Flerbostadshus byggs som plusenergihus

27 februari 2015  Stockholms stad utsåg i höstas Stockholmshem som vinnare i en markanvisningstävling för kvarteret Brofästet i Norra Djurgårdsstaden i Stockholm. I samarbete med bland annat arkitektfirman DinellJohansson och energiprojektören Incoord byggs två plusenergihus med sammanlagt 43 lägenheter. Husen, som ska generera mer energi än de förbrukar, ses som spjutspetsar för ett miljöriktigt byggande och boende. I Husbyggaren berättar arkitektfirman och energiprojektören om de klimatsmarta lösningarna. Läs hela artikeln här som pdf.

Bakgrund

Förslaget till plusenergihuset är det vinnande bidraget i en markanvisningstävling mellan byggherrar som utlysts av Stockholms stad. Stockholmshem som är ett av Stockholms allmännyttiga bostadsbolag bestämde sig för att delta och valde DinellJohansson som arkitekt för uppdraget. Förutom oss som arkitekter samlades experter från olika områden och en sammansvetsad arbetsgrupp formades för att utveckla ett intressant och viktigt framtidshus med arkitektur, energi och miljöprestanda i framkant. Stockholmshem har i tidigare projekt utvecklat och testat system inom energisnålt och miljömedvetet byggande som här utvecklades och kombinerades för att ge synergier i en ny helhetslösning. Alla föreslagna lösningar är således beprövade var och en för sig. Nödvändiga material och komponenter finns på marknaden. Den generella ambitionen att ”det skall vara lätt att göra rätt” har varit ledstjärna – balansen mellan innovation och försiktighetsprincip är nyckeln till att lyckas. Arbetsprocessen visade att ingenting av detta står i motsats till intresseväckande och unik gestaltning.

Hållbar livsstil

De boende i Stockholmshems plusenergihus skall lockas till en hållbar livsstil i en generös och tillåtande anda. Det skall vara lättbegripligt och lustfyllt att skifta sin livsstil mot större miljömedvetenhet och förståelse för kretslopp och energianvändning. Redan i samband med intresseanmälan till lägenheterna kommer målsättningar med NDS och detta specifika bostadshus att kommuniceras. Informationskvällar i mindre grupper där bland andra nyckelpersoner i byggprojektet deltar ska genomföras. Idéer finns om att hyresgästen vid inflyttning bland annat kommer att få ett värdekort till trädgårdshandeln för att kunna fylla sina planteringslådor med jord och växter eller handla ett fikonträd i kruka till lägenhetens verandarum.

De nyinflyttade kan komma att erbjudas matlagningskurser med ekologiska råvaror i samarbete med COOPs lokala butik som ligger i Stockholmshems bostadshus i grannkvarteret. Den som har eller därigenom får ett särskilt intresse till odling erbjuds en av de mindre kolonilotterna på gården. Sist men inte minst har cykeluppställning prioriterats för att inspirera och uppmana till hållbara transporter. Det finns plats för cyklar på gården och i cykelrum, men även på terrasserna med cykelupphängningsanordningar.

Gestaltningsprinciper

Parstugan och plusrummet

Den traditionella parstugan som är urtypen för bostaden i vårt klimat byggde på ett smart pragmatiskt förhållningssätt till uppvärmning och resurshushållning. Endast det ena bostadsrummet var uppvärmt och vintertid trängde man ihop sig för att koncentrera invånarnas värmeenergi. Sommarhalvåret närmare fördubblades bostadsytan när det andra bostadsrummet värmdes upp på naturlig väg av solen och klimatet. I kvarteret Brofästet utgår vi från smartheten i den traditionella parstugan. Små lägenheter med många rum maximerar antalet invånare. Den aktivt uppvärmda bostadsytan är minimerad, men har kompletterats med en ouppvärmd boendezon i fasaden. Detta ger en komprimerad, väl fungerande bostad under vinterhalvåret som under sommarhalvåret utökas påtagligt med ytor som värms upp på naturlig väg. Boendet anpassar sig till klimatet och vardagen får en självklar relation till årstiderna.

Skillnaden från den traditionella parstugans, på vintern oanvända rum, är att den glasade bostadszonen i fasad även på vintern ger unika boendekvaliteter eftersom den erbjuder ett tempererat klimat. Den påminner om grosshandlarvillans punschveranda eller herrgårdens orangeri. Vi kallar det Plusrum.

Solen som formgivare

Byggnaderna har formats för att minimera energiförluster och maximera elproduktion. Ytterväggar utförs raka utan nischer och vinklar. Byggnadernas taknockar har vridits för att ge rakt södervända takytor – optimerade för att fånga solenergi. Takvinkeln på 30 grader är inom det optimala omfånget (30-60 grader) för högeffektiva solceller med kiselteknik. På motstående sida täcks taket med sedumytor som fördröjer dagvattnets väg mot Husarviken. Riktade mot Norra Djurgården ”speglar” dessa takytor nationalstadsparkens grönska. Solvända gavelfasader kläs med solceller av den mindre skuggkänsliga tunnfilmstekniken. Norrvända gavelfasader kläs med gallerpaneler för klätterväxter.

Uppbyggnad

Byggnadsstomme – beprövad hållbarhet

Husens stomme utförs med beprövade och hållbara metoder: lägenhetsskiljande väggar och trapphus av platsgjuten betong, gavelväggar av sandwich betongelement, bjälklag av plattbärlag med ingjutna installationer. En stomme av massivträ övervägdes men bedömdes inte kunna ge bättre energieffektivitet och hållbarhet än den beprövade betongstommen. Det långsiktiga perspektivet inklusive förvaltningsaspekter och underhåll har vägts in förutom själva försiktighetsprincipen. Kraven för att uppnå Miljöbyggnad Guld för invändig ljudmiljö har till exempel bedömts svåra att uppnå med en massivträstomme.

Nya produkter under utveckling inom betongindustrin – lättare platsgjutna konstruktioner med nya armeringsmetoder och mindre eller inget cementinnehåll – skulle vara intressanta att tillämpa. Kompletterande stomme i långsidornas ytterväggar utförs av stålpelare med optimerade dimensioner i högisolerande utfackningsväggar.

Glasverandan – fristående struktur

Balkongzonen har en fristående stomme vilket gör att köldbryggor undviks. För den lätta stommen har limträ valts framför stål på grund av lägre produktionsenergi och koldioxidpåverkan. Dimensionerna är tilltagna för att klara brandkraven vilket ger en härlig massiv karaktär och värme till rummet. Glasverandan har här, som historiskt, karaktären av en träbyggnad. Plattan utförs som en tunn betongplatta för att stå pall för oöm användning av verandarummet. I terrassplattan finns per lägenhet två nedsänkta planteringskärl i rostfri stålplåt. Den väderskyddade ytterväggen bekläds med hyvlad och såpad träpanel eller plywood.

DinellJohansson

www.dinelljohansson.se

Hållbarhet och energi

Hållbara system

För att säkerställa att byggnadens byggtekniska och installationstekniska system uppfyller de höga kraven för hållbarhet och energiprestanda valdes Incoord att projektera Stockholmshems förslag till plusenergihus.

För att ett hus ska vara hållbart med en lång livslängd anser vi att det är nödvändigt att satsa på enkla och robusta system som utnyttjas effektivt. Lösningen för att uppnå ett hållbart och energieffektivt hus är att först minimera förlusterna, sedan optimera internvärmelasterna, vidare optimera värmeåtervinningen och till sist lösa det kvarstående energibehovet med smarta energisystem för att få ner energianvändningen.

Solceller på taken nyttjas för att producera el, på så sätt fås en miljövänlig och närproducerad el. Uppvärmningen sker med värme från berget, både utan och med värmepumpar. Solcellernas verkningsgrad höjs genom mekanisk påblåsning tack vare smarta vägar att ta in och ut ventilationsluften, se bilder. Värme återvinns i möjligaste mån, vare sig det är värme i luft eller i vatten.

Dessa lösningar möjliggör både ett plusenergihus som ger tillbaka mer än det använder och ett hus som med marginal kommer att kunna uppfylla Miljöbyggnad nivå Guld. Detta har kunnat verifieras så långt som möjligt redan i tävlingsskedet. Ambitionen kommer att följas upp i projekterings- och upphandlingsskedet.

Hushållning

Grunden till en minimal miljöpåverkan är att använda så lite som möjligt av våra resurser. Första steget är att minimera förlusterna. Detta görs genom ett välisolerat och tätt klimatskal och tung stomme. Tidigare studier kring mikroklimat, det vill säga inglasade zoner utanför fasaden, visar energibesparingar på upp emot 30 procent. Då denna byggnad endast har mikroklimatzoner längs med långsidorna på husen uppskattas en besparing av uppvärmningen på mellan 10-15 procent, vilket ska studeras vidare i kommande skeden. Genom att byggnaderna till största del består av större lägenheter, 3:or och 4:or, kan den totala luftmängden per kvadratmeter hållas låg eftersom det oftast är antalet frånluftspunkter som bestämmer flödena.

Detta gör att ventilationsflödena för husen kan hållas nere och närma sig 0,35 l/s och m². Vidare nyttjas effektiva spiskåpor som kraftigt reducerar mängden luft som behöver ventileras ut. Internlasterna optimeras genom att så många personer som möjligt bor yteffektivt samt att minimera trapphusytor och allmänna ytor.

Genom att använda solskydd i mikroklimatet som släpper in värmen vintertid men reflekterar bort den effektivt sommartid utnyttjas solens energi utan att påverka inneklimatet i lägenheterna negativt.

VVC-förlusten är ofta en svår post att minimera förlusten för, men i dessa hus är tanken att nyttja ett ”rör i rör”-system där VVC är innesluten i varmvattenröret vilket betydligt sänker VVC-förlusten. Det är även viktigt att ha korta rördragningar både nere i källarnivå och att tappställen ligger nära tappvattenschakten, detta är något som det lagts stor vikt vid i detta hus.

För att hushålla med resurser krävs även att så mycket som möjligt återvinns av det som en gång använts, detta är nästa steg i processen. Värmeåtervinning i ventilationsaggregaten sker genom att använda mycket effektiva värmeväxlare med upp till 88 procents verkningsgrad. Dessutom nyttjas spillvattenvärmeväxlare som förvärmer inkommande kallvatten. Årsverkningsgraden hos värmeväxlaren i luftbehandlingsaggregatet uppnås genom användning av ett batteri som kyler respektive värmer luften innan värmeväxlaren via frivärme och frikyla från berget. På så sätt behövs inte någon avfrostning och dessutom återladdas borrhålslagret med energi.

I köken installeras en avfallskvarn för att kunna ta till vara komposterbart avfall som leds till en separat avfallstank för att sedan användas till rötning och biogas. För att spara på resurser i form av dricksvatten leds regnvatten från solcellstaken till en dagvattentank i mark. Vattnet filtreras och används sedan för att spola i toaletter och till växtbevattning på balkonger. Alla blandare är av typen snålspolande och lägenheterna förses som standard med snålspolande dusch istället för badkar.

Energiförsörjning

Det energibehov som återstår tillförs med förnybar energi som källa. Värmen kommer från effektiva värmepumpar vars energikälla är värme i berget och el från solpaneler på taket under stora delar av året. Värmepumparnas verkningsgrad optimeras genom att använda lågtemperatursystem i form av ett radiatorsystem med låg framledningstemperatur.

Energisimuleringar visar att huset har en energianvändning på cirka 14,8 kWh/m²,år enligt BBR och solcellsproduktionen har simulerats till cirka 16 kWh/m²,år. Därmed återstår bara att konstatera att huset har över året sett en överproduktion av energi.

Inomhusklimat

Stockholmshem vill erbjuda sina hyresgäster en god standard med möjlighet att påverka sitt eget inomhusklimat. Genom att använda individuellt styrda radiatorer ges hyresgästen möjlighet att reglera sitt eget inomhusklimat. På sommaren kyls luften och bidrar till bättre inomhuskomfort, värmen som tas från luften lagras i berget och används sedan på vintern för att förvärma den kalla uteluften.

Utmaningar inför framtiden

En av de stora utmaningarna att ta med sig i nästkommande skeden är att lyckas få till utseendet på huset så som det faktiskt ser ut i tävlingsbidraget.  Den största utmaningen ligger nog i utformningen av solcellsanläggningen och tillgängligheten till denna utan att påverka huset allt för negativt gestaltningsmässigt. Takavvattning och snöräcken på tak är också delar som måste studeras extra noga för att få med sig i den nuvarande gestaltningen in i produktionsskedet.

En annan fråga att beakta är om det finns risk att hyresgästerna missbrukar sina mikroklimatzoner och ställer dörren på vid gavel för att värma sin inglasade balkong Diskussionerna har redan gått kring att ha blinkande lampor och varningssignaler som larmar om dörren står på glänt för länge men det är ett problem att ta itu med och se till att både fastighetsägare och hyresgäster är nöjda med lösningen.

Läs hela artikeln här som pdf.

Christoffer Haag

Johan Thorstenson

Incoord
www.incoord.se