Pientalon D5/2007 energialaskentaopas

Transkriptio

1 Pientalon D5/2007 energialaskentaopas rakennuksen energiankulutus ja ostoenergiankulutus sekä ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho, rakennuksen lämmitysteho ja arvio kesäaikaisesta huonelämpötilasta energiaselvitystä varten YMPÄRISTÖMINISTERIÖ

2 Johdanto Tässä monisteessa esitetään uudispientalon D5 energialaskelma. Laskelman tuloksena saadaan ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho osan D2 mukaan, rakennuksen lämmitysteho osan D3 kohtien 2.4 ja 2.5 mukaan, arvio kesäaikaisesta huonelämpötilasta osan D3 kohdan 2.8 mukaan sekä rakennuksen energiankulutus ja ostoenergiankulutus. Laskelmat tehdään Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D5 (Rakennusten energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta, ohjeet 2007) mukaisesti. Kuvassa 1 esitetään D5 energialaskennan kaavio. Rakennuksen energiaselvitykseen tarvittava laskenta esitetään yksityiskohtaisesti luvuissa 3 9. Laskennan lähtötiedot: säätiedot, sisäilmasto, rakennuksen vaippa, bruttopinta ala, henkilömäärä, järjestelmät Rakennuksen tilojen lämpöhäviöenergiat Kuukausitason laskenta Rakenteet Vuotoilma Ilmanvaihto Käyttöveden lämmitystarve Kuukausitason laskenta Lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergiat Kuukausitason laskenta Tilojen lämmitysjärjestelmä Käyttöveden lämmitysjärjestelmä Laitesähkönkulutus Kuukausitason laskenta Valaistusjärjestelmä Ilmanvaihtojärjestelmä Muut laitteet Lämpökuormat ja niiden hyödyntäminen Kuukausitason laskenta Henkilöt Lämmityslaitteet Valaistus ja muut sähkölaitteet Aurinko Kesäajan sisälämpötila. Kuukausitason laskenta Jäähdytysenergian nettotarve tarvittaessa Kuukausitason laskenta Rakennuksen energiankulutus: lämmitys, laitesähkö ja jäähdytysenergia Kuukausitason laskenta Ostoenergiankulutus: kaukolämpö, sähkö, kaukokylmä ja polttoaine Kuukausitason laskenta Kuva 1. D5 energialaskennan vaiheet. 1

3 Sisältö Johdanto Laskennan lähtötiedot Laskennan tulokset Rakennuksen ostoenergiankulutus Rakennuksen energiankulutus Rakennuksen lämmitysenergiankulutuksen laskenta Tilojen lämmitysenergiankulutus Käyttöveden lämmityksen energiankulutus Tilojen lämmityksen nettoenergiantarve Rakennuksen lämpöhäviöenergiat Rakennuksen lämpöhäviöenergioiden summa Rakenteiden läpi johtuva energia Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia ja lämmöntalteenotto Lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergiat Tilojen lämmitysjärjestelmä Käyttöveden lämmitysjärjestelmä Lämpökuormat Henkilöiden luovuttama lämpöenergia Lämmityslaitteista vapautuva lämpökuormaenergia Valaistuksesta ja sähkölaitteista vapautuva lämpökuormaenergia Ikkunoiden kautta rakennukseen tuleva auringon säteilyenergia Lämpökuormat yhteensä Lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisaste Laitteiden sähköenergiankulutuksen laskenta Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho Sisälämpötilan kuukausikeskiarvon laskenta Tilojen jäähdytysenergiankulutuksen laskenta Rakennuksen lämmitystehontarpeen laskenta Johtumisteho rakenteiden läpi Vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho Rakennuksen huonekohtaiset lämmitystehontarpeet Käyttöveden lämmityksen tarvitsema teho

4 1 Laskennan lähtötiedot Kuvassa 2 esitetään esimerkkipientalon pohjapiirustus. Pientalon laajuustiedot ja rakennusosien tiedot esitetään taulukossa 1. Muut laskennan lähtötiedot esitetään taulukossa 2. Laskennan lopputulokset esitetään luvussa 2 taulukossa 3. Rakennuskohde sijaitsee Helsingissä. Rakennus liitetään kaupungin energialaitoksen kaukolämpöverkkoon. Kaikki tilat lämmitetään lattialämmityksellä. Rakennus varustetaan koneellisella tulo ja poistoilmanvaihtojärjestelmällä, jossa on lämmöntalteenotto ja vesikiertoinen jälkilämmityspatteri. Rakennus liitetään kaupungin vesilaitoksen vesijohtoverkkoon. Käyttövesijärjestelmä varustetaan lämpimän käyttöveden kiertojohdolla, johon ei liitetä lämmityslaitteita. Suunnittelussa ja rakentamisessa pyritään hyvään vaipan ilmanpitävyyteen, mutta ilmanvuotoluvulle n 50 ei ole asetettu tavoitteellista lukuarvoa. Tässä esimerkissä rakennuksen energiankulutus ja ostoenergiankulutus lasketaan Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D5 esitetyllä laskentamenetelmällä. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää soveltuvia SFS EN standardeja tai muita yksityiskohtaisempia laskentamenetelmiä. HUOM. Energiatodistusta varten pientalon energiankulutus on laskettava aina RakMk:n osan D5/2007 mukaan ja käyttäen energiatodistusasetuksen (765/2007) mukaisia lähtöarvoja. Energiaselvitystä varten rakennuksen energiankulutus, ostoenergiankulutus, lämmitysteho ja arvio kesäaikaisesta huonelämpötilasta lasketaan RakMk osan D3 mukaisesti ottaen huomioon rakennuksen käyttö ja sijainti. Tässä esimerkissä käytetään energiankulutuksen laskennassa ja kesäaikaisen huonelämpötilan arvioinnissa Ilmatieteen laitoksen testivuoden 1979 Helsinki Vantaan säätietoja (RakMk osa D5, liite 1, säävyöhyke I). Lämmitysjärjestelmän lämmitysteho mitoitetaan säävyöhykkeen I mitoittavalla ulkolämpötilalla 26 C (RakMk osa D5, liite 1, taulukko L1.1). 3

5 10x5 24x12 24x12 14x12 31x16 9x16 Kuva 2. Esimerkkipientalon pohjapiirustus (ei mittakaavassa). 4

6 Taulukko 1. Esimerkkipientalon laajuustiedot ja rakennusosien tiedot. Rakennuksen laajuus Rakennustilavuus 522 rak m³ Bruttoala 163 brm² Kerroskorkeus 3,0 m Huonekorkeus 2,6 m Ilmatilavuus, V, lämpimät tilat 382 m³ Julkisivupinta ala 146 m² Ikkunoiden pinta ala 24,5 m² Rakennusosat Pinta U arvo ala (m²) (W/m²K) Ulkoseinät Tiiliverhoiltu puurunko, 175 mm mineraalivilla 90 0,24 Kevytsoraharkko 350. Eristemateriaali EPS 23 0,24 Yläpohja Harjakatto, 100 mm mineraalivillalevy mm puhallusvilla 147 0,15 Alapohja Maanvastainen teräsbetonilaatta 70 mm, EPS 100 mm, 147 0,24 1) 1 m:n reuna alueella 200 mm. Alapohjan alapuolinen maa on moreenia. U arvo ei sisällä maan lämmönvastusta RakMk osan D5 kohdan mukaisesti (maan lämmönvastuksen kanssa U arvo on 0,18 W/m²K) Ovet Puualumiinirunko. Eristemateriaali EPS 8,2 1,4 Ikkunat Pohjoiseen MSE puualumiini, karmi 170, selektiivilasi 8,8 1,4 Itään MSE puualumiini, karmi 170, selektiivilasi 1,3 1,4 Etelään MSE puualumiini, karmi 170, selektiivilasi 11,1 1,4 Länteen MSE puualumiini, karmi 170, selektiivilasi 3,2 1,4 5

7 Taulukko 2. Esimerkkipientalon muut D5 laskennan lähtötiedot. Ikkunoiden auringon säteilyn läpäisy Ympäristön varjostuskulma 15 Ylävarjostuksen korjauskerroin F ylävarjostus kaikkiin ilmansuuntiin 1,0 Sivuvarjostuksen korjauskerroin F sivuvarjostus kaikkiin ilmansuuntiin 1,0 Valoaukon kohtisuoran auringonsäteilyn kokonaisläpäisykerroin g kohtisuora 0,55 Valoaukon auringon kokonaissäteilyn läpäisykerroin g 0,50 Verhokerroin, F verho (valkoiset sälekaihtimet ikkunoiden sisäpuolella) 0,6 Kehäkerroin, F kehä 0,75 Rakennuksen ominaisuuksia Tehollinen lämpökapasiteetti Wh/(brm² K) 70 Ulkovaipan ilmanvuotoluku n 50 luku, 1/h 4,0 Ilmanvaihto Ilmanvaihdon poistoilmavirta m³/s 0,053 Tuloilmavirran ja poistoilmavirran suhde 0,90 Ilmanvaihdon käyttöaika jatkuva käyttö Vuorokautinen käyntiaika, t d h/h 24/24 Viikoittainen käyntiaika, t v vrk/vrk 7/7 Käyttöaika kellonaika 0 24 Käyttöajan muuntokerroin, r 1 Käyttöajalla painotettu ilmanvaihdon poistoilmavirta m³/s 0,053 Tuloilman jälkilämmityspatterin (vesikiertoinen) asetusarvo C 15 Ilmanvaihdon LTO:n kuvaus Ristivirtalevylämmönsiirrin Ilmanvaihdon LTO:n lämpötilasuhde (tulo ja poistoilmavirta ovat yhtä suuret) % 50 Ilmanvaihdon LTO:n vuosihyötysuhde % Ilmanvaihtojärjestelmän ottama sähköteho kw 0,106 Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho kw/(m³/s) Vedenkulutus Lämpimän veden kulutus dm³/henk/vrk 50 Asuinrakennus (huoneistokohtainen mittaus ja laskutus) m³/a 73 lämpimän veden osuus koko kulutuksesta % 40 koko veden kulutus m³/a 183 Lämpimän veden mitoitusvirtaama (RakMk osa D1) dm³/s 0,34 Lämmitysjärjestelmien tiedot Käyttöveden kiertojohto Onko käyttöveden kiertojohtoon kytketty lämmityslaitteita ei Tilojen lämmitysjärjestelmä Vesikiertoinen lattialämmitys, 40/35 C Lämmöntuottotapa Kaukolämpö Lämmöntuottolaitteen vuosihyötysuhde 1 Lämmönlähde Kaukolämpö Tilojen lämmönkehityslaitteiden lukumäärä 1 Lämmitysvesivaraajan koko m³ Lämmitysvesivaraajien lukumäärä Lämpimän käyttöveden varaajan koko Lämpimän käyttöveden varaajien lukumäärä 0 Erillisten käyttöveden lämmönkehityslaitteiden lukumäärä 0 Jäähdytysjärjestelmä Jäähdytysjärjestelmän hyötysuhde Kylmätuottolaitteen vuotuinen kylmäkerroin Henkilöiden lukumäärä 3 Huoneistojen lukumäärä 1 Kerrosten lukumäärä 1 Sisälämpötila, lämmitys C 21 Sisälämpötila, jäähdytys C Mitoitusulkolämpötila C 26 dm³ on ei ole 6

8 2 Laskennan tulokset Taulukko 3. Esimerkkipientalon D5 energialaskennan tulokset energiaselvitystä varten. Päätulokset Rakennuksen ostoenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Ostettava lämmitysenergia kaukolämpö Ostettava sähköenergia Ostettava jäähdytysenergia 0 0 yksikköä/a yks./brm²/a Ostettava lämmityspolttoaine 0 0 Lämmöntuottolaitteen vuosihyötysuhde 100 % Rakennuksen energiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Lämmitysenergiankulutus Sähköenergiankulutus Jäähdytysenergiankulutus 0 0 kw/(m³/s) Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho 2,0 Arvio kesäaikaisesta huonelämpötilasta C Sisälämpötilan kuukausikeskiarvo, C Toukokuu 22,3 Kesäkuu 23,0 Heinäkuu 22,4 Elokuu 22,8 Syyskuu 21,8 Rakennuksen lämmitysteho kw W/brm² Huonelämmitysjärjestelmän teho 7,3 45 Ilmanvaihdon tuloilman lämmitysjärjestelmän teho 1,7 10 Käyttöveden lämmitysjärjestelmän teho 79,7 Energiankulutusten jakauma Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen nettoenergiantarve Käyttöveden lämmityksen nettoenergiantarve Tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia Käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia Sähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Valaistusjärjestelmä Ilmanvaihtojärjestelmä Muut laitteet Tilojen lämmityksen nettoenergiantarve kwh/a kwh/brm², a Rakenteiden läpi johtuva energia Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia Rakennuksen lämpöhäviöenergia yhteensä Rakennuksen lämpöhäviöenergia yhteensä Hyödynnetyt lämpökuormat = Tilojen lämmityksen nettoenergiantarve = =80 Lämpökuormat yhteensä Lämpökuormien hyödyntämisaste 91 % 7

9 3 Rakennuksen ostoenergiankulutus Rakennuksen ostoenergiankulutuksella tarkoitetaan vuotuisia energiamääriä, jotka rakennukseen on tuotava sähkönä, kaukolämpönä, kaukokylmänä tai polttoaineina. Rakennuksen ostoenergiankulutuksen laskennassa otetaan huomioon kiinteistökohtainen energiantuotantotapa ja sen häviöt. Rakennuksen ostettavan lämmitysenergian kulutus lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 3.1. Rakennuksen ostettavan lämmitysenergian kulutus on rakennuksen lämmitysenergian kulutus jaettuna lämmöntuottolaitteen vuosihyötysuhteella. Esimerkkitapauksessa lämmöntuottotapa on kaukolämpö, jolloin lämmöntuottolaitteen vuosihyötysuhde on 1,0. HUOM. Mikäli rakennuksessa olisi polttoaineella toimiva lämmöntuottolaite, laskettaisiin rakennuksen ostettavaa lämmitysenergiaa vastaava polttoainemäärä RakMk osan D5 kaavalla 3.2. Rakennuksen ostettavan sähköenergian kulutus lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 3.3. Rakennuksen ostettavan sähköenergian kulutus on rakennuksen ostettavan laitesähköenergian, lämmityssähköenergian ja jäähdytyssähköenergian yhteenlaskettu kulutus. Laitesähköenergian tuottolaitteen vuosihyötysuhde on 1,0. Esimerkkikohteessa ei ole sähkölämmitystä. HUOM. Mikäli rakennuksessa olisi sähköllä toimiva lämmöntuottolaite (esimerkiksi maalämpöpumppu), laskettaisiin rakennuksen ostettavan lämmityssähköenergian kulutus RakMk osan D5 kaavalla 3.1. Mikäli rakennuksessa olisi jäähdytysjärjestelmä, laskettaisiin rakennuksen ostettavan jäähdytysenergian kulutus RakMk osan D5 kaavalla 3.5. HUOM. Jos kylmäntuottolaite toimii sähköllä (kompressorikoneikko), on rakennuksen ostettavan jäähdytysenergian kulutus sama kuin rakennuksen ostettavan jäähdytyssähköenergian kulutus. Tällöin jäähdytyssähköenergian kulutus lasketaan yhteen rakennuksen muun ostettavan sähköenergian kanssa. Jos kylmäntuottolaite toimisi kaukojäähdytyksellä, olisi kylmäntuottolaitteen vuotuinen kylmäkerroin 1,0. Tällöin rakennuksen jäähdytysenergian kulutus lasketaan rakennuksen ostettavaan jäähdytysenergian kulutukseen. Esimerkkirakennuksen ostoenergiankulutus esitetään taulukossa 4. 8

10 Taulukko 4. Rakennuksen ostoenergiankulutus. Esimerkkirakennuksen lämmitysenergia on kaukolämpöä. Kuukausi Rakennuksen ostettavan lämmitysenergian kulutus, Q lämmitys, osto, kaukolämpö Rakennuksen ostettavan lämmitysenergian kulutus, Q lämmitys, osto, polttoaine Rakennuksen ostettavan sähköenergian kokonaiskulutus, W sähkö, osto Rakennuksen ostettavan jäähdytysenergian kulutus, Q jäähdytys, osto kwh kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi

11 4 Rakennuksen energiankulutus Rakennuksen energiankulutus E rakennus on rakennuksen lämmitysenergian, laitteiden sähköenergian ja tilojen jäähdytysenergian yhteenlaskettu kulutus (taulukko 5) ja se lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 3.6. Rakennuksen energiankulutuksen laskenta esitetään yksityiskohtaisesti kohdissa 5, 6 ja 8. Taulukko 5. Rakennuksen energiankulutus. Kuukausi Rakennuksen lämmitysenergian kulutus, Q lämmitys Laitteiden sähköenergian kulutus, W laitesähkö Tilojen jäähdytysenergian kulutus, Q jäähdytys, tilat Rakennuksen energiankulutus, E rakennus kwh kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi

12 5 Rakennuksen lämmitysenergiankulutuksen laskenta Rakennuksen lämmitysenergiankulutus Q lämmitys on tilojen lämmitysenergian ja lämpimän käyttöveden lämmitysenergian summa (taulukko 6) ja se lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 3.7 kuukausittain. Taulukko 6. Rakennuksen lämmitysenergiankulutus. Kuukausi Rakennuksen tilojen lämmitysenergiankulutus Käyttöveden lämmityksen energiankulutus Rakennuksen lämmitysenergiankulutus yhteensä, Q lämmitys kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi Tilojen lämmitysenergiankulutus Rakennuksen tilojen lämmitysenergiankulutus Q lämmitys, tilat (taulukko 7) on tilojen lämmityksen nettoenergiantarpeen ja tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergian yhteenlaskettu energia ja se lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 3.8 kuukausittain. Kohdassa 5.3 (taulukko 9) esitetään tilojen lämmityksen nettoenergiantarpeen laskenta ja kohdassa (taulukko 14) esitetään tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergian laskenta. 11

13 Taulukko 7. Rakennuksen tilojen lämmitysenergiankulutus. Kuukausi Rakennuksen tilojen lämmityksen nettoenergiantarve Tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia Rakennuksen tilojen lämmitysenergiankulutus, Q lämmitys, tilat kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi Käyttöveden lämmityksen energiankulutus Käyttöveden lämmityksen energiankulutus Q lkv on käyttöveden lämmityksen tarvitseman lämpöenergian (nettoenergiantarve) ja käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergian yhteenlaskettu energia ja se lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 3.10 kuukausittain. Taulukossa 8 esitetään käyttöveden kulutus, lämmitystarve, käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia ja lämmitysenergiankulutus. Käyttöveden lämmityksen tarvitsema energia lasketaan RakMk osan D5 luvussa 5 kuvatulla tavalla. Lämpimän käyttöveden energiankulutus lasketaan henkilöä kohti lasketun ominaiskulutuksen avulla. Rakennuksen henkilömäärä on kolme. HUOM. ET luvun laskennassa henkilömäärä olisi neljä (1 + makuuhuoneiden lukumäärä). Ominaiskulutus valitaan RakMk osan D5 taulukosta 5.1. Koska vesi laskutetaan kulutusmittauksen perusteella, lämpimän käyttöveden kulutuksena käytetään laskelmissa arvoa 50 dm³/henkilö vuorokaudessa. Lämpimän käyttöveden lämpötilaerona (T lkv T kv ) on käytetään arvoa 50 C (RakMk osa D5 kohta 5.1.1). Tämän monisteen kohdassa (taulukko 15) esitetään käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergioiden laskenta. 12

14 Taulukko 8. Esimerkkipientalon lämpimän käyttöveden kulutus, lämmitystarve, käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia ja lämmitysenergiankulutus. Kuukausi Lämpimän käyttöveden kulutus Käyttöveden lämmityksen tarvitsema lämpöenergia Käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia Käyttöveden lämmityksen energiankulutus, Q lkv m³ kwh kwh kwh Tammikuu 4, Helmikuu 4, Maaliskuu 4, Huhtikuu 4, Toukokuu 4, Kesäkuu 4, Heinäkuu 4, Elokuu 4, Syyskuu 4, Lokakuu 4, Marraskuu 4, Joulukuu 4, Koko vuosi 54,

15 5.3 Tilojen lämmityksen nettoenergiantarve Rakennuksen tilojen lämmityksen nettoenergiantarve Q lämmitys, tilat, netto on rakennuksen lämpöhäviöenergioiden ja lämmityksessä lämpökuormista hyödynnettävien energioiden erotus ja se lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 3.9 kuukausittain. Taulukossa 9 esitetään tilojen lämmityksen nettoenergiantarpeen laskenta. Lämpökuormista hyödynnettävä energia lasketaan RakMk osan D5 kohdan 8.5 mukaan. Lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisasteen laskenta esitetään tämän monisteen kohdassa Rakennuksen lämpöhäviöenergian laskenta esitetään tämän monisteen kohdassa Lämpökuormien laskenta esitetään tämän monisteen kohdassa Taulukko 9. Lämpökuormista lämmityksessä hyödynnetyt lämpöenergiat (RakMk osan D5 kaava 8.12) ja rakennuksen tilojen lämmityksen nettoenergiantarve (RakMk osan D5 kaava 3.9). Kuukausi Rakennuksen lämpöhäviöenergia yhteensä A Lämpökuormat yhteensä B Lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisaste C Lämpökuormista hyödynnettävä energia D = B C Rakennuksen tilojen lämmityksen nettoenergiantarve, Q lämmitys, tilat, netto E = A D kwh kwh kwh kwh Tammikuu , Helmikuu , Maaliskuu , Huhtikuu , Toukokuu , Kesäkuu , Heinäkuu , Elokuu , Syyskuu , Lokakuu , Marraskuu , Joulukuu , Koko vuosi % Rakennuksen lämpöhäviöenergiat Rakennuksen lämpöhäviöenergiat lasketaan RakMk osan D5 luvussa 4 kuvatulla tavalla. Rakennuksen sisälämpötilana käytetään arvoa T s = +21 C. Ulkoilman lämpötiloina käytetään RakMk osan D5 liitteen 1 taulukon L1.2 arvoja (Helsinki Vantaa 1979). Kohdissa esitetään rakennuksen lämpöhäviöenergioiden laskenta Rakennuksen lämpöhäviöenergioiden summa Taulukossa 10 esitetään RakMk osan D5 mukaan laskettu rakennuksen lämpöhäviöenergia yhteensä eli rakenteiden läpi johtuvan energian, vuotoilman lämmityksen tarvitseman energian ja ilmanvaihdon lämmityksen tarvitseman energian summa. 14

16 Taulukko 10. Rakennuksen lämpöhäviöenergiat. Kuukausi Rakenteiden läpi johtuva energia yhteensä Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia Rakennuksen lämpöhäviöenergia yhteensä kwh kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi Rakenteiden läpi johtuva energia Rakenteiden läpi johtuva energia Q joht lasketaan RakMk osan D5 kaavoilla 4.1 ja 4.2. käyttämällä taulukossa 2 esitettyjä rakennusosien pinta aloja ja U arvoja. Alapohjan alapuolisen maan lämpötila lasketaan kaavalla 4.4. Laskentatulokset kuukausittain esitetään taulukossa 11. Taulukko 11. Rakenteiden läpi johtuva energia. Kuukausi Kuukauden pituus Ulkolämpötila Huonelämpötila Maan lämpötila Ulkoseinä Yläpohja Alapohja Ikkunat Ulko ovet Rakenteiden läpi johtuva energia yhteensä, Q joht h C C C kwh kwh kwh kwh kwh kwh Tammikuu 744 8,53 21, Helmikuu 672 9,75 21, Maaliskuu 744 1,68 21, Huhtikuu 720 1,80 21, Toukokuu ,80 21, Kesäkuu ,00 21, Heinäkuu ,70 21, Elokuu ,00 21, Syyskuu 720 9,69 21, Lokakuu 744 3,95 21, Marraskuu 720 1,42 21, Joulukuu 744 3,85 21, Koko vuosi ,29 21,

17 5.4.3 Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia Vuotoilmakertoimena käytetään arvoa 0,16 1/h (vaihtoa tunnissa), joka vastaa rakennuksen vaipan ilmatiiviyttä kuvaavaa ilmanvuotolukua n 50 = 4 1/h. Esimerkkirakennuksen ilmatilavuus on 382 m³. RakMk osan D5 kaavalla 4.7 laskemalla saadaan vuotoilmavirraksi 0,017 m³/s. Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia Q vuotoilma lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 4.5. Laskentatulokset kuukausittain esitetään taulukossa 12. Taulukko 12. Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia. Kuukausi Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia, Q vuotoilma kwh Tammikuu 448 Helmikuu 421 Maaliskuu 344 Huhtikuu 282 Toukokuu 155 Kesäkuu 73 Heinäkuu 96 Elokuu 76 Syyskuu 166 Lokakuu 259 Marraskuu 287 Joulukuu 377 Koko vuosi Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia ja lämmöntalteenotto Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia Q iv lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 4.9 kuukausittain. Esimerkkirakennuksen suunniteltu käyttöajan tehostamaton poistoilmavirta on 0,053 m³/s. Tätä voidaan käyttää energialaskennassa, vaikka käytännössä asukas voi esimerkiksi tehostaa ilmanvaihtoa tarpeen mukaan. Koska ilmanvaihto on käytössä jatkuvasti, on ilmanvaihtolaitoksen keskimääräinen vuorokautinen käyntiaikasuhde t d = 1, ilmanvaihtolaitoksen viikoittainen käyntiaikasuhde t v = 1, ja ilmanvaihtolaitoksen vuorokautisen käyntiajan huomioon ottava muuntokerroin r = 1. HUOM. ET luvun laskennassa poistoilmavirta määritetään siten, että rakennuksen ilmanvaihtuvuus on jatkuvasti 0,5 1/h (vaihtoa tunnissa ilmatilavuutta kohti laskettuna. Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton (LTO) vuosihyötysuhde lasketaan esimerkissä RakMk osan D5 kaavalla Rakennus on suunniteltu varustettavaksi sellaisella ilmanvaihtokoneella, jonka valmistajan ilmoittama lämmöntalteenoton tuloilman lämpötilasuhde on 50 %, kun tulo ja 16

18 poistoilmavirta ovat yhtä suuret. Vuosihyötysuhteena voidaan käyttää arvoa 30 % (= 0,6 50 %). Kesäkuukausina LTO ja ilmanvaihdon jälkilämmitys eivät ole käytössä. Ilmanvaihdon LTO:lla talteenotettu energia Q LTO lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 4.12 kuukausittain. Taulukossa 13 esitetään ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia ja LTO:lla talteenotettu energia kuukausittain. Taulukko 13. Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia ja LTO:lla talteenotettu energia. Kesä, heinä ja elokuussa LTO ja ilmanvaihdon jälkilämmitys ovat pois käytöstä. Kuukausi Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia ilman LTO:a LTO:lla talteenotettu energia Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia, Q iv kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi Lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergiat Lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergiat lasketaan RakMk osan D5 luvussa 6 kuvatulla tavalla. Seuraavissa kohdissa esitetään tilojen ja käyttöveden lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergioiden laskenta. Rakennuksen tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia sisältää järjestelmästä riippuen seuraavat lämpöhäviöenergiat: lämmönkehityslaitteiden (lämmityskattila, lämmönsiirtimet) lämpöhäviöenergia lämmönjakeluverkoston (putkisto) lämpöhäviöenergia lämmönluovuttimien (radiaattori, lattialämmitys) lämpöhäviöenergia säätöjärjestelmän epäideaalisesta toiminnasta aiheutuva lämpöhäviöenergia lämmitysvesivaraajan lämpöhäviöenergia. 17

19 Rakennuksen käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia sisältää järjestelmästä riippuen seuraavat lämpöhäviöenergiat: lämmönkehityslaitteiden (lämmityskattila, lämmönsiirtimet) lämpöhäviöenergia lämpimän käyttöveden kiertojohdon lämpöhäviöenergia ja kiertojohtoon liitettyjen lämmityslaitteiden (kuivauspatterit) tarvitsema lämpöenergia lämpimän käyttöveden varaajan lämpöhäviöenergia. Yleensä lämpimän käyttöveden lämmönkehityslaitteiden lämpöhäviöenergiat sisältyvät lämmityskaudella tilojen lämmityksen kehityshäviöihin (RakMk osan D5 kohta 6.1.3) eikä niitä tarvitse erikseen laskea Tilojen lämmitysjärjestelmä Rakennuksen tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiat Q lämmitys, tilat, häviöt määritetään RakMk osan D5 kaavan 6.1 ja kohtien avulla. Kaukolämmön lämmönjakokeskuksen lämmönkehityksen lämpöhäviöenergia on 2000 kwh vuodessa (RakMk osan D5 taulukko 6.1). Tämä jaetaan eri kuukausille niiden pituuksien suhteessa. Häviöenergia sisältää myös lämpimän käyttöveden tuoton lämpöhäviöenergian. Vesikiertoisen lattialämmityksen lämmönjakelun lämpöhäviöenergia on 5 kwh/brm², lämmön luovutuksen lämpöhäviöenergia on 15 kwh/brm² ja lämmön säädöstä johtuva lämpöhäviöenergia on 4 kwh/brm² vuodessa (RakMk osan D5 taulukko 6.1). Nämä jaetaan eri kuukausille RakMk osan D5 taulukossa 6.1 (alaviite 3) esitetyissä suhteissa. Taulukossa 14 esitetään tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiat. Taulukko 14. Tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiat. Tässä esimerkissä käyttöveden lämmönkehityksen lämpöhäviö sisältyy tilojen lämmönkehityksen lämpöhäviöenergiaan, joten kesä, heinä ja elokuussa lämpöhäviöenergia on vain käyttöveden lämmönkehityksen lämpöhäviötä. Kuukausi Tilojen lämmönkehityksen lämpöhäviöenergia Tilojen lämmitysjärjestelmän (jakelu, luovutus ja säätö) lämpöhäviöenergia Tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia yhteensä Q lämmitys, tilat, häviöt kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi

20 5.5.2 Käyttöveden lämmitysjärjestelmä Lämpimän käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia Q lkv, häviö määritetään RakMk osan D5 kaavan 6.2 ja kohtien avulla. Tässä esimerkissä lämpimän käyttöveden lämmönkehityksen lämpöhäviöenergia sisältyy tilojen lämmityksen lämpöhäviöenergiaan eikä sitä tässä yhteydessä lisätä käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiaan. Järjestelmässä ei ole lämpimälle käyttöveden varaajaa. Lämpimälle käyttövedelle on kiertojohto, johon ei ole liitetty lämmityslaitteita. Käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia sisältää vain lämpimän käyttöveden kiertojohdon lämpöhäviöenergian, joka on 15 kwh/brm² vuodessa (RakMk osan D5 taulukko 6.2). Tämä jaetaan eri kuukausille niiden pituuksien suhteessa. Taulukossa 15 esitetään käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiat. Taulukko 15. Käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiat. Tässä esimerkissä käyttöveden lämmönkehityksen lämpöhäviö sisältyy tilojen lämmönkehityksen lämpöhäviöenergiaan. Kuukausi Lämpimän käyttöveden lämmönkehityslaitteiden lämpöhäviöenergia Lämpimän käyttöveden kiertojohdon lämpöhäviöenergia Lämpimän käyttöveden varaajan lämpöhäviöenergia Käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia yhteensä, Q lkv, häviö kwh kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi Lämpökuormat Rakennukseen tulee lämpökuormia siellä tapahtuvasta toiminnasta, etenkin valaistuksesta ja ihmisistä sekä ikkunoista sisään tulevasta auringon säteilyenergiasta, jotka voidaan osittain hyödyntää rakennuksen lämmityksessä. Lämpökuormaenergia voidaan hyödyntää vain sillä edellytyksellä, että samanaikaisesti esiintyy lämmitystarvetta ja että säätölaitteet vähentävät muun lämmön tuottoa vastaavalla määrällä. Lämpökuormat ja niiden hyödyntäminen lasketaan RakMk osan D5 luvussa 8 kuvatulla tavalla. Taulukossa 16 esitetään lasketut lämpökuormat kuukausittain. Taulukossa 17 esitetään lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisasteen laskenta kuukausittain. 19

21 5.6.1 Henkilöiden luovuttama lämpöenergia Koska rakennuksen henkilöiden lukumäärä (kolme henkilöä) tiedetään, lasketaan henkilöiden luovuttama lämpöenergia Q henk RakMk osan D5 taulukon 8.1. ominaisarvon sijasta oleskeluajan ja lämmöntuottotehon mukaan. Oleskeluaika lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 8.2 käyttäen taulukon 8.2 käyttöaikatietoja. Yhden henkilön keskimääräisenä lämpötehona käytetään arvoa 70 W. Henkilöiden luovuttama lämpöenergia lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 8.1 kertomalla oleskeluaika lämmöntuottoteholla ja se lasketaan kuukausittain Lämmityslaitteista vapautuva lämpökuormaenergia Tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiasta ja lämpimän käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiasta lämpökuormaksi tuleva osuus lasketaan RakMk osan D5 kohtien ja mukaisesti. Tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiasta (taulukko 14) 70 % tulee lämpökuormaksi (RakMk osan D5 kohta 8.2.1). Lämpimän käyttöveden lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiasta (taulukko 15) 50 % ja lisäksi käyttöveden lämmitysenergiantarpeesta (taulukko 8) 30 % tulee lämpökuormaksi (RakMk osan D5 kohta 8.2.2). Lämpökuormaenergia lasketaan lämpöhäviöenergiasta kuukausittain. Tässä esimerkkilaskelmassa tilojen lämmitysjärjestelmän ominaislämpökuormaenergia vuodessa on 25,4 kwh/brm² (=0,7 5912/163). Lämpimän käyttöveden lämmitysjärjestelmän ominaislämpökuormaenergia vuodessa on 13,4 kwh/brm² (=(0, ,3 3194)/163) Valaistuksesta ja sähkölaitteista vapautuva lämpökuormaenergia Valaistuksesta, ilmanvaihtojärjestelmästä ja muista sähkölaitteista tuleva lämpökuormaenergia lasketaan tässä esimerkissä sähköenergiankulutuksista. Ilmanvaihtojärjestelmän toteutuksessa pyrittiin hyvään energiatehokkuuteen laitevalinnoilla ja väljällä kanavamitoituksella. Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho on laskettu tämän esimerkin kohdassa 6.1 ja se on 2,0 kw/(m³/s). Ilmanvaihtojärjestelmän sähköenergiankulutus kuukausittain on laskettu luvussa 6. Esimerkkipientalon ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköenergiankulutus on 5,7 kwh/brm² vuodessa (RakMk osan D5 kohdan 7.3 mukaan). Valaistuksen ja muiden sähkölaitteiden sähköenergiankulutus kuukausittain on laskettu luvussa 6. Esimerkkipientalon valaistuksen ominaissähköenergiankulutus on 7,0 kwh/brm² vuodessa ja muiden laitteiden sähköenergiankulutus on 36 kwh/brm² vuodessa (RakMk osan D5 taulukko 7.1). Lämpökuormaksi tuleva osuus on 100 % valaistuksen sähköenergiasta, 50 % koneellisen tulo ja poistoilmanvaihtojärjestelmän sähköenergiasta ja 60 % muiden laitteiden sähköenergiasta. Esimerkkipientalon valaistuksesta, ilmanvaihtojärjestelmästä ja muista sähkölaitteista vapautuvaksi ominaislämpökuormaenergiaksi saadaan 31,4 kwh/brm² vuodessa (= 1,0 7,0 + 0,5 5,7 + 0,6 36,0). 20

22 5.6.4 Ikkunoiden kautta rakennukseen tuleva auringon säteilyenergia Ikkunoiden kautta rakennukseen tuleva auringon säteilyenergia lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 8.6 kuukausittain. Säteilyenergia sisältää sekä ikkunoista rakennuksen sisälle suoraan tulevan että välillisesti ikkunaan absorboituneena lämpönä sisälle rakennukseen tulevan energian. Auringon kokonaissäteilyenergioina ilmansuunnittain ja kuukausittain käytetään RakMk osan D5 liitteen 1 taulukon L1.2 arvoja (Helsinki Vantaa 1979). Ikkunan valoaukon kohtisuoran auringonsäteilyn kokonaisläpäisykertoimen arvona käytetään g kohtisuora = 0,55 (RakMk osan D5 taulukko 8.4). Ikkunan valoaukon auringon kokonaissäteilyn läpäisykertoimeksi saadaan g = 0,50 (RakMk osan D5 kaava 8.7). Kehäkertoimen F kehä arvona käytetään rakennuksen ikkunoille arvoa 0,75 (RakMk osan D5 kohta 8.4.4). Verhokertoimen F verho arvona käytetään arvoa 0,6 (valkoiset sälekaihtimet sisäpuolella) ympäri vuoden (RakMk osan D5 kohta 8.4.5). HUOM. ET luvun laskennassa käytetään verhokertoimen F verho arvoa 0,3 toukosyyskuussa ja arvoa 1,0 loka huhtikuussa. Ympäristön varjostusten korjauskertoimina F ympäristö käytetään RakMk osan D5 taulukon 8.6 varjostuskulman 15 arvoja. Ylävarjostuksen korjauskertoimena F ylävarjostus ja sivuvarjostuksen korjauskertoimena F sivuvarjostus käytetään kaikkiin ilmansuuntiin arvoa 1,0 (RakMk osan D5 kohta 8.4.6) Lämpökuormat yhteensä Taulukossa 16 esitetään kohtien mukaan lasketut lämpökuormat ja niiden summa Q lämpökuorma kuukausittain. Taulukko 16. Esimerkkipientalon lämpökuormat (RakMk osan D5 kaava 8.11). Kuukausi Lämpökuorma henkilöistä Lämpökuorma valaistuksesta ja sähkölaitteista Lämpökuorma tilojen lämmitysjärjestelmästä Lämpökuorma lämpimän käyttöveden lämmitysjärjestelmästä Ikkunoiden kautta tuleva auringon säteilyenergia Lämpökuormat yhteensä, Q lämpökuorma kwh kwh kwh kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi

23 5.6.6 Lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisaste Lämpökuormien hyödyntämisaste lämpö kuukausittain (taulukko 17) lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 8.13 tai Hyödyntämisasteen laskennassa tarvitaan rakennuksen aikavakio (RakMk osan D5 kaava 8.18) sekä lämpökuormien ja lämpöhäviön suhde (RakMk osan D5 kaava 8.16). Aikavakio riippuu rakennuksen sisäpuolisesta tehollisesta lämpökapasiteetista ja rakennuksen ominaislämpöhäviöstä. HUOM. Rakennuksen sisäpuolinen lämpökapasiteetti vaikuttaa lämmön varastoitumiseen rakenteisiin. Siten se vaikuttaa sekä lämmitys että jäähdytysenergian kulutukseen että sisälämpötiloihin. Suhteellinen, rakennuksen koosta riippumaton, lämpökapasiteettia kuvaava suure on rakennuksen aikavakio, joka on lämpökapasiteetin suhde ominaislämpöhäviöön. Rakennusten aikavakioiden suuruusluokka on noin 1 7 vuorokautta. Rakennuksen lämpökapasiteetti on vakio, mutta ominaislämpöhäviö riippuu muun muassa ilmanvaihdon ilmavirrasta ja on siten muuttuva. Tehollisen lämpökapasiteetin C rak arvona käytetään esimerkissä arvoa 70 Wh/(brm² K) (RakMk osan D5 taulukko 8.9, keskiraskas I). Tämä vastaa esimerkkinä olevaa pientaloa parhaiten. Ominaislämpöhäviö lasketaan RakMk osan D5 kaavalla Tämä lasketaan rakennuksen yhteenlasketusta lämpöhäviöenergiasta (laskettu taulukkoon 10), josta on vähennetty tuloilman jälkilämmityspatterin lämmitysenergiankulutus (RakMk osan D5 kaava 8.17). Tuloilman jälkilämmityspatterin lämmitysenergiankulutus lasketaan RakMk osan D5 kaavalla Tässä esimerkissä tuloilman lämpötilan asetusarvo on 15 C ja tuloilmavirta on 90 % poistoilmavirrasta. Taulukko 17. Esimerkkipientalon lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisaste (RakMk osan D5 kaava 8.13 tai 8.14). Kuukausi Rakennuksen lämpöhäviö energia yhteensä A Tuloilman jälkilämmityspatteri B Lämpöhäviöenergia ilman tuloilman jälkilämmityspatteria C=A B Lämpökuormat yhteensä D Lämpökuormaenergian suhde lämpöhäviöenergiaan D/C Rakennuksen ominaislämpöhäviö Aikavakio Lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisaste, lämpö kwh kwh kwh kwh W/K h Tammikuu , ,998 Helmikuu , ,996 Maaliskuu , ,990 Huhtikuu , ,976 Toukokuu , ,861 Kesäkuu , ,671 Heinäkuu , ,786 Elokuu , ,695 Syyskuu , ,910 Lokakuu , ,975 Marraskuu , ,984 Joulukuu , ,995 Koko vuosi % 22

24 6 Laitteiden sähköenergiankulutuksen laskenta Laitteiden sähköenergiankulutus lasketaan RakMk osan D5 luvussa 7 kuvatulla tavalla. Rakennuksen laitteiden sähköenergiankulutus on valaistussähkön, ilmanvaihtojärjestelmän sähkön ja muun laitesähkön yhteenlaskettu kulutus ilman tilojen lämmitykseen ja jäähdytykseen käytettyä sähköä. Rakennuksen laitteiden sähkönkulutus W laitesähkö voidaan laskea kertomalla RakMk osan D5 taulukosta 7.1 saatu rakennustyyppikohtainen ominaissähkönkulutus rakennuksen bruttopinta alalla, ellei tarkempaa tietoa ole käytettävissä. Vuotuinen sähkönkulutus jaetaan eri kuukausille niiden pituuksien suhteessa. Tässä esimerkissä ilmanvaihtojärjestelmän sähkönkulutus lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 7.4. Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho on laskettu tämän esimerkin kohdassa 6.1 ja se on 2,0 kw/(m³/s). Kohdan mukaan esimerkkirakennuksen suunniteltu käyttöajan tehostamaton poistoilmavirta on 0,053 m³/s. Tätä voidaan käyttää energialaskennassa, vaikka käytännössä asukas voi esimerkiksi tehostaa ilmanvaihtoa tarpeen mukaan. Koska ilmanvaihto on käytössä jatkuvasti, on ilmanvaihtolaitoksen keskimääräinen vuorokautinen käyntiaikasuhde t d = 1 ja viikoittainen käyntiaikasuhde t v = 1. Taulukossa 18 esitetään esimerkkipientalon laitteiden sähkönkulutus kuukausittain. Taulukko 18. Esimerkkipientalon laitteiden sähkönkulutus (RakMk osan D5 taulukko 7.1). Kuukausi Valaistusjärjestelmän sähkönkulutus Ilmanvaihtojärjestelmän sähkönkulutus Muiden laitteiden sähkönkulutus Laitteiden sähkönkulutus yhteensä W laitesähkö kwh kwh kwh kwh Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Koko vuosi

25 6.1 Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 7.5. Rakennus on suunniteltu varustettavaksi yhdellä ilmanvaihtokoneella, jonka valmistajan ilmoittama sähköteho suunnitellulla käyttöajan tehostamattomalla poistoilmavirralla on 106 W. Kohdan mukaan esimerkkirakennuksen suunniteltu käyttöajan tehostamaton poistoilmavirta on 0,053 m³/s. Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho P es on 2,0 kw/(m³/s) (= 0,106/0,053). 24

26 7 Sisälämpötilan kuukausikeskiarvon laskenta Kuukauden keskimääräinen sisälämpötila (T s, lask., keskim. ) lasketaan RakMk osan D5 liitteen 2 kaavalla L2.1. HUOM. Laskentamenetelmä perustuu lämmityksessä hyödyntämättömien lämpökuormien aiheuttaman sisälämpötilan nousun arviointiin. Jos sisään tulevat lämpökuormat ovat suuremmat kuin ulosmenevät lämpöhäviöt, niin sisälämpötila nousee. Laskentamenetelmässä sisälämpötilaan voidaan vaikuttaa lämpökuormia tai lämpöhäviöitä muuttamalla. HUOM. Laskenta tehdään koko rakennukselle tai muutamalle rakennuksen tyypilliselle tai merkittävälle huoneelle tai tilaryhmälle, joissa suunnittelijan arvion mukaan esiintyy korkeimmat sisälämpötilat. Taulukossa 19 esitetään esimerkkipientalon keskimääräinen sisälämpötila kuukausittain. Tässä esimerkissä sisälämpötila on laskettu koko rakennukselle olettaen rakennus yhdeksi avoimeksi tilaksi. Taulukko 19. Esimerkkipientalon kuukauden keskimääräinen sisälämpötila ja sen laskennassa tarvittavat lähtöarvot (RakMk osan D5 liitteen 2 kaava L2.1). Kuukausi Kuukauden keskimääräinen ulkolämpötila Sisälämpötilan asetusarvo lämmitystarpeen laskennassa Lämpöhäviöenergia ilman tuloilman jälkilämmityspatteria 1) Lämpökuormat yhteensä 1) Lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisaste 1) Kuukauden keskimääräinen sisälämpötila T u, C T s, C Q lämpöhäviö, kwh Q lämpökuorma, kwh lämpö T s, lask, keskim, C Tammikuu 8,53 21, ,998 21,0 Helmikuu 9,75 21, ,996 21,1 Maaliskuu 1,68 21, ,990 21,1 Huhtikuu 1,80 21, ,976 21,3 Toukokuu 10,80 21, ,861 22,3 Kesäkuu 16,00 21, ,671 23,0 Heinäkuu 14,70 21, ,786 22,4 Elokuu 16,00 21, ,695 22,8 Syyskuu 9,69 21, ,910 21,8 Lokakuu 3,95 21, ,975 21,3 Marraskuu 1,42 21, ,984 21,2 Joulukuu 3,85 21, ,995 21,1 1) Kuukausiarvojen laskenta on esitetty taulukossa 17 lämpökuormien lämpöenergian hyödyntämisasteen laskennan yhteydessä. 8 Tilojen jäähdytysenergiankulutuksen laskenta Esimerkkipientaloa ei ole varustettu tilojen jäähdytysjärjestelmällä, joten rakennuksen tilojen jäähdytysenergiankulutus on 0 kwh. HUOM. Rakennuksen tilojen jäähdytysenergiankulutus Q jäähdytys, tilat lasketaan RakMk osan D5 kaavalla Jäähdytysenergialla tarkoitetaan kylmäntuottolaitteen rakennukseen tuottaman jäähdytysenergian määrää. Rakennuksen tilojen jäähdytyksen nettoenergian tarve lasketaan RakMk osan D5 kaavalla L

27 9 Rakennuksen lämmitystehontarpeen laskenta Rakennuksen lämmitystehontarve lasketaan yleensä huonekohtaisesti, jolloin voidaan laskea huoneessa tarvittava lämmitysteho ja mitoittaa ja valita huonekohtaiset lämmityslaitteet. Rakennuksen lämmitystehontarve riippuu pääasiassa rakenteiden johtumislämpöhäviöistä, ilmavuodoista ja ilmanvaihdosta. Lämmitystehontarve lasketaan paikkakunnan mitoittavalla ulkoilman lämpötilalla (RakMk osa D5, liite 1, taulukko L1.1). Jos ilmanvaihtoon tarvittava ulkoilma tai osa siitä tuodaan huonetiloihin suoraan ulkoa tai alilämpöisenä, on sen tarvitsema teho otettava huomioon huonekohtaisten lämmityslaitteiden mitoituksessa. Ilmanvaihtokoneessa tapahtuva tuloilman jälkilämmitys otetaan huomioon ilmanvaihtokoneen lämmityspatterin mitoituksessa. Rakennuksen lämmitystehontarve saadaan huonekohtaisten samanaikaisten lämmitystehontarpeiden summana, johon lisätään ilmanvaihtojärjestelmästä riippuen mahdollisen tuloilman lämmitystehontarve sekä lämpimän käyttöveden lämmityksen samanaikainen tehontarve. Lämmöntuottolaitteistot voidaan mitoittaa lasketusta lämmitystehontarpeesta poikkeavasti. Esimerkiksi varaavissa järjestelmissä varaajaan tai varaaviin rakenteisiin voidaan tuoda vuorokautinen energia muutamassa tunnissa. Teho on tällöin moninkertainen jatkuvaan lämmitystehontarpeeseen nähden. Toisaalta lämpimän käyttöveden suuret hetkittäiset tehohuiput voidaan ottaa varaajasta, jolloin varaajaa voidaan lämmittää hitaasti pienellä teholla uutta käyttöä varten. Rakennuksen lämmitystehontarve φ lämmitys lasketaan laskemalla yhteen samanaikaiset tehontarpeet RakMk osan D5 kaavalla 9.1. φ lämmitys φ = η huonelämmitys huonelämmitys φ + η tuloilmapatteri tuloilma φ + η lkv lkv jossa φ lämmitys rakennuksen lämmitystehon tarve, W φ huonelämmitys huonelämmityksen tehon tarve, W φ tuloilmapatteri ilmanvaihdon tuloilman jälkilämmityspatterin tehon tarve, W φ lkv käyttöveden lämmitystehon tarve, W η huonelämmitys huonelämmitysjärjestelmän hyötysuhde mitoitusolosuhteissa,. η tuloilma ilmanvaihdon tuloilman lämmitysjärjestelmän hyötysuhde mitoitusolosuhteissa,. η lkv käyttöveden lämmitysjärjestelmän hyötysuhde mitoitusolosuhteissa,. Hyötysuhteena voidaan käyttää arvoa 0,9, mikäli järjestelmien hyötysuhdetta mitoitustilanteessa ei tunneta. HUOM. Suoraan sisäilmaa tai tuloilmaa lämmittävän sähkölämmityksen hyötysuhteena voidaan kuitenkin yleensä käyttää arvoa 1,0. Esimerkkirakennuksen lämmitystehontarve on φ lämmitys = W/0, W/0, W/0,9 = 7,3 kw + 1,7 kw + 79,7 kw = 88,7 kw 26

28 Huonelämmityksen tehontarpeen, ilmanvaihdon tuloilman jälkilämmityspatterin tehontarpeen ja käyttöveden lämmitystehontarpeen laskenta on esitetty yksityiskohtaisesti kohdissa Johtumisteho rakenteiden läpi Johtumisteho rakenteiden läpi on ulkoseinien, ikkunoiden, ulko ovien, yläpohjan ja alapohjan johtumistehojen summa. Johtumislämmitysteho lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 9.3. Mitoittavana sisälämpötilana käytetään arvoa 21 C. Mitoittavana ulkolämpötilana käytetään arvoa 26 C (RakMk osa D5 liite 1, taulukko L1.1). Esimerkkirakennuksen huonealat ja rakennusosien pinta alat esitetään taulukossa 20. Esimerkkirakennuksen rakennusosien U arvot on esitetty laskennan lähtötietojen yhteydessä tämän monisteen taulukossa 2. Myös maahan johtuva teho lasketaan RakMk osan D5 kaavan 9.3 avulla. Mitoittavana ulkolämpötilana käytetään vuotuisen keskilämpötilan arvoa lisättynä 2 C:lla. Keskimääräinen vuotuinen ulkolämpötila säävyöhykkeellä I saadaan RakMk osan D5 liitteen 1 taulukosta L1.1 ja se on +5 C. Esimerkkirakennuksen mitoittavana ulkolämpötilana maahan johtuvan tehon laskennassa käytetään arvoa +7 C. Alapohjan U arvona käytetään johtumislämmitystehon laskennassa arvoa 0,24 W/m²K. Esimerkkirakennuksen huonekohtaiset johtumislämmitystehot esitetään taulukossa 21. Taulukko 20. Esimerkkirakennuksen huonealat ja rakennusosien pinta alat. Tila Huoneala, m² Rakennusosien pinta alat, m² Alapohja Yläpohja Ulkoseinä Ikkunat Ovet MH2 10,9 11,3 11,3 6,0 1,7 0,0 MH ,4 13,4 17,3 1,7 0,0 VH 1,7 1,8 1,8 4,1 0,5 0,0 MH ,4 12,4 16,7 1,7 0,0 TK 2,5 2,6 2,6 4,1 0,0 2,2 Eteinen+Käytävä 10,6 11,0 11,0 0,0 0,0 0,0 WC 2,2 2,3 2,3 0,0 0,0 0,0 Keittiö 23 23,8 23,8 13,3 8,2 0,0 KH 3,3 3,4 3,4 4,7 0,3 0,0 Sauna 2,9 3,0 3,0 4,2 0,3 0,0 Tekn 3,8 3,9 3,9 8,5 0,0 2,0 WC 1,2 1,2 1,2 0,0 0,0 0,0 KHH 15,2 15,7 15,7 13,0 1,0 2,0 Takkah 13,6 14,1 14,1 14,1 5,3 0,0 OH 26,2 27,1 27,1 7,0 3,8 2,0 Yhteensä 142,1 147,0 147,0 113,0 24,5 8,2 27

29 Taulukko 21. Esimerkkirakennuksen huonekohtaiset johtumislämmitystehot. Tila Rakennusosien johtumislämmitystehot, W Alapohja Yläpohja Ulkoseinä Ikkunat Ovet Yhteensä MH2 38,0 79,7 67,7 111,9 0,0 297 MH1 45,0 94,5 195,1 111,9 0,0 447 VH 6,0 12,7 46,2 32,9 0,0 98 MH3 41,7 87,4 188,4 111,9 0,0 429 TK 8,7 18,3 46,2 0,0 144,8 218 Eteinen+Käytävä 37,0 77,6 0,0 0,0 0,0 115 WC 7,7 16,2 0,0 0,0 0,0 24 Keittiö 80,0 167,8 150,0 539,6 0,0 937 KH 11,4 24,0 53,0 19,7 0,0 108 Sauna 10,1 21,2 47,4 19,7 0,0 98 Tekn 13,1 27,5 95,9 0,0 131,6 268 WC 4,0 8,5 0,0 0,0 0,0 13 KHH 52,8 110,7 146,6 65,8 131,6 507 Takkah 47,4 99,4 159,0 348,7 0,0 655 OH 91,1 191,1 79,0 250,0 131,6 743 Yhteensä Vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho Rakennuksen vaipan ilmatiiviyttä kuvaavaa ilmanvuotoluku on n 50 = 4 1/h. Tämä vastaa vuotoilmakertoimen arvoa 0,16 1/h (vaihtoa tunnissa) (RakMk osa D5 kaava 4.8). Esimerkkirakennuksen ilmatilavuus on 382 m³. RakMk osan D5 kaavalla 4.7 laskemalla saadaan vuotoilmavirraksi 0,017 m³/s. Vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 9.4. Vuotoilman ominaislämpöhäviö lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 4.6. Mitoittavana sisälämpötilana käytetään arvoa 21 C. Mitoittavana ulkolämpötilana käytetään arvoa 26 C (RakMk osa D5 liite 1, taulukko L1.1). Esimerkkirakennuksen huonekohtaiset vuotoilman lämmityksen tarvitsemat tehot esitetään taulukossa 22. Tässä esimerkissä oletetaan, ettei rakennuksen keskellä olevissa tiloissa ole ilmavuotoja. Rakennuksen vuotoilmavirta jaetaan eri huoneille niiden tilavuuksien suhteessa. 28

30 Taulukko 22. Esimerkkirakennuksen huonekohtaiset vuotoilman lämmityksen tarvitsemat tehot. Tila Huoneala, m² Huoneen tilavuus, m³ Vuotoilmavirta, m³/s Teho, W MH2 10,9 28,3 0, MH ,8 0, VH 1,7 4,4 0, MH ,2 0, TK 2,5 6,5 0, Eteinen+Käytävä 10,6 WC 2,2 Keittiö 23 59,8 0, KH 3,3 8,6 0, Sauna 2,9 7,5 0, Tekn 3,8 9,9 0, WC 1,2 KHH 15,2 39,5 0, Takkah 13,6 35,4 0, OH 26,2 68,1 0, Yhteensä , Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho Tehontarpeen laskennassa käytetään vähintään rakentamismääräyskokoelman osan D2 mukaan määritettyjä ilmavirtoja. Lämmityslaitteistojen tehoa ei tarvitse mitoittaa ilmanvaihdon lyhytaikaisten tehostustilanteiden, esim. pientaloissa liesituulettimen maksimipoistoilmavirran mukaisesti. Esimerkkirakennuksen suunniteltu käyttöajan tehostamaton poistoilmavirta on 0,053 m³/s. Tätä käytetään ilmanvaihdon lämmityksen tarvitseman tehon laskennassa. Tässä esimerkissä tuloilman lämpötilan asetusarvo on 15 C ja tuloilmavirta on 90 % (R = 0,9) poistoilmavirrasta eli 0,0477 m³/s. Poistoilmasta lämmöntalteenottolaitteilla tuloilman lämmityksessä hyödynnettävä teho lasketaan ottamalla huomioon lämmöntalteenottolaitteiden hyötysuhde mitoituslämpötilassa mukaan lukien lämmöntalteenottolaitteen jäätymissuojauksen toiminta, ilmavirtojen mahdolliset muutokset sekä hyödyksi saatava tuloilmapuhaltimien sähköteho. Jäteilman alin lämpötila mitoitustilanteessa on +8 C. Lämmöntalteenoton poistoilman lämpötilasuhde p, mit lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 9.7. p, mit = (21 8)/(21 ( 26)) = 0,2766 = 28 % Ilmanvaihdon ominaislämpöhäviö H iv lasketaan RakMk osan D5 kaavalla 9.6. H iv = 1, ,053 (1 0,2766) = 46,0 W/K 29