Design of an Energy-Efficient and Cost-Effective Cross Laminated Timber (CLT) House in Waikuku Beach, New Zealand

• Main Author: Bournique, Guillaume
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Energiteknik 2016
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-193913

The Canterbury earthquakes in 2010 and 2011 caused significant damage to the Christchurch building stock. However, it is an opportunity to build more comfortable and energy efficient buildings. Previous research suggests a tendency to both under heat and spot heat, meaning that New Zealand dwellings are partly heated and winter indoor temperatures do not always meet the recommendations of the World Health Organization. Those issues are likely to be explained by design deficiency, poor thermal envelope, and limitations of heating systems. In that context, the thesis investigates the feasibility of building an energy efficient and cost-competitive house in Christchurch. Although capital costs for an energy efficient house are inevitably higher, they are balanced with lower operating costs and improved thermal comfort. The work is supported by a residential building project using Cross Laminated Timber (CLT) panels. This atypical project is compared with a typical New Zealand house (reference building), regarding both energy efficiency and costs. The current design of the CLT building is discussed according to passive design strategies, and a range of improvements for the building design is proposed. This final design proposal is determined by prioritizing investments in design options having the greatest effect on the building overall energy consumption. Building design features include windows efficiencies, insulation levels, optimized thermal mass, lighting fixture, as well as HVAC and domestic hot water systems options. The improved case for the CLT building is simulated having a total energy consumption of 4,860kWh/year, which corresponds to a remarkable 60% energy savings over the baseline. The construction cost per floor area is slightly higher for the CLT building, about 2,900$/m² against 2,500$/m² for the timber framed house. But a life cycle cost analysis shows that decreased operating costs makes the CLT house cost-competitive over its lifetime. The thesis suggests that the life cycle cost of the CLT house is 14% less than that of the reference building, while the improved CLT design reaches about 22% costs savings. === Canterbury jordskalv under 2010 och 2011 orsakade betydande skador på Christchurch byggnadsbeståndet. Det är dock en möjlighet att bygga mer bekväma och energieffektiva byggnader. Tidigare forskning tyder på en tendens att både under värme och plats värme, vilket innebär att Nya Zeeland bostäder är delvis uppvärmda och vinter inomhustemperaturer inte alltid uppfyller rekommendationerna från Världshälsoorganisationen. Dessa frågor kommer sannolikt förklaras av konstruktion brist, dålig värme kuvert, och begränsningar av värmesystem. I detta sammanhang undersöker avhandlingen möjligheterna att bygga en energieffektiv och kostnadseffektiv hus i Christchurch. Även kapitalkostnaderna för ett energieffektivt hus är oundvikligen högre, de är balanserade med lägre driftskostnader och förbättrad termisk komfort. Arbetet stöds av ett bostadshus projekt med Cross Laminated Timber (CLT) paneler. Denna atypiska projekt jämförs med en typisk Nya Zeeland hus (referensbyggnad), både vad gäller energieffektivitet och kostnader. Den nuvarande utformningen av CLT byggnaden diskuteras enligt passiva designstrategier, och en rad förbättringar för byggande föreslås. Denna slutliga designförslag bestäms genom att prioritera investeringar i designalternativ som har störst effekt på byggnaden den totala energiförbrukningen. Byggnadsdesign funktioner inkluderar fönster effektivitet, isolationsnivåer, optimerad termisk massa, armatur, samt VVS och tappvarmvattensystem alternativ. Den förbättrade fallet för CLT byggnaden simuleras med en total energiförbrukning 4,860kWh/år, vilket motsvarar en anmärkningsvärd 60% energibesparing över baslinjen. Byggkostnaden per golvyta är något högre för CLT byggnaden, ca 2900$/m² mot 2500$/m² för timmer inramade hus. Men en livscykelkostnadsanalys visar att minskade driftskostnader gör CLT hus kostnadseffektiv under sin livstid. Avhandlingen visar att livscykelkostnaden för CLT huset är 14% lägre än för referensbyggnaden, medan den förbättrade CLT designen når ca 22% kostnadsbesparingar.