More than 50 % of EU’s yearly energy demand is spent on heating and cooling systems with which most of its source is generated from non-renewable fossil fuel [1]. Furthermore, half of the EU buildings are heated with a non-efficient boiler of about 60% or less efficiency [1]. The report released by EU from 1990 to 2007 revealed that fuel combustion and fugitive emission contribute to about 79.3% of total greenhouse gas emissions in CO2 equivalents [1]. The EU-EBPD long-term renovation strategy is to improve the energy performance of all residential and non-residential buildings in its member countries through supporting the renovation of the existing buildings into highly energy efficient and decarbonised buildings [2]. Despite all these EU policies and efforts to replace these non-efficient heating systems, the main challenge is price comparison of different solutions and their efficiency in retrofitting of the heating old systems together with the lack of information about the functioning of those old systems [1]. Thus, the development of an easy to install heating system in retrofitting with low exergy heat supply is a significant contribution to a sustainable solution in minimizing energy resources depletion and environmental emission. Furthermore, efficient system control of these easy to install heating systems, hybrids combinations solution for retrofitting building could be a sustainable solution for the preservation of the existing building. The main objective of this work was to design an easy to install hybrid low-temperature floor heating system in retrofitting buildings and compare its results on energy performance, thermal comfort and indoor air quality with other conventional heating mainly used in the Mediterranean climate. This study was performed in two existing radiators heated buildings located in Sant Cugat del vallès in Catalonia, Spain.The results showed that the hybrid low-temperature heating system has the highest energy performance and energy saving of 48 % and 52% compared to that of existing radiator heating and all air heating, respectively. However, hybrid low-temperature floor heating showed a slow heating response, and consequently, it showed lower operative temperature compared to others even though it was within the recommended standards limits. The hybrid low-temperature heating system with demand-controlled ventilation also showed a better indoor air quality, while as existing radiator with its natural ventilation showed the worst indoor air quality. All three compared heating systems showed a better coefficient of performance with low-temperature heat supply and were able to operate with low-temperature heat supply. / Mer än 50% av EU:s årliga energibehov spenderas på värme- och kylsystem där de flesta av deras källor genereras från icke-förnybart fossilt bränsle [1]. Dessutom värms hälften av EU:s byggnader upp med en ineffektiv panna med cirka 60% eller mindre effektivitet [1]. EU:s rapport från 1990 till 2007 avslöjade att bränsleförbränning och flyktiga utsläpp bidrar till cirka 79% av de totala utsläppen av växthusgaser i koldioxidekvivalenter [1]. EU:s och EBPD:s långsiktiga renoveringsstrategi är att förbättra energiprestanda för alla bostäder och andra byggnader i dess medlemsländer genom att stödja renovering av befintliga byggnader till mycket energieffektiva byggnader [2].Trots alla dessa EU-policyer och ansträngningar för att ersätta dessa ineffektiva värmesystem, är den största utmaningen prisjämförelse av olika lösningar och deras effektivitet i renovering av de gamla värmesystemen tillsammans med bristen på information om hur de gamla systemen fungerar [1]. Därför är utvecklingen av ett installationsenkelt värmesystem med låg värmeförsörjning av exergi ett viktigt bidrag till en hållbar lösning för att minimera energiresurser och miljöutsläpp. Dessutom kan effektiv systemkontroll av dessa värmesystem med olika kombinationslösningar för renovering av byggnaden vara en hållbar lösning för att bevara den befintliga byggnaden.Huvudsyftet med detta arbete var att utforma ett lågtemperaturgolvvärmesystem att använda vid renovering av byggnader och jämföra dess resultat på energiprestanda, termisk komfort och inomhusluftkvalitet med annan konventionell uppvärmning som huvudsakligen används i medelhavsklimat. Denna studie utfördes i två befintliga radiatoruppvärmda byggnadet i Sant Cugat del vallès i Katalonien, Spanien. Resultaten visade att hybridsystemet med låg temperatur har den högsta energiprestandan och energibesparingen på 48% och 52% för den befintliga radiatorvärme respektive luftvärme. Emellertid visade lågtemperaturgolvvärme ett långsamt uppvärmningssvar, och följaktligen visade det lägre driftstemperatur jämfört med de andra systemen trots att det låg inom de rekommenderade standardgränserna. Lågtemperaturvärmesystem med efterfrågningsstyrd ventilation visade också en bättre inomhusluftkvalitet, medan befintliga radiatorer med sin naturliga ventilation visade den sämsta inomhusluftkvaliteten. Alla tre jämförda värmesystemen visade bättre prestanda med lågtemperaturvärmeförsörjning och kunde fungera med lågtemperaturvärmeförsörjning.

The building sector is a significant contributor to global greenhouse gas emissions, necessitating the development of energy-efficient measures to address environmental concerns. The availability of building energy data sets enables the application of data analysis techniques to assess building energy conditions, providing greater potential for evaluating building energy demands. This research centers on the evaluation of three distinct Campuses in Stockholm, including KTH, Frescati, and Solna buildings. The analysis encompasses two critical dimensions: the first related to energy performance certificates, while the second leverages data from the Akademiska Hus database. The information gathered from the Akademiska Hus database is obtained by using a web application developed at KTH Energy Technology, which was mainly available for internal usage. Examination of energy performance certificates reveals a crucial distinction among buildings concerning their energy utilization, construction year, and activity areas. Buildings categorized with energy performance levels E, F, and G emerge as critical areas demanding urgent evaluations. By inspecting data from the Akademiska Hus database, the study evaluates district heating, district cooling, and electricity variations in relation to outdoor temperature fluctuations during 2022. This analysis uncovers notable anomalies in buildings' energy demands. KTH and Solna buildings present abrupt district cooling and district heating variations, as well as high district cooling values during winter, and high district heating values during summer. While some Frescati and Solna buildings evidence constant district heating and district cooling values as an anomaly, along with high district cooling and district heating values during winter and summer periods, respectively. In conclusion, this study recommends in-depth assessments and the implementation of energyefficient measures for buildings classified with energy performance levels E, F, and G linked to large energy variation anomalies. The aim is to recognize the sources of these anomalies and enhance overall energy performance. Notably, KTH and Solna Campuses are identified as areas warranting immediate attention / Byggsektorn är en betydande bidragsgivare till globala utsläpp av växthusgaser, vilket kräver utveckling av energieffektiva åtgärder för att hantera miljöproblem. Tillgången till byggnadsenergidatauppsättningar möjliggör tillämpning av dataanalystekniker för att bedöma byggnaders energiförhållanden, vilket ger större potential för att utvärdera byggnaders energibehov. Denna forskning fokuserar på utvärdering av tre distinkta Campus i Stockholm, inklusive KTH, Frescati och Solna-byggnaderna. Analysen omfattar två kritiska dimensioner: den första avser energicertifikat, medan den andra utnyttjar data från Akademiska Hus energiplattform. Granskning av energicertifikat visar en avgörande skillnad mellan byggnader när det gäller deras energianvändning, ålder och verksamhetsområden. Byggnader kategoriserade med energiprestandanivåerna E, F och G framstår som kritiska områden som kräver brådskande utvärderingar. Genom att granska data från Akademiska Hus energiplattform utvärderar studien fjärrvärme-, fjärrkyla- och elvariationer i relation till utomhustemperaturfluktuationer under 2022. Denna analys avslöjar betydande anomalier i byggnaders energibehov. KTH och Solnas byggnader uppvisar abrupta fjärrkyla- och fjärrvärmevariationer, samt höga fjärrkylavärden under vinter noch höga fjärrvärmevärden under sommaren. Medan vissa Frescati- och Solna-byggnader visar konstanta fjärrvärme- och fjärrkylavärden som en anomali, tillsammans med höga fjärrkyla och fjärrvärmevärden under vinter- respektive sommarperioder. Sammanfattningsvis rekommenderar denna studie fördjupade bedömningar och genomförande av energieffektiva åtgärder för byggnader klassificerade med energiprestandanivåer E, F och G kopplade till stora energivariationer. Syftet är att lokalisera källorna till dessa anomalier och förbättra den övergripande energiprestanda. Noterbart är att Campus KTH och Solna har en framträdande plats som områden som kräver omedelbar uppmärksamhet.

This thesis investigates performance-based regulation in Sweden and its consequences for architectural design. In the last 50 years, there has been a transition from prescriptive to performance-based regulation, propelled by the drive to further innovation, productivity and competitiveness by expressing the functions expected of the buildings as performances. This thesis examines the promise of freedom in design and solution that this regulatory construction offers, considering two specific performance aspects of the Swedish building code: the requirements regarding energy performance in relation to user-comfort, and the requirement in terms of daylight in relation to health and hygiene. Each case investigates the implications of the performance-based system of regulation for the synesthetic and multidisciplinary process of design, focussing on how it affects the work of architects.This thesis also addresses the disciplinary knowledge necessary for assessing performance requirements, which in turn connects to the entry into building regulation of abstract natural science models quantifying societal goals in legislation, and to the disciplinary histories of the engineering and architectural professions.Speculating on ways forward that address the concerns that emerge from this analysis, the thesis turns to a historical example that dealt with a similar problem to evaluate its potential for developing current architectural practice. The dual nature of design, reaching into both expressional and technical concerns, has been the subject of research and eloquent discussion within the architectural concept of tectonics. The concluding section of this thesis raises questions about the architectural discourse in relation to tectonics. It suggests that there is work to be done to reconcile the division between architectural design and technical characteristics connected to building physics that permeates systems of building regulation in Sweden and more generally. The thesis suggests that if performance-based regulation is to offer freedom in architectural design, the architecture community needs to be much more involved in both the research and critique of performance requirements and of their formulation and assessment methods when addressing this. / Licentiatavhandlingen undersöker hur funktionsbaserade byggregler påverkar arkitekturförutsättningar i Sverige. Ett av målen med funktionskrav i byggregler är att uppmuntra till innovation och frihet i valet av byggnadsutformning (design), lösningar och metoder (Foliente 2000; Sigge 2017, 181-187; prop. 1985, 100). De tvådelade syftet med avhandlingen är dels att undersöka om gällande svenska byggregler är formulerade så att det frihetsutrymme som funktionsregler är avsedda att skapa i praktiken även omfattar arkitekturutformning med hänsyn till byggnadsvolym, form, program (planlösningar), fasader och andra arkitekturaspekter, dels att undersöka av vilka professioner och hur funktionskrav utvärderas under designprocessen. De funktionskrav som undersöks har en bas i byggnadsfysiska förklaringsmodeller. Analysen sker utifrån perspektivet att frihet i arkitekturlösningar ska möjliggöras. Undersökningen görs genom två fallstudier i två artiklar och efterföljande diskussioner i avhandlingens kappa. I den första artikeln analyseras funktionskravet på energiprestanda i Boverkets byggregler (BBR) utifrån hur kravformuleringen påverkar arkitektur och energianvändning. Energiprestandakravet i BBR är en nationell tolkning av EU-direktivet om energiprestanda (EU 2010; 2018). Den andra artikeln studerar hur  funktionskrav kan utvärderas disciplinärt. Den har jag skrivit tillsammans med Malin Alenius, min doktorand- och Whitekollega.      Avhandlingen består av två artiklar och en kappa. Kappan är indelad i fem huvudsakliga delar, där den inledande delen redogör för syfte, forskningsfrågor och metod. Den innehåller även en forskningsöversikt som behandlar internationell forskning om funktionsbaserade byggregler, forskning om relationen mellan energi och arkitektur samt arkitekturforskning om byggnadsfysik och arkitektur. Därefter följer de båda artiklarna med tillhörande diskussioner. I den fjärde och avslutande diskussionsdelen i kappan, ”Juxtaposition”, sammanförs de teman som tagits upp i artiklarna i en övergripande diskussion.  Därefter följer konklusion på engelska och denna svenska sammanfattning.      De båda artiklarna relaterar till den övergång som under de senaste femtio åren i Sverige har skett från byggregler som föreskriver på vilket sätt samhällets krav i planering- och byggande ska uppfyllas till byggregler som föreskriver den funktion som den slutliga byggnaden ska uppvisa. Drivkrafterna i denna transformation har sedan sent 1960-tal varit att rationalisera byggandet, ekonomisera fastighetsutveckling och att stödja en snabbare teknisk utveckling (Sigge 2017, 71; SOU 1974, 202-203). I propositionen till plan- och bygglagen 1987 uttryckte regeringen att de föreskrifter som styr byggande så långt som möjligt bör formuleras som funktionskrav (prop. 1985, 100). Friheten att utforma lösningar nämns ofta som en grundläggande egenskap i funktionskravsbyggregler (Foliente 2000; Meacham et al 2005). I den första artikeln är syftet att undersöka huruvida de funktionskrav i Boverkets byggregler (BBR) som är utformade efter byggnadsfysiska förklaringsmodeller styr eller inte styr arkitekturlösningar. Detta görs i den första artikeln genom analysen av energiprestandakravet i BBR. Artikeln utgår ifrån tre frågeställningar av vilka den första tar sin utgångspunkt i att Boverket 2004 definierade funktionskrav som krav på en egenskap hos byggnad eller del därav och som ska uttryckas i termer som inte begränsar valet av utformning, material och metoder (Boverket 2004, 42). Den andra två frågeställningarna handlar dels om hur den svenska tolkningen styr energianvändning och dels om hur BBR skulle skrivas för att uppfylla direktivet utan att begränsa valet av utformning eller påverka arkitekturkvalitet och inomhusmiljö negativt. I artikeln konstateras att formuleringen av systemgränserna för energiprestanda i BBR, som beskriver vad som ska beräknas och mätas, omfattar byggnadens energianvändning, inklusive fastighetsel och driftsbelysning (med driftsbelysning avses här belysning till trapphus och driftsutrymmen), men inte verksamhetens el- och belysningsbehov. Den svenska tolkningen styr byggnadsutformning och energianvändning på ett sätt som jag menar skiljer sig från energiprestandadirektivets inriktning (EU 2010).  Diskussionen som följer på artikeln i avhandlingen visar att energiprestandadirektivet efter dess uppdatering 2018 lägger en ännu tyngre emfas på dagsljus i lokaler än i det tidigare direktivet från 2010 (EU 2010; 2018), varför den kritik som riktades i artikel I med avseende på att energiprestandakravet i BBR inte omfattar dagsljus och belysning för verksamheten är fortsatt aktuell. Artikeln illustrerar hur delikat uppgiften är att formulera funktionskrav utifrån ambitionen att funktionskrav ska ge frihet att utforma lösningar (Boverket 2004, 42). Artikeln och den efterföljande diskussionen visar även att formuleringarna av funktionskraven för energi respektive dagsljus i BBR skapar motstridiga grundförutsättningar för att uppnå kraven, vilket innebär att kraven konkurrerar med varandra. Risken med sådana konkurrerande funktionskrav i BBR är att de skapar hinder i projekt att uppnå de samhällskrav som plan- och bygglag och plan- och byggförordning anger. Artikel I och efterföljande diskussion visar på behovet av analyser av funktionskrav inför regelskrivning utifrån dess formkonsekvenser med avseende på utformning av volymer, fasader, planer, sektioner om inte friheten att utforma arkitekturlösningar ska begränsas eller leda till att konkurrerande funktionskrav.      Utifrån frågeställningen om frihet i avseende på arkitekturlösningar i funktionskravsbaserade byggregler analyseras därtill i diskussionen som följer på artikel I formuleringarna av energikraven i BBR med motsvarande avsnitt i komparation med danska och tyska byggregler så som de såg ut 2016. I jämförelsen mellan tre länders olika tolkningar av energiprestandakravet framgår att de styr utformning olika. Med grund i den jämförelsens analys diskuterar jag att tidigare forskningsrön, om att abstrakt funktionskrav ger större lösningsfrihet (Foliente 2000), inte nödvändigtvis gäller i avseende på frihet för arkitekturlösningar. I avhandlingens forskningsöversikt och diskussionen som följer på artikel I framgår att funktionskravs konsekvenser för arkitekturutformning är ett underutforskat område.      Den övergång från mer lösningsföreskrivande till funktionskravsbaserade byggregler som skett i Sverige under det senaste halvseklet har även skett i ett många andra länder internationellt (Meacham 2016, 477). I EU introducerades 1989 ett EU-direktiv om byggprodukter och deras fria rörlighet, där ett antal av byggnaders väsentliga egenskaper som byggprodukter ska uppfylla definierades (EU 1989), vilket är i linje med funktionskrav. Dessa definitioner har sedan införlivats i svensk lagstiftning (Sveriges riksdag 1994; 2010).      I avhandlingen analyseras och diskuteras hur den historiska övergången till funktionskravsbaserade byggregler har påverkats inte endast av politiska beslut, utan även av utvecklingen inom ingenjörs- och arkitekturprofessionerna. Tidigare byggregler bestod vanligtvis av geometriska regler eller beskrivna lösningar, som i sin tur byggde på den samlade kunskapen från många discipliner inom projektering och byggande, medan funktionskraven innebar en övergång från rumsliga till abstrakta naturvetenskapliga, ofta matematiska och byggnadsfysiska, modeller som preciserade samhällskraven. I diskussionen till artikel I fördjupas den historiska beskrivningen av hur principerna för regelutformning av funktionskrav har utvecklats från 1967 till 2018 och hur denna utveckling i allt högre grad lett till att arkitekturteknik allt mer delats in i arkitektur respektive teknik. I de första metodbeskrivningarna 1970 i Sverige av hur funktionskravsbaserade byggregler kan formuleras, angav forskaren Jens Knocke som utvecklade principer för en funktionsanalytisk byggnorm, att dessa endast gällde för den ”tekniska” funktionsanalysen. Därmed avsågs krav som styrde materialval och konstruktiv utformning medan så kallade icke tekniska frågor som arkitektur, som konstnärliga och programaspekter, inte behandlades (Knocke 1970, 15, sammanfattning). I den proposition som föregick lagen 1994 (där de väsentliga egenskaperna för byggnadsverk införlivades från EU-direktivet om byggprodukter) skilde regeringen mellan generella krav, som går att kontrollera objektivt och placerades i lagen om tekniska egenskapskrav, och krav som behöver värderas och bedömas lokalt med hänsyn till omgivningen och lokala politiska krav (prop. 1993). Diskussionen utifrån artikel I påvisar att funktionskravsbyggregler kan och har av regeringen uppfattats som objektiva, utan behov av tolkning i de fall dessa kan beräknas och är uttryckta kvantitativt. Artikeln och diskussionen visar samtidigt att bestämningen av ramarna för funktionskraven, exempelvis systemgränser för energiberäkningen och formuleringar av respektive funktionskrav, innehåller avvägningar som i sig omfattar och påverkar utformningsbeslut och det lösningsutrymme som följer. I artikeln visas att formuleringarna av funktionskravet för energiprestanda leder till negativa konsekvenser för friheten i utformning av arkitekturlösningar. Jag argumenterar för att konsekvensanalyser behöver genomföras vid regelgivning av funktionskrav i BBR av flera skäl, bland annat för att undvika att onödiga restriktioner i utformning skapas och för att enskilda funktionskrav inte ska krocka i BBR eller leda till konflikter mellan olika krav i de olika regelhierarkierna BBR och PBL. Detta gäller särskilt mellan funktionskrav i BBR och krav där i PBL där hänsyn i arkitekturutformningen krävs till plats och omgivning (2 kap. 6 § 1 och 8 kap. 1 § 2). Jag argumenterar även för att Boverkets egen definition från 2004, om att funktionskrav ska formuleras så att de inte begränsar valet av utformning, material och metoder, är relevant för byggregelverket och för att nå formuleringar av funktionskrav som uppfyller denna behövs formanalyser av funktionskrav tillämpas inför Boverkets regelgivning.       I artikel II och dess efterföljande diskussion behandlas hur kvantitativa funktionskrav utvärderas och utvärderingsformens relation till de professioner som är involverade i designprocessen. Artikeln, som är skriven tillsammans med Malin Alenius som är doktorand vid KTH och kollega vid White, är genomförd i form av aktionsforskning där ett utställningsrum om dagsljus och en konferensartikel om dagsljus analyseras och diskuteras ur ett kunskapsperspektiv med fokus på arkitekturdisciplinen och arkitekturprofessionen. Artikeln innehåller dels en analys av en tidigare genomförd utställning, som Alenius och jag ansvarade för och som vi genomförde tillsammans med kollegor vid White, dels en jämförande analys av valda representationstekniker och av dagsljusfaktorresultaten i utställningen med en större numerisk studie av funktionskravet för dagsljus. Den numeriska studien har genomförts av forskaren och docenten Marie-Claude Dubois och doktoranden Iason Bournas vid institutionen för arkitektur och byggd miljö vid Lunds Universitet. Resultaten har publicerats i en gemensam konferensartikel som återfinns i Appendix I (Bournas et al 2017). Metoden för urvalet av byggnader utvecklades av mig och Alenius.      Både utställningen och den numeriska studien undersökte hur hur hög grad dagens funktionskrav, som i ett allmänt råd till föreskriften anger en dagsljusfaktornivå, uppnås i flerfamiljshus byggda under 1900-talet.      I utställningen undersöktes fem byggnader uppförda mellan 1917 till 2016 i relation till såväl dagsljuskravet som solljuskravet (Boverket 2018 c). Dagsljuskravet beräknades och solljusförutsättningarna har undersökts genom skuggstudier. Dagsljus och solljus har även studerats utifrån ett upplevelseperspektiv i en film med sekvenser för varje vardagsrum om 6 sekunder per timma över ett dygn. De fem byggnadernas utformning har även beskrivits i relation till den vid uppförandet rådande lagstiftningen om dagsljus.      Till den numeriska studien gjordes ett större urval relaterat till tidsepok och byggnadstakt för respektive tidsepok och i den numeriska studien genomfördes avancerade dagsljusberäkningar av Bournas (2017, 2019) som även undersökte olika former av dagsljusindikatorer (Bournas och Dubois 2018). Även om utställningen och den numeriska studien har olika fokus och olika publiker är de intressanta att jämföra ur ett disciplinärt perspektiv med avseende på hur kvantitativa funktionskrav kan utvärderas och i relation till hur utvärderingsformen samverkar med designprocessen i dess olika skeden. Tyngdpunkten i artikel II ligger på hur arkitekters förståelse för funktionskravets kvantitativa precisering i allmänt råd (dagsljusfaktorn) inverkar på arkitekturutformningen. Den övergripande forskningsfrågan som behandlas i artikel II och den tillhörande diskussionen är: Vilken kunskap behövs för att utvärdera funktionskrav formulerade efter byggnadsfysiska modeller, så att de bidrar till snarare än begränsar arkitekturutformning, byggnadernas program, uttryck och kreativitet och innovation? I relation till denna fråga illustrerar artikeln vikten av arkitektens egna metoder i utvärderingen av byggnadsfysiskt beskrivna funktionskrav. Genom den geometriska redovisningen i utställningen av de fem byggnaderna tydliggörs att grunderna för dagsljusfaktorn ligger i geometri och att arkitektens vanliga ritmetoder med fördel kan samverka med geometriska analyser av dagsljus, som no-skyline och avskärmningsvinklar, särskilt i tidiga skeden av planprocessen. Även tidigare forskning har pekat på vikten av att arkitekter ges möjlighet att utvärdera dagsljuset i relation till arkitekturutformningen utan att i varje läge behöver beräkna densamma (Lewis 2017, 1172). I jämförelsen mellan utställningsmaterialet och redovisningen av den numeriska studien framgår att för dagsljustillgången är avskärmningsfaktorn den avgörande faktorn, redovisade genom en tvådimensionell avskärmningsfaktor i utställningen och en tredimensionell avskärmningsfaktor i konferensartikeln. I jämförelsen av utfallet i dagsljusfaktor mellan olika decennier är resultatet samstämmigt, vilket illustreras i den numeriska studien genom större urval och i utställningen genom det partikulära i de presenterade fem fallen. I den efterföljande diskussionen till artikel II i kappan diskuteras relationen mellan generell kunskap, utifrån teori och instrumentella fallstudier, och partikulär kunskap, kopplad till specifika fall och kontextbeskrivningar (Johansson 2000; 2003; Flyvbjerg 2006; Kirkeby 2009). Utställningen syftade i sig till att sammanföra två olika disciplinära metoder, nämligen arkitekturmetoder och ingenjörs- och byggnadsfysiska metoder, för att beskriva dagsljus. Övergången från byggregler som uttryckte på vilket sätt samhällskraven skulle uppnås till funktionsbaserade byggregler har inneburit att regler (som i fallet med dagsljus) tidigare formulerade som geometriska och rumsliga förhållanden kom att formuleras i numerära storheter, vilka för plan- och arkitektkompetensen framstår som abstrakta, för att inte säga osynliga. I den tidigare lagstiftningen uttrycktes krav för dagsljus genom bestämda geometriska sektioner (1874 till 1930) eller krav på en parametrisk relation där hushöjden skulle motsvara avståndet till närliggande byggnader (1930-1960). I och med de funktionsbaserade byggreglerna introducerades istället dagsljusfaktorn som anger en procentsats av utvändigt ljus som når en mätpunkt i bostadsrummet, vilken kräver beräkning. Sättet att utvärdera om kravet är uppfyllt har med andra ord gått från en ritningsbaserad kontroll till en matematisk beräkning, som idag ofta utförs av personer med specialistkompetens. Det innebär att förutsättningarna för att uppnå kravet på dagsljus inte alltid är transparenta för planeraren eller arkitekten. I diskussionen lyfts att det finns en risk med att lägga ut delar av utvärderingen på andra professioner utan kunskapsåterföring då det i kan bidra till en minskad helhetssyn i designprocessen.      Alenius och jag menar att fallstudier, som i likhet med de fem fall som undersöktes i utställningen, där det partikulära tillsammans med en undersökande fråga är en produktiv väg för att utveckla kunskap som är relevant för arkitekturpraktiken. Fallstudier, där byggnader analyseras individuellt kan sägas vara typisk för arkitekturkompetensen (Johansson 2000; 2003). Detta särskilt för att stödja kunskapsuppbyggnaden hos arkitekter genom många fall. Begreppet repertoar har beskrivits som när en mängd empiriska fallstudier samlas i praktikerns minne och aktiveras under designprocessens lösningssökande faser (Jansson 1995, 52-53). Vi menar att ett mer systematiskt användande av fallstudier behövs för att bygga en repertoar som belyser ämnen som påverkar arkitektens vardag, som exempelvis dagsljus, hållbarhet och byggregler.  Sammanfattningsvis argumenterar Alenius och jag för att i diskutioner av funktionskrav bör inte arkitekturmetoder, som fallstudier och repertoar, hamna i bakgrunden till förmån för en mer generell kunskapsuppbyggnad som har sin grund i naturvetenskapliga modeller som exempelvis de byggnadsfysiska förklaringsmodellerna. Funktionskravens frihetsramar tolkas i hög grad idag genom generell teori och instrumentella fallstudier. Här finns en risk att den underliggand frågeställningen för den generella teorin är för begränsande utifrån ett gestaltningsperspektiv. Det är av vikt att arkitekter medverkar i utvecklingen av frågeställningarna och ramarna för de teorier som utvecklas, så att ett tillräckligt antal typologier, rumstyper, program och fasadutformningar undersöks om resulaten ska generalisera förutsättningarna för desamma. Samtidigt finns en begränsning i vad som kan undersökas på detta sätt. I kappan utvecklas diskussionen kring varför båda dessa former av kunskapsinhämtning har sin plats i designprocessen och att det är av största vikt, särskilt i relation till funktionsbaserade byggregler, att inte låta den generella kunskapen dominera utan att hitta en balans mellan generell och partikulär kunskap från specifika fall.      Det finns ven förutsättningar för att arkitektens verktyg i högre grad kan användas för att både utvärdera de kvantitativa krav som ställs i BBR och för att skapa en större förståelse för dem. En ökad integration av utvärdering av byggnadsfysiska funktionskrav genom arkitektens traditionella verktyg skapar även större möjligheter för en designprocess som behandlar funktionskrav och samtidigt tar in de aspekter av utformning som inte kan kvantifieras.      Sammanfattningsvis visar artikel II att ett noggrant urval av fallstudier som presenteras i sin ursprungliga kontext och komplexitet kan ge arkitekten kunskap om byggnadsfysiska arkitekturförutsättningar som komplement till den vägledning som generell teori kan ge. På grund av kvantifiering och avancerade beräkningsverktyg har dagsljuskraven i svenska byggregler på senare år kommit att bli en vardag för arkitekter. Dagsljuskraven i sig, och dess utvärderingar, ger dock inte nödvändigtvis ny kunskap till arkitekten om inte en erfarenhetsåterföring i relation till dessa systematiseras och relateras till skissprocessen, särskilt med avseende på tidiga skeden. Ett sådant exempel finns redovisat i appendix II där  generell teori från forskning gav en kunskapsgrund i form av tumregler för ett tävlingsarbete. Även om erfarenhetsåterföring ökar kring beräkningar återstår ett behov för arkitekturpraktiken att utveckla kunskap som placerar de individuella funktionskraven i designuppgiften och designkunnandet som helhet, vilket kopplar till tidigare argument för behov avkunnande som ackumuleras genom en repertoar baserad på det partikulära och som är grundad i arkitektens egna verktyg och då särskilt fallstudien. I fallet med dagsljus behöver den kvantitativa utvärderingen sättas i relation till kvalitativa aspekter av dagsljus som traditionellt har utvecklats som ett kunnande hos arkitekten genom betraktande av byggnader och rum under verkliga dagsljusförhållanden.      Till de två artiklarna och dess diskussioner läggs ytterligare ett perspektiv genom den avslutande diskussionen (”Juxtaposition”) om en möjlig väg till en forskningsdiskurs om byggnadsfysik ur ett arkitekturperspektiv. Inledningsvis diskuteras förutsättningarna för ett samtal mellan designprofessioner utifrån tre konceptioner av kunskap (Downton 2003, 62-63).  Den kunskap som erövras genom att praktisera (”knowing-how”), den teoretiska kunskapen om principerna (”knowing-that”) och den orienterande kunskapen  (”knowing-of”) (Downton 2003, 62-63). Arkitekter är ofta tränade i grunderna och principerna för konstruktion (”knowing-that” och ”knowing-of”) men sällan, särskilt i Sverige, tränade i att utföra konstruktionsberäkningar (”knowing-how”). Att arkitekter är tränade i ”knowing-that” och ”knowing-of” om konstruktion hävdar jag skapar bättre förutsättningar för samverkan mellan arkitekter och konstruktörer än om så inte varit fallet. Det skiljer sig från hur det förhåller sig med energi, dagsljus och andra funktionskrav som har utvecklats ur byggnadsfysiska förklaringsmodeller och relationen mellan arkitekter och energi- och installationsingenjörer. Här saknar arkitekterna, inte minst de svenska, ofta kunskap om principerna (”knowing-that” och ”knowing-of”). Jag argumenterar för att en sådan kunskap skulle skapa bättre förutsättningar för arkitekten i sin verksamhetsutövning och samverkan med andra discipliner. I Sverige utbildas arkitekter i konstruktion men inte i byggnadsfysik. Samtidigt har arkitekturforskning, även den internationella, under lång tid visat ett intresse för arkitekturteknik utifrån konstruktion men i mycket lägre grad för byggnadsfysik. En fråga för den avslutande diskussionen är varifrån kan en forskningsdiskurs utvecklas som utifrån ett arkitekturperspektiv stödjer en diskussion om energi, byggnadsfysik och arkitektur? Inte minst idag när samhället står inför den stora utmaningen att hantera och minimera växthuseffekten, vilket byggregler adresserar och inskärper i kraftfulla krav, är designkunskap om byggnadsfysik viktig för arkitekter. Jag argumenterar för att det behövs en diskussion om arkitekturteknik som sammanför kunskaper om arkitektur och teknik och som motverkar den förenklade uppdelning som finns i dagens byggregler (PBL 8 kap. 1§ och 4§) och påverkar dagens praktiska utövning. En produktiv jämförelse menar jag finns i den situation som arkitekturpraktiken och arkitekturforskningens befann sig i vid mitten av 1800-talet då nya material krävde nya förhållningssätt till arkitekturteknik och arkitekturuttryck. Under 1800-talet utvecklades en diskurs om tektonik för att diskutera relationen mellan material, konstruktion och arkitekturuttryck (Schwarzer 1993; Wolf 1996; Wallenstein 2004, 17-33; Mallgrave 2009). Ett svar på nyss nämnda fråga som jag ger i den avslutande diskussionen är att utveckla en arkitekturdiskussion inom arkitekturpraktik och arkitekturforskning om begreppet tektonik kring byggnadsfysik och uttryck i likhet med den riktning som idag är dominerande inom tektonik kring konstruktion och uttryck.      Sammanfattningsvis visar avhandlingens två delar och avslutande diskussion på ett behov av en arkitekturdiskussion om tektonik och en ökad forskningsinsats i relation till byggnadsfysik och de förklaringsmodeller och indikatorer som används i funktionskrav i byggregler. Detta för att synliggöra den relation mellan arkitektur och byggnadsfysik och andra naturvetenskapliga aspekter (exempelvis byggnadsinstallationer och ventilation som ligger utanför denna avhandling) som idag verkar vara bortglömd, såväl i formuleringarna och utvärderingarna av byggregler som hos arkitektpraktik och forskning. Jag hävdar att det är nödvändigt att utifrån arkitekturprofessionens egna verktyg, såsom fallstudier av det partikulära, skapa en relation mellan teori och arkitekturutformningsmöjligheter, det vill säga skapa en kunskapsutveckling kring byggnadsfysik för att ta vara på den innovationsfrihet som funktionskravsregelverk utlovar. Arkitekter behöver även engagera sig i hur byggregler formuleras och i relation till Boverket så att formaspekter inte styrs oavsiktligt och i konflikt med plan- och bygglagens intentioner om volym, form, färg och materialverkan (PBL 2 kap. 6§ och 8 kap. 1§2). / <p>QC 20190913</p>

För att uppnå Sveriges energimål har servicesektorn börjat bygga energieffektiva byggnader. I detta examensarbete har energiberäkningar med hjälp av VIP-Energy utförts för Elmeskolan som är byggd enligt passivhusteknik. Resultatet av energiberäkningen har jämförts med kraven enligt BBR 22 och 25 och passivhusstandarden. Det visade sig att kraven för BBR och passivhusstandarden uppfylldes. Även en beräkning av energiprestanda för BBR 22 och 25 med avseende på bergvärme och fjärrvärme har tagits fram med hjälp av definitioner enligt Boverkets byggregler. Energiprestandan för bergvärme visade sig vara lägre än för fjärrvärme. Tre LCC-kalkyler har utförts med hjälp av en Excel-mall. Den beräknade energiprestandan för Elmeskolan samt det maximala kravet för energiprestanda för passivhusstandarden och BBR 22 har legat till grund för kalkylen. Kalkylen resulterade i att Elmeskolans energikostnad var en fjärdedel i jämförelse med kravet för BBR 22. Syftet med denna studie är att resultatet ska påvisa fördelarna med att uppföra byggnader med passivhusteknik samt påvisa energieffektiviteten för ett passivhus. / In order to achieve Sweden's energy goals, the service sector needs to build energy-efficient buildings. Therefore, the national board of housing, building and planning proposed building regulations called BBR that consists of requirements and general recommendations for both new and existing building and contains multidimensional aspects including energy management in the building. Passive house building is also another promising solution to approach an energy efficient building. The main aim of this study is to assess the energy performance of a case study building according to the both BBR and passive house building criteria. Correspondingly, Elmeskolan, which has been built based on passive house standards, is chosen as the case study and a model is developed using a building energy-modelling program, VIP-Energy. The result of the energy calculation has been compared with the requirements of BBR 22 and 25 and the Passive House Standards. The study shows that the requirements for BBR and Passive House Standards were met for the case studied building. The primary energy demand of the heat supply system in the building is assessed by considering either geothermal or district heating system according to the Boverket’s energy management building regulations. It is concluded that the primary energy demand in case of using geothermal system is lower than district heating system to supply building heating demand. A simplified LCC analysis has been considered in this study due to the passive house standard and BBR 22 and 25 building regulations. The results show energy cost of the case studied building that is built based on passive house criteria is 25 % of total energy cost of similar building that built based on BBR 22 requirements. The results show the benefits of passive house requirements in comparison with BBR regulations for the case studied building in terms of thermo-economic objectives.

Under tidsperioden 1965-1974 byggdes i Sverige omkring en miljon nya bostäder, även kallat för Miljonprogrammet. Idag utgörs närmare en tredjedel av det svenska bostadsbeståndet av bostäder från denna period och många byggnader börjar uppnå sin tekniska livslängd. Sverige har efter EU-direktiv tagit fram nationella mål om en effektivare energianvändning. För att snabbare nå dessa mål kan renovering och upprustning av miljonprogrammet kombineras med våningspåbyggnad.   Sverige står också inför växande bostadsbrist, likt under miljonprogrammet, samtidigt som samhället har begränsade ytor såväl i stadskärnor som i tätorter. Genom att rusta upp bostäder från miljonprogrammet i samband med en våningspåbyggnad kan nya bostäder skapas på ett resurseffektivt sätt och energiprestandan för den befintliga byggnaden förbättras.   I det här projektet har energiprestandan för ett tidstypiskt flerbostadshus utvärderats och därefter jämförts mot då flerbostadshuset utrustats med en våningspåbyggnad. Projektet tilldelades ett referenshus i Nacka som efter uppbyggnad och simulering i programvaran IDA ICE resulterade i en årlig energianvändning på 197,1 kWh/m2. En våningspåbyggnad lades till på referenshuset och visade efter simulering i programvaran IDA ICE en ny årlig energianvändning på bland annat 169,7 kWh/m2.   Efter projektet stod det klart att med en våningspåbyggnad kan energiprestanda för ett miljonprogramshus förbättras och i bästa fall kan en byggnad likt referenshuset gå från en energiklass G till E. Bostadsförtätning med hjälp av våningspåbyggnad är gynnsam ur många aspekter. Förutom att det sänker den totala byggnadens energianvändning skapar det också nya bostäder på ett resurseffektivt sätt. Samhället måste försöka skapa incitament för fastighetsägare till att renovera och hitta energieffektiva åtgärder för sina fastigheter. Ett sådant exempel skulle kunna vara tredimensionell fastighetsbildning vilket även är en alternativ form till att finansiera investeringar som exempelvis renoveringar. / During the years 1965-1974 around one million new housing were built in Sweden, this was also known as the “miljonprogrammet”. Today, nearly a third of the Swedish housing stock is from this particular period, and many buildings are reaching the end of their technical lifetime. After the new EU directives Sweden have decided on developing it's on national goals to achieve smart energy consumption. To speed up this development can the renovations of the existing "miljonprogrammet" executed in combination with storey extension.   Sweden is also facing growing housing shortage, much like during construction of the “miljonprogrammet” as well as limited areas both in urban and densely populated areas. By refurbishing buildings from the “miljonprogrammet” in conjunction with a storey extension, new housing can be built in a resource and energy efficient way. This should also improve the energy performance of the existing building.   In this project, the energy performance of an apartment building, typical from this time, was evaluated and then compared to a modified building with a storey extension. A reference house located in Nacka, Sweden was used to simulate the annual energy usage in the software IDA ICE. The simulation yielded an energy usage of 197.1 kWh/m2 for the reference building and 167.1 kWh/m2 for the building with a storey extension.   After the project it became clear that a storey extension on a building from the “miljonprogrammet” improved the existing building's energy consumption. At best, a building like the reference house can improve the energy classification from energy class G to E. Residential densification using storey extension is beneficial in many aspects. In addition to lowering the total energy consumption of the building it also creates new homes in a resource efficient manner. Society must seek to create enticements for property owners to renovate and execute energy efficient measures on their properties. One such example would be three-dimensional property formation which is also an alternative form of financing investment such as a renovation. / <p>Denna studentuppsats, som inte är ett examensarbete, är genomförd i projektkursen 5EN040 under hösten 2015. Studentarbetet har bedrivits i sammarbete med Tyréns Umeå.</p> / Uppsatsen ingår som ett kursmoment i projektkursen 5EN040 i energiteknik

I takt med att äldre byggnader i vårt bostadsbestånd blir i allt större behov av omfattande renoveringar, skärps även våra samhällskrav ytterligare. Då gäller det i samband med renovering att finna hela åtgärdspaket som både ger energibesparing men samtidigt är ekonomiskt lönsam.   I den här rapporten undersöks möjlig energibesparing men också lönsamheten av energisparåtgärder i samband med påbyggnad av nya bostäder i ett redan befintligt flerbostadshus. Byggnadens befintliga värmesystem byts ut mot bergvärme, som också verkar genom ventilationssystemet, och därefter förlängs byggnaden med tre nya våningsplan. Rapporten utvärderar även om påbyggnad av nya bostäder i det enskilda fallet ska betraktas som tillbyggnad eller ombyggnad, samt vilka krav som därefter ställs vid ändring av byggnad enligt PBL och BBR.   Med hjälp av energiberäkningsprogrammet IDA ICE, kunde effekten från de olika energisparåtgärderna studeras. Värdet för den årliga energibesparingen jämfördes därefter med åtgärdernas investeringskostnad. Åtgärder ansågs lönsamma om värdet av den årliga besparingen var tillräckligt stor i förhållande till investeringskostnaden.   För det enskilda fallet ger energibesparande åtgärder i samband med påbyggnad en avsevärd förbättring både ur energisynpunkt men också ekonomiskt perspektiv. Påbyggnaden beräknas initialt återbetalda i och med försäljning av bostadsrätter samtidigt som återbetalningstiden för ingreppen i den befintliga byggnaden troligen betalar sig inom 10-15 år. För det enskilda fallet var möjlig energibesparing efter genomförda åtgärder 74 procent, vilket motsvarar är en minskning med närmare 130 kWh/m2 och år jämfört med referensfallet. Rapporten fastslår att påbyggnaden ska betraktas som tillbyggnad och att fyra bergvärmepumpar är fullt tillräckliga för att både uppnå energibesparing samt uppfylla ekonomisk lönsamhet. / As older buildings in our housing stock are in increasing need of extensive renovations, it further enhances our social requirements. It is then needed alongside with renovations to find whole measures that yields energy savings which also is financially profitable.   In this report, we examine the possible energy savings alongside with the profitability of the energy measures connected with extensions of new housing on top of an existing housing. The current heating system of the building is replaced with geothermal heating, which is also working through to the ventilation system. Thereafter the building is extended with three new floors. The report also evaluates if an extension of new housing in the individual case is to be seen as an extension or a reconstruction, together with the demands of which are put on an altered building in accordance to PBL and BBR.   With the help of the computational energy software IDA ICE, the affect from the different energy measures could be studied. The yearly economical savings was then compared to the cost of the different measures. The measures were deemed profitable if the value of the yearly savings exceeded the initial cost.   For the specific case, the measures of energy savings gave an considerable improvement for the extension, both in energy but also in the economical sense. The investment of the extensions is to be seen payed via sales of apartments, and the payback on the actions taken on the existing building is estimated to within 10 to 15 years. for the individual case the possible yearly energy savings, after completed measures, is upwards of 74 percent, which translates to 130 kWh/m2 per year. This report also states that, in specific case, extensions of new housing is to be seen as an extensions and that four geothermal heating pumps are enough to reach sufficient energy savings together with economical profitability.