Klimatsmart betongbyggande

Abstract

One of the main sustainability goals in Sweden is to reduce the nations greenhouse gas emissions to a net-zero level by 2045. This is a national implementation of the Paris- Agreement. To achieve this goal measures need to be taken in all industrial sectors. The construction and real-estate sectors are responsible for about 22 % of Sweden’s yearly territorial greenhouse gas emissions. The cement industry alone accounts for 5 to 7 %. About half of the emissions during a modern apartment-buildings lifecycle come from material and energy-demanding processes during the construction-phase. The other half is generated throughout the operational lifetime of the building.

The purpose of this master’s thesis has been to identify and analyze measures taken to minimize the emission of CO2,equivalents from the concrete structure in a specific apartment building, Kv. Kungsörnen in Helsingborg. The different participants in the concrete-part of the project and their ability to affect the emissions of the project have also been analyzed.

Through interviews with people involved in the project, a review of the blueprints and a visit to the construction site an overview of the project was achieved, and the measures taken by the participants were identified. The result on the carbon footprint from the measures taken were put in relation to general cases representing the emissions of a standard apartment building. The environmental impact of the different cases were calculated with “Byggsektorns miljöberäkningsprogram”.

The following standard reference cases where investigated and compared to the actual project:
• Concrete-recipes
• Concrete-dimensions
• Amount of reinforcement
• Sound class C
• Reduced productiontime
• Impacts depending on time of the year

A reference scenario was summarized based on the individually studied reference cases. The calculated carbon footprint from this reference scenario corresponds well with generic data of similar modern structures. The results show that the carbon footprint from Kv. Kungsörnen has been reduced by about 40% compared to the reference scenario.

Additionally, a calculation of the carbonatization of the concrete in Kv. Kungsörnen was done and a comparison between carbon footprints from different methods of heating in the production phase were made.

This case study indicates the importance of collaboration between the different actors in an early stage of the construction process.The most important factor identified in the project was the chosen concrete. Primarily it is important to use concrete with optimized strength and dimensions, this was achieved in the project by separate calculations on each concrete element. When the chosen concrete was discussed with the concrete supplier further changes were made to make it possible to use the climate reduced concrete, without compromising the performance of the concrete in the finished building.

Abstract (Swedish)

Ett av Sveriges hållbarhetsmål är att senast 2045 inte generera några nettoutsläpp av växthusgaser. För att uppnå detta mål krävs kraftiga åtgärder inom alla sektorer. En av dessa är bygg- och fastighetssektorn som 2018 stod för ca 22 % av Sveriges territoriella utsläpp av växthusgaser. Enbart cementindustrin står för ca 5–7 %. Cirka hälften av klimatpåverkan från moderna flerbostadshus uppkommer i produktionsskedet med dess ingående material och processer, återstående del genereras i drift- och slutskedet.

Syftet med denna rapport var att kartlägga och analysera vidtagna åtgärder för att minska klimatpåverkan från betongstommen i ett specifikt projekt med flerbostadhus, Kv. Kungsörnen i Helsingborg. Vidare undersöktes de olika involverade aktörerna och deras individuella möjligheter att påverka betongstommens klimatavtryck.

Genom projektspecifika intervjuer, granskning av projekthandlingar samt studiebesök skapades en bild av projektets utformning och de olika aktörernas bidrag. Utifrån detta identifierades genomförda åtgärder för att minska klimatpåverkan från betongstommen. För att beräkna vilken effekt respektive åtgärd skapat separerades åtgärderna i olika fall som jämfördes mot referensscenarion enligt rådande branschstandarder. Dessa jämförande beräkningar gjordes med hjälp av Byggsektorns miljöberäkningsprogram (BM).

Utformningen av det faktiska projektet jämfördes med följande fall baserade på rådande branschstandard:

• Betongrecept
• Betongdimensioner
• Armeringsmängder
• Ljudklass C
• Reducerad produktionstid
• Inverkan av årstid

Baserat på undersökta fall sammanställdes ett referensfall som antas representera hur Kv. Kungsörnen hade byggts utan specifik hänsyn till klimatpåverkan.

Utöver detta gjordes en karbonatiseringsberäkning för projektet för att uppskatta mängden koldioxid som återbinds till betongen under 100 år samt en jämförande beräkning av utsläpp kopplat till uppvärmningsmetoder under betongens uttorkningskede.

Fallstudien visar på vikten av samarbete mellan inblandade aktörer redan i ett tidigt skede av projekteringen för att gemensamt åstadkomma klimatförbättrande åtgärder och undvika att begränsa åtgärder för minskad klimatpåverkan.


Rapporten visar att det viktigaste momentet att utreda i projektet var den föreskrivna betongen. I första skedet är det viktigt att inte använda sig av betong med högre hållfasthetsklass än nödvändigt, detta uppnåddes genom att dimensionera varje byggdel separat efter gällande förutsättningar och laster. Då betongvalet sedan diskuterades med betongleverantören kunde föreskrifterna justeras ytterligare för att tillåta användandet av det alternativet med lägst klimatpåverkan utan att kompromissa med önskade egenskaper i den färdiga konstruktionen. Alla typer av betong kan klimatförbättras oavsett hållfasthet men en betong med högre hållfasthet genererar alltid en högre klimatpåverkan än en betong med lägre.

Även de övriga åtgärderna i projektet ledde till klimatreduceringar men inte i samma omfattning. Resultaten från beräkningarna i fallstudien visar att klimatpåverkan från betongstommen i Kv. Kungsörnen har reducerats med ca 40 % relativt det sammanställda referensfallet.

Popular Abstract (Swedish)

Klimatsmart betongbyggande - Fallstudie Kv. Kungsörnen

Kv. Kungsörnen är ett flerbostadsprojekt i Helsingborg där klimatpåverkan från betongstommen reducerats med ca 40 % jämfört med om det byggts enligt rådande branschstandard. Byggherren, Helsingborgshem, har för första gången tagit med klimatpåverkan, det vill säga utsläpp av växthusgaser, i sin anbudsprövning. Detta i kombination med att de gav entreprenörerna väldigt stora valmöjligheter gällande utformning generade ett flertal olika lösningsförslag. NCC:s anbud med en platsgjuten betongstomme gav det billigaste och mest klimatreducerade alternativet och vann därmed projektet.

Sveriges klimatmål

Ett av Sveriges hållbarhets mål är att senast 2045 uppnå netto-noll utsläpp av växthusgaser. För att uppnå detta mål krävs kraftiga åtgärder inom alla sektorer. En av dessa är bygg- och fastighetssektorn som årligen står för ca 18 % av Sveriges totala utsläpp. Enbart cementindustrin står för 5–7 %. Cirka hälften av klimatpåverkan från moderna flerbostadshus uppkommer i produktionsskedet, återstående del genereras i driftskedet.

Som en del på vägen mot det övergripande hållbarhetsmålet kommer Sverige införa krav på klimatdeklarationer från och med 2022. Syftet med detta är primärt att belysa byggbranschens klimatpåverkan men på sikt ska klimatdeklarationer kunna användas för att ställa krav på maximal klimatpåverkan i projekt.

Kv. Kungsörnen

Ett nyligen publicerat examensarbete från LTH har kartlagt och analyserat vidtagna åtgärder för att minska klimatpåverkan från betongstommen i uppförandet av flerbostadshusprojektet Kv. Kungsörnen i Helsingborg. I studien undersöktes även de involverade aktörerna och deras individuella möjligheter att påverka betongstommens klimatavtryck.

Genom projektspecifika intervjuer, granskning av projekthandlingar samt studiebesök skapades en bild av projektets utformning och de olika aktörernas bidrag. Utifrån detta identifierades genomförda åtgärder för att minska klimatpåverkan i projektet. För att beräkna vilken effekt respektive åtgärder skapat separerades åtgärderna i olika fall som jämfördes mot referensscenarion enligt rådande branschstandarder. Dessa jämförande beräkningar gjordes med hjälp av Byggsektorns miljöberäkningsprogram.

Följande fall baserade på rådande branschstandard jämfördes med utformningen av projektet (Fall 1):
• Fall 2 - Betongrecept
• Fall 3 - Betongdimensioner
• Fall 4 - Armeringsmängder
• Fall 5 - Ljudklass C
• Fall 6a, 6b - Reducerad produktionstid
• Fall 7 - Inverkan av årstid

Utöver detta gjordes en karbonatiseringsberäkning för projektet för att uppskatta mängden koldioxid som återbinds till betongen under 100 år samt en jämförande beräkning av utsläpp kopplat till uppvärmningsmetoder under betongens uttorkningskede. Slutligen gjordes en jämförelse av beräknad klimatpåverkan från betongstommen mellan Kv. Kungsörnen, så som det byggdes, och ett sammanställt referensfall baserat på undersökta fall.

Den åtgärd som genererade störst klimatreduktion var den använda betongen som optimerades i två led. Genom noggranna beräkningar möjliggjordes användandet av låga hållfasthetsklasser i bjälklag och väggar. Lägre hållfasthetsklass kräver mindre andel cementklinker och resulterar därför i lägre klimatpåverkan än betong av högre hållfasthetsklass. För de valda hållfasthetsklasserna användes Betongindustris klimatförbättrade betong med hög andel tillsatsmaterial vars klimatpåverkan är betydligt lägre än motsvarande standardbetong.

Fallstudien visar på vikten av samarbete mellan inblandade aktörer redan i ett tidigt skede av projekteringen för att undvika att begränsa åtgärder för minskad klimatpåverkan. Så väl hållfasthets- och exponeringsklasser som vct för betongen bör noga utredas i samråd med konstruktör och betongleverantör för att optimera möjligheterna att använda klimatreducerad betong.

I rapporten har även rekommenderade åtgärder för de undersökta aktörerna sammanställts i en lathund uppdelat på en totalentreprenads olika skeden.

• author: Bennermark, Erik and Hellström, Viktor
• supervisor: Stephen Burke; Nilla Olsson
• organization: Division of Building Physics
• course: VBFM01 20211
• year: 2021
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Klimatpåverkan, betong, cement, EPD, klimatdeklaration, flerbostadshus, byggsektorns miljöberäkningsverktyg, koldioxidekvivalent, klimatberäkning.
• publication/series: TVBH-5000
• report number: TVBH-5107
• other publication id: ISRN LUTVDG/TVBH-21/5107-SE(90)
• language: Swedish
• additional info: Examinator: Lars-Erik Harderup
• id: 9043524
• date added to LUP: 2021-05-27 09:00:31
• date last changed: 2021-05-28 10:24:41