klimatdatabas angav klimatdata per kvadratmeter fönster, hade schemat kopplade till fönstren andra fält. Dessa fält var istället höjd, bredd och area.
Fönsterarean räknades ut enligt ekvation 1 i ett schema, och exporterades sedan till Excel.
𝐴𝐴𝑓𝑓= ℎ𝑓𝑓× 𝑏𝑏𝑓𝑓 (1)
Efter att mängderna exporterats via schedules till text-filer kan de sedan importeras till Excel.
Där delades varje materialskikt upp och länkades till respektive materials densitet för att få ut
20 den totala vikten av ett material som användes i en byggnadsdel. Exporterade material som användes som indata i projektet kan ses i bilagorna I och II. Det klimatdata som användes i studien finns redovisade i tabell 2. Dessa klimatdata är generiska och hämtade från Boverkets klimatdatabas, vilket är den databas som ska användas om man använder sig icke
produktspecifika klimatdata när klimatdeklarationerna utfärdas (Boverket, 2020). Anledningen till att generiska data användes och inte produktspecifika var främst för att det är accepterat att använda sig av generiska data i en situation när en klimatdeklaration ska uppföras. Dessutom fanns det en risk att produktspecifika data till de ingående materialen inte skulle finnas.
Tabell 2: Klimatdata som använts i studien. Källa: Boverket (2021). *Omräkningsfaktor angiven i kg/m2.
Resurs GWP (A1-A3) kgCO2e/kg Omräkningsfaktor kg/m3
Fabriksbetong 0,1446 2350
Glasull 1,1125 18,7
Gipsskiva 0,2838 710
Limträ 0,1325 434
Plywood 0,4475 460
Lättreglar av stål 3,0125 7850
Sågad vara 0,0863 455
Konstruktionsstål 3,15 7850
EPS 4,0 16
Aluminiumprofiler 7,5 2700
Planglas 1,45 1900
Armeringsstål 0,745 7850
Fönster 2,125 35,3*
Den sista delen av klimatberäkningen var livscykelbedömningen, som utfördes i Byggsektorns Miljöberäkningsprogram. Först skapades individuella projekt i programmet för var och en av de olika klimatberäkningarna som skulle utföras i respektive projekteringsskede. Därefter skapades poster för varje material i respektive byggnadsdel i programmet. Därefter kopplades de till klimatdata via en flik i programmet, det kan ses i figur 9. Det är nödvändigt eftersom när ett material läggs till i projektet, finns det redan generella klimatdata förprogrammerat i dessa poster. Dessa data är inte användbara i en situation där klimatdeklarationer ska utföras, därför behövde dessa bytas ut.
21
Figur 9: Fönstret i Byggsektorns Miljöberäkningsverktyg som tillåter inläsning av klimatdata ifrån externa databaser.
I denna studie avsågs bara byggskedet med modulerna A1 till A5. Men ytterligare avgränsat till bara modulerna A1-A3. För att se till att modulerna A4 och A5 som behandlar
transportsträckor och spill på byggarbetsplatsen inte var en del av beräkningarna togs de bort i programmet. När man lägger till poster för material i olika byggnadsdelar, följer det med förinställda transportsträckor och spillandelar. För att förhindra att de tas med i beräkningen, togs transportsträckorna bort helt, och spillandelen sattes till noll. Efter att alla mängder lagts till under de rätta posterna, kan resultaten genereras som en Excelfil. Excelfilen sparades sedan lokalt på författarens dator. Denna metodik användes för samtliga utförda klimatberäkningar.
3.3.3 Tillvägagångssätt bygghandlingsskede
Tillvägagångsättet för bygghandlingsskedet var marginellt annorlunda jämfört med program- och bygglovsskedet. I detta skede av projekteringsprocessen finns det information om hur inhomogena materiallager konstrueras, men de finns inte ett automatiserat sätt att exportera dem på. Därför behövdes det manuella beräkningsmetoder i Excel för att sammanställa korrekta mängder material. Detta förekommer enbart i ytter- och innerväggstyper av trä och stål, samt i takkonstruktionen.
För ytter- och innerväggstyperna i trä finns det olika typer av inhomogena skikt. Det finns huvudskikt med vertikala reglar, men det finns även installationsskikt som innehåller horisontella reglar. Alla innerväggstyper har ett huvudskikt av stålreglar, de flesta innehåller mellanliggande isolering också. Men någon enstaka innerväggstyp innehåller bara reglar utan isolering.
För huvudskikten användes ett befintligt väggschema som redovisade hur många millimeter av en specifik väggfamilj fanns i projektet. Information om centrumavstånd mellan reglarna kunde utläsas ur vyer kopplade till arkitektmodellen.
22 Dessa användes för att räkna ut hur många reglar som fick plats i väggen genom ekvationen 2.
𝐴𝐴𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 =𝑑𝑑𝑣𝑣ä𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑠𝑠
(2)
Sedan räknades volymen av en regel ut med ekvation 3.
𝑉𝑉𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟= 𝑏𝑏𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟× ℎ𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟× 𝑙𝑙𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (3)
Dessa två multiplicerades sedan med varandra, därav kunde den totala mängden trä i det inhomogena materiallagret bestämmas. Med det totala exporterade värdet hämtat ifrån Revit genom metoden redovisad i kapitel 3.3.2, subtraherades sedan den beräknade volymen trä eller stål. Därav kunde de mellanliggande materialens volym bestämmas.
Dessutom tillkommer information om armering i betongkonstruktioner i detta skede.
Armeringsmängden var inte modellerad i arkitektmodellen, utan var bara definierad som två dimensionella linjer i vyer. Därav gick de inte att ta ut en mängd armering direkt ur
arkitektmodellen. Utan istället erhölls information om armeringsmängd direkt ifrån beställaren till projektet. För att sedan göra enskilda beräkningar på de byggnadsdelar som redovisas i kapitel 4.1.3 och 4.1.6, gjordes ett antagande. Antagandet var att mängden armering i en specifik byggnadsdel skulle vara lika stor som andelen betong som utgjorde byggnadsdelen. Det vill säga, om en byggnadsdel utgjorde tio procent av den totala volymen betong i byggnaden skulle tio procent av den totala mängden armering allokeras till den byggnadsdelen.
3.4 Diskussion i fokusgrupp
Den avslutande delen av datainsamlingsfasen bestod av en diskussion i fokusgrupp. Motivet till denna metod var att samla in data om hur arkitektprojektörer och konstruktörer kunde nyttja tidigt utföra klimatberäkningar för att minska utsläpp av växthusgaser vid utförandet av nybyggnationer.
Valet att använda en fokusgruppsdiskussion istället för en intervjustudie grundade sig i
tidsmässiga aspekter. Studiens primära fokus låg på utförandet av klimatberäkningar, den fasen prioriterades högre därav lades mer tid där. I en diskussion med en fokusgrupp kunde många deltagare samlas vid ett och samma tillfälle, men en stor mängd data kunde samlas (Hennink, 2014). Därav kunde datainsamlingsfasen komprimeras, men ändå kunde data relevant till studien samlas.
Syftet med en fokusgruppsdiskussion är att finna olika perspektiv inom ett forskningsämne, och förstå hur diskussionsdeltagarna ser på forskningsämnet (Hennink, 2014). Ämnet som denna studie behandlar innefattar hur en byggnads utsläpp av växthusgaser förändras allt eftersom projekteringsprocessen fortskrider. Därav var en viktig del av studien hur projekterande konsulter ser på att använda kunskapen om hur utsläpp av växthusgaser förändras, och hur de kan använda den att ta designbeslut som minimerar växthusgasutsläpp till största möjliga grad.
23 3.4.1 Val av deltagare
Enligt Hennink (2014) ska fokusgrupper bestå av mellan sex till åtta personer. Dessa anses vara tillräckligt små för att alla ska tillåtas uttrycka sin åsikt, men de är samtidigt tillräckligt stora för att täcka in en större mångfald av individer. Samtidigt valdes det att använda sig av en
fokusgrupp som bestod av deltagare från samma företag. Detta företag skulle fungera som ett stickprov för alla projekterande konsulter som kan påverkas av införandet av kravet på
klimatdeklarationer. Alla deltagare kände redan till varandra, därav blir det en tryggare miljö för de deltagande och de kan därav bli enklare att våga delta aktivt i diskussionen. Samtidigt som de kan vara väl medvetna om vad andra deltagare pratar om, vilket uppmuntrar att snabbt hoppa in och fortsätta förklara en poäng där en tidigare deltagare slutade. Men en nackdel som detta medför är bristen på nyansering. Då deltagarna kan varar väl medvetna om ett ämne som tas upp under diskussionen, finns en risk att de lämnar ute information som de anser att
resterande deltagare vet är självklara. Detta kan i sin tur vara en nackdel för författaren som kan behöva nyanserade data till sin studie.
Vid diskussionstillfället närvarade sju personer. Dessa hade varierande roller och erfarenheter inom företaget. Vilka dessa var och vilken roll de hade i företaget presenteras i tabell 3.
Deltagarna valdes eftersom de hade varit delaktiga i att projektera studieobjektet, och för att de dagligen jobbade med projektering. Kontorschefen, Civilingenjör A och byggnadsingenjören jobbade främst med A-projektering, dels med studieobjektet men också generellt. Arkitekten ritade studieobjektet och Konstruktör 1 var konstruktör för studieobjektet. Det utökades också med en till konstruktör, för att få ett jämnare förhållande mellan arkitektprojektörer och konstruktörer. Dessutom valdes en VVS-ingenjör ut att delta under diskussionstillfället, på grund av att studien behandlade BIM och han arbetade med BIM-samordning på företaget.
Denna grupp medförde att en mångfald av yrkesroller och erfarenheter kunde samlas under diskussionstillfället.
Tabell 3: Deltagare vid fokusgruppsdiskussionen.
Kontorschef Jobbar främst med A-projektering, och har jobbat på företaget sedan 2017.
Arkitekt Arkitekt, mångårig erfarenhet, har jobbat på detta företag sedan 2012.
VVS-ingenjör VVS- och elingenjör, har jobbat på företaget sedan 2016.
Konstruktör 1 Konstruktör, har jobbat på företaget sedan 2009.
Konstruktör 2 Handläggande konstruktör, har jobbat på företaget sedan 2008.
Civilingenjör A Jobbar med A-projektering, och har jobbat på företaget sedan 2018.
Byggnadsingenjör Byggnadsingenjör, har jobbat på företaget sedan 2017.
24 3.4.2 Utformning av diskussionsunderlag
Direkt efter avslutandet av kilmatberäkningsfasen startade framtagningen av diskussionsguiden.
Tillsammans med extern handledare togs en fokusgruppssammansätning fram. Hennink (2014) säger att fokusgruppsdiskussioner ska pågå mellan en till maximalt två timmar, längre
diskussioner och man riskerar att deltagarna utmattas varpå kvaliteten på insamlade data minskar. En till två timmars diskussion motsvarar tolv till femton diskussionsfrågor, och frågornas natur ska tjäna forskningsfrågorna. Frågorna skulle vara öppna, korta och koncisa, samt att det inte skulle vara möjligt att svara ja eller nej på dem. De få frågorna beror på att man ställer frågor till en grupp av människor, och därav förväntas man få fler än ett svar på en fråga. Med denna kunskap sammanställdes en diskussionsguide som kan ses i bilaga IV.
3.4.3 Tillvägagångssätt
Direkt efter avslutandet av kilmatberäkningsfasen startade framtagningen av diskussionsguiden.
Tillsammans med extern handledare togs en fokusgruppssammansätning fram.
Diskussionsfrågorna delades upp i tre delar om fyra frågor. En inledande del av
uppvärmningsfrågor för att deltagarna skulle bli bekväma med situationen. Efterföljande del rörde hur man förhåller sig till växthusgaser samt BIM när man projekterar idag. Dessa utformades för att bilda en uppfattning över hur utsläpp av växthusgaser behandlas under projekteringsprocessen. Den avslutande delen av diskussionsguiden behandlade resultaten av klimatberäkningarna. Tanken med denna del var att presentera den insamlade data som kilmatberäkningarna medförde till projekterande konsulter. För att sedan länka samman deras erfarenheter till resultaten och utreda hur de kan nyttjas för att influera projekteringsbeslut tidigt i projekteringsprocessen.
Fokusgruppsdiskussionen hölls den 31/3-2021 och varade i ungefär sjuttio minuter. På grund av den rådande Covid-19 pandemin hölls diskussionen på distans via Microsoft Teams.
Diskussionen spelades även in. Efter avslutad diskussion överlämnades det inspelade materialet till författaren för att transkriberades. Därefter vidarebefordrades transkriberingen till alla deltagare, där de fick en möjlighet att läsa igenom och sedan komma med synpunkter ifall författaren hade transkriberat något som sades på ett vis som deltagarna inte känner igen sig ha sagt.
25 3.5 Analys
3.5.1 Klimatberäkningar
På grund av forskningsfrågornas utforskande natur valdes en analysmetod som gick ut på att empiriskt data ifrån klimatberäkningsfasen analyserats genom att observera diagrammen som klimatberäkningarna skapade.
Resultatet för hela byggnaden som system användes för att bilda en uppfattning om hur växthusgaser varierade under projekteringsprocessen för en byggnad. Ur klimatberäkningarna för hela byggnaden kunde man se hur växthusgaserna förändras utmed projekteringsprocessens olika skeden. Men de behövdes analyseras vidare. Byggnaden utgörs av flera byggnadsdelar med olika material och sammansättning. För att analysera vad som genererade förändringen analyserades klimatberäkningar på olika byggnadsdelar som används i byggnaden.
Genom att applicera definitioner på level of development som presenteras i kapitel 2.4 på de utvalda byggnadsdelarna i tre olika skeden, kunde de relatera tillbaka till varandra och tolkas.
Då blev det möjligt att se i arkitektmodellen vilka byggnadsdelar som utvecklades snabbare än andra i projekteringsprocessen. Byggnadsdelar som utvecklas snabbare nådde en högre LOD- nivå tidigare. Via klimatberäkningen för de olika byggnadsdelarna var det möjligt att koppla respektive LOD-nivå till växthusgasutsläpp genom projekteringsprocessen. Efter denna koppling kunde man se hur växthusgasutsläppen ur en byggnadsdel varierade under projekteringsprocessen, och hur tidigt den närmade sitt slutliga utsläpp av växthusgaser.
3.5.2 Diskussion i fokusgrupp
Enligt Hennink (2014) är analysen av resultaten ifrån fokusgruppsdiskussionen en iterativ process, som sker parallellt när resultaten skrivs. Väl då får man en djupare förståelse för vad resultaten egentligen innefattar. Motivet var att det skulle undersökas hur man kan använda resultatet av en utförd klimatberäkning för att beslut i projekteringsprocessen. Därav
analyserades fokusgruppsdiskussionen därefter. Genom att lyssna på inspelningen ifrån
diskussionstillfället och läsa igenom transkriberings av fokusgruppsdiskussionen, identifierades framstående punkter som deltagarna uttryckte. Detta kunde vara olika förslag på metoder för hur man denna information kunde inkorporeras i projekteringsprocessen, vad som kan uppfattades som problematiskt med att använda sig av denna information, eller vilka
möjligheter som finns med att använda denna information. Detta sätt att analysera används och därav är resultat och analys sammankopplade i kapitel 4.3.
26 3.6 Validitet och reliabilitet
Validitet är ett kvalitetskriterium som anger om det som studien avses studera verkligen
studeras, studiens giltighet och hur sanningsenlig studien är. Reliabilitet är ett kvalitetskriterium som anger hur pålitliga de empiriska data som samlats in under studiens gång är. Reliabiliteten anses vara god när man kan göra om samma studie igen och få liknande resultat. Det innebär att i studier finns det en risk att validiteten kan vara låg även om reliabiliteten är hög.
(Hennink, 2014)
Studiens validitet grundar sig främst i en koppling till teori. Forskningsfrågornas formulering i studien hade en starkare koppling till branschen än till det akademiska, då frågornas natur är av utforskande form kopplat till ett problem som projekterande konsulter kommer möta, lagen om införandet av klimatdeklarationer. Klimatberäkningar är en grundläggande del av dessa klimatdeklarationer. Därav var det en nödvändighet att nyttja en fallstudie för att simulera processen som projekterande konsulter kommer använda sig av för att skapa
klimatdeklarationer via en BIM-baserad livscykelanalys. Validitet inom kvalitativa
forskningsmetoder är svårare att applicera (Hennink, 2014). Diskussionen i fokusgruppens trovärdighet grundar sig i att diskussionsdeltagarna arbetar dagligen med att fatta beslut i samråd med beställare, som har direkt påverkan på byggnaden. Därav var det i studiens intresse att diskutera hur resultaten av klimatberäkningarna kan användas för att ta välinformerade utformningsbeslut. Det var även viktigt att använda de exakta citaten som användes under diskussionen. Det har gjorts genom att transkribera de empiriska data ifrån inspelningen, för att därefter skickades för kontroll hos deltagarna.
Transparens i redovisningen av studien är ett sätt att bidra till högre reliabilitet. En strävan att vara så tydligt och utförlig som möjligt har därför genomsyrat denna uppsatts. Dessutom skulle alla utförda antaganden vara väl motiverade för att ge läsaren god insyn i utförandet av studien.
Reliabiliteten för klimatberäkningarna är direkt kopplat till litteraturstudien, därav har teorin och alla källor som använts varit kritiskt granskad och ingenting har tagits ur kontext. Därefter har resultaten jämförts med teorin för att se hur väl resultaten från denna studie är jämförbar med den granskade litteraturen. Klimatberäkningarnas pålitlighet är kopplade till de program som använts och de indata som använts för att utföra dem. Genom att använda sig av mängder ifrån ett byggnadsprojekt som redan byggts och använda sig av generiska klimatdata ifrån den databas som Boverket (2018) säger ska användas när lagen tillträder. Att säkerställa god reliabilitet inom fokusgruppsdiskussionen är, likt generellt för kvalitativa studier svårt
(Hennink, 2014). I detta fall har det företag varpå alla diskussionsdeltagare arbetat agerat som ett exempel för hur projektörer arbetar.
27
4. Resultat och analys
4.1 Klimatberäkning
Genom att applicera begreppet Level of development på ett referensprojekt, kunde hur olika byggnadsdelar utvecklar sina utsläpp av växthusgaser allteftersom deras LOD-nivå ökar studeras.
4.1.1 Hela byggnaden
Figur 10: Växthusgas variation över projekteringsprocessen för byggnaden som system.
Figur 10 visar det totala utsläppet av växthusgaser för hela byggnaden. Utsläppet av växthusgaser var störst i bygglovsskede, men minst i bygghandlingskedet. I programskedet ligger utsläppet av växthusgaser mellan både bygglov- och bygghandlingskedet.
De olika staplarna representerar utsläppet av växthusgaser i tre projekteringsskeden;
programskede, bygglovsskede och bygghandlingsskede. I programskedet fanns inte så mycket information om vilka material som skulle ingå i projektet, eftersom de rumsliga förhållandena stod i fokus. Material som planeras att användas i projektet finns beskrivna i ett externt dokument kopplat till arkitektmodellen. Byggnadsdelarna hade i detta skede av
projekteringsprocessen en väldigt låg LOD-nivå.
I bygglovsskedet hade de flesta material modellerats in i arkitektmodellen. Väggar, bjälklag och tak var uppdelade i lager. Dock saknades fortfarande information som armeringsmängden i byggdelar med betong, samt centrumavståndet för reglar i byggnadsdelar med inhomogena materiallager. LOD-nivån i detta skede kunde beskrivas som blandad. Vissa byggnadsdelar nådde en hög LOD-nivå redan nu, medans andra nådde en mindre LOD-nivå.
28 I bygghandlingsskedet fanns all information kopplat till hur byggnaden skulle byggas, fast lite utspridd i filen. Arkitektmodellen förändrades inte mellan bygglovsskedet och
bygghandlingsskedet, men det modellerades in mer information. Här fanns information om armeringsmängden i betong och centrumavstånden för reglar i byggnadsdelar med inhomogena materialskikt i vyer länkade till arkitektmodellen.
4.1.2 Innerväggstyp
4.1.2.1 Applicering av LOD
I programskedet nådde innerväggstypen LOD 200. I detta skede kan byggnadsdelen ses som en grafisk representation av ett generiskt objekt. Eftersom den är modellerad i Revit med en generisk familj som används för flera olika typer av innerväggar. Hur innerväggstypen ser ut när den når LOD-200 kan ses i figur 11.
Den analyserade innerväggen nådde LOD 300 i bygglovsskedet. Här kunde den ses som ett specifikt system med ungefärliga kvantiteter, form, plats och storlek. Den sågs som specifik eftersom innerväggarna nu var uppdelade i respektive familjer i Revit, sedan börjar väggen att skiktas upp i de materiallager som innerväggen planeras byggas med. Hur innerväggstypen ser ut när den når LOD-300 ses i figur 12.
Figur 11: Innerväggstypen i LOD-200.
29
Figur 12: Innerväggstypen av stål modellerad till LOD-300
Figur 13 visar ett tvärsnitt av innerväggstypen av stål som fanns tillgängligt i
bygghandlingsskedet. Innerväggstypen är fortfarande 3D-representerad på samma sätt som i bygglovsskedet, men när 3D-representationen är kompletterad med tvärsnittet från figur 13 når innerväggstypen LOD 400. Information gällande sammansättning, kvantitet, plats fanns nu i arkitektmodellen. De uppfyllde samma krav som i bygglovsskedet, men nu fanns vyer som beskriver väggens uppbyggnad i detalj. Det fanns information om hur väggen ska fabriceras i detta skede, det är också det som är skillnaden mellan LOD 300 och LOD 400.
Figur 13: Tvärsnitt av innerväggstypen av stål.
