Duurzaam construeren met
Frans van Herwijnen
1
Duurzaam construeren 1. Ontwerpen op levensduur (flexibel, aanpasbaar, demontabel) 2. Inzet massa als warmteaccumulator (BKA) 3. Hergebruik van bestaande constructies 4. Minimaal materiaalgebruik 5. Gebruik van duurzame materialen
2
Van ‘Energie’ naar ‘Materiaal’ • Beperking energiegebruik • Gebruik hernieuwbare energie • In 2020 alle nieuwbouw ‘energieneutraal’ (EU regelgeving) Materiaal‐gebonden milieubelasting wordt steeds belangrijker
3
Milieubelasting materialen • Milieueffecten hebben betrekking op emissies, uitputting van grondstoffen en energiedragers en landgebruik (LCA) • Milieuprofielen geven voor bouwmaterialen specifieke waarden voor de milieueffecten (Nationale Milieudatabase) • Milieukosten vormen de kosten voor bestrijding gevolgen milieueffecten 4
Regelgeving • Bouwbesluit 2012, art 5.9: vanaf 01‐01‐2013 milieuprestatieberekening materialen indienen bij aanvraag omgevingsvergunning op basis van BMG:
5
Milieukosten (11) milieueffecten Milieueffect‐categorie
(Equivalent)Eenheid
Milieukosten (€ per kg equivalent)
Broeikas effect
kg CO2 eq.
€ 0,05
Ozonlaag aantasting
kg CFK‐11 eq.
€ 30,00
Humane toxiciteit
kg 1,4‐DCB eq.
€ 0,09
Zoetwater aquatische toxiciteit
kg 1,4‐DCB eq.
€ 0,03
Mariene aquatische toxiciteit
kg 1,4‐DCB eq.
€ 0,0001
Terrestrische toxiciteit
kg 1,4‐DCB eq.
€ 0,06
Fotochemische oxydantvorming (smog)
kg C2H4 eq.
€ 2,00
Verzuring
kg SO2 eq.
€ 4,00
Eutrofiëring (vermesting)
kg PO4 eq.
€ 9,00
Uitputting biotische grondstoffen
mbp
Niet beschikbaar
Uitputting abiotische grondstoffen
kg antimoon (Sb eq.)
€ 0,16
Uitputting fossiele energiedragers
kg antimoon (Sb eq.)
€ 0,16
Landgebruik
PDF*m2*jaar
Niet beschikbaar
Bron: BMG 2011 6
Totale milieukosten
Totale milieukosten = Σ {massa x Σ (milieukosten milieueffect x milieuprofiel)}
afhankelijk constructief ontwerp
vaste waarden in BMG 2011
afhankelijk gekozen constructie materialen
7
Milieukosten voor 1 ton constructiestaal Milieueffect‐categorie
Milieukosten (€ per kg equivalent)
Milieuprofiel per ton
Milieukosten per ton
Broeikas effect
€ 0,05
927,60 (472,90)
€ 46,38 (23,65)
Ozonlaag aantasting
€ 30,00
1,874E ‐5 (23,07E ‐6)
€ 0,001 (0,000)
Humane toxiciteit
€ 0,09
38,94 (40,36)
€ 3,505 (3,632)
Zoetwater aquatische toxiciteit
€ 0,03
3,275 (2,038)
€ 0,098 (0,061)
Mariene aquatische toxiciteit
€ 0,0001
7323 (8322)
€ 0,73 (0,832)
Terrestrische toxiciteit
€ 0,06
0,513 (0,4473)
€ 0,031 (0,027)
Fotochemische oxydantvorming
€ 2,00
0,347 (0,1993)
€ 0,694 (0,399)
Verzuring
€ 4,00
3,483 (2,298)
€ 13,932 (9,192)
Eutrofiëring (vermesting)
€ 9,00
0,397 (0,3186)
€ 3,573 (2,867)
Uitputting abiotische grondstoffen
€ 0,16
‐ 7,86 E ‐5 (24,2 E‐6)
‐ € 0,00 (0,000)
Uitputting fossiele energiedragers
€ 0,16
5,355 (3,005)
€ 0,857 (0,481)
Totaal
€ 69,80 (€ 41,14)
8
CO2 als milieu‐indicator • Emissie van CO2 bepaalt voor 67% de milieukosten van constructiestaal • Emissie van CO2 bepaalt voor 56% de milieukosten van betonmortel C30/37 XC1 • Inclusief SO2 emissie zelfs 86% (staal) resp. 72% (betonmortel) Eerste indicatie milieubelasting constructiematerialen op basis van CO2 emissie 9
Broeikaseffect
10
Opwarming van de aarde
Max. 350 ppm
Bron: http://zfacts.com 11
CO2 emissie [kg CO2 per kg of per m³] • Hoeveelheid koolstofdioxide die vrijkomt gedurende de levenscyclus van een materiaal Winning
Productie
Transport
Montage
Sloop/ demontage
Cradle‐to‐ gate Cradle‐to‐ site Cradle‐to‐ grave Cradle‐to‐ cradle
+ recycling
12
‘Cradle‐to‐gate’ waarden • Betonmortel (C20/25): 0,058 kg CO2/kg* • Wapeningstaal (FeB500): 1,65 kg CO2/kg • Profielstaal (S235): 1,42 kg CO2/kg
*) = 138 kg CO2/m³ met CEM II
13
Vergelijk functionele eenheden! • Latei in binnenwand, L = 3 meter • Gewapend betonbalk 200 x 300 mm: 28,4 (beton) + 22,1 (wapening) = 51 kg CO2 • Stalen balk HE 120A (S235): 112 kg CO2 • Stalen balk + brandwerende bekleding: 158 kg CO2
14
Milieudatabases • Nationale Milieudatabase* (NMD/NL) • European reference Life Cycle Database (ELCD/EU) versie 3.0
*) www.milieudatabase.nl
15
Kritische beoordeling milieudata • • • •
Transparantie Differentiatie Toerekening recycling Toerekening hergebruik (bijv. HO‐slakken)
16
Voorbeeld Bedrijfshal • • • • •
Breedte 15 meter Goothoogte 5 meter Dakhelling 5° Stramienmaat 6 meter Lengte 60 meter
17
Milieuprestatieberekening VO • Quick scan op basis van CO2 uitstoot Spanttypen
Materiaal spanten
Totaal gewicht spanten + fundering in ton
Totale CO2 emissie in kg CO2 /m2 bvo
Tweescharnierspant met voetscharnieren
Staal (S235)
61,1
24
Tweescharnierspant met voetscharnieren
Staal (S460)
65,4
20
Tweescharnierspant met ingeklemde kolomvoeten
Kolommen: C30/37 Liggers: C30/37
208,5
37
Tweescharnierspant met ingeklemde kolomvoeten
Kolommen: C30/37 Liggers: BS 16 (gelamineerd)
144,7
19
18
Milieuprestatieberekening VO • Duco‐rekentool (IMd/BmS) – Maakt gebruik van vrij beschikbare gegevens – Niet gekoppeld aan NMD – Rekent met milieukosten.
19
Milieuprestatieberekening DO • Milieuprestatieberekening materialen maken die voldoet aan de SBK‐Bepalingsmethode Milieuprestatie Gebouwen en GWW‐werken (incl. de Nationale Milieudatabase) • Rekeninstrumenten: – GPR Bouwbesluit (www.gprgebouw.nl) – MRPI Freetool Milieuprestatie Gebouwen (www.mrpi‐ mpg.nl)
Uitkomst: totale milieukosten 20
HOUT: meest duurzaam O2
CO2
90% van het hout in NL komt uit duurzaam beheerde Europese bossen
Elke m³ bijgroei zorgt voor opname van 900 kg CO2 Netto CO2 “uitstoot” = ‐ 700 kg CO2 / m³ 21
Aanbevelingen HOUT (1) • Gebruik meer hout: 60% van de jaarlijkse bijgroei van Europese bossen wordt geëxploiteerd • Maak gebruik van de volledige houtcyclus
22
Aanbevelingen HOUT (2) • Vervang energie‐intensieve bouwmaterialen door hout en houtproducten Begane grondvloeren incl. isolatie
Milieuklasse
CO2 uitstoot in kg CO2 per m2
Vuren multiplex (18 mm) op vurenhouten balken Kanaalplaatvloer
1a
10,5
3b
61,5
Combinatievloer (‘Broodjesvloer’)
3c
73,5
Bekistingplaatvloer
4b
101,0
Cellenbetonvloer, excl. druklaag
5a
193,0
Bron: NIBE’s Basiswerk Milieuclassificaties Bouwproducten, Draagconstructies, 2012.
23
STAAL: 99% recycling
Schrootproductie = 50% van het wereldgebruik van staal
24
STAAL: CO2 uitstoot Product‐ groep
Productie
Transport
Montage
De‐ montage
Recycling
Totaal
Construc‐ tiestaal voor zware toepas‐ singen
908
20
17
40
‐ 512
473
Bron: MRPI
Productie van 1 ton staal geeft een CO2 uitstoot van 908 kg (profielstaal) tot 2.600 kg (stalen dakplaten) Gemiddeld 1.800 kg CO2 per ton = 4 tot 5% van de mondiale CO2 uitstoot 25
Aanbevelingen STAAL (1) • Staal gebruiken geproduceerd in NL – Tata Steel: 908 kg CO2 per ton <> West Europese ovens: 1.500 kg CO2 per ton
• Staalconstructiebedrijf kiezen uit NL
26
Aanbevelingen STAAL (2) • Toepassing hoge sterkte staal voor op druk belaste onderdelen – Milieuwinst 35% voor kolom in S460 i.p.v. S235
• Hergebruik van staalprofielen
27
BETON: composiet • Samenstelling: cement + zand + grind + water + (hulpstoffen) + (kleurstoffen) + wapening • CO2 uitstoot per m³: – Zand: – Grind: – Water: – Cement:
4,6 kg CO2/m³ zand 4,3 kg CO2/m³ grind 0,3 kg CO2/m³ water 306 tot 1.064 kg CO2/m³ cement
28
Cement • Cementindustrie verantwoordelijk voor 5% van de mondiale antropogene CO2 uitstoot – Oorzaak: Verhitting van kalksteen tot 1420 °C om Portlandklinker te maken, en decarbonatatie kalksteen (CaCO3 → CaO + CO2)
• NL Cementindustrie: 1% van de nationale CO2 uitstoot
29
Cementsoorten Cementsoort volgens EN 197‐1
Klinker gehalte (K)
Hoogovenslakken gehalte (S)
Poederkoolvliegas Kalksteen gehalte (V) gehalte (L)
CEM I 42.5 N Portlandcement
96 %
‐
‐
4 %
CEM II/B‐S 42.5 N Portlandslakcement
75 %
25 %
‐
‐
CEM II/B‐V 42.5 N Portlandvliegas‐ cement CEM III/A 42.5 N Hoogovencement
66 %
‐
31 %
3 %
44 %
51 %
2 %
3 %
CEM III/B 42.5 N Hoogovencement
32 %
67 %
‐
1 %
30
CO2 uitstoot cementsoorten Cementsoort volgens EN 197‐1
CO2 uitstoot in kg CO2/ton cement
Portlandcement (CEM I)
788
Portlandslakcement (CEM II/B‐S)
626
Portlandvliegascement (CEM II/B‐ V) Hoogovencement (CEM III/A)
549
Hoogovencement (CEM III/B)
291
384
31
CO2 uitstoot van m³ betonmortel Grondstof
Hoeveelheid grondstof in kg
Hoeveelheid Totale CO2 grondstof in m3 uitstoot in kg CO2 per m3 beton‐ mortel
CEM III/A
300
0,250
115,3
Zand
750
0,556
2,6
Grind
1.250
0,781
3,4
Water
150
0,150
0,045
Totaal
2.450 kg
1,737 m3
121
32
CO2 uitstoot van m³ ter plaatse gestort gewapend beton Transport grond‐ stoffen
Beton‐ mortel
Transport naar bouwplaats
Productie op bouwplaats
Wapening
Totaal kg CO2
CEM I Portlandcement
17
272
23
20
165
497
CEM II/B‐S Portlandslakcement
17
210
23
20
165
435
CEM II/B‐V Portlandvliegascement
17
143
23
20
165
368
CEM III/A Hoogovencement
17
121
23
20
165
346
CEM III/B Hoogovencement
17
83
23
20
165
308
Cementsoort
33
Aanbevelingen BETON (1) • Beperking van het cementgehalte: – Milieuklasse bepaalt minimaal cementgehalte en maximale wcf – Lagere wcf > meer cement bij minimale hoeveelheid aanmaakwater (150 liter/m³) > hogere betonsterkte – Alternatief: (super) plastificeerder toevoegen
34
Aanbevelingen BETON (2) • Gebruik CEM III i.p.v. CEM I – CEM I voor snellere sterkte‐ontwikkeling, kleur en fysieke duurzaamheid (betere vorstbestandheid) – CEM III heeft een dichtere poriënstructuur en is beter bestand tegen sulfaten en indringing van chloriden
• Gebruik milieuvriendelijke cementsoorten in de toekomst 35
Aanbevelingen BETON (3) • Vervang primaire door secundaire toeslagmaterialen – Betongranulaat, metselwerkgranulaat, etc. – (‐) Door hoger cementgehalte voor binding secundaire toeslagmaterialen is de CO2 uitstoot hoger – (+) Kringloop op productniveau wordt gesloten
36
Aanbevelingen BETON (4) • Kies een betonsterkte die niet hoger is dan noodzakelijk – Een hogere betonsterkte vraagt meer wapening – Bij een hogere betonsterkte hoort een grotere scheurwijdte > meer wapening – Een hogere betonsterkte vraagt een hoger cementgehalte (verwerkbaarheid) – Een hogere beginsterkte vraagt een hoger klinkergehalte 37
Aanbevelingen BETON (5) • Reduceer hoeveelheid wapening – Beton met lagere betonsterkte (kleiner minimaal wapeningspercentage) – Staalvezelbeton, hybride beton – Voorgespannen beton
38
Aanbevelingen BETON (6) • Reductie hoeveelheid beton – Op buiging belaste constructies: 10% minder hoogte > 10% meer wapening: CO2 Neutraal – Op druk belaste constructies: 10% minder oppervlak > 30% meer wapening*: Niet gunstig
* Bij gelijkblijvende betonsterkte
39
Aanbevelingen BETON (7) • Verleng de levensduur van betonconstructies (technisch resp. functioneel) • Gebruik de thermische massa van beton (BKA) • Hergebruik beton – Skelet – Liggers, vloerplaten, etc. – Betonpuingranulaat
40
Duurzaam construeren: “Is slim always smart?”
41
