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

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

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

Bostadsområde Dieselweg 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

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)

Renoveringskoncept Mål: 91% reduktion av värmebehovet 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

Kompenserings- och utjämningsplan Renoveringsdetaljer Fasadlösningar Värme och ventilation Konstruktion av ytterväggar: Befintlig vägg Invändig puts 300 mm Yttervägg Utvändig puts Kompenserings- och utjämningsplan 100 mm Rockwool mellan regelkonstruktion Pre-fabricerade fasadmoduler 18 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 Befintlig vägg Kompenserings- och utjämningsplan Pre-fabricerad modul Decentraliserat ventilationssystem med värmeåtervinning (verkningsgrad = 73%) Ventilationskanalerna integrerade i fasadmodulerna Elektrisk eftervärme av tilluften om så behövs

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

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.

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

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

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

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

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

Åke Blomsterberg, 2010-12-06

Total renoveringskostnad: 13 000 000 SEK U-värden W/(m²·K) Före Efter Reduktion Väggar 1,07 0,18 83 % Källarbjälklag 1,60 89 % Tak 1,19 0,11 91 % Fönster 2,5 0,8 68 % 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. Renovering (m²) Före Efter Ökning Uthyrbar area 380 517 36 % Energiprestanda kW/m²år Före Efter Reduktion Värme+varmvatten (primär energi) 154 30 (Minergie-P standard) 81 % Total renoveringskostnad: 13 000 000 SEK 20 000 SEK/m² uppvärmd golvarea 25 000 SEK/m² uthyrbar golvarea

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

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

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

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

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

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.

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

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)

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

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

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