AF1002 - Projektarbete
🏚️

AF1002 - Projektarbete

Sammanfattning

I rapporten undersöker vi ett flerfamiljshus på 2,5 plan i Bromma. Den behandlar byggnadens konstruktion, byggnadstekniska lösningar och installations- och energisystem. Utöver detta ingår även en översiktlig besiktning för att undersöka byggnadens skick, eventuella skador och brister. Tekniska beräkningar för upplagstryck, värmeöverföring samt värme- och ånghaltsfördelning vilka redovisas i bilaga A, B och C.

Beräkningarna jämförs med kritiska värden för byggnadens tryck på marken samt risk för kritiska fuktnivåer. Därefter beräknas även byggnadens energianvändning per uppvärmd kvadratmeter och tänkbara åtgärder för en mer energieffektiv uppvärmning.

Underlaget i rapporten utgår från ritningar som erhållits av Stockholms Stad, leverantörers specifikationer och den besiktning som genomförts. För samtliga instanser där underlaget inte givit den information som krävts; har beräkningar gjorts utifrån liknande konstruktioner, schablonvärden och tidstypiska antaganden. Sist har även vissa antaganden och förenklingar gjorts, vilket påverkar rapportens tillförlitlighet. Rapporten kan enbart användas som utgångsunderlag för fortsätta undersökningar.

Sammanfattningsvis bedöms den 92 år gamla byggnaden vara i gott skick och saknar ett större behov av omfattande åtgärder.

1.1 Syfte och frågeställningar

Syftet med projektet är att praktisera de teoretiska kunskaper vi lärt oss från kursen AF1002. Majoriteten av det praktiserande arbetet utgörs av samla in och tyda ritningar, samt koppla dessa till liknande byggnader för att göra tidstypiska antaganden. Besiktningen utgör okulär undersökning där eventuella skador på objektet kontrolleras och härkomsten utrönas i rapporten. Beräkningar för konstruktion, byggnadstekniska lösningar och installations- och energisystem genomförs i syfte att undersöka dess egenskaper samt identifiera eventuella risker med dem. Frågeställningarna rapporten försöker besvara innefattar

  • Identifiera objektets tekniska egenskaper för konstruktion, byggnadsteknik och installation- och energisystem?
  • Hur är objektets befintliga skick gällande de ovan nämnda?
  • Vilka tekniska förhållanden råder inom objektet och i dess omgivning?

1.2 Objekt

Objektet rapporten behandlar är ett flerfamiljshus i Bromma vilket har 2,5 plan, samt en källare. Huset byggdes år 1931 och objekt valdes då jag bor i huset vilket gör det lättare att ta reda på information som ej finns med i ritningarna. Det förenklar även processen att genomföra en besiktning av byggnaden. Objektet är något unikt då flerfamiljshuset är insprängt i ett villaområde, vilket byggdes mellan 1920-1940. Totalt står det 3 liknande byggnader runt torget som i sin tur omges av fristående villor. Huset har en BOA på 776 kvadratmeter, fördelat över 11 lägenheter och en LOA på 150 kvadratmeter fördelat över 2 lokaler.

Figur 1 - Bild på det valda Objektet
Figur 1 - Bild på det valda Objektet

1.3 Genomförande

Arbetet i rapporten har genomförts som en trestegsraket. Primärt har arbetet innefattat göra rimliga och tidstypiska antaganden baserat på insamlade ritningar och information som funnits att tillgå. Vi har därefter försökt verifiera antaganden under besiktningen och sedan använt dessa i våra beräkningar med formler hämtade från föreläsningar och kurslitteratur. Vid behov har information även hämtats från träguiden och andra källor med relevant information om konstruktioner.

2 Tekniska egenskaper

2.1 Konstruktion

Konstruktionsdelen är indelad i fyra underrubriker där vi beskriver den bärande konstruktionens utformning för tak, väggar, grundläggning. Då huset är från 1931 och ritningarna undermåliga, samt saknar informationsrika beskrivningar om hur huset konstruerats. Vi har därför utgått tidstypiska antaganden om förutsättningar som liknar ritningarna, huset eller som vi antar använts baserat på “Så Byggdes Husen 1880-2020”.

2.1.1 Bärverk tak

Figur 2 - Orginalritning på huset, hämtad från Stockholms Stad.
Figur 2 - Orginalritning på huset, hämtad från Stockholms Stad.

Den bärande takkonstruktion utgörs av en Svensk Takstol av sågat virke 3’’x6’’ med spikade förband. Takstolarna står på ett uppmätt centrum avstånd på ca 90 cm och vilar på remstycken på fasadmuren och på vindbjälklaget. Denna takkonstruktion var vanlig under 1930-talet. Det verkar även som att hanbjälken har två mindre väggar som bär ner last från takstolen till husets hjärtväggar.

2.1.2 Bärande väggar & Bjälklag

Husets har en bärande yttermur och hjärtväggar murad med modifierat normal tegel 25x12x7,5 och hjärtmurar av modifierat normaltegel 1 ½-sten. Där tegelväggarna är putsade på vardera sida. I källarvåningen är väggarna av betong.

Vi utgår från ritningar på sida 73 av så byggdes husen för att beskriva vindbjälkslaget. Vilka då består av stålbalkar av I-profil, 22cm höga på ett centrum avstånd på 2 meter. Mellan dem träbjälkar 4’’x8’’. Bjälklagsfyllning består av koksaska. Golvträ av 1 ½’’ spontade bräder och spräckpanel. Denna beskrivning överenstämmer med en lagerföljd som observerats under renoveringar vi själva utfört i huset.

Bottenbjälklaget består av betongplattor 10 cm tjocka mellan stålbalkar av I-Profil 24 cm höga på centrumavstånd 1,5-2m. Ovanpå betongen en fyllning av koksaska. Golvet är av spontade brädor 1 ½’’.

2.1.3 Grundläggning

Här utgår vi från beskrivning på sida 67 i “Så byggdes husen 1880-2020”. Grundläggningen ser ut att bestå av en grundsula av betong, armererad i nederkant med längs och tvärgående rundjärn. Vi tror att källargolvet består av en 600 mm oarmerad betong gjuten direkt på underlag av en avjämnad stenfyllning, som i sin tur vilar på berg.

2.1.4 Eventuella risker

En risk som inte har med den bärande konstruktionen att göra, är att icke-bärande väggar är konstruerade av blåbetong, vilket är cancerframkallande material.

2.2 Byggnadsteknik

2.2.1 Klimatskal - Väggar

Klimatskalet på byggnaden består av tre skikt: puts på utsidan, tegel och puts på insidan. Varje skikt har ett specifikt syfte i att skydda byggnaden från väder och vind, samtidigt som det bidrar till att skapa en behaglig inomhusmiljö.

Putsen på utsidan fungerar som den första linjen av försvar mot yttre påverkan och skyddar mot regn, snö och vind. Den hjälper också till att hålla fukten borta från byggnadens struktur genom att fungera som en barriär mot fuktinfiltration. Detta skikt kan också ge byggnaden en estetiskt tilltalande yta.

Tegelskiktet i mitten fungerar som ett isolerande skikt, vilket hjälper till att hålla temperaturen i byggnaden jämn och förhindra energiförluster.

Putsen på insidan hjälper till att reglera luftfuktigheten i byggnaden. Den fungerar som en inre barriär för att förhindra att fukt från insidan tränger ut och absorberas av teglet. Putsen bidrar också till att skapa en ren och jämn yta som är lätt att underhålla.

En nackdel med den konstruktion är att en massiv tegelvägg är dåligt värmeisolerande.

2.2.2 Klimatskal - Tak

De olika skikten i takets klimatskal har alla en specifik funktion.

Panelen på 1 tum fungerar som den innersta lagret på taket och skyddar det mot yttre påverkan, inklusive regn och vind. Panelen hjälper också till att isolera taket och förhindra energiförluster.

Pappen är nästa lager i klimatskalet och fungerar som en barriär mot fukt. Det skyddar taket från vatteninfiltration och hjälper till att reglera fuktigheten i inomhusmiljön.

Strö- och bärläkten används för att stödja taket och hålla teglet på plats. Det ger också extra isolering genom att skapa ett mellanrum mellan panelen och teglet.

De två-kupiga teglen fungerar som det yttersta lagret av taket och skyddar taket från yttre påverkan, inklusive hagel, vind och skador. Teglet bidrar också till att isolera taket och förhindra energiförluster.

Taket är klätt med panel 1’’, papp, strö-och bärläkt samt två-kupigt tegel.

2.2.3 Klimatskal - Grundläggning

Huset har grundlagts på berg med en hel platta på mark. Vi tror att källargolvet består av en 600 mm oarmerad betong gjuten direkt på på underlag av en avjämnad stenfyllning, som i sin tur vilar på ett berg.

2.2.4 Avvattning

Huset har stuprännor längs långsidorna. Dagvattnet leds ner i stuprören på vardera sida. Mot gatan leds vattnet ner i en brun för dagvatten. På innergården leds vattnet ner i marken eller genom huset och ut till gatan. Även dränering runt och under byggnaden är kopplade till det allmänna VA-nätet.

2.3 Installations- och energisystem

2.3.1 Ventilation

Byggnaden ventileras huvudsakligen genom utsugning av självdrag. Detta innebär att luften utifrån sugs in av ett undertryck i byggnaden på grund av otätheter i klimatskalet och ventiler.

Figur 3 - Bild på tillufts kanal genom yttervägg.
Figur 3 - Bild på tillufts kanal genom yttervägg.

I bostäderna finns det två typer av luftventiler. Den primära tilluften kommer från kanaler genom ytterväggen, vilka har ett ventilationsgaller mot gatan. Den andra typen av ventilation sker genom fönsterventiler.

När varm luft i bostaden stiger blir det ett undertryck på grund av densitetsskillnader, vilket i sin tur orsakar att luft sugs in genom ventilerna i ett så kallat självdrag.

Frånluftsventiler hittar vi i taket “på motsatt” sida från inkommande tilluft till vardera rum.

2.3.2 Värmeenergi

Huset värms upp utav en oljepanna som både värmer husets tappvarmvatten och vattnet i värmesystemet. Från källaren flödar varmvatten upp till radiatorer som finns både i trapphuset och i lägenheterna. För de flesta fönster är en större radiator placerade direkt under dessa, vilken värmer upp kalluften som inkommer genom fönsterventilerna. Den kalla luften sjunker mot golvet och värms sedan upp av radiatorerna, som sedan stiger och värmer lägenheten.

Badrummen saknar radiatorer, men har istället en vattenburen handdukstork, som i sin tur fungerar som uppvärmningselement i badrummet.

2.3.3 Tappvatten

Huset är anslutet till det kommunala VA-systemet vilket betyder att både vatten och avlopp tillhandahålls samt omhändertas av kommunen.

3. Besiktning

Vi genomförde en översiktlig besiktning av huset för identifiera och klargöra eventuella brister i sättningen, avvattningen, skadlig vegetation, skador eller missfärgningar i klimatskalet.

Vi börjar utvändigt och observerar att stuprännorna ansluter till dagvattenhantering på gatan, medans på innergården har en renstratt innan det ansluter till ett rör som leder ut vattnet till dagvattenhantering på gatan. Under renstratten hittas ett “stenrös” som infiltrerar och leder bort vattnet från husgrunden för att minimera risken för vattenskador.

Figur 4 - Stuprännor, vilka ansluter till dagvattenhantering på gatan.
Figur 4 - Stuprännor, vilka ansluter till dagvattenhantering på gatan.
Fig 5 - Renstratt och stenrös” som leder bort vatten från grunden.
Fig 5 - Renstratt och stenrös” som leder bort vatten från grunden.
Fig 7 - Ny gjuten golvbrunn, vid ingången till en utav lokalerna.
Fig 7 - Ny gjuten golvbrunn, vid ingången till en utav lokalerna.

Fasaden till huset renoverades förra sommaren, vilket förklarar att inga skador kunde hittas på fasaden vid besiktningstillfället.

Till höger om renstratten finns en källaringång till en av lokalerna i huset.

En ny brunn är gjuten i botten av betongkonstruktionen.

Vi misstänker att den förra brunnen ej dränerade tillräckligt väl och då orsakade att en vattensamling i botten av trappan.

Fig 8 - Inkommande el till huset, samt en slarvigt monterade fiber switch.
Fig 8 - Inkommande el till huset, samt en slarvigt monterade fiber switch.
Fig 9 - Rost på kägelventiler
Fig 9 - Rost på kägelventiler

Vi kunde även observera ett flertal kägelventiler som rostat i källaren. Då rören i källaren isolerade med asbest skulle ett byte av kägelventilerna även innebära ett byte av samtliga rör i källaren.

Figur 10 - Luftavfuktare i källaren utanför tvättstugan
Figur 10 - Luftavfuktare i källaren utanför tvättstugan
Figur 9 - Färg som flagnat från golvet i källaren.
Figur 9 - Färg som flagnat från golvet i källaren.

I källaren hittas ett flertal luftavfuktare, samt att färg flagnat från golvfärgen. Det verkar som fukt är ett problem i källaren. Enligt fastighetsägaren beror den flagnade golvfärgen på en översvämning som skedde förra våren.

4 Tekniska beräkningar

4.1 Ekvationer

Följande ekvationer och metoder används för beräkningar i kommande avsnitt.

Snölasten som verkar på taket ges av:

(1)S=μiCeCtskμi=Sno¨lastens formfaktor som ges av ekvation 2Ce=A¨r exponeringsfaktorn 1 fo¨r omra˚den i normal topografiCt=En termisk koefficient 1sk=Det karakteristiska va¨rdet fo¨r sno¨last pa˚ mark(1) \hspace{5mm} S = \mu_{i}C_{e}C_{t}s_{k} \newline \mu_{i} = \text{Snölastens formfaktor som ges av ekvation 2} \newline C_{e} = \text{Är exponeringsfaktorn 1 för områden i normal topografi} \newline C_{t} = \text{En termisk koefficient 1} \newline s_{k} = \text{Det karakteristiska värdet för snölast på mark}

Då taket är symmetriskt och har en lutning på 30 grader gäller:

(2)μ=0.8om taklutning a ≤30°(2) \hspace{5mm} \mu = 0.8 \hspace{1mm} \text{om taklutning a ≤30°}

Vid beräkning av den dimensionerande lasteffekten vid brottgränstillstånd används följande två

ekvationer, där man väljer den med mest ogynnsamt resultat:

(3a)𝑅𝐸𝑑=γ𝑑{∑jγG,j𝑅𝐺,j}(3b)𝑅𝐸𝑑=γ𝑑(∑jξjγ𝐺,𝑗𝑅𝐺,j+γ𝑄,1𝑅𝑄,1+∑i>1γ𝑄,𝑖ψ0,𝑖𝑅𝑄,𝑖)Da¨r γ𝑑,γ𝐺,γ𝑄a¨r beroende partialkoefficienter fo¨r byggnadens sa¨kerhetsklass,osa¨kerheten permanenta laster, samt osa¨kerheten i variabla laster. ξ a¨r reduktionsfaktorn fo¨r de permanenta lasterna ψ0 a¨r de variabla lasternas reduktionsfaktor.𝑅𝐺 och 𝑅𝑄 a¨r egentyngden respektive variabla laster som verkar pa˚ konstruktionen,𝑅𝑄,1 a¨r huvudlasten (3a) \hspace{1cm} 𝑅_{𝐸𝑑} = γ_{𝑑}\{ ∑_{j}γ_{G,j}𝑅_{𝐺,j} \} \newline\newline (3b) \hspace{1cm}𝑅_{𝐸𝑑} = γ_{𝑑}(∑_{j}ξ_{j}γ_{𝐺,𝑗}𝑅_{𝐺,j}+γ_{𝑄,1}𝑅_{𝑄,1}+∑_{i>1}γ_{𝑄,𝑖}ψ_{0,𝑖}𝑅_{𝑄,𝑖}) \newline \newline \text{Där } γ𝑑,γ_{𝐺},γ_{𝑄} \text{är beroende partialkoefficienter för byggnadens säkerhetsklass,} \newline \text{osäkerheten permanenta laster, samt osäkerheten i variabla laster. } \newline ξ \text{ är reduktionsfaktorn för de permanenta lasterna } \newline ψ_{ 0} \text{ är de variabla lasternas reduktionsfaktor.} \newline 𝑅_{ 𝐺} \text{ och } 𝑅_{ 𝑄 } \text{ är egentyngden respektive variabla laster som verkar på konstruktionen,} \newline 𝑅_{ 𝑄,1}\text{ är huvudlasten }

För beräkning av det dimensionerande upplagstrycket mot marken används:

(4)𝑝𝐸𝑑=𝑅𝐸𝑑𝐴𝐴 a¨r arean pa˚ omra˚det vilket grundla¨ggningen (plattan) trycker mot marken.(4) \hspace{1cm} 𝑝_{𝐸𝑑} =\frac{𝑅_{𝐸𝑑}}{𝐴} \newline 𝐴 \text{ är arean på området vilket grundläggningen (plattan) trycker mot marken.}

Vid beräkning av byggnadens värmeöverföringskoefficient (U-värde) används:

(5)U=1∑dλd Tjockleken pa˚ matrialenλ Va¨rmeledningsfo¨rma˚gan fo¨r matrialen(5) \hspace{1cm} U =\frac{1}{\sum_{}^{}\frac{d}{λ}} \newline d\text{ Tjockleken på matrialen} \newline λ \text{ Värmeledningsförmågan för matrialen}

Vid beräkning av temperaturen i respektive skikt används:

(6)𝑇=𝑇𝑖𝑛𝑛𝑒−(𝑇𝑖𝑛𝑛𝑒−𝑇ute)𝑅𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡𝑅𝑡𝑜𝑡𝑇𝑖𝑛𝑛𝑒 och 𝑇ute a¨r inomhus- respektive utomhustemperaturen𝑅𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡 summan av passerade skikts va¨rmemotsta˚nd till skiktet som underso¨ks.𝑅𝑡𝑜𝑡 a¨r det totala va¨rmemotsta˚ndet fo¨r objektet som underso¨ks.(6) \hspace{1cm} 𝑇 = 𝑇_{𝑖𝑛𝑛𝑒} − (𝑇_{𝑖𝑛𝑛𝑒} − 𝑇_{ute} )\frac{𝑅_{𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡}}{𝑅_{𝑡𝑜𝑡}} \newline𝑇_{𝑖𝑛𝑛𝑒} \text{ och }𝑇_{ute} \text{ är inomhus- respektive utomhustemperaturen}\newline𝑅_{𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡}\text{ summan av passerade skikts värmemotstånd till skiktet som undersöks.} \newline𝑅_{𝑡𝑜𝑡} \text{ är det totala värmemotståndet för objektet som undersöks.}

För att beräkna objektets ångmotstånd används:

(7)𝑍=dδ𝑑 a¨r tjockleken hos skiktetδ a¨r skiktets specifika a˚nggenomsla¨pplighetskoefficient(7) \hspace{1cm} 𝑍 = \frac{d}{δ} \newline \text{𝑑 är tjockleken hos skiktet} \newline \text{δ är skiktets specifika ånggenomsläpplighetskoefficient}

Ånghaltsfördelningen mellan de olika skikten beräknas likt temperaturfördelningen:

(8)v=v𝑖𝑛𝑛𝑒−(v𝑖𝑛𝑛𝑒−vute)Z𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡Zt𝑜𝑡v𝑖𝑛𝑛𝑒 och vute a¨r a˚nghalten i inneluften respektive uteluftenZ𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡 summan av passerade skikts a˚ngmotsta˚nd till skiktet som underso¨ks.Z𝑡𝑜𝑡 Det totala a˚ngmotsta˚ndet fo¨r objektet som underso¨ks.(8) \hspace{1cm} v = v_{𝑖𝑛𝑛𝑒} − (v_{𝑖𝑛𝑛𝑒} − v_{ute} )\frac{Z_{𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡}}{Z_{t𝑜𝑡}} \newline v_{𝑖𝑛𝑛𝑒} \text{ och }v_{ute} \text{ är ånghalten i inneluften respektive uteluften} \newline Z_{𝑠𝑘𝑖𝑘𝑡}\text{ summan av passerade skikts ångmotstånd till skiktet som undersöks.} \newline Z_{𝑡𝑜𝑡} \text{ Det totala ångmotståndet för objektet som undersöks.}

För att beräkna den relativa luftfuktigheten vid varje skikt används:

(9)φ=v𝑣𝑠𝑎𝑡𝑣 a¨r skiktets a˚nghalt𝑣𝑠𝑎𝑡 a¨r ma¨ttnadsa˚nghalten vid skiktet som beror pa˚ temperaturen(9) \hspace{1cm} φ= \frac{v}{𝑣_{𝑠𝑎𝑡}}\newline 𝑣 \text{ är skiktets ånghalt}\newline𝑣_{𝑠𝑎𝑡} \text{ är mättnadsånghalten vid skiktet som beror på temperaturen}

Beräkning av den totala specifika värmeeffektförlusten ges av:

(10)𝑄𝑡𝑜𝑡=𝑄𝑡+𝑄𝑣(1−η)+𝑄𝑜𝑣𝑄𝑡 a¨r transmissionsfo¨rluster𝑄𝑣 a¨r ventilationsfo¨rlusterη va¨rmea˚tervinningsgraden i en va¨rmeva¨xlare (η = 0 fo¨r detta objekt)𝑄𝑜𝑣 a¨r specifik la¨ckagefo¨rlust (10) \hspace{1cm} 𝑄_{𝑡𝑜𝑡}=𝑄_{𝑡}+𝑄_{𝑣}(1−η)+𝑄_{𝑜𝑣} \newline 𝑄_{𝑡} \text{ är transmissionsförluster} \newline 𝑄_{𝑣} \text{ är ventilationsförluster} \newline η \text{ värmeåtervinningsgraden i en värmeväxlare (η = 0 för detta objekt)} \newline 𝑄_{𝑜𝑣} \text{ är specifik läckageförlust }

Transmissionsförluster ges av:

(11)𝑄𝑡=∑i=1n𝑈𝑖⋅𝐴𝑖+∑k=1mψ𝑘⋅𝑙𝑘+... 𝑖=1 𝑘=1𝑈𝑖 och 𝐴𝑖 a¨r U-va¨rdet och uppva¨rmda arean fo¨r respektive element 𝑖ψ𝑘 och 𝑙𝑘 a¨r va¨rmeledningsfo¨rma˚gan respektive la¨ngden av ko¨ldbrygga 𝑘. Punktko¨ldbryggor inga˚r ej i rapporten och saknas da¨rfo¨r fra˚n formeln. (11) \hspace{1cm} 𝑄_{𝑡} = ∑^{n}_{i=1} 𝑈_{𝑖} · 𝐴_{𝑖} + ∑_{k=1}^{m} ψ_{ 𝑘} · 𝑙_{𝑘} +... \text{ 𝑖=1 𝑘=1} \newline 𝑈_{𝑖} \text{ och } 𝐴_{𝑖} \text{ är U-värdet och uppvärmda arean för respektive element 𝑖} \newline ψ_{ 𝑘} \text{ och } 𝑙_{𝑘} \text{ är värmeledningsförmågan respektive längden av köldbrygga 𝑘. } \newline \text{Punktköldbryggor ingår ej i rapporten och saknas därför från formeln. }

Ventilationsförluster beräknas enligt:

(12)𝑄𝑣=ρ⋅𝑐𝑝⋅𝑞𝑣ρ a¨r luftens densitet𝑐𝑝 a¨r luftens specifika va¨rmekapacitet𝑞𝑣 a¨r det styrda ventilationsflo¨det.(12) \hspace{1cm} 𝑄_{𝑣}=ρ·𝑐_{𝑝}·𝑞_{ 𝑣}\newline ρ\text{ är luftens densitet} \newline 𝑐_{𝑝} \text{ är luftens specifika värmekapacitet}\newline 𝑞_{ 𝑣}\text{ är det styrda ventilationsflödet.}

Läckluften beräknas enligt:

(13)𝑄o𝑣=ρ⋅𝑐𝑝⋅𝑞o𝑣ρ a¨r luftens densitet𝑐𝑝 a¨r luftens specifika va¨rmekapacitet𝑞o𝑣 a¨r det oavsiktliga ventilationsflo¨det(13) \hspace{1cm} 𝑄_{o𝑣}=ρ·𝑐_{𝑝}·𝑞_{o𝑣}\newline ρ\text{ är luftens densitet} \newline 𝑐_{𝑝} \text{ är luftens specifika värmekapacitet}\newline 𝑞_{ o𝑣}\text{ är det oavsiktliga ventilationsflödet}

Normalårsenergibehovet för uppvärmning per kvadratmeter beräknas med:

(14)𝐸uppv=𝑄𝑡𝑜𝑡⋅𝐺𝑡𝐴𝑏𝑜𝑄𝑡𝑜𝑡 a¨r den totala va¨rmeeffektfo¨rlusten𝐺𝑡 a¨r antal gradtimmar fo¨r normala˚rstemperaturenoch en specifik gra¨nstemperatur 𝑇𝑔𝐴𝑏𝑜 a¨r den uppva¨rmda arean.(14) \hspace{1cm} 𝐸_{uppv} = \frac{𝑄_{𝑡𝑜𝑡}·𝐺_{𝑡}}{𝐴_{𝑏𝑜}} \newline𝑄_{𝑡𝑜𝑡} \text{ är den totala värmeeffektförlusten}\newline𝐺_{𝑡} \text{ är antal gradtimmar för normalårstemperaturen} \newline \text{och en specifik gränstemperatur } 𝑇_{𝑔}\newline𝐴_{𝑏𝑜} \text{ är den uppvärmda arean.}

Schablonberäkning av energibehov för tappvarmvatten:

(15)Evv=365(5⋅(antallgh⋅0.015Atemp) kWh/a˚r(15) \hspace{1cm} E_{vv} = 365(5·(antal_{ lgh}·0.015A_{temp}) \text{ kWh/år} \newline

4.2 Konstruktion

Figur 10 - Schematisk skiss över husets bärande konstruktion, vi beräknar lasten vid inringningen.
Figur 10 - Schematisk skiss över husets bärande konstruktion, vi beräknar lasten vid inringningen.

Följande förenklingar samt antaganden har gjorts för att genomföra beräkningarna:

  1. Takets egentynd, inklusive den bärande konstruktion 0.6kN/m20.6 kN/m^2 kommer från liknande konstruktion i trä guiden.
  2. Egentyngden för mitten-bjälklagen överslagsräknas till 2.12kN/m22.12 kN/m^2
  3. Egentyngden för tegelvägg beräknas till 11.915kN/m11.915kN/m
  4. Egentyngden för platsgjuten betongvägg 14.097kN/m14.097kN/m
  5. Influensbredd för vår hjärtvägg är 3.25m3.25 m
  6. Tjockleken på tegelvägg 0.25m0.25m & betongväggen som ansluter till berget är 0.25m0.25m
  7. Takets egentyngd och snölast fördelas jämnt mellan punktlasterna.
  8. Grundläggning vilar på mark, därav antar vi att lasterna från bottenbjälklaget vandrar direkt ner i marken.

Utifrån given information och ovanstående antaganden är egentyngden som verkar i betongen vid den inringade hjärtväggen:

RG=60.554kN/mR_G = 60.554 kN/m

Nyttiglast verkar samtliga mellanbjälklag då vinden används som förråd, men bottenbjälklaget vilar på mark och därav exkluderas den från nyttiglasten.

RQ=19.5kN/mR_Q = 19.5kN/m

För att beräkna snölasten på taket används ekvation (1) & (2), där vi multiplicerar Snölasten S med influensenbredden på 3,25m. För att beräkna snölasten på taket används Eurokod 1, som är en europeisk standard för laster på byggnadsverk. Enligt Eurokod 1 används en snözonindelning som är baserad på geografisk plats, där Sverige delas upp i tre snözoner: A, B och C, där snözon A har högst snölast. Stockholm ligger i snözon B, vilket innebär en rekommenderad snölast på 2,0 kN/m² för tak med lutning mellan 20 och 40 grader.

S:=2∗1∗1∗0.8=1.6kN/m2S:=2*1*1*0.8 = 1.6 kN/m^2

RS:=1.6∗3.25=5.2kN/mR_S := 1.6*3.25=5.2kN/m

Sist använder vi ekvation (3a) och (3b) för att se vilken av dessa som ger störst last, där partialkoefficienterna är de samma som från förläsning 6b, exempel 1.

REda:=0,91∗(1.35∗60.554)=74,390kN/mR_{Eda} := 0,91*(1.35*60.554) =74,390kN/mREdb:=0.91∗(0.89∗1.35∗60.554+1.5∗19.5+1.5∗0.7∗5,2)=97.794kN/mR_{Edb} := 0.91*(0.89*1.35*60.554+ 1.5*19.5+1.5*0.7*5,2) =97.794kN/m

Eftersom ekvation (3b) ger det största värdet på linjelasten används den för att beräkna ett grundtryck som ges lokalt under väggen, vilken ges av nedanstående ekvation.

PEdb:=REdbd↔97.7940.25=391.176kPaP_{Edb}:=\frac{R_{Edb}}{d}\leftrightarrow \frac{97.794}{0.25}=391.176kPa

Detta innebär att trycket mellan hjärtväggen och berget är 391 kPa. Vi kontrollerar att inte överstiger det maximala grundtrycket ett berg kan ta och konstaterar att 391 𝑘𝑃𝑎 < 400 𝑘𝑃𝑎.

Dock är trycket nära vilket lämnar utrymme för oss att diskutera resultatet i ett senare skede.

4.3 Byggnadsteknik

I detta avsnitt beräknar vi värmegenomgångskoefficienten (U-värdet) för en av ytterväggarna och taket på byggnaden. Även temperaturer och ånghalter för respektive skikt beräknas för att avgöra om risker föreligger i taket på konstruktionen. För beräkning av U-värden, se bilaga C

Följande förenklingar och antaganden har gjorts för att genomföra beräkningarna:

Temperaturberäkningar utgår från naturförhållandena angivna i föreläsningen Fukt2023 med 20°C inomhus och 0°C utomhus.

Tak

  1. Takkonstruktionen antags ha samma värmemotstånd som ventilerat yttertak av panel & papp R = 0,3
  2. Värmeledningsförmåga för koksaska är hämtad från (λ-koksaska) = 0,25 W/m˚C men antas ha samma ånggenomssläpplighet som gasbetong = 5*10^-6 (m2/s) då ingen siffra kunde hittas i boken eller på nätet.
  3. Värmeledningsförmåga för spräckpanel anses vara densamma som för puts, men är 2cm tjock (λ-puts) = 1 W/m˚C
Tabell 1 - Beräkning temperaturer och ånghalt för respektive skikt taket.
Tabell 1 - Beräkning temperaturer och ånghalt för respektive skikt taket.

Yttervägg

  1. Värmeledningsförmåga för tegel (λ-tegel) = 0,6 W/m˚C, tjockleken på teglet 25 cm
  2. Värmeledningsförmåga för puts (λ-puts) = 1 W/m˚C, tjocklek 1 cm på vardera sida av väggen.
Tabell 2 - Beräkning temperaturer och ånghalt för respektive skikt i väggen
Tabell 2 - Beräkning temperaturer och ånghalt för respektive skikt i väggen

Förutsättning för biologiska angrepp anges i föreläsningen Fukt2023. Kritiska värden biologiska angrepp sker vid en relativ fuktighet > 75% och > 5°C. I tabell [1] och [2] kan vi notera båda villkoren ej är uppfyllda i något skikt. Alltså krävs inga åtgärder för klimatskalet enligt dessa beräkningar.

4.4 Installation och Energisystem

I denna del undersöker vi energianvändningen per kvadratmeter uppvärmd golvarea.

Antaganden:

  1. I beräkningarna förenklas innertaket till en plan konstruktion och beaktar ej snedtak och valv. Innertaksarean bestäms till samma som boarean.
  2. Värden för köldbryggfaktorer är tagna från exemplet i B1.
  3. Läckluftsflödet antags samma som flerbostadshuset i övning I5, vilket ger 0,08 i timmen.
  4. Värmetillskottet motsvarar en temperaturhöjning på 3°C, vilket ger Tg=17°CT_g=17°C
  5. U-Värdet för fönsterrutorna är tagna från en Beställning av tre-fönsterglas, vilka installerades förra vintern.
  6. Boverkets byggregler anger ett minimikrav för luftflöde i bostäder på 0.35 l/s och kvm boyta (Boverket, 2017.b), vilket ger ett luftflöde på 271,6 l/s för vår projektbyggnad.
Byggdel
U-Värde
Area
Grund på Mark
0,4
364
Vindbjälkslag
0,25
364
Ytterväggar
0,42
280,85
Fönster
1,3
51
Dörrar
1,5
2,46

Tabell 3 & 4 - Utgångsvärden för transmissionsförluster

Anslutningar Köldbryggor
ψ-värde
Längd
Ytterväggar/Grund GFn
0,55
82
Vägg/Mellan Bjälklag
0,2
82
Vägg/Tak
0,2
82
Vägg/Hörn
0,1
30,4
Fönster & Dörrkarmar
0,15
152,32

De totala energiförlusterna beräknas med ekvation (12) vilket ger Qt=529,28W/KQ_t=529,28 W/K

Boverkets byggregler anger ett minimikrav för luftflöde i bostäder på 0.35 l/s och kvm boyta (Boverket, 2017.b), vilket ger ett luftflöde på 271,6 l/s för vår projektbyggnad.

Vi beräknar därefter ventilationsförluster Qv:1,2∗1010∗0,2716=329,18W/KQ_{v}:1,2*1010*0,2716 =329,18W/K.

Läckluften beräknas till:

Qov:(2,7∗776∗0,08)∗1,2∗1010/3600=56,43W/KQ_{ov}:(2,7*776*0,08)*1,2*1010 /3600 =56,43W/K

Sedan beräknar vi den totala specifika värmeeffektförlusten:

𝑄𝑡𝑜𝑡:529,28+392,18(1−0)+47,0256=914,89W/K\hspace{1cm} 𝑄_{𝑡𝑜𝑡}:529,28+392,18(1−0)+47,0256 =914,89 W/K

Antagandet 𝑇𝑔 = 17 𝐶 samt en normalårstemperatur för Stockholm, ger vår 𝐺𝑡 medhjälp av en linjär regression där värdena är hämtade från en tabell:

Gt:99500+91400−995007−6(6,6−6)=94640∘Ch/a˚rGt: 99500+\frac{91400-99500}{7-6}(6,6-6) =94640^{\circ }Ch/år

AtempA_{temp} beräknar vi med hjälp en schablon från Svebys Brukarindata för energiberäkningar av bostäder.

Atemp:1,25∗BOA↔1,25∗776=970m2\hspace{1cm} A_{temp} : 1,25*BOA \leftrightarrow 1,25*776 = 970 m^2

Sist beräknar vi energibehov för tappvarmvatten enligt

Evv:365(5∗11+0,015∗970)=20089,55kWh/a˚r\hspace{1cm} E_{vv} : 365(5*11+0,015*970) = 20089,55 kWh/år

Nu kan vi räkna ut normalårsenergibehovet för uppvärmning per kvadratmeter.

𝐸uppv:(914,89⋅94640)+20089,55776=137,5kWh/m2\hspace{1cm} 𝐸_{uppv}: \frac{(914,89·94640)+20089,55}{776} =137,5 kWh/m^2

5. Diskussion

Diskussionen delas in i fyra delar. Den första delen behandlar begränsningar som genomgående präglat besiktningsrapporten och hur de påverkat rapportens resultat. De nästkommande delarna behandlar rapportens tre övergripande rubrikerna och möjliga åtgärder.

5.1 Begränsningar

Genomgående under framtagandet av rapporten har tre stora begränsningar påverkat rapportens resultat. Brist på information, brist på resurser och bristande kompetens. Huset byggdes 1930 och underlagen som fanns hos kommunen saknar kritisk information om lagerföljd, tjocklek på bjälklag och matrialen som använts. Dessa är essentiella för genomföra beräkningarna.

Detta ledde till att ett ökat resursbehov för att samla in kritiska värden och beskriva byggnaden. Trots att boken “Så Byggdes Husen 1880-2020” varit till stor hjälp fanns det inget hus som var tillräckligt likt för att vi med trygghet skulle kunna anta att informationen vi angett eller utgått ifrån stämmer. Därav ökade resursbehovet för att kontrollera att informationen i boken verkar överensstämma med huset. Slutligen har det varit svårt att hitta information om byggmatrialen som använts då dessa inte används idag. Exempelvis finns det bilder på spräckpanel på nätet, men spräckpanelen i huset ser snarare ut som en uppspikad “vass” som det putsat över.

Det sista problemet som präglar genomförandet är en ren kompetensfråga. För att göra rimliga antaganden behöver man förstå vad som är rimligt. Vi har gjort vårat yttersta för säkerställa att antaganden vi gjort är rimliga. Detta tog mer tid än väntat, då “vi” i rapporten består av en person, men jag och mina 17 personligheter har försökt bolla med varandra för att nå rimliga antaganden som möjliggör för oss att driva rapporten i mål.

5.2 Konstruktion

När vi genomförde konstruktionsberäkningarna utgick saker vi inte visste eller kontrollera var värre än de bör bara. Framförallt har detta påverkat egentyngden och uppslagstrycket. Det enda vi exkluderat från bjälklagsberäkningen är spräckpanelen som sitter i taket. Vi kompenserade för detta genom att ge råsponten en högre densitet än den som anges i träguiden.

Vi har även exkluderat att golven i badrummen i huset som är gjutna i betong från egenvikten hos bjälklagen. Samtliga densiteter för stål, råspont, tegel, koksaska och träbalkar är istället tyngre eller har större dimensioner än vad vi tror existerar i huset.

Sist har vi räknat på att hjärtväggen som ansluter till berget har samma diameter som ytterväggarna, vilket är 25 cm. Detta då vi inte vet bredden på betongsulan eller om en betongsula vilar mot berget har vi ett resultat på 391 𝑘𝑃𝑎 < 400 𝑘𝑃𝑎. Uppslagstrycket ser därför värre ut än vad det egentligen är.

Samtliga resultat avseende husets mått hade varit bra att mäta upp med laser ritningarna verkar avvika från verkligheten på ett flertal ställen. Utifrån beräkningarna verkar det inte som något behövs byggas om. Huset har stått snart i 100 år och är dimensionerat för bostadsändamål, inte verksamheter som gym eller mataffärer. Då skulle lasterna på huset blir för stora.

5.3 Byggteknik

Yttervägg

Då huset har två typer av ytterväggar och vi enbart har beräknat för ytterväggen som ansluter till boarean. Därav gäller inte det beräknade resultatet för samtliga väggar. Utöver det har vi antagit luftfuktigheten ute och fukttillskottet inomhus, vilket gör att beräknade värden med största säkerhet skiljer sig från verkligheten. Den dimensionerande vinterutetemperaturen är också en faktor som bör påverka resultatet i förhållande till verkligheten. Vi utgår för DVUT för Stockholm och den kan skilja sig åt beroende på var i Stockholm vi befinner oss, samt hur sol- och vindskyddat huset är. Tegelväggens U-värde beräknades till 0,42 W/m2K. Då vi eftersträvar ett lågt U-värde i byggtekniska konstruktioner kan det anses vara okej med tanke på att huset har stått i 100 år. Det svåra är att hitta ett alternativ som möjliggör för ett lägre U-värde utan minska boarean, då tilläggsisolering med mineralull hade gjort just det.

Tak

Det främsta och mest problematiska takberäkningen är att vi antagit samma lagerföljd som i resterande bjälklag i huset. Detta är en förenkling, men som bättre förklarar verkligheten än de lagerföljder vi hittade i “så byggdes husen”. Tyvärr kunde vi inte hitta ett värde på ånggenomssläpplighet för koksaska, men utgick istället från gasbetongs värde på ånggenomssläpplighet. Antagandet vet vi påverkar resultatet och är även antagandet vi är mest osäkra på rimlighetsgrad.

5.4 Installation och Energisystem

I energiberäkningsdelen gör vi många förenklingar och använder schabloner på ett nästan överförfriskande sätt. Det vi vet är att vi får ett resultat, men korrektheten på resultatet går att ifrågasätta. Vi tar tex. inte hänsyn till hur många som bor i huset och brukande av elektronikprodukter. Med enligt energideklarationen är husets prestanda 111 kWh/m2kWh/m^2 per år, verkar det finnas ett lägre behov än värdet vi räknat fram. Kravet för uppförande av ny byggnad i energiklass C är 50 kWh/m2kWh/m^2 per år, alltså är vårt framräknade värde nästan tregånger så högt som dagens krav.

För tappvatten tappvattenanvändning beräknar energi behovet med två schabloner, vilket i sintur gör att vi får någon form av överslagsräkning till resultat. Förmodligen är denna högre än det verkliga värdet och därav drar energikonsumptionen iväg.

Det finns två problem att lösa som hade gjort byggnaden grönare och mer energieffektiv. Den första handlar om att hitta ett annat energislag än olja för uppvärmning av tappvarmvatten. Det andra handlar om att hitta smarta, snygga och smidiga sätt att tilläggsisolera och täppa igen klimatskalet.

6. Slutsats

Från våra beräkningar för konstruktionen kan vi konstatera att inga risker bör föreligga med grundtryckets kraft berget. Underlagets kapacitet överstiger grundtrycket och därav ska huset stå stadigt på marken med marginal. Trots ett nästan 100 år gammalt hus, håller byggnadens tekniska utformning kraven för bostädernas ändamål. Dock kan vi konstatera att en omfattande besiktning, där nya underlag ritas upp och verkligheten speglas hade gynnat framtida brukare av huset, samt underlättat och ökat möjligheten för en vettig underhållsplan.

Avseende energianvändningen är det inga kritiska kritiska förbättringar som behöver genomföras, men huset bör eftersträva ett snålare energibehov för att bidra till en mer hållbar energikonsumtion för uppvärmning och brukande av bostäderna.

Källor

Andersson, E., & Larsson, O. (2018, oktober 17). Normalisering av tappvarmvattenanvändning [PDF]. Hämtad från https://www.bebostad.se/library/2825/2018_05-foerstudie-normalisering-av-tappvarmvattenanvaendning-ver-14-delrapport.pdf

Boverket. 2017. b. Luftkvalitet inomhus. https://www.boverket.se/sv/PBL-kunskapsbanken/regler-om-byggande/boverkets-byggregler/ ventilation/luftkvalitet-inomhus/ (Hämtad 2023-05-10)

KTH. (2018). Byggteknikens grunder, Kompendium: Kompendium i grundläggande byggnadsteknik. Stockholm, Sverige: Avd för byggnadsteknik.

Nevander, L. E., & Elmarsson, B. (1994). Fukthandbok: Praktik och teori [Moisture Handbook: Practice and Theory] (s. 476). AB Svensk Byggtjänst. http://www.penthon.com/wp-content/uploads/2014/08/Anghaltstabell.pdf

Polarpumpen.U.Å.a. Självdragsventilation (S) https://www.polarpumpen.se/ventilation/kunskapsbank/ventilation-sa-fungerar-det/ventilation steknik/sjalvdrag-s (Hämtad 2023-05-16)

SLU. (2010). Tabellbilaga: U-värden för olika byggdelar enligt BBR (Boverkets byggregler) [PDF]. Hämtad från https://slunik.slu.se/kursfiler/TN0258/30276.1011/Tabellbilaga_U-ber.pdf

Svensson, T. (2021). Så byggdes Husen 1880-2020. Stockholm: Förlaget Bygg och Arkitektur.

Warfvinge, Catarina och Dahlbom, Mats. 2010. Projektering av VVS-installationer. Lund: Studentlitteratur AB.

Bilaga A: Ritningar

image
image
Verifiering av att det isolerande skiktet är koksaska.
Verifiering av att det isolerande skiktet är koksaska.

Bilaga B: Underlag beräkningar

Tabell 5: Mättnadsånghalt beroende på temperatur
Tabell 5: Mättnadsånghalt beroende på temperatur
Tabell 6: Tabell för beräkning av Gt. Bild tagen från boken
Tabell 6: Tabell för beräkning av Gt. Bild tagen från boken “Projektering av VVS- installationer”

Bilaga C

Konstruktion

Egentyngd Husets Bjälklag
Egentyngd Husets Bjälklag
Resterande beräkningar exklusive beräkningar av samtliga partialkoefficienter.
Resterande beräkningar exklusive beräkningar av samtliga partialkoefficienter.

Byggnadsteknik

Bild på U-värdesberäkningar
Bild på U-värdesberäkningar

Beräkningar Genomförda i Google Sheets

image
Utgångsvärden
Värdet
Våningplanens höjd
h = 2,7m
Area för bjälklaget
A = 364
Läckluftsflöde
L = 0,08 luftomsättningar/h
Sammanlagda tilluftsflödet
𝑞𝑣 = 271,6 𝑙/𝑠
Luftens densitet
ρ = 1,2 𝑘𝑔/𝑚3
Luftens specifika värmegenomgångskoefficient
𝑐𝑝 = 1010 𝐽/𝑘𝑔𝐾
Värmetillskottet motsvarar en temperaturhöjning på 3°C
Tg=17°CT_g=17°C

Länk till Google-Sheet för beräkningar av Energisystem & Byggnadsteknik