Rakennusten energiatehokkuuden vaikutuksia lyhyesti. Aalto Energiatekniikan vierailu Espoo, Mikko Saari VTT Expert Services Oy

Transkriptio

1 Rakennusten energiatehokkuuden vaikutuksia lyhyesti Aalto Energiatekniikan vierailu Espoo, Mikko Saari VTT Expert Services Oy

2 Mitä on rakennusten energiatehokkuus Mitä saadaan (= hyvä talo) Energiatehokkuus = Paljonko kulutetaan energiaa (=kwh)

3 Energiatehokkuus ei ole pelkästään energiansäästöä Hyvä sisäilmasto Terveellinen Tarpeita vastaava Toimiva Viihtyisä Turvallinen Ympäristömyönteinen Mitä saadaan Energiatehokkuus = Paljonko kulutetaan energiaa Kaunis, kestävä ja käyttökelpoinen Päästöt ympäristöön Käytönaikainen energiankulutus Muut ympäristövaikutukset Voimalaitoskapasiteetti Rakentamisvaiheen energiankulutus Rakennustuotteiden valmistuksen energiankulutus Luonnonvarojen käyttö Purkamisvaiheen energiankulutus

4 Energiankulutustasoja Rakentamismääräyskokoelman (RakMk) mukainen talo kyseisenä vuonna voimassa olevien rakentamismääräysten minimivaatimusten mukaan rakennettu talo (RakMk 2012: E-luku ja energiamuotokertoimet) Matalaenergiatalo tilojen lämmitysenergiankulutus on 50 kwh/brm² vuodessa (Jyväskylä) talon lämpöhäviö on alle 85 % RakMk 2010 mukaisen talon vertailulämpöhäviöstä Passiivienergiatalo tilojen lämmitysenergiankulutus on 25 kwh/brm² vuodessa (Jyväskylä) talon lämpöhäviö on alle 65 % RakMk 2010 mukaisen talon vertailulämpöhäviöstä kokonaisenergiankulutus on enintään 120 kwh/brm² vuodessa Passiivitalo (alkuperäinen saksalainen Passivhaus Instituutin määritelmä) lämmitys- ja jäähdytysenergian tarve 15 kwh/lattia-m² primäärienergian tarve 120 kwh/lattia-m²

5 Muita energiankulutustasojen kuvauksia Nolla- ja plusenergiatalo nolla- tai plusenergiatalo on passiivitason talo, jossa tuotetaan energiaa yli oman tarpeen niin, että tuotetusta energiasta hyödynnetty määrä vastaa omaa vuotuista energiankulutusta (nolla) tai ylittää sen (plus) VTT:n sertifioima passiivitalo (vaatimukset on muunnettu pohjoisen ilmastoon sopiviksi, Promotion of European Passive Houses) tilojen lämmitys- ja jäähdytysenergian tarve kwh/brm² vuodessa primäärienergian tarve kwh/brm² vuodessa (D3/2012 muotokertoimet) rakennuksen vaipan ilmanvuotoluku n 50 on enintään 0,6 1/h Lähes nollaenergiatalo (EU:n direktiivi) lähes nollaenergiatalo on myös passiivitasoinen talo, jonka tarkka kansallinen määritelmä vielä puuttuu (

6 Lähes nollaenergiarakennuksen kuvaus direktiivissä Lähes nollaenergiarakennus EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI 2010/31/EU, annettu 19 päivänä toukokuuta 2010, rakennusten energiatehokkuudesta (uudelleenlaadittu) lähes nollaenergiarakennuksella tarkoitetaan rakennusta, jolla on erittäin korkea energiatehokkuus, sellaisena kuin se on määritettynä liitteen I mukaisesti. Tarvittava lähes olematon tai erittäin vähäinen energian määrä olisi hyvin laajalti katettava uusiutuvista lähteistä peräisin olevalla energialla, mukaan lukien paikan päällä tai rakennuksen lähellä tuotettava uusiutuvista lähteistä peräisin oleva energia; 31 päivään joulukuuta 2020 mennessä kaikki uudet rakennukset ovat lähes nollaenergiarakennuksia

7 Marssijärjestys energiatehokkaiden talojen toteutukseen Energiamuoto Kulutuksen ohjaus ja näyttö Ilmaisenergioiden hyödyntäminen Sähkönkäytön tehostaminen Lämpöhäviöiden pienentäminen Kioto-pyramidi Energiatehokkaan rakentamisen portaat HALLITAAN KOKONAISUUUDEN SUUNNITTELU Pienennetään energian tarve mahdollisimman pieneksi lämmitys, käyttövesi, sähkö ja viilennys tekniset ja taloudelliset rajoitukset Pientä energiantarvetta vastaava talotekniikka pyritään monitoimijärjestelmiin talotekniikan sähkönkulutuksen hallinta Tarpeenmukainen käyttö ja kulutuksen näyttö Pientä lämmitystarvetta vastaava lämmöntuottoratkaisu lisäksi mahdollinen paikallinen energian tuotanto ja ulosmyynti mahdollistaa nettonolla- ja nettoplusenergiatalot, joiden perustana on passiivienergiatasoinen talo

8 Tilojen lämmitysenergiankulutus, kwh/brm² vuodessa Energiankulutustasot Ilmanvaihto Vuotoilma Ulko-ovet Ikkunat Alapohja Yläpohja Ulkoseinä 0 Normitalo 2000 Normitalo 2003 Normitalo 2008 Normitalo 2010 Matalaenergiatalo Passiivienergiatalo

9 RakMk 2008: talossa on lämmitystarvetta 70 %:n ajan vuodesta Ulkoilman lämpötila, C Lämmitysteho, W/brm² RakMk 2008 mukaisen talon lämmitystarve RakMk 2008 mukaisen talon lisäviilennystarve Lämpökuorma Viilennys ulkoilmalla Aika vuodesta, %

10 Passiivienergiatalossa on lämmitystarvetta 5 %:n ajan vuodesta, suuren osan aikaa viilennetään ulkoilmalla Ulkoilman lämpötila, C Lämmitysteho, W/brm² Passiivienergiatalon lämmitystarve Lämpökuorma Passiivienergiatalon lisäviilennystarve Viilennys ulkoilmalla Aika vuodesta, %

11 % 90 % Tulevaisuuden talo toimii uusiutuvalla energialla Suhteellinen energiankulutus, % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % Uusiutuva Uusiutumaton Energian tarpeen pienentäminen on tehokas keino uusiutuvien energialähteiden osuuden lisäämiseen. Kun energiatarve pienenee murtoosaan nykyisestä, niin se on helpompi kattaa uusiutuvalla energialla. 10 % 0 % Normitalo 2008 Passiivienergiatalo

12 Energiakriisien jälkeen uskottiin monimutkaiseen talotekniikkaan rakennusten energiansäästössä Vuosi 1978 Vuosi 1982

13 Suomalainen passiivienergiatalo ja ilmanvaihtolämmitys U=0,06...0,08 Passiivienergiatalo U=0,6...0,8 U=0,10...0,12 U=0,10...0,13 Ilmanvaihtolämmityksessä tilat lämmitetään tai viilennetään huoneisiin puhallettavalla tuloilmalla.

14 Energiatehokkaan pientalon ilmanvaihtolämmityksen mitattu toiminta talvella

15 Asunnon ilmanvaihtokoneen energiatehokkuuden luokitus tuotesertifikaatissa Tuotesertifikaatilla voidaan osoittaa energiatehokkuus ja määräystenmukaisuus Energiatehokkuuden laskenta perustuu ilmanvaihtokoneen mitattuihin suoritusarvoihin Luokitus 9 luokkaan (A++ - G) Lämpö ja sähkö luokitetaan erikseen Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde, A-luokassa yli 70 % ja A++-luokassa yli 80 % Ilmanvaihtokoneen ominaissähköteho on A-luokassa alle 1,0 kw/(m³/s) A++-luokassa alle 0,6 kw/(m³/s)

16 Poistoilman lämmöntalteenotto lämmönsiirtimellä Lämmityskausi Huonelämpötila eli poistoilman lämpötila A: Ilmanvaihdon lämmitystarve ilman LTO:a Lämmityskausi Huonelämpötila eli poistoilman lämpötila A - B: LTO:lla talteenotettu lämmitysenergia Punainen alue on mahdollisen tuloilman lämpötilan rajoittamisen takia menetetty lämpö Huonelämpötila eli poistoilman lämpötila Lämpötila, C Ulkoilman lämpötilan pysyvyys Aika vuodessa, % Lämpötila, C B B: Ilmanvaihdon lämmitystarve, kun on LTO Ulkoilman lämpötilan pysyvyys Jäteilman lämpötila LTO:n jälkeen Poistoilman LTO:n vuosihyötysuhde (A - B)/A eli talteensaatu energia jaettuna energiantarpeella Aika vuodessa, % Lämpötila, C A - B: LTO:lla talteenotettu lämmitysenergia Sininen alue on LTO:n jäätymissuojauksen takia menetetty lämpö Ulkoilman lämpötilan pysyvyys Tuloilman lämpötila LTO:n jälkeen Aika vuodessa, %

17 Ulkoa tulevan lämpökuorman aiheuttaman viilennystarpeen minimointi Energiatehokkaan talon viilennystarve on minimoitu rakenteellisin keinoin tavanomaista parempi rakennuksen ulkovaipan lämmöneristys ja ilmanpitävyys estetään rakenteisiin varastoituvan lämmön tulo sisälle Suoran auringonpaisteen sisääntuloa ikkunoista on rajoitettu ikkunoiden kohtuullisella koolla auringonsuojalaseilla sekä rakenteellisella auringonsuojauksella ensisijaisia keinoja ovat reilunkokoiset räystäät ikkunaa varjostavat parvekkeet usein tarvitaan myös ulkopuolisia sälerakenteita, lippoja, markiiseja ja sälekaihtimia

18 Energiatehokkaan rakennuksen auringonsuojaus ja viilennys Wienerberger passiivienergiatiilitalo 40 Ilman aurinkosuojausta ja lämmöntalteenoton ohitusta Otetaan käyttöön lämmöntalteenoton ohitus Kuukauden keskimääräinen sisälämpötila, C Lisäksi käytetään auringonsuojalaseja Lisäksi sälekaihtimet 20 Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Kuukausi

19 Tehokas lämmöneristys pitää helteen ulkona Matalaenergiatoimistossa helle pysyy ulkona Ulkoilman lämpötila eteläseinällä Ulkoilman lämpötila varjossa Operatiivinen sisälämpötila Lämpötila, C Kellonaika, tuntia

20 Perustusten lämpötekninen toimivuus voi vaikuttaa merkittävästi lämmitysjärjestelmän valintaan Huono ratkaisu, nurkka kylmä Parempi ratkaisu, nurkka lämmin

21 Termisen massan hyödyntäminen lämpövarastona ja lämpötilan hallinnassa Passiivinen hyödyntäminen lämpöä varaava rakenne toimii itsenäisesti lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä eivät ota huomioon massan vaikutusta Aktiivinen hyödyntäminen ilman rakenteisiin integroitua talotekniikkaa säätöjärjestelmä ottaa massan vaikutuksen huomioon esim. liukuvat asetusarvot rakenteisiin on integroitu talotekniikkaa rakenteiden sisällä on lämmitys/jäähdytysputkisto rakenteen lämpötilaa ja lämmönluovutusta/varastointia ohjataan aktiivisesti

22 Esimerkki rakennusrungon termisen massan aktiivisesta hyödyntämisestä talotekniikalla (Concretcool-system, Kiefer)

23 Käyttövesivaraajan lämpöhäviövaatimus Lämpöhäviöteho, W Varaajan veden keskilämpötila 70 C, ympäröivä tila 21 C D1/2007 Passiivienergiataso Lämpöhäviöenergia, kwh vuodessa Varaajatilavuus, dm³ 0

24 Esimerkkejä lämmöneristetyistä putkistovarusteista, joiden avulla putkistojen lämpöhäviöt minimoidaan ja kondenssiongelmat vältetään Easytop-vinoistukkaventtiili, sulkuventtiili, lämmöneristyskuoret ja eristetyt putket. Lähde: Viega Wilo-Stratos ECO lämmöneristetty kiertovesipumppu. Lähde: WILO Lämmöneristetty kannatin. Lähde: KAIMANN

25 Käyttöveden esilämmitys jätevedestä otetulla lämmöllä Lämpimän käyttöveden varaaja Jäteveden lämmöntalteenoton lämmönsiirrin RECOH-VERT Kylmävesiliitäntä Viemäriliitäntä Recoh-vertin poikkileikkaus Ilmaväli Ulkoputki Väliputki Sisäputki Kylmä vesi Suihkun jätevesi Ilmatila Jätevesivirran pyörteittäjä Kylmävesi- Lämmenliitäntneen veden liitäntä Esimerkki lämmöntalteenottamisesta viemäriin menevästä suihkuvedestä. Kylmä käyttövesi esilämpenee lähes 20 C viemäriin virtaavan lämpimän suihkuveden avulla. Kylmän veden lämpötilahyötysuhde on valmistajan mukaan yli 60 % Lähde: Hei-Tech b.v.

26 Ulkoilmalämpöpumpun toiminta kylmissä oloissa -esimerkkinä laatupumppu (säästö %) Laskelmissa käytetyt ulkoilmalämpöpumpun (UILP) suoritusarvot UILP:n lämpöteho, kw Lämpökerroin UILP:n sähköteho, kw Teho, kw ja lämpökerroin Ulkoilman lämpötila, C

27 Passiivienergiatalosta nolla- ja plusenergiataloon Passiivienergiatalo on perusta nolla- ja plusenergiataloille Siirryttäessä kohti nolla- ja plusenergiataloa tarvitaan aurinkoenergian ja lämpöpumppujen hyödyntämistä tällöin kustannukset voivat nousta voimakkaasti plusenergiatalossa aurinkoenergialla on tuotettava lisää sähköä ja tämän vuoksi kustannukset nousevat edelleen nolla- ja plusenergiatalo edellyttää aurinkosähkön (tai tuulisähkön) talokohtaista ulosmyymistä Nollaenergiatalo = Passiivienergiatalo + Aurinkoenergialla tuotetun sähkön myynti ulos oman vuotuisen ostoenergiankulutuksen verran Plusenergiatalo = Passiivienergiatalo + Aurinkoenergialla tuotetun sähkön myynti ulos enemmän kuin oma vuotuinen ostoenergiankulutus

28 Aurinkoenergian kannattavuus on parantunut Asuinkerrostalon kiinteistösähköstä noin 20 % voidaan tuottaa aurinkoenergialla kustannustehokkaasti Aurinkolämmöllä voidaan tuottaa puolet lämpimän käyttöveden lämmitysenergiasta kaukolämpöyhtiöt saattavat rajoittaa aurinkolämmön tehokasta hyödyntämistä Lähde: LgaBW

29 Palveluja huomisen menestykseen