Framtidens trähus energieffektiva med god innemiljö

Framtidens trähus energieffektiva med god innemiljö Projekttid: 2007-11-01 2011-04-30 Huvudfinansiärer: Vinnova, Skogsindustrierna, Sbuf Borås 2011-10-06 Jesper Arfvidsson

Program Introduktion, Jesper Arfvidssson, LTH Energieffektivitet och bra innemiljö i trähus Svein Ruud, SP Energiteknik Fuktsäkerhet i bygg- och bruksskedet Gunilla Book, SP Energiteknik Samspelet trä innemiljö Joakim Norén, SP Trätek 10:00 10:30 Kaffe

Program 10:30 Byggnadsfysikaliska beräkningsverktyg Lars-Erik Harderup, LTH Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, IVL Avslutning, diskussion, frågor 11:30 12:30 Lunch

Bakgrund Energidirektivet Krav på energianvändning Energideklarationer Uppföljning, mätning av verklig användning BBR Krav på fuktsäkerhet Visa att fukttillståndet ej överskrider det kritiska värdet för materialet 75% relativ fuktighet gäller som kritiskt fukttillstånd för mögel och bakterier, om inget annat kan påvisas.

Mål Ett övergripande mål för projektet är att stödja bygg- och trähusindustrin inför omställning till kraven i BBR på energianvändning och fuktsäkerhet

Projektstruktur LTH IVL System för energieffektivitet Fuktsäkerhet i bygg/bruksskedet Samspelet trä - innemiljö Byggnadsfysikaliska beräkningsverktyg Miljömässig utvärdering SP Samverkanspartners CA Östberg Götenehus JM Myresjöhus KFAB Hyresbostäder i Växjö/NCC PEAB/FoU Väst Rörvik Timber Skogsindustrierna EnergiJägarna Willa Nordic Tarkett TMF Svensk Trähusindustri

Pilothus villor

Pilothus flerbostadshus

www.framtidenstrahus.se

STORT TACK TILL ALLA! Finansiärer Deltagande företag Styrelse Vetenskapligt råd Industriellt råd WP-ledare Forskare och teknisk personal vid LTH, SP och IVL

WP1: System för energieffektivitet och bra innemiljö i trähus Hur kan framtidens småhus bli näranollenergi-byggnader Tekn.Lic. Svein Ruud SP Energiteknik

Mål Ett övergripande mål för projektet är att stödja bygg- och trähusindustrin inför omställning till kraven i nya och kommande byggregler avseende energianvändning, fuktsäkerhet och innemiljö Projektet skall utveckla system och konstruktionslösningar som inte medför några negativa effekter på innemiljö och byggnadens funktion i övrigt

Systemgräns i BBR 16 Hushållsel ingår ej i den specifika energianvändningen!

Klimatzonerna i BBR16 Klimatzon I: Norrbottens, Västerbottens och Jämtlands län. Klimatzon II: Västernorrlands, Gävleborgs, Dalarnas och Värmlands län. Klimatzon III: Västra Götalands, Jönköpings, Kronobergs, Kalmar, Östergötlands, Södermanlands, Örebro, Västmanlands, Stockholms, Uppsala, Skåne, Hallands, Blekinge och Gotlands län.

Föreslagna målnivåer för nya byggnader enligt Energimyndighetens rapport ER 2010:39 Nationell strategi för lågenergibyggnader Som etappmål för den nationella strategin för NNE-byggnader förslås att 25 procent av alla nya byggnader ska klara de ovan nämnda nivåerna år 2015. För år 2015 föreslås som etappmål för offentliga byggnader att andelen nya och renoverade byggnader om uppfyller målnivån ska vara minst 50 procent.

Mätningar och utvärdering av pilothus Mätningar har utförts på tre nybyggda pilothus, vilka till största delen består av på husfabrik prefabricerade byggnadsdelar. För samtliga pilothus har utvärderingen gjorts utifrån: uppmätt total energianvändning under en 12-månadersperiod tekniska data från hus- och värmepumpsleverantörer Inomhustemperatur och aktuella klimatdata hushållens sammansättning schablonmässig beräkning av hushållsel En jämförelse mellan ursprungligen beräknad och verklig uppmätt energianvändning har på så sätt kunnat göras. Beräkningar har gjorts med beräkningsprogrammet TMF Energi version 2.2

Pilothus 1: Sammanfattning av byggnadsdata U m -värde 0,33 W/m 2 K A om 402 m 2 A temp 184 m 2 Formfaktor 2,19 - Fönsterandel 26 % av A temp Transmissionsförlust 134 W/K Spec. transmissionsförlust 0,73 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,8 l/s m 2 A om Kompakt tvåplans hus med relativt stor andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med fjärrvärmespets

Resultat av mätning och utvärdering för Pilothus 1 Beräknat, normalår, standardiserat boende Beräknat, 2010, standardiserat boende Beräknat, 2010, aktuellt boende Uppmätt, 2010, aktuellt boende Totalt (kwh) Fjärrv. (kwh) El (kwh) Hushållsel (kwh) Energianv (kwh) E BBR (kwh/m 2,år) 23678 8096 14772 6871 16807 91 26006 10949 15057 6871 19135 104 26456 12156 14300 6009 20447 111 25123 9686 15437 6009 19114 104 Efter korrektion för att 2010 var ett ovanligt kallt år bedöms huset uppfylla energikrav enligt BBR15/BBR16. Huset bedöms ligga på gränsen till att klara den av Boverkets föreslagna skärpningen av energikravet för icke-elvärmda bostäder (90 kwh/m 2,år) som väntas träda i kraft under 2012. Huset energianvändning ligger dock långt över den nivå (55 kwh/m 2,år) som i klimatzon III föreslagits gälla för framtidens icke-elvärmda NNE-byggnader.

Pilothus 2: Sammanfattning av byggnadsdata U m -värde 0,24 W/m 2 K A om 455 m 2 A temp 144 m 2 Formfaktor 3,15 - Fönsterandel 21 % av A temp Transmissionsförlust 111 W/K Spec. transmissionsförlust 0,77 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,25 l/s m 2 A om Ej så kompakt enplans hus med mindre andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med elspets

Resultat av mätning och utvärdering för Pilothus 2 Beräknat, normalår, standardiserat boende Beräknat, mätperiod, standardiserat boende Beräknat, mätperiod, aktuellt boende Uppmätt, mätperiod, aktuellt boende Beräknat, mätperiod, aktuellt boende Beräknat, normalår, standardiserat boende Värmepump Totalt (kwh) Hushållsel (kwh) Energianv. (kwh) E BBR (kwh/m 2,år) 310P 16767 6279 10488 72,6 310P 17323 6279 11044 76,5 310P 17278 5416 11862 82,2 310P 17443 5416 12027 83,3 F750 13143 5416 7727 53,5 F750 13028 6274 6750 46,7 Klarar energikraven i BBR15 (som gällde när byggnaden uppfördes) Klarar inte energikraven för elvärmd byggnad i BBR16 (55 kwh/m 2 ) Klarar energikraven i BBR16 vid byte till effektivare frånluftsvärmepump, men inte föreslaget krav för framtidens NNE-byggnader

Pilothus 3: Sammanfattning av byggnadsdata U m -värde 0,27 W/m 2 K A om 425 m 2 A temp 190 m 2 Formfaktor 2,23 - Fönsterandel 20 % av A temp Transmissionsförlust 116 W/K Spec. transmissionsförlust 0,61 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,6 l/s m 2 A om Kompakt tvåplans hus med mindre andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med elspets som senare byttes till en effektivare frånluftsvärmepump

Byggnadsdata för eluppvärmt förråd: Pilothus 3 U m -värde 0,39 W/m 2 K A om 78 m 2 A temp 18 m 2 Formfaktor 4,35 - Fönsterandel 5,6 % av A temp Transmissionsförlust 31 W/K Spec. transmissionsförlust 1,71 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,8* l/s m 2 A om Litet enplans förråd med liten andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Direktelvärme och självdragsventilation

Resultat av mätning och utvärdering för Pilothus 3 Beräknat, normalår, standard. boende Uppmätt, period 1, aktuellt boende Beräknat, period 1, aktuellt boende Uppmätt, period 2, aktuellt boende Beräknat, period 2, aktuellt boende Beräknat, normalår, standard. boende Värme- Totalt Förråd Hushållsel Energianv E BBR pump (kwh) (kwh) (kwh) (kwh) (kwh/m 2,år) 310P 21986 2405 6969 12612 66,2 310P 22504 2623 7400 12481 65,6 310P 23662 2623 7400 13639 71,6 F750 17948 2678 7400 7870 41,3 F750 19681 2678 7400 9603 50,4 F750 17887 2405 6969 8513 44,7 Klarar energikraven i BBR15 (som gällde när byggnaden uppfördes) Klarar energikraven i BBR16 vid byte till effektivare frånluftsvärmepump, men inte föreslaget krav för framtidens NNE-byggnader Stor vinst med den effektivare frånluftsvärmepumpen Det eluppvärmda förrådet klarar inte ens kraven i BBR15

Teoretiska beräkningar för pilothus Beräkningarna har utgått från Pilothus 1 och Pilothus 2 Tre olika byggnadsskal per pilothus 26 olika kombinationer av installationstekniska lösningar Antagande om energieffektiva installationer i alla kombinationer Beräkningar har gjorts med beräkningsprogrammet TMF Energi version 2.2 Antagande om mindre användning av hushållsel i framtidens hus standard förbättrat passivhus Pilothus 1 6871 5497 4123 Pilothus 2 6279 5023 3767

Sammanfattning av byggnadsfysikaliska data Pilothus 1 standard förbättrat passivhus U m -värde 0,33 0,27 0,18 W/m 2 K A om 402 402 402 m 2 A temp 184 184 184 m 2 Formfaktor 2,19 2,19 2,19 - Fönsterandel 26 26 20 % av A temp Transmissionsförlust 134 109 73 W/K Spec. transmissionsförlust 0,73 0,60 0,40 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,8 0,4 0,2 l/s m 2 A om Pilothus 2 standard förbättrat passivhus U m -värde 0,24 0,21 0,16 W/m 2 K A om 455 455 455 m 2 A temp 144 144 144 m 2 Formfaktor 3,15 3,15 3,15 - Fönsterandel 21 21 20 % av A temp Transmissionsförlust 111 95 71 W/K Spec. transmissionsförlust 0,77 0,66 0,49 W/K m 2 A temp Byggnadsskalets täthet 0,25 0,25 0,20 l/s m 2 A om

Installationstekniska lösningar (elvärmda byggnader) Förkortning BVP+F BVP+F+SOL BVP+FLM BVP+FLM+SOL BVP+FTX BVP+FTX+SOL LVVP+F LVVP+F+SOL LVVP+FLM LVVP+FLM+SOL LVVP+FTX LVVP+FTX+SOL invfvp invfvp+sol EL+FTX EL+FTX+SOL Beskrivning Bergvärmepump + F-ventilation Bergvärmepump + F-ventilation + Solvärme Bergvärmepump + Frånluftsmodul Bergvärmepump + Frånluftsmodul + Solvärme Bergvärmepump + FTX-ventilation Bergvärmepump + FTX-ventilation + Solvärme Luft-vattenvärmepump + F-ventilation Luft-vattenvärmepump + F-ventilation + Solvärme Luft-vattenvärmepump + Frånluftsmodul Luft-vattenvärmepump + Frånluftsmodul + Solvärme Luft-vattenvärmepump + FTX-ventilation Luft-vattenvärmepump + FTX-ventilation + Solvärme Kapacitetsreglerad frånluftsvärmepump Kapacitetsreglerad frånluftsvärmepump + Solvärme Elpanna + FTX-ventilation Elpanna + FTX-ventilation + Solvärme

Installationstekniska lösningar (icke-elvärmda byggnader) Förkortning Beskrivning stdfvp+fjv Standard frånluftsvärmepump + Fjärrvärmespets stdfvp+fjv+sol Standard frånluftsvärmepump + Fjärrvärmespets + Solvärme FJV+F Fjärrvärme + F-ventilation FJV+F+SOL Fjärrvärme + F-ventilation + Solvärme FJV+FTX Fjärrvärme + FTX-ventilation FJV+FTX+SOL Fjärrvärme + FTX-ventilation + Solvärme BIO+F Biopanna + F-ventilation BIO+F+SOL Biopanna + F-ventilation + Solvärme BIO+FTX Biopanna + FTX-ventilation BIO+FTX+SOL Biopanna + FTX-ventilation + Solvärme F-ventilation = Frånluftsventilation (utan värmeåtervinning) FTX-ventilation = Från- och tilluftsventilation med värmeväxling (värmeåtervinning) Frånluftsmodul = F-ventilation med vätskebatteri för värmeåtervinning Solvärme = termisk solfångare för värme- och varmvattenproduktion

Några beräkningsresultat för bergvärmepumpar (Tm =+6 C) Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus BVP+F 33,9 31,1 26,8 BVP+F+SOL 23,4 21,3 18,4 BVP+FLM 32,5 29,9 25,4 BVP+FLM+SOL 22,2 20,5 16,8 BVP+FTX 32,1 27,8 23,0 BVP+FTX+SOL 22,7 19,5 16,0

Några beräkningsresultat för luft-vattenvärmepumpar (Tm =+6 C) Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus LVVP+F (52,3) (46,8) 41,1 LVVP+F+SOL (46,1) (41,2) 36,2 LVVP+FLM (50,9) (45,9) 39,4 LVVP+FLM+SOL (44,7) (40,2) 34,6 LVVP+FTX (47,8) 40,5 32,6 LVVP+FTX+SOL (41,1) 34,6 27,8

Några beräkningsresultat för frånluftsvärmepumpar och direktel (Tm =+6 C) Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus invfvp 55,2 45,6 34,6 invfvp+sol 45,9 37,2 27,2 EL+FTX 110,9 88,9 63,8 EL+FTX+SOL 86,4 68,0 47,3 stdfvp+fjv 79,9 66,9 49,9 stdfvp+fjv+sol 66,7 55,1 39,3

Några beräkningsresultat för fjärrvärme och biopannor Installationsteknik Pilothus 1 standard förbättrat passivhus FJV+F 131,7 117,1 95,3 FJV+F+SOL 104,5 92,2 73,9 FJV+FTX 110,9 88,9 63,8 FJV+FTX+SOL 87,5 69,1 48,4 BIO+F 149,1 133,1 109,8 BIO+F+SOL 117,7 104,1 84,0 BIO+FTX 126,3 102,5 75,9 BIO+FTX+SOL 98,7 74,9 55,8

Slutsatser Det är tekniskt möjligt att på olika sätt bygga framtidens småhus så att de uppfyller de föreslagna nivåerna för NNE-byggnader Mycket enklare att klara föreslagna NNE-krav vid användning av värmepumpar, främst då bergvärmepumpar De föreslagna kraven, liksom dagens byggregler, gynnar större och därigenom totalt sett mindre energisnåla byggnader Avloppsvärmeväxlare är speciellt intressant i hus som har varken värmepumpar eller solvärme Solvärme i kombination med värmepumpar kan vara ett sätt att klara de föreslagna NNE-kraven Frånluftsvärmepump måste kombineras med både solvärme och byggnadsskal av passivhustyp för att klara föreslagna energikrav Biobränsle måste kombineras med byggnadsskal av passivhustyp samt både FTX och solvärme för att klara föreslagna NNE-krav Mer detaljerade resultat ges i SP Rapport 2011:28 vilken snart blir tillgänglig via www.sp.se

WP 2 Fuktsäkerhet i bygg- och bruksskedet, laboratorieprovningar Gunilla Bok, SP

Syfte Studera fuktbelastning och mögeltillväxt på byggnadsvirke under byggprocess och i bruksskede. Innehåll Kartläggning av verkliga fuktförhållanden och förekomst av mögel i trähus under lagring, transport, byggtid och i det nybyggda huset. Kartläggning av fuktförhållanden i prefabricerat småhusbyggande SP Rapport 2010:02 Laboratorieprovningar av hur förutsättningarna för hur mögelpåväxt påverkas av varierande exponering, fuktnivåer och temperatur.

Fältmätningar Lagring och montage på fabriken 1-2. Montering av fukt -och temperaturlogger. Kontinuerlig mätning. Momentanmätning (5-10 st) av fuktkvot och provtagning för mikrobiologisk analys. Transport till byggarbetsplatsen Montering på byggarbetsplatsen Färdigt hus 3. Kontinuerlig mätning av klimatet. 3-4. Kontinuerlig mätning av klimatet. Momentanmätning av fuktkvot. Provtagning (5 per konstruktionsdel ) för mikrobiologisk analys. Nedmontering av logger. 5. Studeras i ett annat delprojekt.

Några resultat från fältmätningarna Samtliga besökta objekt har någon stans utsatts för fritt vatten och/eller så har material med etablerad påväxt använts i byggnation. 1/3 av materialproverna hade mikrobiell påväxt 1/3 av mätningarna uppvisade förhöjd eller hög fuktkvot Påväxt fanns lika ofta på torrt som fuktigt trämaterial Påväxt i form av blånad fanns på 2/5 av proverna som hade påväxt och framförallt på torrt material. Verkar som påväxten uppkommit innan husfabrik

1/3 av mätningarna uppvisade förhöjd eller hög fuktkvot Uppmätta fuktkvoter vid provtagning

Labprovningar Klimat nr Målklimat Sporer Nedblötning Material Provtid 1 90% RF, 22 C Naturlig Duschade/ oduschade 2 90%, 22 C, delvis fördröjd uttorkning råspont, reglar 57 dagar Naturlig Duschade reglar 38 dagar 3 90% RF, 22 C Sporlösning Oduschade råspont, reglar 52 dagar 4 95-100% RF, 10 C (lådor i klimatskåp) Naturlig Duschade/ oduschade råspont, reglar 52 dagar 5 95% RF, 22 C Naturlig, färska sporer Oduschade råspont, reglar 10 dagar 6 95% RF, 22 C Naturlig, färska sporer Duschade och oduschade Råspont, reglar 10 dagar 7 85% RF, 5 C Naturlig, färska sporer Duschade och oduschade Råspont, reglar Pågår 8 80% RF 15 C Naturlig, färska sporer & sporlösning Oduschade Råspont, reglar Pågår

Klimatkammare

Proverna analyseras i 40 ggr förstoring

Bedömning av omfattning av påväxt Klassning av påväxt enligt skala 0-4 Inte helt lätt att tolka Något subjektiv Ordinaldata, icke parametriska metoder Analyserades 2 ggr/vecka Samtidigt vägdes proverna för att kunna följa förändringen av fuktkvoten

det påträffades både torrt trä med påväxt och nyligen uppfuktat trä som vid låga temperaturer inte hade fått påväxt, En lägre temperatur ger långsammare tillväxt

En lägre temperatur ger långsammare tillväxt, men skyddar inte helt mot påväxt Ett lägre RF skyddar inte helt mot påväxt 85 % RF 5 ºC 80 % RF 15 ºC 11 % av proverna har en påväxt motsvarande grad 2 eller mer (289 dagar, pågående) 22 % av proverna har en påväxt motsvarande grad 2 eller mer (65 dagar, pågående)

1/3 av materialproverna hade mikrobiell påväxt Klimat 1. Utan sporsuspension. Skillnader mellan de olika platserna Plats A Plats B Plats C Påväxt på råspont utan sporlösning

Kvalitetsskillnader snarare än kontamineringsgrad? Påväxt på råspont med sporlösning

Samtliga besökta objekt har någon stans utsatts för fritt vatten och/eller så har material med etablerad påväxt använts i byggnation. Betydelsen av nedblötning 95-100%, 22C, i slutna små fuktkammare (15 l) Ändförseglade prover duschades i 30 min Tillväxt startade tidigare på blöta prover

Jämförelse med och utan sporsuspension Målklimaten samma (90 %, 22 ºC) Vid tillförd sporsuspension (optimala förhållanden) kommer påväxten igång snabbare Endast en sida studerades, påväxt fanns dock ibland på undersidan. Om sämsta sidan studerats skulle skillnader i resultaten minska.

Resultat labprovningar Råspont är mer känsligt mot påväxt än reglar (tidigare och mer omfattande påväxt) Vid en för påväxt optimal RF (95-100%) så kommer det dröja längre tid innan en påväxt uppkommer vid lägre temperatur (10ºC) än vid högre (22ºC). Den lägre temperaturen kommer dock inte att skydda mot påväxt. En nedblötning av prover genom duschning medförde att påväxt uppkom något tidigare under provningen jämfört med om ingen nedblötning skett. Tydligast är detta vid klimat 4, där proverna varit placerade i slutna, små klimatkammare Det finns en tendens till skillnader i påväxt mellan prover tagna på olika platser. Detta gäller för råspont. Denna skillnad kvarstår även när en sporsuspension har använts. Vid optimala RF (95-100%) är skillnader i kvalitet (råspont/reglar respektive plats) inte lika tydlig. En hypotes var att en fördröjning av uttorkning leder till tidigare tillväxt. Detta kunde inte styrkas, antagligen för att försöksdesignen inte fungerade (klimat 2).

Slutligen Resultaten kompletterar resultat från parallellprojekt (WoodBuild och CRAM). För att få ett bättre underlag kommer rekommendationer för hantering av trä vid lagring, transport och på byggplatsen.

Samspelet trä innemiljö Joakim Norén, SP Trätek SP BYGGDAGAR, Borås 2011-10-06

Målsättning Tekniska lösningar som förbättrar funktionen hos invändiga trämaterial med avseende på fuktrelaterade rörelser i lågenergihus. Minskade svängningar i relativ luftfuktighet under en årscykel med hjälp av tekniska lösningar Utveckla och anpassa träbaserade byggprodukter t ex lamellparkett och konstruktionsvirke för ökad formstabilitet avseende fuktrelaterade rörelser

Lösningar för att hantera fuktrelaterade rörelser, t ex Ojämna golv Svikt och knarr Springor i golv Lösa stavar Sprickor i ytskikt Spruckna tätskikt i våtrum Lösa klinkerplattor Stora rörelser i hus

Metod och genomförande Probleminventering Experimentella studier Mätningar i nyproducerade hus Mätningar i laboratorium Beräkningar och simuleringar Simulering av inomhusklimat med fuktåtervinning Beräkning av fuktförhållanden i byggnadsdelar och träbaserade material Beräkning av fuktrelaterade deformationer

Tre mätobjekt Villafastighet i Bro, Willa Nordic Lägenhet i Hägernäs, JM Villafastighet i Västervik, Myresjöhus

Mätningar i nyproducerade hus Temperatur och relativ luftfuktighet i rumsluft och i bjälklag Krympning/svällning hos bjälkar Nedböjning hos bjälklag Temperaturer och RF i trägolv 5 4 1 2 3 1. Trägolvets yta 6 2. Golvgips ovansida 3. Aluminiumplåt över bjälke 4. Aluminiumplåt mellan bjälke och värmerör 5. Värmerör 6. Spånskiva över bjälke

Klimat i bjälklag - Bro 100 90 80 Balk 2 RF RF ök balk RF uk balk RF balk TinyTag Relativ luftfuktighet [%] 70 60 50 40 30 20 10 0 apr-08 aug-08 dec-08 apr-09 aug-09 dec-09 apr-10 aug-10 dec-10 apr-11

Krympning hos LVL-balkar Bro

Krympning/svällning (mm) Krympning hos bjälkar av konstruktionsvirke Villafastighet i Upplands Väsby 45 x 220 mm, fuktkvot 12% 1 Tvätt 0 Hall Vardagsrum 1-1 Vardagsrum 2-2 -3-4 -5-6 -7-8 -9 jul-04 okt-04 jan-05 apr-05 jul-05 okt-05 jan-06 apr-06 jul-06 okt-06 Datum

Nedböjning hos bjälklag Bro

Temperaturer i golv med golvvärme - Västervik 40 35 Temp rum Temp (6) Temp (3) Temp (4) Temp (2) Temp (5) Temp (1) 30 Temperatur [ C] 25 20 15 5 4 1 2 3 10 6 5 0 nov-09 jan-10 mar-10 maj-10 jul-10 sep-10 nov-10 jan-11 mar-11 Datum Trägolv på golvvärme är normalt inget problem Mindre energibehov medför lägre temperaturer i golvvärmesystemet

Klimat i lägenhet flerbostadshus i Hägernäs 100 90 Temperatur [ C]/Relativ luftfuktighet [%] 80 70 60 50 40 30 20 10 RF hall/kök % Temp hall/kök C 0 dec-06 feb-07 apr-07 jun-07 aug-07 okt-07 dec-07 feb-08 apr-08 Datum

Klimat under lamellparkett - Hägernäs 100 90 Temperatur [ C]/Relativ luftfuktighet [%] 80 70 60 50 40 30 20 10 RF ovan plast % RF under plast % Temp ovan plast C Temp under plast C 0 dec-06 feb-07 apr-07 jun-07 aug-07 okt-07 dec-07 feb-08 apr-08 jun-08 Datum

Lamellparkett i flerbostadshus - Hägernäs Bra resultat om tillverkarnas läggningsanvisningar följs Viktigt att dela upp stora golv med rörelsefogar Rörelseutrymme mellan golv och vägg Mekaniska fogar ökar golvets flexibilitet

Laboratorieförsök med trägolv och simulerad fuktåtervinning Simulering av inomhusklimat med fuktåtervinning Lamellparkett på golvvärme Lackat och olackat golv T-lock och Ultralock Fuktrelaterade rörelser Klimat

Laboratorieförsök med trägolv på bjälklag med golvvärme Reduktion i krympning vid höjning av RF från 20% till 30% Golv Krympning vid 30 % RF [mm/m] Krympning vid 20 % RF [mm/m] Reduktion vid uppmätt krympning Reduktion vid beräknad krympning Golv 1 0,67 1) 0,96 1) 44 % 100 % Golv 2 0,37 0,63 67 % 100 % Golv1: Lamellparkett med ytskikt av ek, UV-lack och T-loc låsningssystem Golv 2: Lamellparkett med ytskikt av ek, UV-lack och Ultraloc låsningssystem

Korttidsprovning av förband utsatta för kraftig uppfuktning Spikplåt, 18 % fuktkvot, 45 x 195 mm Last (N) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Förskjutning (mm) 50 52 54 55 56 58 59 60 63 67

Förband med spikplåtar - resultat Förankringshållfasthet f a [N/mm 2 ] Serie Stor plåt Liten plåt Referens Ej uppfuktning 3,64 3,88 18 % FK Uppfuktning 3,59 3,90 12 % FK Uppfuktning 3,39 4,07 Förskjutningsmodul k s /plåtbredd [N/mm 2 ] Serie Stor plåt Liten plåt Referens Ej uppfuktning 422 531 18 % FK Uppfuktning 390 492 12 % FK Uppfuktning 370 455

Spikplåtsförband vid kraftig uppfuktning Fuktkvotsändring ca 15 % Tvärsnittets svällning i höjdled: 76 x 152 120 mm ~ 3,6 mm 152 x152 195 mm ~ 5,9 mm

Inverkan av fuktåtervinning 1. Simulering av inomhusklimat vid fuktåtervinning baserat på klimatdata för ett år (WP1) 2. Beräkning av fuktförhållanden i träbjälklag och parkettgolv (WP4) Fuktinnehåll (g/m 3 ) 8 7 6 5 4 3 2 1 Ingen fuktåterv. + konst. flöde Fuktåterv. + konst. flöde Ingen fuktåterv. + behovsstyrd vent. Fuktåterv. + behovsstyrd vent. 3. Beräkning av fuktrelaterade rörelser i golv och bjälklag (Erik Serrano) 0 0 5 10 15 20 Tid (h)

70 60 Fall 1 Beräknad skillnad i RF över parkettgolvet Fall 1 Fall 2 70 % fuktåtervinning + reducerat flöde Ingen fuktåtervinning + konstant flöde RF Överkant RF Underkant Diff RF 70 60 Fall 2 RF Överkant RF Underkant Diff RF 50 50 Relativ luftfuktighet [%] 40 30 20 10 Relativ luftfuktighet [%] 40 30 20 10 0 0-10 -10-20 jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec -20 jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Fall1 ca 5 % högre RF i golvet vintertid minskad skillnad i RF mellan golvets över- och undersida halverad svängning i RF

Beräkning av deformationer i bjälklag Finit elementmodell Spännvidd (m) Nedböjning (mm) 0,5 0,096 1,0 0,386 1,5 0,868 2 1,543 2,5 2,411 3 3,472 3,5 4,725 4 6,172 4,5 7,811 5 9,644 5,5 11,669 6 13,887

Förslag på lösningar - rekommendationer Använd torrare konstruktionsvirke eller produkter som t ex LVL, lättbalkar, fackverk och limträ Använd golvskivor med små fuktrelaterade rörelser Skydda alltid träkonstruktioner från nederbörd Torka ut byggfukten, t ex från gjutning Trägolv skall alltid läggas enligt golvtillverkarnas anvisningar Trägolv skall vid läggning ha en fuktkvot på 7-8 % Stora golvytor bör delas upp i mindre enheter Rörelseutrymme skall alltid finnas mellan golv och vägg Vid golvvärme bör flytande trägolv användas

Framtidens trähus Energieffektiva med god innemiljö Byggnadsfysikaliska beräkningsverktyg SP-dagar Oktober 2011 Lars-Erik Harderup Lunds Universitet Byggnadsfysik

Framtidens trähus WP4 Olof Hägerstedt Lars-Erik Harderup Jesper Arfvidsson Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Redovisa/skapa en verktygslåda med användarvänliga verifierade beräkningsverktyg för värme och fukt. För beräkningsprogram redovisa och beskriva Begränsningar Användningsområden Möjligheter Risker Kompletteringar Syfte Validera befintliga beräkningsverktyg genom samarbete med andra WP. Testa beräkningsverktygen i samverkan med de deltagande företagen. Informera industrin om de tillgängliga verktygen och klargöra begränsningar och konsekvenser av felaktiga inparametrar. Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Beräkningsverktyg Bedömning av uttorkning av trä (exempelvis beräkna uttorkningstid för syll efter uppfuktning) Jesper Arfvidsson Bedömning av tjälinträngning under platta på mark (hänsyn till fasomvandlingar, randvillkor som varierar med tiden samt att λ- värdet för marken förändras när marken fryser/tinar) Stephen Burke HEAT2 och HEAT3 Befintliga PC-program (köldbryggor) Svensk version av WUFI - Jesper Arfvidsson (Wärme und Feuchte instationär), dvs. kopplad värme- och fukttransport Svensk materialdata Under vidareutveckling BML på LTH Svensk klimatdata Svenska menyer HAM-tools (utveckling av verktyg för ventilerade konstruktioner i samverkan med Woodbuild) - Petter Wallentén Inriktning mot kalla tak Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Metodik och metoder Litteraturstudier Riktad Generell Beräkningsverktyg Randvillkor Materialdata Parameterstudier Mätningar i fält Validering av beräkningar Kommunikation med branschen Rapportering Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Publikationer Importance of a proper applied airflow in the facade air gap when moisture and temperature are calculated in wood framed walls. Copenhagen. 5 th International BUILDAIR symposium. Hägerstedt O. & Harderup L-E. 2010. Comparison of Field measurements and Calculations of Relative Humidity and Temperature in Wood Framed Walls. Bruno. Thermophysics 2010 Conference proceedings. Bruno University of Technology, Faculty of Chemistry. Hägerstedt O. & Arfvidsson J. 2010. Control of Moisture Safety Design by Comparison between Calculations and Measurements in Passive House Walls Made of Wood. Porto, XII DBMC. Hägerstedt O. & Harderup L-E. 2011. Comparison of measured and calculated temperature and relative humidity with varied and constant air flow in the façade air gap. May 2011. Tampere, 9th Nordic Symposium on Building Physics. Hägerstedt O. & Harderup L-E. 2011. Moisture safe wooden structures. Guidance for the design of wood-based walls. Hägerstedt O. 2011. State of the art moisture and moisture safety in wooden structures. Hägerstedt O. 2011. Licentiate thesis. Hägerstedt O. 2012. Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Jämförelser mellan beräkningar och mätningar i högisolerade träytterväggar Control of moisture safety design by comparison between calculations and measurements in passive house wooden walls Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Högisolerad träyttervägg 537 mm Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Ökad risk för fuktproblem i högisolerad träyttervägg Mögelrisk Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Skydda de yttre träreglarna Tjocklek på fasadskiva? Mögelrisk Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Syfte med studien Utvärdera resultat från fuktsäkerhetsprojekteringen, dvs. vilken effekt har mineralullsskivan? Undersöka vilken tjocklek som är nödvändig på fasadskivan. Jämförelser mellan fältmätningar och beräkningar Möjligheten att använda WUFI som ett verktyg i fuktsäkerhetsprocessen. Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Metoder Randvillkor Utomhusklimat från SMHI Mätningar av inomhusklimat Relativ fuktighet Temperatur Materialdata från WUFI:s materialdatabas Jämförelser Blinda jämförelser Modifierade randvillkor Öppen jämförelse Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Metoder Fältmätningar Beräkningsmodell i WUFI 1D Calculation model E B C D A Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Resultat - fuktsäkerhet B 17 mm Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Resultat - fuktsäkerhet Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Resultat Erforderlig tjocklek på fasadskivan Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Resultat Jämförelse mellan mätningar och beräkningar E B C D Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

B. Jämförelse - mätningar och beräkningar Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

D. Jämförelse - mätningar och beräkningar Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Slutsatser Den föreslagna förbättringen med 17 mm fasadskiva har en positiv effekt på fukttillståndet i väggen, men är inte tillräcklig. Tjockleken på fasadskivan måste var 87 mm för att beräkningsmässigt helt eliminera risken för mögeltillväxt. 57 mm fasadskiva ger låg risk för mögel >> 17 mm Blinda jämförelser mellan mätningar och beräkningar visar god överensstämmelse WUFI 5.0 tycks fungera som ett verktyg i fuktsäkerhetsarbetet. Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Modern yttervägg WUFI Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Modern yttervägg WUFI Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Modern yttervägg WUFI Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Modern yttervägg WUFI Slagregn, RF utsida fasadskiva Nordfasad, Lund Nordfasad, Luleå Klimatförändringar? Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Modern yttervägg WUFI Slagregn, RF utsida fasadskiva Sydfasad, Lund Sydfasad, Luleå Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Betydelsen av högt luftflöde i ventilerad spalt bakom panel i yttervägg Importance of a Hight Airflow in the Facade Air Gap Olof Hägerstedt Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Målsättning Undersöka effekterna av olika luftflöde i luftspalten bakom en fasadpanel Med syfte att undvika mögelpåväxt. Tidigare studier (Hägerstedt) Korrekt antagande om luftflödets intensiteten är viktigt för att erhålla korrekta beräkningsresultat med WUFI. Luftflödet i spalten påverkar fukttillståndet i den bakomliggande väggen. Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Tvåstegstätad fasad Nederbörd som kommer in ska också komma ut Luftspaltens funktioner Ventilation Eliminera tryckskillnad Dränering Byggfukt Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Metod Olika luftomsättningar i spalten [oms/h] 0 1 5 10 20 50 Ute Inne Positioner för mätningar och beräkningar Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Metod Randvillkor Utomhusklimat från SMHI Mätningar inomhus Relativ fuktighet Temperatur Materialdata from WUFI:s databas Strategi Blinda jämförelser Modifierade randvillkor Öppen jämförelse Justerad luftomsättning Rena beräkningsjämförelser Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Resultat Position B den mest fuktkritiska positionen Ute Inne Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Mätningar vs beräkningar i position B Svart uppmätt RF / Gul beräknad RF 20 oms/h / Röd beräknad RF 1 oms/h Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Position B. Behovet av välventilerad luftspalt RF vs T = OK RF vs T = OK Blå 0 Röd 1 Lila 5 Grön 10 Gul 20 Grå 50 [oms/h] Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Position C. Behovet av välventilerad luftspalt Blå 0 Röd 1 Lila 5 Grön 10 Gul 20 Grå 50 [oms/h] Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Position D Blå 0 Röd 1 Lila 5 Grön 10 Gul 20 Grå 50 [oms/h] Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Slutsatser Luftspalten Väl ventilerad Vertikala avskärmningar/reglar är att föredra Om horisontella hinder/reglar perforerade Om horisontella hinder/reglar snedsågade med lutning utåt Tjockare isolering ännu viktigare med väl ventilerad luftspalt bakom fasadpanelen. Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Generella slutsatser för ytterväggar av trä Risken för fukt- och mögelskador är klimatberoende Lägre risk i norra Sverige Högre slagregnsbelastning är ogynnsamt. Högisolerade konstruktioner är känsligare för fukt och mögel, dvs. toleransen för misstag minskar. Generellt är utsidan av träreglarna mest utsatta. Diffusionsöppen isoleringsskiva på utsidan av träreglarna ger ett bra klimatskydd, men nödvändig tjocklek på skivan beror på väggens totala värmemotstånd. Det är viktigt med en väl ventilerad luftspalt bakom fasadmaterialet. Ju tjockare isolering desto högre luftomsättning är nödvändig i luftspalten, speciellt vid skalmursfasader av tegel och bakomliggande träregelstomme. Jämförelse mellan de svenska klimatdatafilerna i WUFI med uppmätt klimat tyder på att klimatet i WUFI ger ett gynnsammare klimat än verkligheten. Fukt- och mögelrisker går att hantera i högisolerade träkonstruktioner om problematiken beaktas i alla skeden av byggprocessen. Lunds universitet / LTH / Bygg-och miljöteknologi / Byggnadsfysik / Lars-Erik Harderup

Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard

Portvakten Söder, Växjö Projektet omfattande: Uppföljning av processerna: utveckling, projektering, byggnation och drift Energiberäkningar i DEROB-LTH. Uppföljning av energianvändningen from januari 2010 tom december 2010 Miljövärdering genom livscykelanalys och jämförelse med referensbyggnad, samt konventionellbyggnad Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Portvakten Söder, Växjö Plan 2-8 Hus A1 Plan 2-8 Hus B1 Husen invigda den 11 september 2009 Schematisk bild av tekniken i husen Källa: Hyresbostäder i Växjö Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Energisimulering för olika alternativ Väggtjocklek Fönstertyp; U-värde, solavskärmning, solskydd mfl. Effektivitet värmeväxlaren Täthet Inomhustemperatur kallaste och varmaste dagen i värsta läget Energibehov för olika inomhustemperaturer Inglasning balkong Yttervägg Källa: Martinssons Byggsystem Bjälklag Källa: Martinssons Byggsystem Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Energiprestanda FTX effektivitet Effekt och uppvärmningsbehov beroende på effektiviteten av FTX Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Energiprestanda fönstertyp och solavskärmning Effekt, uppvärmningsbehov, och sommar inomhustemperaturer beroende på fönstertyp och solavskärmning Ingen manuell vädring av lägenheterna ingick i simuleringen. Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Jämförelse med en referens byggnad Portvakten Söder Limnologen Enhet Luftläckage vid 50 Pa 0.2 0.8 l/s, m² U-värde väggar 0.095 0.16 W/m²K U-värde fönster 1.0 1.2 W/m²K g-värde fönster total solar transmittance 29 45 % Tsol fönster direct solar transmittance 25 38 % Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Jämförelse med en referens byggnad Effekt W/m2 Energibehöv för uppvärmning KWh/m2 20,00 18,00 17.5 17.3 16,00 14,00 13.7 12,00 11.7 10,00 8,00 7.9 9.5 9 10 6,00 4,00 2,00 0,00 inomhus temp 20C inomhus temp 22C inomhus temp 24C inomhus temp 20C Portvakten idag Effekt och energibehöv för uppvärmningen på Portvakten med jämförelse om Portvakten var byggt som Limnologen som Limnologen Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Uppföljning av energianvändningen i driften Utgångspunkt: värden som följs i andra PH projekt Utvärdering av: uppvärmning tappvarmvatten drift el hushållsel inomhustemperaturen under ett år Med hänsyn tagen till driftoptimering som sker under första året Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Energi mätdata för driften under perioden 1 januari -31 december 2010 Energi för uppvärmning: Byggnad A1: 22.2 kwh/m 2, Byggnad B1: 20.2 kwh/m 2. (normalizerade värden) VVC: Byggnad A1: 4.1 kwh/m 2 Byggnad B1: 3.1 kwh/m 2 Varmvatten: Byggand A1: 7.8 kwh/m 2 Byggnad B1: 6.4 kwh/m 2 Fastighets el: Byggnad A1: 13.5 kwh/m 2 Byggand B1: 7.7 kwh/m 2 Energi användning av byggander A1 och B1 uthyrnings grad 55% (BA1) och 52% (BB1) Viktad köpt energi: Byggand A1: 47.6 kwh/m 2 Byggand B1: 37.6 kwh/m 2 Hushålls el: Byggand A1: 14.7 kwh/m 2 Byggand B1: 16.0 kwh/m 2 Avloppsvatten växlare: 0.6 kwh/m 2 Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Energi mätdata för driften under perioden 1 januari -31 december 2010 Total energi användning: Byggnad A1: 47.8 kwh/m 2 Byggnad B1: 37.6 kwh/m 2 energi för uppvärmning är normaliserad och antal uthyrda lägenheter är justerad till 100% för VV och hushålls el Justerad energi användning Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Energi mätdata för driften under perioden 1 januari -31 december 2010 Medel inomhus temperaturer i valda lägenheter i relation till utomhus temperaturer, Byggnad A1 Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Energi mätdata för driften under perioden 1 januari -31 december 2010 Uppmätta inomhus temperaturer under sommar perioden. Byggnad A1 och B1 Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Miljövärdering genom livscykelanalys LCA utfördes inom samarbete mellan Framtidens trähus och North Pass (IEE) projekten av Anna Widheden och Erik Prejer Syftet var att presentera den totala miljöpåverkan för byggnaden från vaggan till graven och ställa detta i relation till andra byggnader som byggs idag i Växjö. Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Miljövärdering genom LCA användning av primärenergi, över 60 år MJ primary energy/m2 BRA 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 Used energy, Conventional Energy in materials, Conventional Used energy, technique as Limnologen Energy in materials, technique as Limnologen Used energy, Portvakten Energy in materials, Portvakten 5000 0 Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Potentiellt bidrag till global uppvärmning, ackumulerat över 60 år 1200 Portvakten Tecnique as Limnologen Conventional building 1000 kg CO2-equivalent/m2 BRA 800 600 400 200 0 Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Slutsatser koldioxidutsläppen för uppvärmning mer än halveras, sett under 60 års livslängd, jämfört med konventionella hus. hushållselen står för störst primärenergi användningen i ett lågenergihus första året är inte ett bra år för utvärdering av energi användning i pilot projekt. vald systemlösning för uppvärmning behövde många justeringar under första året i drift inga större skillnader i inomhus temperaturer i lägenheter mot olika ritningar marknaden borde utvecklas inom system lösningar kopplad till fjärrvärme mätt instrument design av tilluftsdon Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06

Tack för uppmärksamheten! Miljömässig utvärdering Ivana Kildsgaard, 2011-10-06