AKADEMIN FÖR TEKNIK OCH MILJÖ Avdelningen för bygg-, energi- och miljöteknik

En ekonomisk analys av att använda en Quartzenebaserad puts vid energieffektivisering av

äldre q-märkta byggnader.

Anton Fredriksson & Christoffer Fors Edman 2017

Examensarbete, Grundnivå (högskoleexamen), 15 hp Byggnadsteknik

Byggnadsingenjör

Handledare: Jan Akander Bitr. handledare: Johan Norén

Examinator: Göran Hed

Quartzene i pastaform (Sjöström, 2016)

i

Förord

Denna rapport är ett examensarbete utför vid Högskolan i Gävle vårterminen 2017. Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng och ingår i utbildningen för byggnadsingenjörer (180 högskolepoäng). Examensarbetet initierades av Jan Akander, lärare vid Högskolan i Gävle och Christer Sjöström, professor vid Svenska Areogel Ab. Arbetet har bidragit till nya kunskaper om värmeisolerande puts och möjligheter att energieffektivisera q-märkta byggnader.

Vi vill tacka Christer Sjöström, Svenska Areogel Ab och framförallt vår handledare Jan Akander, vars tankar och idéer väglett oss i arbetet.

Gävle, Maj 2017.

______________________ _______________________ Anton Fredriksson Christoffer Fors Edman

ii

Sammanfattning

Äldre q-märkta byggnader får enligt förvanskingsförbudet inte förändras, vilket resulterar i svårigheter att energieffektivisera q-märkt byggnader, eftersom traditionella energieffektiviserings metoder inte kan användas utan att förändra byggnadens egenskaper. I denna rapport undersöks lönsamheten att energieffektivisera en q-märkt byggnad med en värmeisolerande puts baserad på Quartzene av typen Z1 och kalkcementputs. Genom att endast förändra putsens termiska egenskaper förändras inte byggnaden karaktärsdrag eller kulturhistoriska värde.

I rapporten fastställs ett generellt ramverk som beskriver den maximala merkostnaden för en värmeisolerande puts i jämförelse med en traditionell puts vid fyra olika

värmegenomgångskoefficienter; 0,2, 0,4, 0,6 och 0,8 W/m2×K. Ramverket kan användas som en mall som visar vad en värmeisolerande puts vid varierande värmekonduktiviteter maximalt får kosta för att produkten ska vara ekonomisk lönsam i jämförelse med kalkcementputs.

I en fallstudie används en livscykelkostnadsanalys (LCC) för att bedöma om det är lönsamt att energieffektivisera en q-märkt byggnad beläggen i Gävle med en värmeisolerande puts, baserat på Z1 och kalkcementputs. Fem modellerade blandningar med olika andelar Z1 och kalkcementputs analyseras för att bedöma lönsamheten vid olika värmekonduktivitet. Fallstudiens resultat visar att samtliga värmeisolerande puts är ekonomiskt lönsamma, där den mest lönsamma värmeisolerande putsen är den med högsta andel Z1 (80%). Att den mest lönsamma blandningen är den med högst andel Z1 kan förklaras av att energibesparingen ökar i snabbare takt än merkostnaden för den värmeisolerande putsen.

Fallstudiens beräknade merkostnad prövas i kostnadstaket för att identifiera lönsamheten vid olika värmegenomgångskoefficienter. Resultatet visar att väggar med en sämre värmegenomgångskoefficient (ett högt U-värde) har störst lönsamhet medan väggar med en bättre värmegenomgångskoefficient (ett lågt U-värde) har minst lönsamhet. Detta beror på att väggar med en sämre värmegenomgångskoefficient har större energibesparingspotential än byggnader med en god värmegenomgångskoefficient.

Nyckelord: Energieffektivisering, q-märkta byggnader, värmeisolerande puts, Quartzene och LCC.

iii

iv

Abstract

Older q-labeled buildings may not be changed according to the corruptions banning, resulting in difficulties in energy efficiency of q-marked buildings, as traditional energy efficiency methods cannot be used without altering the building's properties. This report examines the profitability to energy-efficient a q-labeled building with a heat insulating plaster based on Z1 quartzene and lime cement render. By only changing the render properties of the plot, the building does not change characteristic or cultural historical value.

The report sets out a general framework describing the maximum additional cost of a heat insulation plaster in comparison to a traditional plaster at four different thermal conversion

coefficients; 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 W/m2×K. The framework can be used as a template that shows what a heat insulation plaster at varying thermal conductivities maximally may cost for the product to be economically viable compared to lime cement plaster.

A life cycle cost analysis is used in a case study to assess if it is profitable to energy-efficient a q-labeled building in Gävle, with a heat insulating plaster based on Z1 and lime cement pits. Five theoretical mixtures with different proportions of Z1 and lime cement plaster was analyzed to assess profitability at different thermal conductivity. The result of the case study shows that all heat-insulating plasters is economically profitable, where the most profitable mixing is the one with the highest proportion of Z1 (80%). That the most profitable mixture is the one with the highest proportion of Z1 can be explained by the fact that energy saving is increasing at a faster rate than the additional cost of the heat insulating plaster.

The estimated additional cost of the case study is tested in the cost ceiling to identify the profitability at different heat transfer coefficient. The results shows that walls with an high heat transfer coefficient has the largest profitability, while the walls with a lower heat transfer coefficient (a better heat transfer coefficient) is the least profitable. This is because of the walls with a higher heat transfer coefficient has a greater energy saving potential then walls whit a lower heat transfer coefficient

Keywords: Energy efficiency, Q-label buildings, thermal insulation plaster, Quartzene and LCC.

v

vi

Ordregister

Atemp

Atemp definieras som den invändiga arean som värms upp mer än 10 grader. Den uppvärmda arean omfattar källar-, våning-, och vindsplaner, som begränsas av klimatskärmens insida. Atemp används vid beräkning av den specifika energianvändningen (BFS 2016:6, Kap 9:12).

Brukstid

Brukstiden motsvarar en produkts livslängd, dvs den tid som en produkt är brukbar. Efter brukstiden måste produkten bytas ut.

Fastighetsel

Fastighetsel är den el som används till byggnadens drift. Exempel på fastighetsel är belysning i allmänna ut- och driftutrymmen, el till pumpar, övervakningsutrustning och fläktar (BFS 2016:6, Kap 9:12).

Gradtimmar

Gradtimmar definieras som den tid uppvärmningsenergi tillförs en byggnad. Gradtimmar anger skillnaden mellan inne- och uteluftstemperaturen, under varje timme, under ett års tid (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

Kostnadstak

Kostnadstaket beskriver den maximalt tillåtna merkostnaden för Z1 och kalkcementputs blandningar, förutsatt att energibesparing ska återbetala merkostnaden.

Köldbryggor

En köldbrygga är en del av konstruktionen där värmegenomgångskoefficienten (U-värdet) lokalt har försämrats, vilket resulterar i större värmeförluster inom det område där köldbryggan verkar. Köldbryggor förekommer ofta i anslutning och i områden där det inte finns möjlighet att isolera. Det finns två typer av köldbryggor; punktformiga och linjära. Exempel på punktformiga köldbryggor är genomföringar eller vid långa spikar. Linjära köldbryggor förekommer vid anslutningar mellan olika byggnadsdelar, exempelvis längst vägg, tak, bjälklag, golvet, vid fönster och dörrar (Markusson & Persson, 2013).

Merkostnad

Merkostnaden uttrycker prisskillnaden mellan två material. I denna rapporten definieras merkostnaden som prisskillnaden mellan en värmeisolerande puts och en kalkcementputs.

vii

Nuvärdesmetoden

Nuvärdesmetoden är en metod där kalkylräntan används för att räkna om samtliga kostnader under en produkts livslängd till en summa som motsvarar dagens penningvärde. I nuvärdesmetoden används två olika faktorer, nuvärdesfaktorn (NUV) eller nusummefaktorn (NUS). Nuvärdesfaktorn används vid beräkningar av enskilda kostnader och nusummefaktorn används vid beräkningar av regelbundna kostnader som uppstår under livslängden.

Real energiprisökning

Real energiprisökning tar hänsyn till hur energipriserna förändras under brukstiden. Energipriset varierar för olika bränsletyper och påverkas av olika faktorer, exempelvis bränslepriset och skatter. Vid ett minskat energipris ökar i regel energianvändningen medan energianvändningen minskar vid ett ökat energipris (Energimyndigheten, 2015).

Realkalkylränta

Realkalkylränta beskriver företagens krav på sina investeringar. Realkalkylräntan återspeglar företagets samtliga kostnader för att finansiera investeringen och tar hänsyn till räntekostnader för belånat kapital, inflation och avkastningskrav från investeraren (Persson, Posse, & Rosner, 2007).

Restvärde

En produkts restvärde motsvarar det värde som återstår efter produktens livslängd. Ett restvärde uppstår när en produkt återvinns, återanvänds eller saneras. I en livscykelkostnadsanalys betraktas restvärdet som en vinst eller förlust beroende på om nästkommande användares tillverkningskostnad kommer minskas eller ökas.

Transmissionsförluster

Transmissionsförluster definieras som den energi som lämnar byggnaden via klimatskalet, dvs via byggnadens ytterväggar, tak, grundplatta, fönster, ytterdörrar och köldbryggor. Transmissionen beräknas genom att fastställa klimatskalets värmegnomgångskoefficient, vilket multipliceras med byggnadsdelarnas area och områdets gradtimmar (Warfvinge & Dahlblom, 2010).

viii

Värmegenomgångskoefficient

Värmegenomgångskoefficient (U-värde) beskriver isoleringsförmågan för en byggnadsdel, exempelvis för ytterväggar, tak, fönster eller dörrar. Värmegenomgångskoefficienten beräknas som inversen av värmemotståndet (1/R). En låg värmegenomgångskoefficient motsvarar en bra isoleringsförmåga, medan en hög värmegenomgångskoefficient motsvarar en sämre

isoleringsförmåga. Enheten för Värmegenomgångskoefficienten är W/m2×K alternativt W/m2×°C (Isover, u.å.).

Värmekonduktivitet

Värmekonduktivitet (l) beskriver isoleringsförmågan hos ett material, där en hög värmekonduktivitet motsvarar en sämre isoleringsförmåga och en låg värmekonduktivitet motsvarar en bra värmeisoleringsförmåga. Värmekonduktiviteten har enheten

W/m×K alternativt W/m×°C (Isover, u.å.)

Värmemotstånd

Värmemotstånd (R) beskriver värmeisoleringsförmågan hos ett material eller ett skikt. Värmemotståndet beräknas genom att dividera ett materials tjocklek (d) med materialets

värmekonduktivitet (l). Ett högt värmemotstånd motsvarar en bra värmeisoleringsförmåga medan ett lågt värmemotstånd motsvarar en sämre värmeisoleringsförmåga. Värmemotståndets

enheter är m2×K/W alternativt m2° (Isover, u.å.).

ix

Beteckningar

A Area [m]

d Tjocklek kalkcementputs [m]

f Nettoränta [%]

Iinvestering Total investeringskostnad [kr/m2]

Ikalkcementputs Investeringskostnad kalkcementputs [kr/m2]

IQ Investeringskostnad för Z1 och kalkcementputs [kr/m2]

Iunderhåll Investeringskostnad underhåll [kr/m2]

IVärmeisolerande puts Investeringskostnad värmeisolerande puts [kr/m2]

LCCenergi Kostnadsbesparing [kr/m2]

LCCenergi kalkcementputs Kostnadsbesparing kalkcementputs [kr/m2]

LCCenergi värmeisolerande puts Kostnadsbesparing värmeisolerande puts [kr/m2]

D LCCenergi Kostnadsbesparing i jämförelse [kr/m2] med kalkcementputs

n Brukstid [år]

NUS (f: n) Nusummefaktorn Saknar enhet

P Energipris [kr/kWh]

p Realenergiprisökning [%]

Dq Skillnaden mellan Z1 och kalkcementputs [kWh/m2] Värmeflödestäthet

r Realkalkylränta [%]

R0 Ursprunglig värmemotstånd för yttervägg [m2×K/W]

Rekvivalent Värmemotstånd för Z1 och kalkcementputs [m2×K/W] blandning

Rmix Värmemotstånd för yttervägg efter [m2×K/W] energieffektivisering

x

S Gradtimmar [°C×h/år]

DT Temperaturskillnad mellan inomhus och [°C] utomhus temperatur

U0 Värmegenomgångkoefficient ursprunglig vägg [W/m×2K]

Umix Värmegenomgångkoefficient för yttervägg [W/m×2K]

efter energieffektivisering

lKC Värmekonduktivitet för kalkcementputs [W/m×K]

lekvivalent Värmekonduktivitet för Z1 och [W/m×K]

kalkcementputs blandning

fvägg Värmeflöde yttervägg [W/m]

Innehållsförteckning

FÖRORD...........................................................................................................................................I

SAMMANFATTNING........................................................................................................................II

ABSTRACT.....................................................................................................................................IV

ORDREGISTER................................................................................................................................VI

BETECKNINGAR..............................................................................................................................IX1INLEDNING...................................................................................................................................1

1.1BAKGRUND.......................................................................................................................................11.2SYFTE..............................................................................................................................................21.3AVGRÄNSNINGAR..............................................................................................................................21.4PROBLEMFORMULERING.....................................................................................................................2

1.4.1Beskrivningavramverket......................................................................................................31.4.2BeskrivningavfallstudieStaketgatan9,Gävle......................................................................31.4.3Prövningavramverket...........................................................................................................4

2TEORIAVSNITT..............................................................................................................................52.1VÄRMEISOLERANDEPUTS....................................................................................................................5

2.1.1Quartzene..............................................................................................................................52.1.2Aerogel...................................................................................................................................72.1.3ThermoPor.............................................................................................................................7

2.2BERÄKNINGSHJÄLPMEDEL....................................................................................................................82.2.1ComsolMultiphysics5.1........................................................................................................82.2.2BV2.........................................................................................................................................8

2.3TERMISKASTORHETER........................................................................................................................82.3.1Byggnadensspecifikaenergianvändning..............................................................................82.3.2Byggnadensvärmebalans......................................................................................................9

2.4LIVSCYKELKOSTNADSANALYS(LCC).......................................................................................................93METOD.......................................................................................................................................10

3.1INDATA..........................................................................................................................................103.2RAMVERKET....................................................................................................................................123.3FALLSTUDIESTAKETGATAN9,GÄVLE...................................................................................................14

3.3.1Undersökningavvärmekonduktivitet...................................................................................143.3.2BV2.......................................................................................................................................153.3.3LIVSKOSTNADSANALYS(LCC)...............................................................................................15

3.4PRÖVNINGAVRAMVERKET................................................................................................................16

4RESULTAT...................................................................................................................................174.1RAMVERKET....................................................................................................................................174.2KÄNSLIGHETSANALYSRAMVERKET.......................................................................................................184.3FALLSTUDIESTAKETGATAN9,GÄVLE...................................................................................................21

4.3.1Undersökningavvärmekonduktiviteter..............................................................................214.3.2BV2.......................................................................................................................................224.3.3Livscykelkostnadsanalys(LCC).............................................................................................23

4.4KÄNSLIGHETSANALYSFALLSTUDIESTAKETGATAN9,GÄVLE.....................................................................264.5PRÖVNINGAVRAMVERKET................................................................................................................275.1RAMVERKETOCHFALLSTUDIESTAKETGATAN9,GÄVLE...........................................................................295.2FÖRBÄTTRINGSPOTENTIAL.................................................................................................................30

6SLUTSATS...................................................................................................................................31

REFERENSER..................................................................................................................................32

1

1 Inledning

1.1 Bakgrund

Den bebyggda miljön utgör idag ca 40 % av den totala energianvändningen i Sverige. För att minska energianvändningen har olika energi- och miljömål definierats. Från år 1995 till år 2020 ska energianvändningen minskas med 20 % och ytterligare 30 % till år 2050. För att uppnå energi – och miljömålen krävs en minskad energianvändning inom den bebyggda miljön, vilket resulterar i att energieffektivisering av byggnader blir allt vanligare. (Liu, Rohdin & Moshfegh, 2016). En energieffektivisering innebär att byggnadens energianvändning minskas. Detta kan uppnås genom att exempelvis tilläggsisolera klimatskalet alternativt byta ut/förändra byggnadens uppvärmningssystem, fönster och dörrar.

År 2010 fanns ca 67 000 q-märkta byggnader i Sverige (Miljömål, 2014). En q-märkt (tidigare benämnt k-märkt byggnad) är en byggnad som anses vara särskilt värdefull, vilket innebär att de utgör en värdefull del av bebyggelsen eller har särskilt värdefulla egenskaper som ska bevaras. Q-märkta byggnader skyddas av förvanskingsförbudet, vars syfte är att skydda byggnaders karaktärsdrag och kulturhistoriska värden (BFS:2016:6, kap 1:2). Eftersom q-märkta byggnader inte får utsättas för förändring försvåras energieffektiviseringen av dessa byggnader. Detta resulterar i att q-märkta byggnader har hög energianvändning (eftersom klimatskalet generellt har höga värmegenomgångskoefficienter), dyra drift – och renoveringskostnader. Om dessa byggnader kan energieffektiviseras finns en stor energibesparingspotential, vilket bidrar till att den bebyggda miljöns energianvändning minskas (Holm & Sandö, 2015).

Idag efterforskas nya lösningar för att energieffektivisera q-märkta byggnader. I denna rapport undersöks möjligheten att energieffektivisera q-märkta byggnader med en putsad fasad. Metoden som används är en relativt ny metod, där energieffektivisering uppnås genom att byta ut den befintliga putsen mot en värmeisolerande puts. Genom att endast förändra putsens termiska egenskaper förändras inte byggnaden karaktärsdrag eller kulturhistoriska värde. (Bianco, Serra, Fantucci, Dutto & Massolino, 2015)

Svenska Aerogel AB är ett forsknings- och utvecklingsföretag stationerad i Gävle och i Stockholm. Företaget har utvecklat en produkt vid namn Quartzene som är ett mesoporöst material, med egenskaper som liknar materialet Aerogel. Quartzene används idag vid isolering, färg och ytskikt samt vid filtrering av gaser och vätskor. Det finns olika typer av Quartzene med olika användningsområden. Materialet som ingår i undersökningen i denna rapport heter Z1, ett material med goda termiska egenskaper. Z1 kan blandas med andra material för att förbättra materialets värmeisolerande egenskaper. I denna rapport undersöks lönsamheten att blanda Z1 med kalkcementputs för att skapa en värmeisolerande puts som kan användas vid energieffektivisering av q – märkta byggnader. (Aerogel, 2016).

2

1.2 Syfte

Rapportens syfte är att med en livscykelkostnadsanalys (LCC) undersöka hur stor merkostnaden för ett värmeisolerande putssikts maximalt kan utgöra, i jämförelse med kalkcementputs, förutsatt att värmebespararingen återbetalar merkostnaden under dess livslängd. De samband som undersöks prövas i en fallstudie på en äldre q-märkt byggnad i Gävle.

1.3 Avgränsningar

Studiens samtliga värmekonduktiviteter är teoretiskt beräknade eftersom det idag inte finns någon värmisolerandeputs baserad på Z1 och kalkcementbruk, vilket kan ha en inverkan på studiens resultat. För att uppnå en korrekt värmekonduktivitet krävs undersökningar i laboratorium, där konduktiviteten för olika Z1 och kalkcementpus blandningar (dvs färdiga produkter) uppmäts. Studien kan användas som riktlinjer, vars resultat illustrerar den värmeisolerande putsens potential, utifrån energikostnadsbesparingar och merkostnad i jämförelse med kalkcementputs. Studiens fallstudie avgränsas från underhållskostnader och restvärde, eftersom indata för dessa värden saknas, vilket resultat i att de inte kan bedömas på ett korrekt sätt. För mer information, se 4.4 känslighetsanalys fallstudie.

1.4 Problemformulering

Rapporten är uppbyggd i tre delar; 1.4.1 beskrivning av ramverket, 1.4.2 beskrivning av fallstudie Staketgatan 9, Gävle och 1.4.3 prövning av ramverket. I ramverket undersöks vilken merkostnad en värmeisolerande puts (med tjockleken 25 mm) maximalt får utgöra i jämförelse med traditionell puts, förutsatt att den framtida energikostnadsbesparingen minst täcker merkostnaden.

En fallstudie genomförs på en byggnad belägen i Gävle. I fallstudien används en värmeisolerande puts, baserad på Z1 och kalkcementputs (en produkt som inte finns idag). Därför ingår det i fallstudien att uppskatta de olika värmeisolerande putsens värmeisoleringsförmåga och kostnad. Utifrån en livscykelkostnadsanalys (LCC) beräknas och bedöms olika värmeisolerande puts merkostnad, energikostnadsbesparing och lönsamhet. Fallstudiens merkostnad jämförs med ramverkets kostnadstak, för att bedöma lönsamheten hos olika värmeisolerande puts vid olika värmegenomgångskoefficienter.

3

1.4.1 Beskrivning av ramverket

Undersökningen av kostnadstaket genomförs för att Svenska Aerogel AB ska få ett generellt ”ramverk”, som beskriver vad merkostnaden, dvs vad tillverkningskostnaden för olika Z1 och kalkcementputs blandningar maximalt får uppgå till för att energieffektivisering med en värmeisolerande puts ska vara ekonomiskt lönsam. Viktigt att notera är att det idag inte finns någon Z1 och kalkcementputs blandning, vilket resulterar i att beräkningarna bygger på ett teoretiskt perspektiv, se 1.3 avgränsningar.

I undersökningen ökas värmkonduktiviteten succesivt mellan Z1 och kalkcementputs värmekonduktiviteter, för att se hur olika blandningar ter sig. Undersökningen genomför på fyra

ytterväggar med värmegenomgångskoefficienten (U-värdet) 0,2, 0,4, 0,6 och 0,8 W/m2×K, för att analysera hur kostnadstaket varierar vid olika värmegenomgångkoefficienter. Detta för att kunna bedöma lönsamhet, se 1.4.3 prövning av ramverket.

1.4.2 Beskrivning av fallstudie Staketgatan 9, Gävle

I fallstudien undersöks energianvändningen hos en q-märkt byggnad belägen i Gävle (med adressen Staketgatan 9). Information om byggnaden hämtas från en tidigare studie genomförd av Länsstyrelsen Gävleborg, som hade i uppdrag att fastställa energianvändningen och föreslå potentiella energieffektiviseringsmöjligheter för 12 q-märkta byggnader belägna i Gävle. Staketgatan 9 med byggnadsåret 1899, är ett flerbostadshus med sex våningar och 24 lägenheter, se Fig1, Gävleborg (Länsstyrelsen, 2012).

Byggnadens ytterväggar utgör idag ca 25% av byggnadens totala energiförluster. Detta kan förklaras av att väggarna har stora otätheter och en hög värmegenomgångskoefficient (0,8

W/m2×K). Genom att energieffektivisera byggnadens väggar kan stora energikostnadsbesparingar uppnås, vilket undersöks i fallstudien (Gävleborg Länsstyrelsen, 2012).

Fig. 1. Staketgatan 9, Gävle (Länsstyrelsen, 2012).

4

I förundersökningen undersöks lönsamheten att energieffektivisera Staketgatan 9:s väggar med en värmeisolerande puts, baserad på Z1 och kalkcementputs. Den nya värmeisolerande putsens termiska egenskaper modelleras i Comsol Multiphysics 5.1, för att identifiera de olika värmeisolerande putsens värmekonduktivitet. Fem olika blandningar med varierande volymandel Z1 undersökt; 80, 60, 40, 20 och 0 Z1. Utifrån känd värmekonduktivitet beräknas ett nytt värmemotstånd som tillsammans med väggens ursprungliga värmemotstånd utgör en ny värmegenomgångskoefficient för byggnadens vägg.

Byggnadens specifika energianvändning före och efter energieffektiviseringen (med den värmeisolerande putsen) beräknas i BV2, för att identifiera kostnadsbesparingen vid olika Z1 och kalkcementputs blandningar.

En livscykelkostnadsanalys upprättas utifrån känd specifik energianvändning och framtagna prisuppgifter för olika värmeisolerande puts (baserat på Z1 och kalkcementputs). En merkostnad beräknas genom att jämföra den värmeisolerande putsens kostnader med en kalkcementputs kostnader (dvs kostnaden vid 0% Z1).

Merkostnaden för olika värmeisolerande puts jämförs slutligen med ramverkets kostnadstak, se avsnitt 1.4.3 prövning av ramverket.

1.4.3 Prövning av ramverket

Fallstudiens värmeisolerande puts med volymandelarna; 80, 60, 40, 20 och 0% Z1 prövas i ramverkets kostnadstak för att identifiera lönsamhet för olika värmegenomgångskoefficienter vid olika blandningar. Genom att jämföra den maximalt tillåtna kostnaden för olika värmeisolerande puts med merkostnaden för de olika blandningarna kan lönsamheten för olika värmegenomgångskoefficienter fastställas.

5

2 Teoriavsnitt

Rapportens teoriavsnitt är uppdelat i fyra delar; 2.1 Värmeisolerande puts, 2.2 Beräkningshjälpmedel, 2.3 Termiska storheter och 2.4 Livscykelkostnadsanalys (LCC). Teoriavsnittet syftar till att beskriva olika värmeisolerande puts egenskaper samt öka förståelsen av studiens beräkningsprogram och livscykelanalysmetoden.

2.1 Värmeisolerande puts

2.1.1 Quartzene

Forsknings- och utvecklingsföretaget Svenska Aerogel AB har utvecklat ett mesoporöst material likt Aerogel vid namn Quartzene. Materialet har en låg densitet och hög porositet, där 1 – 15 % av materialet består av fast materia och resterande utrymme består av vakuum eller gaser (se Fig.

2 och 3). Quartzene har en låg värmekonduktivitet som varierar mellan 0,024–0,06 W/m×K, vilken kan jämföras med Aerogel vars värmekonduktivitet varierar mellan 0,01 – 0,04 W/m×K (Techno-gateway co. ltd., 2017; Barbero, Dutto, Ferrua, & Pereno, 2014).

Svenska Aerogel AB har funnit nya tillverkningsmetoder som resulterat i att Quartzenes tillverkningskostnad kan minskas med 70 – 90 % i jämförelse med traditionell Aerogel. Den låga tillverkningskostnaden möjliggör utökade användningsområden (GIA Sweden AB, 2016). Idag används Quartzene främst inom tre områden; isolering, färg och ytskikt samt filtrering av gaser och vätskor (Aerogel, 2016).

Svenska Aerogel har skapat tre olika typer av quartzene; CMS, Nd och Z1.Vid tillverkningen är materialen hydrofila, men kan vid behov omvandlas till hydrofoba. Quartzene förekommer i fyra olika former; pasta, fritt pulver, granuler och pellets, se Fig.4 (Sjöström, 2016).

Fig. 2. Quartzene i fri pulverform (Aerogel, 2016). Fig.3. Quartzene uppbyggnad och struktur (Afriyie, Gudmundsson, Karami & Norberg, 2014).

6

Fig. 4. Querzenes fyra former; Pasta, fritt pulver, granuler och pellets (Sjöström, 2016).

CMS och Nd består av amorft kalcium magnesiumsilikat respektive amorf hydrofil kiseldioxid. Materialen används främst vid olika typer av filtrering, men kan även användas för att förbättra färgers och beläggningars egenskaper. Z1 är uppbyggt av amorf hydrofil kiseldioxid och är utvecklat för att användas vid termisk isolering (Techno-gateway co. ltd., 2017). Z1 kan blandas med industriella-, konstruktions- och byggnadsmaterial för att förbättra de olika materialens termiska, brand och akustiska isoleringsförmåga (Vesta Intracon bv, 2017). I denna rapport blandas Z1 med kalkcementputs, för att analysera lönsamheten av den nya kombinationen.

Z1 kan erhållas i två former; fri pulverform eller pastaform. Vid tillverkningen av Z1 vidtar materialet en pastaform som består av ca 90 – 92 % vatten. Pastan torkas för att erhålla fritt pulver, vilket resulterar i ökade kostnader, se Tab. 1. Eftersom kalkcementputs innehåller en stor mängd vatten är det inte nödvändigt erhålla Z1 i fri pulverform, vilket innebär att Z1 i pastaform kan användas. I Tab. 1 redovisas Z1:s egenskaper.

Tab. 1. Beskrivning av Quartzene Z1:s egenskaper.

Beskrivning Egenskaper, Z1 Enheter Temperatur beständighet 1000 C° Värmekonduktivitet 0,024–0,028 W/m×K Densitet 80 kg/m3

Miljöpåverkan Ej farligt att hantera och återvinningsbart -

Specifik yta (BET) 400–600 m2/g Porstorlek 30 nm Riktvärde slutkonsumentpris (exkl moms) fritt pulver 12 €/kg

Riktvärde slutkonsumentpris (exkl moms) pasta (riktvärde) 7 €/10 kg

7

2.1.2 Aerogel

Aerogel är ett poröst nanomaterial med goda värmeisolerande egenskaper (se Fig.5). Materialet har flera användningsområden, exempelvis filtrering och värmeisolering. Enligt Barbero, Dutto, Ferrua och Pereno (2014) har Aerogel en värmekonduktivitet som varierar mellan 0,01–0,04

W/m×K. Materialets låga konduktiviteten skapar en god potential på dagens marknad. Problemet med aerogel är dock den stora tillverkningskostnaden (GIA Sweden AB, 2016). Enligt Aerogel Technologies LLC (2017) som är världens ledande online distributör för Aerogelmaterial, säljs ”Enova ® Aerogel IC3110” (Aerogel i pulverform anpassat för värmeisolering inom byggsektorn) för 55€/L, vilket motsvarar ca 533 kr/l.

Fig. 5. Aerogel i fri pulverform (Aerogel Technologies LLC, 2017)

I en tidigare studie av Brunner, Ghazi Wakili, Stahl, & Zimmermann (2012) blandades Aerogel med puts, för att analysera energieffektiviseringspotentialen. Med en kiseldioxid baserad Aerogel - och putsblandning med densiteten 200 kg/m3 och ett varierande tryck mellan 0 – 800

KPa uppmättes den bästa blandningens värmekonduktivitet till 0,025 W/m×K, vilket kan jämföras med mineralulls värmekonduktivitet 0,036 W/m×K (brunner et al., 2012).

2.1.3 ThermoPor

ThermoPor är en färdig värmeisolerande puts med en värmekonduktivitet på 0,068 W/m×K. Materialet är tillverkat i Turkiet och består av återvunnet glas. ThermoPor används idag i Storbritannien och Tyskland, men har ännu inte nått Skandinavium. Priset för Thermopor är ca 30 €/m2 inklusive moms (Adamczyk & Dylewski, 2013).

8

2.2 Beräkningshjälpmedel

I denna rapport används tre olika beräkningsprogram för att beräkna energianvändningen och livscykelkostnaden; BV2, Comsol Multiphysics 5.1 och Excel 2017. I avsnitt 2.2.1 Comsol Multiphysics 5.1 och 2.2.2 BV2 beskrivs programmens funktion och användningsområden.

2.2.1 Comsol Multiphysics 5.1

Comsol Multiphysics 5.1 är ett generellt finit elementprogram där ett materials termiska egenskaper kan modelleras och beräknas. Programmets syfte är att skapa korrekta och realistiska modeller av materialet. Comsol Multiphysics 5.1 eftersträvar en verklig simuleringsmiljö, vilket uppnås genom att ta hänsyn till sju olika effekter; akustik, elektromagnetism, kemiska reaktioner, vätskeflöde och värmeöverföring (Comsol, 2013).

2.2.2 BV2

BV2 är ett beräkningsprogram med flera olika användningsområden. Exempelvis används programmet vid beräkning av byggnadens energibehov, värmebalans och specifik energianvändning, (se 2.3.1byggnadens specifika energianvändning och 2.3.2 byggnadens värmebalans). I BV2 modelleras byggnadens egenskaper samt förutsättningar och utifrån dessa beräknar programmet byggnadens samtliga energiförluster och energitillskott, vars värden kontinuerligt anpassas efter nya normer och föreskrifter. BV2 har jämförts med det internationella beräkningsprogrammet DOE-2, med överensstämmande slutresultat. (BV2, u.å.).

2.3 Termiska storheter

2.3.1 Byggnadens specifika energianvändning

Byggnadens specifika energianvändning definieras enligt Boverket (BFS 2016:6, kap 9:12) som byggnadens energianvändning under ett års tid, fördelat på byggnadens Atemp. Den specifika energianvändningen består av tre olika storheter; tappvarmvatten, fastighetsel och en värmebalans (Se avsnitt 2.4.2). Viktigt att notera är att hushålls- och verksamhetsdel inte ingår i den specifika energianvändningen.

9

2.3.2 Byggnadens värmebalans

En byggnads värmebalans kan beskrivas som en vågskål, där den tillförda energin ska vara lika stor som byggnadens energiförluster (se ekv. 1 och Fig. 6). Byggnadens energiförluster, dvs energi som lämnar byggnaden via klimatskalet är transmissionsförluster (Htrans), ventilationsförluster (Hvent) och okontrollerad ventilation, från exempelvis hål och otätheter i klimatskalet (Hov). Samtliga energiförluster multipliceras med antalet gradtimmar (S). Byggnadens energitillskott omfattar köpt energi (Qköpt), solinstrålning (Qsol), värmeenergi från människor (Qbio), energi från hushållsapparater och belysning (Qel) (Persson & Markusson, 2013). Den värmeisolerande putsens som beräknas i fallstudien bidrar till att byggnadens Htrans minskar, vilket resulterar i en byggnadens specifika energianvändning och köpt energi (Qköpt) minskas.

(Hvent+Htrans+Hov)*S=Qköpt+Qbio+Qsol+Qel (1)

Fig.6. Byggnadens värmebalans, samtliga värmeförluster och värmetillskott.

2.4 Livscykelkostnadsanalys (LCC)

En livscykelkostnadsanalys (LCC) är en metod som används för att analysera olika investeringsalternativ. I metoden kartläggs förväntade kostnader och vinster för att beräkna lönsamheten av en investering. Resultatet kan användas som beslutsunderlag vid val av olika åtgärder eller investeringar. En LCC omfattar energikostnadsbesparingen (LCCenergi), investeringskostnaden (Iinverstering), underhållskostnaden (LCCunderhåll) och restvärdet (r) (Einarsson, 2007). En LCC kan användas på flera olika sätt. I denna rapport används livscykelkostnadsanalysen för att beräkna merkostnaden för Z1 och för att analysera lönsamheten vid en energieffektivisering med en Z1 och kalkcementputs blandning (Se 1.4 projektbeskrivning).

10

3 Metod

Metoden är uppdelad i fyra delar; 3.1 indata (för ramverket och fallstudien), 3.2 ramverket och 3.3 fallstudien Staketgatan 9, Gävle.

3.1 Indata

I denna del presenteras indata som har använts i ramverkets och fallstudiens beräkningar. I Tab. 2 redovisas ramverkets indata och i Tab. 3 och 4 redovisas fallstudiens indata.

Tab. 2. Indata ramverket.

Tab. 3. Indata Comsol Multiphysics 5.1.

Indata ramverket

Parameter Indata värde Informationskälla

Energipris 0,718 kr/kWh (Nilsholgersson, 2017)

Gradtimmar 96 240 °Ch/år (Jensen, 2008)

Real energiprisökning 1 %, 2%, 5% (Energimyndigheten, 2015)

Realkalkylränta 4%, 6%, 8% (Energimarknadsinspektionen, 2011)

Brukstid 40 år -

Energiberäkningar - (Länsstyrelsen, 2012)

Indata Comsol Multiphysics 5.1

Parameter Indata värde Informationskälla

Värmekonduktivitet kalkcement 1,0 W/mK -

Värmekonduktivitet Quartzene Z1 0,028 W/mK (Aerogel, 2016)

Putsnitt, Area (b*h) 1,7E-6 * 3,6E-6 m2 -

Putsnittets djup, 1,0 m -

Radie 1, Z1 korn, små 0,08E-6 m -

Radie 2, Z1 korn, medel 0,2E-6 m -

Temperaturskillnad 1 K -

11

Tab. 4. Indata fallstudie, Staketgatan 9, Gävle.

Indata Fallstudie

Parameter Indata värde Informationskälla

Energipris 0,718 kr/kWh (Nilsholgersson, 2017)

Real energiprisökning 1 %, 2%, 5% (Energimyndigheten, 2015)

Realkalkylränta 4%, 6%, 8% (Energimarknadsinspektionen, 2011)

Brukstid 40 år -

LCCUnderhåll 0 -

Nedknackning av fasad (20mm), ex moms 293,62 kr (Wikells, 2017)

Omputsning av fasad (20mm), ex moms 353 kr (Wikells, 2017) Materialkostnad kalkcementputs (20mm), ex moms 80 kr/m

2 (Wikells, 2017) Materialkostnad Quartzene Z1 pasta, ex moms 0,7€/kg (Aerogel, 2016)

Tjocklek av puts (d) 0,025 m -

Densitet Quartzene Z1 pulver 80 kg/m3 (Aerogel, 2016)

Valuta Sek/€ 9,68 (Valutaomvandlare, 2017) Samtliga indata för energiberäkningar (BV2) - (Länsstyrelsen, 2012)

Samtliga indata specifik energianvändning - (Länsstyrelsen, 2012)

Restvärde 0 -

Moms 1,25 -

12

3.2 Ramverket

I ramverket fastställs ett kostnadstak för olika värmeisolerande puts. Detta genomförs genom att

succesivt öka värmekonduktiviteten med 10 %, inom intervallet 0,028 < lekvivalent =?@A ≤ 0 → 𝐼8 ≤ 𝐿𝐶𝐶=>=?@A (2)

DLCCenergi beskriver energieffektiviseringens kostnadsbesparing i jämförelse med kalkcementputs (uttryckt i kr/m2 yttervägg), som beräknas om till dagens penningvärde med hjälp nuvärdet. I beräkningen beaktas skillnaden mellan en värmeisolerande puts och en

kalkcementputs värmeflödestäthet genom ett kvm yttervägg (Dq), energipriset (P) och nusummefaktorn (NUS). LCCenergi beräknas enligt ekv. (3).

∆𝐿𝐶𝐶=>=?@A = 𝑁𝑈𝑆 𝑓: 𝑛 ×D𝑞×𝑃 (3)

Nusummefaktorn (NUS) beräknas enligt ekv. (4). I ekvationen beaktas nettoräntan (f) och brukstiden (n), som beskriver nettoräntans variation under Z1 och kalkcementputs blandningens livslängd.

𝑁𝑈𝑆 𝑓: 𝑛 = MNOPQM

O× MNO P (4)

Nettoräntan (f) beräknas enligt ekv. (5). I ekvationen beaktas realkalkylräntan (r) och prisökningen för fjärrvärme (p).

𝑓 = ?QRMNR

(5)

Värmeflödetstätheten (Dq) beräknas enligt ekv. (6). I ekvationen beaktas skillnaden mellan den energieffektiviserade väggen (Umix) och den ursprungliga väggen med ett kalcementputs (U0) samt gradtimmar för Gävle.

13

Δ𝑞 = 𝑈TAU − 𝑈V ×𝑆, där Umix ] = 𝑅]c] −d

efghi+ d

ejklYlmnjPh (8)

Den ursprungliga värmegenomgångskoefficienten med kalkcementputs (U0) beräknas enligt ekv. (9). Samma beräkning kan även användas för att beräkna väggens ursprungliga värmemotstånd (R0).

𝑈V = MWo→ 𝑅V =

Mpo

(9)

14

3.3 Fallstudie Staketgatan 9, Gävle

I fallstudien undersöks energikostnadsbesparingen, merkostnaden och kostnadsbesparingen för energieffektivisering med en värmeisolerandeputs, baserad på Z1 och kalkcementputs.

3.3.1Undersökning av värmekonduktivitet

I Comsol Multiphysics 5.1 modelleras de nya blandningarnas egenskaper för att uppskatta andelarna kalkcementbruk respektive Z1. Andelen Z1 i de undersökta blandningarna är 80%, 60%, 40%, 20% och 0%, se Fig 7, Fig. 8, Fig. 9. Fig 10. & Fig 11.

Comsol Multiphysics 5.1. beräknar värmeflödet (F) som används för att identifiera blandningarnas nya värmegenomgångskoefficient (I beräkning beaktas inte Rsi och Rse). I ekv. (10) och (11) beskrivs beräkningsgången för att identifiera de nya blandningarnas värmekonduktivitet

(lekvivalent). Den värmeisolerande putsens värmekonduktivitet används för att beräkna de nya blandningarnas värmemotstånd. Väggens värmekonduktivitet beräknas enligt ekv. (7), (8) och (9).

𝜙 = rWjklYlmnjPh

×∆𝑇 (10)

Fig. 9. Modellering av värmeisolerande puts med 40 % Z1.

Fig. 8. Modellering av värmeisolerande puts med 60 % Z1.

Fig. 7. Modellering av värmeisolerande puts med 80 % Z1.

Fig.10. Modellering av värmeisolerande puts med 20 % Z1.

Fig.11. Modellering av kalkcementputs (med 0 % Z1).

15

𝜙 = rtujklYlmnjPh

×∆𝑇 → 𝜆=_`A`ab=>] =w×dr×∆x

(11)

3.3.2 BV2

I BV2 återskapas byggnadens egenskaper enligt tidigare underökning av Länsstyrelsen Gävleborg (2012). Programmet beräknar den specifika energienergianvändningen för den ursprungliga väggen. Beräknade U-värden (Umix) för de olika blandningarna läggs in i BV2, vilket resulterar i att programmet beräknar en specifik energianvändning för samtliga blandningar. Den specifika energianvändningen används vidare i ekv. (13).

3.3.3 LIVSKOSTNADSANALYS (LCC)

Livscykelkostnadsanalysen (LCCtot) beräknas enligt ekv. (12). Ekvationen tar hänsyn till investeringskostnaden (Iinvestering), dvs arbetstid, nedknackning, omputsning och materialkostnad (Wikells, 2017). Den tar även hänsyn till byggnadens energikostnad (LCCenergi), underhållskostnad (LCCunderhåll) och restvärde under den värmeisolerande putsens brukstid (n).

Energikostnaden beräknas enligt ekv. (13). För att kunna jämföra energikostnaden med investeringskostnaden (energikostnaden tar hänsyn till Atemp och investeringskostnaden tar hänsyn till Avägg) multipliceras energikostnaden med byggnadens Atemp. Därefter divideras värdet med byggnadens väggarea (Avägg).

𝐿𝐶𝐶]c] = 𝐼A>`=^]=?A>@ + 𝐿𝐶𝐶=>=?@A + 𝐿𝐶𝐶p>d=?yåbb − 𝑅𝑒𝑠𝑡𝑣ä𝑟𝑑𝑒 (12) 𝐿𝐶𝐶=>=?@A = 𝑁𝑈𝑆 𝑓: 𝑛 ×𝑃×𝑆𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑘𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝑛𝑣ä𝑛𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔×

rhjXfrlä

(13)

Energikostnadsbesparing beräknas enligt ekv. (14). Kostnadsbesparingen definieras som skillnaden mellan en kalkcementputs (LCCenergi kalkcementputs) och en värmeisolerande puts (LCCenergi värmeisolerande puts). Merkostnaden för olika värmeisolerande puts i jämförelse med kalkcementputs beräknas enligt ekv. (15).

𝐾𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑𝑠𝑏𝑒𝑠𝑝𝑎𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝐿𝐶𝐶=>=?@A_ab_=T=>]R\]^ − 𝐿𝐶𝐶=>=?@A`ä?T=A^cb=a>d=R\]^ (14)

𝑀𝑒𝑟𝑘𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑 = 𝐼ä?T=A^cb=?a>d=R\]^ − 𝐼_ab_=T=>]R\]^ (15)

16

3.4 Prövning av ramverket

Merkostnaden för värmeisolerade puts vid olika värmekonduktiviteter från avsnitt 3.3 fallstudien Staketgatan 9, prövas i ramverkets kostnadstak från avsnitt 3.2 ramverket, för att analysera lönsamheten vid olika värmekonduktiviteter. Fallstudiens lönsamhet vid olika värmekonduktivitet jämförs med ramverket kostnadstak, för att granska om ramverket överensstämmer med fallstudien.

17

4 Resultat

Resultatet består av fem avsnitt; 4.1 ramverket, 4.2 känslighetsanalys ramverket, 4.3 fallstudie Staketgatan 9, Gävle, 4.4 känslighetsanalys fallstudien Staketgatan 9, Gävle och 5.5 prövning av ramverket. Samtliga resultat baseras på ett referensfall, där realkalkylräntan är 0,06 och prisökning 0,02, se 3.1 indata. I resultatets känslighetsanalyser analyseras undersökningens ekvationer för att se hur dessa påverkar resultatet.

4.1 Ramverket

För att uppnå lönsamhet får den maximala merkostnaden inte överstiga energikostnadsbesparingen enligt avsnitt 3.1 ramverket. I Tab. 5 redovisas ramverket för den maximala merkostnaden (baserat på energikostandsbesparingen för en kvadratmeter vägg) för väggar med U-värde 0.2, 0.4, 0.6 och 0.8 W/m2×K. Samtliga putstjocklekar är 25 mm tjock.

Tab. 5. Redovisning av ramverkets kostnadstak vid fyra olika U-värden; 0,2-0,4-0,6 och 0,8 W/m2× K. Kostnadstak enligt ramverk = DLCCEnergi enligt ekv. (2) [kr/m

2]

lekvivalent [W/m×K]

Vid U0 = 0,2 [W/m2×K]

Vid U0 = 0,4 [W/m2×K]

Vid U0 = 0,6 [W/m2×K]

Vid U0 = 0,8 [W/m2×K]

0,028 40,933 142,636 284,300 453,645 0,125 9,343 36,150 78,765 135,735 0,222 4,755 18,700 41,375 72,354 0,320 2,915 11,538 25,693 45,211

0,417 1,923 7,638 17,068 30,137

0,514 1,302 5,185 11,611 20,546 0,611 0,877 3,499 7,848 13,907 0,708 0,568 2,269 5,095 9,039 0,806 0,334 1,332 2,995 5,317 0,903 0,149 0,595 1,339 2,379 1,000 0,000 0,000 0,000 0,000

I Fig. 12 redovisas tabellens resultat grafiskt, för att illustrera ramverkets viktiga samband. Figuren visar att väggar med en hög värmegenomgångskoefficient har störst tillåten merkostnad, vilket beror på att dessa väggar har störst energikostnadsbesparingspotential. När väggarnas värme genomgångskoefficient minskas (dvs när U-värdet förbättras) så minskas energikostnadsbesparingspotentialen och den tillåtna merkostnaden. Värmeisolerande puts med lägst värmekonduktivitet (bäst isoleringsförmåga) har störst energikostandsbesparingspotential, vilket resulterar i högst tillåten merkostnad. När den värmeisolerande värmekonduktiviteten successivt ökar minskar den potentiella energikostnadsbesparingen och tillåtna merkostnaden.

18

Fig.12. Grafisk illustration av ramverkets kostnadstak vid U-värde; 0,2-0,4-0,6 och 0,8 W/m2×K.

4.2 Känslighetsanalys ramverket

Eftersom ramverket är en generell metod har gradtimmar (S) använts vid beräkningen av kostnadstaket. Ramverket baseras på Gävleborgs kommuns gradtimmar, vilket resulterar i att kostnadstaket endast gäller för Gävleborgs kommun och kommuner med samma antal gradtimmar. Vid ett varierat antal gradtimmar (olika kommuner har olika antal gradtimmar) förändras resultatet.

Energikostnadsbesparingens (DLCCEnergi) parametrar (energipriset, brukstiden och NUS) har en avgörande betydelse för slutresultatet. Energipriset (P) motsvarar Gävles energipris för fjärrvärme. Vid andra uppvärmningssystem skiljer sig energipriset (fjärrvärme värmer upp 94 % av Sveriges bostäder). Viktigt att notera är att energipriserna för fjärrvärme varierar inom olika kommuner i Sverige. Ramverkets (och fallstudiens) brukstid (n) är 40 år. Vid en förändring av brukstiden påverkas resultatet eftersom energieffektiviseringen varar under en kortare tid (ogynnsamt) eller en längre tid (gynnsamt). Energikostnadsbesparingens största osäkerhetsfaktor är nuvärdet (NUS i beräkningar) som räknar om samtliga kostnader under livslängden till dagens penningvärde.

Nuvärdet beräknas med hjälp av nettoräntan (f), som varierar med realkalkylräntan (r) och realenergiprisförändring (p). Vid beräkningen av energikostandsbesparings används ett referensfall, där realenergiprisförändringen är 2% (baserat på tidigare energiprisökning) och realkalkylräntan är 6 %, se 3.1 indata. Det är viktigt att notera att dessa värden baseras på statistik, vilket innebär att de kan förändras, eftersom realkalkylränta och realprisförändring inte går att förutsäga. I Fig. 13, 14, 15 och 16 illustreras hur energikostandsbesparingen förändras vid förändrade realkalkylräntor och realenergiprisförändringar vid fyra olika värmekonduktiviteter.

050

100150200250300350400450500

Inversterin

g[kr/m

2 ]

Varierandevärmekonduktivitetvärmeisolerandeputs[W/m×K]

TillåtetkostnadstakvidolikaU-värden

U-värde0,2

U-värde0,4

U-värde0,6

U-värde0,8

19

Figurernas gula spalt är referensvärdet som används vid beräkningen av ramverket (För övriga värmekonduktiviteter, se bilaga A).

Fig.13. Realkalkylränta och realenergiprisförändring vid värmekonduktiviteten 0,028 W/m×K

Fig.14. Realkalkylränta och realenergiprisförändring vid värmekonduktiviteten 0,2224 W/m×K

20

Fig. 15. Realkalkylränta och realenergiprisförändring vid värmekonduktiviteten 0,417 W/m×K

Fig. 16. Realkalkylränta och realenergiprisförändring vid värmekonduktiviteten 0,6112 W/m×K

21

4.3 Fallstudie Staketgatan 9, Gävle

4.3.1 Undersökning av värmekonduktiviteter

Eftersom ramverket utgår från en produkt med en värmekonduktivitet mellan 0,028 < lekvivalent

22

Tab. 6. Värmeflöde, värmekonduktivitet och värmegenomgångskoefficient för undersökta värmeisolerande puts.

Andel Z1 [%]

Värmeflöde [W/m]

Värmekonduktivitet för kalkcementbruk och Z1 blandning [W/m×K]

Ytterväggens nya värmegenomgångskoefficient [W/m2×K]

80 0,1644 0,082 0,654 60 0,3977 0,199 0,740

40 0,8523 0,426 0,779

20 1,3592 0,680 0,793 0 2 1,000 0,800

4.3.2 BV2

Med energisimuleringsprogrammet BV2 beräknades den specifika energianvändningen. Eftersom värmegenomgångskoefficient varierar vid olika blandningar förändras byggnadens värmebalans, vilket resulterar i att byggnadens specifika energianvändning förändras. Vid 80% Z1 blir den specifika energianvändning minst eftersom energikostnadsbesparingen blir störst. När andelarna Z1 i blandningarna minskas ökar väggens energiförluster, vilket resulterar i att den specifika energianvändningen ökar, se Fig. 22.

Fig. 22. Byggnadens specifika energianvändning vid olika andelar värmeisolerande puts.

118,42

122,57124,39 125,02

125,6

80% 60% 40% 20% 0%

[kWh/m

2 Atempochår]

AndelZ1blandatmedkalkcementputs[%]

ByggnadensSpecifikaEnergianvänding

23

4.3.3 Livscykelkostnadsanalys (LCC)

Den totala livscykelkostnaden (LCCtotalt), dvs den total investerings- och energikostnaden redovisas i Fig. 23. Figuren visar att den totala kostnaden för samtliga Z1 och kalkcementputsblandningar minskas, i jämförelse med kalkcementputs (0%). Detta innebär att samtliga undersökta värmeisolerande puts är ekonomiskt lönsamma. När andelen Z1 minskas avtar lönsamheten, vilket beror på sambandet mellan merkostnaden och energikostnadsbesparingen (se Fig. 27). I följande avsnitt beskrivs energikostnaden, energikostandsbesparingen, investeringskostnaden och merkostnaden mer ingående.

Fig. 23. Lönsamhet vid olika andelar värmeisolerande puts i jämförelse med kalkcementputs.

I Fig. 24 redovisas livscykelkostnaden för byggnadens energikostnader (LCCenergi). I figuren beaktas byggnadens energikostnader (blå färg) och energikostnadsbesparingar (röd färg) för de olika Z1 och kalkcementputs blandningarna. När ingen energieffektivisering sker, dvs vid 0% Z1 blir byggnadens energikostnad högst. När andelarna Z1 ökar så minskar byggnadens energikostnad, vilket resulterar i att energikostnadsbesparingen ökar. Figuren visar att samtliga Z1 och kalkcementputsblandningar resulterar i en energieffektivisering, vilket skapar en kostnadsbesparing.

5 825

5 9746 032 6 043 6 053

227

7820 9 -

80% 60% 40% 20% 0%

[Kr/m

2 ]

AndelZ1blandatikalkcementputs[%]

LCCtotal

LCCtotal kostnadsbesparingijämförelsemedkalkcementbruk(0%Z1)

24

Fig. 24. Byggnadens energikostnad och energikostnadsbesparing vid energieffektivisering för olika andelar värmeisolerande puts.

Byggnadens totala investeringskostnad (inklusive moms), dvs arbete- och materialkostnader för olika kalkcementputs och Z1 blandningar beskrivs i Fig. 25. Vid en större andel Z1 ökar kvadratmeterpriset, eftersom priset för Z1 är dyre än kalkcementputspriset. I Fig. 26 redovisas merkostnaden, dvs kostnadsökningen för den nya blandningen i jämförelse kalkcementputs. Blandningen med den högsta andelen Z1 har det högsta kvadratmeterpriset. När andelarna Z1 minskas sjunker merkostnaden och vid 0% (endast kalkcementputs) är merkostnaden 0 kronor.

Fig. 25. Total investeringskostnad för olika andelar värmeisolerande puts.

4 636

4 7994 870 4 895 4 917

281

11947 23 -

80% 60% 40% 20% 0%

[Kr/m

2 ]

AndelZ1blandatmedkalkcementputs[%]

LCCenergi

Energikostnaden Energibesparing

1 189 1 176

1 162 1 149

1 135

80% 60% 40% 20% 0%

[Kr/m

2 ]

AndelZ1blandatmedkalkcementputs[%]

InversteringskostnadförZ1ochkalkcementputsblandningar

25

Fig. 26. Merkostnad för olika värmeisolerande puts, dvs värmeisolerande putsens kostnad i jämförelse med traditionell kalkcementputs.

En jämförelse av merkostnaden och energikostnadsbesparingen för olika Z1 och kalkcementputs redovisas i fig. 27. Vid en ökad andel Z1 i blandningarna ökar merkostnaden (dyrare material) och energikostnadsbesparingen (förbättrad värmegenomgångskoefficient). Vid minskad andel Z1 minskas merkostnaden och energikostandsbesparingen. Resultatet visar att merkostnaden för Z1 blandat i kalkcementputs aldrig överstiger energikostnadsbesparingen, vilket resulterar i att samtliga värmeisolerande putsblandningar är lönsamma.

Fig. 27. Jämförelse av merkostnad och energikostandsbesparing för olika värmeisolerande puts.

54

40

27

13 -

80% 60% 40% 20% 0%

[Kr/m

2 ]

AndelZ1blandatmedkalkcementputs[%]

MerkostnadenförZ1

53,82 40,36 26,91 13,45 -

281,10

118,62

47,37 22,71 -

80% 60% 40% 20% 0%

[Kr/m

2 ]

AndelZ1bladnatmedkalkcementputs[%]

Merkostnadenjämförtmedenergibesparingen

Merkostnadenförinvesteringen,ijämföreslemedkalkcementbruk(0%Z1)

Besparadenergikostnad,ijämförelsemedkalkcementbruk(0%Z1)

26

4.4 Känslighetsanalys fallstudie Staketgatan 9, Gävle

Det finns tre viktiga faktorer som kan ha en påverkan på slutresultat; modellering i Comsol Multiphysics 5.1 (vilket påverkar värmekonduktivitet), olika materialkostnader och nuvärdet (NUS, påverkas på liknande som ramverket, se resultat 4.3 känslighetsanalys).

I Comsol Multiphysics 5.1modelleras ett fall för respektive värmeisolerande puts (80, 60, 40, 20 och 0%). I modellerna användes endast två olika kornstorlekar (modellerade som bubblor) som motsvarar det värmeisolerande materialet (Z1). Kornens olika storlekar och placering i putsskiktet påverkar värmeflödet i skiktet. Detta resulterar i att materialets struktur och uppbyggnad i modellen påverkar värmekonduktivitet och slutresultatet (Värmekonduktivitet beräknas utifrån värmeflödet genom väggen). Viktigt att notera är att samtliga materialkostnader i LCCinverstering är riktlinjer hämtade från Wikells och Svenska Aerogel AB. Om priset förändras påverkas och förändras slutresultat. Vid ett lägre Z1 pris och ett högre kalkcementputs pris gynnas slutresultatet medan ett högt Z1 pris och lågt kalkcentpris är ogynnsam.

Kostnaden för materialen avgör lönsamhet. Den värmeisolerande putsen skapar en energikostnadsbesparing i jämförelse med kalkcementputsen, vilket innebär att om Z1 har ett lägre pris än kalkcementputs blir alla blandningar lönsamma.

27

4.5 Prövning av ramverket

I Fig. 28 redovisas lönsamheten för olika värmegenomgångskoefficienter, där y-axeln representerar merkostnaderna och x-axeln värmekonduktiviteten. Lönsamheten för olika värmegenomgångskoefficienter analyseras genom att lägga in merkostnaden (hämtat från avsnitt 4.4 fallstudie Staketgatan 9) för olika värmeisolerande puts med olika andelar Z1 i ramverkets kostnadstak (hämtat från avsnitt 4.3 ramverket). I figuren redovisas den värmeisolerande putsens merkostnad (för Z1 materialet) med en röd streckad linje och respektive värmegenomgångskoefficient (0,2, 0,4 0,6 och 0,8 W/m2×K) med heldragna linjer.

Fig. 28. Prövning av ramverket, där fallstudiens resultat redovisas med en röd streckad linje och ramverkets kostnadstak redovisa med heldragna linjer.

I Fig. 29 förstoras figuren för att tydligare visa hur lönsamheten för de olika värmegenomgångskoefficienten varierar vid olika värmekonduktiviteter. De undersökta värmeisolerande putsen med andelarna 80, 60, 40, 20 och 0% Z1 markeras som punkter i diagrammet. Från respektive punkt dras en streckad linje vågrätt och lodrätt, där den vågräta linjen redovisar de olika blandningarnas värmekonduktivitet och den lodräta visar merkostnaden för de olika blandningarna. Linjerna som binds till respektive punkt illustrerar lönsamheten för de undersökta blandningarna. När kostnadstakets kurvor (heldragna linjer) placerar sig ovanför den streckade linjerna uppnås en lönsamhet medan en placering under den streckade linjen visar att den värmeisolerande putsen inte är lönsam. Figuren visar att väggar med en hög värmegenomgångskoefficient och värmekonduktivitet har störst lönsamhet. Men en minskad värmegenomgångskoefficient och värmekonduktivitet minskar lönsamheten. Väggar med en

värmegenomgångskoefficient på 0,2 W/m2×K är aldrig ekonomisk lönsamma, vilket beror på att

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Investering[kr/m

2 ]

Varierandevärmekonduktivitetvärmeisolerandeputs[W/m×K]

Lönsamhetvidolikavärmegenomgångskoefficienter

Z1merkostnadU-värde=0,8

U-värde=0,6

U-värde=0,4

U-värde=0,2

28

väggen har en relativt bra värmegenomgångskoefficient, vilket resulterar i en låg energikostnadsbesparingspotential.

Fig. 29. Redovisning av lönsamheten vid värmeisolerande puts vid olika andelar Z1.

29

5 Diskussion

I rapporten undersöks lönsamheten att energieffektivisera q-märkta byggnader med en värmeisolerande puts baserat på Z1 och kalkcementputs. Studien visar att lönsamheteten är störst för väggar med höga värmegenomgångkoefficienter (dåliga U-värde) och för blandningar med högst andel Z1. Detta kan förklaras av att byggnader med höga värmegenomgångskoefficienter har en större energikostnadsbesparingspotential än väggar med låga värmegenomgångskoefficienter. Att blandningar med högst andel Z1 är mest lönsamma beror på att energikostnadsbesparingspotentialen ökar snabbare än merkostnaden för den värmeisolerande puts, vilket innebär att högre andel Z1 är att föredra. Sambanden mellan merkostnaden och energikostnadsbesparingen är gynnsamt för äldre q-märkta byggnader som generellt har höga värmegenomgångskoefficienter, vilket resulterar i att äldre q – märkta byggnader har en stor energikostnadsbesparingspotential. Om Svenska Aerogel Ab lyckas framställa en värmeisolerande puts med en låg värmekonduktivitet finns en god potential på dagens marknad.

5.1 Ramverket och fallstudie Staketgatan 9, Gävle

Fallstudiens resultat visade att samtliga undersökta värmeisolerande puts (med olika andelar Z1) blir ekonomiskt lönsamma för byggnaden på Staketgatan 9, Gävle. Eftersom fallstudien inte tar hänsyn till underhållskostnader eller restvärde (se 3.1 indata) bestäms lönsamheten av energikostnadsbesparingspotentialen för väggen och merkostnaden, dvs kostnaden för en värmeisolerande puts i jämförelse med kostnaden för en kalkcementputs. Att lönsamheten bestäms av materialets energikostandsbesparing och investeringskostnad är gynnsamt för värmeisolerande puts baserat på Z1 och kalkcementputs, eftersom Z1 har en låg kostnad (i jämförelse med andra material) och en god isoleringsförmåga.

Fallstudiens resultat visar att samtliga undersökta värmeisolerande puts är lönsamma. När fallstudiens merkostnad och värmekonduktivitet prövades i ramverkets kostnadstak överensstämde resultaten inte till 100 %. Enligt lönsamhetsjämförelsen är en värmeisolerande puts med 20 % Z1 och 80 % kalkcementputs inte ekonomiskt lönsam för en vägg med

värmegenomgångskoefficienten 0,8 W/m2×K, vilket resulterar i att resultaten inte stämmer överens. Jämförelsen visar att lönsamheten för olika värmeisolerande puts avstannar när

värmekonduktiviteten är ca 0,63 W/m×K, dvs när fallstudiens merkostnad överskrider ramverkets kostnadstak (se fig. 31). Att resultatens inte stämmer överens kan bero på resultatens olika beräkningsmetoder. Ramverkets ekvationer baseras på kommunens (Gävles) gradtimmar, vilket kan resultera i vissa felkällor eftersom gradtimmar endast beskriver hur många timmar en byggnad måste värmas upp under ett års tid. Antalet gradtimmar är en generell metod som inte tar hänsyn till en specifik byggnads egenskaper. I fallstudien används beräkningsmetoder som tar hänsyn till olika värmeisolerande puts och en byggnads specifika egenskaper. Skillnaden i beräkningarnas noggrannhetsgrad kan bidra till att resultaten inte

30

överensstämmer till 100 %. Viktigt att notera är att skillnaden mellan resultaten är relativt liten. Detta innebär att ramverket kan användas som en kostnadsmall, som visar värmeisolerande puts maximala merkostnad vid olika värmekonduktiviteter.

I fallstudien användes Comsol Multiphysics 5.1 för att skapa en beräkningsmodell för respektive värmeisolerande puts samt för traditionell kalkcementputs. Utifrån modellerna beräknades blandningarnas värmeflöde och värmekonduktivitet. I undersökningen gjordes endast en modell för respektive värmeisolerande puts, vilket kan påverka slutresultatet (för mer faktorer som kan påverka slutresultatet, se 4.4 känslighetsanalys fallstudie Staketgatan 9, Gävle). Om en värmeisolerande puts baserad på Z1 och kalkcementputs skulle blandas i verkligheten skulle Z1 kornens storlek och placering variera, vilket bidrar till att värmekonduktiviteten förändras. Det skulle även krävas diverse bindemedel för att kunna applicera den nya värmeisolerande putsen på en byggnads fasad. Detta innebär att den beräknade värmekonduktiviteten ska beaktas som teoretisk värmekonduktivitet. För att få en korrekt uppfattning av de undersökta Z1 och kalkcementputs blandningarnas värmekonduktivitet krävs laboratorium undersökningar, där materialet blandats och värmekonduktiviteten uppmäts.

5.2 Förbättringspotential

I en studie av Brunner, Ghazi Wakili, Stahl & Zimmermann, & (2012) undersöktes potentialen att blanda aerogel med tjockputs. I experimentet fick den nya värmeisolerande putsen en

värmekonduktivitet på 0,025 W/m×K. Materialet Aerogel har en värmekonduktivitet som varierar mellan 0,01–0,04 W/m×K, vilket kan jämföras med Quartzenes värmekonduktivitet som varierar mellan 0,024 – 0,06 W/m×K. Eftersom värmekonduktiviteterna inte skiljer sig väsentligt borde det gå att minska Z1 och kalkcementputs blandningens värmekonduktivitet. Möjligheten att förbättra värmekonduktiviteten är intressant eftersom lönsamheten bestäms av merkostnaden och energikostnadsbesparingspotentialen. Sambandet mellan merkostnaden och energikostandsbesparingen visar att lönsamheten skulle öka vid en ökad värmekonduktivitet.

31

6 Slutsats

Med en ökad andel Z1 blandat i kalkcementputs ökar merkostnaden för investeringen medan energikostnaderna minskar. Detta beror på att en högre andel Z1 i blandningen resultera i en lägre värmekonduktivitet och värmegenomgångskoefficient. Om värmekonduktiviteten minskar ökar energikostandsbesparingen, vilket bidrar till att högre merkostnad i ramverket tillåts. Ramverket visar att ytterväggarnas värmegenomgångskoefficienter har stor betydelse, där en högre värmegenomgångskoefficient skapar en större energikostnadsbesparingspotential. Resultatet illustrerar att en högre andel Z1 är gynnsamt eftersom merkostnaden för Z1 är relativt låg. Av detta kan tre viktiga slutsatser dras:

• Att Z1 och kalkcementputs blandningar har störst potential hos byggnader med en hög värmegenomgångskoefficient.

• Att Z1 och kalkcementputs blandningar har störst lönsamhet vid låga värmekonduktiviteter.

• Att energieffektivisering av en q-märkt byggnad i Gävle, med en värmeisolerande puts baserad på Z1 och kalkcementputs är ekonomiskt lönsamt.

32

Referenser

Adamczyk, J., & Dylewski, R. (2013). The ecological and economic analysis of using Thermopor plaster for thermal insulation. Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie, nr 34 (106). Hämtad från http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-88266aa6-7e2b-485a-9f06-b0a6f1f9c86d

Aerogel. (2016). En bolagsbeskrivning av Svenska Aerogel Holding AB. Hämtad 2017-05-22, från http://www.aerogel.se/en/wp-content/uploads/sites/2/2016/11/Bolagsbeskrivning-Svenska-Aerogel-Holding-AB.pdf

Aerogel Technologies, LLC. (2017). Enova® Aerogel IC3110 Particles. Hämtad 2017-04-13, från http://www.buyaerogel.com/product/enova-aerogel-ic3110/

Afriyie, E. T., Karami, P., Norberg, P., & Gudmundsson, K. (2014). Textural and thermal conductivity properties of a low density mesoporous silica material. Energy and Buildings, 75, 210–215. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.02.012

Barbero, S., Dutto, M., Ferrua, C., & Pereno, A. (2014). Analysis on existent thermal insulating plasters towards innovative applications: Evaluation methodology for a real cost-performance comparison. Energy and Buildings, 77, 40–47. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.03.037

BFS 2016:6 Boverkets byggregler (föreskrifter och allmänna råd), BBR. [Elektronisk]. Karlskrona. Boverket.

Bianco, L., Serra, V., Fantucci, S., Dutto. M,m & Massolino, M. 2015). Thermal insulating plaster as a solution for refurbishing historic building envelopes: First experimental results: Energy and Buildnings, 86-91. https://doi-org.webproxy.student.hig.se/10.1016/j.enbuild.2014.11.016

Brunner, S., Ghazi Wakili, K., Stahl, T., & Zimmermann, K. (2012). Thermo-hygric properties of a newly developed aerogel based insulation rendering for both exterior and interior applications. Energy and Buildings, 44, 114–117. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.09.041

BV2. (u.å.). Varför BV2. Hämtad 2017-04-13, från http://www.bv2.se/9/Introduktion.php

Comsol. (2013). What is Comsol Multiphysics. Hämtad 2017-04-13, från https://www.comsol.com/blogs/what-is-comsol-multiphysics/

Einarsson, K. (2007). Bygg- och fastighetssektorns miljöarbete: Rapport om särskilt sektionsansvar för miljömålsarbete 2007. Karlskrona: Boverket.

33

Energimyndigheten. (2015). Energiläget 2015: En samlad bild över energiläget i Sverige. (Rapport 2015:08). Bromma: Energimyndigheten

GIA Sweden AB. (2016). Svenska Aerogel AB. Hämtad 2017-04-26, från http://giasweden.com/project/project-01/

Holm, D & Sandö, P. (2015). Energieffektivisering av kulturhistoriska byggnader. Stockholm: IVL Svenska Miljöinstitutet AB.

Jensen, L. (2008). Utetemperaturberoende årsenergibehov - Teoridel. Lund: Avd Installationsteknik, LTH, Lunds Universitet.

Liu, L., Rohdin, P., & Moshfegh, B. (2016). LCC assessments and environmental impacts on the energy renovation of a multi-family building from the 1890s. Energy and Buildings, 133, 823–833. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.10.040

Länsstyrelsen. (2012). Energieffektivisering av flerbostadsfastigheter – Elva lokala exempel år 2012. Gävle: Länsstyrelsen.

Markusson, P., & Persson, F. (2013). Beräkningsmodell för småhus : En statistiskt uppbyggd modell för beräkning av kostnads- och energieffektiva åtgärder för småhus. Hämtad från http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:634776

Miljömål. (2014). God bebyggd miljö. Hämtad 2017-04-26, från http://www.miljomal.se/Miljomalen/Alla-indikatorer/Indikatorsida/Fordjupning/?iid=246&pl=1&t=Land&l=SE

Persson, K., Posse, G., & Rosner, M. (2007). Investeringsbedömning : En studie om investeringsbedömningen i ett antal svenska tillverkande företag. Hämtad från http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:4963

Sjöström, C. (2016). Workshop – Innovativa byggmaterial för hållbara hus [PowerPoint-presentation]. Hämtad 2017-05-22 från H-house: http://www.h-house-project.eu/images/04_Documents/03_Presentation/161208_Workshop_ITB/161006_HHO_National%20workshop.pdf

Techno-gateway co. ltd. (2017). Svenska Aerogel. Hämtad 2017-04-26, från http://techno-gateway.com/en/svenska-aerogel/

Vesta Intracon b.v. (2017). Aerogel. Hämtad 2017-04-26, från http://giasweden.com/project/project-01/

Dahlblom, M &Warfvinge, C. (2010). Projektering av VVS-installationer. (1. uppl.) Lund: Studentlitteratur.

Konduktivitetmix dputs[m] lekvivalent[W/m×K] Rekvivalent [m2K/W] U0 [W/m

2K] R0 [m2K/W] Rputs [m

2K/W] R0–Rputs100% 0,025 0,028 0,89390% 0,025 0,125 0,200 0,200 5,000 0,025 4,97580% 0,025 0,222 0,112 0,400 2,500 0,025 2,47570% 0,025 0,320 0,078 0,600 1,667 0,025 1,64260% 0,025 0,417 0,060 0,800 1,250 0,025 1,22550% 0,025 0,514 0,04940% 0,025 0,611 0,04130% 0,025 0,708 0,03520% 0,025 0,806 0,03110% 0,025 0,903 0,0280% 0,025 1,000 0,025

VidU=0,2ursprungligen

lekvivalent[W/m×K] Rmix[m2K/W] Umix[W/m

2K] Umix – U0 [W/m2K] Gradtimmar[°Ch/år] q[kWh/m2] Energipris[Kr/kWh] q*p[kr/m2] NUSreferensfall LCCenergi [Kr/m

2]0,028 5,868 0,170 0,030 96240,000 2,847 0,718 2,044 20,026 40,9330,125 5,175 0,193 0,007 96240,000 0,650 0,718 0,467 20,026 9,3430,222 5,087 0,197 0,003 96240,000 0,331 0,718 0,237 20,026 4,7550,320 5,053 0,198 0,002 96240,000 0,203 0,718 0,146 20,026 2,9150,417 5,035 0,199 0,001 96240,000 0,134 0,718 0,096 20,026 1,9230,514 5,024 0,199 0,001 96240,000 0,091 0,718 0,065 20,026 1,3020,611 5,016 0,199 0,001 96240,000 0,061 0,718 0,044 20,026 0,8770,708 5,010 0,200 0,000 96240,000 0,040 0,718 0,028 20,026 0,5680,806 5,006 0,200 0,000 96240,000 0,023 0,718 0,017 20,026 0,3340,903 5,003 0,200 0,000 96240,000 0,010 0,718 0,007 20,026 0,1491,000 5,000 0,200 0,000 96240,000 0,000 0,718 0,000 20,026 0,000

P=energiprisförfjärrvärmeiGävle=0,718kr/kWhLCCenergi=q*P*NUSreferensfall

Konduktivtökassuccesivtmellan0,028( l Z1 )<l <1.0( l KC )

Ramverket-kostnadstaketförolikaZ1ochkalkcementputsblandningar

BeräkingavRekvivalent&R0-Rputs

Rmix=R 0 –R puts +R ekvivalentUmix=1/Rmix

q=(Umix–U0)*s

VidU=0,4ursprungligen

lekvivalent[W/m×K] Rmix[m2K/W] Umix[W/m

2K] Umix – U0 [W/m2K] Gradtimmar[°Ch/år] q[kWh/m2] Energipris[Kr/kWh] q*p[kr/m2] NUS(Vidreferensfall) LCCenergi [Kr/m

2]0,028 3,368 0,297 0,103 96240,000 9,920 0,718 7,123 20,026 142,6360,125 2,675 0,374 0,026 96240,000 2,514 0,718 1,805 20,026 36,1500,222 2,587 0,386 0,014 96240,000 1,301 0,718 0,934 20,026 18,7000,320 2,553 0,392 0,008 96240,000 0,802 0,718 0,576 20,026 11,5380,417 2,535 0,394 0,006 96240,000 0,531 0,718 0,381 20,026 7,6380,514 2,524 0,396 0,004 96240,000 0,361 0,718 0,259 20,026 5,1850,611 2,516 0,397 0,003 96240,000 0,243 0,718 0,175 20,026 3,4990,708 2,510 0,398 0,002 96240,000 0,158 0,718 0,113 20,026 2,2690,806 2,506 0,399 0,001 96240,000 0,093 0,718 0,067 20,026 1,3320,903 2,503 0,400 0,000 96240,000 0,041 0,718 0,030 20,026 0,5951,000 2,500 0,400 0,000 96240,000 0,000 0,718 0,000 20,026 0,000

VidU=0,6ursprungligt

lekvivalent[W/m×K] Rmix[m2K/W] Umix[W/m

2K] Umix – U0 [W/m2K] Gradtimmar[°Ch/år] q[kWh/m2] Energipris[Kr/kWh] q*p[kr/m2] NUS(Vidreferensfall) LCCenergi [Kr/m

2]0,028 2,535 0,395 0,205 96240,000 19,772 0,718 14,197 20,026 284,3000,125 1,841 0,543 0,057 96240,000 5,478 0,718 3,933 20,026 78,7650,222 1,754 0,570 0,030 96240,000 2,878 0,718 2,066 20,026 41,3750,320 1,720 0,581 0,019 96240,000 1,787 0,718 1,283 20,026 25,6930,417 1,702 0,588 0,012 96240,000 1,187 0,718 0,852 20,026 17,0680,514 1,690 0,592 0,008 96240,000 0,808 0,718 0,580 20,026 11,6110,611 1,683 0,594 0,006 96240,000 0,546 0,718 0,392 20,026 7,8480,708 1,677 0,596 0,004 96240,000 0,354 0,718 0,254 20,026 5,0950,806 1,673 0,598 0,002 96240,000 0,208 0,718 0,150 20,026 2,9950,903 1,669 0,599 0,001 96240,000 0,093 0,718 0,067 20,026 1,3391,000 1,667 0,600 0,000 96240,000 0,000 0,718 0,000 20,026 0,000

VidU=0,8ursprungligen

lekvivalent[W/m×K] Rmix[m2K/W] Umix[W/m

2K] Umix – U0 [W/m2K] Gradtimmar[°Ch/år] q[kWh/m2] Energipris[Kr/kWh] q*p[kr/m2] NUS(Vidreferensfall) LCCenergi [Kr/m

2]0,028 2,118 0,472 0,328 96240,000 31,550 0,718 22,653 20,026 453,6450,125 1,425 0,702 0,098 96240,000 9,440 0,718 6,778 20,026 135,7350,222 1,337 0,748 0,052 96240,000 5,032 0,718 3,613 20,026 72,3540,320 1,303 0,767 0,033 96240,000 3,144 0,718 2,258 20,026 45,2110,417 1,285 0,778 0,022 96240,000 2,096 0,718 1,505 20,026 30,1370,514 1,274 0,785 0,015 96240,000 1,429 0,718 1,026 20,026 20,5460,611 1,266 0,790 0,010 96240,000 0,967 0,718 0,694 20,026 13,9070,708 1,260 0,793 0,007 96240,000 0,629 0,718 0,451 20,026 9,0390,806 1,256 0,796 0,004 96240,000 0,370 0,718 0,266 20,026 5,3170,903 1,253 0,798 0,002 96240,000 0,165 0,718 0,119 20,026 2,3791,000 1,250 0,800 0,000 96240,000 0,000 0,718 0,000 20,026 0,000

SamanställningLCCenergiförolikaZ1ochKCblandingarvidolikavärmegenomgångskoefficienter

LCCenergi,kostnadstakvidreferensfallet[kr]

lekvivalent[W/m×K] 0,2[W/m2K] 0,4[W/m2K] 0,6[W/m2K] 0,8[W/m2K]0,028 40,9 142,6 284,3 453,60,125 9,3 36,1 78,8 135,70,222 4,8 18,7 41,4 72,40,320 2,9 11,5 25,7 45,20,417 1,9 7,6 17,1 30,10,514 1,3 5,2 11,6 20,50,611 0,9 3,5 7,8 13,90,708 0,6 2,3 5,1 9,00,806 0,3 1,3 3,0 5,30,903 0,1 0,6 1,3 2,41,000 0,0 0,0 0,0 0,0

Tillåtetkostnadstakbaseratpåenergibesparingunderfasadslivslängd

0

100

200

300

400

500

0 2 4 6 8

Maxim

alm

erkostnadvid

inversterin

g[Kr/m

2 ]

Värmemotstånd(R-värde)[m2K/W]

TillåtenkostnadstakvidgivnaU-värden

U-värde0,2

U-värde0,4

U-värde0,6

U-värde0,8 0

100

200

300

400

500

Kostna

dstak[Kr/m

2 ]

Värmekonduktivitet[W/m×K]

Kostnadstakförolikatermiskakonduktiviteter

U-värde0,8U-värde0,6U-värde0,4U-värde0,2

IndataförberäkningaravNUS-faktorn

Testadevärden Enhet Rödfärg-valtreferensfall

f=Netoränta(%)r=realkalkylränta(%) 4,6,8 [%]p=prisökningen(%) 1,2,5 [%]n=burkstid(år) 40 [år]

BeräkningaravNUS-faktorn,Rödmarkeratindikerarrefferensfallet.

Fallnummer Nettoränta(f)[%] Brukstid(n)[år] Nussummefaktor(NUS)

1 r=0,04,p=0,01 0,0297 40 2,225 0,096 23,2262 r=0,06,p=0,01 0,0495 40 5,908 0,342 17,2763 r=0,08,p=0,01 0,0693 40 13,591 1,011 13,440

4 r=0,04,p=0,02 0,0196 40 1,174 0,043 27,5455 r=0,06,p=0,02 0,0392 40 3,658 0,183 20,0266 r=0,08,p=0,02 0,0588 40 8,839 0,579 15,272

7 r=0,04,p=0,05 -0,0095 40 -0,318 -0,006 48,9678 r=0,06,p=0,05 0,0095 40 0,461 0,014 33,1339 r=0,08,p=0,05 0,0286 40 2,086 0,088 23,658

40%30%20%10%

Täljare/nämnare(NUSekvation)

Beräkningavolikanuvärdetbaseratpånussummefaktorn(NUS)

BeräkningarutavenergibesparingenvidolikaNUS-faktorerochU-värdenföryttervägg

VidU=0,2ursprungligt q*p NUSfall1[kr/m2] NUSfall2[kr/m2] NUSfall3[kr/m2] NUSfall4[kr/m2] NUSfall5[kr/m2] NUSfall6[kr/m2] NUSfall7[kr/m2] NUSfall8[kr/m2] NUSfall9[kr/m2]23,23 17,28 13,44 27,54 20,03 15,27 48,97 33,13 23,66

Procentuellandel100% 2,044 47,47 35,31 27,47 56,30 40,93 31,22 100,09 67,72 48,3690% 0,467 10,84 8,06 6,27 12,85 9,34 7,12 22,84 15,46 11,0480% 0,237 5,52 4,10 3,19 6,54 4,76 3,63 11,63 6,65 5,6270% 0,146 3,38 2,51 1,96 4,01 2,91 2,22 7,13 4,82 3,4460% 0,096 2,23 1,66 1,29 2,64 1,92 1,47 4,70 3,18 2,2750% 0,065 1,51 1,12 0,87 1,79 1,30 0,99 3,18 2,15 1,5440% 0,044 1,02 0,76 0,59 1,21 0,88 0,67 2,15 1,45 1,0430% 0,028 0,66 0,49 0,38 0,78 0,57 0,43 1,39 0,94 0,6720% 0,017 0,39 0,29 0,22 0,46 0,33 0,25 0,04 0,55 0,3910% 0,007 0,00 0,13 0,10 0,20 0,15 0,11 0,01 0,25 0,180% 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

VidU=0,4ursprungligt q*p NUSfall1[kr/m2] NUSfall2[kr/m2] NUSfall3[kr/m2] NUSfall4[kr/m2] NUSfall5[kr/m2] NUSfall6[kr/m2] NUSfall7[kr/m2] NUSfall8[kr/m2] NUSfall9[kr/m2]23,23 17,28 13,44 27,54 20,03 15,27 48,97 33,13 23,66

Procentuellandel100% 7,123 165,43 123,05 95,72 196,19 142,64 108,78 348,77 235,99 168,5090% 1,805 41,93 31,19 24,26 49,72 36,15 27,57 88,39 59,81 42,7180% 0,934 21,69 16,13 12,55 25,72 18,70 14,26 45,72 30,94 22,0970% 0,576 13,38 9,95 7,74 15,87 11,54 8,80 28,21 19,09 13,6360% 0,381 8,86 6,59 5,13 10,51 7,64 5,82 18,68 12,64 9,0250% 0,259 6,01 4,47 3,48 7,13 5,18 3,95 12,68 8,58 6,1240% 0,175 4,06 3,02 2,35 4,81 3,50 2,67 8,56 5,79 4,1330% 0,113 2,63 1,96 1,52 3,12 2,27 1,73 5,55 3,75 2,6820% 0,067 1,55 1,15 0,89 1,83 1,33 1,02 3,26 2,20 1,5710% 0,030 0,69 0,51 0,40 0,82 0,60 0,45 1,46 0,98 0,70

LCCEnergividolikaNUS-fall1-9

VidU=0,6ursprungligt q*p NUSfall1[kr/m2] NUSfall2[kr/m2] NUSfall3[kr/m2] NUSfall4[kr/m2] NUSfall5[kr/m2] NUSfall6[kr/m2] NUSfall7[kr/m2] NUSfall8[kr/m2] NUSfall9[kr/m2]Procentuellandel 23,23 17,28 13,44 27,54 20,03 15,27 48,97 33,13 23,66

100% 14,197 329,74 245,27 190,80 391,05 284,31 216,82 695,18 470,40 335,8790% 3,933 91,35 67,95 52,86 108,33 78,76 60,07 192,59 130,31 93,0580% 2,066 47,99 35,69 27,77 56,91 41,37 31,55 101,17 68,45 48,8870% 1,283 29,80 22,17 17,24 35,34 25,69 19,59 62,82 42,51 30,3560% 0,852 19,79 14,72 11,45 23,47 17,06 13,01 41,72 28,23 20,1650% 0,580 13,47 10,02 7,80 15,98 11,62 8,86 28,40 19,22 13,7240% 0,392 9,10 6,77 5,27 10,80 7,85 5,99 19,20 12,99 9,2730% 0,254 5,90 4,39 3,41 7,00 5,09 3,88 12,44 8,42 6,0120% 0,150 3,48 2,59 2,02 4,13 3,00 2,29 7,35 4,97 3,5510% 0,067 1,56 1,16 0,90 1,85 1,34 1,02 3,28 2,22 1,590% 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

VidU=0,8ursprungligt q*p NUSfall1[kr/m2] NUSfall2[kr/m2] NUSfall3[kr/m2] NUSfall4[kr/m2] NUSfall5[kr/m2] NUSfall6[kr/m2] NUSfall7[kr/m2] NUSfall8[kr/m2] NUSfall9[kr/m2]Procentuellandel 23,23 17,28 13,44 27,54 20,03 15,27 48,97 33,13 23,66

100% 22,653 526,14 391,35 304,45 623,97 453,65 345,96 1109,25 750,57 535,9290% 6,778 157,43 117,10 91,09 186,70 135,74 103,51 331,90 224,58 160,3580% 3,613 83,92 62,42 48,56 99,52 72,35 55,18 176,92 119,71 85,4870% 2,258 52,44 39,01 30,35 62,20 45,22 34,48 110,57 74,82 53,4260% 1,505 34,96 26,00 20,23 41,45 30,14 22,98 73,70 49,87 35,6150% 1,026 23,83 17,73 13,79 28,26 20,55 15,67 50,24 33,99 24,2740% 0,694 16,12 11,99 9,33 19,12 13,90 10,60 33,98 22,99 16,4230% 0,451 10,47 7,79 6,06 12,42 9,03 6,89 22,08 14,94 10,6720% 0,266 6,18 4,60 3,57 7,33 5,33 4,06 13,03 8,81 6,2910% 0,119 2,76 2,06 1,60 3,28 2,38 1,82 5,83 3,94 2,820% 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

-

Figurz-zMerkostnad,LCCenergividolikaNUS

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8[W/m2K]

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,903

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,050,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2 U=0,4U=0,6U=0,8[W/m2K

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,806

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,05

0,00

4,00

8,00

12,00

16,00

20,00

24,00

28,00

LCC E

nerg[Kr/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6 U=0,8 [W/m2K]

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,708

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,050,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8[W/m2K]

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,611

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,05

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8[W/m2K]

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,514

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,05

0,00

30,00

60,00

90,00

120,00

150,00

180,00

210,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8[W/m2K]

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,222

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,050,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8 [W/m2K

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,320

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,05

0,00

15,00

30,00

45,00

60,00

75,00

90,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8[W/m2K

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,417 r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06p=0,05

r=0,08,p=0,05

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8[W/m2K]

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,125

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,050,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1400,00

LCC E

nergi[K

r/m

2 ]

U=0,2U=0,4U=0,6U=0,8 [W/m2K

EnergibesparingarförresepektiveytterväggochNUS-faktorvidVärmekonduktivitet0,028

r=0,04,p=0,01

r=0,06,p=0,01

r=0,08,p=0,01

r=0,04,p=0,02

r=0,06,p=0,02

r=0,08,p=0,02

r=0,04,p=0,05

r=0,06,p=0,05

r=0,08,p=0,05

Totalakostnadenunderbruksttiden,vid80%Z1 Sparadkostnadijämförelsemedrenkalkcementputs

Fall1:80%Z1

NUS-Fall[n=40år]

r[%]

p[%]

Investering[kr/m2]

LCCenergi[kr/m2]

LCCtot[kr/m2]

Sparadkostnad[kr/m2]

vinst/förlust[%]

1189,1591 0,04 0,01 5376,963 6566,121 272,199 3,982 0,06 0,01 3999,501 5188,660 188,681 3,513 0,08 0,01 3111,443 4300,602 134,837 3,04

4 0,04 0.02 6376,838 7565,997 332,823 4,215 0,06 0,02 4636,143 5825,30 227,282 3,766 0,08 0,02 3535,562 4724,721 160,552 3,29

7 0,04 0,05 11336,163 12525,322 633,515 4,818 0,06 0,05 7670,494 8859,653 411,260 4,449 0,08 0,05 5476,973 6666,132 278,263 4,01

Totalakostnadenunderbruksttiden,vid60%Z1 SparadkostnadijämförelsemedrenkalkcementputsFall2:60%Z1NUS-Fall[n=40år]

r[%]

p[%]

Investering[kr/m2]

LCCenergi[kr/m2]

LCCtot[kr/m2]

Sparadkostnad[kr/m2]

vinst/förlust[%]

1175,7051 0,04 0,01 5565,397 6741,102 97,218 1,422 0,06 0,01 4139,662 5315,367 61,973 1,153 0,08 0,01 3220,483 4396,188 39,251 0,88

4 0,04 0.02 6600,312 7776,018 122,802 1,555 0,06 0,02 4798,615 5974,320 78,263 1,296 0,08 0,02 3659,465 4835,170 50,103 1,03

7 0,04 0,05 11733,436 12909,141 249,696 1,908 0,06 0,05 7939,305 9115,010 155,903 1,689 0,08 0,05 5668,912 6844,618 99,777 1,44

Totalakostnadenunderbruksttiden,vid40%Z! Sparadkostnadijämförelsemedrenkalkcementputs

Fall3:40%Z1NUS-Fall[n=40år]

r[%]

p[%]

Investering[kr/m2]

LCCenergi[kr/m2]

LCCtot[kr/m2]

Sparadkostnad[kr/m2]

vinst/förlust[%]

1162,2511 0,04 0,01 5648,036 6810,287 28,033 0,412 0,06 0,01 4201,131 5363,382 13,959 0,263 0,08 0,01 3268,303 4430,554 4,885 0,11

4 0,04 0.02 6698,318 7860,570 38,250 0,485 0,06 0,02 4869,868 6032,120 20,464 0,346 0,08 0,02 3713,803 4876,055 9,218 0,19

7 0,04 0,05 11907,662 13069,913 88,