KIMU. Kerrostalon ilmastonmuutos energiatalous ja sisäilmasto kuntoon Ilmanvaihtojärjestelmien tarkastelu lisähanke, KIMULI. Loppuraportti 31.5.

Transkriptio

1 KIMU Kerrostalon ilmastonmuutos energiatalous ja sisäilmasto kuntoon Ilmanvaihtojärjestelmien tarkastelu lisähanke, KIMULI Loppuraportti korjattu LVI-talotekniikkateollisuus ry Suomen Kiinteistöliitto ry Aalto-yliopiston Teknillinen korkeakoulu VTT

2 Esipuhe Hanke "Kerrostalon ilmastonmuutos energiatalous ja sisäilmasto kuntoon Ilmanvaihtojärjestelmien tarkastelu lisähanke" on toteutettu itsenäisenä lisähankkeena laajemmalle hankekokonaisuudelle " Kerrostalon ilmastonmuutos energiatalous ja sisäilmasto kuntoon. Hankkeen päärahoittajana on Lähiöohjelma (ARA:n rahoituspäätös). Hankkeen osapuolina ovat olleet LVI-talotekniikkateollisuus ry, Suomen Kiinteistöliitto ry, Aalto-yliopiston Teknillinen korkeakoulu / LVI-laboratorio sekä VTT. Työn ohjausryhmän puheenjohtajana on toiminut Ilkka Salo (LVI-talotekniikkateollisuus ry) ja jäseninä ovat toimineet hankkeeseen osallistuneiden yritysten edustajina Jarmo Mäenpää (Uponor Suomi Oy), Seppo Niemi (Air Wise Oy) Tom Palmgren (Enervent Oy), Hannu Rissanen (Fläkt Woods Oy) Olavi Suominen (Vallox Oy), Tommi Uksila (RC Linja Oy), Rami Wiberg (Swegon Ilto Oy) ja Tapio Åhlman (Vallox Oy). Työryhmän vastuuhenkilönä ja ohjausryhmän sihteerinä on toiminut Jorma Railio (LVItalotekniikkateollisuus), ja jäseninä Kai Jokiranta (TKK), Ilpo Kouhia (VTT), Keijo Kovanen (VTT), Jari Palonen (TKK), Petri Pylsy (Kiinteistöliitto) ja Markku Rantama (Kiinteistöliitto) sekä oikeudellisia näkökohtia koskevan tekstin osalta Anu Kärkkäinen (Kiinteistöliitto) 2

3 Esipuhe... 2 Yhteenveto JOHDANTO Hankkeen lähtökohdat ja sidos KIMU-projektiin Sisäilmatavoitteet Ilmanvaihto osana asuinkerrostalon energiataloutta Projektin tavoitteet ja halutut tulokset Projektin osapuolet ja organisointi Esimerkkirakennukset, nykytilanne ja mittaukset Espoon Matinkylän kohde Matinkuja Mittaukset Tulokset Tulosten tarkastelu Lahden Keijupuiston kohde, Tapparakatu 1, Lahti Mittaukset TARKASTELTAVAT JÄRJESTELMÄT Yleistä Konseptikuvaukset Täysin keskitetty järjestelmä Välimuotojärjestelmä Täysin hajautettu järjestelmä Järjestelmien sovitus esimerkkirakennuksiin Järjestelmien toteutus - hyödyt ja reunaehdot LASKENTAPERUSTEET Energia- ja sisäilmastosimuloinnit Kannattavuustarkastelut LASKENTATULOKSET Energiankulutukset Sisäilman lämpötilat ja CO 2 -pitoisuudet Taloudelliset tarkastelut ASUNTOKOHTAINEN ILMANVAIHTO SEINÄPUHALLUKSELLA Yleistä Suunnitteluperusteet Toteutetut kohteet Seurantatutkimukset Johtopäätökset Suosituksia VIRANOMAISHAASTATTELUT JA OIKEUDELLISET NÄKÖKOHDAT Rakennusvalvontaviranomaisten haastattelut

4 7.2 Oikeudellisia näkökohtia Kirjallisuus LIITTEET

5 Yhteenveto Hankkeen lähtökohdat ja tavoitteet sekä sidos KIMU-projektiin Suomen Kiinteistöliitto ry käynnisti yhdessä Teknillisen Korkeakoulun ja VTT:n kanssa projektin asuinkerrostalojen korjaustoiminnan kehittämiseksi. Energiatalouden ja sisäilman parantaminen korjaamisen yhteydessä on projektin johtotähtenä. Kolmas ilmastonmuutoksen näkökulma on asunto-osakeyhtiön hallintaan ja korjausprojektin toteutukseen liittyvä henkinen ilmasto viestintä ja päätöksenteko. Tämän ns. KIMU-projektin kohteena ovat luvun kerrostalot, ja erityisesti asunto-osakeyhtiöt. Tekniset ratkaisut toki pätevät yhtä hyvin muihinkin asuinkerrostalojen hallintatyyppeihin. KIMU- projektia valmisteltaessa todettiin ilmanvaihdon uusiminen ja lämmön talteenotto ilmanvaihtoilmasta kenties tärkeimmäksi, mutta samalla haastavimmaksi toimenpiteeksi. Tästä syystä aihepiiriin haluttiin paneutua syvemmin ja LVI-talotekniikkateollisuus ry:n kanssa synnytettiin lisähanke KIMULI. Terveellinen ja viihtyisä sisäympäristö on asumisen tärkeä laatutekijä. Ilmanvaihdolla on keskeinen tehtävä hyvän sisäympäristön ylläpidossa. Vanhan asuinrakennuksen ilmanvaihto, vaikka se toimisikin alkuperäisen toteutuksensa mukaisesti, edustaa rakentamisaikansa tekniikkaa ja palvelee usein enemmän rakenteiden toimivuutta kuin ihmisen hyvinvointia. Suuri osa ennen lukua rakennetuista kerrostaloista tarvitsee ilmanvaihdon osalta korjausta. Projektissa on otettu tavoitteeksi edistää hyvän sisäilman toteutumista. Hyvä sisäilma tarkoittaa Sisäilmastoluokituksen tasoa S2. Ilmamäärien ja talvikauden sisälämpötilojen osalta tämä on projektin lähtökohtana. KIMU-projektin tavoitteena on tuottaa sellaisia toimintamalleja, joilla pystytään parantamaan samanaikaisesti energiataloutta, asuntojen sisäilman laatua ja asuinyhteisöjen toimintakulttuuria. Nämä yhdessä takaavat asuinkiinteistön hallitun ilmastonmuutoksen. KIMULI-hankkeen tavoitteena on ollut tuottaa ilmanvaihtoon kohdennettu toimintamalli kerrostaloilmanvaihdon korjaukseen. KIMULI-hankkeessa tarkasteltiin kahdessa esimerkkirakennuksessa muutamia vaihtoehtoisia tulo- ja poistoilmanvaihdon ratkaisukonsepteja. Toteutettavuus, energia- ja sisäilmaominaisuudet sekä taloudelliset vaikutukset selvitetään konseptisuunnittelun yhteydessä ja laskennallisesti simulointityökalua käyttäen. Valitut konseptit ovat: Huoneistokohtainen tulo- ja poistoilmanvaihto, seinäpoisto Keskitetty tulo- ja poistoilmanvaihto Huoneistokohtainen tuloilmanvaihto, keskitetty poisto, lämmön talteenotto vesi-glykolijärjestelmällä lämmitysveteen Erityisenä tarkastelukohteena oli huoneistokohtainen ilmanvaihto ja siinä ns. seinäpuhallusratkaisun toteutettavuus. Lisäksi tehtiin viranomaishaastatteluita ja tarkastelu oikeudellisista näkökulmista. Tarkastelun kohderakennukset ovat kolmikerroksinen 60/70-luvun vaihteen lamellitalo Espoon Matinkylästä ja suunnilleen samanikäinen 6-kerroksinen rakennus Lahden Keijupuistosta. Johtopäätöksiä Ilmanvaihdon uudistamisen pääasiallinen motiivi on terveellisyys ja viihtyvyys. Samalla ilmanvaihdon lämmön talteenotto kuitenkin on suurin energiansäästöpotentiaali asuinkerrostalokannassa. Tuloilman suodatus on myös huomattava terveys- ja viihtyvyystekijä, jonka merkitys korostuu kaupunkialueilla. 5

6 Uudisrakennuksissa hyvätasoinen koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto on jo vakioratkaisu tällä hetkellä suunniteltavissa ja toteutettavissa kohteissa. Samoin vuokratalokannassa peruskorjausten yhteydessä tuloja poistoilmanvaihto on yleistymässä. Asunto-osakeyhtiöiden korjaushankkeissa ei juurikaan vielä ole toteutuksia tapahtunut. Uudistusten toteuttamisen taloudelliset ja laadulliset argumentit asuntoosakeyhtiöiden päätöksentekoa varten olisi saatava paremmin esiin ja viestittyä mahdollista vaikutusta asunnon myyntiarvoon unohtamatta. Kuhunkin rakennukseen on käytännössä sovitettavissa useita eri ratkaisuvaihtoehtoja, joilla saadaan tavoitteiden mukainen lopputulos. Hankintakustannusten erot eivät myöskään ole ratkaisevan suuria eri ratkaisujen välillä. Kaikki tarkastellut järjestelmäkonseptit ovat toteutettavissa, mutta edellyttävät huolellista suunnittelua. Oikein toteutettuina järjestelmät säästävät energiaa nykytilanteeseen verrattuna, parhaimmillaan jopa 25 %. On huomattava, että tämän selvityksen tarkasteluissa ilmamäärät ovat suuremmat kuin esimerkkirakennusten nykytilanteessa, koska sisäilman tavoitetaso on korkeampi. Säästöt olisivat luonnollisesti vielä suuremmat jos verrattaisiin uusia ratkaisuja nykyisen järjestelmän kanssa, mutta samoilla ilmamäärillä (suurimmillaan n. 40 %). On selvää, että millään muulla energiansäästötoimenpiteellä ei saada samansuuruisia tuloksia. Järjestelmien hankintakustannukset, varsinkin erikseen toteutettuina, ovat melko korkeita. Putkistojen linjasaneerausten yhteydessä tapahtuvaan toteutukseen verrattuna erillinen hankinta on % kalliimpi. Hankintakustannusten arvioinnissa on varmasti varovaisuutta tässä selvityksessä, koska tietoja toteutuneista asunto-osakeyhtiöiden hankkeista ei ole käytettävissä. Saadut kustannustiedot eivät perustu urakkakilpailuun. Mikäli järjestelmien kysyntä kasvaisi, kehittyisivät toteutuskonseptit ja hinnat todellisessa kilpailutilanteessa alenisivat. Huolimatta suuresta energiansäästöstä eivät sisäilman hyvän laadun tarjoavat tulo- ja poistoilmajärjestelmät ole maksettavissa pelkillä energiansäästöillä elinkaaritarkastelujen mukaan. Laatutason paraneminen huomioituna kannattavuus on kuitenkin yllättävän hyvä. Asuntojen koon kasvaessa kerrosalaa kohti lasketut kustannukset alenevat ja kannattavuus paranee mutta luonnollisesti asuntokohtaiset kustannukset nousevat. Huoneistokohtaisesti säädettävä ilmanvaihto (voidaan toteuttaa kaikilla ratkaisuilla ainakin osittain) antaa parhaan viihtyvyyden ja suurimman energiansäästön oikein toteutettuna ja oikein käytettynä. Myös elinkaaritarkastelujen perusteella tarpeenmukaiseen ilmanvaihtoon kannattaa panostaa. Lämmön talteenotto kannattaa myös toteuttaa mahdollisimman hyvällä lämpötilasuhteella. Toteutettavien ratkaisujen puhaltimien sähkönkulutuksella on myös merkitystä kiinteistön energiataloudessa. Puhaltimen sähkönkulutus on kuitenkin vain pieni osa kokonaisenergiankulutuksesta. Puhaltimen valintaan tuleekin kiinnittää huomiota, koska sillä on vaikutusta sähkönkulutukseen. Tuloilmakoneiden (erityisesti huoneistokohtaisten) jälkilämmityksen toteuttaminen ja säätö (sähköllä vai vedellä) vaatii tarkastelua, myös primäärienergianäkökulmasta. Ilmanvaihto vaatii säännöllistä huoltoa toimiakseen suunnitellulla tavalla. Huoneistokohtainen ilmanvaihto tuo jonkin verran uusia huoltotarpeita. Vastuunjako asukkaan ja taloyhtiön välillä vaatii vielä tarkastelua. Helpointa olisi, jos huollot voitaisiin tehdä porrashuoneesta käsin, mutta se ei läheskään kaikissa korjauskohteissa ole mahdollista. Huollon toimintakonsepteja tulisi kehittää, mahdollisesti omaksi palvelutuotteekseen. Keskitetty tulo- ja poistoratkaisu on huollon kannalta helpoin. Huoneistokohtaisista, ns. seinäpuhallusratkaisuista kerättyjen palautetietojen perusteella ilman ulospuhalluksesta johtuvia ilman laadulle syntyneitä ongelmia ei ole esiintynyt. Näitä ratkaisuja on toteutettu useissa kymmenissä asuintaloissa, joissa on yhteensä yli tuhat asuntoa. Ongelmia on sen sijaan esiintynyt 6

7 väärästä ulkoilman sisäänoton sijainnista johtuen. Ulospuhallusnopeutta kasvattamalla minimoidaan tai poistetaan poistoilman ja sisään otettavan ilman sekoittuminen. Huoneistokohtaisen ilmanvaihdon viranomaiskohtelu erityisesti koskien ilman sisäänottoa ja poistoa ulkoseinäpinnoista vaihtelee eri puolilla Suomea. Olisi saatava aikaan sellaiset toteutusohjeet, jotka rakennusvalvontaviranomaiset voivat laajasti ja yhtenäisellä tavalla hyväksyä. Tämä vaatinee jonkin verran lisäselvityksiä. Kokonaisuutena kerrostalojen ilmanvaihtoratkaisut ovat teknisesti toteutuskelpoisia jo nyt ja hyvät sisäolosuhteet olisi saavutettavissa jokseenkin kaikissa kohteissa. Saavutettava energiansäästö näyttää lupaavalta taloudellisuudenkin näkökulmasta, mutta toteutuskonsepteja kokonaisuutena ja luontevana osana kiinteistön muuta perusparannusta on syytä kehittää. Selkeä informaatio mahdollisuuksista ja vaikutuksista taloyhtiöiden päättäjille ja asukkaille kaipaa myös kehittämistä. 7

8 1 JOHDANTO 1.1 Hankkeen lähtökohdat ja sidos KIMU-projektiin Suomen Kiinteistöliitto ry käynnisti yhdessä Teknillisen Korkeakoulun ja VTT:n kanssa projektin asuinkerrostalojen korjaustoiminnan kehittämiseksi. Energiatalouden ja sisäilman parantaminen korjaamisen yhteydessä on projektin johtotähtenä. Kolmas ilmastonmuutoksen näkökulma on asunto-osakeyhtiön hallintaan ja korjausprojektin toteutukseen liittyvä henkinen ilmasto viestintä ja päätöksenteko. KIMU-projektin kohteena ovat luvun kerrostalot, ja erityisesti asunto-osakeyhtiöt. Tekniset ratkaisut toki pätevät yhtä hyvin muihinkin asuinkerrostalojen hallintatyyppeihin. Projektia valmisteltaessa todettiin ilmanvaihdon uusiminen ja lämmön talteenotto ilmanvaihtoilmasta kenties tärkeimmäksi, mutta vaikeasti toteutettavaksi toimenpiteeksi. Tästä syystä aihepiiriin haluttiin paneutua syvemmin ja synnytettiin lisähanke KIMULI yhdessä LVI-talotekniikkateollisuus ry:n kanssa. 1.2 Sisäilmatavoitteet Terveellinen ja viihtyisä sisäympäristö on asumisen tärkeä laatutekijä. Kodin hyvä sisäilma on sopivan lämmintä, vedotonta, puhdasta ja melutonta. Hyvä sisäilma on myös asumisessa noussut arvostustekijäksi, jolla voi olla vaikutusta myös asunnon myyntiarvoon. Hyvän sisäilman keskeisimpiä tekijöitä ovat: makuuhuoneen riittävä ilmanvaihto asuntoon tuleva ilma on puhdasta myös kaupunkiympäristössä ilma tulee asuinhuoneisiin vedottomasti ja oikean lämpöisenä talvella ja kesällä ilmanvaihto ei tuhlaa energiaa Ilmanvaihdolla on keskeinen tehtävä hyvän sisäympäristön ylläpidossa. Vanhan asuinrakennuksen ilmanvaihto, vaikka se toimisikin alkuperäisen suunnitelmansa mukaisesti oikein, edustaa rakentamisaikansa tekniikkaa ja palvelee usein enemmän rakenteiden toimivuutta kuin ihmisen hyvinvointia. Asuinkerrostalojen ilmanvaihdon toimimattomuus tai vähäisemmät puutteet ilmanvaihdon toiminnassa ovat hyvin yleisiä. Sisäilmastoa koskevat valitukset ovat myös yleistyneet, ja niiden taustalla on usein puutteellinen tai väärin toimiva ilmanvaihto. Suuri osa ennen lukua rakennetuista kerrostaloista tarvitsee ilmanvaihdon osalta korjausta. Projektissa on otettu tavoitteeksi edistää hyvän sisäilman toteutumista. Hyvä sisäilma tarkoittaa Sisäilmastoluokituksen tasoa S2. Ilmamäärien ja talvilämpötilojen osalta tämä on projektin lähtökohtana. Kesäolosuhteiden mahdollisesti edellyttämää viilentämistarvetta ei kuitenkaan huomioida, ts. aktiivista (koneellista) jäähdytystä ei oleteta toteutettavaksi kuitenkin kiinnitetään huomiota passiivisiin keinoihin sisäilman lämpenemisen rajoittamiseksi. 1.3 Ilmanvaihto osana asuinkerrostalon energiataloutta Ilmanvaihdon mukana lasketaan kuluvan n % asuinrakennukseen tulevasta energiasta. Lämmön talteenotto poistoilmasta on siten merkittävin energiansäästöpotentiaali asuinkerrostaloissa. Lämmön talteenottoratkaisuilla saadaan hukkaan menevästä energiasta talteen % laiteratkaisusta riippuen ja olettaen, että talon tiiveydestä on huolehdittu eikä merkittävä osa todellisesta ilmanvaihdosta tapahdu vuotoina. Ilmanvaihtoratkaisujen yhtenä osana on huolehdittava myös puhallinenergiasta optimoimalla laitoksen painetaso ja tarvittaessa uusimalla olemassa olevat puhaltimet. 8

9 Tyypillinen luvun kerrostalon energiatase on esitetty kuvassa 1.1. Rakennuksen lämpöenergiatase Tyypilliset luvun asuinkerrostalot Ilmanvaihto % Yläpohja 2 6 % Ikkunat % Ulkoseinät % Lämmitys n. 60 % Sähkönkäyttö n. 20 % Aurinko ja ihmiset n. 20 % Alapohja 4 6 % Viemäriin % Kuva 1.1 Tyypillinen olemassa olevan rakennuksen lämpöenergiatase. Asuinkerrostaloissa toteutettujen ilmanvaihtoratkaisujen ongelmana energiansäästön näkökulmasta on usein ollut se, että todellinen ilmanvaihto ennen uudistusta on ollut huomattavasti alkuperäistä suunniteltua määrää pienempi ja lisäksi sitä on käytetty jaksotettuna korostetun säästeliäästi. Joko energiansäästön tai vetovalitusten vuoksi on tingitty ilmanvaihdon määrästä. Tällaisessa tapauksessa energiankulutus on saattanut uudistuksen yhteydessä kasvaa, kun ilmanvaihtomäärät palautetaan vaaditulle tasolle, huolimatta mahdollisesti hyvästäkin lämmön talteenoton hyötysuhteesta. Vertailut olisikin aina tehtävä tilanteeseen, jossa ilmanvaihto on ensin saatettu toimimaan suunnitellulla tai ainakin määräysten edellyttämällä tasolla. Säästöjä saadaan joka tapauksessa parhaiten silloin, kun pystytään toteuttamaan tarpeenmukainen huoneistokohtainen ilmamäärän säätö, ja sitä käytetään oikein. 1.4 Projektin tavoitteet ja halutut tulokset Koko KIMU-projektin tavoitteena on tuottaa asuinkerrostaloille erityisesti asunto-osakeyhtiöille toimintamalleja kiinteistön elinkaaren hallintaan. Tavoitteena on tuottaa sellaisia toimintamalleja, joilla pystytään parantamaan samanaikaisesti energiataloutta, asuntojen sisäilman laatua ja asuinyhteisöjen toimintakulttuuria. Nämä yhdessä takaavat asuinkiinteistön hallitun ilmastonmuutoksen. Projektin esimerkkikohteille tuotetaan ehdotukset korjaustoimenpiteiksi. Lisäksi pyritään osoittamaan ne toimenpiteet, joilla taloudellisimmin päästään vähintään 50 % energiansäästöön nykyiseen tilanteeseen verrattuna. Näiden tavoitteiden toteuttamisessa ilmanvaihto ja sen lämmöntalteenotto ovat keskeisessä asemassa sekä sisäilman että energiatalouden kannalta. KIMULI-osatehtävässä tarkastellaan kahdessa esimerkkirakennuksessa muutamia vaihtoehtoisia tulo- ja poistoilmanvaihdon ratkaisukonsepteja. Toteutettavuus, energia- ja sisäilmaominaisuudet sekä taloudelliset vaikutukset selvitetään konseptisuunnittelun yhteydessä ja laskennallisesti simulointityökalua käyttäen. 9

10 Valitut konseptit ovat: Huoneistokohtainen tulo- ja poistoilmanvaihto, seinäpoisto Keskitetty tulo- ja poistoilmanvaihto Huoneistokohtainen tuloilmanvaihto, keskitetty poisto, lämmön talteenotto vesi-glykolijärjestelmällä lämmitysveteen Jälkimmäiselle ratkaisulle tarkastellaan lisäksi lämpöpumpulla tapahtuvaa talteenottovaihtoehtoa. Erityisesti KIMULI-osaprojektissa tarkastellaan huoneistokohtaisen ilmanvaihdon ja siinä ns. seinäpuhallusratkaisun toteutettavuutta. Selvityksiä täydennetään viranomaishaastatteluin ja tarkastelulla oikeudellisista näkökulmista. Osaprojektin tuloksia käytetään KIMU-projektikokonaisuuden osana, mutta tulokset julkistetaan myös omana kokonaisuutenaan. 1.5 Projektin osapuolet ja organisointi KIMU-projekti kuuluu ympäristöministeriön ja ARA:n koordinoimaan Lähiöohjelmaan. Projektin koordinaattorina toimii Suomen Kiinteistöliitto ry. KIMULI-osatehtävä toteutetaan KIMU-projektin osapuolten (TKK, VTT ja Kiinteistöliitto) ja LVItalotekniikkateollisuuden toimesta. Osatehtävän projektinjohdosta vastaa LVI-talotekniikkateollisuus ry. Osatehtävällä on oma ohjausryhmänsä, johon osallistuvat projektin toteuttajaosapuolten lisäksi 7 yrityksen edustajat. Tarkastelun kohderakennukset ovat kolmikerroksinen 60/70-luvun vaihteen lamellitalo Espoon Matinkylästä ja suunnilleen samanikäinen 6-kerroksinen rakennus Lahden Keijupuistosta. KIMU-hankkeen oleellisena osana on laaja verkottuminen ja viestintä. Hankkeen muiden yhteyksien lisäksi tässä osatehtävässä on hyödynnetty LVI-talotekniikkateollisuuden työryhmiä. Viestintä tapahtuu Tee Parannus-ohjelman puitteissa ja myös Lähiöohjelman osana. 10

11

12 Mittaukset tehtiin alipaineella pienemmästä paine-erosta isompaan paine-eroon. Paine-ero vaihteli mittauksissa noin Pa:n välillä. Mittausten lisäksi rakennusvaipan ilmavuotokohtia etsittiin merkkisavun avulla alipaineistusten aikana. Ilmatiiviyden mittaustulos ilmoitetaan paine-erolle 50 Pa määritettynä ilmanvuotolukuna: q n = V (1) jossa n 50 on ilmanvuotoluku [1/h] q 50 on vuotoilmavirta paine-erolla 50 Pa [m 3 /h] V on asunnon sisätilavuus [m3]. Paine-ero ulko- ja sisäilman välillä sekä tilavuusvirta puhaltimen paineyhteistä mitattiin paine-eromittarilla DG-700 (s/n ). Mittarin epävarmuuden arvioidaan olevan noin 10 % mittausarvosta. Ilman lämpötilat mitattiin lämpömittarilla Fluke 52 (s/n ), jonka mittausepävarmuuden arvioidaan olevan 0,3 C. Suhteellinen kosteus mitattiin kosteusmittarilla Humicor (s/n ), jonka mittausepävarmuuden arvioidaan olevan 6 %-yksikköä. Ilmanpaine sekä säätiedot saatiin Ilmatieteen laitokselta. Lopullisiin mittaustuloksiin tehtiin tiheys- ja kalibrointikorjaukset standardin SFS-EN mukaisesti. Ilmanvaihtovirrat mitattiin pääasiassa ilmastoinnin yleismittarilla SwemaAir 300, johon oli yhdistetty AirFlow-mittaushuppu. Mittausepävarmuuden arvioidaan olevan 10 % mittausarvosta. Lämpötilan ja ilman suhteellisen kosteuden mittausseuranta tehtiin TinyTag (Tgp-4500) tai TinyTalk-dataloggereilla. Lämpötilan mittausepävarmuuden arvioidaan olevan 0,3 C ja suhteellisen kosteuden 10 %-yksikköä. Painesuhdeseuranta tehtiin HubaControl (type 694)-painelähettimillä, joihin oli yhdistetty Tinytalkdataloggerit. Paine-eron mittausepävarmuuden arvioidaan olevan 3 Pa. CO2-pitoisuuden mittausseuranta tehtiin Telair-mittareilla, joihin oli yhdistetty Tinytalk-dataloggerit. Mittausten epävarmuuden arvioidaan olevan 50 ppm. Edellä esitetyt epävarmuusarviot edustavat 95 %:n kattavuustodennäköisyyttä. Mittauspäivänä ulkoilman lämpötila oli C, suhteellinen kosteus noin 90 % ja ilmanpaine noin 1026 hpa. Koillistuulta oli noin 2 m/s. Seurantamittaus tehtiin Tulokset Ilmatiiviys Yhtälön (1) mukaan lasketut ilmanvuotoluvut on esitetty taulukossa 2.2. Taulukko 2.2. Vuotoilmavirta ja ilmanvuotoluku paine-erolla 50 Pa. Asunto Sisätilavuus (m3) Vuotoilmavirta (m3/h) Ilmanvuotoluku (1/h) A ,8 B ,6 C ,8 12

13 Mittausten aikana etsittiin merkkisavun avulla talon rakennusvaipan suurimpia ilmavuotokohtia. Suurimmat havaitut vuotokohdat olivat eri huoneistoissa: A: -tuuletusluukkujen kulmat -parvekeovi B: -tuuletusluukkujen kulmat -parvekeoven alareunan nurkat -keittiön viemärinputken läpivienti vähän C: -tuuletusluukkujen kulmat vähän -parvekeovessa isohkoja vuotoja Ilmanvaihto Ilmavirrat mitattiin ilmanvaihtokoneen kummallakin säätöasennolla, taulukko 2.3. Taulukko 2.3 Poisto- ja ulkoilmavirrat eri asunnoissa eri ilmanvaihdon tehoilla. Asunto Huone Poistoilmavirta (dm 3 /s) normaali / tehostettu Ulkoilmavirta (dm 3 /s) normaali / tehostettu A mh, lapset mh, aikuiset työhuone ruokailutila olohuone kylpyhuone wc vaatehuone keittiö 11 / 18 5 / 10 5 / 9 16 / 30 4 / 7 3 / 7 3 / 7 3 / 6 4 / 7 Yhteensä 37 / / 34 n (1/h) 0,46 / 0,84 B makuuhuone työhuone olohuone kylpyhuone wc vaatehuone keittiö 10 / / 26 ei voinut mitata 19 / 36 7 / 13 7 / / 21 Yhteensä 48 / 92 * 25 / 46 n (1/h) 0,82 / 1,58 * C makuuhuone työhuone olohuone TV-huone kylpyhuone wc vaatehuone keittiö 13 / 28 7 / 13 4 / 8 7 / 11 4 / 8 4 / 7 5 / 7 4 / 8 Yhteensä 31 / / 30 n (1/h) 0,45 / 0,87 13

14 Talon ilmanvaihto toimii huoltoyhtiön mukaan arkisin siten, että se on tehostetulla asennolla klo , , ja ja muutoin normaaliasennolla. Viikonloppuisin se on tehostetulla asennolla klo , , ja ja muutoin normaaliasennolla. Asunnon alipaine ulkoilmaan nähden Tutkittavat asunnot olivat alipaineisia sekä ulkoilmaan että rappukäytävään nähden. Asunnossa B oli kuitenkin epätavallisen suuri alipaine. Asuntojen lämpötilat seurantajaksolla Kuvassa 2.2 on esitetty asuntojen sisäilman lämpötilat. Kuvaan on myös merkitty ulkoilman lämpötila. Kuvan mukaan sisäilman lämpötilat olivat asunnoissa välillä C. Alkuviikosta asunnon B lämpötila oli selvästi alhaisempi kuin muissa tutkituissa asunnoissa. Kuvassa näkyvät piikit johtuvat ikkunatuuletuksesta. Kuva 2.2 Asuntojen ja ulkoilman lämpötila mittausajalta Asuntojen ilman suhteelliset kosteudet seurantajaksolla Kuvassa 2.3 on esitetty asuntojen sisäilman kosteudet. Kuvaan on myös merkitty ulkoilman kosteus. Kuvan mukaan sisäilman kosteudet olivat vuodenaikaan nähden normaalilla, alhaisella tasolla. Tämä johtuu siitä, että ilmavirrat henkilöä kohti ovat melko suuret (asumisväljyys talossa on melko korkea). 14

15 Kuva 2.3 Asuntojen ja ulkoilman kosteus mittausajalta Asuntojen hiilidioksidipitoisuudet seurantajaksolla Kuvan 2.4 mukaan CO 2 -pitoisuus oli asunnossa A varsinkin öisin selvästi korkeampi kuin muissa tutkituissa asunnoissa. Pitoisuudet yöllä ylittivät jopa Asumisterveysohjeen (Asumisterveysterveysohje) tyydyttävän arvon 1200 ppm. Asukkaiden mukaan makuuhuoneen ovi oli joka yö auki ja myös ulkoilmaventtiilit olivat auki. Korkeiden pitoisuuksien syynä ovatkin muita asuntoja pienemmät ulkoilmavirrat asukasta kohti makuuhuoneessa Kuva 2.4 Asuntojen CO 2 -pitoisuus mittausajalta Tulosten tarkastelu Ilmatiiviys Mitatut ilmatiiviydet olivat normaaleja arvoja selvästi parempia tämäntyyppiselle asuinkerrostalolle. 15

16 Ilmanvuotoluvulle ei ole olemassa määräyksiä Suomen rakentamislainsäädännössä. Sisäilmastoluokituksen 2008 mukaan asuinhuoneistojen ilmanpitävyydeksi suositellaan n 50 < 0,7 1/h (sisältäen ilmavuodot ulkovaipan sekä asuntojen välisten seinien ja välipohjien läpi) (Sisäilmastoluokitus 2008). Rakentamismääräyskokoelmassa D5 (Suomen rakentamismääräyskokoelman osa D5) on esitetty tyypillisiä rakennusvaipan ilmanvuotolukuja. Sen mukaan hyvänä ilmanvuotolukuna voidaan pitää asuinkerrostalon osalta arvoa 0,5 1,5 1/h, keskimääräisenä arvoa 1,5 3,0 1/h ja heikkona arvoa 3 7 1/h. Ilmanvaihto Poistoilmavirroista lasketut ilmanvaihtokertoimet käyttöolosuhteissa toteuttivat Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D2 (Suomen rakentamismääräyskokoelman osa D2) suosituksen n = 0,5 1/h. Tuloilmavirrat olivat selvästi pienemmät kuin poistoilmavirrat. Ilman lämpötilat ja suhteelliset kosteudet sekä painesuhteet Sisäilman lämpötilat olivat kaikissa asunnoissa normaalilla tasolla. Sisäilman suhteelliset kosteudet olivat kaikissa asunnoissa normaalilla tasolla. Asunto C oli voimakkaasti alipaineinen johtuen poistoilmavirtojen liian suurista arvoista tuloilmavirtoihin nähden. Muissa asunnoissa alipaine oli normaalilla tasolla. 2.2 Lahden Keijupuiston kohde, Tapparakatu 1, Lahti As. Oy Tapparakatu 1 on alueen vanhin yhtiö ja rakennettu 1960-luvun lopussa. Yhtiö koostuu kolmiportaisesta itä-länsisuuntaisesta lamellitalosta ja kaksiportaisesta etelä-pohjoissuuntaisesta rakennuksesta. Kaikissa portaissa on yleensä kolme asuntoa kussakin kerroksessa. Kolmiportaisessa rakennuksessa on 54 asuntoa ja kaksiportaisessa 36 asuntoa. Rakennuksissa on 6 asuinkerrosta. Kaikissa asunnoissa on parveke, joista useimmat on lasitettuja, Asuntokoot vaihtelevat neliömetrin välillä. Kuva 2.5 Tapparakatu 1. Rakennuksessa on porraskohtainen kello-ohjattu koneellinen yhteiskanavapoisto. Kanavat ovat betonista työmaalla valettuja, neliönmuotoisia. Kylmän ullakkokerroksen lattiassa kanavat johdetaan puhallinkammioihin, joita on yksi per porras. 16

17 Kuva 2.6 Betoniset poistoilmakanavien vaakavedot ullakolla puutason alla. Ilmanvaihtosuunnitelmia ei ole rakennusvalvonnan arkistoissa. Vuoden 1966 normaaliohjeiden mukaan keittiön poistoilmavirta on 80 m 3 /h, kylpyhuoneen 60 m 3 /h, erillisen WC:n 30 m 3 /h ka vaatehuoneen 8 m 3 /h. Näiden arvojen mukaan laskettuna saadaan seuraavat maksimi-ilmanvaihtokertoimet erikokoisille asunnoille. Yksiö 30 m 2, 1,8 1/h, Kaksio 42 m 2, 1,3 1/h Kolmio 59 m 2, 0,9 1/h Neliö 77 m 2, 0,85 1/h Neliö 91 m 2, 0,7 1/h Mittaukset Molempien rakennusten ylimpiin ja alimpiin kerroksiin jaettiin mittaustiedotteet. Asukkaiden paikallaolosta riippuen osan näistä päästiin. Suoritetut mittaukset: Poistoilmavirrat ylin/alin kerros 10 asuntoa Ikkunan avauksen vaikutus = tiiviys Kylpyhuoneen ilman kosteus ja lämpötila tammi-huhtikuu < 10 kpl per rakennus Makuuhuoneen/olohuoneen ilman lämpötila tammikuu- huhtikuu < 10 kpl per rakennus Hiilidioksidipitoisuuden kertamittaus Ilmanvaihdon tila Ei liesikupuja (yleensä) Korvausilman saanti (asunnon alipaine jopa yli 20 Pa), ei korvausilmaelimiä. Siirtoilmareitit (oviraot) puuttuvat Postiluukuista korvausilmaa Poistoilmaventtiilit likaisia, tukossa, kiinni Vaatehuoneissa liian tehokas ilmanvaihto 17

18 Kuva 2.7 Keittiön ilmanvaihtoratkaisu. Lämpöolot ja ilman kosteus Mittausajankohtana 20 ja Lahdessa vallitsi -20 asteen pakkanen. Ilman lämpötila asuntojen eteis- ja olohuonetiloissa oli astetta. Makuuhuoneiden ja olohuoneiden lämpötilaseurantaa jatkettiin huhtikuuhun 2010 saakka. Kylpyhuoneen lattian pintalämpötila oli enintään 29 astetta rakennuksesta riippuen Hiilidioksidipitoisuus Hiilidioksidipitoisuus oli asunnoissa käyntien yhteydessä ppm. Kaikissa asunnoissa oli asukas paikalla. Poistoilmavirrat Osa poistoilmaventtiileistä oli erittäin likaisia, osa kierretty lähes kiinni, osa peitetty levyllä erityisesti vaatehuoneessa. Vaatehuoneissa mainittiin, että ilmanvaihto tuo pölyä. Mahdollinen pöly tulee siirtoilman mukana muista tiloista, mikä kertoo, että sisäilma on pölyistä. Asuntokohtaisesti laskettuna yksittäisen asunnon poistoilmavirtojen summat vaihtelivat % laskennallisesta maksimista. 18

19 3 TARKASTELTAVAT JÄRJESTELMÄT 3.1 Yleistä Asuinkerrostaloissa on toteutettu ilmanvaihdon uudistamisia nykyaikaiseksi, tulo- ja poistoilmanvaihdon sekä lämmöntalteenoton käsittäväksi järjestelmäksi ainoastaan vuokratalojen korjaamisen yhteydessä. Asuntoosakeyhtiöt ovat toistaiseksi pääasiassa pitäytyneet rakennusten alkuperäisten järjestelmien säilyttämisessä ja mahdollisessa kunnostamisessa. Joissain tapauksissa on toteutettu painovoimaisen ilmanvaihdon muutos koneelliseksi poistoilmanvaihdoksi. Asunto-osakeyhtiöissä on lisäksi toteutettu yhteistilojen, kuten saunojen ja kerhotilojen, ilmanvaihdon uudistuksia. Ilmanvaihtojärjestelmiä ei varmasti tulla uusimaan pelkästään energiansäästön näkökulmasta. Uudistaminen onkin nähtävä asukkaiden kannalta investointina asumisviihtyvyyteen ja -terveyteen. Omistajien kannalta myös asunnon myyntiarvon kohoaminen korjausten seurauksena on merkittävä tekijä. Kerrostalojen pitkäjänteiseen uudistamisen suunnitteluun tulee sisällyttää myös nämä näkökulmat. Suuret korjaukset ovat asunto-osakeyhtiöissä raskaita päätöksiä niiden aiheuttaman häiriön ja asumiskustannusten nousun vuoksi. Ilmanvaihtokorjaukset on syytä kytkeä rakennuksen muihin välttämättömiin korjauksiin, kuten julkisivu- ja ikkunakorjauksiin tai putkiston linjasaneerauksiin. Julkisivukorjausten yhteydessä on useimmiten uusittava asuntojen raitisilman sisäänoton ratkaisut. Putkistokorjaukset käyttävät yleensä samoja talon pystysuuntaisia asennusreittejä. Korjaustoimenpiteitä yhdistämällä saadaan välillisiä kustannuksia pienemmäksi verrattuna eriaikaisiin toimenpiteisiin. Tässä projektissa pyritään etsimään kullekin esimerkkitalolle vaihtoehtoisia, hyvin toteutettavia ratkaisuja. Myöhemmin KIMU-hankkeessa esitetään siinä tarkastelukohteina oleviin rakennuksiin suositeltavat ilmanvaihdon korjaustavat osana koko korjausohjelmaa. 3.2 Konseptikuvaukset Ilmanvaihdon korjauskonsepteiksi valittiin kolme järjestelmää, jotka nimettiin täysin keskitetyksi järjestelmäksi, välimuodoksi ja täysin hajautetuksi järjestelmäksi. Jokaisella järjestelmällä on omat erityispiirteensä ja kulloinkin sopivin ratkaisu tulee aina valita tapauskohtaisesti. Nykytilanteessa korvausilma tulee käsittelemättömänä suoraan ulkoa ja poistetaan ulos vesikatolle joko puhaltimen avulla tai painovoimaisesti. Näissä konsepteissa kuvatuilla ratkaisuilla saadaan ulkoilma aina puhtaana, suodatettuna haluttuun tasoon. Lämmöntalteenotto voidaan valita halutun tasoiseksi 40 % aina 70 % vuosihyötysuhteeseen saakka. Ilmavirrat ja ohjaustavat on mahdollista toteuttaa kaikilla järjestelmillä lähes identtisesti. Lisäksi ilmanvaihtoa voidaan ohjata asuntokohtaisesti läsnäoloanturein, hiilidioksidin tai kosteuden perusteella. Järjestelmät voidaan myös varustaa käyttökytkimellä, josta asukas voi itse valita haluamansa ilmanvaihdon tason. Kaikki järjestelmät ovat toteutuskelpoisia ratkaisuja kohteista ja peruskorjauksen laajuudesta riippuen Täysin keskitetty järjestelmä Rakennukseen tehdään tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmä lämmöntalteenotolla. Uusi ilmanvaihtokonehuone asennetaan joko vesikatolle tai ullakolle. Tuloilmakanavisto on aina uusi, mutta poistoilmakanavistona voidaan ainakin osittain käyttää rakennuksen nykyistä järjestelmää, mikäli se on käyttökelpoinen. 19

20 Kuva 3.1 Täysin keskitetty järjestelmä Välimuotojärjestelmä Välimuodoksi valittiin järjestelmä, jossa on hajautettu tuloilmanvaihto ja keskitetty poisto. Raitis ulkoilma otetaan rakennuksen seiniltä ja lämpö otetaan poistoilmasta talteen vesi- glykolipatterilla ja jaetaan putkistoilla asuntokohtaisille laitteille. Lämmönsiirrin (lamellipatteri) Olemassa oleva puhallin Lämmönkeruuputkisto Tuloilmakone Lisälämmönsiirrin Kuva 3.2 Välimuotojärjestelmä 20

21 3.2.3 Täysin hajautettu järjestelmä Täysin hajautetussa järjestelmässä on huoneistokohtainen tulo- ja poistoilmanvaihto, ilman ulospuhallus toteutettuna seinäpuhalluksena. Ilmanvaihtokoneet sijoitetaan joko kylpyhuoneisiin tai ovien yläpuolelle eteistiloihin, jolloin on mahdollista järjestää laitteiden huolto asunnon ulkopuolelta. Kuva 3.3 Täysin hajautettu järjestelmä. 3.3 Järjestelmien sovitus esimerkkirakennuksiin Rakennusten ilmanvaihdon tasoksi valittiin sisäilmastoluokituksen taso S2 ilman jäähdytystä. Käyttötilanteen ilmavirta on tällöin 8 dm 3 /s, hlö ja jokaisessa makuuhuoneessa oletetaan olevan kaksi henkilöä. Tehostustilanteen ilmanvaihto on + 30 % ja käyttöajan ulkopuolinen ilmanvaihto on 0,2 dm 3 /sm 2. Näillä arvoilla saadaan seuraavat ilmanvaihtokertoimet tarkasteltavien kohteiden asuntoihin. Taulukko 3.1 Ilmanvaihtokertoimet asunnoissa Asunnon koko käyttöaikana tehostustilanne poissaolo 1H ja K 0,9 1/h 1,2 1/h 0,3 1/h 2H ja K 0,8 1/h 1,1 1/h 0,3 1/h 3H ja K 0,9 1/h 1,2 1/h 0,3 1/h 4H ja K 1,0 1/h 1,3 1/h 0,3 1/h 5H ja K 1,0 1/h 1,4 1/h 0,3 1/h 21

22 Kuva 3.4 Täysin keskitetty järjestelmä, 3H ja keittiö 22

23 Kuva 3.5 Välimuotojärjestelmä, 3H ja keittiö 23

24 Kuva 3.6 Täysin hajautettu järjestelmä 1H, 2H ja keittiö 3.4 Järjestelmien toteutus - hyödyt ja reunaehdot Keskitetyn järjestelmän etuna voidaan pitää vähäistä huollon tarvetta asunnoissa. Se on etu kohteissa, joissa asukkaat eivät kykene itse huolehtimaan laitteistojen huollosta. Se soveltuu myös vilkasliikenteisten katujen varsille ja tuulisille paikoille, jolloin raittiin ilman sisäänotto vaatii erityisjärjestelyjä. Järjestelmä vaatii uudet tuloilman pystykuilut, jotka vievät tilaa joko rakennuksen porrashuoneista tai asunnoista. Pystykuiluille löytyneekin paikka parhaiten niissä kohteissa, joissa päätetään samalla hissien rakentamisesta. Esimerkkikohteissa pystykuiluille löytyi melko helposti tilat. Kohteissa olisi tilaa myös poistoilmahormeille, jos ne olisi pakko uusia. Hissillisissä taloissa porrashuoneet olivat niin ahtaat, että kuilut oli pakko sijoittaa asuintiloihin. Kanavistot sijoitettiin eteistilojen kattoon ja kaapistojen päälle. Pystykuiluille on olemassa erityyppisiä hormielementtiratkaisuja, jotka nopeuttavat asennusta paikan päällä. Välimuodossa raitisilma otetaan rakennuksen julkisivuilta ja tällöin tilaa vievät uudet tuloilman pystykuilut jäävät pois. Nykyinen poistoilmakanavisto kunnostetaan ja jätetään käyttöön. Tuloilmalaitteet sijaitsevat asunnoissa ja uusi kanavisto on melko helppo asentaa asuntoihin. Lämmöntalteenoton glykoliputkisto voidaan sijoittaa joko porrashuoneisiin tai muiden putkinousujen yhteyteen silloin, kun asuntoihin tehdään laajempi talotekniikan peruskorjaus. Raittiin ilman sisäänotossa on otettava huomioon naapuriparvekkeiden sijainnit, ikkunat, katualueet / sisäpihat ja palomääräysten aiheuttamat rajoitteet. 24

25 Esimerkkikohteissa laitteet ja kanavisto oli helppo sijoittaa asuntoihin. Vanha poistoilmakanavisto jätettiin käyttöön, joten risteilykohtia ei tullut ja koteloinnit / alaslaskut veivät melko vähän tilaa. Täysin hajautetussa järjestelmässä ei ole tilaa vieviä pystykuiluja ollenkaan. Kaikki kanavistot ovat uusia ja helposti puhdistettavia. Lämmöntalteenottolaite palvelee yhtä asuntoa, jolloin mahdolliset ongelmat on helppo paikallistaa. Järjestelmä voidaan asentaa myös yhteen asuntoon kerrallaan edellyttäen, että sen aiheuttamat muutokset koko rakennuksen ilmanvaihtoon huomioidaan. Se voidaan suunnitella myös siten, että laitteiden perushuollot voidaan tehdä asuntojen ulkopuolelta porrashuoneista. Raittiin ilman sisäänotossa on otettava huomioon naapuriparvekkeiden sijainnit, ikkunat, jäteilman ulospuhalluspaikat, katualueet / sisäpihat ja palomääräysten aiheuttamat vaatimukset. Jäteilman seinäpuhalluksen periaatteista on aina hyvä neuvotella ennakkoon paikallisen rakennusvalvonnan kanssa. Esimerkkikohteissa laitteille löytyy asennustila melko helposti. Osassa asuntoja eteisen käytävä on kuitenkin niin kapea, ettei laitteen sijoittaminen porrashuoneesta huollettavaksi onnistu. Suuremmissa asunnoissa raittiin ilman sisäänotolle ja jäteilman ulospuhallukselle löytyy useampia vaihtoehtoja ja rakennusvalvonnan vaatimukset on helpompi ottaa huomioon. Yksiöt ja kaksiot ovat tässä mielessä vaikeampia toteuttaa, koska niissä on ulkoseinäpintaa yleensä vain yhdellä julkisivulla ja naapureiden parvekkeet ja ikkunat ovat aina lähellä. 25

26 4 LASKENTAPERUSTEET 4.1 Energia- ja sisäilmastosimuloinnit Esimerkkirakennusten energia- ja sisäilmastosimuloinnit on toteutettu dynaamisella simulointityökalulla IDA Indoor Climate and Energy 4.0. Simuloinneissa on käytetty Helsingin säätietoja vuodelta Rakennuksia ei ole mallinnettu kokonaan, vaan molemmista on valittu kaksi tyyppihuoneistoa simulointityön pitämiseksi kohtuullisena. Näillä tyyppihuoneistoilla on tarkasteltu eri ratkaisujen vaikutusta energiatalouteen sekä sisäilmastoon. Matinkylän kohteesta on valittu 3 huonetta ja keittiö sekä 5 huonetta ja keittiö. Keijupuiston esimerkkirakennuksesta on mallinnettu 3 huonetta ja keittiö sekä yksiö, jossa on keittokomero. Simulointimallien pohjakuvat on esitetty kuvissa 4.1 ja 4.2 Matinkylän huoneistot sijaitsevat kolmannessa kerroksessa ja Keijupuiston neljännessä. Matinkylän asunnossa 3h+k on oletettu, että makuuhuoneiden väliovet ovat jatkuvasti auki. Muissa tapauksissa makuuhuoneiden väliovet ovat jatkuvasti kiinni. Kuva 4.1 Matinkylän simulointimallin pohjakuva Kuva 4.2 Keijupuiston simulointimallin pohjakuva Rakenteiden arvot vastaavat piirustuksista ja muista dokumenteista kerättyjä tietoja. Ulkoseinän U-arvo on 0.40 W/m 2 K, yläpohjan 0.30 W/m 2 K Matinkylässä ja 0.35 W/m 2 K Keijupuistossa. Ikkunoiden U-arvot ovat 3.0 W/m 2 K ja auringon säteilyn kokonaisläpäisy on 0.76 sekä suoran auringonsäteilyn Simuloinneissa käytetyt sisäisten kuormien (sähkölaitteet ja valaistus) vuotuiset arvot on esitetty taulukossa 4.1. Taulukossa on myös asunnon asukasmäärät. Kuvissa on esitetty käyttö- ja läsnäoloprofiilit sähkölaitteille, valaistukselle sekä ihmisille viikolla ja viikonloppuna. Taulukko 4.1 Vuotuiset laitteiden ja valaistuksen sisäiset kuormat sekä ihmisten määrä asunnoissa Laitteet [kwh/a] Valaistus [kwh/a] Ihmiset [hlö] Matinkylä 3h+k Matinkylä 5h+k Keijupuisto 3h+k Keijupuisto 1h+kk

27 1.00 Makuuhuone Keittiö Olohuone Käyttöaste Aikaväli Kuva 4.3a Läsnäoloprofiilit arkisin 1.00 Makuuhuone Keittiö Olohuone Käyttöaste Aikaväli Kuva 4.3b Läsnäoloprofiilit viikonloppuisin 1.00 Makuuhuone Keittiö Olohuone Käyttöaste Aikaväli Kuva 4.4a Valaistuksen käyttöprofiilit arkisin 27

28 Makuuhuone Keittiö Olohuone Käyttöaste Aikaväli Kuva 4.4b Valaistuksen käyttöprofiilit viikonloppuisin 1.00 Keittiö Olohuone Makuuhuone Käyttöaste Aikaväli Kuva 4.5a Laitteiden käyttöprofiilit arkisin Keittiö Olohuone Makuuhuone Käyttöaste Aikaväli Kuva 4.5b Laitteiden käyttöprofiilit viikonloppuisin 28

29 Sähkölaitteiden ja valaistuksen vuotuiset kuormien tasot vastaavat Haulion (2009) diplomityötä sekä Adaton (Kotitalouksien sähkönkäyttö 2006) tutkimusta kotitalouksien sähkönkäytöstä. Käyttö- ja läsnäoloprofiilit pohjautuvat LVIS tutkimushankkeeseen (1992). Ihmisten määrä vastaa Tilastokeskuksen arvoa 34 m 2 /hlö. Yhden ihmisen lämpöteho on 1.0 met ja vaatetus 0.57 clo. Simuloinneissa käytetyt käytönajan ilmavirrat ovat taulukon 4.2 mukaiset. Ilmavirrat vastaavat luvussa 3 esitettyjä arvoja. Tehostustilanteessa ilmavirrat ovat 30 % suuremmat ja poissaoloajan ilmanvaihto on 0.2 dm 3 /(s, m 2 ). Lisäksi lähtötilanteen laskennassa on käytetty mitattuja ilmanvaihdon arvoja. Taulukko 4.2 Käytönajan ilmavirrat mallinnetuissa asunnoissa Matinkylä Keijupuisto 3h+k 5h+k 3h+k 1h+kk dm3/s dm3/s dm3/s dm3/s MH OH WC KPH VH K Ilmanvaihdon ohjausta on mallinnettu kolmella eri tavalla: Vakio-ohjaus, Manuaalinen ohjaus sekä CO 2 - ohjaus. Manuaalinen ohjaus tarkoittaa tarpeenmukaisen ilmanvaihdon hoitamista asukkaan toimesta kolmiportaisella kytkimellä: tehostus - läsnäolo - poissaolo. Manuaalista ohjausta vastaava käyttöprofiili on esitetty kuvassa 4.6b. Vakio-ohjaus eroaa Manuaalisesta ohjauksesta poissaolo-tilanteen osalta: Vakioohjauksessa ei pienennetä poissaolotilanteessa ilmanvaihtoa (Kuva 4.6a). CO 2 -ohjaus tarkoittaa ilmavirtojen ohjausta makuuhuoneiden ja olohuoneen CO 2 -pitoisuuden perusteella (Kuva 4.7). CO 2 - ohjauksessa säädetään aina koko asunnon ilmavirtoja. Ilmanvaihdon suhteellinen käyttö Arkisin Viikonloppu S2:n perusilmavirta Kuva 4.6a Ilmanvaihdon käyttöprofiili vakio-ohjauksessa 29

30 Ilmanvaihdon suhteellinen käyttö Arkisin Viikonloppu S2:n perusilmavirta Kuva 4.6b Ilmanvaihdon käyttöprofiili manuaalisella ohjauksella Ilmanvaihdon suhteellinen käyttö CO2-pitoisuus, [ppm] Kuva 4.7 Ilmavirrat CO 2 -pitoisuuden funktiona Eri järjestelmävaihtoehtojen lämmöntelteenoton tuloilman lämpötilasuhteet sekä SFP-luvut on esitetty Taulukossa 4.3. Alkutilanteen eli vanhan puhaltimen SFP-luvuksi on oletettu 2.0 kw/(m 3 /s.) Simuloinneissa on käytetty jäteilman minimilämpötilana 0 C, mutta lisäksi on tehty herkkyystarkasteluja muutamille tapauksille minimilämpötilan arvoilla 5 C ja -5 C. Taulukko 4.3 Lämmöntalteenottolaitteiden tuloilman lämpötilasuhteet ja SFP-luvut Keskitetty Välimalli Hajautettu Lämpötilasuhde η t SFP [kw/(m 3 /s)] Lisäksi on tehty herkkyystarkastelu hajautetulle ja keskitetylle ratkaisulle, jossa tuloilman lämpötilasuhde on 0.60, sekä SFP-luvun arvolle 1.0 kw/(m 3 /s) hajautetun ratkaisun tapauksessa. Tuloilman sisäänpuhalluslämpötilaksi on oletettu 19 C. Kaikissa tapauksissa ilmanvaihdon jälkilämmitys on toteutettu kaukolämmöllä. Lämmityksen asetusarvona on käytetty 22 C paitsi kylpyhuoneissa 23 C. Taulukossa 4.4 on esitetty kaikki laskentavaihtoehdot. 30

31 Taulukko 4.4 Laskentavaihtoehdot Tapaus Kuvaus Lämpötilasuhde SFP, kw/(m 3 /s) Jäätymisen esto, C Ilmavirrat Ohjaus 1 Koneellinen poisto (KP) Mitatut Vakio 2 Koneellinen poisto (KP) S2 Vakio 3 Hajautettu S2 Vakio 4 Keskitetty S2 Vakio 5 Välimalli S2 Vakio 6 Hajautettu S2 Manuaali 7 Keskitetty S2 Manuaali 8 Välimalli S2 Manuaali 9 Hajautettu S2 CO 2 10 Keskitetty S2 CO 2 11 Välimalli S2 CO 2 12 Hajautettu S2 Manuaali 13 Hajautettu S2 Manuaali 14 Hajautettu S2 Manuaali 15 Hajautettu S2 Manuaali 4.2 Kannattavuustarkastelut Laskentavaihtoehdoille 1-10 on laskettu kustannusten nykyarvot. Kustannusten nykyarvot sisältävät investointikustannukset energiakustannukset (kaukolämpö ja sähkö) lainan korkokulut. Investointikustannukset perustuvat laitetoimittajien sekä erään urakoitsijan arvioimiin investointikustannuksiin. Investointikustannusarviot sisältävät ilmanvaihdon suunnittelun ja toteutuksen, rakennustekniset työt, putki- ja sähkötyöt sekä arvonlisäveron (Taulukko 4.5). Lisäksi taulukossa on arvioitu ilmanvaihdon investointikustannuksia, jos ilmanvaihdon parantaminen toteutetaan linjasaneerauksen yhteydessä. Tarkempi kustannusten erittely on esitetty liitteessä 2. Taulukko 4.5 Ilmanvaihdon investointikustannukset eri vaihtoehdoille erillisenä toimenpiteenä ja linjasaneerauksen yhteydessä, /asm 2 (alv 22 %) Matinkylä Keijupuisto Hajautettu Keskitetty Välimalli Hajautettu Keskitetty Välimalli Erillinen Linjasaneeraus Energiakustannusten laskennassa on käytetty kaukolämmön hintana 55 /MWh ja sähkön 100 /MWh. Energian hinnan vuotuiseksi reaalihinnan nousuksi on oletettu 3 % ja laskentakoroksi 3 %. Investointia varten oletetaan saatavan 15 prosentin avustus kokonaisinvestoinnista. Jäljelle jäävä investointi on oletettu rahoitettavan 10 vuoden pankkilainalla, jonka vuosikorko on 3 %. Lisäksi on tehty herkkyystarkasteluja Matinkylän tapauksille siten, että korkokuluja ei oteta huomioon, saatavan avustuksen määrä on 0 %, kaukolämmön lähtöhinta on 75 /MWh, energianhinnan reaalihinnan nousu vuodessa 0 % tai nykyarvon laskennassa käytettävä korko on 6 %. Herkkyystarkasteluissa on muutettu aina vain yhtä muuttujaa ja muut lähtöarvot vastaavat vakio-ohjausta. 31

32 5 LASKENTATULOKSET 5.1 Energiankulutukset Taulukoissa on esitetty laskentatapausten 1-5 energiankulutustiedot. Koneellisen tulo-poistojärjestelmien tapauksessa ilmanvaihdon käyttöprofiilina on käytetty vakio-ohjausta (Kuva 4.6a). Taulukossa 5.1 on esitetty myös saavutettavat säästöt suhteessa tapaukseen 1, jossa on koneellinen poisto ja mitatut ilmavirrat, sekä tapaukseen 2, jossa on koneellinen poisto ja S2-tason ilmavirrat (parannettu sisäilmaston laatutaso). Taulukko 5.1 Matinkylän lämmitysenergian ja puhallinsähkön kulutukset sekä säästöt, IV:n käyttöprofiilina vakio-ohjaus, (kwh/asm 2 /a) Tapaus 1 keskitetty poisto mitatut ilmavirrat Tapaus 2 keskitetty poisto S2 ilmavirrat Tapaus 3 Hajautettu S2 ilmavirrat Tapaus 4 Keskitetty S2 ilmavirrat Tapaus 5 Välimalli S2 ilmavirrat Lämmitysenergia Tilat Tuloilma LKV Yht Sähköenergia Puhaltimet Säästö lämmitys verrattuna tapaukseen tapaukseen Säästö sähkö verrattuna tapaukseen tapaukseen Taulukko 5.2 Keijupuiston lämmitysenergian ja puhallinsähkön kulutukset sekä säästöt, IV:n käyttöprofiilina vakio-ohjaus, [kwh/asm 2 /a] Tapaus 1 keskitetty poisto mitatut ilmavirrat Lämmitysenergia Tapaus 2 keskitetty poisto S2 ilmavirrat Tapaus 3 Hajautettu S2 ilmavirrat Tapaus 4 Keskitetty S2 ilmavirrat Tapaus 5 Välimalli S2 ilmavirrat Tilat Tuloilma LKV Yht Sähköenergia Puhaltimet Säästö lämmitys verrattuna tapaukseen tapaukseen Säästö sähkö verrattuna tapaukseen tapaukseen Tarkasteltaessa lämmöntalteenoton merkitystä lämmitysenergiankulutukseen on suuri merkitys sillä, tehdäänkö vertailu tapaukseen 1 vai 2. Jos vertailua tehdään tapaukseen 1, jonka sisäilman laatu ei ole vertailukelpoinen tapauksen 2 S2-luokan ilmavirtoihin, lämmöntalteenotolla saavutettu lämmitysenergian 32

33 säästö on suurimmillaan Matinkylässä noin 15 % ja Keijupuistossa noin 26 %. Vastaavasti koneellisen tulopoisto-järjestelmien puhallinsähkön kulutus nousee % verrattuna tapaukseen 1, koska ilmavirrat ovat suurempia. Verrattuna tapaukseen 2, jossa on tapausta 1 suuremmat ilmavirrat, lämmöntalteenotolla saavutettava lämmitysenergiansäästö vaihtelee välillä % tapauksesta riippuen. Vertailukelpoisilla ilmavirroilla puhallinsähkö pienenee 7-23 % siirryttäessä koneelliseen tulo-poisto-järjestelmään. Taulukoissa ovat tulokset koneellisen tulo-poisto- ilmanvaihdon tarpeenmukaiselle ohjaukselle. Tapauksissa 6-8 on käytetty manuaalista ohjausta (kuva 4.6b). Tapauksissa 9-11 on CO 2 -ohjaukseen perustuva säädettävä ilmanvaihto. Taulukko 5.3 Matinkylän lämmitysenergian ja puhallinsähkön kulutukset sekä säästöt, ilmanvaihdon manuaali- ja CO 2 - ohjaus, [kwh/asm 2 /a] Tapaus 6 Hajautettu manuaali Tapaus 7 Keskitetty manuaali Tapaus 8 Välimalli manuaali Tapaus 9 Hajautettu CO 2 Tapaus 10 Keskitetty CO 2 Tapaus 11 Välimalli CO 2 Lämmitys-energia Tilat Tuloilma LKV Yht Sähköenergia Puhaltimet Säästö lämmitys verrattuna tapaukseen tapaukseen Säästö sähkö verrattuna tapaukseen tapaukseen Taulukko 5.4 Keijupuiston lämmitysenergian ja puhallinsähkön kulutukset sekä säästöt, ilmanvaihdon manuaali- ja CO 2 - ohjaus, [kwh/asm 2 /a] Tapaus 6 Hajautettu manuaali Tapaus 7 Keskitetty manuaali Tapaus 8 Välimalli manuaali Tapaus 9 HajautettuC CO 2 Tapaus 10 Keskitetty CO 2 Tapaus 11 Välimalli CO 2 Lämmitys-energia Tilat Tuloilma LKV Yht Sähköenergia Puhaltimet Säästö lämmitys verrattuna tapaukseen tapaukseen Säästö sähkö verrattuna tapaukseen tapaukseen Kaikissa laskentavaihtoehdoissa saadaan säästettyä lämmitysenergiaa verrattuna tapaukseen 1 tarpeen mukaisella ilmanvaihdon säädöllä, vaikka ilmavirrat on nostettu vastaamaan S2-luokan tasoa. Tapaukseen 33

34 1, jossa koneellisen poiston ilmavirrat ovat S2 tasoa alhaisemmat, verrattuna manuaaliohjauksella saavutetaan 4-30 prosentin säästö lämmitysenergiassa ja CO 2 -ohjauksella %. Käytettäessä ilmanvaihdon tarpeenmukaisena ohjauksena manuaalivaihtoehtoa saavutetaan sillä % lämmitysenergian säästö verrattuna tapauksen 2 koneellisen poistoon S2-tason ilmavirroilla. Manuaaliohjauksella saadaan aikaan 4-7 % säästöä lämmitysenergiassa verrattuna koneellisen tulopoistojärjestelmän ilmanvaihdon vakio-ohjaukseen. CO 2 -ohjaus tuo säästöä lämmitysenergiassa 8-17 % suhteessa koneellisen tulo- ja poistoilmanvaihdon vakio-ohjaukseen ja 5-11 % verrattuna manuaaliohjaukseen. Puhallinsähkön kulutuksessa CO 2 - ohjauksella pystyttiin säästämään % manuaaliohjaukseen verrattuna. Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon merkitys kasvaa LTO-ratkaisun lämpötilasuhteen (η t ) pienentyessä. Kolmelle laskentaparametrille on tehty herkkyystarkasteluja: jäteilman minimilämpötila (T jäte ), jolla otetaan huomioon lämmönsiirtimen huurtumisen ja jäätymisen esto, lämpötilasuhde (η t ) sekä SFP-luku (Taulukot ). Tarkastelut ovat tehty hajautetulle ratkaisulle, jossa on manuaalinen ilmanvaihdon ohjaus. Taulukko 5.5 Matinkylän lämmitysenergian ja puhallinsähkön kulutukset, manuaaliohjaus, jäteilman rajoituslämpötilan sekö lämpötilasuhteen vaikutus, [kwh/asm 2 /a] Tapaus 12 Hajautettu T jäte 5 C, η t 0.80 Tapaus 13 Hajautettu T jäte -5 C, η t 0.80 Tapaus 14 Hajautettu T jäte 0 C, η t 0.60 Tapaus 15 Hajautettu SFP 1.0 kw/(m 3 /s) Lämmitysenergia Tilat Tuloilma LKV Yht Sähköenergia Puhaltimet Säästö lämmitys verrattuna tapaukseen tapaukseen Säästö sähkö verrattuna tapaukseen tapaukseen Taulukko 5.6 Keijupuiston lämmitysenergian ja puhallinsähkön kulutukset, manuaaliohjaus, jäteilman rajoituslämpötilan sekö lämpötilasuhteen vaikutus, [kwh/asm 2 /a] Tapaus 12 Hajautettu T jäte 5 C, η t 0.80 Tapaus 13 Hajautettu T jäte -5 C, η t 0.80 Tapaus 14 Hajautettu T jäte 0 C, η t 0.60 Tapaus 15 Hajautettu SFP 1.0 kw/(m3/s) Lämmitysenergia Tilat Tuloilma LKV Yht Sähköenergia Puhaltimet Säästö lämmitys verrattuna tapaukseen tapaukseen Säästö sähkö verrattuna 34