INVEON Östra Nylands yrkesinstitut FRAMTIDENS EGNAHEMSHUS NICLAS ISAKSSON
1. Huvudsaklig målsättning Då byggnader står för ca 40 % av Finlands energiförbrukning finns det mycket att vinna på att bygga energieffektivt. Vår ställning som utbildare av framtidens arbetskraft inom såväl bygg el som hustekniksektorn bör spegla sig i projektet. I de flesta mindre byggnadsprojekt är kunnandet om energieffektivt byggande långt beroende av den kunskap arbetskraften innehar. För att effektivt kunna påverka byggnadssättet i framtiden bör man inrikta sig på att sprida kunskapen bland unga studerande i ovan nämnda branscher. Enligt Kioto avtalet finns det fem effektiva sätt att minska energiförbrukningen ordnat enligt rangordning: 1. Minska värmespillet a. Mera värmeisolering b. Förbättrande av lufttätheten c. Använda effektiv värmeåtervinning vid ventilation 2. Använd energin effektivt a. Använd energieffektiva apparater b. Undvik onödig användning c. Underhåll fastigheten, undvik energiläckagen 3. Ta vara på solens energi a. Byggnadens placering b. Fönstrens riktning c. Skuggning d. Fånga upp solens energi 4. Följ upp förbrukning a. Granska eget energibeteende, undvik onödig förbrukning 5. Välj värmekälla a. Biobränslen b. Fjärrvärme c. Värmepump Den röda tråden i projektet är att utbilda arbetskraft som behärskar energieffektivt byggande. Skolans personal bör skaffa sig den kunskap som behövs för att kunna erbjuda utbildning åt såväl egna elever som vuxenutbildning. Byggnaden är mig veterligen Borgås första Passivhus, och ett av Finlands första nollenergihus. 2. Energieffektivitet Europa kommissionen har satt som mål att passivhus skall bli byggnadsstandard från år 2015. Byggande av passivhus kräver inga nya material eller byggnadstekniker, endast kunskap. Energi som man kan undvika att använda, är det mest miljövänliga energin. Byggnaders energieffektivitet kan på års nivå indelas enligt följande: 1. Byggnad uppförd enligt dagens normer (normhus) 100kWh/m2
2. Lågenergihus 50 60kWh/m2 3. Passivhus 30kWh/m2 3. Byggnadens energieffektivitet 4. Nollenergihuset Då skolan nyligen har uppfört ett lågenergihus så är det naturliga följande steget ett passiv eller nollenergihus. Kostnaderna för ett Passivhus blir ca 5 10% större än i jämförelse med ett normhus, men får ett mervärde vid försäljning upp till 30%. Då skolans uppgift är att utbilda kunnig arbetskraft, för framtiden bör även målet, energitekniksikt sett, vara att bygga framtidens hus, nollenergihuset. Behovet av uppvärmningsenergi för byggnaden är beräknat till 20kWh/m2, vilket kan anses vara bra i finländskt klimat. Miljövänligaste sättet att producera energi är i omedelbar närhet av konsumenten. Detta möjligt att utföra med befintlig teknologi och till en rimlig kostnad. Med tanke på att skolan har små utgifter på arbetskraft kan man investera mera på tekniken. Detta sätter större krav på såväl el som vvs planeringen och installationerna. Huset kopplas till det lokala elnätet, men under gynnsam väderlek producera betydligt mer än vad det konsumerar. Elektriciteten skall i första hand produceras med solenergi och en vindturbin. Varmvatten produceras större delen av året genom solfångartekniken. Tilläggsvärme då det är som kallast kunde produceras med biomassa alltså med hjälp av en eller flera högeffektiva kakelugnar försedda med en värmeväxlare för att värma bruksvattnet. Luftväxlaraggregatet kan med fördel förses med värmepump för att ytterligare minska värmespillet. Samtliga elapparater som installeras skall ha en energiklass A eller bättre. 5. Lufttäthet och U värden Passivhuset är beroende av mantelytans lufttäthet. Detta medför vanligen huvudbry (främst bland äldre byggare) då man under 60 och 70 talet gjorde täta hus och tillika började installera mekanisk frånluftsventilering och glömde tilluften. Påföljden blev omfattande fukt och mögelproblem p.g.a. tilluften sögs in genom konstruktionerna. Detta problem är sedan länge löst genom kontrollerat luftbyte i bägge riktningar. Stor vikt bör sättas på att huset har en lufttäthet på minst n50 = 0,6l/h. Ångspärren på insidan bör tätas noggrant med isoleringstape, elinstallationerna få ett skilt utrymme innanför ångspärren, samtliga genomföringar i manteln skall tätats noggrant. Ångspärren skall bilda ett enhetligt tätskikt för hela manteln. Passivhus låga energiförbrukning förutsätter en betydligt bättre värmeisolering än normhuset. Tabellen nedan ger riktvärden för U värdet (värmegenomgångsmotstånd)
vad normhus Passivhus Yttervägg 0,24 0,07-0,1 W/m2K nedrebjälklag 0,19-0,24 0,08-0,1 W/m2K övrebjälklag 0,15 0,06-0,09 W/m2K fönster 1,4 0,6-0,8 W/m2K dörr 1,4 0,4-0,7 W/m2K 6. Ventilation 7. Arkitektur Då isoleringstjockleken växer blir eventuella köldbryggors negativa inverkan på konstruktionerna större. I den konstruktiva planeringen är det av stor vikt att man kan påvisa att köldbryggor kan undvikas. Kritiska ställen är fönster dörrar och ytterhörn. För att passivhuset skall fungera krävs ett fungerande och rätt dimensionerat ventilationssystem. Ett passivhus behöver inget skilt värmesystem så som radiatorer eller golvvärme. Ventilationsaggregatets värmeväxling samt tilläggsvärme är tillräckligt värmefördelningssystem. Värmeväxlingens goda återvinningsgrad (minst 75%) minskar behovet av tilläggsvärme. Huset utseende är av stor betydelse för hela projektet. Det skall vara ett bygge eleverna kan känna stor stolthet över att ha deltagit i. Känner eleverna att de utför något betydelsefullt och utmanande så har lärarna betydligt enklare att kunna motivera dem att lära sig och prestera mera. Är planeringen och arkitekturen väl genomarbetad betalar det tillbaks sig mångfalt i det synliga slutresultatet. En mer vågad utformning skulle även skapa ett större allmänt intresse. 8. Byggnadens placering Tomten befinner sig havsnära i Haiko, västerut finns ett större oplanerat skogsområde som bör beaktas i planeringen. Öster på tomten finns gårdsanslutningen. Huset har direkt rågranne endast norrut. Mervärde ger en väl planerad gård mot öster om det tillika kan erbjudas skydd för insikt från norr. Då huset enligt gällande plan skall ha en och två tredjedels våning blir huset någorlunda högt. 9. Byggnadsmassans utformning En slutningstomt ställer större krav på planeringen jämfört med planmark, men med en välgenomförd planering ger slutningsbyggnad ett mervärde. Byggnaden bör planeras för en normalstor finsk familj alltså: två vuxna och två till tre barn. Huset är kubiskt utformat, och dimensionerat så att det kan uppföras med sågat virke, utan att behöva göra dyra grova och därmed komplicerade bjälklag.
10. Fönstrens placering Den totala fönsterytan bör ej överstiga 15% av golvytan, då fönster innebär risker med tätningar och försämring av väggens totala u värde. Fönstren skall koncentreras i syd ost och västligriktning, fönster ytan mot nord skall vara minimal. Fönster mot söder bör även ha skydd för termisk uppvärmning under sommarmånaderna då solen står högt men tillika släppa in mycket ljus och solenergi under vintern då solen är lågt. För att minska den termiska uppvärmning finns en kall takförsedd terrass mot söder som skuggar merparten av fönsterytan sommartid. 11. Val av byggnadsmaterial 12. Bottenplanen Huvudsakliga byggnadsmaterialet skall vara lokalt producerat och möjligast litet förädlat. Det naturliga valet blir således trästomme och träfasad. Trä är enkelt att bearbeta och därmed tacksamt i undervisningssyfte. Ett platsbyggt hus av långvirke, utan elementfogar räknas kvalitativt till som ett bra alternativ. Taket görs av falsat plåt och som undertak används filttak detta för att avsevärt minska riskerna för vattenskador. Utgångsläget har varit att göra en byggnad som har möjligen stor golvyta i förhållande till husets mantelyta. Därtill är det önskvärt att hålla en enkel kvadratisk form. Planen för området säger att det skall vara uttrycksfulla byggnader (ej kvadratiska och lådformade). För att möta detta krav har ett tvåvåningsburspråk planerat samt enkla terrasstak som inte kräver mycket av byggaren eller blir ekonomiskt tunga att förverkliga. Huset placeras i en slutning, det mest ekonomiskt lönsamma alternativet att bygga är med källarvåning. Det största badrummet placeras i källaren, så att man minimerar riskerna med fuktproblem (betonggolv och stenväggar). En centralt placerad rökpipa är väsentligt då man vintertid kan få den extra värmeenergin som behövs, genom vedeldning. De badrum som placeras i våningarna ovanför källarvåningen skall samtliga placeras ovanför varandra och i direkt närhet till teknikschaktet. I källaren, under ovanförliggande wc:n och badrum, placeras tekniska utrymmet. På detta vis kan kanalerna för in och ut luft dras ut genom källarväggen under marknivån, detta gör att naturlig markvärme kan förvärma luften vintertid samt motsatt effekt sommartid. Sovrummen placeras i huvudsak i vindsvåningen, men ett rum på huvudvåningen skall gå att använda som sovrum. 13. Fasader Fasaderna är planerade i sen 1800 tals stil, eftersom den känns naturlig i förhållande till omgivningen, därtill passar villa konceptet ihop med passivhus konceptet. En stor yta mot söder har reserverats för att i olika former kunna ta tillvara solenergi, samt burspråkets tak har utformats för att kunna möjliggöra en vindturbin för att ta tillvara vindenergi. Tomten är en hörntomt och ett tornliknande burspråk
accentuerar tomtens form tillika som burspråket ger en mycket vacker utsikt över havet och strandmiljön i Haiko. 14. Konstruktioner Konceptet för husets konstruktioner är en direkt utveckling av Villa Isakssons konstruktioner, av vilka finns erfarenhet såväl i byggnads som i planeringsskedet. En detalj som gör att byggnaden skiljer sig från traditionellt sätt att bygga är de A formade takstolarna. Med A takstolar undviks bjälkar som går genom ångspärren, därtill fås full golvyta i vindsvåningen. Första och andra våningens golvbjälklag är konstruerade så att inte bjälkar dras ut genom ångspärren, med dessa metoder kan en möjligast hel ångspärr i byggmanteln garanteras. För att undvika köldbryggor i trästommen används ett system med dubbla stommar. En yttre stomme som i princip håller fasadmaterialet på plats och en inre bärande stomme som de största lasterna vilar på. Ångspärren görs av plast och direkt ovanpå plasten monteras träfiberskivor som utgör ett mekaniskt skydd för ångspärren, under byggnadstiden. Innanför träfiberskivorna görs en 50 mm tjock skålning i vilken elinstallationerna kan utföras utan att göra hål i ångspärren. Källarväggarna är murade av lättgrusbetongblock samt utvändigt isolerade med polyuretanskivor, ovan marknivå. Under marknivån används värmeisolerande dräneringsskivor av polystyren.