Renovering av kulturhistoriskt värdefull bebyggelse med hänsyn till energieffektivisering

Abstract

The aim of this study was to provide proposals for renovation measures and investigate to what extent preservation of cultural values can be combined with energy efficiency in an urban transformation projects. The goal was also to develop a strategy for the renovation of k-marked buildings using literature study, case study and parameter study. The case study was based on a 1910s industrial building called “Maskin- & monteringshallen”, located in Västra hamnen Malmö. It had protection regulations k and q and was particularly valuable from a cultural and historical point of view. The parameter study was primarily carried out by the simulation program IDA-ICE to obtain the building energy demand and more. A total of 14 cases were simulated where among other things, insulation thickness, window replacement and solar shading were studied.

The study found that 100 mm of internal additional insulation and internal solar shading was sufficient to achieve current energy standards without compromising too much of the cultural historical details and value of the building. The strategy was compiled into a four-step work process which could be considered when renovating cultural-historic buildings; (1) preserve existing character, (2) restore cultural-historical value, (3) take current legal requirements into account, and finally (4) adapt to the energy transition.

Popular Abstract (Swedish)

Byggnadernas energianvändning utgör cirka 40% av den totala energianvändningen i Sverige. Byggbranschen står inför en stor utmaning att få ner denna energianvändning och klimatpåverkan. Detta blir inte enklare med stora befolkningsökning och stegrade markpriser i centralt läge som medför ytterligare krav på effektiv platsutnyttjande. För att kunna implementera en hållbar stadsutveckling bör både nyproducerade och inte minst existerande byggnader bidra till en låg energianvändning under drifttiden och dess livslängd. Vid stora stadsomvandlingsprojekt är det viktigt att försöka lyfta upp energifrågan tidigt i projekteringen. Detta gäller även byggnader med särskilda krav såsom kulturhistoriska byggnader med stränga skyddsbestämmelser som skyddar byggnadens värdefulla och unika detaljer.

Detta examensarbete undersökte dessa aspekter genom att fokusera på renovering av en kulturmärkt byggnad i Varvsstaden; ett område i centrala Malmö. Målet med studien var att utveckla en strategi där syftet var att komma fram till renoveringsförslag som vägde bevaringen av kulturvärden mot energikrav. Det är eftersträvande att bygga en energieffektiv byggnad som är konstruerad och utformad för att minimera energianvändning och maximera energiprestanda. Optimeringen av energianvändning kan göras på olika sätt för att minska byggnadens energibehov för uppvärmning, kylning, ventilation och andra energikrävande system i byggnaden. För att komma fram till resultat använde det sig av litteraturstudier, fallstudier och parametriska analyser som undersöktes olika renoveringsåtgärder som kan få ner energibehovet på en k- och q-märkt byggnad.

Byggnaden som studerades var Maskin- och monteringshall inom Varvsstaden med storlek på ca 10 600 m2, där renoveringen inkluderade omvandling lämpad för verksamheterna kontor och högskola. Genom användning av ett energisimuleringsprogram IDA ICE kunde byggnadens energibehov efter olika renoveringsåtgärder analyseras noggrann. Parameterstudierna analyserade renoveringsalternativ, såsom tilläggsisolering, fönsterbyte och även solavskärmning för att bedöma energieffektiviteten hos de olika åtgärderna för byggnaden. De olika förbättringsfallen jämfördes med ett Basfall med minimala och osynliga renoveringsåtgärder såsom byte till FTX-system och tilläggsisolera platta på mark. Utdata från simuleringsprogrammet användes för att beräkna byggnadens primärenergital enligt Boverkets byggregler högsta tillåta energikrav för nybyggda lokaler. Även om detta var ett renoveringsprojekt utgick ändå studien från nybyggnadskrav för att säkerställa byggnadens funktion och att vara på den säkra sidan.

Energianvändningens påverkan på olika isolertjocklekar studerades från att inte tilläggsisolera alls i Basfallet till att ha uppe mot 200 mm isolering. Inom denna studie visade det sig att minskningen på uppvärmningsenergin inte var linjärt med ökande isolertjocklek. Energibesparingen på 200mm tjock isolering var alltså inte dubbelt så mycket som 100 mm. Tjockare isolering såsom 200mm i detta fall hade dessutom stridit mot bevarande kraven på en byggnadsdetalj; och därför beslutades det att inte tillägga mer än 100mm tilläggsisolering i Maskin- och monteringshallen. Vidare undersöktes även solavskärmingens påverkan på kylbehovet. I denna studie visade det sig att utanpåliggande solavskärmning hade betydligt mycket mindre kylbehov än invändig. Resultaten var inte överraskande och stämde överens med litteraturstudien. För att inkludera andel förnybar energikälla testades även ett fall där 500 m2 solceller installerades. Besparingen på den köpta energin var inte mycket då den producerade solelen användes endast för att få ner fastighetsenergi. Däremot hade fallet med solceller cirka 20 procentandel lägre primärenergital än ett identiskt fall utan. Detta berodde tydligt på att viktningsfaktor enligt BBR för energibäraren av el var mycket högre än för energibäraren av andra slag. Det vill säga att minskningen av elanvändning främjade beräkningen av primärenergital. Slutsatserna visade att ett renoveringsfall, F10 med 100 mm invändig tilläggsisolering och invändig solavskärmning var tillräckligt för att uppnå primärenergital enligt BBR nybyggnadskrav utan att äventyra byggnadens kulturhistoriska värde. Primärenergitalet för detta fall låg strax under 70 kWh/m2, Atemp och år och motsvarade betygsnivån Brons enligt certifieringssystemet Miljöbyggnad 3.2 Nybyggnad.

Utöver tekniska resultat och utdata utvecklades även en strategi som kunde tillämpas på ett sådant projekt. Det kom fram till en strategi som kunde sammanväga kulturvärdesbevarande och krav på energiprestanda. Strategin sammanställdes av en arbetsprocess med fyra steg som bör beaktas vid ändring av kulturhistoriska bebyggelser enligt följande; (1) Bevara befintlig karaktär, (2) återställa kulturhistoriskt värde, (3) ta hänsyn till aktuella lagkrav, och till sist (4) anpassa till energiomställningen.

Denna forskning bidrog till kunskapen om hur renovering på en kulturhistorisk byggnad kan tillämpas på ett hållbart sätt; samtidigt som energieffektivitet främjas och kulturhistoriska värden bevaras. Resultaten och strategin som utvecklades kan vägleda renoveringsprojekt för byggnader med särskilt högt bevarande krav. Studien visade på goda möjligheter till kompromiss för alla inblandade aktörer såsom byggnadsingenjör; projektledare och antikvarisk sakkunnig.

• author: Knutsson, Sunisa
• supervisor: Petter Wallentén
• organization: Division of Building Physics
• alternative title: Renovation of culturally significant buildings with regard to energy efficiency
• course: VBFM01 20231
• year: 2023
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: K-märkta byggnader, kulturbevaring, renovering, energianvändning, energieffektivisering, solceller, tilläggsisolering, fönsterbyte, solavskärmning, IDA-ICE, Miljöbyggnad.
• publication/series: TVBH—5000
• report number: TVBH—5127
• ISBN: ISRN LUTVDG/TVBH—5127—SE(93)
• language: Swedish
• additional info: Examinator: Ulla Janson
• id: 9125671
• date added to LUP: 2023-06-19 11:28:25
• date last changed: 2023-06-19 11:28:25