Energirenovering av en historisk stad genom livscykelkostnadsoptimering : En utvärdering av primärenergianvändning och CO2-utsläpp

Historic buildings, buildings built before 1945, represent a third of the total building stock in Sweden. While implementing energy efficiency measures (EEMs) on historic buildings it is important to consider heritage values. This thesis aims to investigate impacts on primary energy use and CO2 emissions while using life cycle cost (LCC) optimization on historic buildings in three studied cases: reference case with no implemented EEMs (case 1), lowest possible LCC (case 2) and a decrease by 50% in energy use (case 3). As a case study 920 historic buildings divided into twelve typical buildings (6 wood buildings, 1w-6w, and 6 stone buildings, 1s-6s) in the downtown area of Visby, Sweden, are used. Within the scope of the thesis, how to achieve the most profitable EEMs and how the profitability of energy renovation varies between the typical buildings in the studied cases will be analyzed also. An interdisciplinary method is applied in the thesis that considers both heritage values and energy savings. However, the keystone of the thesis is the use of the program Optimal Energy Retrofit Advisory-Mixed Integer Linear Programming (OPERA-MILP), which is a part of the interdisciplinary method. With the use of OPERA-MILP, the cost-optimal energy renovation strategy is obtained for a building. The program takes into account all energy-related investment costs, as well as the investment and operation costs for the heating system, during a set time period. The results show unique packages of EEMs for each of the twelve typical buildings with a potential to lower the total LCC by between 4-11% in the building stock and simultaneously decrease the energy use by more than 50%. The thesis also shows a possible decrease in primary energy use from 24%-57%. The CO2 emissions vary significantly depending on what assumptions are made related to electricity production and biomass use; the results show increases up to 224% in CO2 emissions but also decreases up to 85%. All typical buildings are economically viable to energy renovate. The LCC savings are between 1.4-11.8 SEK with a life cycle set to 50 years for every annually saved kWh, except for case 3 where cost is incurred for every annually saved kWh, 10.0-17.2 SEK, for a number of the typical buildings.Historiska byggnader, byggnader uppförda före 1945, utgör en tredjedel av det totala byggnadsbeståndet i Sverige. Historiska byggnader har ofta kulturhistoriska värden som måste beaktas vid energieffektiviseringar. Detta examensarbete syftar till att undersöka påverkan på primärenergianvändning och CO2-utsläpp genom optimering av livscykelkostnaderna (LCC) för historiska byggnader. Som fallstudie används 920 historiska byggnader i Visbys innerstad, indelade i tolv olika typbyggnader (6 träbyggnader, 1w-6w, och 6 stenbyggnader, 1s-6s). Tre fall undersöks: referensfall utan implementerade energieffektiviseringsåtgärder (fall 1), lägsta möjliga LCC (fall 2) och en minskning av energianvändningen med 50 % (fall 3). Inom examensarbetets kommer även de mest lönsamma energieffektiviseringsåtgärderna tas fram. Examensarbetet kommer också att visa hur lönsamheten för energirenovering varierar mellan de olika typbyggnaderna. Vid utförandet av examensarbetet tillämpas en tvärvetenskaplig metod som beaktar både kulturhistoriska värden och energibesparing. Tyngdpunkten ligger dock på användningen av programmet Optimal Energy Retrofit Advisory-Mixed Integer Linear Programming (OPERA-MILP), som är en del av den tvärvetenskapliga metoden. Med användningen av OPERA-MILP erhålls den kostnadsoptimala energieffektiviseringsstrategin för en byggnad. Programmet beaktar alla energirelaterade investeringskostnader, samt investering- och driftkostnader för värmetillförselsystem, under en bestämd tidsperiod. Resultaten visar unika energieffektiviseringspaket för de olika typbyggnaderna med en potential att sänka totala LCC för byggnadsbeståndet med 4-11 % och samtidigt minska energianvändningen med mer än 50 %. Examensarbetet visar också en möjlig minskning i primärenergianvändning med 24-57 %. CO2-utsläppen varierar mycket beroende på vilka antaganden görs relaterat till elektricitetsproduktion och användning av biomassa; resultaten visar ökningar upp till 224 % i CO2-utsläpp men också minskningar ned till 85 %. Samtliga typbyggnader är ekonomiskt lönsamma att energirenovera med LCC-besparingar på 1,4-11,8 SEK med en livscykel satt till 50 år för varje årligen sparad kWh, förutom i fall 3 då kostnader uppstår för varje årligen sparad kWh med 10,0-17,2 SEK, för ett antal av typbyggnaderna.Potential and Policies for Energy Efficiency in Swedish Buildings Built Before 1945 (Stage II) - Energy Systems Analysi