Prefabricerade system för energieffektivisering av flerbostadshus

1. Prefabricerade system för energieffektivisering av flerbostadshus Åke Blomsterberg Energi och ByggnadsDesign Institutionen för Arkitektur och Byggd Miljö Lunds Tekniska Högskola 2012-04-25

2. Syfte - IEA Annex 50 – Prefabricerade system för energieffektivisering av bostadshus • Studera, analysera och utveckla metoder för energieffektiva om- och tillbyggnader av befintliga flerbostadshus, vilket inkluderar • prefabricerade komponenter och systemlösningar • tillbyggnad på tak och komplettering/tilläggsisolering av fasader • integrering av förnybar energi • demonstrationsprojekt • framtagande av projekteringsriktlinjer Finansiärer: CERBOF, SBUF, Stenafastigheter, Malmö

3. Innehåll Internationella exempel Marknadsöversikt 10 steg för prefabricering vid fasadrenovering Demonstrationsprojekt Designmanual för projektering av påbyggnad Slutsatser

4. BostadsområdeDieselweg 3-19 / Graz, Österrike • Tekniska nyckellösningar • Passivsolfasad “klimatväggskoncept” • Pre-fabricering av alla fasadkomponenter • Värmetillförsel med hög soltäckningsgrad • Värme- och varmvattendistribution mellan fasad och befintlig vägg • Decentraliserat ventilationssystem med värmeåtervinning • Styrning och övervakning via Internet Åke Blomsterberg, 2010-12-06

5. Bakgrund • Status före renovering: • Ytterväggar, golv och tak saknar värmeisolering • Fönster behöver renoveras • Värmetillförsel: 13% fast bränsle, 33% olja, 54% el • Decentraliserad varmvattenberedning med el • Låg termisk och brukarkomfort • Höga driftkostnader Beräknade projektdata för byggnaden före renovering Plats Dieselweg 3 - 19, Graz Höjd 345 m Graddagar (12/20) 3 500 Kd Byggnadsår 1952 Antal lägenheter 126 Bruksarea 7 722 m² Energianvändning (värme) 142 kWh/(m²a)

6. Renoveringskoncept Designdata för renoverad byggnad Renoveringsår 2008-2010 Antal lägenheter 134 Bruksarea 7 889 m² Energianvändning (värme) 14 kWh/(m²a) • Mål: • 91% reduktion av värmebehovet • 89% reduktion av CO2- emissionen • Ökat fastighetsvärde • Förbättring av innemiljön

7. Befintlig vägg Kompenserings- och utjämningsplan Pre-fabricerad modul Renoveringsdetaljer Fasadlösningar Värme och ventilation • Konstruktion av ytterväggar: • Befintlig vägg Invändig puts 300 mm Yttervägg Utvändig puts • Kompenserings- och utjämningsplan100 mm Rockwool mellan regelkonstruktion • Pre-fabricerade fasadmoduler18 mm OSB-board 120 mm Regelkonstruktion med rockwool 15 mm MDF- board 30 mm Solvägg 29 mm Ventilationsspalt 6 mm Härdat glas • 618 mm • Medel U-värde: 0,02? – 0,12 W/m²K • Decentraliserat ventilationssystem med värmeåtervinning (verkningsgrad = 73%) • Ventilationskanalerna integrerade i fasadmodulerna • Elektrisk eftervärme av tilluften om så behövs

8. Fördelar med renoverings- konceptet • Pre-fabricerade moduler: • Energiprestanda = passivhusstandard • Smart och snabb konstruktion på byggplatsen • De boende störs mindre under byggproduktionsfasen • Det befintliga bärande systemet påverkas inte • Köldbryggor elimineras • Hög kvalitet tack vare pre-fabricering i fabriksbyggnad • Väderoberoende tillverkning • Smart och snabb byggplats

9. Byggproduktion • Tillvägagångssätt från prototyp till serieproduktion av moduler: • 3D – mätning på platsen av byggnadsfasaden • Projektering av varje modul och alla detaljritningar (fönsteranslutningar m.m.) • Montering av en prototyp till fasadmodul • De enskilda modulerna tillverkas efter mätningarna på platsen, detaljritningarna och prototypen • Förberedelse på platsen innan montering av fasadmodulerna: • Installation av hisschakt • Borrning – hål för for ventilation – rör • Installation av utjämningsplan • Montering av mellanregelkonstruktionen • Montering av ångspärr • Montering av enskilda fasadmoduler: • De prefabricerade modulerna transporteras på lastbil till byggplatsen. • Efteråt lyfts de av en lastbilsmonterade kran på plats på byggnadens fasad.

10. Renoveringskostnad • Kostnad •  88 millioner kr exkl. moms (utan markarbete) •  8000 kr per m² (bruksarea efter renovering) •  8500 kr per m² (bruksarea före renovering)

11. Från 50-talet till nollenergi.Flerbostadshus, Zürich, Schweiz. • Tekniska nyckellösningar • Stora prefabricerade träfasadelement • Balanserad ventilation med värmeåtervinning • Markvärmepump - 260m djup • Vacuumsolfångare 12.5 m² • Solcellssystem 15 kWp Åke Blomsterberg, 2010-12-06

12. Bakgrund • Endast mindre renoveringar. • Originalstatus. • Söderfasade renoverad och värmepannan bytt en gång. • Klimatskärmen i bra skick. • Balkonger och räcken något rostiga. • De flesta fönstren från 1954, några hade bytts för några år sedan; standard tvåglasfönster. • Kök och badrum i originalskick. • Oljepannan från 1983 värms med el. Projektdata för byggnaden före renovering Plats Zürich Höjd 506 m Graddagar (12/20) 3735 Kd Byggnadsår 1954 Antal lägenheter 5 Uppvärmd golvarea 477m² Spec. energi- användning 228 kWh/(m²·a) Hyra (netto) 650 000 kr/år

13. Renoveringskoncept • Sammanfattning av renoveringen • Öka bostadsytan – ny våning på taket och utbyggnad markplan. • Renovering av klimatskärmen till Minergie-P , bevarande av den arkitektoniska kvaliteten. • Nytt värmesystem, gamla radiatorer, nytt ventilationssystem, nytt tappvarmvattensystem och nytt elsystem. • Markvärmepump, solfångare och horisontellt solcellssystem på taket. • Nya kök och badrum. • . Projekterade data för renoverad byggnad Renoveringsår 2009-10 Antal lägenheter: 6 Spec. energianvändning 38 kWh/(m²·a) Energibesparing (per m²) 81% Hyreshöjning per m² 39 % Åke Blomsterberg, 2010-12-06

14. Exakt lasermätning av de befintliga fasaderna. • Cellulosaisolering för att fylla spalter och öppningar. • Uppmätt lufttäthet 0,5 oms./h, ovanvåningen oms/h. Väggkonstruktion U-värde: 0.18 W/(m²∙K)(insida till utsida) Inre puts 10 mm Tegelvägg 320 mm Yttre puts 20 mm + Prefabricerat element Tolerans / Värmeisolering (cellulosa) 20 mm Isolering (cellulosa Isocell/reglar) 180 mm Trä softboard 40 mm Yttre puts 10 mm Totalt 600 mm

16. Åke Blomsterberg, 2010-12-06

17. Slutsatser: Tilläggsvärden måste täcka större delen av renoveringskostnaderna. Byggnaden blev en ny byggnad. Framtiden: optimering av byggprocessen, distributionssystemet för ventilation och konstruktionen av de prefabricerade elementen. Total renoveringskostnad: 13 000 000 SEK 20 000 SEK/m² uppvärmd golvarea 25 000 SEK/m² uthyrbar golvarea

18. Påbyggnad av befintliga flerbostadshus - prefabricering Fördelar med prefabricerade volymelement och byggdelar: • Snabbt montage • Liten störning under byggtiden • Förkortad byggtid • Högre kvalité och erfarenhetsåterföring • Enklare säkerställa god kvalité • Låg vikt möjlig med lättbyggnadssystem

19. Påbyggnad, tak, av befintliga flerbostadshus - prefabricering Svårigheter med prefabricerade volymelement och byggnadsdelar: • Komplicerat med anslutning till befintliga installationer • Ökade laster på befintlig byggnad • Transport av volymelement • Planlösning och utformning begränsas av byggsystem

20. Påbyggnad, tak, av befintliga flerbostadshus - prefabricering Utvecklingsvägar prefabricerade volymelement och byggnadsdelar: • Förbättrad energieffektivitet • Effektivare värmeisolering • Rationellare platsmontering

21. Tilläggsisolering fasader – prefabricering • Småhustillverkare har erfarenhet från småhus • Prefabricerade fasadelement kan kräva omfattande byggplats-anpassning • Intresse finns

22. Tio steg för prefabricering vid fasadrenovering – IEA Annex 50 Förutsättningar Befintlig byggnad Ny klimatskärm Brandskydd Ljudisolering Byggnadsfysik Basmodul Skarvnings- och fastsättningsteknik Installationsmodul Aktiv modul

29. Aktuell status i byggnaderna - Bra underhållna, men inga omfattande energisparåtgärder genomförda.- PCB fogar runt fönster måste ersättas.- Fönstren behöver bytas av ålderskäl.- Det finns inga uteluftventiler.- Energianvändningen (fjärrvärme) är hög pga. dåliga U-värden och mekanisk frånluft utan värmeåtervinning.

30. Syfte med renoveringen • Minst 50 % reduktion av energianvändningen för värme • Renovera det som behöver renoveras • Hyresgästerna får inte störas under genomförandet • Inga större ändringar av den befintliga byggnaden • Ingen hyreshöjning i den befintliga byggnaden • Två nya våningsplan med högre hyra och lägre energianvändning

31. Kombination av åtgärder • Tilläggsisolering av tak dvs. påbyggnad • Fönsterbyte, inkl en grad sänkning av inomhustemperatur • Tilläggsisolering (20 cm) av fasader • Fördelningsmätning av varmvatten, per lägenhet • FTX-aggregat • Solfångare • Värmeeffektbehovet reduceras med 70 % och värmeenergibehovet med 80 % • Uppskattad investering inkl. påbyggnad exkl. moms, solvärme, fördelningsmätning = 17 000 kr/(m² exkl. påbyggnad) eller 10 500 kr/(m² inkl. påbyggnad)

32. Befintlig byggnad inkl. källare Atemp = 3 332 m² Befintlig byggnad exkl. källare Atemp = 2 502 m² Påbyggnad Atemp = 1 540 m²

38. Designmanual för projektering av påbyggnad • Hyresgästernas önskemål • Kvarboende i området? • Lönsamhetskalkyl • Befintlig byggnadskonstruktion? • Befintliga installationer? • Analys av befintligt renoveringsbehov • Etc. Åke Blomsterberg, 2012-04-25

39. Prefabricering för renovering • Volymelement för påbyggnad finns i princip • Ventilationsaggregat finns • Fasadelement finns i princip • Snabbt montage – förkortad byggtid • Enklare säkerställa god kvalité • Liten störning under byggtiden - kvarboende • Viss anpassning på platsen krävs • Lägre kostnad? • Bättre lönsamhet för energieffektivisering i samband med omfattande underhållsrenovering • Intresse finns bland leverantörer • Marknaden ännu för liten – låg efterfrågan Åke Blomsterberg, 2012-04-25