Energy upgrading of wooden dwellings to nearly zero energy level

KPN-prosjektet "Energioppgradering av småhus i tre til nesten nullenerginivå" (OPPTRE) hadde som mål å foreslå et nivå for renovering av boliger til nesten nullenergibygg (nZEB) med kostnadseffektive konsepter og løsninger, høy arkitektonisk kvalitet og et lavt klimafotavtrykk og drivere og barrierer for markedsgjennombrudd av nZEB-renovering skulle identifiseres. OPPTRE var tverrfaglig organisert i fem arbeidspakker (AP1-5). En arkitektkonkurranse i 2020 var en kjerneaktivitet hvor team med praktiserende arkitekter, rådgivere og byggmestere deltok. AP1 Arkitektur og boligkvaliteter: I arkitektkonkurransen fikk seks team tildelt hvert sitt hus fra 1950-1990 der boligeiere hadde ønsker og behov for oppgradering. Det ble kåret to vinnere beskrevet i juryrapportene NAK 527 og NAK 527-E. I juryeringsperioden gjennomførte forskere i AP1 og AP5 20 intervjuer med huseierne, arkitektteamene og representanter fra partnere og juryen. Dette er utgangspunkt for to artikler i AP1 i 2022, en i Arkitektur N 2022 vol 4: "Ambisiøs energioppgradering og økt bokvalitet? kan vi få til begge deler?" og en i internasjonal journal. Viktige funn er at konkurransen resulterte i gode eksempler på nZEB-renovering, tverrfaglige team var avgjørende for de gode resultatene, arkitekter spiller en viktig rolle i energioppgradering med arealeffektiv og fleksibel design, og at kommunikasjon mellom fagfolk og huseiere er avgjørende for å motivere huseiere og øke deres forståelse og kunnskap. AP2 Optimalisering av bygningskroppen: Et nZEB nivå er foreslått som tar utgangspunkt i størrelser som er kjent blant aktørene i næringen; TEK17, men som levert energi. Resultatene fra arkitektkonkurransen er vurdert og viste at dette nivået var formålstjenlig. Studien er beskrevet i et paper til bygningsfysikkonferansen (IBPC 2021). Et verktøy for vurdering av risiko for fuktskader ved etterisolering er utviklet sammen med partnere i prosjektet. Verktøyer er presentert på Norsk Bygningsfysikkdag 2021 og det er publisert en SINTEF-fagrapport; "Risikoverktøy for fuktsikker oppgradering av småhus". AP3 Ventilasjon, oppvarming og energiproduksjon: Resultatene fra arkitekturkonkurransen er analysert i forhold til energi, ventilasjon og inneklima. Til tross for godt samarbeid innad i teamene ble energitiltak for bygningskroppen og VVS valgt separat. Valg av VVS-løsninger er i begrenset grad basert på kvantitative data. Flere ville ha kalde soverom, gjerne med naturlig ventilasjon, det ble delvis tatt inn i bygningskonseptene. Konklusjonene definerte to hovedforskningsspørsmål for PhD arbeidet: (1) Hvor godt er inneklimaet i soverom med naturlig ventilasjon i renoverte hus? (2) Hva er balansen mellom kostnader, energiytelse og klimagass-utslipp for oppvarming og ventilasjon basert på kvantitative beregninger? For (1), er en målemetodikk utviklet i en MSC (2020). I PhD arbeidet er målemetodikken for inneklima i soverom videreutviklet, og feltmålinger er gjennomført i 2021. Resultatene er presentert på to konferanser i 2021 (Cold Climate HVAC og Healthy Buildings 2021). Konklusjonene presenteres i en journal-artikkel i løpet av 2022. Energibruk med naturlig ventilasjon i soverom er presentert på CLIMA22. For (2) er en kostnads-database for VVS-komponenter og beregnede livsykluskostnader etablert og videreutviklet i to MSc (2021 og 2022). PhD-arbeidet har sammenliknet kostnader og energiytelse mellom ulike VVS-løsninger og analysert balansen mellom energitiltak på bygningskroppen versus VVS-systemer. Resultatene er presentert på konferansen CLIMA22, og blir oppsummert i en andre journal-artikkel. AP4 Livsløpsvurderinger (LCA) og livsløpskostnader (LCCA): Resultatene fra arkitekturkonkurransen ble dokumentert i et LCA-verktøy utviklet for konkurransen. En følsomhetsvurdering er gjennomført for klimagassutslipp fra energi (25-130 g CO2/kWh) og tidsperspektiv (20-60 år). Resultatene viser at energioppgradering i de fleste tilfeller fører til reduserte klimagassutslipp, sammenlignet med nybygg og med å ikke gjøre tiltak. Resultatene er sammenstilt og presentert på NAL-kurs om fornyelse av eldre typehus i tre, i en SINTEF Fag-rapport og er grunnlaget for en vitenskapelig artikkel i 2022. AP5 Innovasjonssystemanalyser, virkemidler og forretningsmodeller: Intervjuer er gjennomført sammen med AP1 og resultater er diskutert med partnere i workshops. Dette er grunnlag for vitenskapelige artikler, sluttrapport og en kronikk. Viktige funn er at virkemidler bør rettes inn mot at energioppgradering skjer innenfor eksisterende bygningskropp. Planløsningene i arkitektkonkurransen viste at huseiers behov langt på vei kan tilfredsstilles uten å øke arealet. Forretningsmodeller er begrenset av strukturer i markedet som at byggevarehandelen og rabattsystem hindrer åpenhet om priser, samt at etterspørsel etter nybygg er høy. For arkitektene ser det ut til å være fornuftig, men foreløpig ikke særlig utbredt, å tilby energirådgivning som en inngang til markedet. www.opptre

Arkitektkonkurransen førte til debatt om klimafotavtrykk Interesse for energioppgradering med arkitektonisk kvalitet Kunnskapsoverføring mellom forskningsmiljøer og praksisfeltet Oppmerksomhet om ventilasjon på soverom Mange har lave temperaturer i soverom med åpent vindu Mange har lav luftkvalitet i barne- og tenåringsrom Store pris- og kostnadsvariasjoner for VVS-løsninger VVS-løsninger kan være mer kostnadseffektive enn tiltak på bygningskroppen Klimagevinst for energioppgradering Kunnskap for aktører med ansvar for bevaring av bygg Arkitektenes rolle er viktig for arealeffektive løsninger i stedet for påbygg og tilbygg Klimamessig mer fornuftig å oppgradere enn å rive og bygge nytt Forretningsmodeller er begrenset av strukturer i markedet og høy etterspørsel etter nybygg Arkitektene bør tilby energirådgivning som en inngang til markedet Virkemidler bør rettes mot oppgradering innenfor eksisterende bygningskropp

The goal of the KPN project, Energy upgrading of wooden dwellings to nearly zero energy level (OPPTRE), is to propose a nearly Zero Energy Building (nZEB) level for the renovation of wooden dwellings. To this end, we will identify nZEB concept designs that have high architectural quality, are cost-efficient and low-carbon. Furthermore, we will identify barriers and driving forces for nZEB renovation, capturing a significant market share. The scope is small wooden dwellings, responsible for more than half of the total energy use in the Norwegian building stock. These can contribute significantly to the national target of 10 TWh/year energy saving by 2030 for existing buildings. The project will employ a multidisciplinary approach with cooperation across five work packages that address i) architecture and qualities in dwellings, ii) optimisation of building envelopes, iii) HVAC and energy generation, iv) life cycle assessment (LCA) and life cycle cost analysis (LCCA), and v) innovation system analysis and business model research. The project includes Scandinavian/Baltic cooperation on issues and knowledge related to wooden dwellings. The research tasks are organised in phases, with an architecture competition at the core. In advance of the competition it is necessary to i) identify archetype cases for wooden houses from 1950-1990, ii) develop an initial definition of nZEB level renovation, and iii) develop renovation concepts and simplified tools to support energy calculations, LCA and LCCA in the competition. Next is the architecture competition, to find examples of innovative energy upgrading solutions. Finally, evaluation of results and deduction of general principles for nZEB level renovation. The project will create knowledge for nZEB level renovation of wooden dwellings for home-owners and builders, and knowledge for public and private decision makers on business models, regulations and incentives that can lead to market uptake of nZEB renovation towards 2030.