57
Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för moderna byggnader - med fokus på kv Limnologen i Växjö Life cycle assessment and optimization of thickness of insulation in modern buildings - with focus on Limnologen in Växjö Växjö VT 2007 Examensarbete nr: TD 058/2007 Martin Johansson Konstantin Kanellos Avdelningen för Byggteknik Institutionen för teknik och design, TD

Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Livscykelanalys och optimering av

isoleringstjocklek för moderna byggnader - med fokus på kv Limnologen i Växjö

Life cycle assessment and optimization of thickness of insulation in modern buildings

- with focus on Limnologen in Växjö

Växjö VT 2007 Examensarbete nr: TD 058/2007

Martin Johansson Konstantin Kanellos

Avdelningen för Byggteknik

Institutionen för teknik och design, TD

Page 2: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Organisation/ Organization Författare/Author(s) VÄXJÖ UNIVERSITET Martin Johansson Institutionen för teknik och design Konstantin Kanellos Växjö University School of Technology and Design Dokumenttyp/Type of document Handledare/tutor Examinator/examiner Examensarbete/ Diplomawork Anders Olsson Anders Olsson Stefan Olsson Titel och undertitel/Title and subtitle Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för moderna byggnader – med fokus på kv Limnologen i Växjö Life cycle assessment and optimization of thickness of insulation in modern buildings – with focus on Limnologen in Växjö Sammanfattning (på svenska) Syftet med denna rapport är att visa hur en ökning av isolertjockleken i ett hus påverkar kostnader och energiåtgång för isoleringen i ett livscykelperspektiv, samt för husets bruksskede. I studien har en optimering av isoleringen på ett pågående byggprojekt i Växjö, kv Limnologen, utförts. Total energiåtgång för isoleringens livscykel har tagits fram från tidigare utförda livscykelanalyser (LCA). Husets värmebehov har beräknats mha information från ritningar och kontak-ter med personer i anknytning till kv Limnologen. En ekvation har utformats för att finna ett teoretiskt optimum för isolertjockleken med inriktning mot total energiåtgång, koldioxidutsläpp och ekonomi. Resultatet för optimeringen av total energiåtgång visar att optimum ligger vid den dubbla tjockleken för tak och grund, samt tredubbla för väggarna. För koldioxidutsläpp och ekonomin är resultatet mer beroende av husets uppvärmningskälla. Fjärrvärme med bio-bränslen är mer miljövänligt och ekonomiskt idag i jämförelse med fossila bränslen. Det innebär att hus som är olje-uppvärmda bör isoleras betydligt mer. I denna studie sammanställs en del faktorer såsom energi, koldioxid och ekonomi vilket gör det lättare att analysera och värdera dem. Att isolera till vårt framräknade optimum vore inte relevant då detta är ett teoretiskt värde och inte tar hänsyn till förändringar i konstruktionen och andra problem som kan uppstå. Optimeringskurvan visar att vinsten ökar snabbast de första centimetrarna av tilläggsisolering och om konstruktionen inte påverkas nämnvärt skulle det vara möjligt att utföra detta tillägg. Slutsatsen är att husen som byggs på kv Limnologen är välisolerade enligt dagens förutsättningar. Nyckelord Isolering, optimering, livscykelanalys, energi, koldioxid, ekonomi Abstract (in English) The aim with this report is to show how an increase of the thickness of insulating in a house influences the costs and the energy consumption for the insulation in a life cycle perspective and for the usage stage of the house. An optimization of the insulation on an ongoing construction project in Växjö, Limnologen has been carried out in the study. Total energy consumption for the insulation’s life cycle has been taken from earlier accomplished life cycle assessments (LCA). The house's heat need has been calculated on the basis of information from blueprints and contacts with persons in connection to Limnologen. An equation has been formulated in order to find a theoretical optimum for the insulating thickness regarding total energy consumption, carbondioxide and economy. The result of the optimization for total energy consumption shows that optimum lies at the the double thickness for ceilings and foundation, and triple for the walls. For carbondioxide and the economy the result is more depending on the house's heating source. District heating with biomass fuel is more environmentally friendly and economic today compared with fossil fuel. It means that houses that are oil heated should be insulated considerably more. In this study a compilation of some factors have been made, such as energy, carbondioxide and economy which makes it easier to compare them. Insulating to the calculated optimum is not relevant because the optimum is a theoretical value and does not take into consideration structure solutions and other problems that can arise. On the other hand the optimization curve shows that the profit increases rapidly at the first centimetres of additional insulation and if the structure is not affected markedly this addition would be profitable to carry out. The conclusion is that the buildings raised at Limnologen are well insulated with the presumptions of today. Key Words Isolation, optimering, life cycle assesment, energy, carbon dioxide, economy Utgivningsår/Year of issue Språk/Language Antal sidor/Number of pages 2007 Svenska/Swedish 57 Internet/WWW http://www.vxu.se/td

Page 3: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Förord

Det talas idag mycket om att man ska göra något för miljön och vi ville därför dra vårt strå till stacken genom detta arbete. Dessutom ville vi göra något annorlunda från det vi gjort tidigare men samtidigt utnyttja de kunskaper som vi besitter. Under resans gång har vi lärt oss oerhört mycket nytt. Vi vill särskilt tacka våra handledare Anders Olsson, Växjö universitet och Stefan Olsson, Energikontor Sydost som har hjälpt oss under studien. Vi tackar även Kjell Johansson på LBE-arkitekt som har skött våra kontakter med de inblandade i kv Limnologen men också alla er ute i arbetslivet som har svarat på alla våra jobbiga frågor. Slutligen riktar vi ett varmt tack till alla er som har korrekturläst och gett synpunkter på vårt arbete. Växjö, 2007-06-07 Martin Johansson Konstantin Kanellos

Page 4: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Sammanfattning Syftet med denna rapport är att visa hur en ökning av isolertjockleken i ett hus påverkar kost-nader och energiåtgång för isoleringen i ett livscykelperspektiv, samt för husets bruksskede. I studien har en optimering av isoleringen på ett pågående byggprojekt i Växjö, kv Lim- nologen, utförts. Total energiåtgång för isoleringens livscykel har tagits fram från tidigare utförda livscykelanalyser (LCA). Husets värmebehov har beräknats mha information från ritningar och kontakter med personer i anknytning till kv Limnologen. En ekvation har utformats för att finna ett teoretiskt optimum för isolertjockleken med inriktning mot total energiåtgång, koldioxidutsläpp och ekonomi. Resultatet för optimeringen av total energiåtgång visar att optimum ligger vid den dubbla tjockleken för tak och grund, samt tredubbla för väggarna. För koldioxidutsläpp och ekono-min är resultatet mer beroende av husets uppvärmningskälla. Fjärrvärme med biobränslen är mer miljövänligt och ekonomiskt idag i jämförelse med fossila bränslen. Det innebär att hus som är oljeuppvärmda bör isoleras betydligt mer. I denna studie sammanställs en del faktorer såsom energi, koldioxid och ekonomi vilket gör det lättare att analysera och värdera dem. Att isolera till vårt framräknade optimum vore inte relevant då detta är ett teoretiskt värde och inte tar hänsyn till förändringar i konstruktionen och andra problem som kan uppstå. Opti-meringskurvan visar att vinsten ökar snabbast de första centimetrarna av tilläggsisolering och om konstruktionen inte påverkas nämnvärt skulle det vara möjligt att utföra detta tillägg. Slutsatsen är att husen som byggs på kv Limnologen är välisolerade enligt dagens förut- sättningar.

Page 5: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Innehållsförteckning

1 Inledning................................................................................................................. 1 1.1 Syfte ........................................................................................................................... 1 1.2 Mål ............................................................................................................................. 1 1.3 Problemformulering ................................................................................................... 1 1.4 Metod ......................................................................................................................... 2 1.5 Avgränsningar ............................................................................................................ 2

2 Teori........................................................................................................................ 4 2.1 Begreppsdefinitioner .................................................................................................. 4 2.2 Grundläggande beräkningar ....................................................................................... 5

2.2.1 U-värdesberäkningar ......................................................................................................... 5 2.2.2 Värmebehovsberäkningar .................................................................................................. 5

2.3 Livscykelanalys (LCA) .............................................................................................. 6 3 Förstudie................................................................................................................. 8

3.1 Allmän beskrivning av kv Limnologen...................................................................... 8 3.2 Beskrivning av material ............................................................................................. 9

3.2.1 Mineralull – Stenull ........................................................................................................... 9 3.2.2 EPS – Cellplast ................................................................................................................ 10 3.2.3 Alternativa material ......................................................................................................... 11 3.2.4 Val av material................................................................................................................. 11

3.3 Livscykelanalys (LCA) av isolering ........................................................................ 11 3.3.1 Allmänna principer och struktur – stenull ....................................................................... 12 3.3.2 Tolkning av inventering och resultat - stenull ................................................................. 13 3.3.3 Eco-profil, EPS - cellplast ............................................................................................... 15 3.3.4 Tolkning av inventering och resultat – EPS – cellplast ................................................... 15

3.4 Grundläggande beräkningar ..................................................................................... 17 3.4.1 U-värdesberäkningar ....................................................................................................... 17 3.4.2 Beräkning av areor........................................................................................................... 18 3.4.3 Värmebehovsberäkningar ................................................................................................ 19

4 Beräkning av optimum........................................................................................ 21 4.1 Total energiåtgång.................................................................................................... 23

4.1.1 Resultat och analys .......................................................................................................... 24 4.2 Koldioxidutsläpp ...................................................................................................... 26

4.2.1 Resultat och analys .......................................................................................................... 26 4.3 Ekonomi ................................................................................................................... 29

4.3.1 Resultat och analys .......................................................................................................... 30 4.4 Halvering av λ-värdet............................................................................................... 32

4.4.1 Resultat och analys .......................................................................................................... 33 4.5 Känslighetsanalys..................................................................................................... 34

5 Sammanfattning av resultat och analys ............................................................ 36 6 Slutsats.................................................................................................................. 38 7 Källförteckning .................................................................................................... 39 8 Bilagor................................................................................................................... 42

Page 6: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

1

1 Inledning Klimatfrågan får allt större vikt i samhället då hoten blir mer uppmärksammade bland allmän-heten. Inom byggbranschen i Sverige har man börjat tänka mer på energianvändningen. I dagsläget byggs de flesta nya hus med mekanisk ventilation och värmeväxlare, bra fönster, välisolerat klimatskal och andra åtgärder som ser till att de som bor i huset får ett bra inom-husklimat. Samtidigt ska huset ha ett så litet energibehov som möjligt. Allt detta ska beställa-ren få till ett rimligt marknadspris. Det är viktigt att byggherren och eventuell förvaltare inser mervärdet i en dyrare konstruktion och är säker på att investeringen kommer att vara lönsam, även om byggnaden säljs. Det räcker inte att en del av processen är bra. Även om en produkt är miljövänlig just vid an-vändningen behöver det inte betyda att den inte har påverkat miljön negativt under sin livstid. Tillverkningsprocessen kan på många olika sätt ha bidragit till miljöförstöring även om inte användningen gör det. Man måste alltså se allt i ett helhetsperspektiv. Med tanke på det ovannämnda blev vi intresserade av det förslag på examensarbete som vår handledare på universitet, Anders Olsson gav oss. Han föreslog att vi skulle göra ett arbete där vi undersökte var optimum för isolertjockleken på ett hus ligger. Detta med tanke på energi-åtgången, under hela isoleringens livstid och med hänsyn till hur mycket energi som sparas in under förvaltningstiden. Förvaltningstiden står för den största delen av energianvändningen och därför är detta en mycket viktig del. Frågeställning utvecklades och vi kom fram till fler delproblem och infallsvinklar. På vägen stötte vi på många hinder som vi inte hade räknat med och lärde oss hur viktigt det är att kunna begränsa sig.

1.1 Syfte Syftet är att få byggherrar, projektörer och entreprenörer i byggbranschen att tänka ett steg längre när de isolerar hus. Eftersom produktionskostnaden bara är en del av totalkostnaden för bygget, måste man tänka långsiktigt och även ta hänsyn till förvaltningskostnaden, framförallt hur mycket energi byggnaden kommer att förbruka. Huvudsyftet är inte är att ge några exakta siffror, utan en fingervisning om vad en ökning av isolertjockleken innebär för olika para-metrar.

1.2 Mål Vårt mål är att ta reda på optimal isolertjocklek för kv Limnologen, ett pågående bygge i Växjö, med inriktning mot transmissionsförluster. Hänsyn tas till isoleringens livscykel samt husets bruksskede. Ett andra mål är att ge exempel på hur material med lägre värmekonduk-tivitet skulle påverka den totala energiåtgången och ekonomin för byggnaden.

1.3 Problemformulering Vilken är den optimala isolertjockleken? Energipriset är beroende av tillgången och inte på miljöbelastningen, men klimatets utveckling har fått politikerna att vidta åtgärder. En av dessa åtgärder är utsläppsrätter som har införts för bland annat koldioxid. Därför har vi valt att titta på såväl total energiåtgång, koldioxidutsläpp och ekonomi. Vi kommer alltså att optimera med avseende på:

• Energianvändningen som påverkas av isolertjockleken. Denna optimering kommer att ge en fingervisning om hur energiåtgången i bruksskedet och under resten av isole- ringens livscykel förhåller sig till varandra.

Page 7: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

2

• Koldioxidutsläpp under isoleringens hela livscykel. Först studeras alternativet med fjärrvärme med biobränsle som uppvärmningskälla. Detta är vad som används till byggnaderna som uppförs på kv Limnologen. Efter det behandlas alternativet med oljepanna. Denna optimering kommer att ta hänsyn till vad som händer om bygg-naderna skulle byggas någonstans där det inte fanns tillgång till miljövänlig fjärr-värme. Detta fall är vanligt i vissa länder men kan förekomma även i Sverige.

• Byggkostnaden och kostnaden för uppvärmning under bruksskedet. Även här kommer

vi att jämföra fjärrvärme och olja som uppvärmningsalternativ. Är det rätt att bara öka på isolertjockleken, eller ska man försöka hitta nya alternativa material som inte tar så mycket plats? Vad får de i så fall kosta? Vi kommer också att göra en analys för hur stor inköpskostnaden av ett bättre isolermaterial, med hälften så hög värmekondukti-vitet skulle få vara om ett sådant fanns på marknaden. I detta fall avses fjärrvärme som upp-värmningskälla.

1.4 Metod En litteraturstudie utförs för att få mer förståelse för ämnet. Detta innefattar temat livscykel-analys samt teorin för de beräkningar som utförs. På så sätt urskiljs vilka grunder som är rim-liga att utgå ifrån, samt förslag på intressanta infallsvinklar. Resonemang förs med personer som har koppling till kv Limnologen och vårt ämne. Både kontakter via telefon, e-post och personliga träffar utförs. Företag kontaktas för att få upp-gifter angående energikostnader och koldioxidutsläpp. Vi utnyttjar även att universitet har mycket anknytning till kv Limnologen för att få tag på information. För att kunna utföra U-värdesberäkningar på de olika byggnadsdelarna samt värmebehovs-beräkningar studeras konstruktionsritningar på kv Limnologen. Detta görs även för att kunna beräkna mängderna av varje isoleringstyp. Beräkningarna som utförs jämförs sedan med re-dan genomförda energiberäkningar av WSP (2006). En ekvation utarbetas som kan användas när isolertjockleken optimeras med hänsyn till olika parametrar. Den tas fram genom att använda redan kända samband och anpassas efter vårt syfte. En alternativ metod till att studera problemet hade kunnat vara att skapa ett eget referenshus med förenklade former och funktioner. Detta skulle medföra enklare beräkningar och mindre arbete för att samla data, eftersom vi själva hade kunnat välja material och förutsättningar. Ett sådant sätt att angripa problemet skulle dock inte ge lika relevanta resultat, eftersom man då inte hade haft något verkligt fall att jämföra med.

1.5 Avgränsningar En fallstudie utförs på ett pågående projekt, kv Limnologen, som byggs utmed sjön Trummen i närheten av Växjö universitet. Vi begränsar oss till det nordligaste av de fyra husen som ska byggas, alltså hus 1 enligt Figur 4 på sidan 9. Enbart transmissionsförlusterna genom byggnadens yttre skal behandlas, alltså genom tak, väggar och grund. Köldbryggornas inverkan beaktas med ett schablonvärde från redan utförda energiberäkningar på kv Limnologen. Fönster och dörrar tas hänsyn till, men förblir konstanta

Page 8: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

3

när beräkningarna utförs. Olika installationer i huset tas inte upp och dessutom bortses de interna lasterna såsom människor, hushållsmaskiner och dylikt. Vi utför inte någon egen LCA av själva isoleringsmaterialet. Istället kommer vi att hämta uppgifter från redan utförda studier, framtagna av experter inom området. Dessa uppgifter kommer att kompletteras för att stämma överens med det projekt som vi studerar. I likhet med andra liknande studier, bland annat Adalberth (2000a) kommer vi att räkna med en byggnad som har en livslängd på 50 år. Energipriser, räntor och konjunkturer är svåra att förutsäga under så lång tidsperiod. Därför utgår vi från dagens läge. En annan anledning är att livslängden för icke inspekterbara delar antages vara 50 år enligt de allmänna föreskrifterna för konstruktionen av kv Limnologen. Enligt Adalberth (2000a) är den ekonomiska livsläng-den, avskrivningstiden, på ett hus 50 år och även det är en orsak till valet av livslängd. Det uppstår förändringar i konstruktionen om tjockleken på isoleringen blir för stor. Ekva-tionen som har utarbetats i denna studie tar inte hänsyn till förändringen. Det antas att kon-struktionen blir oförändrad men ett homogent isolerskikt läggs till. Men konsekvenserna ana-lyseras och utvärderas senare. Husets isolering består till största delen av stenull och därför ligger tyngdpunkten på detta material. Glasull behandlas inte men materialet har många likheter med stenull. För cell-plasten som finns vid grunden tas också värden fram, men inte i samma omfattning som för stenullen.

Page 9: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

4

2 Teori Under teoridelen tas väsentliga teorier upp, som ligger till grund för arbetet. Vi börjar med att gå igenom några begrepp som är viktiga att känna till. Sedan behandlas teorier för beräk-ningarna samt vad en livscykelanalys innebär.

2.1 Begreppsdefinitioner Effekt Anger hastigheten för energiomvandlingen och mäts i watt [W], där 1 W =

1 J/s. För att få ut den använda energin under en viss tid multipliceras effekten med tiden (Energi = Effekt x Tid) (NE.se, Varmahus.se).

Energi Förekommer i fler olika former: mekanisk, elektrisk, termisk och kemisk

energi. Enligt energiprincipen kan energin aldrig förintas, utan bara om-vandlas från en form till en annan. Energi mäts i enheten joule [J] (Varmahus.se).

Gradtimmar Anger det specifika värmeenergibehovet under ett år, dvs summan av

temperaturskillnaden mellan inne- och uteluft multiplicerat med den tid under vilken skillnaden råder. Alltså: 8760)( ⋅−= ui ttG , där 8760 är an-talet timmar för ett år. Enheten är Kh (Jensen, 2001; Hamrin,1996).

LCA LivsCykelAnalys, på engelska Life Cycle Assessment (livscykel-

bedömning) (Rimsjö, 2003:40). Begreppet innebär att man undersöker alla de aktiviteter som kan kopplas till en produkt under dess livstid och gör en miljöpåverkansbedömning av dessa, från ”vaggan till graven” (Gierow, 2001:107).

Primärenergi ”Energiteknisk term för energi som inte har genomgått någon omvandling.

Råolja, kol, naturgas samt vatten i utbyggda älvar räknas som primärenergi, medan el och värme är omvandlad energi” (NE.se).

Total energi- Med total energiåtgång syftar vi på den totala mängd energi som går åt åtgång. under isoleringens livscykel samt den energi som används för uppvärmning av huset orsakad av transmissionsförluster. Transmissions- Värmeförluster som sker genom byggnadsdelar via strålning, ledning och försluster konvektion. Det innebär att värme strömmar inifrån och ut, framför allt

under de kallare årstiderna. Klimatskalets U-värde, alltså grund, väggar och tak, är det som i huvudsak påverkar förlusterna (Hamrin,1996).

U-värde Definieras som ”den värmemängd som per tidsenhet passerar genom en

ytenhet av väggen då skillnaden i lufttemperaturen på ömse sidor om väggen är en grad” (Sandin, 1996). Enheten är [W/m2K].

Värmekonduk- ”Ett materials förmåga att leda värme”(NE.se). Värmekonduktiviteten tivitet anges med beteckningen λ (lamda) och enheten är [W/mK].

Page 10: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

5

2.2 Grundläggande beräkningar För att optimera isolertjockleken måste vi formulera en ekvation som tar hänsyn till viktiga parametrar. Denna bygger på välkända teorier för materials olika egenskaper när det gäller deras värmekonduktivitet. Nedan följer teorin bakom U-värdesberäkningar och värmebehovs-beräkningar.

2.2.1 U-värdesberäkningar För att kunna beräkna hur mycket energi som försvinner genom olika byggnadsdelar är man tvungen att räkna ut dess U-värde, vilket anges i W/m2K. U-värdet beräknas enligt följande ekvation:

RU 1

=

där λdR = , d = skiktets tjocklek [m] och λ = materialets värmekonduktivitet [W/mK]

För sammansatta skikt gör man en sammanvägning av de sk U-värdesmetoden ochλ -vär-desmetoden. Vid beräkning av grundens U-värde måste man dela upp den i ett yttre och ett inre randfält. Detta på grund av att markens isoleringsförmåga ökar längre in under plattan. För en mer utförlig beskrivning av U-värdesberäkningar hänvisas till (Sandin, 1996).

2.2.2 Värmebehovsberäkningar Det totala värmeenergibehovet för huset under dess förvaltningstid beräknas med följande ekvation: ( ) IQQQGE kdfTttot ⋅−++⋅⋅⋅= − 501050 /

3 [kWh]

Faktorn 50 står för husets förvaltningstid 50 år och 10-3 för att få enheten kWh istället för Wh. Öviga faktorer Qr = transmissionsförluster [W/K], Gt = gradtimmar [Kh], Qf/d = trans-missionsförsluster från fönster och dörrar [W/K], Qk = transmissionsförluster genom köld-bryggor [W/K] och I = tillförd solenergi genom fönster [kWh]. Qr räknar man ut genom att summera alla byggdelars transmissionsförluster (Qt): grund, väggar och tak. Qt beräknas i sin tur med följande ekvation: Qt = U A [W/K], där U = bygg-nadsdelens U-värde [W/m2K] och A = byggnadsdelens area [m2]. För en djupare genomgång av värmebehovsberäkningar hänvisas till Jensen (2001). Qf/d beräknas genom att summera transmissionsförlusterna för fönster och dörrar, precis som för byggnadsdelarna. Förlusterna genom köldbryggor tas från en redan utförd energiberäkning (WSP, 2006). Samma sak gäller för solenergin som tillkommer genom fönster. För att beräkna värmeenergibehovet multipliceras alla transmissionsförluster med temperatur-skillnaden, samt under hur lång tid det pågår. Sedan tillgodoräknas solinstrålningen. Då fås resultatet i enheten Ws = J. Enheten kWh = 6106,3 ⋅ Ws används och för att få ut en siffra som är jämförbar med andra fall multipliceras summan med 10-3. Det totala energibehovet slås ut på bruttoarean (BRA), beräknat enligt svensk standard SS021052 från WSP:s rapport, alltså

BRAEtot . Svaret fås i enheten [kWh/m2år].

Page 11: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

6

2.3 Livscykelanalys (LCA) På senare år har det blivit viktigare att se till ett helhetsperspektiv när det gäller tillverkning av produkter. Det räcker inte att veta att en viss produkt är miljöfarlig när den är förbrukad utan hänsyn måste även tas till hur den har påverkat miljön under hela sin livstid. Därför in-fördes i början på 70-talet begreppet LCA, som är en förkortning för ”livscykelanalys”, eller ”life cycle assessment”. Det innebär att man undersöker alla de aktiviteter som kan kopplas till produkten under dess livstid, från ”vaggan till graven” (Gierow, 2001:107; PlasticsEurope.org). För att ge en inblick i vad en LCA innebär, följer en beskrivning av processen. ISO, Inter-national Standard Organisation, har arbetat fram standarder för hur en LCA ska genomföras (Lindahl mfl, 2000). Dessa finns samlade under standarden ISO 14040-serien. Första delen 14040 behandlar allmänna principer och struktur. Enligt ISO ska en LCA-studie innefatta följande delar (EN ISO 14040:1997):

• Definition, målsättning och omfattning • Inventeringsanalys • Miljöpåverkansbedömning • Tolkning av resultat

Definition, målsättning, omfattning samt inventeringsanalys (ISO 14041) En LCA kan bli väldigt komplex och omfattande eftersom det är många parametrar inblan-dade när en produkt tillverkas (Gierow, 2001:107). ”Måldefinitionen skall beskriva varför livscykelanalysen genomförs och vad resultaten skall användas till” (Lindahl mfl, 2000). Det är viktigt att tala om sina avgränsningar och sätta systemgränser, var gränsen mot andra system ska gå. Här kommer ett exempel på vilka aktiviteter som kan ingå i en produkts livscykel (Lindahl mfl, 2000), se även Figur 1:

• Utvinning av råmaterial • Förädling av råmaterial • Tillverkning/produktion • Transporter • Användning • Underhåll • Återvinning/Återanvändning • Avfallshantering

Avgränsningar måste göras för flera olika nivåer:

• Mot natursystem • Mot andra produkters livscykler • Geografiskt • I tiden

Figur 1 – Överblick av en produkts livscykel från ”vaggan till graven”.

Page 12: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

7

Det är också viktigt att ställa krav på data. Det måste bestämmas i förhand hur gammal den får vara, vilken geografisk täckning den ska ha och vilken teknik den ska samlas in med. Även den sk funktionella enheten måste definieras. Det innebär att man bestämmer sig för vilken enhet som resultatet ska erhålls i. Anledningen till att det här är för att kunna ha något att referera in- och utflödena till (Rimsjö, 2003). Inventeringsanalys Inveteringsanalys innefattar datainsamling och beräkningar för att kartlägga resurser såsom råvaror, energiflöden och annat till det system som har definierats (EN ISO 14040:1997; Rimsjö, 2003). Beroende på vilka mål och definitioner som har angivits för LCA-studien kan den data som samlats in tolkas på olika sätt. Inventering är den process som kräver mest re-surser. Det är viktigt att hänsyn tas till de praktiska begränsningarna för datainsamlingen och att dessa dokumenteras i rapporten (EN ISO 14040:1997). Inventeringsanalysen är en iterativ process, vilket innebär att den hela tiden är föränderlig. Efterhand som data samlas in fås nya kunskaper om systemet. Det leder till att nya avgräns-ningar får göras och att mer information behövs för att uppnå de mål som satts upp (EN ISO 14040:1997). I inventeringsanalysen används de data som samlats in till beräkningar. Det är viktigt att varje värde fördelas ut på rätt del av processen, sk allokering. Vid beräkningar av energiflödena är det viktigt att tänka på att energin kommer från olika källor och därför måste de räknas om till en gemensam nämnare, primärenergi. Det är viktigt att ta hänsyn till vilken ursprungskälla som används vid elproduktion och vilken verkningsgrad som erhålls (EN ISO 14040:1997; Lindahl mfl, 2000). Miljöpåverkansbedömning (ISO 14042) Med miljöpåverkansbedömning översätts resultaten från inventeringsanalysen till potentiella miljöeffekter. Det innebär att olika resultat sorteras, för att härledas till rätt miljöeffekt. Valet av miljöeffekter och detaljeringsgraden utgår ifrån de definitioner och mål som tidigare satts upp (EN ISO 14040:1997). Tolkning av resultat (ISO 14043) ”Syftet med tolkningsfasen är att analysera studiens resultat, utvärdera och förklara dess be-gränsningar samt att komma fram till slutsatser och rekommendationer” (Lindahl mfl, 2000). I tolkningen vägs alltså resultaten från inventeringsanalysen och miljöpåverkansbedömningen samman. Tolkningen är en av de viktigaste faserna, eftersom måldefinitionen ska uppfyllas där. Resultatet ska ligga som grund för rekommendationer och slutsatser för fortsatt utveck-ling av produkten (EN ISO 14040:1997). Rapportering När livscykelanalysen är färdig och rapporten ska skrivas är det viktigt att det görs full-ständigt och noggrant. Alla resultat ska redovisas på ett transparent sätt. Det ska vara lätt att se var informationen har hämtats, hur osäkra källorna är, svårigheter bakom att få fram vissa resultat och förekommande avgränsningar. Omfattningen på rapporten ska ha definierats i början på LCA-studien (EN ISO 14040:1997; Lindahl mfl, 2000).

Page 13: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

8

3 Förstudie Förstudien inleds med en allmän beskrivning av kv Limnologen. Därefter preciseras de isole-ringsmaterial som huset består av. För att få siffror till hur mycket energi som går åt för att tillverka de olika isoleringstyperna har en tidigare utförd LCA-rapport (Schmidt mfl, 2003), samt en Eco-profil (PlasticsEurope, 2006) lästs. Dessa sammanfattas och resultat från dem sammanställs i avsnitt 3.3 Livscykelanalys (LCA) av isolering. Sedan genomförs grund-läggande beräkningar som utgör underlaget till beräkningarna av optimum för varje del-problem.

3.1 Allmän beskrivning av kv Limnologen Kv Limnologen är en del i ett större trä-byggnadsprojekt – Välle Broar, den mo-derna trästaden – som har börjat byggas i Växjö. Byggnationen på kv Limnolo-gen består av fyra bostadshus på 8 vå-ningar, som sammanlagt har 134 lägen-heter. Det ligger vid sjön Trummen, mellan stadens centrum och stadsdelen Teleborg, där universitetet finns. Storleken på lägenheterna varierar från ett rum och kök till fem rum och kök. Alla lägenheterna har sjöutsikt, fönster i minst två väderstreck och balkong med kvällssol. De flesta lägenheterna har två balkonger. Den totala bruksarean, BRA, är 3146 m2 för varje huskropp. På grund av dåliga markförhållanden är grunden pålad. Bottenvåningen är gjord av plats-gjuten betong vilket ger en stabil grund för resterande våningar och är nödvändig för att hålla emot vindkrafter. De andra sju våningarna byggs upp av prefabricerade element med massivt trä som stommaterial.

Projektet ingår i Sesac, som är en del av ett europeiskt energiprojekt som kallas Concerto. Ett av målen med bostäderna är att sänka deras energiförbrukning för uppvärmning till 95 kWh/m2år respektive 20 Wh/m2år för elförbrukning. Därför har varje lägenhet individuell uppmätning av dess värmeförbrukning. Bygget utförs som delad entreprenad. Beställaren av bygget är Midroc Property Development och Arkitektbolaget AB har ritat husen. NCC Construction är bygg-entreprenören som står för pålningen, grunden, den platsgjutna bottenvåningen samt montering av den prefabricerade trästommen. För leverans av stommen är Martinsons Byggsystem AB ansvarig.

Figur 3 – Bottenvåningen är gjuten och tältet som ska skydda träkonstruktionen under monteringen är på plats. Bilden är tagen den 20:e mars 2007.

Figur 2 – Bild från Arkitektbolaget AB som visar tänkt utformning av området. Arkitekt – Ola Malm.

Page 14: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

9

Dessutom har de samordningsansvar för brand, ljud, värme, sanitet, ventilation och sprinkler då system för detta till stor del är inbyggda i de prefabricerade väggelementen. Elen upphandlas separat och är oberoende av de andra entreprenaderna. Komplettering med gips och inredning utförs av J. Svensson Bygg AB, JSB (Skogsindustrierna.org; Sjökvist, platschef 070419, muntlig källa). Pålningen är i skrivandets stund färdigställd till samtliga hus, medan den gjutna bottenvåningen är klar för hus 1 och 2 (se Figur 4). Trästommen för hus 2 beräknas vara klar i slutet på september. En visningslägenhet planeras dock att vara klar invändigt den 9-10:e juni. Därefter påbörjas arbetet för hus 1. Resterande arbete för hus 3 och 4 är i skri-vande stund inte upphandlat.

3.2 Beskrivning av material Till kv Limnologen används två olika sorters isoleringsmaterial – stenull och cellplast. Sten-ullen används till tak och väggar och förekommer både i form av skivor med olika tjocklek, densitet och som lösull. Cellplast används som isolering för grunden.

3.2.1 Mineralull – Stenull Det finns två huvudgrupper av mineralull – stenull och glasull. Stenull består huvud-sakligen av stenråvaror som diabas och basalt. Proportionerna för stenull är 98 % mineraler och de resterande 2 % är bindemedel och olja (EURIMA, digital källa). Briketter framställs av stenråvarorna och olika typer av industriellt avfall från ce-ment och slagg från ståltillverkning. Detta smälts sedan samman i en kraftig smält-ugn, samtidigt som man tillsätter mycket luft. Under denna process bildas de fibrer som bygger upp isoleringen. För att binda ihop fibrerna till skivor och andra pro-dukter används ett bindemedel, till exem-pel Bakelit, som tillsätts i en spinn-kammare. Där ser en pendel till att fib-rerna blandas och att rätt densitet erhålls. Dessutom tillsätts lite olja för att binda dammet och gör produkten vattenavvisande. Efter det skärs stenullen i önskat format och packas in i polyetenfolie (Schmidt mfl, 2003; EURIMA, digital källa).

Figur 5 – Förenklad bild av tillverkningsprocessen för stenull (www.eurima.org).

Figur 4 – Situationsplan över kv Limnologen i Växjö. Det är det nordligaste huset, hus 1, som studien baseras på.

Page 15: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

10

Stenullens fibrer bildar en struktur som hindrar konvektion1. Den stora mängden små luft-fickor gör att ledningen i materialet blir mycket liten. Dessutom blir den termiska drivkraften mycket liten mellan luftfickorna, då temperaturskillnaden är marginell. Mineralull är ett sta-bilt oorganiskt material och brinner inte. Det absorberar inte fukt och bryts inte ner. Förutom sin goda värmeisolerande förmåga utnyttjas den ofta som bullerabsorbent och som brandisole-ring. För tillverkning av lösull tar man tillvara på spill, dels från den egna produktionen, samt från byggarbetsplatser. Den tillverkas genom att spill från isoleringsskivor rivs upp (Paroc, 2006; EURIMA, digital källa)

3.2.2 EPS – Cellplast Först beskrivs framställningen av råmaterialet polystyren och därefter tillverkningen av EPS, cellplastskivorna. Tillverkning av polystyren All plastproduktion börjar genom att råolja destilleras och delar upp sig i olika delar. Detta görs i ett raffinaderi, där oljan värms upp. Då avges olika ämnen vid varierande temperaturer och svalnar sedan av efterhand i ett högt torn och på så sätt skiljs ämnena åt. Varje ämne är uppbyggt av kolväten, med varierande molekylstorlek. Ett av dessa ämnen är nafta, som är den centrala råvaran i plasttillverkningen (NE.se; PlasticsEurope.org). Genom ytterligare upphettning krackar naftan (faller sönder) till mindre kolvätemolekyler. Under en kemisk pro-cess, polymerisation, länkas dessa ihop till en polymerkedja. Polymerkedjan är uppbyggd på olika sätt beroende på vilken plast det handlar om2 (PlasticsEurope.org). Plast är ett samlingsnamn för en rad olika produkter som alla har olika egenskaper på grund av deras olika uppbyggnad och som har anpassats efter ändamålet. En av dessa produkter är polystyren, som är råvaran vid tillverkning av EPS (PlasticsEurope.org). EPS – Expanderad polystyren Grundisoleringen till Kv Limnologen är cellplast som är EPS, expanderad polystyren. Rå-varan till cellplasten är ett granulat, små kulor polystyren som har fått absorbera 4-7 % pen-tan. Materialet är uppbyggt av slutna luftceller och totalt är ungefär 98 % luft och 2 % poly-styren. Det ger ett bra isoleringsmaterial eftersom luft inte leder värme bra (Sundolitt, digital källa; Burström, 2006). Tillverkningen av cellplasten sker genom en jäsprocess i två steg. Den första delen är förs-kummning. Materialet värms upp med ånga och pentanet expanderar upp till 50 ggr och ku-lorna blir ihåliga. Därefter smälts kulorna samman för att bilda sammanhängande block. Dessa skärs slutligen ner till önskade former med hjälp av glödtrådar (Kemikalieinspektionen; Genevads). Det finns många återvinningsmöjligheter för EPS. Använd EPS kan malas ner, för att blandas ner i nytillverkat granulat vid förskummning. Slutprodukten kan användas till nya isoler-skivor. Det går även att göra förpackningar av cellplasten, eller blanda den med betong då man vill ha lättballast. Ibland är cellplasten dock för smutsig eller transporterna till åter-vinningsstationerna alltför långa för att det ska löna sig och då är förbränning ett bättre alter-nativ. Vid fullständig förbränning bildas enbart koldioxid och vatten (Genevads, digital källa).

1 Konvektion innebär att värme överförs via rörelser i luften. 2 Det finns två huvudtyper av plaster – termoplaster och härdplaster. Termoplaster blir mjuka när de hettas upp och kan då omformas. Det är däremot inte är möjligt med härdplaster.

Page 16: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

11

3.2.3 Alternativa material Det finns alternativa material idag som ännu inte har fått något större genomslag på mark-naden. Ett exempel är Thermoreflekt. Enligt återförsäljaren, Wiedland (digital källa), reflek-terar materialet runt 95 % av värmestrålningen tillbaka till rummet och fungerar samtidigt som diffussionsspärr. För att det ska fungera optimalt krävs det att materialet monteras bakom innegipsskivan med ett mellanrum på 25 mm. Dess tjocklek är endast 8 mm och skall enligt återförsäljaren motsvara 150 mm mineralull, vilket dock kan diskuteras då ingen vetenskaplig studie utförts. I princip är materialet uppbyggt av två lager aluminiumfolie som skiljs åt av en polyetenplast med luftfyllda celler. Priset är rimligt, men frågan är om det klarar alla krav som ställs idag. Thermoreflekts ljudisolerande egenskaper är i stort sett obefintlig och detta måste lösas på något annat sätt. Idag används det främst till lantbruk, industrilokaler och tillbyggnader där vanlig isolering är svår att använda. Isoleringen skulle antagligen passa bäst vid tilläggs-isolering av äldre hus då man skulle slippa bygga om konstruktionen nämnvärt.

3.2.4 Val av material På grund av att byggandet av kv Limnologen genomförs som en delad entreprenad är alla isoleringsmaterial inte uppköpta än. Man vet därför inte med säkerhet vilka som kommer att användas. I Tabell 1 presenteras de antaganden och val av material som gjorts inför de fort-satta undersökningarna. Tabell 1 – I tabellen redovisas de antaganden och val av material som gjorts inför de fortsatta undersök-ningarna.. Isoleringsdel Benämning λ [W/mK] ρ [kg/m3]Takskiva PAROC UNS 37z Vägg-/Bjälklagsskiva 1303-00 * 0,037 28 Lösull PAROC Rockwool 127-03 ** 0,041 33 Väggskiva PAROC UNS 37z Vägg-/Bjälklagsskiva 1303-00 0,037 28 Fasadskiva Roxull Serpo 321 *** 0,037 100 Grundskiva Sundolit EPS 80 0,038 17

* Är ej uppköpt i skrivandets stund men det blir troligtvis Paroc. ** Är ej uppköpt i skrivandets stund. Vi har antagit en sorts lösull med medelbra värmemotstånd. *** Har inte hittat uppgifter om Roxull Serpo 321 som används till bygget, men enligt Parocs översättnings-

tabell är dess motsvarighet PAROC Fas 2 Putsskiva 385-00.

3.3 Livscykelanalys (LCA) av isolering Först följer en sammanfattning av LCA-rapporten (Schmidt mfl, 2003) för stenull, utförd av Force Technology (digital källa), ett konsultföretag, specialiserat inom energi och miljö. Rapporten är utförd på beställning av Rockwool-koncernen som Roxull tillhör. Den avser till-verkningen på en stor fabrik i Danmark. För cellplast finns det inte någon komplett LCA och därför utgår vi ifrån en Eco-profil. Denna är utförd av PlasticsEurope (2006) som är en branschorganisation för plasttillverkare i Europa. Vi har valt att lägga störst vikt på stenullen eftersom den största andelen av husets isolering består av det. Tyvärr redovisar rapporterna inte alla delresultat, vilket leder till att vi inte har haft möjlighet att ersätta delresultat med siffror som är uträknade specifikt till vårt projekt. Vårt mål är att se hur mycket primärenergi som används under isoleringens livscykel, från ”vaggan till graven”.

Page 17: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

12

3.3.1 Allmänna principer och struktur – stenull Rapporten är gjord enligt standarden ISO 14040 och uppfyller alltså de krav som ställs där. Vissa uppgifter har inte kunnat lämnas i rapporten, eftersom tillverkare har velat hålla dem hemliga. De som har granskat rapporten innan den godkänts har givetvis fått tillgång till dessa. Introduktion och struktur Genom studien jämförs stenull med alternativa material som lin och pappersull. Stenull är idag dominerande på marknaden, men man vill se om det finns alternativ. Livslängden för isolering är antagen till 50 år. En så lång livstid ger möjligheter för flera olika scenarion i framtiden och det är därför svårt att få exakta siffror. Mål och definition Målet är att göra en vetenskaplig rapport om LCA för de tre olika typerna av isolering. Där ingår bland annat energiåtgången under isoleringstypens livscykel. Den ska representera en jämförbar LCA för stenull, lin och pappersull. Funktionell enhet Den funktionella enheten är definierad efter hur mycket isolering som krävs för att ge värme-motståndet 1 m2K/W, vilket motsvarar 1,185 kg för stenull. Den termiska resistansen är all-mänt accepterad som en meningsfull och funktionell enhet. Den gör det möjligt att bedöma alla delar av LCA:n för de tre materialen, från produktion tills det att pengar sparas in under förvaltningstiden. Systemgränser De generella systemgränserna är satta efter de nuvarande systemen på den europeiska mark-naden. Huvudprincipen för det var att bara de processer som påverkas om mängden material ökar är medräknade. Påverkas flera olika processer av en ökning så används ett medeltal av de data som samlats in. Allmänna systemgränser vid energianvändning All insamling av data för energianvändningen, har kommit från olika källor, med olika kva-litet på data. De viktigaste är dock hur de uppskattar energikonsumtionen, samt relaterade utsläpp. En del data är framräknade genom noggrann kalkylering, där även utsläpp och andra skador på miljön är medräknade, medan andra inte har det, utan istället bara anger energi-användningen i primärenergi [MJ/kg]. Man har dock utgått från vissa datainsamlingar som tidigare utförts, för att räkna energianvändningens påverkan så noga som möjligt. Den del som är svårast av energiberäkningen är där el används. Detta beror på olika länder utgår från varierande energikällor för att framställa elektricitet3. I rapporten utgår man från ett scenario där ett medeltal för den Europeiska elproduktionen under 1994 har använts. För vissa delar i livscykeln har energikällorna för elektriciteten varit okända och därför har det varit svårt att få ut några exakta värden. Beroende på vilket scenario som väljs varierar det slutliga resultatet med cirka 5 %.

3 I Sverige framställs elen genom 45 % kärnkraft och 45 % vattenkraft, vilket ger en relativt ”ren” el, dvs som inte ger några direkta utsläpp (Adalberth, 1999)

Page 18: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

13

Dataformat och kvalitet ”The Council of European Producers of Materials for Constructions” (CEPMC) har etablerat ett format för att rapportera data, vilket man har utgått ifrån i rapporten. Inventeringsresultaten är representerade per kilo färdigproducerat material, samt för en funktionell enhet av mate-rialet. Man har strävat efter att utgå från relevanta och nya källor. Överlag bedöms all data för de tre olika systemen vara medelbra. Alla data har behandlats likvärdigt vid samman-vägningen och därför har man antagit att de olikheter som kan förekomma, inte har påverkat det slutliga resultatet på ett påtagligt sätt.

3.3.2 Tolkning av inventering och resultat - stenull När LCA-studien gjordes var det inte möjligt att ta fram energiåtgången vid råvarutvinningen för varje specifikt material. Därför har de använt en tidigare utförd studie som källa för ener-giåtgången. Dessutom antogs stenråvarorna ha samma energiförbrukning då underlag fattades och utvinningen av dem liknade varandra. För att ta hänsyn till transporternas inverkan har man utgått ifrån medeldistanser, samt sce-narion som är tagna från en tidigare utförd rapport. Eftersom transporterna ofta är en liten del i den totala livscykeln, har inte så stor vikt lagts ner på att få fram exakta siffror. För att få en uppfattning om hur mycket transporterna bidrar har vi räknat fram ett eget värde för Parocs fabrik i Hässleholm. Till vår hjälp hade vi Lisa Finn som är miljöansvarig på före-taget. Enligt beräkningarna blir det 0,47 MJ/kg isolering. Transportsträckorna över haven är framräknade mha distances.com och för transporter på land har fågelvägen mätts upp mha GoogleEarth. Energiåtgången per kg och km är hämtad från Adalberth (1997). För att göra en rättvis bedömning har vi inte ersatt dessa siffror för Parocs produkter, eftersom vi inte har andra data om Parocs tillverkning. Parcos produktionskedja skiljer sig inte särskilt mycket från Rockwools och därför ger detta endast en liten felmarginal. Vid tillverkning av mineralullen används briketter där alla råvaror ingår förutom bindemedel. Briketterna består till 77 % av mineraler som kommer direkt från naturen. De resterande 23 % kommer från olika slags restprodukter4. Av det som kommer ut ur smältugnen är ungefär en tredjedel spill och återvinns vid framställning av briketterna. Tillverkningen av mineralullen går till enligt avsnitt 3.2.1 Mineralull – Stenull. Denna och transporterna av bindemedlet be-skrivs mycket ingående medan det inte finns några delresultat för tillverkningen av isolerings-skivorna. Materialet monteras för hand på byggarbetsplatsen och det är viktigt att utförandet görs på rätt sätt så att tillfredsställande funktion uppnås5. Roxull har utvecklat en återvinningstjänst för byggarbetsplatser i många länder. Detta utnyttjas dock inte på byggarbetsplatsen vid kv Lim-nologen där man sorterar spillet som brännbart avfall. Användningsfasen, alltså när huset be-bos påverkar inte omgivningen på ett negativt sätt och dess livslängd är beräknad till 50 år. På så sätt behövs inte något underhåll inom denna tidsperiod. Att återanvända isoleringsskivorna efter 50 år är ej troligt. Det skulle innebära att skivorna måste tas ut intakta från det rivna huset, för att sättas in i en ny konstruktion. Dessutom kom-mer de ha lägre prestanda och annorlunda form, än vad nya skivor skulle ha. Återvinning är dock möjligt, men antas uppgå till max 20 % av använd isolering. Det lönar sig däremot att 4 Restprodukterna är: vitt damm från cementproduktion, slagg från stålproduktion, aluminiumsilicat från stålgjuterier, återvunnen mineralull från byggarbetsplatser, ugnar och slutligen brikettdamm. 5 Enligt rapporten minskar R-värdet med 5 % vid ett glapp på 10 mm med 100 mm isolering.

Page 19: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

14

använda isoleringen som land- eller vägfyllnad, istället för att ta ut skivorna och frakta dem till tillverkaren och återvinna dem. Den funktionella enheten som vi utgår ifrån är [kWh/kg]. Enheten kWh i täljaren har vi valt, istället för MJ som används i LCA-rapporter, för att det är ett vedertaget begrepp inom bygg-branschen. Enheten kg har vi valt för att lätt kunna räkna ut total energiåtgång för produktion och transport, samt kunna räkna om det till olika parametrar såsom koldioxidutsläpp och kostnader. Tabell 2 – Resultaten av inventeringen. Den sammanställda siffran blir enligt LCA-rapporten (Schmidt mfl, 2003) för energi, 17,5 MJ/kg isolering, vil-ket vi räknar om till kWh/kg. Resultat blir då 4,86 kWh/kg. För koldioxidutsläppen räknar man med 1200 g/kg isolering (se Tabell 2). En grov uppskattning av energiåtgångens fördelning visas i Figur 7 på nästa sida.

Figur 6 – En förenklad bild av livscykeln för stenullsprodukter. Systemgränserna motsvarar tillverkningen av stenull i de flesta länder. Det som skiljer dem åt är att tillverkningen av koks ibland endast är för intern användning.

Energi [kWh/kg] CO2 [g/kg] 4,86 1200

Brikett produktion

Smältugn - smält sten

Spinnkammare - fibrer

Brikettbindare -Cement, lera

Förvärv av industriellt avfall - Cement, lera

Förvärv av råmaterial av sten - Cement, lera

Återanvänd stenull

Koks, syre och luft

Beskärning och paketering

Installering av isolering

Användning av isolering

Nedmontering Återanvändning

Vägfyllnad

Landfyllnad

Användbart avfall

Andra fabriker

Produktion av råmaterial till bindemedel

Produktion av bindemedel

Page 20: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

15

Figur 7 – Grov uppskattning av energiåtgången fördelad över isoleringens livscykel. Energiåtgången är relativt jämt fördelad mellan framställningen av råvarumaterial och tillverkningen av isoleringen.

3.3.3 Eco-profil, EPS - cellplast I Eco-profilen redovisas inventeringar för vilka ämnen som uppstår och släpps ut, samt hur mycket energi som går åt under cellplastens livscykel. En beskrivning av hur tillverkning av cellplast går till finns också, vilken vi delvis utgått ifrån. Standarden ISO 14040 har använts för insamlingen av information, men alla krav uppfylls inte eftersom ingen miljöpåverkans-bedömning eller kritisk granskning av resultatet har utförts. Tillsammans med en byggvaru-deklaration för EPS-cellplast (Sundolitt, 2002) och kontakt med Sundolitt (Valaas, miljö-ansvarig på Sunde, 070420, muntlig källa), som tillverkar EPS–cellplast, har vi sammanställt dessa uppgifter. Detta har gjorts så noggrant som möjligt för att kunna användas till beräk-ningarna.

3.3.4 Tolkning av inventering och resultat – EPS – cellplast I jämförelse med stenullen går det dock åt betydligt mer energi för att ta fram råmaterial till den färdiga produkten. Sundolitt får sin råvara från sitt moderbolag Sunde, som ligger i Åle-sund, men eftersom det inte finns angivet några siffror på hur mycket, har inga beräkningar för transporter kunnat göras. I enlighet med rapporten för stenull kan det dock antas att de har ringa inverkan på slutresultatet. Enligt byggvarudeklarationen från Sundolitt, kräver hela pro-cessen för framställning av råmaterialet så mycket som 82 MJ/kg färdig isolering. Tillverkningen och produktionen går till enligt avsnitt 3.2.2 EPS – cellplast och kräver totalt 5,0 MJ/kg isolering. Resterande energi som enligt våra slutsatser från rapporterna skulle vara 1,6 MJ/kg, går åt vid transporter från fabriken ut till återförsäljare, byggarbetsplatser och för återvinning. Alla dessa transporter sker med lastbil från Sundolitt. Maskiner och lyftanordningar används endast i ringa omfattning på byggarbetsplatserna och tas därför inte med i beräkningarna. Cellplasten monteras sedan slutligen för hand och kräver alltså ingen energiförbrukning vilket inte heller användningen av cellplasten gör. Produktens livslängd antas vara samma som byggnadens, alltså 50 år. Enligt avsnitt 3.2.2 EPS – cellplast kan använd EPS-cellplast både återanvändas och åter-vinnas på flera olika sätt. 1 kg cellplast lika mycket energi som 1,3 liter olja, vilket motsvarar 47 MJ = 13,1 kWh. Denna energi ligger alltså inbyggd i cellplasten.

Page 21: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

16

Den totala siffran för energiåtgång, som sammanställts från Eco-profilen (PlasticsEurope, 2006) när det gäller EPS-cellplast, slutar på 88,6 MJ/kg. Detta räknar vi om till 24,61 kWh/kg, för att kunna använda den till våra beräkningar. För koldioxidutsläppen är mot-svarande siffra 2500 g/kg isolering (se Tabell 3). Jämfört med resultaten för stenull är siff-rorna höga per kilo färdig isolering, men kompenseras i viss mån av att cellplastens densitet är mycket lägre än stenullens. Tabell 3 – Resultaten av inventeringen. Energi [kWh/kg] CO2 [g/kg] 24,61 2500

Figur 8 – En förenklad bild av cellplastens livscykel. Sammanställning från PlasticsEurope.org och Sundolitt samt tidigare beskrivning för tillverkning av EPS.

Raffinaderering

Utvinning av råolja

Nafta

Kolväte-molekyler

Krackning

Absorbering av pentan

Polymerisering

Förskumning

Polystyren

Granulat

Beskärning och paketering

Sammansmältning

Installering av isolering

Användning av isolering

Nedmontering Förbränning

Återanvänd cellplast

Återvinning

Nedmalning

Page 22: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

17

Figur 9 - Grov uppskattning av energiåtgången fördelat över cellplastens livscykel. Orsaken till att energiåtgången för råvarumaterialet är så stor är att mycket är energi är inbyggt i mate-rialet.

3.4 Grundläggande beräkningar Här genomförs samtliga beräkningar som är nödvändiga för att kunna bestämma optimum för isoleringen. Först bestäms respektive byggdels U-värde, för att det totala värmeenergibehovet sedan ska kunna beräknas. Sedan sammanställs dessa värden med dem som framgår av Tabell 2 för stenull respektive Tabell 3 för EPS.

3.4.1 U-värdesberäkningar Vi har beräknat u-värdet för de byggnadsdelar som ingår i det yttre skalet, vilka är följande: Tak:

• Takmoduler med isoleringsskivor • Vindsbjälklag med lösullsisolering

Väggar:

• Betongstomme med väggskiva, panel • Betongstomme med fasadskiva, puts • Trästomme (85 mm) med väggskiva, panel • Trästomme (85 mm) med fasadskiva, puts • Trästomme (95 mm) med fasadskiva, puts • Fönster/fönsterdörrar • Dörrar

Grund:

• Platta på mark med cellplast (yttre randfält <1m) • Platta på mark med cellplast (inre randfält 1-6m)

Page 23: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

18

För enkelhetens skull slås väggarna samman till två grupper inför de fortsatta beräkningarna – väggskiva med panel, samt fasadskiva med puts. Det har gjorts eftersom U-värdet är samma för samtliga väggar, förutom för första våningen med betongstomme. Skillnaden är runt 6,5 % och med tanke på att det bara är den första våningen, rör det sig om mindre än 1 % felmarginal. På grund av övriga antaganden och avgränsningar är detta försumbart. Vi väljer att göra det här för att det förenklar beräkningarna och gör dem mer överskådliga. Det bör även nämnas att det finns ytterligare ett inre randfält för grunden (>6m). Denna yta bortses dock eftersom det endast rör sig om någon kvadratmeter. Delresultaten presenteras i Tabell 4 och för fullständiga beräkningar och resultat se Bilaga 1. Tabell 4 – Delresultat för beräkning av U-värden Byggdel U-värde [W/m2K]Takmoduler med isoleringsskivor 0,11 Vindsbjälklag med lösullsisolering 0,09 Väggskiva med panel 0,15 Fasadskiva med puts 0,15 Fönster/fönsterdörrar 1,2 Dörrar 1,3 Platta på mark, yttre randfält (<1m) 0,14 Platta på mark, inre randfält (1-6m) 0,11

3.4.2 Beräkning av areor Vid beräkning av areor har vi utgått från de ritningar vi fått rörande Kv Limnologen, vilket innefattar delar av arkitektritningar (Arkitektbolaget AB), konstruktionsritningar för trä (Martinsons), samt konstruktionsritningar för betong (Tyréns). Måttsättningen på dessa har varit bristfällig och därför har mått fått mätas upp direkt på ritningarna. Alla redovisade areor utgår från invändiga mått. Takets area kan delas in i två olika delar:

• Lösullsisolering på vindsbjälklag • Isoleringsskivor i takmoduler

De delar som innehåller lösull är uppbyggda av takstolar, där vindsbjälklaget är isolerat, me-dan de delar som har isoleringsskivor är isolerade direkt under yttertaket. Båda taken är dock ventilerade. Delen med isoleringsskivor har endast en begränsad ventilation med en luftspalt på 50 mm. Den uppmätta arean är den isolerade delen av taket (se Tabell 5). Tabell 5 – Delresultat för areor av tak Takisolering Areor [m2] Lösullsisolering 243,3 Isoleringsskivor 132,9 När den optimala tjockleken på isolering för väggarna undersöks kommer innermåtten att vara konstanta och isoleringens tjocklek att växa utåt. För att få ut areorna på väggarna har vi först beräknat bruttoarean för väggen och sedan dragit bort fönster- och dörrareor, med avseende på håltagningsstorleken (se Tabell 6 sid 19). Vi har alltså delat in väggarna i två olika typer:

• Väggskiva med panel • Fasadskiva med puts

Page 24: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

19

Anledningen till att vi har skiljt på dem, är att de är uppbyggda med olika typer av isolering, väggskiva och fasadskiva. Energiåtgången och koldioxidutsläppen vid tillverkningen är den samma per kg enligt sammanställningen i avsnitt 3.4.1 Stenull. På grund av att de har olika densitet, skiljer sig dessa dock åt vid beräkningarna. Det är alltså viktigt att ta hänsyn till när vi sedan ska optimera. Tabell 6 – Delresultat för areor av väggar, fönster/fönsterdörrar och dörrar för respektive väderstreck. Väggisolering, Areor SO [m2] SV [m2] NV [m2] NO [m2]Väggskiva med panel 581,6 20,4 17,8 71,4 Fasadskiva med puts 63,8 358,9 602,5 232,4 Fönster/fönsterdörrar 224,2 79,1 241,5 168,1 Dörrar 5,1 2,1 9,6 0 Grunden är uppdelad i följande delar:

• Platta på mark med cellplast (yttre randfält <1m) • Platta på mark med cellplast (inre randfält 1-6m)

Eftersom huset är mer än 12 m brett, får vi egentligen även ett inre randfält som gäller för >6 m. Denna area blir dock bara lite mer än 2 m2 och vi bortser från denna i fortsättningen eftersom den är så liten i förhållande till den totala arean. Se Tabell 7 för delresultat och för fullständiga beräkningar se Bilaga 2. Tabell 7 – Delresultat för areor av grund Grundisolering Areor [m2] Yttre randfält <1m 92,0 Inre randfält 1-6m 374,9

3.4.3 Värmebehovsberäkningar Den värmebehovsberäkning som utförts gäller enbart för transmissionsförluster och en me-deltemperatur har antagits inomhus gällande för hela huset. Varje lägenhet har sitt specifika värmebehov. Är det kallare i en lägenhet, vägs detta upp av att det är varmare i en annan. Då de lägenhetsskiljande väggarna är välisolerade, blir drivkraften minimal av dessa temperatur-skillnader. Det enda som är viktigt är att någon lägenhet inte behöver kylas, istället för att värmas upp. Då blir det en helt annan sak, eftersom det går åt mycket energi vid kylning. Detta innebär alltså enligt våra antaganden att innerväggar och mellanbjälklag inte påverkar värmebehovet för huset. Vi räknar med ett endimensionellt värmeflöde, som går vinkelrätt mot väggarna och tar alltså inte hänsyn till värmeströmning genom hörn och dylikt. Det innebär att de areor, som vi tidi-gare nämnt i värmebehovsberäkningarna, är invändiga. Antalet gradtimmar för transmissionsförlusterna har vi själva räknat ut. Vi har utgått från normalårstemperaturen för Växjö, som ligger på 6,5ºC (Hamrin, 1996). Innetemperaturen har vi satt till 21ºC eftersom de som gjort energiberäkningen från WSP, har antagit denna tempe-ratur. Tidigare har 20ºC varit en normal innetemperatur vid beräkningar, men då temperaturen ofta är högre i verkligheten har man valt att dimensionera för en högre temperatur. För att få ut värmeenergibehovet för ett år, multiplicerar vi sedan den totala värmeförlusten, Qt, med gradtimmarna, Gt. Vi får då svaret i kWh. Eftersom resultatet bör vara jämförbart med tidi-gare beräkningar, divideras summan med BRA, 3146 m2 (WSP, 2006). Sedan multipliceras

Page 25: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

20

även värmeenergibehovet för ett år, med förvaltningstiden, 50 år. Då fås det totala värme-energibehovet under husets ekonomiska livslängd och dessa resultaten visas i Tabell 8. För fullständiga beräkningar se Bilaga 3. Tabell 8 – Resultat för värmeenergibehovsberäkningar. Det bör noteras att resultaten enbart gäller för trans-missionsförlusterna. Värmeenergibehov per år E=Gt(QT+Qf/d+Qk)-I 79 973 kWh/år Värmeenergibehov under 50 år Etot=Ex50 3 998 630 kWh Energiåtgång per m2 och år Et = E / BRA 25,4 kWh/m2år

Page 26: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

21

4 Beräkning av optimum Här presenteras tanken bakom ekvationen och därefter specifikt för varje optimering. Först beräknas optimum för total energiåtgång enligt definition i 2.1 Begreppsdefinitioner. Opti-meringen görs mot totalt antal förbrukade kWh. Därefter görs en optimering för minskade koldioxidutsläpp. Där jämförs fjärrvärme (biobränsle) med oljepanna (fossila bränslen) som uppvärmningskälla till huset. Efter det utförs en kostnadsoptimeringen återigen med hänsyn till biobränsle och oljeuppvärmning som energikälla. Sedan görs en analys för hur mycket ett material får kosta om det tillverkas med hälften så stort λ-värde. Till sist görs en känslig-hetsanalys för fallet med total energiåtgång som exempel. För att räkna ut en optimal tjocklek på isoleringen har en ekvation tagits fram för varje opti-meringsfall. Samtliga ekvationer är uppbyggda av de samband som presenteras i teoriav-snittet. Ekvationen består i stort sett av två olika delar och uttryckt i text skulle den kunna skrivas som:

Totalsumma = Isoleringsdel + Förvaltningsdel = (Nuvarande isolering + tilläggsisolering) + Förvaltning

Den första delen motsvarar värden för isoleringens livscykel. Denna del kallas i fortsättningen för isoleringsdelen. Den andra står för husets förvaltningstid. Isoleringsdelen motsvarar total energiåtgång, koldioxidutsläpp, eller inköpspris för tillverkning i dagsläget samt hur mycket det ökar för respektive del då tjockleken på isoleringen ökas med x meter. Den andra delen representerar dessa tre faktorer under förvaltningstiden. När x ökas, ökar till exempel energi-åtgången vid tillverkning, samtidigt som ökningen ger ett bättre U-värde för byggnadsdelarna. Detta leder i sin tur till att energiåtgången vid förvaltningsdelen minskar, se Figur 10. Isoleringsdel Förvaltningsdel

Figur 10 – Figuren beskriver principen för hur ekvationen är uppbyggd. När isolertjockleken ökar påverkas isoleringsdelen negativt eftersom det då går åt mer energi under dess livscykel. På förvaltningsdelen minskar dock energiåtgången och ekvationen hjälper till att hitta ett gemensamt optimum för de två delarna.. För att få olika resultat i form av total energiåtgång, koldioxidutsläpp och ekonomiska aspek-ter, byter vi ut de konstanter som multipliceras i isoleringsdelen, samt förvaltningsdelen. Ett problem med ekvationen är att den inte tar hänsyn till alla volymer då isolertjockleken ökar. När isolertjockleken blir större försummas vissa volymer – i fyra hörn, samt en volym runt

Ökad isolertjocklek

Lägre U-värde Ökad massa

Ökad energiåtgång vid tillverkning

Mindre värmeförluster

Mindre uppvärmningsbehov

Total energiåtgång

Page 27: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

22

taket och grunden när väggarna växer. Detta drabbar enbart isoleringsdelen, eftersom vi räk-nar med invändiga areor för förvaltningsdelen. Bild a i Figur 11 visar en princip för hur huset ser ut idag. I bild b ses hur isolertjockleken ökar enligt vår ekvation och där ser man att voly-mer utelämnas, vid tak och grund då väggtjockleken ökar. Det försvinner också 4 pelare vid ytterhörnen. För att kompensera detta har en ekvation gjorts som räknar fram volymer enligt bild c och sedan läggs dessa till i isoleringsdelen.

a b c Figur 11 – Bild a visar en princip för hur huset ser ut idag. I bild b ses hur isolertjockleken ökar enligt vår ekva-tion. Där ser man att volymer utelämnas, vid tak och grund då väggtjockleken ökar. Det försvinner också 4 pe-lare vid ytterhörnen. För att kompensera den förlorade volymen har en ekvation gjorts som tar hänsyn till detta och räknar med volymer enligt bild c och sedan läggs dessa till i isoleringsdelen. För samtliga optimeringsfall kommer isoleringen att delas in i tre olika delar:

• Tak • Väggar • Grund

I varje fall ökas en isoleringsdel i taget för att få reda på var optimum ligger för just denna del. När takisoleringen optimeras, växer alltså enbart denna del av isoleringen. Väggar och grund påverkas inte. Likadant gäller för grunden, men när tjockleken på väggisoleringen ökas kommer även arean för taket och grunden att öka på sidorna. Eftersom både taket och väggarna består av två olika sorters isolering, sätts dessa variabler lika med varandra vid optimeringen till ett gemensamt prefix för varje del. Grunden har samma isolering men får olika värmemotstånd beroende på jordens värmelagringskapacitet. Därför sätts även denna till en gemensam variabel. Detta för att tjockleken ska öka jämnt över hela skiktet, det vill säga:

• taklösulltakskiva xxx == • väggarfasadskivaväggskiva xxx == • grundskivamgrundskivamgrundskiva xxx == −< )61()1(

Page 28: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

23

Övriga variabler för de skikt vi inte ökar sätter vi till nominell isoleringstjocklek, k. För att få ut optimum beräknas ekvationerna numeriskt vilket presenteras i respektive stycke för resultat och analys.

4.1 Total energiåtgång Vid optimering av den totala energiåtgången utgår vi från följande ekvation:

( ) ( ) IQQAx

RGxAEkAEE kdf

nn

n

ntot

tn

nnnnn

nnnntot

n

⋅−

⎟⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜⎜

++⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜

⋅+

⋅⋅+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= ∑∑∑ − 50110501,1 /

3

λ

ρρ

(1) Etot [kWh]: total energiåtgång för tillverkning av isolering, samt förvaltning under de kom-

mande 50 åren med hänsyn till transmissionsförluster

1,1: spillfaktor för isolering (10 %)

En [kWh/kg]: energiåtgång för alla faser i isoleringens livscykel

ρn [kg/m3]: materialets densitet

An [m2]: invändig area för respektive konstruktionsdel

xn [m]: isolertjocklek utöver nominell isolering

50 [år]: beräknad förvaltningstid för huset

Gt [°Ch]: gradtimmar enligt 2.1 Begreppsdefinitioner

Rtot n [m2K/W]: konstruktionselementets värmemotstånd

λn [W/ mK]: materialets värmegenomgångskoefficient med värde enligt respektive tillverkare

Qf/d [W/K]: transmissionsförluster från fönster och dörrar

Qk [W/K]: transmissionsförluster genom köldbryggor

I [kWh]: tillförd solenergi genom fönster

En stor del av arbetet har varit att samla in de värden som behövs för att kunna utföra opti-meringen. I ekvation (1) står prefixet n för de olika byggnadsdelar som ingår. I Tabell 9 pre-senteras de värden som utgåtts ifrån vid beräkningarna. De areor som anges är invändiga areor. För isoleringsdelen kompletteras dessa genom att hänsyn tas till de extra volymer som uppstår då isolertjockleken ökar. En spillfaktor på 10 % antas dessutom för all isoleringen och därför multipliceras isoleringsdelen med faktorn 1,1. Tabell 9 - Värden för de olika isoleringstyperna som används i samtliga optimeringsfall. Prefix ρ [kg/m3] A [m2] R [m2K/W] λ [W/mK] k [m] x [m] Takskiva 28 196 9,09 0,037 0,34 - Lösull 33 243 10,98 0,041 0,45 - Väggskiva 28 691 6,67 0,037 0,24 - Fasadskiva 100 1 258 6,67 0,037 0,225 - Grundskiva 17 467 - 0,038 0,23 - Grundskiva(<1m) 17 92 7,14 0,038 0,23 - Grundskiva(1-6m) 17 375 9,09 0,038 0,23 -

Page 29: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

24

Konstanten för fönster och dörrar Qf/d är tagen från våra egna beräkningar och satt till 877,3 W/K. Qk och I är hämtade från WSP (2006) och satta till 74,3 W/K samt 90572 kWh. Köldbryggorna anses till största delen komma från fönsterinfästningar. Vid bjälklagskanter har köldbryggorna i princip byggts bort genom att den yttre isoleringen ligger i ett obrutet skikt utanför dem och därför bortses dessa. Solinstrålningen är beräknad månad för månad i WSP (2006) men har sammanställts till ett årsvärde. I isoleringsdelen används prefixen:

• Takskiva • Lösull • Väggskiva • Fasadskiva • Grundskiva

och i förvaltningsdelen:

• Takskiva • Lösull • Väggskiva • Fasadskiva • Grundskiva (<1m) • Grundskiva (1-6m)

Anledningen till att grundskivan är uppdelad i två delar på förvaltningsdelen är att olika vär-memotstånd fås för den, beroende på hur långt in på plattan man beräknar. För isoleringsdelen spelar det dock ingen roll eftersom samma isolering används under hela plattan. För att bestämma konstanten E har vi utgått från de resultat som sammanställts i Tabell 2 och Tabell 3. Tabell 10 – Värden för optimering av total energiåtgång. Prefix E [kWh/kg] Takskiva 4,86 Lösull 4,86 Väggskiva 4,86 Fasadskiva 4,86 Grundskiva 24,61

4.1.1 Resultat och analys Optimering mot total energiåtgång har utförts därför att det är en parameter som inte kommer ändras på grund av ökade energipriser eller förändrad ekonomisk situation. Då kv Limnologen används som referensobjekt skulle beräkningarna inte påverkas om man i framtiden skulle upptäcka ett mer energieffektivt sätt att producera isolering. Figur 12, på nästa sida, visar hur mycket energi man sparar in genom att tilläggsisolera.

Page 30: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

25

Besparing totalenergi

0

100 000

200 000

300 000

400 000

500 000

600 000

700 000

800 000

900 000

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

Tilläggsisolering, x [m]

Besp

arin

g [k

Wh]

TakVäggarGrund

Figur 12 – Optimum av isoleringen med hänsyn till total energiåtgång. Enligt beräkningarna skulle optimum vara när väggarna tilläggsisolerats med 0,48 m och det skulle spara in runt 824 000 kWh. Detta motsvarar transmissionsförslusterna för lite mer än tio normala år för huset. En halvmeter är dock mycket att lägga till eftersom konstruktionen måste förändras betydligt och skulle medföra merkostnader. Taket och grunden bidrar inte alls till samma besparing och för att taket ska vara optimalt behöver isoleringen öka med 0,8 m respektive 0,37 m för grunden. Kurvan förändras dock snabbt i början, vilket innebär att man sparar in mycket energi, bara genom att tilläggsisolera några centimeter. Tabell 11 – Optimum för total energiåtgång hämtade från optimeringskurvorna.

Eisolering Eförvaltning Etotal Besparing Xtilläggsisolering [m] [kWh] [kWh] [kWh] [kWh]

Grundfall 0 262 000 3 999 000 4 260 000 0 Tak 0,8 323 000 3 812 000 4 135 000 125 000 Väggar 0,48 665 000 2 771 000 3 436 000 824 000 Grund 0,37 346 000 3 816 000 4 162 000 98 000 I tabellen ovan ser man tydligt att det är förvaltningsdelen som står för den övervägande par-ten av den totala energiåtgången.

Page 31: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

26

4.2 Koldioxidutsläpp Ekvationen för optimering av koldioxidutsläpp är uppbyggd på samma sätt som den för total energiåtgång (se 4.1 Total energiåtgång). Skillnaden mellan dem är att isoleringsdelen och förvaltningsdelen multipliceras med en konstant som står för koldioxidutsläpp.

( ) ( ) IQQAx

RGCxACkACC kdf

nn

n

ntot

tofn

nnnnn

nnnntot

n

⋅−

⎟⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜⎜

++⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜

⋅+

⋅⋅⋅+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= ∑∑∑ − 50110501,1 //

3

λ

ρρ

(2) Ctot [kg]: totala koldioxidutsläpp under isoleringens livscykel, samt förvaltning under de

kommande 50 åren med hänsyn till transmissionsförluster.

Cn [g/kg]: koldioxidutsläpp för alla faser i isoleringens livscykel

Cf/o [g/kWh]: koldioxidutsläpp för förvaltningstiden av huset, antingen för fjärrvärme eller

oljeuppvärmning beroende på beräkningsfall

Optimering mot minskade koldioxidutsläpp har gjorts i två olika fall. I det ena då fjärrvärme med biobränsle som energikälla används under förvaltningstiden och det andra med oljeupp-värmning. För att bestämma konstanten C (koldioxid) för materialen, har vi utgått från de resultat som sammanställts från LCA-rapporten (Schmidt mfl, 2003) för stenull, samt Eco-profilen (PlasticsEurope, 2006) för cellplast. För att få en faktor för fjärrvärme kontaktades VEAB som har hand om fjärrvärmedistributionen i Växjö. De använder mer än 95 % träflis och mindre än 5 % olja som bränsle. Träflis räknas som en förnyelsebar källa och ger inga tillskott av koldioxid, eftersom den koldioxid som släpps ut tas upp av nya träd igen. Därför har enbart de utsläpp som kommer från oljan tagits med i beräkningarna. Koldioxidutsläppen för uppvärmning med olja har hämtats från en rapport som naturvårdsverket gjort och där valt olja i villor EO1 som referens (Naturvårdsverket, 2005). Se Tabell 12 för värden av koldioxidutsläpp. Tabell 12 – Värden för optimering av koldioxidutsläpp. Prefix C [g/kg] C [g/kWh] Takskiva 1200 - Lösull 1200 - Väggskiva 1200 - Fasadskiva 1200 - Grundskiva 2500 - Fjärrvärme - 13 Olja - 269

4.2.1 Resultat och analys Nedan följer resultaten för optimering mot koldioxid. Först presenteras resultatet då fjärr-värme med biobränsle används som uppvärmningskälla och sedan då vi utgått från oljeupp-värmning.

Page 32: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

27

Fjärvärme – biobränsle Det intressanta i det här fallet är att den nuvarande konstruktionen innehåller så mycket isole-ringsmaterial att optimum redan är passerat (se Figur 13). Det beror på att energin som an-vänds under råvarubrytning, tillverkningen och transporter till stor del härstammar från fossila bränslen. Dessa ger en nettoökning av koldioxid i atmosfären, medan biobränslen inte tillför något. Vid förbränning bildas alltid koldioxid, men i ett längre perspektiv blir det ingen netto-ökning då biomassa förbränns. Eftersom fjärvärmeverket i Växjö använder 95 % biomassa och resterande del är olja blir det endast ett litet utsläpp av koldioxid. Skulle det vara 100 % biomassa hade det vara optimalt ur denna synvinkel att inte ha någon isolering alls i hela hu-set. Något sådant hade varit helt orimligt i verkligheten då biomassan är en ändlig resurs och kostnaden för uppvärmningen skulle bli enorm.

Besparing Koldioxidutsläpp - Fjärrvärme

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

-0,15 -0,10 -0,05 0,00

Tilläggsisolering, x [m]

Bes

parin

g [t

on]

Tak

Väggar

Grund

Figur 13 – Optimum av isoleringen med fjärrvärme för uppvärmning. Diagrammet har en annan skala än övriga diagram för att göra funktionen tydligare. Tabell 13 visar hur mycket koldioxid som isoleringen alstrar under sin livstid respektive hur mycket som släpps ut för att värma upp huset till 21 ˚C under 50 år. När x är 0 tilläggsisoleras inte huset alls och är då enligt grundutförandet. För att få fram optimum fick vi använda oss av negativ tjocklek. Vi tar alltså bort den mängden isolering från grundutförandet. Tabell 13 – Koldioxidbesparing då fjärrvärme används för uppvärmning.

Ctot Vinst xtilläggsisolering [m]

Cisolering [ton] CO2

Cförvaltning [ton] CO2 [ton] CO2 [ton] CO2

Grundfall 0 57 52 109 0 Tak -0,11 55 53 108 0,62 Väggar -0,07 43 62 105 4,37 Grund -0,07 55 53 109 0,39

Page 33: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

28

Figur 14 visar hur mängden koldioxid ökar, ju mer isolering som används utöver den befint-liga mängden. Detta bör man ha i åtanke när optimering görs ur energi- eller kostnadssyn-punkt.

Ökning Koldioxidutsläpp - Fjärrvärme

0,000

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

400,000

450,000

0 0,5 1 1,5 2

Tilläggsisolering, x [m]

Kol

diox

id [t

on]

TakVäggarGrund

Figur 14 – Ökning av koldioxidutsläpp då fjärrvärme används för uppvärmning. Oljeuppvärmning – fossilt bränsle När det gäller fossila bränslen bortses inte koldioxidutsläppen eftersom det ger ett onaturligt tillskott i atmosfären. I Figur 15 ser vi optimeringskurvorna och i Tabell 14 redovisas resul-taten. I jämförelse med biobränsle lönar det sig dock att tilläggsisolera.

Besparing Koldioxidutsläpp - Oljeuppvärmning

0

50

100

150

200

250

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

Tilläggsisolering, x [m]

Bes

parin

g [to

n]

TakVäggarGrund

Figur 15 – Besparing av koldioxidutsläpp då oljeuppvärmning används för uppvärmning.

Page 34: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

29

Tabell 14 – Resultat för optimering av koldioxidutsläpp vid oljeuppvärmning. Ctot Vinst Xtilläggsisolering

[m] Cisolering

[ton] CO2

Cförvaltning [ton] CO2 [ton] CO2 [ton] CO2

Grundfall 0 57 1 076 1133 0 Tak 0,73 1 024 1 098 35 73 Väggar 1,64 735 901 232 164 Grund 0,76 1 010 1086 47 76 Att isolera taket med sammanlagt 1,19 m takskivor respektive 1,3 m lösull låter orimligt. Det skulle innebära ändringar på både takstolarna och takelementen. När det gäller väggen är frå-gan hur rimligt det är att tilläggsisolera en vägg som är mellan 0,3 – 0,4 m tjock med 0,52 – 0,82 m. Det blir problem med konstruktionen och ljuset från fönstren kommer att begränsas av den tjocka väggen. Estetiken är ett annat problem som måste lösas. Konstruktionen skulle kunna vara en dubbel regelvägg precis som en lägenhetsskiljande vägg i trä, men med ett obrutet skikt isolering i mitten. Problemet med fönstren går att lösa genom att använda samma teknik som användes i gamla slott med tjocka väggar. Där var hålet i väggen konisk och större på insidan av väggen än på utsidan. Grunden har sitt optimum på 0,82 m, totalt 1 m.

4.3 Ekonomi Vid optimering ur en ekonomisk synpunkt avses de priser som gäller i dagsläget. Både för isoleringens kostnader och förvaltningskostnader. Orsaken är att det i stort sett är omöjligt att förutse vad som kommer att hända med energipriserna under en 50 års period och likadant med ekonomin i samhället. För övriga konstanter, se 4.1 Total energiåtgång.

( ) ( ) IQQAx

RGxAkA kdf

nn

n

ntot

tofn

nnnnn

nnnntot

n

⋅−

⎟⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜⎜

++⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜

⋅+

⋅⋅⋅+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= ∑∑∑ − 501$1050$$1,1$ //

3

λ

ρρ

(3) $tot [kr]: total kostnad för inköp av isolering, samt uppvärmning under husets förvaltningstid,

50 år med hänsyn till transmissionsförluster

$n [kr/kg]: kostnad för inköp av isoleringen

$f/o [kr/kWh]: kostnad för uppvärmning under husets förvaltningstid, antingen för fjärrvärme

eller oljeuppvärmning beroende på beräkningsfall

Samtliga priser för isoleringen är inköpskostnader. Detta på grund av att stora delar av huset är prefabricerat och att det därför är svårt att särskilja hur många arbetstimmar som lagts de olika delarna i väggen. Priset för isoleringen beror självklart på tillgång och efterfrågan. Produktionskostnaderna bortses eftersom sådan information inte varit tillgänglig. De inköps-priser som används är dock något högre än de som gäller för byggentreprenören. Detta efter-som vi själva har ringt till återförsäljare och tagit reda på priser för de olika isoleringstyperna. Eftersom isoleringstjockleken ökas successivt räknas de priser som fåtts på isolering om till ett medelvärde per kg. Självklart skulle kilopriset sjunka ju mer isolering som köps in och därför har tjocklekar runt 200 mm använts vid beräkningarna.

Page 35: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

30

För att fastslå ett pris för fjärrvärme har Anders Persson på Midroc Property Development AB, byggherren för Kv Limnologen kontaktats. Enligt honom har de inte någon färdig kost-nad som de räknar med utan utgår från nyckeltal när de beräknar förvaltningskostnaden. Den verkliga siffran får de efter det att de har använt byggnaden och då justeras kalkylen i efter-hand. För att komma fram till ett pris har även VEAB kontaktats som levererar fjärrvärme i Växjö, samt Östkraft AB som delvis ägs av VEAB. Priset beror på många olika faktorer så-som maxeffekten för huset, om några extra installationer behöver göras och dylikt. Därefter har en kostnad fastslagits som är rimlig för dagsläget. Kostnaden för oljeuppvärmningen är framtagen genom att multiplicera dagens oljepris med oljepannans antagna verkningsgrad, 85 %. För priser se Tabell 15. Tabell 15 – Värden för optimering ur en ekonomisk synpunkt. Prefix $ [kr/kg] $ [kr/kWh] Takskiva 10,32 - Lösull 9,09 - Väggskiva 10,32 - Fasadskiva 11,11 - Grundskiva 48,71 - Fjärrvärme - 0,6 Olja - 1,13

4.3.1 Resultat och analys Nedan följer resultaten för optimering mot ekonomi. Först presenteras resultatet då fjärrvärme med biobränsle har använts som uppvärmningskälla och sedan då vi utgått från oljeupp-värmning. Fjärrvärme - biobränsle Tittar man på fallet med biobränslen som uppvärmningskälla skulle endast en mindre vinst göras för tak och grund även om man isolerade dem optimalt (se Tabell 16). Ökar vi isoler-tjockleken på taket med 0,26 m skulle detta endast innebära en vinst på 28 000 kr, vilket är försumbart under en så lång tidsperiod som 50 år. För grunden skulle vi endast spara in 5 000 kr genom att öka isoleringen med 0,06 m vilket inte är lönsamt. Genom att öka väggens isole-ring med 0,14 m skulle man få en vinst på 143 000 kr. Inte heller detta är en särskilt stor vinst i sammanhanget, med tanke på att man då skulle få lägga ut mer pengar för isolering redan idag. På 50 år skulle dessa extra pengar öka bara genom ränta om de sparades istället. Kon-struktionen skulle också behöva ändras och detta skulle leda till förhöjda kostnader vid byg-gandet. Vinsten uteblir därför om priserna på energin och koldioxiden förblir konstanta. Tabell 16 – Optimum ur en ekonomisk synvinkel då fjärrvärme används för uppvärmning.

xtilläggsisolering [m]

$isolering [kr]

$förvaltning [kr]

$tot [kr]

Vinst [kr]

Grundfall 0 568 000 2 399 000 2 967 000 0 Tak 0,26 608 000 2 332 000 2 940 000 28 000 Väggar 0,14 829 000 1 996 000 2 824 000 143 000 Grund 0,06 595 000 2 367 000 2 962 000 5 000

Page 36: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

31

Vinst - Fjärrvärme

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Tilläggsisolering, x [m]

Vins

t [kr

] TakVäggarGrund

Figur 16 – Vinst vid optimering mot ekonomi och med fjärrvärme för uppvärmning.. En iakttagelse som dock är intressant är att vinsten ökar väldigt snabbt kring de första centi-metrarna, för att sedan plana ut ju mer man ökar tjockleken. Det kan man se i Figur 16. Det innebär att det kanske skulle kunna vara lönsamt att öka isolertjockleken några få centimeter för att slippa förändra konstruktionen men samtidigt som en vinst åstadkoms. Dessa resultat gäller för dagens priser, men vad skulle hända om fjärrvärmepriset ökade? Då skulle det bli mer lönsamt att öka isolertjockleken, så länge tillverkningspriserna för isole-ringen inte steg i samma takt. Detta märks i fallet med oljeuppvärmning eftersom priserna för olja nästan ligger på det dubbla i jämförelse med fjärrvärme. Fjärrvärmeverkets priser regleras av skogspriser eftersom de till största delen använder flis som bränsle, som i sin tur beror på marknadsläget. De är därför mer stabila än oljepriserna (Björnberg, miljöansvarig på VEAB, 070515). Oljeuppvärmning – fossilt bränsle Granskas istället resultaten då oljeuppvärmning används framkommer det att det lönar sig att isolera mer, samt att en större vinst görs för samtliga konstruktionsdelar (se Figur 17 och Tabell 17). För taket skulle det nästan behövas mer än dubbla isolertjockleken för att nå opti-mum och vinsten skulle bli runt 100 000 kr. För grunden skulle ett belopp på 57 000 kr sparas in om isoleringen ökade med 0,2 m vilket är tveksamt på grund av samma resonemang som för resultaten med fjärrvärme. För väggarna skulle dock en betydligt större vinst göras på 588 000 kr än med fjärrvärme genom att öka isolertjockleken med 0,27 m. Detta är dock en dubbel ökning av isolertjockleken i jämförelse med fjärrvärme och man måste begrunda hur detta skulle förändra konstruktionen i övrigt. Intressant är dock att se att en vinst på 260 000 kr skulle erhållas genom att öka tjockleken med 0,05 m och 420 000 kr med en ökning på 0,10 m. Sedan är det en avvägningsfråga om vad som är möjligt och rimligt att genomföra i praktiken, utan att resterande delar av konstruktionen påverkas för mycket.

Page 37: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

32

Vinst - Oljeuppvärmning

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

0 0,5 1 1,5 2

Tilläggsisolering, x [m]

Vin

st [k

r] TakVäggarGrund

Figur 17– Vinst vid optimering mot ekonomi och med oljeuppvärmning för uppvärmning. Tabell 17 – Optimum ur en ekonomisk synvinkel då oljeuppvärmning används för uppvärmning.

Xtilläggsisolering [m]

$isolering [kr]

$förvaltning

[kr] $tot [kr]

Vinst [kr]

Grundfall 0 568 000 4 506 000 5 075 000 0 Tak 0,51 645 000 4 329 000 4 974 000 100 000Väggar 0,27 1 074 000 3 412 000 4 486 000 588 000Grund 0,20 658 000 4 359 000 5 017 000 57 000 I jämförelse med fjärrvärme har olja och andra fossila källor en mycket instabilare prisut-veckling. Detta beror bland annat på att man inte med säkerhet vet hur stora resurser som det finns att tillgå. Oljepriset påverkas mycket av oroligheter i världen samt av miljöpolitiken. Utsläppsrätterna kommer också att påverka oljans lönsamhet negativt. Sammanfattningsvis kan man säga att det som styr valet av isolertjocklek ur ekonomisk syn-punkt är hur mycket man kan öka isolertjockleken utan att påverka den övriga konstruktionen. Bristen i vår optimering är att vi inte tar hänsyn till inflation, räntor och därför är det svårt att säga var gränsen går för när det är lönsamt att öka isolertjockleken.

4.4 Halvering av λ-värdet Detta fall är en analys av hur mycket priset för isoleringen skulle få öka, om ett isolermaterial utvecklades med häften så hög värmekonduktivitet, en halvering avλ -värdet, som dagens isolering på kv Limnologen. Med nominell isolertjocklek skulle alltså värmemotståndet, R, vara dubbelt så bra (se Tabell 18). För att analysera detta halveras deλ -värden, som är an-givna för isoleringstyperna och byggdelarnas totala R-värden räknas sedan om (se Tabell 19).

Page 38: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

33

Tabell 18 – Dagens λ -värde samt en halvering av dem. Typ av isolering λ [W/mK] 0,5λ [W/mK] Takskiva 0,037 0,019 Lösull 0,041 0,021 Väggskiva 0,037 0,019 Fasadskiva 0,037 0,019 Grundskiva 0,038 0,019 Eftersom väggen inte enbart består av isolering blir väggens totala värmemotstånd (R) inte dubbelt, men det ökar betydligt. Tabell 19 – Dagens R-värde samt en omräkning efter halvering av isoleringens λ -värde

Byggdel R [m2K/W] Omräknat R [m2K/W] Takmodul 9,09 12,5 Vindsbjälklag 10,98 20 Väggskiva panel 6,67 8,33 Fasadskiva puts 6,67 11,11 Grund(<1m) 7,14 12,5 Grund(1-6m) 9,09 14,29 Ekvation (3) som gäller för beräkning av den ekonomiska vinsten med fjärrvärme används även i detta fall, med den skillnaden att alla totR byts ut mot de nya R-värdena. Vinsten som sparas in under förvaltningstiden kan i princip sedan läggas till på isoleringsdelen istället.

4.4.1 Resultat och analys Nedan följer resultatet för en halvering av isoleringens λ -värde.

Jämförelse då 0,5 λ

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

1 2 3

Tak Väggar Grund

Tota

l kos

tnad

[kr]

Kostnad i dagslägetKostnad då 0,5 λ

Figur 18 – Total kostnad i dagsläget jämfört med total kostnad vid halvering av isoleringens λ-värde.

Page 39: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

34

Enligt Tabell 20 skulle en vinst på 61 000 kr erhållas för taket. För väggarna skulle bespa-ringen ligga runt 367 000 kr och 78 000 kr för grunden. Det innebär att isolertillverkarna skulle kunna höja sitt pris ganska väsentligt om de upptäckte ett material med denna isoler-förmåga. De skulle dock inte kunna ta ut hela vinstsumman eftersom byggherren hellre beta-lar pengarna fördelat över förvaltningstiden istället för att investera dem i isolering vid byg-gandet. Detta enligt samma resonemang som för den ekonomiska optimeringen. Tabell 20 – Jämförelse mellan dagens isolering och en isolering med hälften så stort λ-värde.

x $isolering $förvaltning $tot Vinst Vanligt λ Grundfall 0 568 000 2 399 000 2 967 000 0 0,5λ Tak [kr] 0 568 000 2 338 000 2 907 000 61 000 0,5λ Väggar [kr] 0 568 000 2 032 000 2 601 000 367 000 0,5λ Grund [kr] 0 568 000 2 321 000 2 889 000 78 000 Eftersom en halvering av λ-värdet leder till att värmemotståndet för isoleringen med dagens tjocklek blir dubbelt så bra, minskar även värmeläckaget lika mycket. Tillverkarna skulle där-för i stort sett kunna ta dubbelt så mycket betalt per kg. Detta stämmer även med de beräk-ningar som gjorts för vinsten utslaget per kg isolering (se Tabell 21). Det blir sedan en av-vägning om det lönar sig eller ej, beroende på hur mycket mer det kostar för dem att tillverka materialet. Ett annat alternativ vore att använda denna nya isolering fast med halva tjockleken och man skulle då få samma inköpskostnad och förvaltningskostnad som i dagens läge. En vinst skulle dock kunna göras eftersom stomkonstruktionen inte skulle kräva lika mycket material. Tabell 21 – Acceptabel prisökning vid halverad värmekonduktivitet.

Pris idag [kr/kg]

Prisökning [kr/kg]

Prisökning [%]

Nytt pris [kr/kg]

Tak 9,7 9,5 98 19,2 Väggar 10,7 10 93 20,7 Grund 48,7 36,7 75 85,4

4.5 Känslighetsanalys För att se hur mycket en förändring av innetemperaturen påverkar resultatet har temperaturen varierats några grader från utgångsläget 21°C. Det optimeringsfall som kontrolleras är opti-mering för den totala energiåtgången. Temperaturskillnaden innebär en förändring av grad-timmarna, vilket i sin tur ger en förändring av energiåtgången under förvaltningstiden. Tabell 22 – Här visas hur den totala energiåtgången förändras då innetemperaturen varierar.

Eisolering Eförvaltning Etot Vinst Tin [C] x [m] [kWh] [kWh] [kWh] [kWh]

20 0 262 000 3 382 000 3 644 000 586 000 21 0 262 000 3 968 000 4 230 000 0 22 0 262 000 4 554 000 4 816 000 -586 000 23 0 262 000 5 140 000 5 402 000 -1 172 000

När innetemperaturen minskar från 21 till 20ºC så sparas det in totalt 586 000 kWh under hela förvaltningstiden. Ökar vi inomhustemperaturen så går det åt motsvarande extra energi. Detta motsvarar en förändring på runt 15 % av den totala energiförbrukningen vilket är en bety-dande del. Ökar innetemperaturen till 23ºC går det åt ytterligare energi i ett linjärt förhållande (se Tabell 22). Detta är viktigt att notera eftersom människor idag ofta har för vana att ha nå-

Page 40: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

35

got högre inomhustemperatur än 20ºC, som vanligtvis är den dimensionerande innetempera-turen. Den antagna temperaturen är som tidigare nämnts en medeltemperatur för hela byggna-den och inte för någon specifik lägenhet. I den andra delen av känslighetsanalysen undersöks vad en skillnad i energiåtgången för isole-rings livscykel skulle innebära. I detta fall antas att den isolering som kommer från Paroc får ett 10 % högre värde än för Roxulls produkter, dvs 5,35 kWh/kg jämfört med 4,86 kWh/kg. Syftet med undersökningen är att se hur mycket den totala energiåtgången i grundfallet påver-kas. För Parocs produkter framgick det att den totala energiåtgången endast skulle öka med 0,4 %. Optimum skulle dock bli något lägre för samtliga byggdelar, men förändringen är försumbar. För att se vilka avvikelserna som uppkommit på grund av att Rockwools LCA-resultat har använts och tillämpats på Parocs produkter jämförs några värden från respektive produkts byggvarudeklaration (se Tabell 23). Dessa siffror går inte att jämföra rakt av med dem som kommer från LCA-rapporten (Schmidt mfl, 2003) men ger en fingervisning om variationen mellan dem leverantörerna. Tabell 23 – Skillnader mellan Parocs och Rockwools tillverkning. Paroc RockwoolEnergi [kWh/kg] 2,8 2,9CO2 [g/kg] 980 949 Mineraler 95,6-99,8 % 95-98 %Bakelit (bindemedel) 0-4 % 1,5-4,5 %Olja 0,2-0,4 % 0,50%

Page 41: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

36

5 Sammanfattning av resultat och analys I detta avsnitt sammanfattas viktiga resultat och analyser utifrån beräkningarna av optimum. Det görs även en undersökning av hur en ökning med några få centimeter tilläggsisolering påverkar resultatet i de olika fallen. Alla diagram visar att den största besparingen sker de första centimetrarna. Det beror på att kurvans lutning är störst där för att sedan börja plana ut när den närmar sig optimum. För att samla intressanta resultat från optimeringarna på ett ställe har följande två tabeller gjorts. Tabellerna visar besparingen eller vinsten under de fem första centimetrarna, för respektive optimering. Tabell 24 gäller för Kv Limnologen och husen som byggs där i dagsläget, alltså med biobränslen som uppvärmningskälla. Tabell 25 visar vad som skulle vara lönsamt om olja användes som energikälla. Resultaten är intressanta eftersom fem centimeter skulle vara möjligt att lägga till utan att förändra konstruktionen allt för mycket. Tabell 24 – Sammanställning av besparing eller vinst vid ökad isolertjocklek och uppvärmning med fjärvärme. Tilläggsisolering [cm] 1 2 3 4 5 Tak Total energiåtgång [kWh] 6 000 12 000 18 000 23 000 28 000 CO2 [ton] -0,10 -0,20 -0,31 -0,42 -0,53 Ekonomi [kr] 3 000 5 000 7 000 10 000 12 000 Väggar Total energiåtgång [kWh] 64 000 122 968 176 884 226 458 272 127 CO2 [ton] -1,1 -2,2 -3,4 -4,6 -6,0 Ekonomi [kr] 24 970 46 662 65 429 81 576 95 365 Grund Total energiåtgång [kWh] 8 000 15 000 22 000 29 000 34 000 CO2 [ton] -0,10 -0,20 -0,32 -0,44 -0,56 Ekonomi [kr] 2 000 3 000 4 000 5 000 5 000

Tabell 25 – Sammanställning av besparing eller vinst vid ökad isolertjocklek och oljeuppvärmning. Tilläggsisolering [cm] 1 2 3 4 5 Tak Total energiåtgång [kWh] 6 000 12 000 18 000 23 000 28 000 CO2 [ton] 1,7 3,3 4,8 6,3 7,6 Ekonomi [kr] 6 000 12 000 18 000 23 000 28 000 Väggar Total energiåtgång [kWh] 64 000 123 000 177 000 226 000 272 000 CO2 [ton] 18 33 48 62 74 Ekonomi [kr] 63 000 120 000 172 000 218 000 260 000 Grund Total energiåtgång [kWh] 8 000 15 000 22 000 29 000 34 000 CO2 [ton] 2,5 4,9 7,1 9,2 11 Ekonomi [kr] 7 000 13 000 19 000 24 000 29 000

Page 42: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

37

Besparingen eller vinsten är beroende av vilken uppvärmningskälla som används. Jämförs biobränsle med olja blir vinsten eller besparingen betydligt större för fallet med oljeuppvärm-ning både i fallet med koldioxid och ur ekonomisk synpunkt. Detta ger en antydan om vad som skulle hända, åtminstone ekonomiskt, om fjärrvärmepriserna stiger i framtiden. I samtliga fall är det tydligt att tilläggsisolering av väggarna är det som gör störst skillnad. På grund av att väggarnas area är mycket stor i förhållande till takets och grundens blir trans-missionsförlusterna störst där. Det krävs dock mer arbete att utföra denna tilläggsisolering. Känslighetsanalysen visar att innetemperaturen är en viktig faktor då den påverkar den totala energiförbrukningen med knappt 600 000 kWh per grad. Den visar också att även om Parocs produkter skulle ha en högre energiförbrukning skulle det endast påverka resultatet margi-nellt.

Page 43: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

38

6 Slutsats För att optimera isolertjockleken måste vinsten vägas mot kostnaden. Om det ska göras på ett hållbart sätt måste hela dess livscykel beaktas samt den vinst som den ger i förvaltnings-skedet. I vårt samhälle är det ofta pengar som styr men på senare tid har man börjat inse att ett pris måste sättas på andra saker än bara produkter och tjänster. Försök har gjorts att sätta pris på naturen men det har varit svårt då människors värderingar skiljer sig åt väldigt mycket. I denna studie sammanställs en del faktorer såsom energi, koldioxid och ekonomi vilket gör det lättare att analysera och värdera dem. Optimeringskurvan visar tydligt att det blir en snabb ökning av vinsten i början, där de första centimetrarna ger störst avkastning utan att påverka konstruktionen nämnvärt. Enligt våra beräkningar skulle det kunna vara lönsamt ur ekonomi- och energisynpunkt att öka isoler-tjockleken på väggarna med några centimeter. Att isolera till vårt framräknade optimum vore inte relevant då detta är ett teoretiskt värde och inte tar hänsyn till förändringar i konstruktio-nen samt förändrade ekonomiska förhållanden. Innetemperaturen är en viktig parameter för värmeförbrukningen av ett hus. Redan vid någon grads förändring påverkas slutresultatet markant. Det är alltså viktigt att se till att hyres-gästerna håller en rimlig temperatur inomhus för att minska energiförbrukningen. Kv Limno-logen ingår i projektet Sesac och därför har individuell uppmätning av värmeförbrukningen införts, vilket innebär att varje hyresgäst betalar för uppvärmningen av sin lägenhet. Det leder till att de inte slösar med energin. Optimum skiljer sig mycket beroende på vilken uppvärmningskälla som används. Utgår man från oljeuppvärmning istället för biobränslen, blir det en större vinst eller besparing i samtliga fall genom att isolera mer. För fallet med biobränsle som uppvärmningskälla ökar koldioxid-utsläppen och det är också en anledning till att vi inte anser att isoleringstjockleken då behö-ver vara så stor. Framtiden är svår att förutsäga och om energipriserna stiger skulle det löna sig att isolera mer. Istället för att öka isolertjockleken kan effektivare material börja användas. Det är betydelse-fullt att deras livscykel är likvärdig eller bättre än för dagens material. Resultaten som erhålls i de olika optimeringsfallen som har utförts i denna studie är förvånansvärt låga. Slutsatsen är därför att husen som byggs på kv Limnologen är välisolerade enligt dagens förutsättningar.

Page 44: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

39

7 Källförteckning Tryckta källor Adalberth, K., (1997), “Energy use during the life cycle of buildings: a method”, Building and

enviroment, vol. 32, no. 4, pp. 317-320 Adalberth, K., (2000a), Energy use and enviromental impact of new residential buildings,

raport TVBH-1012 Lund, Department of building physics, LTH, ISBN 91-88722-20-1 Adalberth, K., (2000b), Energy use and enviromental impact of new residential buildings,

paper 4, pp. 17, report TVBH-1012 Lund, Department of building physics, LTH, ISBN 91-88722-20-1

Administrativa föreskrifterna för konstruktionen av kv Limnologen, (2006), handläggare Tord

Ljunggren, Bygghandling Boverket (2003), ”Termiska Beräkningar – Rumsklimat, värmeisolering, transmissionsför-

luster och omfördelningsberäkning”, upplaga 1, ISBN 91-7147-770-5 Burström, P. G., (2006) Byggnadsmaterial Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper, Stu-

dentliteratur, 5:e upplaga, ISBN 91-44-01176-8 EN ISO 14040:1997, ”Miljöledning-Livscykelanalys-Principer och struktur, utdrag ur” Frees N, Weidema BP, (1998): “Life cycle assesment of packaging systems for beer and soft

drinks. Energy and transport scenarios.” Technical report 7. Miljöprojekt nr.406, 1998. Miljöstyrelsen, Köpenhamn.

Gierow, E., Nilén, C. & Altner, A., (2001), På grön kvist, Stiftelsen TEM vid Lunds univer-

sitet, 3:e upplaga, sid. 107, ISBN 91-866-9201-1 Hamrin, G. (1996) Byggteknik del b: Byggnadsfysik, AMG Hamrin, ISBN 91-86852-18-3 Lindahl, M., Rydh, C. J. & Tingström, J., (2000) En liten lärobok om livscykelanalys, upplaga

2, ISBN 91-973906-1-5 Naturvårdsverket, (1994), Livscykelanalyser – LCA, Fälths tryckeri, Värnamo,

ISBN 916209541-2 Sandin, K., (1996), ”Kompendium i byggnadsfysik, Värme och Fukt” Tillman, A.-M.,Baumann, H.,Eriksson, H. & Rydberg, T., (1991) Packaging and the en-

viroment – lifecycle analyses of selected packaging materials – quantification of en-viroment loadings. SOU 1991:77, Chalmers Industriteknik, Chalmers Teknikpark, Göte-borg, ISBN 91-7032-658-4

Rimsjö, Å., (2003), LCA i bygg- och fastighetsbranschen – Förstudie, TRITA-BYMA

2003:2, Kungliga Tekniska Högskolan, ISSN 0349-5752

Page 45: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

40

Schmidt, A., Clausen, A. U., Jensen, A. A. & Kamstrup, O., (2003) “Comparative life cycle assassment of three insulation materials: stone wool, flax and paper wool.” ISBN 3-928379-60-7

WSP Environmental, (2006) ”Kontrollberäkning av Limnologen 1”, Nilsson A. Digitala källor Distances.com, www.distances.com, (070406) EURIMA, European Association of Insulation Manufacturers,

http://www.eurima.org/environement/environment.html, (070328) FORCE Technology, www.forcetechnology.com, (070320) Genevads HeidelbergCementGroup

http://www.genevads.com/extra/page/?action=page_show&id=24&module_instance=1, (070410)

Jensen, L., (2001), Värmebehovsberäkning - kursmaterial i installationsteknik,

http://www.hvac.lth.se/pdf/varmebeh.pdf, (070328) Kemikalieinspektionen, http://apps.kemi.se/flodessok/floden/kemamne/styren.htm, (070410) Midroc Property Development, http://www.mpd.midroc.se/kommandeprojekt/limnologen.html,

(070402) Naturvardsverket, (2005), Goda möjligheter med spillvärme, rapport nr. 5373, ISBN 91-620-

5373-6, 070419 http://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer/620-5373-6.pdf (070416)

NE.se, www.ne.se, (070404) sökord: effekt, primärenergi, värmekonduktivitet Paroc, (2006), ”Isolering med lösull”, flik 12, Rekv.nr 326/1,

http://www.stenull.paroc.se/produktdat/pdf_down/Isolering_med_losull-feb_06.pdf, (070323)

PlasticsEurope, (2006), Eco-profiles of the European Plastics Industry – POLYSTYRENE

(Expandable) (EPS) PlasticsEurope.org, http://www.plasticseurope.org/Content/Default.asp?PageID=392# och

http://www.plasticseurope.org/content/default.asp?PageID=36#, (070406) Skogsindustrierna, http://www.skogsindustrierna.org/litiuminformation/site/page.asp?Page=2

0&IncPage=6841&Destination=6442, (070402) Sundolitt, http://www.sundolitt.se/default.asp?id=294&menu=392, (070410) Sundolitt, (2002), Översiktlig, förenklad byggvarudeklaration för Sundolitt EPS-cellplast,

Page 46: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

41

http://www.sundolitt.se/upload_images/593B57B8E54C438B95B482FFA6AAF3E3.pdf, (070320)

Varmahus.se, http://www.varmahus.se/energiskola/energi_effekt.php, (070328) Wieland, http://butik.wiedland.se/index.php?cPath=77_79, (070510) Välle Broar, (2007),

http://www.vallebroar.se/index.php?show=2014_SWE&&page_anchor=http://www.vallebroar.se/p2014/p2014_swe.php, (070402)

Muntliga källor Björnberg, Anders, VEAB, 070515 Finn, Lisa, miljöansvarig på Paroc, 070329-070515 Sjökvist, Gunnar, platschef på Kv Limnologen, 070419 Rundqvist, Michael på Sprutab, arbetsledare, 070418 Valaas, Liv, miljöansvarig för Sunde i Norge, 070420 Ritningar delar av arkitektritningar (Arkitektbolaget AB), konstruktionsritningar för trä (Martinsons) samt konstruktionsritningar för betong (Tyréns). Plan hus 1 A40.1-01-11 t.o.m. A40.1-01-82 Fasader och Sektion hus 1 A40.3-01-01, A40.3-01-02 Detaljer A45.6-00-02 t.o.m. A45.6-00-04 Fönsteruppställning hus 1 A42.4-01-01 Balkonginglasningar A42.4-01-02 Döruppställning hus 1 A43.4-01-01 Väggplan + takplan K25.1-00-21 t.o.m. K25.1-00-92 Snitt mm. K25.5-00-01 t.o.m. K25.5-00-11 Grundplan/Pålplan K-15.1-01-01, K-15.1-01-02 Grunddetaljer K-15.6-01-01, K-15.6-01-02 Stomdetaljer K-20.6-01-01 Väggsnitt YV-203

Page 47: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

VT 2007 Institution för teknik och design Byggteknik/Byggnadsingenjör

42

8 Bilagor Bilaga 1 – U-värdesberäkningar Bilaga 2 – Areaberäkningar Bilaga 3 – Värmebehovsberäkningar

Page 48: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Bilaga 1

U-värdeberäkningar λ-värden hämtade från Värme och fukt av Kenneth Sandin samt utförd beräkning i VIP+ av WSP

Takmoduler med isoleringsskivor λ-värdemetodenSkikt d λ R R Rmin.ull Rträ

Ute - - 0,04 0,040 0,040 0,040Underlagspapp YAM2000 - - - - - -65 Luftspalt + 22 råspont 0,087 - 0,25 0,250 0,250 0,250Vindskyddsväv - - - - - -56x405 Limträ cc 1200 0,340 0,14 2,429 8,133 - 2,429340 Min.ull 0,340 0,037 9,189 9,189 -Plastfolie - - - - - -28x70 Glespanel cc 300 - - 0,16 0,160 0,160 0,1602xGipsskiva 0,025 0,22 0,114 0,114 0,114 0,114Inne - - 0,13 0,130 0,130 0,130

8,826 9,883 3,122sammanvägt λ-värde i isolerskikt(56/1200)*0,14+((1200-56)/1200)*0,037 0,042

Uλ=1/8,612 0,113Uu=0,953*1/9,668+0,047*1/2,908 0,111

Sammanvägt U-värde = 0,11 Rtot = 8,90

Vindsbjälklag med lösullsisolering λ-värdemetodenSkikt d λ R R Rmin.ull Rträ

Ute - - 0,040 0,040 0,040 0,040Lösull 0,255 0,041 6,220 6,220 6,220 6,220Lösull 0,195 0,041 4,756 4,772 4,756 -Reglar 0,195 0,14 0,250 - 0,250Glespanel 28x70 cc 300 - - 0,160 0,160 0,160 0,1602xGipsskiva 0,025 0,22 0,114 0,114 0,114 0,114Inne - - 0,130 0,130 0,130 0,130

11,435 11,419 6,913sammanvägt λ-värde i isolerskikt(45/1200)*0,14+((1200-45)/1200)*0,037 0,041

Uλ=1/8,612 0,087Uu=0,953*1/9,668+0,047*1/2,908 0,090

Sammanvägt U-värde = 0,09 Rtot = 11,26

Btgstomme med väggskiva, panel λ-värdemetodenSkikt d λ R R Rmin.ull Rträ Rmin.ul/trä Rträ/min.ull

Inne - - 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130Gips 0,015 0,220 0,068 0,068 0,068 0,068 0,068 0,068Min.ull 0,045 0,042 - 0,869 1,071 - 1,071 -Reglar (liggande) cc450 0,045 0,140 - - 0,321 - 0,321Massivträ 0,180 1,700 0,106 0,106 0,106 0,106 0,106 0,106Min.ull 0,195 0,037 - 4,772 5,270 - - 5,270Reglar cc1200 0,195 0,140 - - 1,393 1,393 -Vindskyddsväv - - - - - - - -Limmträpanel + luftspalt - - 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200Ute - - 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040

6,185 6,886 2,258 3,008 6,136

sammanvägt λ-värde i isolerskikt λ-värde för isoleringen tagen från: (45/450)*0,14+((450-45)/450)*0,042 0,052 PAROC_Prodinfo2005.pdf sid 14 (paroc 1303)

(45/1200)*0,14+((1200-45)/1200)*0,037 0,041

Uλ=1/6,686 0,162Uu=0,866*1/7,387+0,004*1/2,76+0,096*1/3,510+0,034*1/6,637

0,165

Sammanvägt U-värde = 0,16 Rtot = 6,12

U-värdemetoden

U-värdemetoden

U-värdemetoden

1/3

Page 49: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Btgstomme med fasadskiva, puts λ-värdemetodenSkikt d λ R R Rmin.ull Rträ

Inne - - 0,130 0,130 0,130 0,130Gips 0,015 0,220 0,068 0,068 0,068 0,068Min.ull 0,045 0,042 - 0,869 1,071 -Reglar (liggande) cc450 0,045 0,140 - - 0,321Betong 0,180 1,700 0,106 0,106 0,106 0,106Fasadskiva 0,180 0,037 4,865 4,865 4,865 4,865Putsbärare + puts 0,020 1,000 0,020 0,020 0,020 0,020Ute - - 0,040 0,040 0,040 0,040

6,098 6,300 5,550

sammanvägt λ-värde i isolerskikt λ-värde för isoleringen tagen från: (45/450)*0,14+((450-45)/450)*0,042 0,052 PAROC_Prodinfo2005.pdf sid 18 (Fas 2)

Uλ=1/6,599 0,164Uu=0,9*1/6,802+0,1*1/6,052 0,161

Sammanvägt U-värde = 0,16 Rtot = 6,16

YV-02-03 (trä. med väggskiva, panel ) λ-värdemetodenSkikt d λ R R Rmin.ull Rträ Rmin.ul/trä Rträ/min.ull

Inne - - 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130Gips 0,015 0,220 0,068 0,068 0,068 0,068 0,068 0,068Min.ull 0,045 0,042 - 0,869 1,071 - 1,071 -Reglar (liggande) cc450 0,045 0,140 - - 0,321 - 0,321Massivträ 0,085 0,140 0,607 0,607 0,607 0,607 0,607 0,607Min.ull 0,195 0,037 - 4,772 5,270 - - 5,270Reglar cc1200 0,195 0,140 - - 1,393 1,393 -Vindskyddsväv - - - - - - - -Limmträpanel + luftspalt - - 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200Ute - - 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040

6,686 7,387 2,760 3,510 6,637

sammanvägt λ-värde i isolerskikt λ-värde för isoleringen tagen från: (45/450)*0,14+((450-45)/450)*0,042 0,052 PAROC_Prodinfo2005.pdf sid 14 (paroc 1303)

(45/1200)*0,14+((1200-45)/1200)*0,037 0,041

Uλ=1/6,686 0,150Uu=0,866*1/7,387+0,004*1/2,76+0,096*1/3,510+0,034*1/6,637

0,151

Sammanvägt U-värde = 0,15 Rtot = 6,65

YV-01-02 (Trä. med fasadskiva, puts) λ-värdemetodenSkikt d λ R R Rmin.ull Rträ

Inne - - 0,130 0,130 0,130 0,130Gips 0,015 0,220 0,068 0,068 0,068 0,068Min.ull 0,045 0,042 - 0,869 1,071 -Reglar (liggande) cc450 0,045 0,140 - - 0,321Massivträ 0,085 0,140 0,607 0,607 0,607 0,607Fasadskiva 0,180 0,037 4,865 4,865 4,865 4,865Putsbärare + puts 0,020 1,000 0,020 0,020 0,020 0,020Ute - - 0,040 0,040 0,040 0,040

6,599 6,802 6,052

sammanvägt λ-värde i isolerskikt λ-värde för isoleringen tagen från: (45/450)*0,14+((450-45)/450)*0,042 0,052 PAROC_Prodinfo2005.pdf sid 18 (Fas 2)

Uλ=1/6,599 0,152Uu=0,9*1/6,802+0,1*1/6,052 0,149

Sammanvägt U-värde = 0,15 Rtot = 6,66

U-värdemetoden

U-värdemetoden

U-värdemetoden

2/3

Page 50: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

YV-01-03 (Trä. med fasadskiva, puts) λ-värdemetodenSkikt d λ R R Rmin.ull Rträ

Inne - - 0,130 0,130 0,130 0,130Gips 0,015 0,220 0,068 0,068 0,068 0,068Min.ull 0,045 0,042 - 0,869 1,071 -Reglar (liggande) cc450 0,045 0,140 - - 0,321Massivträ 0,095 0,140 0,679 0,679 0,679 0,679Fasadskiva 0,180 0,037 4,865 4,865 4,865 4,865Putsbärare + puts 0,020 1,000 0,020 0,020 0,020 0,020Ute - - 0,040 0,040 0,040 0,040

6,670 6,873 6,123

sammanvägt λ-värde i isolerskikt λ-värde för isoleringen tagen från: (45/450)*0,14+((450-45)/450)*0,042 0,052 PAROC_Prodinfo2005.pdf sid 18 (serpo 321)

Uλ=1/6,670 0,150Uu=0,9*1/6,873+0,1*1/6,123 0,147

Sammanvägt U-värde = 0,15 Rtot = 6,73

Platta på mark (Jord ej medräknat)Skikt d λ RInne - - 0,130Cellplast 0,015 0,038 0,395Cellplast 0,035 0,038 0,921Betong 0,200 1,700 0,118Cellplast 0,180 0,038 4,737Dränerande grus 0,200 1,400 0,143 λ-värde för isoleringen tagen från produktinformation för grundskivan

6,443 http://www.sundolitt.se/default.asp?menu=160

U-värde = 0,16 Rtot = 6,44

Platta på mark, yttre randfält (<1m)Skikt d λ RInne - - 0,130Cellplast 0,015 0,038 0,395Cellplast 0,035 0,038 0,921Betong 0,200 1,700 0,118Cellplast 0,180 0,038 4,737Dränerande grus - - 0,200Fyllnadsmaterial, morän, matgjord m.m. 0,700 λ-värde för isoleringen tagen från produktinformation för grundskivan

7,200 http://www.sundolitt.se/default.asp?menu=160

U-värde = 0,14 Rtot = 7,20

Platta på mark, inre randfält (1-6m)Skikt d λ RInne - - 0,130Cellplast 0,015 0,038 0,395Cellplast 0,035 0,038 0,921Betong 0,200 1,700 0,118Cellplast 0,180 0,038 4,737Dränerande grus - - 0,200Fyllnadsmaterial, morän, matgjord m.m. 2,200 λ-värde för isoleringen tagen från produktinformation för grundskivan

8,700 http://www.sundolitt.se/default.asp?menu=160

U-värde = 0,11 Rtot = 8,70

Platta på mark, inre randfält (>6 m)Skikt d λ RInne - - 0,130Cellplast 0,015 0,038 0,395Cellplast 0,035 0,038 0,921Betong 0,200 1,700 0,118Cellplast 0,180 0,038 4,737Dränerande grus - - 0,200Fyllnadsmaterial, morän, matgjord m.m. 2,700 λ-värde för isoleringen tagen från produktinformation för grundskivan

9,200 http://www.sundolitt.se/default.asp?menu=160

U-värdemetoden

3/3

Page 51: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Bilaga 2

YttermåttLösullsisolering Längd Bredd Area Volym(m3)Takstol 1 5,68 4,74 26,91 12,11Takstol 2 5,68 4,74 26,91 12,11Takstol 3 3,80 3,06 11,62 5,23Takstol 4 3,80 4,39 16,67 7,50Takstol 5 10,09 2,24 22,59 10,17Takstol 6 10,09 13,16 132,72 59,72Takstol 7 8,28 2,45 20,29 9,13

257,72 115,97

Isoleringsskivorplan 8 - "paneldel" Längd Bredd Area Isol. area Volym(m3)Takelement 1 5,23 7,20 49,71 47,51 16,15

5,23 4,61Håltagning 2,20Takelement 2 4,38 3,20 24,76 24,76 8,42

4,38 4,90Takelement 3 4,49 18,67 83,83 83,83 28,50Terass 63,20

219,29 53,07

InnermåttLösullsisolering Längd Bredd Area Volym(m3)Takstol 1 5,34 4,74 25,30 11,39Takstol 2 5,34 4,74 25,30 11,39Takstol 3 3,46 3,06 10,58 4,76Takstol 4 3,46 4,39 15,18 6,83Takstol 5 9,60 2,24 21,50 9,68Takstol 6 9,60 13,16 126,34 56,85Takstol 7 7,80 2,45 19,11 8,60

243,30 109,49

Isoleringsskivorplan 8 - "paneldel" Längd Bredd Area Isol. area Volym(m3)Takelement 1 5,23 7,20 49,71 40,34 13,72

5,23 4,61Håltagning 2,20Takelement 2 4,38 3,20 24,76 20,96 7,13

4,38 4,90Takelement 3 4,49 18,67 83,83 71,58 24,34Terass 63,20

196,08 45,18

Innermått YttermåttTotalarea isoleringsskivor 196,08 219,29Totalarea lösullisolering 243,30 257,72

Areor tak

1/5

Page 52: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

SO SV NV NOPlan 1 Vägghöjd: 3,0 m

Längd 35,6 5,3Bruttoarea 106,8 15,9Fönster/Fönsterdörrar 21,4 9,0Dörrar 5,1 0,0Nettoarea 80,3 0,0 0,0 6,9

Längd 3,8 18,0 39,4 12,6Bruttoarea 11,3 53,9 118,1 37,9Fönster/Fönsterdörrar 0,0 0,0 25,4 7,4Dörrar 0,0 0,0 7,5 0,0Nettoarea 11,3 53,9 85,2 30,5

Plan 2 Vägghöjd: 3,0 m

Längd 35,6 5,3Bruttoarea 106,8 15,9Fönster/Fönsterdörrar 27,9 9,0Dörrar 0,0 0,0Nettoarea 78,9 6,9

Längd 3,8 18,0 39,4 12,6Bruttoarea 11,3 53,9 118,1 37,9Fönster/Fönsterdörrar 4,0 10,8 33,3 14,4Dörrar 0,0 0,0 0,0 0,0Nettoarea 7,3 43,1 84,8 23,6

Plan 3 Vägghöjd: 3,0 m

Längd 35,6 5,3Bruttoarea 106,8 15,9Fönster/Fönsterdörrar 27,9 9,0Dörrar 0,0 0,0Nettoarea 78,9 6,9

Längd 3,8 18,0 39,4 12,6Bruttoarea 11,3 53,9 118,1 37,9Fönster/Fönsterdörrar 4,0 10,4 33,3 14,4Dörrar 0,0 0,0 0,0 0,0Nettoarea 7,3 43,5 84,8 23,6

Areor väggar, fönster och dörrar

Fasadskiva med puts

Väggskiva med panel

Väggskiva med panel

Fasadskiva med puts

Väggskiva med panel

Fasadskiva med puts

2/5

Page 53: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Plan 4 Vägghöjd: 3,0 m

Längd 35,6 5,3Bruttoarea 106,8 15,9Fönster/Fönsterdörrar 27,9 9,0Dörrar 0,0 0,0Nettoarea 78,9 6,9

Längd 3,8 18,0 39,4 12,6Bruttoarea 11,3 53,9 118,1 37,9Fönster/Fönsterdörrar 4,0 12,0 33,3 14,4Dörrar 0,0 0,0 0,0 0,0Nettoarea 7,3 41,9 84,8 23,6

Plan 5 Vägghöjd: 3,0 m

Längd 35,6 5,3Bruttoarea 106,8 15,9Fönster/Fönsterdörrar 27,9 9,0Dörrar 0,0 0,0Nettoarea 78,9 6,9

Längd 3,8 18,0 39,4 12,6Bruttoarea 11,3 53,9 118,1 37,9Fönster/Fönsterdörrar 4,0 10,4 33,3 14,4Dörrar 0,0 0,0 0,0 0,0Nettoarea 7,3 43,5 84,8 23,6

Plan 6 Vägghöjd: 3,0 m

Längd 35,6 5,3Bruttoarea 106,8 15,9Fönster/Fönsterdörrar 27,9 9,0Dörrar 0,0 0,0Nettoarea 78,9 6,9

Längd 3,8 18,0 39,4 12,6Bruttoarea 11,3 53,9 118,1 37,9Fönster/Fönsterdörrar 4,0 10,4 33,3 14,4Dörrar 0,0 0,0 0,0 0,0Nettoarea 7,3 43,5 84,8 23,6

Plan 7 Vägghöjd: 3,0 m

Längd 35,6 5,3Bruttoarea 106,8 15,9Fönster/Fönsterdörrar 27,9 9,0Dörrar 0,0 0,0Nettoarea 78,9 6,9

Längd 3,8 18,0 39,4 12,6Bruttoarea 11,3 53,9 118,1 37,9Fönster/Fönsterdörrar 4,0 13,6 33,3 14,4Dörrar 0,0 0,0 0,0 0,0Nettoarea 7,3 40,2 84,8 23,6

Väggskiva med panel

Fasadskiva med puts

Väggskiva med panel

Fasadskiva med puts

Väggskiva med panel

Fasadskiva med puts

Väggskiva med panel

Fasadskiva med puts

3/5

Page 54: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Plan 8 Vägghöjd: varierar m

Längd 11,2 4,5+3,3 7,5+3,7 7,8Vägghöjd 3,0 2,8+3 2,6+3 3,0Bruttoarea 33,7 22,5 30,6 23,3Fönster/Fönsterdörrar 5,9 0,0 10,7 0,0Dörrar 0,0 2,1 2,1 0,0Nettoarea 27,8 20,4 17,8 23,3

Längd 3,8 18,0 3,8 18,0Vägghöjd 3,8 3,4 3,7 4,0Bruttoarea 14,2 61,0 14,0 71,8Fönster/Fönsterdörrar 5,7 11,6 5,7 11,3Dörrar 0,0 0,0 0,0 0,0Nettoarea 8,5 49,4 8,3 60,5

Totalareor SO SV NV NO TotalVäggskiva med panel 581,6 20,4 17,8 71,4 691,2Fasadskiva med puts 63,8 358,9 602,5 232,4 1257,6

Totalareor SO SV NV NOTot. areor Fönster/fönsterdörrar 224,2 79,1 241,5 168,1Tot. areor Dörrar 5,1 2,1 9,6 0,0

Fasadskiva med puts

Väggskiva med panel

4/5

Page 55: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Area insida vägg Area plattkant Area Isolering Iso. tjocklek Vol. Isoleringrandzon 0-1 92,03 125,45 92,03 0,23 21,17randzon 1-6 371,10 371,10 371,10 0,23 85,35randzon 6< 3,81 3,81 3,81 0,23 0,88

500,36 466,94 107,40

Area insida vägg Area utsida väggrandzon 0-1 92,03 125,45randzon 1-6 374,91 374,91

Areor Grund

5/5

Page 56: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Bilaga 3

Värmebehovsberäkning

Trans.förluster genom byggnadsdelar

ByggnadsdelVäder-streck

U[W/m2K]

A[m2]

Qt[W/K]

Isoleringskivor i takmoduler - 0,11 196,08 21,57Lösullsisolering på vindsbjälklag - 0,09 243,30 22,16Väggskiva med panel SO 0,15 581,61 87,24Väggskiva med panel SV 0,15 20,37 3,06Väggskiva med panel NV 0,15 17,84 2,68Väggskiva med panel NO 0,15 71,36 10,70Fasadskiva med puts SO 0,15 63,80 9,57Fasadskiva med puts SV 0,15 358,92 53,84Fasadskiva med puts NV 0,15 602,46 90,37Fasadskiva med puts NO 0,15 232,42 34,86Platta på mark, yttre randfält (-1m) - 0,14 92,03 12,88Platta på mark, inre randfält (1-6m) - 0,11 374,91 41,24

390,17

Fönster SO 1,20 224,19 269,03Fönster SV 1,20 79,11 94,93Fönster NV 1,20 241,51 289,81Fönster NO 1,20 168,07 201,68Dörrar SO 1,30 5,12 6,66Dörrar SV 1,30 2,13 2,77Dörrar NV 1,30 9,57 12,44Dörrar NO 1,30 0,00 0,00

877,32

Värmeenergibehov pga. transm.förluster Mängd EnhetVärmeförlust QT=∑UxAx∆T [W/K] 390,2QT+Qf/d+Qk 1341,7Gt=(Ti-Tu)x8766 127107,0 [Kh]Ti 21,0 [K ]Tu 6,5 [K ]Värmeenergibehov per år E=10-3*Gt(QT+Qf/d+Qk)-I 79972,6 [kWh/år]Värmeenergibehov under 50 år Etot=Ex50 3998630,2 [kWh]Energiåtgång per m2 och år Et = E / BRA 25,4 [kWh/m2år]

1/1

Page 57: Livscykelanalys och optimering av isoleringstjocklek för

Institutionen för teknik och design

351 95 Växjö tel 0470-70 80 00, fax 0470-76 85 40

www.vxu.se/td