NOTAT Økt bruk av tre i offentlige bygg klimagassvirkninger

NOTAT Økt bruk av tre i offentlige bygg klimagassvirkninger Klimagassreduksjoner i bygg som følge av bruk av trematerialer Eivind Selvig 31. januar 2013 Innhold 1 Oppdraget 2 2 Framgangsmåte 2 3 Noen metodebetraktninger 2 3.1 Systemavgrensning 2 3.2 Utslippsreduksjoner i forhold til hva? 3 4 Prosjekter der utslippene er redusert ved at tre har substituert andre materialer 4 4.1 Åsveien skole, Trondheim 4 4.2 Krisesenteret i Telemark, Skien kommune 6 4.3 Fjell barnehage, Drammen kommune 6 5 Alternativvurderinger noen regneeksempler 7 6 Oppsummering 8 7 Referanser 10 8 Vedlegg 1 sammenligning av innervegger (fra Eggen Arkitekter, Åsveien skole i Trondheim) 11 9 Vedlegg 2 Sammenligning av dekker (fra Eggen Arkitekter, Åsveien skole i Trondheim) 12

1 Oppdraget Notatet har blitt skrevet på oppdrag fra Statsbygg og inngår som grunnlag for deres arbeid med å utrede et kunnskapsgrunnlag for å øke bruken av tre i offentlige bygg. Regjeringen ønsker å legge til rette for økt bruk av tre. Landbruks -og matdepartementet har bedt Statsbygg om å utrede bruken av tre i offentlige bygg. Dette for å skaffe et kunnskapsgrunnlag for å vurdere hvordan det offentlige kan bidra til å øke bruken av tre. Oppdrageter forankret i Meld.St.9 (2011-2012) om landbruks -og matpolitikken, som ble behandlet av Stortinget 12.april 2012. I meldingen er oppdraget beskrevet slik:.staten, fylkeskommunen og kommunen som utbyggere kan bidra til mer klimavennlige bygg blant annet ved valg av materialer og energiløsninger. Departementet foreslår derfor at Statsbygg utreder bruken av tre i offentlige bygg. En slik utredning skal danne et kunnskapsgrunnlag for å vurdere hvorvidt og hvordan staten kan bidra til økt bruk av tre i egneutbyggingsprosjekter der det er kostnadseffektivt,. Notatet omhandler erfaringer fra noen byggeporsjekter der alternative materialer er vurdert og sammenlignet ved hjelp av blant annet klimagassregnskap.no. Et kjernespørsmål er hvor store utslippsreduksjoner som oppnås i bygg ved å bruk tre i ulike bygningsdeler fremfor andre materialer? Hva er erfaringene ved å bruke klimagassregnskap til alternativsvurderinger? Dette begrensede oppdraget er utført i januar 2013. 2 Framgangsmåte Det er benyttet opplysninger fra tre konkrete prosjekter der tre er blitt valgt fremfor andre materialer, der klimagassregnskap.no (metode og verktøy) er benyttet som beslutningsgrunnlag og der gevinstene er kvantifisert ved hjelp av klimagassregsnkap.no og supplerende opplysninger fra miljøvaredeklarasjoner (EPD er). Prosjektene gis kun en kort beskrivelse. For en mer utdypende beskrivelse henvises det til prosjektdatabasen til FutureBuilt og NAL: http://www.arkitektur.no/utvalgt-arkitektur. Notatets kapittel som omhandler alternativsvurderinger av klimagassutslipp for bygningsdeler baserer seg i stor grad på et pågående arbeid av Eggen arkitekter i forbindelse med Åsveien skole i Trondheim. Her vurderes klimagassutslipp fra bygningsdeler med samme tekniske kvaliteter for lyd, brann og/eller styrke, men utført ved ulike materialer. Også andre liknende vurderinger er trukket inn. 3 Noen metodebetraktninger 3.1 Systemavgrensning Det understrekes at alle vurderingene og beregningene tar utgangspunkt i livsløpsvurderinger. Utslippsfaktorene er beregnet på grunnlag av utslipp N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 2

knyttet til råvareuttak, transport, produksjon og foredling fram til fabrikkport. I denne systemavgrensningen inkluderes ikke binding av CO 2 i byggematerialene (forsinker utslippet) eller effekten av energigjenvinning og substitusjon av olje, gass eller annen energi ved riving av bygget/bygningsdelen. Materialproduksjon endrer seg og teknologiske nyvinninger og endringer, valg av energibruk, mv. fører til at utslippene fra produksjonen vil endre seg over tid. Datagrunnlaget som benyttes i LCA-analysene og er grunnlaget for beregning av utslippsfaktorer for materialer vil dermed også endre seg over tid. Med økende oppmerksomhet rundt klimagassutslipp fra materialproduksjon vil forbedringene kunne komme raskere enn det som har vært situasjonen de siste ti-årene. Dette kan allerede observeres ved at det utvikles lavkarbon -produkter, anvendes mer resirkulerte innsatsfaktorer, fornybar energi, osv. Dette påvirker utslippene. Det er derfor viktig at sammenligningene gjentas og at alle modeller/beregningsverktøy holdes oppdatert (oppdaters med jevne mellomrom). En EPD er for eksempel ikke gyldig i mer enn 3-5 år. 3.2 Utslippsreduksjoner i forhold til hva? Hvordan kan det slås fast at bruk av tre framfor andre materialer gir utslippsreduksjoner? Dette kan gjøres på to nivåer: 1 Sammenligne et tonn konstruksjon av tre med et tonn konstruksjon av betong eller stål 2 Sammenligne bygningsdelen og den mengden materiale av tre, betong, stål som er nødvendig for å oppnå tilsvarende bygningskvaliteter; styrke, lydklasse, brannklasse, isolasjonsgrad, mv. Sammenligning på nivå 1, tonn for tonn, sier ingenting om hvor store mengder (vekt) som må inngå i et bygg. Mengdene i volum og vekt vil være svært ulike for ulike materialer. Et materiale kan kg vs. kg ha svært lave klimagassutslipp, men totalmengden som kreves i bygget kan være så stor at det mer enn oppveier utslippsfordel per kg. Derfor er det først på sammenligningsnivå 2 det vil framkomme hva som er mulig å oppnå av utslippsreduksjoner ved å substituere ulike materialer. Det er ikke gitt at økt bruk av tre alltid vil gi utslippsreduksjoner selv om trematerialer i all hovedsak har lavere utslipp kg for kg enn for eksempel betong, stål og aluminium. Prosjektprogrammene FutureBuilt, Framtidens bygg og Breeam benytter seg alle av et referansebygg som sammenligningsgrunnlag. Alternative løsninger og materialbruk kan da relateres til referansebyggets materialbruk, og det kan beregnes en utslippsendring (økning eller reduksjon) sammenlignet med referansebygget. I klimgassregnskap.no kan dette gjøres per bygningsdel og/eller per konstruksjon. Det er ikke noe opplagt svar på hva referansebygget og materialene skal være. Her er det og vil alltid være diskusjoner. Dessuten er også typiske materialvalg (dagens praksis) alltid under utvikling. I klimagassregskap.no har det i samarbeid med Bygganalyse etablert modellbygg med dagens typiske materialvalg for ulike byggkategorier. N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 3

Dette anvendes som sammenligningsgrunnlag i de tre nevnte prosjektprogrammene. (Selvig m.fl., 2012) 4 Prosjekter der utslippene er redusert ved at tre har substituert andre materialer 4.1 Åsveien skole, Trondheim Prosjektet inngår i Framtidens bygg og har benyttet klimagassregnskap.no til å utforske klimagassutslipp fra byggets ulike deler og som helhet. Skolen skal romme trinnene 1.-7. for 90 elever pr trinn samt 20 elever med diagnoser innenfor autismespekteret. Det inngår også en flerbrukshall med tilhørende støttearealer som styrketreningsrom. Prosjektet er beskrevet prosjektdatabasen til FutureBuilt/NAL; http://www.arkitektur.no/utvalgt-arkitektur. (Eggen arkitekter, Trondheim kommune, 2012) Prosjektet er under utvikling, prosjektering, og alle valg er ikke gjort slik at det fortsatt kan endres før byggestart. Byggestart sommer 2013. Som del av skissefasen, forprosjekt og prosjekteringsarbeidet har det vært gjennomført en rekke klimagassvurderinger og beregninger. Det har resultert sammenligninger av materialer og valg av større andeler tre i både konstruksjon og overflater enn et referansealternativ og opprinnelig ide. Sammenligning av bygningselementer med samme kvalitet Eggen arkitekter har på grunnlag av data fra klimagassregnskap.no, teknisk spesifikasjoner, mv. sammenlignet ulike vegger og dekker. Innervegger er sammenlignet mht. lydkrav, brannkrav, klimagassutslipp. Sammenligningen er gjort mellom heltre, trestender og stålstender samt ulike isolasjon og platematerialer som gir sammenlignbare kvaliteter. Resultatene viser at heltre gir 60-70 % utslippsreduksjon der lydkravene ikke er så strenge (30-40 db). Generelt er det liten forskjell mellom trestendervegg og stålstendervegg i alle lydkravområder mellom 30 og +60 db. Der lydkravene er strenge (48-60 db) kommer betongvegg og heltrevegg om lag likt ut, og noe bedre enn stenderveggene. Der lydkravene er svært strenge (+60 db) er det bare stenderveggene som oppfyller kravene og at forskjellene er små mellom de to løsningene. Se eksempelet i figur 1. N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 4

Figur 1: Sammenligning av ulike innerveggkonstruksjoner som tilfredsstiller samme lydkrav. Eggen Arkitekter. Resultatene er vist i mer detalj, med skisser, i vedlegg 1. Dekker er sammenlignet mht. styrke og andre egenskaper. Sammenligningene er gjort mellom rene betongkonstruksjoner og kombinasjoner av betong og limtre. Se figur 2 og vedlegg 2. Resultatene viste at limtre/betong-alternativet gir et redusert utslipp på ca 3,2 kgco2- ekv./m2/år for begge byggene eller ca 40 prosent lavere utslipp. Dette som følge av introduksjonen av limtre i stedet for betong i de deler av bygningene dette var teknisk mulig og forsvarlig. Det er ikke vurdert lavkarbonbetong i disse beregningene. Figur 2: Sammenligning av betong vs limtre/betong. Eggen arkitekter. Resultatene er vist i mer detalj, med skisser, i vedlegg 2. Utslippsforskjellene kan ikke tilskrives kun et materiale fordi det nesten alltid er snakk om sammensatte bygningsdeler der flere materialtyper inngår. Det er avhengigheter mellom materialvalgene; brukes konstruksjonstypen A så må materialer av type xxx kombineres med m.type zzz for å oppnå samme egenskap som konstruksjonstype B med kun materialtype aaa. Utarbeidelse av slike grunnlag vil bidra til å gjøre det lettere for arkitekter å velge den konstruksjonstypen med lavest klimagassutslipp. N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 5

I tillegg til kvalitetene beskrevet over kommer kostnadsforskjellene inn som viktig beslutningsgrunnlag. Sammenligning med et referansebygg Som man forstår er det ikke helt enkelt å trekke ut hva økt bruk av tre alene har medført av utslippsreduksjoner i dette konkrete prosjektet. Fullstendig klimagassregnskap for prosjektet er ikke rapportert. 4.2 Krisesenteret i Telemark, Skien kommune Prosjektet som er en del av Framtidens Bygg viser klimagassreduksjon på ca 50% for materialbruk sammenlignet med et referansebygg. (Skanska, 2012) Senteret er totalt 1.592 m 2 (oppvarmet BRA) fordelt på Administrasjon/kontorer på 549 m 2 BRA og en beboerdel på 911 m 2 BRA). Valg av materialtyper er gjort for å redusere klimagassutslippene (fotavtrykk). Det har ført til økt innslag av tre på bekostning av aluminium i vindus- og dørkarmer i yttervegger og for gips i himlinger og vegger innendørs. Samtidig er det også utforsket bruk av lavkarbonbetong i hulldekker, resirkulert gips og ett lags i stedet for to lags gips, mv.. Det er disse siste valgene som gir de største utslippsreduksjonene for prosjektet som helhet. Sammenligningen av utslipp fra ulike bygningsdeler med samme kvalitetskrav til brann og lyd viser at bruk av tre kan redusere utslippene fra disse bygningsdelene betydelig. For eksempel er det valgt trekarmer på vinduer i stedet for aluminium eller stål. Trekarm gir ca 90% lavere utslipp enn aluminiumskarm, se tabell 1. Det er forutsatt at trekarmer med godt vedlikehold har like lang levetid som aluminiumskarmer. Tabell 1: Basert på materialdatabasen i klimagassregnskap.no, generiske verdier. (NTNU, 2012). kg CO 2-ekv per m 2 vindusareal Materialmengder Aluminiumskarm av 88% resirk.al 13 5,4 kg Al/m 2 vindu Aluminiumsmantlet trekarm, der Al er av 88% resirk. 7 2,6 kg Al + 12,8 kg tre pr m 2 vindu Trekarm 1 16 kg tre/m 2 vindu En betydelig reduksjon kan altså oppnås for komponenten vinduskarm. For vinduet som helhet glass og karm er det likevel glasset som gir det største utslippsbidraget med ca 31 og 56 kg CO 2 -ekv. per m 2 vindusareal for hhv. 2-lags og 3-lags glass. 4.3 Fjell barnehage, Drammen kommune Fjell barnehage er en ny barnehage i Drammen. (Rambøll, 2011; FutureBuilt 2013). Barnehagen består av en etasje i to ulike plan (skrånende terreng). I underetasjen er administrasjon, personalfunksjoner N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 6

og teknisk rom plassert, mens avdelingene for barna er i første etasje. BTA er 830 m 2 og BRA 755 m 2, se snitt i figur 3. Figur 3: Snitt av Fjell barnehage. Massivtreelementer er brukt i vegger og tak/dekke. Elementene fungerer som bærekonstruksjon, og overflater fungerer som kledning i ytterveggene og innervegg samt himling. Dette reduserer behovet for bruk av kledning/fasadematerialer og innvendig bruk av platematerialer og systemhimling. I dette konseptet ble resultatet av å bruke tre massivtreelementer sammenlignet med standard byggemåte (referansealternativet), en utslippsreduksjon på 35 % fra innervegger og hele 75% fra himling/tak/dekker. 5 Alternativvurderinger noen regneeksempler En rekke byggeprosjekter har av ulike årsaker anvendt mye trematerialer. Det er imidlertid svært få av disse som har dokumentert klimagasseffekten som følge av valg av heltre, limtre, trefiberplater, mv. fremfor materialer som betong, stål, gips, mv.. Ved hjelp av klimagassregnskap.no/v4/tidligfasemodulen er det beregnet noen alternativer der ulike materialtyper i de ulike bygningsdelene er rendyrket. Alle verdier er basert på europeisk generiske utslippsfaktorer fra produksjonen av disse materialtypene (NTNU, 2012). Eksemplene baserer seg på et 4 etasjes kontorbygg på ca 5.000 m 2 oppvarmet BRA. Volum og arealer av bygningsdelen samt materialmengder er generert i klimagassregnskap.no. Alternative materialvalg er begrenset av de mulighetene som er programmert i klimagassregnskap.no Resultatene er gjengitt i tabell 2 nedenfor, og viser i hovedsak at økt bruk av tre reduserer klimagassutslippene. Et unntak fra reduksjonene er at limtrebjelker øker utslippet sammenlignet med betong/stål i bjelker og søyler i bæresystemet. Utslippsreduksjonen ved å gå inn med tre i store deler av bygget i dette eksempelet, er samlet ca 40%. Som sum-effekt er dette trolig et høyt prosentestimat fordi det ikke fullt ut er tatt hensyn til bygningsfysiske og N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 7

tekniske begrensninger og enkelte bygningsdeler kan være underestimert 1. Prosentvis endring per post er mer sikre estimat da disse ikke påvirkes av underestimeringen av andre poster. Utslippsendringen i tonn per år avhenger selvfølgelig av byggets størrelse. Endringen per enhet bygg, dvs. per m 2 BRA per år, er mer sammenlignbar på tvers av byggstørrelser og typer. Reduksjonen i dette eksempelet er i underkant av 2 kg/m 2 /år. Tabell 2: Sammenlining av betong/stål-alternativ med et tre-alternativ i ulike bygningsdeler. Begninger gjort i klimagassregnskap.no v4 tidligfasemodulen. Bygningsdel Betong/stål-alternativet Tre-alternativ Utslippsendring % Bæresystem Andelen søyler og bjelker er ca 50/50. Søyler: 90% betong og 10 % stål. Bjelker: 80% betong og 20% stål Yttervegg Av yttervegg over mark: Betongvegg i 31 %; 40/50 MPa, 0% FA Vinduer/dører 61%; 100% Al karm Andelen søyler og bjelker er ca 50/50 Søyler: 90% limtre og 10 % stål. Bjelker: 80% limtre og 20% stål Av yttervegg over mark: Klimavegg 31 %: Trestenderverk Vinduer/dører 61%: 100 % trekarm (tre/ref.) Utslippsendring tonn CO2-ekv. (tre minus ref.) + 8,8 + 5,9 Fasade Teglstein på 31% av yttervegg Trepanel på 31% av yttervegg - 74-7,5 Innervegg 71 % murvegg med puss og vannbasert maling Dekker Betongdekke: 265 mm HD-element 40/50 MPa, 0% FA, 25 mm steinull trinnlydplate, avretting Yttertak 220 mm HD-element 40/50 MPa,0% FA, steinull og dampsp. 71 % trestenderverk med panel og vannbasert maling Trebjelkelag 48x223mm, 150 mm steinull, trinnlydplater og avretting Takstol i tre, steinull, dampsp., undertak i panel - 58-92 - 58,4-9,7-44 - 46,4-93 -336,5-50 - 31,3 Sum - 40-485 6 Oppsummering I dette notatet er det trukket fram noen eksempler på byggeprosjekter der bruk av tre har gitt klimagass utslippsreduksjoner både for ulike bygningsdeler og for bygget som helhet. Regneeksempelet med et kontorbygg på 5000 BRA ved bruk av klimagassregnskap,no, har belyst effekten av gjennomgående bruk av tre i alle bygningsdeler. Det tas forbehold om at det her kun er anvendt generiske utslippsfaktorer for materialer og at bruk av EPD-data for ulike produkter kan gi andre konklusjoner. Det er kjent fra andre ulike materialdatabaser at utslippsvariasjonen mellom produsenter av samme materialtype kan være like stor som variasjonen mellom ulike materialtyper. I dette notatet er det ikke utforsket hvilke utslippsreduksjoner som kan oppnås ved å velge alternative produsenter av samme materialtype eller velge andre materialtyper enn tre. 1 Det er i forbindelse med en kvalitetssikring av de automatisk beregnede materialmengder og utslippsberegninger, oppdaget noen programmeringsfeil som fører til underestimeringer. Arbeid pågår med retting men var ikke fullført før ferdigstillingen av dette notatet. Angitte samlede prosentvise effekter som følge av bruk av tre er derfor noe overestimert. Dette påvirker ikke endringene per post, kun totalen. N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 8

Transport fra produksjonssted til byggeplass er heller ikke inkludert i beregningene. Lange transportavstander kan i noen tilfeller delvis eller helt oppveie for lavere utslipp i produksjonen. Gitt disse forbehold og forutsetninger så viser eksemplene og eksempelberegningene at økt bruk av tre kan redusere klimagassutslippene fra materialbruk i bygg. Sluttresultatet for hele bygg blir ikke like stort som for enkeltdeler. Årsaken er at bruk av tre i stedet for eksempel stål og betong kan føre til at det må kompensere med økte dimensjoner og/eller økt bruk av andre materialer, for å oppnå de ønskede kvalitetskravene for lyd, brann, akustikk, mv. Selv om hovedregelen er at økt bruk av tre gir klimagassreduksjoner, så viser noen regneeksempler at det i noen tilfeller også kan føre til økte klimagassutslipp. Bruk av limtrebjelker og søyler i stedet for betong og stål ser ut til å øke klimagassutslippene, og i innervegger kan bruk av trestendervegg med trefiberplater som overflate gi like høye utslipp som andre alternativer. N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 9

7 Referanser Rambøll 2011, FutureBuilt, 2013. (Klimagassregnskap for Fjell Barnehage. Drammen Eiendom KF, Future Built, Rambøll) Skanska, 2012. Nytt krisesenter i Telemark klimagassregnskap. NTNU, 2012. Kvalitetssikring, revisjon og oppdatering av materialdatabasen i klimagassregnskap.no. NAL s prosjektdatabase forbildeprosjekter i FutureBuilt og Framtidens Byer; http://www.arkitektur.no/utvalgt-arkitektur Selvig m.fl., 2012. Klimagassregnskap.no/versjon 4. Modell for beregning av klimagassutslipp for bygg og uteområder livsløpsberegninger. Civitas og Statsbygg, 10. oktober 2012 N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 10

8 Vedlegg 1 sammenligning av innervegger (fra Eggen Arkitekter, Åsveien skole i Trondheim) N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 11

9 Vedlegg 2 Sammenligning av dekker (fra Eggen Arkitekter, Åsveien skole i Trondheim) N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 12

N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 13

N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 14

Rådgivergruppen AS Civitas [år] Prosjekt [prosjektnummer] [prosjektnavn] Versjon [nr] Sist datert [dato] Herrebrøden, Hilde Marie C:\Users\hmhe\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Outlook\EPMQ4XL0\Økt bruk av trematerialer i offentlig bygg Civitas notat 20 02 2013 (2).docx Civitas Henrik Ibsens gate 5 0179 Oslo sentralbord 22 94 24 20 faks 22 94 24 21 stilsikring a a a a a 3 a a a a N O T A T Ø k t b r u k a v t r e i o f f e n t l i g e b y g g k l i m a g a s s v i r k n i n g e r 15