Kasarmi, Etelä-Suomi. Energiatehokkuuden parantaminen Total Concept -menetelmällä. Vaihe 3 Seuranta

Transkriptio

1 , Etelä-Suomi Energiatehokkuuden parantaminen Total Concept -menetelmällä Vaihe 3 Seuranta Tilaaja: Puolustushallinnon rakennuslaitos Hankeen toteuttaja: Bionova Oy, Hämeentie 31, Helsinki Päivämäärä:

2 Table of content Page YHTEENVETO 1 TAUSTA 2 VAIHEESSA 2 TOTEUTETUT TOIMENPITEET 3 VAIHEEN 3 SEURANNAN TULOKSET 5 PAKETIN KANNATTAVUUS 10 LIITE 1: KESKEISET SUUNNITTELUARVOT JA LASKETUT ENERGIANSÄÄSTÖ JO KÄYTTÖÖNOTETUILLE JÄRJESTELMILLE (VAIHE 1 JA VAIHE 2) 12 LIITE 2: KESKEISET SUUNNITTELUARVOT JA LASKETUT ENERGIANSÄÄSTÖ JO KÄYTTÖÖNOTETUILLE JÄRJESTELMILLE (VAIHE 1 JA VAIHE 2) 13

3 1 (21) YHTEENVETO Tämä dokumentti esittää Total Concept menetelmällä toteutetun pilottihankkeen tuloksia. Pilottikohde on Etelä-Suomessa sijaitseva. Kohteessa toteutettiin kaikki toimenpiteet, jotka todettiin kannattaviksi vaiheessa 1. Lisäksi kannattavan paketin ulkopuolella jääneistä toimenpiteistä toimenpide valaistuksen parantamisesta toteutettiin osittain. Vaihtoisista ilmavaihtojärjestelmistä jouduttiin valitsemaan hieman vähemmän tehokas vaihtoehto rakenteellisista syistä. Vesikalusteiden osalta vaiheessa 2 päädyttiin lopulta vain rajoittamaan virtausta elektronisten hanojen sijaan omistajan aiempien huonojen käyttökokemusten vuoksi. Toteutetut toimenpiteet esitetään seuraavassa kappaleessa. Kohteen remontti on valmistunut keväällä Toteutettujen toimenpiteiden arvioitu vaikutus on päivitetty uusien tietojen perusteella (toteutuspiirustukset, laitteiden käyttöohjeet, ). Korjattua arviota verrataan rakennuksen todelliseen kulutukseen, jota on mitattu huhtikuusta saakka. Mittaustulosten käytettävyyttä hankaloittavat kuitenkin kohteessa käynnissä olevat tuuletukset. Tuuletusten vuoksi todellisia tuloksia kohteen mitatusta energiatehokkuudesta saadaan vasta helmikuun 2017 jälkeen, kun rakennuksessa siirrytään IV-koneiden osalta suunniteltuun ajoaikatauluun.tämän vuoksi raportissa on esitetty sekä arvio laskennallisesta kulutuksesta tuuletusten ollessa käynnissä, jota voidaan verrata toteutuneeseen kulutukseen sekä arvio lopullisesta kulutuksesta vaiheen 2 toimenpidepakettiin perustuen, kun käyttöaikatauluissa ja ilmamäärissä siirrytään todelliselle tasolla. Viimeinen kappale esittää päivitetyt taloudelliset ennusteet ja kannattavuuslaskelmat viimeisten tietojen perusteella. Seurannan tulokset ja vertailu lähtökohtaan esitetään kuvassa 1. Energy consumption in different stages (MWh) Average Updated baseline (measured water consumption) Package Step 2 (prediction 2017) Package, prediction for 2016 (full HVAC) Measured 2016 Lämmitys Sähkö Kuva 1. n kokonaisenergiankulutus 2013, Vaiheen 2 laskennallinen perustaso korjattuna mitatulla vedenkulutuksella, toimenpidepaketti vaiheessa 2 toteutuneiden toimenpiteiden

4 2 (21) perusteella korjattuna mitatulla vedenkulutuksella (ennuste vuodelle 2017) sekä tuuletusten energiankulutuksella laskettu ennuste vuodelle 2016 ja vastaavat mitatut tulokset. Toimenpidepaketin kannattavuuden on arvioitu olevan noin 6 % ja investointikustannusten TAUSTA Tämän raportin on kirjoittanut Bionova Oy osana projektia The BTC, BELOK Total Concept, jota tukee Nordic Innovation. Projektin tavoitteena on edistää Total Concept metodin käyttöä kolmessa pohjoismaassa: Tanskassa, Ruotsissa ja Suomessa. Total Concept metodin alkuperäisen kehitystyön on tehnyt BELOK Group, joka koostuu 17 Ruotsin suurimmasta ei-asuttavien kiinteistöjen omistajaorganisaatiosta. Ensimmäisessä vaiheessa raportti on laadittu syksyllä 2014 ja keväällä 2015 ja toimenpiteet toteutettiin vuosina Seuranta alkoi huhtikuussa 2016 remontin valmistuttua. Seuranta on edelleen käynnissä. Pääosin seuraavat henkilöt ovat osallistuneet vaiheen 3 seurantaan. Nimi Puolustushallinnon rakennuslaitos Kari Huttunen Eero Viitanen Bionova Oy Yhteystiedot Kari.huttunen@phrkl.fi Eero.Viitanen@phrkl.fi tytti.bruce@bionova.fi Seurantasuunnitelmasta poikkeamista Seuranta tapahtui seurantasuunnitelman mukaisesti lukuunottamatta IV-koneisiin kohdistuvien säätöjen todentamista, sillä koneiden ajotapa ei vielä tuuletusten ollessa käynnissä vastannut suunniteltua ajotapaa. Näiden koneiden osalta seuranta voidaan toteuttaa vasta helmikuun 2017 jälkeen. Energiankulutuksen mittaamiseen käytettiin rakennukseen remontin yhteydessä asennettuja antureita. Remontin ensimmäinen vaihe loppui huhtikuussa, mistä lähtien kulutusta on seurattu jatkuvasti.

5 3 (21) VAIHEESSA 2 TOTEUTETUT TOIMENPITEET Toteutetut toimenpiteet on listattu alapuolella. Toimenpide 1 Ilmastoinnin parantaminen, vaihtoehto hyvä LTO, tarpeenmukainen ohjaus, tehokkaampi LTO (yli vaadittu 45 %), SFP pienentäminen tasolta 2 kw /(m2/s): toimenpiteen toteutukseen oli kaksi vaihtoehtoa, joista jouduttiin vaiheen 2 tarkempien selvitysten perusteella valitsemaan tehokkuudeltaan heikompi vaihtoehto hyvä LTO, jotta koneet saatiin fyysisesti mahtumaan Toimenpide 3 Alapohjan lisäeristys U-arvo tasolle 0,16W/m2K, toteutettiin suunnitellusti Toimenpide 4 Yläpohjan eristystason parantaminen tasolle U-arvo 0,09 / 0,13 W/m2K, toteutettiin suunnitellusti Toimenpide 5 Kylmän ullakkotilan ulkoseinän lisäeristys: U-arvo tasolta 0,62 tasolle 0,17 W/m2K (osa 0,22), toteutettiin suunnitellusti Toimenpide 7 LED:t ja valaistuksen tarpeenmukainen ohjaus toteutettiin osittain huolimatta siitä, että toimenpide ei mahtunut mukaan kannattavaan toimenpidepakettiin Toimenpide 8 Energiatehokkaammat hanat ja suihkut, toimenpide toteutettiin, mutta ratkaisuksi valittiin vain virtauksen rajoittaminen Toteuttamatta jätettiin vaiheen 1 tulosten perusteella kannattavuudeltaan heikoimmat toimenpiteet 2. Parannetut ikkunat yli U-arvon 1 W/m2K, 6. Uusi julkisivurappaus, jotka eivät täyttäneet omistajan asettamaa tuottovaatimusta. Toimenpide 7: LEDvalaistus ja valaistuksen automaatinen ohjaus ei myöskään mahtunut toimenpidepakettiin, mutta se päätettii tästä huolimatta toteuttaa osittain. Toimenpide 8 puolestaan toteutettiin osittain asentamalla vain virtausrajoittimet, sillä rakennuksen käyttäjällä oli huonoja kokemuksia automaattisten suihkujen toimivuudesta muissa kohteissaan. Toimenpiteen 1 osalta vaiheessa 1 selvitettiin kaksi eri vaihtoehtoa LTO:n tehokkuudelle, sillä tehokkaampien koneiden mahtuminen rakennuksen tiloihin oli vielä tässä vaiheessa epäselvää. Vaiheen 2 suunnittelussa kävi ilmi, että tilaan oli mahdollista saada vain toiseksi tehokkain vaihtoehto, jonka vuoksi toteutettavaksi valittiin lopulta vaihtoehto Hyvä LTO. Taulukko 1 ja kuva 1 esittävät, kuinka kokonaisenergiankulutus ja kannattavuus on arvioitu projektin eri vaiheessa. Vaiheen 1 osalta on huomioitu tällöin valittu kannattava toimenpidepaketti ja sen sisältämät toimenpiteet siten, kun ne suunniteltiin vaihessa 1 valitulla Hyvä LTO -vaihtoehdolla. Vaiheen 2 osalta on huomioitu toimenpiteet siinä laajuudessa, kun ne toteutettiin lopullisessa remontissa eli mukaan on myös otettu valaistuksen parantaminen, joka päätettiin sittenkin toteuttaa osittain vaiheessa 2 ja toisaalta toimenpide 8 laskettiin vain rajoitetun virtauksen osalta.

6 4 (21) Kohteen suunnittelun edetessä vaiheessa 2 jouduttiin joihinkin tiloihin puhallettavia minimi-ilmamääriä nostamaan suhteessa vaiheessa 1 arvioituihin määriin ja lisäksi osaan rakennuksen tiloista lisättiin jäähdytys. Koska laskennassa on käytössä ns. dynaaminen perustaso, jossa on huomioitu rakennuksen ilmanvaihdon parantaminen perustasolle, vaikutti tämä myös perustason energiankulutukseen. Tämän vuoksi alla olevassa kuvaajassa on esitetty molemmat perustasot. On huomattava, että säästöt vaiheessa 1 perustuvat vaiheen 1 perustasoon ja vaiheessa 2 vaiheen 2 perustasoon. Lisäksi kohteessa on helmikuuhun 2017 asti käynnissä tuuletukset, mikä tarkoittaa, että IV-koneita ohjataan täydellä teholla. Tämän vuoksi vaiheen 2 ennusteesta laskettiin vielä erillinen vaihtoehto, jossa ennustettiin kulutus nykyisellä ohjaustavalla. Tätä voidaan verrata ensimmisen vuoden kulutukseen. Taulukko 1. Yhteenveto toimenpidepaketeista vaiheessa 1 ja 2. Säästöt molemmissa vaiheissa laskettiin laskennallinen perustaso -mallin kulutuksen perusteella. TC vaihe 1, suunnitellut toimenpiteet (hyvä LTO vaihtoehto) Energy consumption in different stages (MWh) TC vaihe 2, syksy 2015 Kokonaisenergiansäästöt: Arvioidut säästöt: kaukolämpö (MWh) Arvioidut säästöt: sähkö (MWh) Vuotiset säästöt yhteensä Investointikustannus Paketin sisäinen korkokanta 5 % 6% Average Original baseline Package step 1 Updated baseline (measured water consumption) Package Step 2 (prediction 2017) Package, prediction for 2016 (full HVAC) Measured 2016 Lämmitys Sähkö Kuva 2. Kohteen kokonaisenergiankulutuksen kehitys projektin aikana.

7 5 (21) VAIHEEN 3 SEURANNAN TULOKSET Rakennuksen käyttö Rakennuksen remontti saatiin päätökseen Maaliskuussa Tällöin valmistuivat rakenteellisilta osin myös kaikki toteutetut toimenpiteet. Rakennus otettiin käyttöön heinäkuussa On kuitenkin huomattava, että remontin päättymisestä aina helmikuun 2017 loppuun asti rakennuksessa ovat käynnissä tuuletukset, joiden aikana IV-järjestelmää ajetaan täydellä teholla. Rakennuksen käyttäjämäärän ennustettiin kasvavan 20 % remonttia edeltävän tasoon nähden ja lisäksi sen käyttötarkoitus muuttui remontissa osittain. Käyttötarkoituksen muutokset tapahtuivat odotetulla tavalla. Rakennus otettiin käyttöön kesällä Käyttötarkoitus Ennen remonttia (%) Remontin jälkeen (%) Majoitus ja siihen liittyvät sosiaalitilat 47 % 54 % Opetus 12 % 13 % Liikuntatilat 7 % 3 % Toimistot ja niihin liittyvät sosiaalitilat 9 % 8 % Varastot 25 % 11 % Varustekuivaus - 12 % Rakennuksen ilmavaihdon ohjaus remontin jälkeen tulee tapahtumaan osin automaattisesti CO2-antureihin perustuen ja osin aikaohjelmilla. Rakennusten tuuletusten ollessa käytössä näitä ei oltu vielä otettu käyttöön vaan järjestelmien käyttöönotto tapahtuu 2017 alkupuolella. Sisäilmasto Sisäilman lämpötilan asetukset vastasivat suunniteltuja arvoja. Tarkemmat mittaukset ja säädöt suoritetaan, kun rakennuksen järjestelmä otetaan käyttöön. Taulukko 2. Sisäilmalämpötilat Suunniteltu, majoitus Suunniteltu, toimistot Asetus, accommodation Asetus, toimistot Minimi sisäilman lämpötila, talvi 21 21, ,5 Maksimi sisäilman lämpötila, 24, Ei jäähdytystä kesä

8 6 (21) Rakennuksen energiankulutus remontin jälkeen Rakennuksen energiankulutuksen vertaamiseksi odotettuihin tuloksiin IVkoneille laskettiin kaksi eri energiankulutustasoa: tuuletusten aikainen ohjaustapa sekä todellinen tuuletusten päättymisen jälkeinen odotettu taso vaiheessa 2 toteutettujen ratkaisujen mukaisesti. Lisäksi mittausjakson aikana havaittiin merkittävä nousu rakennuksen vedenkulutuksessa verrattuna vaiheen 1 ja 2 arvioihin. Vaiheiden 1 ja 2 arviot perustuivat ennen remonttia mitattuihin kulutuksiin, jotka luettiin käsin vanhasta mittarista ja eron syyksi arvioitiin mittausvirhe vanhassa mittauksessa. Arvioissa tuuletusten aikaisesta energiankulutuksesta on huomioitu lämpimän käyttöveden kulutus mitattuun vedenkulutukseen perustuen. Mitattujen tulosten rinnalla on esitetty laskennallinen ennuste vuodelle 2017 Kaikista mittaustuloksista on poistettu uuden lisärakennuksen telttakuivaamon energiankulutus. Lämmitysenergia Rakennuksen mitattu lämmitysenergiankulutus tuuletusten aikana 2016 oli 500 MWh (Tammikuun ja Helmikuun kulutus extrapoloitu muun vuoden tuloksista). Kulutuksesta mittaroidun vedenkulutuksen perusteella arvioitu lämpimän käyttöveden kulutuksen osuus oli 85 MWh ja tilojen lämmityksen 414 MWh. Tulokset kuukausitasolla on esitetty alla olevassa kuvaajassa.

9 7 (21) Lämmönkulutus (MWh/kk) 0 Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Kesä Heinä Elo Syys Loka Marras Joulu Baseline alkup Paketti V1 (valitut toimenpiteet) Baseline V2 (tod. LKV) Paketti V2, ennuste 2017 (tot. LKV) Paketti V2, ennuste 2016 tuuletus (tot. LKV) Mitattu Mittauksissa havaittiin rakennuksen vedenkulutuksen olevan huomattavasti suurempi, kuin mitä aiemmissa vaiheissa oletettiin. Syyksi arvioidaan epäluotettavuus remonttia edeltävässä vedenkulutuksen mittauksessa. Vedenkulutusta on aiemmin seurattu käsin luettavalla mittarilla, josta ne on extrapoloitu kuukausitasolle. Uusitulla automaattimittarilla vedenkulutus remontin jälkeen on keskimäärin 52 % aiempaa mittaroitua kulutusta suurempaa ja 30 % arvioitua baseline kulutusta suurempaa, jossa on huomioitu rakennuksen käyttäjämäärän muutos. Lisäksi remontin yhteydessä parannettiin vesikalusteiden tehokkuutta painerajoittimilla, jonka vaikutukseksi arvioitiin vaiheessa 2 n. 15 % LKV:n kulutuksesta. Näin ollen todellinen LKV:n eneriantarve ilman rajoitettuja hanoja olisi todennäköisesti ollut vielä huomattavasti suurempi. Vedenkulutuksen mittavirheen arvioidaan nostavan LKV:n energiantarvetta noin 30 % vaiheen 2 ennusteeseen verrattuna. Kuvaajissa tämä on korjattu vaiheen 2 arvioihin. Tätä on havainnollistettu alla olevissa kuvaajissa, jossa on esitetty vedenkulutuksen mittaustulokset.

10 8 (21) Vedenkulutus (MWh/kk) 0 Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Kesä Heinä Elo Syys Loka Marras Joulu Baseline alkup Mitattu Lämmitysenergiankulutus, tilat ja LKV (kwh/a) LKV Tilojen lämmitys Sähkön kulutus Rakennuksen mitattu sähkön kulutus tuuletusten aikana 2016 oli 126 MWh (Tammikuun ja Helmikuun kulutus extrapoloitu muun vuoden tuloksista). Tulokset kuukausitasolla on esitetty alla olevassa kuvaajassa.

11 9 (21) Sähkönkulutus (MWh/kk) Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Kesä Heinä Elo Syys Loka Marras Joulu Baseline alkup Paketti V1 (valitut toimenpiteet) Baseline V2 (tod. LKV) Paketti V2, ennuste 2017 (tot. LKV) Paketti V2, ennuste 2016 tuuletus (tot. LKV) Mitattu Rakennuksen teknisten järjestelmien seuranta Teknisten järjestelmien seurantaa toteutettiin tuuletusten ollessa käynnissä vain pintapuolisesti. Järjestelmien tarkempi seuranta ja toimivuuden varmistus toteutetaan, kun ne on asetettu seuraamaan suunnitteluarvoja. Teknisten järjestelmien seurantatulokset on esitetty liitteessä 3, joka ei ole julkinen.

12 10 (21) PAKETIN KANNATTAVUUS Alkuperäinen vaiheen 1 paketti täytti tilaajan kannattavuusvaatimukset, kun IVkoneista valittiin parempi vaihtoehto. Kun IV-koneille jouduttiin tilan puutteen vuoksi valitsemaan energiatehokkuudeltaan hieman heikompi vaihtoehto koko paketin kannattavuus putosi hieman alle tilaajan vaatimuksen. Kaikki viisi vaiheessa 1 valittua toimenpidettä päätettiin kuitenkin toteuttaa tästä huolimatta, mutta vesikalusteiden parantamiseen tähtäävä toimenpide toteutettiin teknisesti toisenlaisella ratkaisulla, jonka energiansäästö oli alkuperäistä ehdotusta pienempi. Lisäksi remontissa päätettiin toteuttaa osittain toimenpide 7, joka ei mahtunut mukaan kannattavaan pakettiin vaiheessa 1. Vaiheessa 2 IV-koneiden ilmamääriä jouduttiin tarkentamaan vastaamaan käyttäjämäärän tarpeita. Koska kohteen ilmanvaihtojärjestelmä jouduttiin uusimaan joka tapauksessa kohteen laskennastta käytettiin dynaamista perustasoa. Näin ollen muutokset vaikuttivat sekä lopullisen paketin kannattavuuteen että perustasoon ja lopullista pakettia on verrattu tähän uuteen vaiheessa 2 laskettuun perustasoon. Taulukko 7. Yhteenveto toteutetuista toimenpiteistä *) Arvot päivitetään uusia tietoja saatua Kokonaisenergiansäästöt 2016, tuuletusvaihe - Ennustetut kokonaisenergiansäästöt 2017 suunnitellun käytön mukaan, verrattuna vaiheen 2 40 % (sähkö 20 %, lämpö 45 %) laskennalliseen perustasoon (tod. LKV) Arvioidut säästöt: kaukolämpö 244 MWh Arvioidut säästöt: sähkö 30 MWh Vuotiset säästöt yhteensä 254 MWh Investointikustannus Paketin sisäinen korkokanta 6 %

13 11 (21) Kuva 6.Sisäinen korkokantakäyrä projektista. Oletettu energianhinnan nousu on 2 %. Toteutuva sisäinen korkokanta on noin 6 %.

14 12 (21) LIITE 1: YHTEENVETO TOIMENPITEISTÄ VAIHEISSA 1 & 2 Yhteenveto toimenpiteistä vaiheessa 1. Investointi Kustannussäästö Energiansäästö Lämmön säästö Sähkön säästö Taloudellinen Sisäinen korkokanta laskentajakso k k /a MWh/a MWh/a MWh/a % 1. Ilmastoinnin parantaminen, hyvä LTO: tarpeenmukainen ohjaus, tehokkaampi LTO (yli vaadittu 45 %), SFP pienentäminen tasolta 2 kw /(m2/s)* 45 8, Alapohjan lisäeristys à U-arvo tasolle 0,16W/m2K 18 1, ,7 4. Yläpohjan eristystason parantaminen à U-arvo à 0,09 / 0,13 W/m2K 97 2, ,5 5. Kylmän ullakkotilan ulkoseinän lisäeristys: U-arvo tasolta 0,62 à 0,17 W/m2K (osa 0,22) 28 0, Energiatehokkaammat hanat ja suihkut Summa Tehokkaampi vaihtoehto ilmastoinnille, jota ei ollut mahdollista toteuttaa. 1. Ilmastoinnin parantaminen, erinomainen LTO: tarpeenmukainen ohjaus, tehokkaampi LTO (yli vaadittu 45 %), SFP pienentäminen tasolta 2 kw /(m2/s)* Yhteenveto vaiheessa 2 toteutetuista toimenpiteistä. Investointi Kustannussäästö Energiansäästö Lämmön säästö Sähkön säästö Taloudellinen Sisäinen korkokanta laskentajakso k k /a MWh/a MWh/a MWh/a % 1. Ilmastoinnin parantaminen, hyvä LTO: tarpeenmukainen ohjaus, tehokkaampi LTO (yli vaadittu %), SFP pienentäminen tasolta 2 kw /(m2/s)* Alapohjan lisäeristys à U-arvo tasolle 0,16W/m2K 18 0, ,7 4. Yläpohjan eristystason parantaminen à U-arvo à 0,09 / 0,13 W/m2K 97 2, ,5 5. Kylmän ullakkotilan ulkoseinän lisäeristys: U-arvo tasolta 0,62 à 0,17 W/m2K (osa 0,22) 28 0, Energiatehokkaammat hanat ja suihkut (toteutettu 1,4 1, vain hanojen painerajoittimet) ,44 17,

15 13 (21) LIITE 2: KESKEISET SUUNNITTELUARVOT JA LASKETUT ENERGIANSÄÄSTÖ JO KÄYTTÖÖNOTETUILLE JÄRJESTELMILLE (VAIHE 1 JA VAIHE 2) Liite ei ole saatavilla julkisessa versiossa.

16 14 (21) LIITE 3: TEKNISTEN JÄRJESTELMIEN SEURANTA Liite ei ole saatavilla julkisessa versiossa.