Framtidens trähus Kristina Mjörnell Byggnadsfysik och innemiljö
Mål Ett övergripande mål för projektet är att stödja bygg- och trähusindustrin inför omställning till kraven i nya och kommande byggregler avseende energianvändning, fuktsäkerhet, innemiljö och miljöpåverkan. Projektet skall utveckla/utvärdera system och konstruktionslösningar som inte medför några negativa effekter på innemiljö och byggnadens funktion i övrigt.
Hur kan framtidens småhus bli näranollenergi-byggnader Tekn.Lic. Svein Ruud, SP Energiteknik
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 % av alla nya byggnader och minst 50% av nya och renoverade offentliga byggnader ska klara de ovan nämnda nivåerna år 2015
Mätningar och beräkningar av energianvändningen i tre pilothus Mätningar har utförts på tre nybyggda pilothus (alla i klimatzon III) Beräkningar med beräkningsprogrammet TMF Energi version 2.2 En jämförelse mellan beräknad och verklig uppmätt energianvändning Beräkningar för alternativa klimatskal och uppvärmningssystem
Pilothus 1 Kompakt tvåplans hus med relativt stor andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med fjärrvärmespets Uppfyller energikrav enligt BBR15/BBR16. 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. Långt över den nivå (55 kwh/m 2,år) som i klimatzon III föreslagits gälla för framtidens icke-elvärmda NNE-byggnader.
Pilothus 2 Ej så kompakt enplans hus med mindre andel fönsteryta Installationsteknisk lösning: Enklare frånluftsvärmepump med elspets 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 NNEbyggnader.
Pilothus 3 Kompakt tvåplanshus med mindre andel fönsteryta Enklare frånluftsvärmepump med elspets som senare byttes till en effektivare frånluftsvärmepump Litet enplans förråd med liten andel fönsteryta. Direktelvärme och självdragsventilation Klarar energikraven i BBR15 (som gällde när byggnaden uppfördes) Klarar energikraven i BBR16 vid byte till effektivare frånluftsvärmepump, men inte föreslaget krav för framtidens NNEbyggnader Stor vinst med den effektivare frånluftsvärmepumpen. Det eluppvärmda förrådet klarar inte ens kraven i BBR15
Beräkningar för alternativt utförande av pilothus 1 Installations teknik Klimatskal 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 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 BVP=bergvärmepumpar LVVP= luft-vattenvärmepumpar Installations teknik Klimatskal 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 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 FVP=frånluftsvärmepumpar EL=direktel FJV=fjärrvärme BIO=biopannor
Slutsatser energianvändning 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. 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
Fuktsäkerhet i bygg och bruksskedet Pernilla Johansson, Kristina Mjörnell, Lars Olsson SP Syftet var att studera fuktbelastning och mögeltillväxt på byggnadsvirke under byggprocess och i bruksskede. 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.
Resultat från fältstudier Samtliga besökta objekt har någonstans 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.
Labbprovningar Proverna analyseras i 40 ggr förstoring Klassning av påväxt enligt skala 0-4
Provning i labb 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
Resultat från labbprovningar En lägre temperatur ger långsammare tillväxt Tillväxt startade tidigare på blöta prover
Resultat från labbprovningarna Tydliga skillnader mellan de olika platserna Plats A Plats B Plats C Plats A Plats B Plats C Påväxt på råspont utan sporlösning Påväxt på råspont med sporlösning
Slutsatser från labbprovningar 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. 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.
Fuktrelaterade rörelser i träkonstruktioner Joakim Norén, SP Ojämna golv Svikt och knarr Springor i golv Lösa stavar Sprickor i ytskikt Spruckna tätskikt i våtrum Lösa klinkerplattor Stora rörelser i hus
Fuktrelaterade rörelser till följd av inneklimatet eller golvvärme? 90 80 RF vardagsrum Temp vardagsrum Temperatur C/Relativ luftfuktighet % 70 60 50 40 30 20 10 0 okt-05 jan-06 apr-06 jul-06 okt-06 jan-07 apr-07 jul-07 okt-07 Datum Inomhusklimatets variation i ett trähus
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
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 vid läggning ha en fuktkvot på 7-8 % Stora golvytor bör delas upp i mindre enheter och rörelseutrymme skall alltid finnas mellan golv och vägg Vid golvvärme bör flytande trägolv användas
Beräkningsverktyg för träkonstruktioner Lars-Erik Harderup, Olof Hägerstedt, LTH Bedömning av uttorkning av trä (exempelvis beräkna uttorkningstid för syll efter uppfuktning) Svensk version av WUFI (Wärme und Feuchte Instationär), dvs. kopplad värme- och fukttransport Svensk materialdata Svensk klimatdata Svenska menyer HAM-tools (utveckling av verktyg för ventilerade konstruktioner i samverkan med Woodbuild)
Högisolerad träyttervägg 537 mm
Ökad risk för fuktproblem i högisolerad träyttervägg Mögelrisk
Skydda de yttre träreglarna Tjocklek på fasadskiva? Mögelrisk
Modern yttervägg beräkning med WUFI Sydfasad, Lund Slagregn, RF utsida fasadskiva Sydfasad, Luleå
Tvåstegstätad fasad Nederbörd som kommer in ska också komma ut Luftspaltens funktioner Ventilation Eliminera tryckskillnad Dränering Byggfukt
Slutsatser luftspalt 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.
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. Det är viktigt med en väl ventilerad luftspalt bakom fasadmaterialet. Ju tjockare isolering desto högre luftomsättning är nödvändig i luftspalten.
Miljömässig utvärdering av passivhus i trä Anna Jarnehammar och Ivana Kildsgaard, IVL Att miljömässigt utveckla och utvärdera energieffektiva och sunda bostäder i trä där koncept för mycket låg energianvändning gifts ihop med flervåningsträhusbyggande. Framtagande av miljöbedömningsmodell Säkerställande av relevanta indata Miljöbedömning av pilotprojekt Uppföljning av resultat
Energiberäkningar Effekt W/m2 Energibehöv för uppvärmning KWh/m2 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 7,88 9,52 8,96 13,74 Effekt och energibehöv för uppvärmningen på Portvakten med jämförelse om Portvakten var byggt som Limnologen 9,97 17,49 17,32 inomhus temp 20C inomhus temp 22C inomhus temp 24C inomhus temp 20C 11,72 Portvakten idag som Limnologen Energiberäkningar gjorda i DEROB- LTH Olika fall (FTX system, fönster och solskydd, täthet, isoleringstjocklek, inomhustemp) Jämförelse gjort med referens hus (Limnologen)
Miljövärdering genom livscykelanalys Driftskedet (uppmätt år 1 + beräknat) Uppvärmning Fastighetsel 300 ton Tappvarmvatten Hushållsel 200 ton (Huset som helhet) Produktionsskedet 100 ton Referens Ditt val Drift Klimatskärm (fönster, väggar etc) Produktion Uppvärmningssystem Stomme Transporter Framtidens trähus kvarteret Portvakten Referenshus teknik enl. Limnologen Totalt CO2 under livscykeln
TACK! www.framtidenstrahus.se