Vanhan rakennuskannan energiatehokkuus - mitä ja miten pitäisi korjata. Jyri Nieminen VTT

Transkriptio

1 Vanhan rakennuskannan energiatehokkuus - mitä ja miten pitäisi korjata Jyri Nieminen VTT

2 Toimintaympäristön muutos Haaste: Ilmastonmuutoksen pysäyttäminen edellyttää CO2- päästöjen vähentämistä vuoteen 2050 mennessä 90% Muutokset lähitulevaisuudessa uusissa rakennuksissa 2010: Asuinrakennusten energiantarve -30 % nykytasosta 2012: Kokonaisenergiatarkastelu, jossa primäärienergia otetaan huomioon, energiantarve 20% : Energiatehokkuusvaatimukset korjausrakentamiselle EU 2019: Uudistaloilla ei lämmitys- tai jäähdytystarvetta Vuositasolla ostoenergian tarve 0 kwh/m 2 2

3 Asuntokanta rakennusvuoden mukaan Korjaustarve suurin 3

4 Keinot hyvän energiatehokkuuden saavuttamiseksi korjauksissa ovat samat kuin uudisrakentamisessa Valintojen tärkeysjärjestys Energiaratkaisu Kulutuksen tunnistaminen Energian hallinta: tarpeenmukainen käyttö ja ohjaus Energian säästäminen: energian tarpeen pienentäminen Energian tarve Energian tuotto Valintojen vaikutus Kokonaisuuden suunnittelu ja rakentaminen Rakennussuunnittelua edeltävän prosessin merkitys Energian tarve Hyvä lämmöneristys ja ilmanpitävyys Lämmön talteenotto ilmanvaihdosta Suunnittelun ja rakentamisen laatu Energiatehokkaat laitteet ja valaistus Passiivinen viilentäminen Hyvä sisäilmasto 4

5 Lämmityksen tehostamistoimenpiteiden vaikutus Asuin- ja palvelurakennukset Potentiaali % vuonna 2020 Uudistuotanto noin 4 % vuonna 2020 LVI-korjaukset Edistyneet LVI-korjaukset Rakennuksen vaipan korjaukset Edistyneet vaipan korjaukset Korjausrakentaminen merkittävää vuoteen 2020, uudisrakentamisen merkitys 2020 jälkeen 30 % tiukemmat rakennusmääräykset Kaikki uudet rakennukset matalaenergiarakennuksia Kaikki uudet rakennukset passiivirakennuksia Jäljelle jäävä kulutus Tuominen, P. (2008) The potential effects of low energy buildings on the Finnish national economy. Diplomityö 5

6 A-luokan sähkölaitteet, pumput, puhaltimet Yläpohjan lisäeristys Ikkuna- tai oviremontti Ulkoilma- Lämpöpumppu COP=2-3 Energiansäästölamppu Aurinkosähkö Energiakorjaamisen haasteet, teknologia Aurinkolämpö Ulkoseinä Lisäeristys 50 mm *) Lämmöntalteenotto Alapohja lisäeristys Energian kausivarastot Tehokkuusvaatimus -20% Hinta Ilmanvaihto Tulo-poisto+LTO *) lisäys LED-valaisimet Lämpimän veden LTO *) Esivalmistettu ulkoseinäelementti Ilmatiiveyden parantaminen Supereristeet Ulkoseinä Lisäeristys 400 mm Passiivitaso -70% Teknologinen haasteellisuus Nykyisin käytössä kohtuullisen tuotteistuneita ratkaisuja, jos tehostamisvaatimus ei ole korkea (<20%) Passiivitaso -70% tai nollaenergiataso ovat selkeästi haasteellisempia korjaushankkeissa 6 Nollaenergia -100% Ikkunat ja ovet U < 0,5 Uudet energian tuottoratkaisut

7 1970-luvun asuntokannan energiakorjaukset: Lämmitysenergia Ikkunat 23 % Lämpimän veden kulutus 30% Kiertoveden häviö 20 % Tilojen lämmitys 50% Alapohja 5 % Yläpohja 7 % Ilmanvaihto 46 % Ulkoseinät 19 % 7

8 Esimerkkialue: Peltosaari Riihimäellä 1970-luvun malli viihtyisän asuinalueen toteuttamiseksi - arvonpalautus Hyvät liikenneyhteydet - alueena ei houkutteleva? Peruskorjausvelka Kaupunginosan uudistaminen: Vanhan rakennuskannan hoitamisen keinot Kannustimet ja rahoitusratkaisut, kilpailutus Alueen asemakaavan ekologinen uudistaminen Rakennusten korjaaminen ja uudistaminen palveluratkaisuineen Ympäristön kehittäminen: ulkoalueet Sosiaalista koheesiota edistävät ratkaisut Alueen liittyminen muuhun kaupunkirakenteeseen 8

9 Taustatiedot Kaikista alueen rakennuksista tekniset dokumentit rakennusvalvonnasta Tarkastelun ulkopuolelle jätetty koulu, päiväkoti, liikekiinteistöt tms. Isännöitsijät ja taloyhtiöt: Ongelmat Kuntotarkastukset yms. Tehdyt korjaukset Energian (myös energialaitokselta) ja veden kulutustiedot Tutustuminen rakennuskantaan Silmämääräiset tarkastukset Lämpökuvaukset Arkkitehtoniset näkökohdat 9

10 10

11 Ilmanvaihto Ilmanvaihtoratkaisut Koneellinen poisto tai tulo-poisto Uusimisen tarve yli 50 taloista Ilmanvaihdon perussäätö Sisäilmasto Nykyinen poistoilmanvaihto: usein alle määräystason 11

12 Valaistus Yleisten tilojen valaistus: pääasiassa loisteputkivalaisimet, koko ajan päällä Yleisissä tiloissa ei ole painokytkimiä: rikkoutuvat/rikotaan niin nopeasti, ettei niiden käytössä ole järkeä Yleisissä tiloissa ei ole hämäräkytkimiä tai muuta valaistusautomatiikkaa Huoneistojen kiinteä valaistus keittiössä ja WC:ssä loisteputkivalaisimilla 12

13 Arkkitehtoniset näkökohdat Peltosaaren ansioita asuinmiljöönä ovat mm.: yhtenäinen rakennuskanta valoisat ja autottomat korttelipihat runsaat istutukset ja täysikasvuinen puusto pihamailla rakennusten ja pihatilojen miellyttävät mittasuhteet (lähinnä Itä-Peltosaaressa) Arkkitehtonisia ja kaupunkikuvallisia ongelmakohtia ovat julkisivujen ja parveketornien visuaalinen köyhyys pohjaratkaisujen toiminnallisesti huono laatu maantasokerroksissa asumista palvelevien katosten, varastojen ja aputilojen puute tai huono laatu elementtirakentamisesta aiheutuva ympäristön monotonisuus 13

14 Toimenpiteet Mallitalot Energiatehokkuuden parantaminen Ulkotilojen ja alueen ilmeen parantaminen Uudistaminen Täydennysrakentaminen Kustannukset ja vaikutukset 14

15 Peruskorjaus vai uudistaminen Peruskorjaus Rakennuksen ylläpitoon kuuluvat remontit energia- ja ekotehokkaasti. Rakennuksen ulkomuoto ja tilojen käyttö säilyvät Perinteinen toteutus, olemassa oleva tekniikka Uudistaminen Kaikki uusiksi Tilojen käytön parantaminen Purkaminen 15

16 Mitä rakennuksia kannattaa korjata? 16

17 Peruskorjaus Lämmitystapamuutos: suora sähkölämmitys => kaukolämpö Lämmityksen energiankäyttö Lisäeristäminen Ilmanvaihto - sisäilmaston muutos: 50% rakennuksista Ikkunat Kiinteistö- ja huoneistosähkö Kiinteistösähkö: Yleisten tilojen valaistus: aina päällä, ei kytkimiä Autonlämmitys: ei mittausta Talosaunat (> kwh vuodessa) Pesulat, pyykin kuivaus (> 5000 kwh vuodessa) Huoneistosähkö ja vesi Hella, kylmäkalusteet D-luokka Vesi ja sähkö kuuluvat kiinteinä vuokraan: mittaus 17

18 Korjausmenetelmät Ikkunoiden vaihto Nykyiset U-arvo 1.8 2,1 W/m 2 K, uudet 0,8 W/m 2 K Ovien vaihto Nykyiset U-arvo 2.5 W/m 2 K, uudet 0,8 W/m 2 K Ulkoseinät Sandwich-elementin kuori ja vanha eristys pois Uusi seinärakenne U-arvo 0,08 0,17 W/m 2 K, Yläpohja Lisäeristys: voidaan asentaa vanhan katteen päälle (urien kautta tuuletettu eristys) Lisärakentaminen Ilmanvaihto Uudet keskitetyt IV-koneet/IV-konehuoneet Huoneistokohtaiset IV-koneet Aurinkoenergia: Aurinkolämpö, jos ei lämmitystapamuutosta Aurinkosähkö tai tuulisähkö 18

19 Ilmanvaihdon uusiminen Huoneistokohtainen ilmanvaihtokone Raitisilma ulkoseinältä Seinäpuhallus tai nykyiset poistokanavat Asennus alakattoihin 19

20 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 Asunto Oy Telluspuisto: Vuotuinen energiankulutus ja energian kustannus Seinän lisäeristys Ikkunoiden vaihto Ovien uusiminen Ilmanpitävyys 1.0 1/h Yläpohjan lisäeristys Alapohjan lisäeristys Koneellinen tulo-poisto + LTO Aurinkolämmitys Valaistus A-luokan sähkölaitteet Kaukolämpö 20 Remontoimaton Energian kokonaiskulutus, MWh Vuotuinen kustannus, k /a Energian kokonaiskulutus Energian kustannus AsOy: Alkuperäinen ilmanvaihto noin 50 % normien mukaisesta

21 Talo 3: vuotuinen energiankulutus ja energian kustannus Seinän lisäeristys Ennen korjauksia Seinän lisäeristys (2) Ikkunoiden vaihto Ovien vaihto Yläpohjan lisäeristys kaukolämpö Koneellinen tulo-poisto + LTO Ikkunoiden vaihto (2) Valaistus Aurinkolämmitys A-luokan sähkölaitteet 21 Vuotuinen kustannus, k /a Energian kokonaiskulutus, MWh/a Energian hinta Energian kokonaiskulutus Vuokratalo: Alkuperäinen ilmanvaihto ~normien mukainen

22 Sähkö Kuva: Christer Nyman Sähkönkäytön tehostaminen Sähkölämmitys => kaukolämpö Talotekniikan laitteet, säätöratkaisut Yleisten tilojen valaistusautomatiikka (nyt jatkuvasti päällä) Huoneistokohtainen sähkön- ja vedenmittaus Huoneistoihin uudet sähkölaitteet (hella, kylmäkalusteet D-luokkaa) Autotallien valaistus Autonlämmityksen sähkönmittaus Talosaunan ja pesulan uusiminen Sähkön tuottoratkaisut Aurinkosähkö Pientuulivoima: 1 kw = kwh 22

23 Aurinkosähkön tuottoarvoit Tavoite kwh:n tuotto, 1-kiteinen Piikenno Tapaus Pinta-ala m 2 Järvenpää Pinta-ala m 2 Kuopio Paneelien DC ulostulo nollahäviöillä, lumi ei peitä talvella Häviöt, kun mukana invertteri ja hieman kaapelihäviöitä, lumi peittää talvella paneelit kokonaan Kuten yllä mutta mukana asennuksesta (=paneelien lämpenemisestä) johtuvia häviöitä, hyvä asentamistapa

24 Uusiutuvan energian tuotanto rakennuksissa Syöttötariffit tai takuuhintamenettely: rakennus ostaa ja myy energiaa Edellytykset ja mahdollisuudet: Energiaketjun hallinta: tuotannon ja käytön eriaikaisuus Useiden tuottajien energiaverkot 24

25 Purkamalla uudistaminen Ongelmat: Ulkoseinät vuotavat Eritasoiset porrashuoneet Parvekkeet uusittava Huono sisäilmasto Asunnot eivät vastaa käyttötarkoitustaan Purkaminen: Purkujätteen minimointi kierrättämällä Purkukustannus: /k-m 2 Tilalle: Nettonollaenergiatalo Talo tuottaa ja kuluttaa energiaa vuodessa yhtä paljon 25

26 Passiivitalokonseptiin perustuva nollaenergiatalo Bruttoala 2120 m 2 Lämmityksen energiantarve 12 kwh/m 2 Aurinkolämpö: kwh ~ 100 % tarpeesta, 210 m 2 keräinpinta-ala Aurinkosähköpaneelien pinta-ala: Vaihtoehto 1: 160 m 2 => kwh ~ 100 % kiinteistösähkön tarpeesta Vaihtoehto 2: 490 m 2 => kwh ~ 100 % kokonaissähköstä Tila ei riitä! Vaihtoehto 3: Tuulienergia: 30 kw => kwh Ongelmat: Tuotannon ja kulutuksen eriaikaisuus Lämmön ja sähkön syöttäminen verkostoihin 26

27 Passiivitalokonseptiin perustuva nollaenergiatalo Maalämmön hyödyntäminen ilmanvaihdon esilämmitykseen Esilämmitysteho 12 kw Muuta Lämmöneristys: U-arvot < 0,9 W/m 2 K Huoneistokohtainen veden- ja energianmittaus Aurinkolämpö ja - sähkö Varjostus!!! Energiaa tuottavat hissit A++ sertifioidut kodinkoneet ja LVI-tekniikan laitteet 27

28 Lämmitys päätelaitteissa Kanavalämmitys LTO Kehityskohteita Maalämmönvaihdin Raitisilman esilämmitys/viilentäminen W / ilmanvaihtokone Huoneistokohtainen energianmittaus Jyvitys kulutuksen ja pinta-alan perusteella Kylmä ima Kylmä ilma Ilmakanavat maassa Esilämmitys maan lämmöllä 28

29 Huippuenergiatehokkaan nollaenergiatalon energiantarve Kulutuskohde Energia [kwh/a] Huoneistokohtaisen ilmanvaihdon sähkö Muun ilmanvaihdon sähkö Pumppujen sähkö Lämmitys, Ilmanvaihtokoneiden kiertovesi, varaajakierto, lämpimän käyttöveden kiertovesi, aurinkokeräimet, maalämmönvaihdin Muu rakennuksen sähkö Infrapunasauna, hissi, talopesula ja kuivain Rakennuksen ulkopuolinen sähkö Luiskalämmitys, autohallin ilmanvaihto, ulkovalaistus Huoneistosähkö Energian tarve: Sähkö kwh Lämpö kwh Primäärienergian tarve: Sähkö kwh Lämpö kwh Tilojen lämmitys (kaukolämpö) Käyttöveden lämmitys (kaukolämpö)

30 Korjauksen ominaispiirteitä energiatehokkuuden näkökulmasta Vanhoissa rakennuksissa harvoin tilavarauksia uudelle talotekniikalle Korjaukset ajoittuvat eri elinkaaren vaiheisiin Energiatehokkuuden parantaminen korjauksen yhteydessä on yleensä aina kannattavaa Tiiveyden parantaminen voi olla haasteellista Museo-/suojelusäännökset voivat rajoittaa toimenpiteiden valintamahdollisuutta Korjausten yhteydessä tehdään yleensä laatutason nosto (esim. parempi sisäilmasto) voi lisätä energiankäyttöä Käyttäjä mukana prosessissa Perusparannus on tuotteena enemmän palvelulähtöistä kuin uudistuotanto Järkevien energiatehokkuusinvestointien ammattitaitoinen kommunikointi tarvitaan 30

31 Erinomaisen energiakorjausratkaisun numeroita, kerrostalo Lämmitys (< 35 kwh/m²,a) Seinä 0,09 W/m²K Alapohja 0,1 W/m²K Yläpohja 0,08 W/m²K Ikkuna 0,8 W/m²K, g=0,3 Ulko-ovi 0,4 0,7 W/m²K Ilmanpitävyys n50 < 0,6 1/h Ilmanvaihdon lämmön talteenotto: 80% ja tarpeenmukainen ohjaus Sähkö (< 30 kwh/m²,a) Kaikkialle A tai A++ -luokan sähkölaitteet ja tarpeenmukaiset ohjaukset Valaistus tehokkuus > 100 lumen/w Tasavirtamoottorit talotekniikassa Viilennys (ei koneellista) Kesäaikaisten lämpökuormien hallinta, passiivinen viilennys, aurinkosuojaus Tuuletuksen tehostaminen, asumisessa mitoitus kesällä ilmanvaihtuvuus 1 1/h Maan viileyden käyttö ilmanvaihdon raitisilman viilentämiseen Sisäolosuhteet Talvella 21 o C Kesällä max. 25 o C Ei vetoa Vesi Vedenkulutus < 100 l/hlö,vrk 31

32 Energiakorjausten vaikutukset Lämpökamerakuva ennen energiakorjauksia Lämpökamerakuva energiakorjausten jälkeen Parantuneen energiatehokkuuden lisäksi saadaan korjausten yhteydessä myös parantunut sisäilmaston laatu Kuvat: Oebbeke, A. (2007) Passiv Bauen auch im Altbau [online]. Baulinks.de building portal, available at [accessed ]. 32

33 33