Energy consumption for different frame materials during the production phase of an apartment building

Under en lång tid har det satsats på att energieffektivisera byggnader under dess driftfas, då tidigare studier visar att driftfasen står för 85 procent av en byggnads totala energianvändning på 50 till 100 år, medan produktionsfasen står för 15 procent. Att bara ta hänsyn till klimatbelastning som uppstår under byggnadens bruk, har som konsekvens att energiförbrukningen förskjutits i fas, vilket resulterar i att energifördelningen har förflyttats till en ökad andel i produktionsfasen. Detta examensarbete syftar till att lyfta frågan om byggproduktionens energianvändning, genom att kartlägga hur mycket energi som förbrukas på plats i produktionskedet för att bygga ett flerbostadshus beläget i Umeå. I detta examensarbete har tre olika stommaterial, platsgjuten betong, stål med prefabricerade betong och trä, undersökts och analyserats. För att projektet ska kunna genomföras har det utgåtts från ett referensobjekt, Kvarteret Sjörået på Tomtebo i Umeå som innefattar tre byggnader om fyra plan vardera, där endast ett fack av ett av husen undersöktes. Studien utgår från att fastställa det energikrävande momentet för de olika stommaterialen, för att sedan beräkna energiförbrukningen för dessa stommaterial baserat på det energikrävande momentet. Under projektets gång har olika aktörer inom byggbranschen kontaktats, simuleringar utförts i programmet TorkaS och en mängd olika antagande gjorts. Gällande mängder material har överförts från rapporten Livscykelanalys med fokus på energianvändning under tillverkningsfasen – en jämförelse mellan olika stommaterial av Mi Von Ahn. Resultatet som fås för det studerade referensobjektet visar att skillnaden i energianvändning för de olika stommaterialen är stor under produktionsfasen för referensobjektet. Resultatet visar att det går mest energi åt för att torka platsgjutna betongelement, då det krävs fläktar som i stort sätt drar mycket energi. När det är frågan om prefabricerade stomelement spelar stomelementens vikt stor roll, då det behövs lyftkranar som är anpassade efter byggelementens tyngd. Dessutom drar lyftkranarna olika mycket el, beroende på elementens vikt och lyfthastighet. Trästommen var mest fördelaktig i denna studie, på grund av stommens lätta vikt. Viktigt att poängtera är att resultatet för denna studie utgår från ett specifikt referensobjekt, vilket innebär att resultatet kan se annorlunda ut beroende på bland annat val av systemgränser. For a long time the focus of energy efficiency in building constructions has mainly been focused on its operational phase, as previous studies show that the operational phase accounts for 85 percent of a building’s total energy consumption during its lifetime, estimated at 50 to 100 years, the production phase is estimated to account for 15 percent. By only accounting for the climate impact from buildings during the operational phase, has led to energy consumption shifting in phase, resulting in an increased share of the total energy distribution in the production phase. This thesis aims to highlight the issue of the energy consumption during the construction phase, by mapping how much energy is consumed on the spot in the production stage to build an apartment building located in Umeå. In this thesis three different framing materials has been examined and analyzed; in situ concrete, steel combined with precast concrete and wood. In order to implement the project, the main focus has been on a reference object, Kvarteret Sjörået in Tomtebo in Umeå, which includes three buildings of four floors each, where only one compartment of one of the buildings has been examined. The study of this thesis begins with determining the energy-consuming steps for each framing materials, followed by calculating the energy consumption of these frame materials. During the project contacts have been taken with various stakeholders from the construction industry in addition to simulations performed in the program TorkaS and a variety of adoption has been made. Regarding the amounts of material assumed consumption in this study a basis has been taken in the previous thesis Life cycle analysis with a focus on energy use during the manufacturing phase – a comparison of frame materials by Mi Von Ahn. The result obtained for the reference object shows that the difference in energy consumption between the studied frame materials is high during the production phase of the reference object. The result further shows that in situ concrete frame is the most energy consuming alternative during the construction phase due to need of large fans that is consuming a lot of energy. When it comes to prefabricated frame materials the energy consumption is largely due to the need for cranes where one important aspect is the weight of the elements. In addition cranes use electricity depending on the elements weight and depending on the lifting speed. Wood was most advantageous in this study, because of its light weight body. Important to note is that the results of this study are based on a specific reference object, which means that the results may be different depending on many factors, for example the choice of system limits