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

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

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 3

knyttet til råvareuttak, transport, produksjon og foredling fram til

fabrikkport. I denne systemavgrensningen inkluderes ikke binding av

CO2 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 4

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 5

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 6

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 m2 (oppvarmet BRA) fordelt på

Administrasjon/kontorer på 549 m2 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 CO2-ekv per m2 vindusareal

Materialmengder

Aluminiumskarm av 88% resirk.Al 13 5,4 kg Al/m2 vindu

Aluminiumsmantlet trekarm, der Al er av 88% resirk. 7 2,6 kg Al + 12,8 kg tre pr m2 vindu

Trekarm 1 16 kg tre/m2 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 CO2-ekv. per m2 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 7

og teknisk rom plassert, mens avdelingene for barna er i første etasje.

BTA er 830 m2 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 m2

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 8

tekniske begrensninger og enkelte bygningsdeler kan være

underestimert1. 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 m2 BRA per år, er mer

sammenlignbar på tvers av byggstørrelser og typer. Reduksjonen i dette

eksempelet er i underkant av 2 kg/m2/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 Utslipps-endring %

(tre/ref.)

Utslippsendring tonn CO2-ekv. (tre minus ref.)

Bæresystem Andelen søyler og bjelker er ca 50/50.

Søyler: 90% betong og 10 % stål.

Bjelker: 80% betong og 20% stål

Andelen søyler og bjelker er ca 50/50

Søyler: 90% limtre og 10 % stål.

Bjelker: 80% limtre og 20% stål

+ 8,8 + 5,9

Yttervegg Av yttervegg over mark:

Betongvegg i 31 %; 40/50 MPa, 0% FA

Vinduer/dører 61%; 100% Al karm

Av yttervegg over mark:

Klimavegg 31 %: Trestenderverk

Vinduer/dører 61%: 100 % trekarm

- 58

- 92

- 58,4

- 9,7

Fasade Teglstein på 31% av yttervegg Trepanel på 31% av yttervegg - 74 - 7,5

Innervegg 71 % murvegg med puss og vannbasert maling

71 % trestenderverk med panel og vannbasert maling

- 44 - 46,4

Dekker Betongdekke: 265 mm HD-element 40/50 MPa, 0% FA, 25 mm steinull trinnlydplate, avretting

Trebjelkelag 48x223mm, 150 mm steinull, trinnlydplater og avretting

- 93 -336,5

Yttertak 220 mm HD-element 40/50 MPa,0% FA, steinull og dampsp.

Takstol i tre, steinull, dampsp., undertak i panel

- 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 9

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 1 0

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 1 1

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 1 2

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 1 3

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 1 4

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 1 5

© 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