KERROSTALON ILMASTONMUUTOS (KIMU) Talotekniikkajärjestelmät

Transkriptio

1 Aalto-yliopiston Teknillinen korkeakoulu Energiatekniikan laitos KERROSTALON ILMASTONMUUTOS (KIMU) Talotekniikkajärjestelmät Jari Palonen

2 3

3 4 Tiivistelmä Asuinkerrostalon keskeiset lämmitysenergian kulutuskohteet ovat lämpöhäviöt ulkovaipan kautta ulos, hallittu ilmanvaihto ja vuodoista ja lämpimästä käyttövedestä. Näistä hallittu ilmanvaihto ja lämminkäyttövesi yhdessä taloteknisten järjestelmien käyttämän sähkön kanssa muodostavat enemmistön energiankulutuksesta. Taloudellisesti merkitys taloyhtiöissä on vielä suurempi. Katsaus on tehty Asuntorahaston (ARA) rahoittamassa Kerrostalon ilmastonmuutos ja sisäilmasto projektissa (KIMU). Projektin päämääränä on edistää ja poistaa esteitä taloyhtiöiden energiansäästötoimenpiteitä. Samalla halutaan parantaa asumisviihtyisyyttä. Tietokartoituksen aikana on kuitenkin vahvistunut käsitys, että taloyhtiössä suoritetaan lähinnä välttämättömiä korjaustoimenpiteitä. Raportti on tarkoitettu ensisijaisesti projektin sisäiseen käyttöön. Käsiteltävät asiat on ryhmitelty teemoiksi, joita käytetään jatkossa kun laaditaan taloyhtiöille suunnattua tiedostusaineistoa internetiin Tee Parannus sivustoille. Koerakentaminen ja laadukkaampi peruskorjaus on keskittynyt vuokrataloyhtiöihin. Samoin erilaiset asukaskokemukset ovat valtaosaltaan vuokrataloista. Tutkimustoiminta painottuu helposti negatiivisten kokemusten keräämiseen ja ongelmien kartoitukseen ja ratkaisumalleihin. Siksi täsä raportissa ei ole voitu esittää täydellistä uudisrakennusta tai peruskorjauskohdetta. Asuinkerrostalon lämpötaloutta parannettaessa riskinä on se, että vanhat ongelmat korvautuvat uusilla. Esimerkiksi vetoisuus, kylmät lattiat ja vaihtelevat huonelämpötilat korvautuvat korkeilla huonelämpötiloilla ja kuivan huoneilman tunteella. Kiinteistösähkön kulutukseen tulee kiinnittää erityistä huomiota uusittaessa ilmanvaihtojärjestelmiä, märkätilojen lattialämmityksiä, valaistusta jne. Teknisesti on täysin mahdollista suunnitella ja asentaa energiatehokas, hiljainen ja vedoton ilmanvaihtojärjestelmä. Se edellyttää rakennuttajaorganisaatiolta selkeää laadun ohjausta ja valvontaa. Uusien tuloilmaikkunoiden toiminta (vedottomuus) lämmityskaudella tulee selvittää. Kerrostalon hataruus ei paranna asunnon ilman laatua. Päinvastoin suojan puolella sijaitsevissa makuuhuoneissa ilman laatu voi huonontua koneellisen (painovoimaisen) ilmanvaihdon toiminnan häiriintyessä. Vesi- ja viemäriverkoston uusimiseksi ja korjaamiseksi on tarjolla runsaasti erilaisia vaihtoehtoja. Niiden kestävyyttä tulee edelleen seurata. Osa vakuutusyhtiöistä myöntää ikähyvityksen viemäriputkiston elinikää jatkaville toimenpiteille. Käyttövesiputkien pinnoitus on vähäistä. Pinnoitusmateriaalien terveysvaikutuksia selvitetään parhaillaan. Linjasaneerauksen yhteydessä asennetaan vesimittarit asuntoihin 40 % tapauksia. Asuntojen lämmitysenergian mittauksen on tarjolla menetelmiä. jotka mittaavat asuntoon jaetun lämpöenergian märän. asukkaasta riippumattomien rakennusteknisten tekijöiden huomioonottaminen on hankalampaa. Toinen vaihtoehto on laskuttaa asukkaan valitsemasta huonelämpötilasta. Lämmitysenergian huoneistokohtainen laskutus voi johtaa ilmanvaihdosta tinkimiseen ja ilmanvaihtoventtiilien tukkimiseen. Asuntokohtaisten mittausratkaisuiden kannattavuus heikkenee lähtötason kulutustason pienentyessä.

4 5

5 6 ALKUSANAT Tämä raportti on tehty Valtion Asuntorahaston rahoittamassa Lähiöohjelmassa Raportti on osa Kerrostalon ilmastonmuutos projektia (KIMU). Siinä tähdätään luvun asuntoosakeyhtiöiden energiatehokkuuden ja sisäilmaston parantamiseen. Katsauksen tarkoitus oli tuottaa tausta-aineistoa projektin ja Tee Parannus nettisivuille. Projektiin ovat osallistuneet Suomen kiinteistöliitto, VTT ja Aalto-yliopisto. Tämän raportin on laatinut Erikoistutkija Jari Palonen Aaltoyliopiston Insinööritieteiden korkeakoulun Energiatekniikan laitoksen LVI-tekniikan ryhmästä. Sähköasennuksia koskevien tietojen hankinnassa on avustanut Sähköinfo Oy.

6 7

7 8 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ 2 ALKUSANAT.4 01 Asuinkerrostalojen lämmitysenergiankulutus H133H12 1H1H1.1 Lämmönominaiskulutus H134H12 2H2H1.2 Eräiden tekijöiden vaikutus asuinkerrostalon energiatehokkuuteen H135H14 3H3H1.2.1 Rakennuksen tiiviyden vaikutus energiatehokkuuteen, ilmanvaihdon toimintaan ja sisäilmastoon H136H14 4H4H1.2.2 Asumisväljyyden vaikutus H137H15 5H5H1.3 Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalojen energiankulutukseen H138H15 6H6H1.3.1 Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon kiinteistösähkön kulutukseen H139H16 7H7H2 Lämmitys H140H19 8H8H2.1 Perusteet H141H19 9H9H2.2 Lämmönjakoverkoston peruskorjaus H142H20 10H10H2.3 Lämmitysenergian asuntokohtainen mittaus H143H24 11H11H3 Vesi- ja viemärijärjestelmät ja niiden uusinta H144H29 12H12H3.1 Historia ja nykytila H145H29 13H13H3.1.1 Putkivuodot H146H30 14H14H3.2 Putkistojen korjausmenetelmät H147H31 15H15H3.2.1 Putkistojen kuntotutkimukset H148H31 16H16H3.2.2 Täydellinen uusinta H149H32 17H17H3.2.3 Putkielementit H150H33 18H18H3.2.4 Kylpyhuone-elementit H151H34 19H19H3.2.5 Osittainen uusinta H152H34 20H20H3.3 Olemassa olevan putkiston elinikää jatkavat menetelmät H153H35 21H21H3.3.1 Viemäriputkiston päällystäminen eri menetelmin H154H35 22H22H3.4 Korjausmenetelmien suosio H155H39 23H23H3.5 Kustannukset H156H41 24H24H3.6 Pohdinta H157H44 25H25H4 Käyttöveden kulutus H158H51 26H26H4.1 Vedenkulutuksen pienentäminen H159H52 27H27H4.2 Asuntokohtainen veden mittaus H160H54 28H28H4.2.1 Perusteet H161H54 29H29H4.3 Veden mittauksen suunnittelu H162H56 30H30H4.4 Käytännön kokemukset huoneistokohtaisista vesimittareista H163H59 31H31H4.5 Kokemuksia Ruotsista H164H61 32H32H5 Integroidut linjasaneerausratkaisut H165H65 33H33H5.1 Sähköasennukset linjasaneerausten yhteydessä H166H65 34H34H5.2 Valaistusratkaisut H167H68 35H35H5.3 Integroitu linjasaneeraus ja energiatehokkuuden parantaminen H168H70 36H36H5.4 Pysäköintialueiden kehitystarpeet sähköautojen kannalta katsoen H169H71 37H37H6 Ilmanvaihto ja sen parantaminen H170H75 38H38H6.1 Ilmanvaihtojärjestelmät H171H75 39H39H6.2 Ilmanvaihdon virhetoiminnot ja puutteet H172H76 40H40H6.3 Tyypilliset sisäilmasto-ongelmat eri aikoina rakennetuissa asuinkerrostaloissa H173H77 41H41H6.4 Asuntokohtaiset ilmanvaihtokoneet kerrosteloissa H174H79 42H42H6.4.1 Poistoilmakoneet H175H79 43H43H6.4.2 Tulo- ja poistoilmakoneet ja lämmöntaiteenotto H176H79 44H44H6.4.3 Välimallit H177H82

8 9 63H63H7 66H66H8 67H67H9 72H72H10 73H73H11 80H80H12 86H86H13 93H93H14 Eri aikakausien asuinkerrostalojen tyypilliset ominaisuudet H178H84 Yleiset ohjeet ilmanvaihdon parantamiseen H179H85 Korjaustoimenpiteiden vaiheistus H180H86 Kerrostalojen sisäilmaston ja energiatalouden parantaminen H181H87 Asuntoilmanvaihdon korjauskonseptit H182H89 Koneellisen ilmanvaihdon energiatalous H183H91 51H51H Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton toiminta H184H92 52H52H Vuosihyötysuhteeseen vaikuttavat tekijät H185H92 53H53H Jäätymisen esto H186H92 Korvaus- ja tuloilmaratkaisut H187H96 55H55H Tuloilman hallittu sisäänotto ulkovaipan kautta (Saarnimäenkuja 4) H188H96 56H56H Ulkoilman suodatus H189H101 57H57H Tuloilmaikkuna H190H101 58H58H Tuloilmalämmittimet H191H103 Sisäänpuhallusilman laatu H192H104 Ilmanvaihdon tarpeenmukainen säätö ja ohjaus H193H104 Koneellisen yhteiskanavapoistojärjestelmän säädettävyyden parantaminen H194H105 Asuntokohtaisesti säädettävä keskitetty ilmanvaihtoratkaisu H195H106 Asuntojen lämpötilojen hallinta H196H111 Perusteet H197H111 Ilmalämpöpumput asuinkerrostaloissa H198H114 Hybridilämmitys kaukolämmitetyissä asuinkerrostaloissa H199H116 Yleisten ja yhteisten tilojen talotekniikka H200H119 Talopesulat H201H119 Talosaunat H202H119 Korjauskonseptit H203H121 71H71H9.3.1 Esimerkki kiinteistön yleisten tilojen led-valaistuksesta H204H124 Lämpöpumput ja lämpökaivot H205H125 Radon, asbesti ja PCB asuinkerrostaloissa ja pölynhallinta H206H130 Radon H207H130 Asbesti H208H131 Betonielementtijulkisivujen PCB-pitoiset tiivistemassat H209H131 Pölynhallinta peruskorjaustöissä H210H132 78H78H Rakennustekniset työt H211H132 79H79H Puhdas ilmanvaihtojärjestelmä H212H133 Muut talotekniset järjestelmät H213H134 Hissit H214H134 82H82H Hissi vanhaan kerrostaloon H215H134 83H83H Uusi hissi vanhan tilalle H216H136 84H84H Uusi hissi rakennusrungon ulkopuolelle H217H138 Tietoliikenneyhteydet H218H140 Rakennuksen huolto H219H142 Asuntojen ilmanvaihto- ja lämmitysjärjestelmien pitkäaikaistoimivuudesta H220H142 Huoltokirjan laadinta olemassa olevaan asuinkerrostaloon H221H142 Ilmanvaihtojärjestelmän huolto ja kunnossapito H222H142 Ilmanvaihtojärjestelmän puhdistus ja säätö H223H144 Lämmitysjärjestelmän huolto ja säätö H224H145 Käyttövesiverkoston huolto H225H146 Johtopäätökset ja yhteenveto H226H148 Koerakentamisprojekteja H227H150 45H45H6.5 46H46H6.6 47H47H6.7 48H48H6.8 49H49H6.9 50H50H H54H H59H H60H H61H H62H H64H7.1 65H65H7.2 68H68H9.1 69H69H9.2 70H70H9.3 74H74H H75H H76H H77H H81H H85H H87H H88H H89H H90H H91H H92H H94HLIITE 1:

9 10 95H95HForssan remontti I ja II H228H150 96H96HKiinteistö Oy Poromies (Rovaniemi) H229H150 97H97HKiinteistö Oy Kaari-Salpa (Oulainen) H230H151 98H98HEBES Halkaisijantie H231H151 99H99HKoneellisen poistoilmanvaihdon parantaminen Fleminginkatu H232H H100HTornipolku 6 (Porvoo) H233H H101HSisäilman tason varmistaminen asuinkerrostalojen energiatehokkuutta nostettaessa H234H H102HSURE.projekti H235H159

10 11

11 12 1 Asuinkerrostalojen lämmitysenergiankulutus 1.1 Lämmönominaiskulutus Kuvassa 1.1 on esitetty asuinkerrostalojen ominaislämmönkulutuksen jakauma vuosina valmistuneissa asuinkerrostaloissa / Kuva 1.1. Vuosina valmistuneiden asuinkerrostalojen lämmön ominaiskulutuksen jakautuminen. Tilasto perustuu lämmitysenergian kulutukseen rakennuskuutiometriä kohde. Tilastointitapa on ongelmallinen koska aina 1960-luvulle asti asuinkerrostalojen irtaimistoullakot olivat vailla lämmitystä. Kuitenkin niiden tilavuus lasketaan mukaan rakennuksen kokonaistilavuuteen. Samoin maanalaiset kellaritilat olivat usein lämmitystä vailla. Näissä rakennuksissa oli myös nykyistä paksummat ulkoseinät. Näissä rakennuksissa ilmanvaihdon toiminta on myös vaihtelevaa, mikä vähentää ilmanvaihdon energian kulutusta. Kylmät irtaimistoullakot katosivat vasta 1970-luvun alussa kun vuoden 1071 väestönsuojelulain mukaan väestönsuojia on voitu käyttää irtaimistovarastoina. Energiakulutukseen vaikuttavat tekijät Asuinkerrostalon lämmitysenergiankulutus riippuu seuraavista tekijöistä: Ulkovaipan lämmöneristävyys Lämpimän veden kulutus Ilmanvaihto ja ilmavuodot

12 13 Rakennuksen sijainti ja suuntaus Ulkovaipan lämmöneristävyyden vaatimustaso on kiristynyt vuosikymmenten aikana. Rakennuksen ulkovaipan lämmöneristävyys on tiettynä ajanjaksona ollut samantasoista. Ilmanvaihdon mitoitus on ollut ohjattua vuoden 1955 normaaliohjeiden jälkeen. Ilmanvaihdon käytännön toiminnassa on suuria rakennuskohtaisia eroja, samoin veden kulutuksessa. Kylmän vesijohtoveden lämmitys 5 asteesta 55 asteeseen vaatii 58 kwh energiaa. Tämän mukaan lämpimän käyttöveden energiakulutus asukasta kohden on noin kwh vuodessa. On arvioitu, että 0,5-kertainen ilmanvaihtuvuus kaikissa tiloissa aiheuttaa noin 15 kwh/m 3 suuruisen lämmitysenergiatarpeen /Säteri 1996/. Poistoilmapuhallin, jonka sähkötehokkuus on 1 kw/m 3 /s käyttää vuodessa noin 8800 kwh sähköä. Vastaavasti puhaltimen poistama lämmitysenergia vuodessa on noin kwh vuodessa. Poistoilmapuhallin tarvitsee sähköenergiaa vuodessa noin 20 kwh per litraa sekunnissa kohden Säteri 1996/. Eli arvio vastaa vanhempaa huippuimuria, jonka ns. SFP-luku on 2 nykyisin vaadittavan 1:n sijaan. Säterin mukaan koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto Taulukossa 1.1 on esitetty kotimainen ja ruotsalainen arvio asuinkerrostalon lämpöhäviöiden jakautumista eri tekijöiden kesken. Taulukko 1.1 Asuinkerrostalon keskeiset lämpöhäviöt ja niiden suhteellinen merkitys. Osa Suomi(SITRA) % Ruotsi(Energirådgivningen) % Ilmanvaihto Lämmin käyttövesi Ulkoseinä Ikkunat Yläpohja 6 8 Alapohja 4 3 Rakennuksen tarvitsemasta lämmitysenergiasta 60 % tulee lämmitysverkosta, 20 sähkölaitteista ja 20 % auringosta ja ihmisistä /SITRA /. VTT:n raportissa /Holopainen ym./ tarkasteltiin rakennusten energiakorjaustoimenpiteiden kannattavuutta. Hankkeessa kartoitettiin rakennuksen energiankulutusta pienentäviä korjausmenetelmiä osa-alueina rakenteelliset parannukset (lisäeristys ja ilmantiiveyden parantaminen), lämmöntuottojärjestelmät, ilmanvaihtojärjestelmät, valaistus, sähkölaitteet, aurinkosuojaus ja jäähdytys. Asuinkerrostalojen energiataloutta parantavat toimenpiteet olivat ulkoseinien ulkopuolinen lisälämmöneristys ja uusi pintarakenne, ikkunoiden, parvekeovien ja ulko-ovien uusiminen, lämmöntuottolaitoksen uusiminen (lämmönvaihdinpaketti) ja sen yhteydessä tehtävä patteriventtiilien asennus ja järjestelmän perussäätö sekä asuntokohtaisen tuloja poistoilmanvaihtojärjestelmän rakentaminen seinäpuhallustekniikalla (lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde 30 %). Kerrostalojen alkuperäiset ominaiskulutukset olivat 255 kwh/asm 2,a (1950-luvun kerrostalo), 213 kwh/asm 2,a (1960- luvun kerrostalo) ja 188 kwh/asm 2,a (1970-luvun kerrostalo). Korjausten jälkeen ominaiskulutukset olivat 138 kwh/asm 2,a (1950-luvun kerrostalo), 116 kwh/asm 2,a (1960-luvun kerrostalo) ja 82 kwh/asm 2,a (1970-luvun kerrostalo).

13 Eräiden tekijöiden vaikutus asuinkerrostalon energiatehokkuuteen Rakennuksen tiiviyden vaikutus energiatehokkuuteen, ilmanvaihdon toimintaan ja sisäilmastoon Rakennusten hataruus vaihtelee. Rakennuksen sijainti voi tehostaa ilmavuotojen aiheuttamaa lämmönhukka. Tiiviissä, kaupunkiympäristössä tuulen vaikutus ilmavuotoihin on pienempi kuin avoimessa, tuulisessa paikassa. Asuinkerrostalon ilmanvuotoluvulla (n 50 ) ja rakennuksen sijainnilla on selkeä vaikutus ilmanvaihdon lämpöhäviöihin. Kuvassa 1.2 on ilmanvaihdon energiankulutus maasto-olosuhteiltaan erilaisissa asuinkerrostaloissa. kwh/rak-m 3 /vuosi Lämmönkulutus Avoi 0,6 1/h 1,2 1/h 2,4 1/h 3,6 1/h 4,8 1/h Keskusta Taajama Avoin Kuva 1.2. Asuinkerrostalon ilmanvuotoluvun vaikutus ilmanvaihdon energian kulutukseen erilaisissa rakennetuissa ympäristöissä. Ilmanvaihtojärjestelmä on koneellinen (tulo 0,4 1/h, poisto 0,5 1/h, LTO:n vuosihyötysuhde on 65 %). Muuttujana on rakennuksen ilmanvuotoluku n 50. Avoimessa maastossa hataran rakennuksen vuoroilmanvaihdon energian kulutus kaksinkertaistuu. Lindberg on antanut kertoimia, joilla voidaan arvioida rakennuksen ilmanvuotoluvun vaikutusta lämmitysenergian suhteelliseen kulutukseen. Sen mukaan rakennus, jonka ilmanvuotoluku n 50 on 7 1/h, lämmitysenergiankulutus kasvaa 15 % verrattuna täysin tiiviiseen tapaukseen. Ilmanvaihtoluvun ollessa 15 1/h kasvaa energiankulutus jo 30 % /Lindberg/. Asuinkerrostalon, jonka ilmanvuotoluku on 1-2 1/h, suojan puoleisissa makuuhuoneissa ilmanvaihto on olematonta tuulisella säällä /Kurnitski et al 1999/. Syynä tähän on läpitalon tapahtuva ilmavirtaus. Laskentakohteissa oli koneellinen poistoilmanvaihtojärjestelmä.

14 Asumisväljyyden vaikutus Asumisväljyyden kasvaessa lämmön ominaiskulutus vähenee, kuva Tämä tieto on saatu Viikin ekokylästä. Asumisväljyyden (m2/asukas) vaikutus ominaislämmönkulutukseen Kuva 1.3. Asumisväljyyden vaikutus asuinkerrostalon lämmönkulutuksen ominaisarvoon Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/. 1.3 Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalojen energiankulutukseen ja 80-lukujen osalta on tiedossa vain hajanaisia havaintoja erilaisten ilmanvaihtojärjestelmien välillä. Keskitetty koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto lämmöntalteenotolla vähentää kaukolämmönkulutusta noin 10 kwh/m 3 mutta kaksinkertaistaa kiinteistösähkön kulutuksen kolmesta kuuteen kwh/m 3 /Palonen ym. 2000/ Helsingin Eko-Viikin asuntoalueella on seurattu 1990-luvun lopun asuinkerrostalojen ominaiskulutuksia /Eko-Viikin loppuraportti/.

15 16 Kaukolämmön kulutus kwh/m P KP Asunto KTP KTPKeskit. Kuva 1.4. Asumisväljyyden vaikutus asuinkerrostalon lämmönkulutuksen ominaisarvoon (lattianeliötä kohden) Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/ Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon kiinteistösähkön kulutukseen Kuvassa 1.5 on esitetty ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalojen kiinteistösähkön kulutuksiin Helsingin Eko-Viikissä KWh/m P KP Asunto KTP KTPKeskit. Kuva 1.5. Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon kiinteistösähkönkulutuksen ominaisarvoon Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/.

16 17 Helsingin Ekoviikistä on tilastotietoa siitä, miten ilmanvaihtojärjestelmän vaikuttaa asunnon sähkönkulutukseen. Tämä koskee lähinnä asuntokohtaisia ilmanvaihtokoneita mikäli ne on liitetty huoneistosähköön P KP Asunto KTP KTPKeskit. Huoneistosauna Ei saunaa Kuva 1.6. Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon lämmönkulutuksen ominaisarvoon Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/. Lähteet Energierådgivningen, Energie i bostädsrättsförening. w.seww.energierådgivningen.se/indexphp?option=com_content&t Heikkinen, J Painesuhteet hallitaan vain tiiviissä talossa. LVI-lehti, Vol. 39, No. 11, s Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto Eko-Vikki Seurantaraportti. 113 sivua. Helsinki pdf Holopainen, Riikka, Hekkanen, Martti, Hemmilä, Kari & Norvasuo, Markku. Suomalaisten rakennusten energiakorjausmenetelmät ja säästöpotentiaalit. Espoo VTT Tiedotteita œ s. + liitt. 2 s. ISBN (URL: ISSN (URL: 103H103Hhttp://

17 18 Kurnitski, J, Matilainen, M., Jokiranta. K., Koneellisen poistoilmanvaihdon parantaminen. Radon, vuotoilma ja korvausilma. Teknillinen korkeakoulu. LVI-laboratorio, Raportti B s. + 2 liitettä. Espoo Lindberg, R., Rakennuksen ja taloteknisten järjestelmien vaikutus energian kulutukseen. S Sisäilmastoseminaari Sisäilmayhdistys raportti 17, Espoo Palonen, J., Virtanen, V., Seppänen O., Asuntoilmanvaihdon kehitys- ja tutkimustarpeet. Teknilinen korkeakoulu, LVI-tekniikan laboratorio, Raportti B:67, Espoo, Sitra Linstedt, T., Junnonen, J., Energiatehokkaat ja teolliset korjausrakentamisratkaisut Suomessa ja kansinvälisesti. Sitran selvityksiä 11. Säteri, J., Kovanen, K., Pallari, M-L., Kerrostalojen sisäilmaston ja energiatalouden parantaminen. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, 79 s. + liitteet. 2 s. VTT Tiedotteita Espoo 1999.

18 19 2 Lämmitys 2.1 Perusteet Kaukolämmitys on yleisin asuinkerrostalojen lämmön lähde. Yli 90 prosenttia asuinkerrostaloista on liitetty kauko- tai aluelämpöön. lopuissa on pääasiassa öljykeskuslämmitys. Paikallisesti esimerkiksi Riihimäen Peltosaaressa on suora sähkölämmitys. Vesikiertoinen radiaattorilämmitys on vallitseva lämmönjakoratkaisu asuinkerrostaloissa. Taulukossa 2.1 on esitetty keskeisten komponenttien käyttöiät. Paikallisesti esimerkiksi Espoon Tapiolan alueella on käytetty vesikiertoista lattialämmitystä ja 60-luvuilla. Näissä ongelmana olivat korkeat lattian pintalämpötilat. Rakennusten lämmitystarpeen vähentyessä lattialämmitystä on jälleen käytetty paikallisesti. Taulukko 2.1. Lämmitysjärjestelmien komponenttien käyttöiät /KH /. Komponentti Tavoitteellinen käyttöikä, a Lämmönsiirtimet putki levy paisunta- ja varolaitteet 10 kiertovesipumput 20 lämpöjohdot yli 50 Lämmityspatterit varusteine konvektorit Yli patteriventtiilit 25 termostaatit 10 moottoriventtiilit 15 Sulku- ja säätöventtiilit 20 varoventtiilit 10 säätölaitteet 10 LTO-patterit 20 Lattialämmityksen mitoitus Lattian pintalämpötilan tulee lämmityskaudella olla asuinhuoneissa enintään 26 astetta (Sisäilmastoluokitus 2008). Tiloissa, joissa liikutaan paljain jaloin kuten pesuhuoneissa pintalämpötilan tulee olla 26 ja 29 asteen välillä (klinkkerilattia) luvulla lattialämmitystä on käytetty esimerkiksi Jyväskylän seudulla. Asuntojen ilmanvaihtoratkaisu on ollut koneellinen poistoilmanvaihto vakioilmamäärällä. Keittiön ilmanvaihtoa voidaan tehostaa ns. läppäkuvun avulla. Korvausilma saadaan ikkunakarmeissa olevista korvausilmaventtiileistä.

19 20 Linjasaneerauksen yhteydessä kylpyhuoneen lattialämmitys kannattaa tehdä omaksi piiriksi. Tällöin lattialämmitys ei ole sidoksissa lämmityskauteen. 2.2 Lämmönjakoverkoston peruskorjaus Sulku- ja säätöventtiilien uusiminen Lämmitysputkien ja -patterien käyttöikä vaihtelee 50 ja 100 vuoden välillä riippuen patteriverkoston veden happipitoisuudesta. Happipitoisuuteen vaikuttaa verkoston vuodot, joiden seurauksena verkostoon joudutaan lisäämään happipitoista tuoretta vettä. Märkätiloissa patterien ja patteriputkien kunto saattaa olla huono, mutta pääsääntöisesti koko lämmitysverkkoa ei kuitenkaan tarvitse uusia. Patteri-, linjasäätö- ja sulkuventtiilien elinikä sen sijaan on keskimäärin vuotta, joten ne on yleensä uusittava linjasaneerauksen yhteydessä. Vanhat venttiilit eivät enää toimi oikein, jolloin koko lämmitysverkoston toiminta häiriintyy ja energiaa menee hukkaan. Rakennuksissa, joissa ei ole termostaattisia patteri-venttiilejä, huoneeseen tulevia ilmaislämpökuormia, kuten ruoanlaitosta vapautuvaa lämpöä tai auringon säteilyä, ei kyetä hyödyntämään. Termostaattiset patteriventtiilit mittaavat huoneen lämpötilaa ja säätävät patteriin tulevaa vesivirtaa siten, että lämpötila pysyy vakiona lämpökuormista riippumatta. Ratkaisuun voidaan yhdistää irtoanturi, jolloin lämpötilan mittaus on tarkempaa ja voidaan hyödyntää % huoneeseen tulevasta ilmaislämmöstä. Tutkimuksen mukaan termostaattisten patteriventtiilien asentamisen seurauksena lämmitysenergiankulutus pienenee keskimäärin 3,2 %, jolloin investoinnin takaisinmaksuaika on hieman yli 3 vuotta /Motiva 2007/. Kaikissa rakennuksissa ei toki ole ao. venttiileitä mutta monissa on jo alun perin ja useimpiin ne on asennettu joskus mutta ovat jo uusimisen tarpeessa Ennen venttiilityötä lämmitysverkosto on huuhdeltava puhtaaksi, jotta uusien venttiilien asennuksesta todella olisi hyötyä. Syynä on termostaattisten patteriventtiilien tavallisia patteriventtiileitä suurempi virtausvastus, minkä vuoksi ne likaantuvat nopeammin. Lämpöputkistossa virtaavasta vedestä kertyy venttiiliosiin ruostetta ja muuta sakkaa, joka heikentää venttiilin toimintaa ja lisää näin lämpöenergian kulutusta ajan kuluessa. Venttiilien asennuksen jälkeen on myös huolehdittava, ettei verkostoon lisättävä vesi ole happipitoista, sillä se kiihdyttää putkistojen ruostumisprosessia. Korvausilmalaiteista tuleva viileä ilmavirtaus voi viilentää irtoanturia tai itse venttiiliä. Näin erityisesti mikäli lautasmallinen venttiili on verhon takana yhdessä irtoanturin tai venttiilin kanssa. Tällöin venttiili päästää lämmintä vettä lämmönluovuttimeen vaikka lämmitystarvetta ei ole. Vanhat ja 70-luvun asuinkerrostalojen sulku ja linjaventtiilit ovat yleensä elinkaarensa lopussa. Nämä on syytä uusia linjasäätöventtiileillä, joiden avulla voidaan säätää ja mitata nousulinjaan menevä vesivirta. Linjasäätöventtiilin painehäviö suhteessa verkoston painehäviöön tulee olla riittävän suuri, jotta säätötyö onnistuisi. Lämmitysverkoston tasapainotuksen ja perussäädön edellytys ovat toimivat ja oikein mitoitetut linjasäätöventtiilit.

20 21 Lämmitysverkoston perussäätö Erityisesti yli 15 vuotta käytössä olleiden laitteiden kuntoa ja toimintaa tulee seurata ja tarkistaa säännöllisesti. Patteriverkoston perussäädöllä voidaan säästää kolmella eri alueella: 1. Lämmitysenergian pieneneminen 2. Lämpöjohtopumpun sähkönkulutuksessa 3. Tilausvesivirran pienentäminen tarvittaessa Patteriverkoston perussäädöllä voidaan saada aikaan merkittäviä säästöjä. Yhden asteen huonelämpötilan pudotuksella saavutetaan noin 5 %:n säästö asuinkerrostalon lämmityskustannuksissa, joten perussäädön vaikutus kiinteistön energiankulutukseen on merkittävä. Arvioiden mukaan 75 % Suomen asuinrakennus-kannasta on puutteellisesti perussäädetty ja yleisimmin lämpötilaero on näissä kiinteistöissä keskimäärin yli 3 o C. Korjattavien asuntojen patteriventtiilit on vaihdettava asianmukaisella esisäädöllä varustettuihin venttiileihin, jotta perussäätö on mahdollista suorittaa. Myös muiden säätöventtiilien vaihto perussäädön yhteydessä on erittäin suositeltavaa. Perussäädön yhteydessä on huolehdittava myös, että menoveden säätökäyrä asetetaan oikeaan asentoon, jotta huonelämpötila on aina oikealla tasolla ulkolämpötilasta riippumatta. Yleensä sisälämpötilaksi valitaan o C. Myös porraskäytävien, kellaritilojen ja muiden "toisarvoisten" tilojen lämpötiloihin tulee kiinnittää huomiota, sillä niitä on turhaa lämmittää liikaa. Näissä tiloissa sopiva lämpötila on yleensä noin o C. Yksi aste sisälämpötilassa merkitsee noin 5%:ttä energian kulutuksessa, joten ei ole aivan sama mikä lämpötila kiinteistössä valitaan sisälämpötilaksi. Liian korkea huonelämpötila lisää myös tarpeetonta ikkunatuuletusta, kuva Huonelämpötila ja ikkunatuuletus Huonelämpötila yli alle Ikkunaa auki pitävien osuus, % Kuva 2.1. Huonelämpötilan vaikutus ikkunaa auki pitävien asukkaiden osuuteen /Virtanen ym /..

21 22 Motivan tutkimuksen mukaan lämmitysverkoston perussäätö alentaa kerrostalon lämmönkulutusta keskimäärin 14 % /Motiva 2007/. Lämmönjakoverkoston tulevaisuus Laajat energiansäästöinvestoinnit lyhentävät lämmityskautta ja edellyttävät kaukolämmön tilausvesivirran tarkistamista, pumppujen ja säätöventtiilien mitoituksen tarkistusta. Tässä vaiheessa voi olla houkuttelevaa siirtyä ilmanvaihtolämmitykseen. Uudisrakentamisen suhteen lämmitysratkaisuja on pohdittu (VTT 2513) ja päädytty ilmanvaihtolämmitykseen. Markkinoilla on myös yhdistettyjä tuloilmalaitteen ja sähkölämmittimen yhdistelmiä joita ohjataan omalla huonetermostaatilla (RClinja Oy)). Tässä yhteydessä tulee muistaa, että kaukolämmön primäärienergiakerroin on noin yksi ja sähkön Kiertovesipumppujen uusiminen Vanhat kiertovesipumput on syytä vaihtaa vastaamaan uusia kiertovesivirtoja. Euroopan Unionin EuP-direktiivi tiukentaa uusien kiertovesipumppujen energiatehokkuusvaatimuksia kahdessa vaiheessa; jälkeen pumppujen energiatehokkuusindeksin tule olla enintään 0,27 ja jälkeen enintään 0,23. Kiertovesipumppujen pyörimisnopeuden tulee säätyä tarpeen mukaan. Energiatehokkuusindeksillä tarkoitetaan pumpun vuotuisen energiakulutuksen suhdetta nyt markkinoilla olevien pumppujen vuotuiseen energiankulutukseen /Rautiainen/. Direktiivi ei koske aurinko- tai maalämpöjärjestelmiä. Kaukolämmönjakokeskuksen uusiminen Lämmönsiirtimiä on rakenteeltaan erilaisia. Kaukolämmön ensimmäisinä vuosikymmeninä ( ) siirtimet olivat suoraputkisiirtimiä. Lämmönjakokeskuksen laitteille ei voida määritellä tarkkaa käyttöikää /LVI /. Niiden kunto ja toimivuus tarkistetaan säännöllisesti. Kaukolämpölaitteiden teknistaloudellinen käyttöikä on noin vuotta. Mikäli kaukolämpökeskus on yli 20 vuotta vanha, se uusitaan yleensä kokonaan korjauksen yhteydessä, sillä uuden laitteiston asentaminen tulee kokonaisuutena edullisemmaksi vaihtoehdoksi lukujen asuinkerrostaloissa kaukolämpölaitteiden ensimmäinen uusintakierros on jo tehty. Erityisesti lämmönsiirtimien hyötysuhde laskee ajan kuluessa, kun laitteistoon syntyvät kerrostumat heikentävät lämmönsiirtokertoimia. Tämän seurauksena kaukolämpöveden jäähtyminen heikkenee. Tämä kasvattaa tarvittavaa tilausvesivirtaa ja lisää vuotuista perusmaksua. Rakennuksen energiankulutukseen sillä ei ole vaikutusta. Myös säätölaitteiden puutteellinen toiminta voi olla syynä laitteiston heikkoon lämmönsiirtokykyyn. Kaukolämpölaitteiden kuntoa on seurattava säännöllisesti. Laitteistoa ei missään nimessä tulisi käyttää aivan loppuun, sillä sen rikkoontumisen seurauksena tehtävä hätäkorjaus maksaa paljon enemmän kuin hyvin suunniteltu korjaus. Laitteiden uusimistarpeen määrittelyssä hyödynnetään:

22 23 lämmitysjärjestelmän kuntoarviota (tehdään 5 vuoden välein) lämmön- ja vedenkulutustilastoja ajantasaista huoltokirjaa kunnossapidon pitkän tähtäimen suunnitelmaa PTS lämmönsiirtimien tiiviystarkastuksia (tehdään 4-12 kertaa vuodessa). Kaukolämpölaitteiden kuntoarvioita tekevät lämmöntoimittajat, LVI-suunnittelijat ja urakoitsijat. Katselmuksessa selvitetään kunto ja uusimistarve. Laiteuusinnassa saavutetaan paras ja taloudellisen lopputulos uusimalla hallitusti, suunnittelemalla ja mitoittamalla oikein ja kokonaisvaltaisesti. Kun kuntoarviota täydennetään huoltokirjan korjaushistoria- ja vikailmoitustiedoilla sekä analysoidaan kulutustilastoja vähintään kuukausitasolla, saadaan melko luotettava arvio laitteiston kunnosta. Uusittaessa kaukolämpölaitteet mitoitetaan ne vastaamaan rakennuksen todellista lämmöntarvetta. Energiansäästötoimenpiteiden seurauksena tilausvesivirta on muuttunut. Vanhat laitteet ovat lisäksi yleensä ylimitoitettuja. Huolellisella suunnittelulla voidaan säästää työ- ja investointikustannuksissa. Samalla tarkistetaan tilausteho- ja vesivirta. Kaukolämpölaitteiston välttämätön korjaus parantaa samalla rakennuksen energia-tehokkuutta, sillä uusien lämmönsiirtimien hyötysuhde on huomattavasti vanhoja parempi. Tämä ei tosin vähennä energiankulutusta mutta saattaa vähentää kustannuksia pienemmän tilausvesivirran mukana Näin saadaan pienennettyä jakeluhäviöitä kaukolämpöpuolella. Lämmönsiirtimiä uusittaessa tulee selvittää ko. piirien toisiopuolen laitteiden ja kytkentöjen uusimistarve. Mikäli vain osa kaukolämpölaitteistosta uusitaan, tulee uusittujen laitteiden olla nykyisiä vaatimuksia vastaavia. Muutostyön yhteydessä uusitaan myös lämpömittarit, mittataskut sekä painemittarit sulkuineen. Menoveden lämpötilan ja ulkolämpötilan tuntoelimien sijoitukset ja toiminta on tarkastettava.. Kaukolämpölaitteita uusittaessa on kannattavaa määrittää rakennuksen todellinen lämmöntarve, sillä vanhat laitteet ovat usein ylimitoitettuja. Todellinen lämmöntarve saadaan määritettyä energiankulutustietojen, rakennuksen käyttötavan ja -kokemusten, kaukolämmön toisiopuolen meno- ja paluuveden lämpötilojen sekä rakennusteknisten tietojen avulla. Kun laitteet mitoitetaan todellisen tarpeen mukaan, säästetään hankintakustannuksissa ja lämpöenergiaa sekä sähköä kuluu vähemmän. Esimerkiksi pumput tulee mitoittaa todellisten toiminta-arvojen mukaan ja haluttu virtaama ja paine-ero toteutetaan mieluummin pumpun oikealla mitoituksella kuin kuristussäädöllä, jossa energiaa menee hukkaan, kun pumpun tuottamaa painetta hävitetään virtausvastuksen avulla. Lämmöntarpeen perusteella saadaan määritettyä myös laitteiston tarvitsema kaukolämmön sopimusvesivirta. Sopimusvesivirta vaikuttaa kaukolämmön perusmaksun suuruuteen. Myös sopimusvesivirta arvioitiin ennen varmuuden vuoksi tarvetta suuremmaksi, jottei lämmitysvaikeuksia ilmaantuisi missään tilanteessa. Sopimusvesivirran mitoitus tehdään vuoden kylmimmän lämpötilan mukaan, joten koko vesivirtaa ei tarvita tiukankaan mitoituksen tapauksessa kuin muutamana päivänä vuodessa. Kyseinen vesivirta kuitenkin kiertää kokonaisuudessaan kaukolämpölaitteistossa lämmöntarpeesta riippumatta, joten lämmityskauden lauhoilla keleillä syntyy huomattavaa energianhukkaa. Ohjekortissa Asuntoyhtiön kaukolämpölaitteiden uusiminen (2003) esitetään asuntoyhtiön kaukolämpölaitteiden uusimishankkeen vaiheet uusimistarpeen selvittämisestä suunnitelmien teettämiseen sekä valvojan ja urakoitsijan valintaan. Ohjeessa kuvataan urakkasuorituksen kulku aloituskokouksesta käyttöönottoon ja takuutarkastukseen. Siinä esitetään myös hankkeen vaiheisiin liittyvä päätöksenteko-, tiedottamis- ja viranomaismenettely. Ohjekorttia on tarkoitus käyttää rinnan ohjekortin