Kiinteistöjen energiansäästötoimien vaikutus sisäympäristön laatuun ja terveyteen

Transkriptio

1 Kiinteistöjen energiansäästötoimien vaikutus sisäympäristön laatuun ja terveyteen Ville Soininen ENETE-projekti Itä-Suomen yliopisto, ympäristötieteen laitos

2 TIIVISTELMÄ Energiankulutuksen lisääntyminen johtaa kasvavaan energiantuotantoon, joka puolestaan heikentää ympäristön tilaa. Lisäksi kohonnut energiankulutus kasvattaa kustannuksia. Ympäristövaikutusten hillitsemiseksi ja kustannusten vähentämiseksi energiaa tulisi säästää. Kiinteistöissä energiansäästötoimet voivat kohdistua viihtyvyyden ja terveyden kannalta tärkeisiin ilmanvaihto-, ilmastointi-, lämmitys- sekä valaistusjärjestelmiin. Näihin järjestelmiin kohdistuvilla energiansäästötoimenpiteillä voi olla vaikutusta sisäilmaston laatuun sekä kiinteistöissä oleskelevien henkilöiden terveyteen ja hyvinvointiin. Tämän kirjallisuuskatsauksen päätavoitteena on esitellä kiinteistöissä tehtävien energiansäästötoimien mahdollisia sisäilmastollisia ja terveydellisiä vaikutuksia kotimaisten ja kansainvälisten julkaisujen pohjalta. Katsauksessa kiinteistöihin lasketaan kuuluvaksi sekä asuin- että toimistorakennukset. Työssä käytiin läpi kiinteistöjen energiankäyttöä yleisesti ja tutustuttiin tarkemmin tyypillisiin kiinteistöissä tehtäviin energiansäästötoimiin. Nämä energiansäästötoimet kohdistuivat ilmanvaihto-, ilmastointi-, lämmitys- sekä valaistusjärjestelmiin. Terveysvaikutustarkastelussa pääpaino oli ilmanvaihtoon liittyvissä energiansäästötoimissa, koska ilmanvaihto on erityisen merkittävä sisäilmaston laatuun ja ihmisen terveyteen vaikuttava tekijä. Ilmavaihtuvuuden vähentämisen todettiin kasvattavan useiden terveydelle haitallisten altisteiden, kuten CO 2, VOC:t, hiukkasmaiset epäpuhtaudet, biologiset epäpuhtaudet (mukaan lukien homeet) ja radon, pitoisuuksia. Nämä altisteet yhdistettiin useisiin haitallisiin terveysvaikutuksiin. Kuitenkin esimerkiksi VOC-pitoisuudet ovat asuin- tai toimistotiloissa liian alhaisia aiheuttamaan terveyshaittoja. Ilmanvaihdon viikonlopun ja yön aikaisen käytön rajoittamisen todettiin olevan yhteydessä erityisesti kohonneisiin hiukkaspitoisuuksiin, mistä voi aiheutua haittaa terveydelle. Myös suodatusluokan alentamisella sekä suodattimien määrän ja suodatustehokkuuden vähentämisellä havaittiin olevan hiukkaspitoisuutta kohottavaa vaikutusta. Lämmöntalteenotossa käytettävän energiaasäästävän pyörivän lämmönsiirtimen todettiin siirtävän erityisesti VOC-yhdisteitä ja asetonia poistoilmasta tuloilmaan. VOC- ja asetonipitoisuudet ovat kuitenkin usein asunnoissa ja toimistoissa liian alhaisia aiheuttamaan terveyshaittoja. Huoneen lämpötilan laskemisella osoittautui olevan sekä positiivisia että negatiivisia vaikutuksia terveyteen. Myös rakennusten tiiveys- ja lämmöneristysparannukset yhdistettiin useisiin positiivisiin terveysvaikutuksiin. Lämmöneristysparannusten yhteydestä kosteusongelmiin on kuitenkin olemassa ristiriitaista tietoa. Lämmitysenergiaa säästävien ilmalämpöpumppujen terveysvaikutuksista tieto on vähäistä. Ilmastoinnin kosteutus- tai jäähdytysjärjestelmän poistamisella havaittiin sekä positiivisia että negatiivisia vaikutuksia terveyteen. Valaistukseen liittyvien energiansäästötoimien terveysvaikutuksista on olemassa vain vähän luotettavaa tietoa. Kokonaisuudessaan kiinteistön energiansäästötoimilla voi olla sekä negatiivisia että positiivisia vaikutuksia terveyteen. Haitalliset terveysvaikutukset ovat vältettävissä, kun energiansäästäminen toteutetaan tiettyjen rajojen sisällä. Tällä hetkellä kaikista energiansäästötoimien aiheuttamista terveysvaikutuksista ei kuitenkaan ole riittävästi tutkimustietoa. Uusi tutkimustieto voisi auttaa löytämään optimaalisen tilanteen, jossa kiinteistön energiankulutus ja haitallisten terveysvaikutusten esiintyminen olisi vähäistä.

3 ABSTRACT Increase in energy consumption results in higher energy production, which in turn can have adverse environmental effects. In addition, higher use of energy leads to increased costs. Energy should be saved in order to restrain environmental effects and costs. In the properties energy saving procedures may affect quality of room microclimate and the health and welfare of the people in the property. The main purpose of this literature review is to present effects of energy saving processes on room microclimate and health on the basis of national and international literature. This review focuses on residential and office buildings. This work describes the use of energy of the buildings in general and typical energy saving procedures used for ventilation, air conditioning, heating and illumination systems. The main focus of the examination of the health effects was on energy saving processes related to ventilation, because ventilation is extremely important for the quality of microclimate and health. The decrease in ventilation rate caused increase in concentrations of several exposure agents such as CO 2, VOC s, particles, biological impurities (including moulds) and radon that were connected to many adverse health effects. However, e.g. VOC concentrations in residential and office buildings are normally too low to cause health effects. The limitation of the ventilation during the weekend and night was especially found to be related to increased concentrations of particles, which might cause harmful health effects. Furthermore, decrease in rate of filtration, number of filters and filter efficiency was found to increase concentration of particles. Energy saving rotating heat exchanger used in heat recovery was detected to transfer especially VOC s and acetone from exhaust air to supply air. However, concentrations of VOC s and acetone in residential and office buildings are often too low to cause health effects. Decrease of room temperature turned out to cause both positive and negative health effects. Also improvements of the tightness and thermal insulation of buildings was associated with positive health effects. However, the information on moisture problems related to improvements of thermal insulation is contradictory. There exists only little information on health effects of air source heat pumps that save heating energy. Removal of moisture and cooling system of air conditioning was found to have positive and negative health effects. There is only a limited amount of information as far as energy saving illumination is concerned. In conclusion energy saving procedures in properties may have both negative and positive health effects. Harmful effects can be avoided, when energy saving is performed within certain limits. Currently, there is not however enough data on health effects related to many energy saving measures. New research into this topic could help to find optimal situation in which energy consumption and prevalence of adverse health effects are low.

4 ESIPUHE Tässä kirjallisuuskatsauksessa on perehdytty kiinteistön energiansäästötoimien aiheuttamiin sisäilmasto- ja terveysvaikutuksiin. Työ on tehty Kuopion yliopiston ympäristötieteen laitoksella ympäristöinformatiikan tutkimusryhmän tiloissa syksyn 2009 aikana, ja se muodostaa osan ENETE-projektista (Energiatehokkuuden kehittäminen energiayhtiöiden toimin) sekä vuonna 2010 valmistuvasta Pro Gradu -tutkielmastani. Kirjallisuuskatsauksen kannalta tärkeässä ENETE-projektissa energiansäästötoimien terveysvaikutustarkastelun lisäksi muita tutkittavia pääkohtia ovat 1) kulutuksen ohjaus kustannustehokkaasti, 2) kulutusvertailujen ja energiankäytön seurantapalveluiden tuottaminen asiakkaalle, 3) energiansäästötoimien tehokkuuden arviointi, 4) energiatehokkuutta parantavien toimien alueellisten vaikutusten mallintaminen, 5) liiketoimintamallit ja energiansäästön vaikutus energiayhtiöiden liiketoimintaan. Koko projektin tulisi valmistua vuoden 2010 aikana. Tämä katsaus on toteutettu ENETE-projektille suunnatulla rahoituksella. Projektin rahoittajina ovat toimineet TEKES ja useat yritykset. Kirjallisuuskatsauksessa ohjaajina ovat toimineet Vesa Asikainen (FM) ja Teemu Räsänen (DI). Haluan esittää heille kiitokset hyvistä neuvoista ja ohjeista työn edistymisen aikana. Tämän projektiosion vastuuhenkilönä on toiminut professori Mikko Kolehmainen, jota haluan kiittää mahdollisuudesta tähän työhön. Erityiskiitokset ansaitsee myös professori Pertti Pasanen, jonka asiantuntemuksesta on ollut suurta apua työtä tehtäessä. Lopuksi haluan vielä kiittää projektin rahoittajia sekä kannustavaa ilmapiiriä luoneita työ- ja koulutovereita. Kuopiossa Ville Soininen

5 LYHENTEET JA MÄÄRITELMÄT Additiivinen yhteisvaikutus: Yhteisvaikutusmekanismi, jossa aineiden vaikutukset ovat toisistaan riippumattomia eli summautuvia. Akkumulaatiomoodi: Akkumulaatio- eli kertymämoodiin kuuluvat hiukkaset, joiden koko vaihtelee välillä 0,1-1 µm. Alfa-säteily: Alfa-säteily on voimakkaasti ionisoivaa, mutta heikosti läpäisevää radioaktiivista säteilyä. Alipaine: Alipaineella tarkoitetaan tilan alhaisempaa painetta ympäristöön verrattuna. Paine-erot pyrkivät tasoittumaan siten, että ympäristöstä virtaa kaasua alipaineiseen tilaan.. Allergeeni: Allergeenila tarkoitetaan yliherkkyyttä aiheuttavaa ainetta. Annos-vastesuhde: Annos-vastesuhde ilmaisee altisteen määrän ja vasteen (esim. haittavaikutus tai kuolleisuus) esiintymisen välistä suhdetta. Antagonistinen yhteisvaikutus: Yhteisvaikutusmekanismi, jossa toinen aine heikentää toisen vaikutusta, ja aineiden esiintyessä yhdessä kokonaisvaikutus heikkenee. Ateroskleroosi: Ateroskleroosilla (valtimonkovettumatauti) tarkoitetaan verta kuljettavien valtimoiden ahtautumista, mikä johtaa veren kulun häiriintymiseen. Beetasäteily: Beetasäteily on voimakkaasti ionisoivaa säteilyä, jonka läpäisykyky on alfasäteilyä parempi ja gammasäteilyä heikompi. Bi: Vismutti Bioaerosoli: Bioaerosolilla tarkoitetaan passiivisesti ilmavirtausten mukana kulkeutuvaa elollista alkuperää olevaa hiukkasta. Bq/m 3 : Bq on radioaktiivisuuden yksikkö, joka kuvaa yhden atomin hajoamista sekunnissa. Yksikköä Bq/m 3 (Becquereliä kuutiometrissä ilmaa) käytetään esimerkiksi sisäilman radonpitoisuuden ilmoittamiseen. CAC (ceiling-based air-conditioning): Ilmastoinnin järjestäminen siten, että tuloilma-aukot sijaitsevat korkealla huoneistossa. CI 95 % (Confidence Interval 95 %): 95 % luottamusväli ilmaisee, että tulos sijoittuu 95 % todennäköisyydellä tiettyjen arvojen välille. CO 2 : Hiilidioksidi Depositio: Depositiolla tarkoitetaan aerosolihiukkasen poistumaa kaasusta pinnoille. DNA: Deoksiribonukleiinihappo DR (draft risk): DR eli vetoriski ilmoittaa prosentteina sellaisten henkilöiden määrän, jotka ovat tyytymättömiä vedon aiheuttamasta häiriöstä johtuen. Endotoksiini: Endotoksiinit ovat gram-negatiivisten bakteerien ulkokalvolla olevia aineita, jotka vapautuvat bakteerien hajotessa. Energian loppukäyttö: Energian loppukäytöllä tarkoitetaan energiaa, joka jää energian siirto- ja muuntohäviöiden jälkeen kotitalouksien, yritysten ja muiden kuluttajien käyttöön. Loppukäyttöön kuuluvat energian lopputuotteiden eli kaukolämmön ja sähkön sekä rakennusten lämmitykseen käytettävien polttoaineiden, liikennepolttoaineiden sekä teollisuuden prosessipolttoaineiden kulutukset. Energiankulutus: Energiankulutus tarkoittaa lämmitykseen ja sähköön tarvittavan energian kokonaiskulutusta.

6 FAC (floor-based air-conditioning): Ilmastoinnin järjestäminen siten, että tuloilma-aukot sijaitsevat matalalla huoneistossa. Gammasäteily: Gammasäteily on hyvin läpitunkevaa, lyhytaaltoista sähkömagneettista säteilyä. Hygroskooppinen lämmönsiirrin: Kosteutta siirtävä lämmönsiirrin IARC (International Agency for Research on Cancer): Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos IILP: Ilma-ilmalämpöpumppu Ilmansulku: Ilmansululla tarkoitetaan ainekerrosta, jonka päätehtävänä on estää haitallinen ilman virtaaminen rakenteen läpi puolelta toiselle. Ilmanvaihto: Ilmanvaihdolla tarkoitetaan huoneilman laadun ylläpitämistä ja parantamista huoneen ilmaa vaihtamalla. Ilmanvaihtokerroin: Ilmanvaihtokertoimella tarkoitetaan tunnin kuluessa huonetilaan tai sieltä pois virrannutta ulkoilmavirtaa huonetilan ilmatilavuutta kohti. Ilmanvaihtokertoimen yksikkö on (m 3 /h)/m 3 = 1/h. Ilmastointi: Ilmastoinnilla tarkoitetaan huoneilman puhtauden, kosteuden, lämpötilan ja ilman liikkeen hallintaa tulo- ja kierrätysilmaa käsittelemällä. Iskeeminen sydänsairaus: Sydänlihaskudoksen pitkäaikainen hapenpuute, joka voi ilmetä esimerkiksi sydäninfarktina tai rasitusrintakipuna. Iskeemisen sydänsairauden voi aiheuttaa esimerkiksi sepelvaltimotauti. Isotooppi: Isotoopit ovat atomeja, joissa on sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja. Tästä johtuen eri isotoopit ovat massaltaan erilaisia. IVLP: Ilma-vesilämpöpumppu Kaukolämpö: Kaukolämpö on lämmitysmuoto, jossa voimalaitoksessa lämmitetty vesi johdetaan kaukolämpöverkkoa pitkin kiinteistöjen lämmönvaihtimiin ja myöhemmin takaisin voimalaitokseen. Koagulaatio: Koagulaatiolla tarkoitetaan tapahtumaa, jossa hiukkaset törmäilevät keskenään, takertuvat yhteen ja muodostavat suurempia hiukkasia. Kosteussulku: Kosteuden läpäisyä estävä materiaali kwh: kwh eli kilowattitunti on energian yksikkö, jota käytetään tuotetun energiamäärän, sähkön ja lämmön, ilmaisemiseen. Kynnysarvo: Kynnysarvolla tarkoitetaan annosta, jonka alapuolella riskiä haitan esiintymiselle ei esiinny. Ls -1 /henkilö: Ilmanvaihtuvuutta voidaan kuvata yksiköllä Ls -1 /henkilö, jolla tarkoitetaan litra/sekunti henkilöä kohden. Lukumääräpitoisuus: Hiukkasten pitoisuus voidaan ilmoittaa lukumääräpitoisuutena, jolloin yksikkönä käytetään esimerkiksi kpl/cm 3. Jos yksikkö on esimerkiksi µg/m 3, puhutaan massapitoisuudesta. lx: Valaistusvoimakkuuden yksikkö lux. Lämmitysenergia: Lämmitysenergia tarkoittaa lämmöntuottolaitteen rakennukseen tuottaman lämpöenergian määrää. Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde: Vuosihyötysuhde on lämmöntalteenotossa tärkeä energiankulutukseen liittyvä suure, joka kertoo kuinka monta prosenttia ilmanvaihdon lämmitystarpeesta katetaan lämmöntalteenotolla. Vuosihyötysuhde antaa parhaan kuvan rakennuksen ilmanvaihdossa säästettävästä energiamäärästä.

7 Lämmöntalteenotto: Lämmöntalteenotossa poistoilmasta siirtyy lämpöä tuloilmaan tai muuhun rakennuksen tiloja lämmittävään järjestelmään. Lämpöviihtyvyys: Lämpöviihtyvyydellä tarkoitetaan tyytyväisyyttä lämpöolosuhteisiin ilmaisevaa mielentilaa. mmhg: Elohopeamillimetri vastaa millimetrin korkuisen elohopeapatsaan painetta maan pinnalla. Elohopeamillimetriä käytetään yksikkönä mm. verenpaineen mittaamisessa. Mutaatio: Mutaatiolla tarkoitetaan muutosta geeneissä, kromosomeissa tai kromosomistoissa. MVOC (Microbial volatile organic compounds): Mikrobiperäiset haihtuvat orgaaniset yhdisteet. n 50 -luku: Rakennuksen ilmanpitävyyttä kuvaava luku, jonka yksikkö on 1/h. Luku ilmaisee, kuinka monta kertaa talon tilavuuden verran ilmaa vuotaa tunnissa vaipan läpi sisä- ja ulkoilman paine-eron ollessa 50 Pa. Mitä pienempi n 50 -luku on, sitä tiiviimpi on rakennus. OR (odds ratio): Tapahtuman esiintymisen todennäköisyyden suhde siihen todennäköisyyteen, että tapahtumaa ei esiinny. Palautusilma: Palautusilmalla tarkoitetaan ilmaa, joka palautetaan tuloilmana siten, että palautettavassa ilmassa on kahden tai useamman eri huonetilan poistoilmaa. Patogeeni: Patogeenilla tarkoitetaan sairautta aiheuttavaa bakteeria, virusta, loista tai prionia. Pb: Lyijy PEFR (Peak Expiratory Flow Rate): Uloshengityksen huippuvirtausnopeus. Pienhiukkanen: Pienhiukkasiksi kutsutaan hiukkasia, joiden aerodynaaminen halkaisija on alle 2,5 µm. PM 1 : Lyhenteellä PM 1 tarkoitetaan halkaisijaltaan alle 1 µm hiukkasia. PM 10 : Lyhenteellä PM 10 tarkoitetaan halkaisijaltaan alle 10 µm hiukkasia. PM : Lyhenteellä PM tarkoitetaan hiukkasia, joiden halkaisija on välillä 10 µm ja 2,5 µm. PM 2.5 : Lyhenteellä PM 2.5 tarkoitetaan pienhiukkasia, joiden aerodynaaminen halkaisija on alle 2,5 µm. PM : Lyhenteellä PM tarkoitetaan hiukkasia, joiden halkaisija on välillä 2,5 µm ja 1 µm. Po: Polonium Poistoilma: Poistoilmalla tarkoitetaan huonetilasta pois johdettavaa ilmaa. ppm (parts per million): Lyhenteellä ppm tarkoitetaan miljoonasosia, ja sitä voidaan käyttää yksikkönä esimerkiksi aineiden pitoisuuksien ilmaisemisessa. Yksikkö ppm voidaan muuttaa yksiköksi mg/m 3 kaavalla Y mg/m 3 = (X ppm)(molekyylipaino)/ Primäärienergiankulutus: Primäärienergiankulutus tarkoittaa energiaa tuottavien resurssien kuten raakaöljyn, hiilen ja maakaasun kulutusta ennen näiden muuntamista sähköksi. Puoliintumisaika: Radioaktiivisuuden yhteydessä puoliintumisajalla tarkoitetaan aikaa, jonka kuluessa puolet atomiytimistä on hajonnut toisiksi atomiytimiksi. Raja-arvo: Raja-arvo tarkoittaa suurinta hyväksyttävää epäpuhtauden pitoisuutta. Rakennuksen vaippa: Rakennuksen vaipalla tarkoitetaan niitä rakennusosia, jotka erottavat puolilämpimän, lämpimän, erityisen lämpimän tai jäähdytettävän kylmän tilan ulkoilmasta, lämmittämättömästä tilasta tai maaperästä. Rakennuksen sisäisiä erilaisia tiloja toisistaan erottavia rakennusosia ei lasketa kuuluvaksi vaippaan.

8 Regeneratiivinen lämmönsiirrin: Pyörivä lämmönsiirrin Rn: Radon S1, S2, S3: Sisäilmaston tilaa kuvaavat laatuluokat. S1 (yksilöllinen sisäilmasto) kuvaa parasta sisäilmaston tilaa, S2 kuvaa hyvää sisäilmaston tilaa ja S3 kuvaa tyydyttävää sisäilmaston tilaa. Tarkemmat määritelmät laatuluokille on esitetty kappaleessa SAV (seasonally adapted ventilation): Energiaa säästävä ilmanvaihtomenetelmä, jossa koneellisen ilmanvaihdon virtausta vähennetään lämmityskaudella, jolloin ulko- ja sisälämpötilojen eroihin perustuva painovoimainen ilmanvaihto on suhteellisen korkea. SBS (Sick Building Syndrome): Sairasrakennus oireyhtymä SCENIHR: Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks. EU:n komission riippumaton tieteellinen komitea. Selektiivilasi: Ikkunoissa käytetty lasityyppi, joka päästää tehokkaasti lävitseen auringon lyhytaaltoisen lämpösäteilyn. Sisältä ulospäin tunkeutuva pitkäaaltoinen lämpösäteily heijastuu puolestaan tehokkaasti takaisin huonetilaan. Selektiivilasit parantavat merkittävästi ikkunoiden lämmöneristyskykyä. Lisäksi ne vähentävät vedontunnetta johtuen niiden sisälasin tavallista korkeammasta pintalämpötilasta. Sorptio: Sorptioilmiöllä tarkoitetaan esimerkiksi rakennusmateriaalien kykyä adsorboida (sitoa pinnalleen ohueksi kerrokseksi) yhdisteitä huoneilmasta ja desorboida (luovuttaa) niitä takaisin huoneilmaan. Suodattimen alkupainehäviö: Suodattimen alkupainehäviöllä tarkoitetaan puhtaan suodattimen painehäviötä. Tällöin suodattimelle ei ole vielä kertynyt painehäviötä lisääviä epäpuhtauksia. Suodatusluokka: Suodattimet on jaettu erotuskykynsä perusteella erilaisiin suodatusluokkiin. Suodatusluokan numeroissa ylöspäin mentäessä hiukkasten erottelukyky kasvaa. Suora sähkölämmitys: Suorassa sähkölämmityksessä huoneeseen kohdistetaan tarvittava lämmitysteho lämmöntarpeen mukaan ilman lämmön erillistä varaamista. Täten lämpö tuotetaan suoraan käyttöön. Käytännössä suoralla sähkölämmityksellä tarkoitetaan lattia-, katto- tai sähköpatterilämmitystä, ja kohde lämmitetään esimerkiksi termostaatin avulla ohjattuna. Synergia: Yhteisvaikutusmekanismi, jossa aineiden vaikutukset ovat toisiaan voimistavia, ja aineiden kokonaisvaikutus on voimakkaampi kuin yksittäisten aineiden vaikutusten summa. Sähköenergia: Sähköenergia tarkoittaa yleisestä sähköverkosta otettua ja sisäisestä sähköntuotannosta saatua sähkön nettomäärää sähkövoimana mitattuna. Toksiini: Toksiinilla tarkoitetaan mikro-organismin tuottamaa myrkyllistä ainetta. t op (operatiivinen lämpötila): Operatiivisella lämpötilalla tarkoitetaan ihmistä ympäröivien pintojen säteilylämpötilojen sekä huoneilman lämpötilan keskiarvoa. Kyseinen suure kuvaa huoneilman lämpötilasta poikkeavien pintalämpötilojen vaikutusta ihmisen lämmöntunteeseen. t u : Ulkolämpötilan 24 tunnin liukuva keskiarvo lähimmällä säähavaintopaikalla Tuloilma: Tuloilmalla tarkoitetaan huonetilaan johdettavaa ilmaa. t umax : Ulkoilman lämpötilan viiden tunnin enimmäisjakson keskiarvo TWh: TWh eli terawattitunti on energian yksikkö, jota käytetään tuotetun energiamäärän, sähkön ja lämmön, ilmaisemiseen. 1 TWh = kwh. TVOC (Total volatile organic compounds): Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kokonaispitoisuus

9 Ultrapieni hiukkanen: Ultrapieniksi hiukkasiksi kutsutaan hiukkasia, joiden aerodynaaminen halkaisija on alle 0,1 µm. UV-valo (ultraviolettivalo): Ultraviolettivalo on sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus vaihtelee välillä nm. Ultraviolettisäteily käsittää UVA-, UVB- ja UVC-säteilyt, joiden aallonpituudet vaihtelevat järjestyksessä väleillä nm, nm, nm. Varaava sähkölämmitys: Varaavaa sähkölämmitystä käytettäessä lämpö pyritään tuottamaan pääasiassa yöllä edullisemmasta yösähköstä johtuen. Kyseisessä lämmitysmuodossa yöllä lämmitetystä vesitäytteisestä varaajasta siirretään seuraavana päivänä lämpöä vesipattereiden välityksellä rakennuksen tarpeisiin. VOC (volatile organic compounds): Haihtuvat orgaaniset yhdisteet VTT: Valtion teknillinen tutkimuskeskus WHO (World Health Organization): Maailman terveysjärjestö

10 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ 2 ABSTRACT 3 ESIPUHE 4 LYHENTEET JA MÄÄRITELMÄT 5 1. JOHDANTO KIRJALLISUUSKATSAUS KIINTEISTÖJEN ENERGIANKÄYTTÖ SÄÄSTÖTOIMENPITEET KIINTEISTÖJEN ENERGIANKÄYTÖSSÄ Energiansäästön tarve ja mahdollisuudet Energiansäästötoimet ilmanvaihtoon liittyen Energiansäästötoimet lämmitykseen liittyen Energiansäästötoimet ilmastointiin liittyen Energiansäästötoimet valaistukseen liittyen Matalaenergiatalot ENERGIANSÄÄSTÖTOIMIEN VAIKUTUS TERVEYTEEN JA TERVEELLISEEN ASUMISEEN Sisäympäristön laatu Ilmanvaihtuvuuden vähentämisen vaikutus sisäilman laatuun ja terveyteen Ilmanvaihdon käytön rajoittamisen vaikutus sisäilman laatuun ja terveyteen Lämmöntalteenoton tehostamisen vaikutus terveyteen Suodatusluokan valinnan vaikutus terveyteen Lämmitykseen liittyvien energiansäästötoimien vaikutus terveyteen Ilmastointiin liittyvien energiansäästötoimien vaikutus terveyteen Valaistukseen liittyvien energiansäästötoimien vaikutus terveyteen TERVEYSONGELMIEN VÄLTTÄMINEN ENERGIANSÄÄSTÖTOIMET HUOMIOONOTTAEN JOHTOPÄÄTÖKSET 45 LÄHDELUETTELO 48 LIITTEET 1 (5 sivua)

11 11 1. JOHDANTO Energiansäästämisestä on kehittynyt viime vuosina merkittävä keskustelunaihe etenkin ilmastonmuutoksen myötä. Euroopan komissio on asettanut energiatilanteen parantamiseksi kovan tavoitteen, jonka mukaan vuoteen 2020 mennessä kasvihuonepäästöjä tulisi vähentää 20 %, uusiutuvan energian käyttöä lisätä 20 % sekä energiantuotantoa ja -käyttöä tehostaa 20 %. Energiankäytölle asetettujen tavoitteiden saavuttamiseksi myös kiinteistöissä tulisi kiinnittää huomiota yhä enemmän energiansäästöön. Kiinteistöissä energiaa voidaan säästää jo pienillä henkilökohtaisilla ratkaisuilla kuten sähkölaitteiden ja veden järkevällä käytöllä. Näiden lisäksi energiansäästötoimenpiteet voivat kohdistua esimerkiksi terveyden ja viihtyvyyden kannalta tärkeisiin ilmanvaihto-, ilmastointi-, lämmitys- sekä valaistusjärjestelmiin. Näihin järjestelmiin kohdistuvilla energiansäästötoimenpiteillä voi olla vaikutusta sisäilmaston laatuun sekä kiinteistöissä oleskelevien henkilöiden terveyteen ja hyvinvointiin. Tästä muodostuu ristiriita, jossa ihmisten terveys tulisi turvata ja samalla energiankulutusta tulisi vähentää. Terveysvaikutusten ja energiansäästötoimenpiteiden yhteyttä on tutkittu melko vähän. Tähän mennessä julkaistut tutkimukset ovat muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta keskittyneet pääasiassa tiettyjen altisteiden ja energiansäästötoimien välisten yhteyksien tarkasteluun. Tästä johtuen energiansäästötoimien aiheuttamien terveysvaikutusten tarkastelu perustuu pitkälti arviointeihin. Tutkimusta olisi tärkeää tehdä lisää, jotta terveysvaikutukset ja energiankulutus voitaisiin minimoida samanaikaisesti. Tämän kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on esitellä kiinteistöissä (asuin- ja toimistorakennukset) tehtävien tyypillisten energiansäästötoimien mahdollisia sisäilmastollisia ja terveydellisiä vaikutuksia kotimaisten sekä kansainvälisten julkaisujen pohjalta. Työn tarkoituksena on antaa suuntaa-antavaa tietoa mahdollisista terveysvaikutuksista siten, että ne voitaisiin jatkossa huomioida energiansäästön yhteydessä. Ennen mahdollisten sisäilmasto- ja terveysvaikutusten esittelyä työssä käydään läpi yleisesti kiinteistöjen energiankäyttöä sekä esitellään tyypillisiä kiinteistössä tehtäviä energiansäästötoimenpiteitä, joilla voi mahdollisesti olla yhteyttä terveyteen. Varsinaisia terveysvaikutuksia tarkasteltaessa pääpaino pidetään ilmanvaihtoon liittyvissä energiansäästötoimenpiteissä, sillä ilmanvaihdolla on suuri merkitys sisäilmaston laadun sekä ihmisten terveyden ja hyvinvoinnin kannalta. Ilmanvaihdon lisäksi tarkastellaan lämmitykseen, ilmastointiin ja valaistukseen liittyvien energiansäästötoimenpiteiden aiheuttamia terveysvaikutuksia. Kirjallisuuskatsauksen lopuksi esitellään lyhyesti vielä toimenpiteitä, joilla terveysvaikutuksia on mahdollista vähentää, siten että myös energiansäästäminen otetaan huomioon.

12 12 2. KIRJALLISUUSKATSAUS 2.1 KIINTEISTÖJEN ENERGIANKÄYTTÖ Suomessa kiinteistöillä ja rakennuksilla on merkittävä rooli energian loppukäytössä. Energiaa tarvitaan kiinteistössä ilmanvaihdon ylläpitämiseen, lämmitykseen, jäähdytykseen, valaistukseen, lämpimän veden saannin turvaamiseen sekä koneiden ja laitteiden käyttämiseen. Kuvasta 1 voidaan havaita, että vuonna 2003 asuin- ja palvelurakennusten käyttämän sähkön osuus oli 8 % energian loppukäytöstä lämmityksen osuuden ollessa 22 %. Vastaavasti tuotantorakennusten lämmityksen ja kiinteistöjen kuluttaman sähkön osuus oli yhdessä 9 % energian loppukäytöstä. Näistä osuuksista voidaan havaita, että vuonna 2003 kiinteistöjen ja rakennusten osuus Suomen energian loppukäytöstä oli lähes 40 % (Heljo ym. 2005). Tietoa kiinteistöjen energian loppukäytöstä viimeisimmiltä vuosilta on myös saatavilla. Uusimmissa raporteissa kiinteistöjen osuus energian loppukäytöstä on kuitenkin usein esitetty yhdessä maatalouden osuuden kanssa. Tästä syystä Heljon työryhmän raportissa esitetty kaavio antaa selkeämmän kuvan kiinteistöjen energiankulutuksesta kuin monet viimeisimpien vuosien yhteenvedot, ja kaavion perusteella on mahdollista saada suuntaaantavaa tietoa energiankulutuksen nykytilanteesta. Kuva 1. Energian loppukäyttö Suomessa (Heljo ym. 2005) Energiankulutusta tarkasteltaessa voidaan havaita, että lämmitysenergian käyttö kiinteistö- ja rakennussektorilla on pienenemässä (Tuomaala 2007). Tämä on seurausta muun muassa rakennusten parantuneesta eristystasosta sekä rivi- ja kerrostaloasumisen yleistymisestä. Lisäksi käytön vähenemiseen on todennäköisesti vaikuttanut koko 2000-luvun vallinnut poikkeuksellisen lämmin sää (Holopainen ym. 2007). Lämmitysenergian käytön pienentyessä sähköenergian käyttö on puolestaan kasvanut Suomessa viimeisinä vuosikymmeninä ja sen odotetaan kasvavan edelleen. Kasvusta kertoo se, että vuonna 1970 sähkön kokonaiskulutus oli Suomessa noin 20 TWh, kun taas vuonna 2006 se oli jo noin 90 TWh.

13 13 Sähkönkokonaiskulutuksen oletetaan ylittävän 100 TWh vuoden 2010 puolivälissä (Lehtonen ym. 2007). Kiinteistöjen energiankäyttöä tutkiessa on mielenkiintoista tietää, mihin energiaa kuluu. Kuvassa 2 on esitetty sähköenergian kulutuksen jakautuminen tyypillisessä toimistorakennuksessa. Kuvasta 2 on havaittavissa, että suuri osa sähköenergiasta käytetään toimistorakennuksissa ilmanvaihtopuhaltimissa sekä sisävalaistuksessa. Näiden lisäksi ATKja muut toimistolaitteet kuluttavat jopa 19 % toimistorakennuksiin suunnatusta sähköenergiasta (TAKE 2001). Kuva 2. Sähköenergiankulutuksen jakautuminen tyypillisessä toimistorakennuksessa (TAKE 2001) Kotitalouksien sähkönkulutus voi poiketa huomattavasti toimistojen sähkönkulutuksesta. Esimerkiksi ilmanvaihdon ja ilmastoinnin osuuden on mainittu vastaavan 5 % ja valaistuksen 18 % kotien sähkönkulutuksesta (Nissinen ym. 2008). Etenkin ilmanvaihdon osuus sähkönkulutuksesta poikkeaa edellä mainittujen tulosten mukaan paljon toisistaan kotitalouksien ja toimistojen välillä. Erään 13 maata käsittävän tarkastelun mukaan kaikkien rakennusten ilmanvaihtojen arvioidaan käsittävän 9 % näiden maiden primäärienergiankulutuksesta (Seppänen ym. 1999). Kokonaisuudessaan ilmanvaihdon sähkönkulutus kasvaa nopeasti, koska lähes kaikkiin nykyisiin pientaloihin asennetaan koneellinen ilmanvaihto (Korhonen 2002). Tätä vastoin esimerkiksi valaistuksen sähkönkulutus ja sen osuus kokonaiskulutuksesta tulee jatkossa laskemaan muun muassa uusien energiatehokkaampien ratkaisujen johdosta. Kodeissa suurin osa energiasta käytetään lämmitykseen, ja sen osuus kodin energiankäytöstä voi olla jopa 50 %. 2.2 SÄÄSTÖTOIMENPITEET KIINTEISTÖJEN ENERGIANKÄYTÖSSÄ Energiansäästön tarve ja mahdollisuudet Energiankulutuksen voimakas lisääntyminen johtaa kasvavaan energiantuotantoon, joka puolestaan heikentää ympäristön tilaa ja edistää ilmastonmuutosta energiaprosesseista vapautuvien kasvihuonekaasujen seurauksena. Ympäristövaikutusten, ilmastonmuutoksen ja näiden seurausten hillitsemiseksi energiaa tulisi säästää ja sen käyttöä tehostaa. Euroopan

14 14 komissio onkin asettanut energiatilanteen parantamiseksi kovan tavoitteen, jonka mukaan vuoteen 2020 mennessä kasvihuonepäästöjä tulisi vähentää 20 %, uusiutuvan energian käyttöä lisätä 20 % sekä energiantuotantoa ja -käyttöä tehostaa 20 %. Tavoitteiden saavuttaminen asettaa paineita kiinteistössä tapahtuvalle energiankulutukselle, sillä esimerkiksi Suomessa rakennusten energiankäyttö aiheuttaa noin 30 % kasvihuonepäästöistä (Työ- ja elinkeinoministeriö 2008). Lisäksi ihmisten terveys ja viihtyvyys sekä hyvä sisäympäristön laatu tulisi taata myös energiansäästötoimien jälkeen. Rakennuksissa energiankulutusta on mahdollista vähentää muun muassa energiatehokkaiden sähkölaitteiden ja lämmitysjärjestelmien käytöllä, rakenteiden ilmantiiveyden ja lämpöeristyksen parantamisella sekä tehokkaammalla lämmöntalteenotolla (Holopainen ym. 2007). Näiden lisäksi on mahdollista vähentää rakennuksissa käytettävien laitteiden sekä järjestelmien kuten ilmanvaihdon käyttöä. Tässä tutkielman kokonaisuudessa paneudutaan kiinteistöjen sellaisiin mahdollisiin energiansäästötoimenpiteisiin, joilla voi olla mahdollinen yhteys terveysvaikutuksiin. Pääpaino kappaleessa on ilmanvaihtoon liittyvissä säästötoimissa johtuen ilmanvaihdon tärkeydestä ihmisen terveyden ja terveellisen sisäympäristön takaajana. Muita terveysvaikutuksiin mahdollisesti liittyviä kiinteistöjen energiansäästötoimien kohteita ovat lämmitys, valaistus, jäähdytys sekä ilmastointi. Kokonaisuuden lopuksi esitellään vielä energiatehokkaiden matalaenergiatalojen ominaispiirteitä Energiansäästötoimet ilmanvaihtoon liittyen Ennen ilmanvaihtoon liittyvien energiansäästötoimien esittelyä ja mahdollisten terveysvaikutusten käsittelyä on tärkeä tietää, miksi ilmanvaihtoa käytetään ja mitä vaihtoehtoja sen toteuttamiseksi on olemassa. Ilmanvaihdolla tarkoitetaan huoneilman laadun ylläpitämistä ja parantamista huoneen ilmaa vaihtamalla (Ympäristöministeriön D2 Suomen rakentamismääräyskokoelma 2008). Se johtaa ulkoilman miehitettyyn tilaan ja poistaa tai laimentaa sisäilmassa muodostuneet epäpuhtaudet kuten ihmisen aineenvaihdunnan tuotteet (hajut, hiilidioksidi ja kosteus), huonekaluista haihtuvat orgaaniset yhdisteet, eläinallergeenit sekä esimerkiksi maaperästä sisäilmaan kertyneen radonin (Seppänen ym. 1999, Holopainen ym. 2007, Fisk 2002, Heli 2006). Lisäksi ilmanvaihtosysteemien on todettu suojaavan ihmisiä ympäristön partikkeleilta (Fisk 2002). Toimiva ilmanvaihtojärjestelmä huolehtii sisäilman laadun lisäksi rakenteiden kunnosta ja tekee tuuletuksen tarpeettomaksi (Holopainen ym. 2007). Ilmanvaihto on mahdollista toteuttaa painovoiman avulla tai koneellisesti. Painovoimaisessa ilmanvaihdossa ilma siirtyy huoneisiin luonnollisten voimien kuten tuulen aiheuttamien paine-erojen sekä sisä- ja ulkoilman lämpötilaeroista johtuvan nosteen avulla (Seppänen ym. 1999, Ympäristöministeriön D2 Suomen rakentamismääräyskokoelma 2008). Lämmin ja kevyt sisäilma virtaa poistoilmakanavassa ylöspäin ja ulos rakennuksesta. Ulkoilmaa puolestaan pääsee sisälle ulkoilmalaitteiden kautta tai rakenteiden ilmavuotojen seurauksena (D2). Huoneeseen tullut ilma on mahdollista sekoittaa uudelleenkierrätettävän palautusilman kanssa tai se voi koostua kokonaan ulkoilmasta (Seppänen ym. 1999). Painovoimainen ilmanvaihto on asuntojen yleisin ilmanvaihtotapa, mutta nykyaikana sen käyttöä ei suosita, koska sillä ei aina voida taata riittävää ilmanvaihtoa asunnon kaikkiin huoneisiin. Mekanismin toiminta on myös pitkälti riippuvainen ulkoilman lämpötilasta. Täten talvella ilmanvaihto on suurimmillaan ja kesällä se voi olla olematon (Heli 2006).

15 15 Koneellisessa ilmanvaihdossa voidaan käyttää koneellista poistoilmajärjestelmää tai koneellista tulo- ja poistoilmajärjestelmää. Ensimmäisessä vaihtoehdossa ilma poistetaan koneellisesti puhaltimien avulla, ja tilalle tulee ulkoilmaa ulkoilmalaitteiden kautta sekä rakenteiden ilmavuotojen seurauksena. Myös jälkimmäisessä vaihtoehdossa ilmanpoisto tapahtuu koneellisesti puhaltimia käyttäen. Lisäksi koneellisessa tulo- ja poistoilmajärjestelmässä puhaltimien avulla tuodaan suodatettua sekä lämmitettyä tai jäähdytettyä ilmaa rakennuksen sisään (Ympäristöministeriön D2 Suomen rakentamismääräyskokoelma 2008). Koneellisessa tulo- ja poistoilmajärjestelmässä poistoilmasta on mahdollista ottaa talteen lämpöä, jota voidaan käyttää tuloilman lämmittämiseen. Lämmöstä keskimäärin puolet voidaan siirtää poistoilmasta tuloilmaan, ja näin ylimääräistä lämmitykseen käytettävää energiaa voidaan säästää (Heli 2006). Erilaisissa ilmanvaihtojärjestelmissä on luonnollisesti erilaiset energiankulutukset, joita esimerkiksi Korhonen työryhmineen (2002) on tarkastellut. Painovoimaisessa ilmanvaihdossa, jossa puhaltimena käytetään ainoastaan liesituuletinta ruuanlaiton yhteydessä, vuosittaiseksi sähkönkulutukseksi 48 viikon päivittäisellä käytöllä saadaan noin 17 kwh. Koneellisen poistoilmanvaihtojärjestelmän puhaltimen kulutuksen keskimääräiselle pientalolle on laskettu olevan vuodessa noin 500 kwh. Eniten energiaa kuitenkin kuluttaa koneellinen tulo- ja poistoilmajärjestelmä. Lämmöntalteenotolla varustetun järjestelmän on todettu kuluttavan vuodessa sähköä noin 925 kwh. Nämä tulokset ovat laskelmia vuodelta 2000, jolloin pientalojen ilmanvaihtosysteemien jakaantuminen oli seuraava: painovoimainen ilmanvaihto liesituulettimella 80 %; koneellinen poistoilmanvaihto 9 %; koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto 11 % (Korhonen ym. 2002). Pientaloasuntojen ilmanvaihdon sähkönkulutuksen oletetaan kasvavan suhteellisen voimakkaasti vuoteen 2010 mennessä, sillä vuosittain valmistuu noin pientaloa, joista enemmistö varustetaan koneellisella ilmanvaihdolla. Nykyisissä rakennuksissa hallituin ja riittävin ilmanvaihto pystytään takaamaan koneellisella tulo- ja poistoilmajärjestelmällä. Etuna tässä menetelmässä lämmöntalteenoton ja lämmittämiseen käytettävän energian säästämisen lisäksi on tuloilman suodatus. Tuloilmasta on mahdollista suodattaa muun muassa sisätiloihin ulkoa tulevia epäpuhtauksia kuten katu- ja siitepölyjä (Heli 2006). Näin ollen tämä mekanismi on hyvä vaihtoehto terveyden kannalta. Korhosen tutkimustuloksista voidaan havaita, että itsessään tämä mekanismi kuluttaa ilmanvaihtojärjestelmistä eniten energiaa. Lämmöntalteenotto kuitenkin tekee koneellisesta tulo- ja poistojärjestelmästä energiatehokkaan ratkaisun, jossa terveysvaikutukset on samalla otettu huomioon Ilmanvaihdon käytön rajoittaminen Ilmanvaihdon suhteen on mahdollista tehdä useita erilaisia energiansäästötoimenpiteitä. Yksi vaihtoehto energian säästämiseksi on ilmanvaihdon käytön rajoittaminen ainoastaan sellaisiin hetkiin, jolloin kiinteistössä oleskellaan. Tällöin esimerkiksi toimistorakennuksissa ilmanvaihtojärjestelmä on mahdollista sulkea yön tai viikonlopun ajaksi ja käynnistää juuri ennen työntekijöiden saapumista. Ilmanvaihtokoneiston sulkemiseen ja käynnistämiseen arvioidaan liittyvän kuitenkin omat ongelmansa. Näitä ongelmia on käsitelty tarkemmin kappaleessa

16 Ilmanvaihtuvuuden vähentäminen Koneellista tulo- ja poistovirtausta pienentämällä rakennuksen ilmanvaihtuvuus ja energiankulutus vähenevät. Käytännössä energiansäästö on mahdollista toteuttaa vähentämällä kiinteistön koneellista ilmanvaihtovirtaa lämmityskauden aikana, jolloin sisä- ja ulkoilman lämpötilaeroihin perustuva painovoimainen ilmanvaihto on suhteellisen korkea. Tästä ilmanvaihdon periaatteesta käytetään nimitystä SAV (seasonally adapted ventilation), ja siihen liittyvää energiankulutusta on tarkasteltu muun muassa ruotsalaisessa terveysvaikutustutkimuksessa (Engvall ym. 2005). Tutkimus tehtiin kerrostalorakennuksessa, jonka yhdessä puoliskossa käytettiin ulkoilman lämpötilan mukaan vaihtelevaa alennettua ilmavirtaa (SAV). Kyseisellä talon puoliskolla ulkoilman lämpötila sääteli poistoilman virtausta, jolloin koneella ohjatun virtauksen osuus oli pienempi. Koneella ohjatun ilmanvaihdon osuus oli 0,35 ilmanvaihtoa tunnissa lämmityskauden (marraskuu - maaliskuu) aikana ja 0,6 muina aikoina (huhtikuu - lokakuu). Talon toisessa puoliskossa puolestaan käytettiin tasaisena pysyvää ilmavirtausta 0,5 ilmanvaihtoa tunnissa, joka kuitenkin lisääntyi talven aikana johtuen lämpövoimista. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että SAV -menetelmää sovellettaessa ilmanvaihtopuhaltimien sähkönkulutus väheni lämmityskaudella 17 %, kun vertailuna käytettiin normaalia tasaisen virtauksen ilmanvaihtomenetelmää. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että SAV-menetelmää käytettäessä energianhukka koneellisella ilmanvaihdolla varustetusta rakennuksesta vähenee 13 %. SAV -menetelmän vaikutuksia sisäilman laatuun ja terveyteen tarkastellaan kappaleessa Lämmöntalteenoton tehostaminen Koneelliseen tulo- ja poistoilmajärjestelmään liittyvällä lämmöntalteenotolla voidaan säästää huomattava määrä energiaa. Lämmöntalteenotto on yksinkertaista toteuttaa lämmittämällä ilmanvaihtoon tarvittavaa ulkoilmaa sisältä poistettavalla ilmalla. Tapahtumassa poistoilma johdetaan huonetiloista ilmanvaihtokoneiston lämmönsiirtimeen, jossa poistoilmaan sitoutunutta lämpöä siirtyy tuloilmaan. Tyypillisesti lämmöntalteenottoon käytetään levylämmönsiirtimiä sekä pyörivää eli regeneratiivista lämmöntalteenottoa. Näillä mekanismeilla on erilainen kyky ottaa talteen lämpöä ja niiden vuosihyötysuhteet poikkeavat toisistaan. Vuosihyötysuhde on lämmöntalteenotossa tärkeä energiankulutukseen liittyvä suure, joka kertoo kuinka monta prosenttia ilmanvaihdon lämmitystarpeesta katetaan lämmöntalteenotolla. Vuosihyötysuhde antaakin parhaan kuvan rakennuksen ilmanvaihdossa säästettävästä energiamäärästä (LVI-talotekniikkateollisuus 2009a, Railio 2009). Regeneratiivinen lämmöntalteenotto perustuu hitaasti pyörivään kiekkoon tai roottoriin. Kiekon toinen puolikas sijaitsee koko ajan tuloilmapuolella ja toinen puolikas poistoilmapuolella. Kiekko ja sen kanavat varaavat lämpöä poistoilmapuolelta, jonka jälkeen kiekko pyörähtää puolen kierroksen verran. Kylmän tuloilman puolelle siirtyessään kiekko luovuttaa lämmön ulkoilmavirralle (Asikainen ym. 2000, LVI-talotekniikkateollisuus 2009a, Railio 2009). Pyörivä lämmönsiirrin on usein varustettu myös puhtaaksipuhallussektorilla, jolla roottori puhalletaan puhtaaksi poistoilman epäpuhtauksista. Tällä menetelmällä on mahdollista vähentää poistoilmasta tuloilman puolelle siirtyvien epäpuhtauksien määrää. Lisäksi lämmönsiirtimessä käytettävä kiekko voi olla hygroskooppinen eli kosteutta siirtävä. Pyörivällä lämmöntalteenotolla voidaan saavuttaa suurin vuosihyötysuhde, mikä on havaittavissa esimerkiksi ilmanvaihtojärjestelmiin erikoistuneen Swegon ILTO Oy:n lämmönsiirtimien tuote-esittelyselosteista (Swegon ILTO Oy). Selosteiden mukaan

17 17 esimerkiksi ILTO:n pyörivään kennoon perustuvilla R80 ja R120 malleilla voidaan saavuttaa noin 70 % vuosihyötysuhde. Levylämmönsiirtimissä käytetään paikallaan olevaa levypakkaa, jossa joka toisessa levyvälissä virtaa tuloilma ja joka toisessa poistoilma. Systeemissä lämpöä johtuu levyjen läpi ilmavirrasta toiseen (LVI-talotekniikkateollisuus 2009a). Levylämmönsiirtimet voidaan luokitella ristivirta-, vastavirta ja ristivastavirtalämmönsiirtimiin. ILTO:n ristivirtakennoilla vuosihyötysuhde on ainoastaan noin 50 %, ja vastavirtakennoilla noin 63 % (Swegon ILTO Oy). Näistä tilastoista voidaan päätellä, että energiaa säästävin lämmöntalteenottomenetelmä perustuu pyörivään kennoon Energiaa säästävän suodatusluokan valinta Ilmanvaihtojärjestelmissä käytettävillä suodattimilla on tärkeä merkitys ilmanvaihtokanaviston puhtaanapidon sekä haitallisten epäpuhtauksien erottamisen lisäksi energiankulutuksen kannalta. Suodattimet on jaettu erotuskykynsä perusteella erilaisiin suodatusluokkiin, jotka ovat G1-G4, F5-F9, H10-H14 ja U15-U17. Suodatusluokan numeroissa ylöspäin mentäessä hiukkasten erottelukyky kasvaa (LVI-talotekniikkateollisuus 2009b). Suodatusluokan kasvu kuitenkin lisää myös energiankulutusta, mikä on todistettavissa matemaattisten laskelmien ja ilmansuodattimiin erikoistuneen Halton Clean Air yhtiön julkaisemista eri suodattimien alkupainehäviötiedoista. Haltonin synteettiselle F5- hienosuodattimelle alkupainehäviö on 50 Pa ( 1 ). Korkeampaan suodatusluokkaan kuuluvan synteettisen F8-hienosuodattimen alkupainehäviö puolestaan on 115 Pa ( 2 ). Suodatusluokan kasvun energiankulutusta kohottava vaikutus on mahdollista todistaa kaavan E = Q * P * t * * 1000 avulla. Kaavassa E on energiankulutus (kwh), Q on ilmavirtaus (m 3 /s), P on keskimääräinen painehäviö (Pa), t on ilmanvaihtolaitteen toiminta-aika (h) ja on ilmanvaihtolaitteen puhaltimen hyötysuhde (Matela 2003). Esimerkkilaskussa voidaan käyttää seuraavia kuvitteellisia arvoja: Q = 0,94 m 3 /s, t = 14 h, = 0,55. Keskimääräinen painehäviö P korvataan suodattimien alkupainehäviöillä, jotka ovat 50 Pa (F5) ja 115 Pa (F8). Alapuolella on esitetty synteettisten F5- ja F8-hienosuodattimien kuvitteelliset energiankulutuslaskut. Synteettinen F5-hienosuodatin E = 0,94 m 3 /s * 50 Pa * 14 h * 0,55 * 1000 = kwh Synteettinen F8-hienosuodatin E = 0,94 m 3 /s * 115 Pa * 14 h * 0,55 * 1000 = kwh Yläpuolella olevista laskuista voidaan havaita, että alhaisemman suodatusluokan F5- hienosuodattimet kuluttavat vähemmän energiaa kuin F8-hienosuodattimet käytettäessä samoja ilmavirtauksia, ilmanvaihtolaitteen toiminta-aikoja sekä puhaltimen hyötysuhteita. Kaavalla voidaan todistaa, että alkupainehäviön kasvaessa myös energiankulutus kasvaa. Lisäksi on mahdollista todeta, että energiankulutus kasvaa korkeampaan suodatusluokkaan siirryttäessä, sillä Halton Clean Air yhtiön tuotekorttien mukaan suodatusluokan kasvaessa kasvavat myös suodattimien alkupainehäviöt. Näiden tietojen perusteella voidaan päätellä, että käytettäessä alhaisemman suodatusluokan suodattimia voidaan säästää energiaa. Suodatusluokan alentamisen lisäksi energiansäästö on mahdollista toteuttaa vähentämällä ilmanvaihtolaitteistossa käytettävien suodattimien määrää ja suodatustehokkuutta.

18 Energiansäästötoimet lämmitykseen liittyen Kiinteistössä lämmitys voidaan toteuttaa käyttämällä hyväksi esimerkiksi kaukolämpöä, huonekohtaisesti säädettävää suoraa tai varaavaa sähkölämmitystä, öljylämmitystä, puulämmitystä tai lämpöpumppua. Käyttökelpoisia menetelmiä ovat lisäksi aurinko- ja tuulienergia, jotka Suomen oloissa kuitenkin toimivat lähinnä täydentävinä energiamuotoina. Suomen kylmä ilmasto asettaa oman haasteensa kiinteistöjen lämmitykselle ja energiankulutukselle. Energiaa tulisi säästää, ja samalla koteihin tulisi taata lämpötilan kannalta viihtyisä ja terveellinen asuinympäristö. Tässä kappaleessa esitetään kiinteistöjen lämmitykseen liittyviä energiansäästötoimia Huoneen lämpötilan laskeminen Yksi merkittävä lämmitykseen liittyvä energiansäästötoimi on huoneen lämpötilan laskeminen. Jos kiinteistöä ei käytetä pitkään aikaan, lämpötila voidaan säätää esimerkiksi C asteeseen. Energiansäästöön keskittyneen palvelukeskuksen Motiva Oy:n tekemän raportin mukaan yhden asteen lämpötilan laskulla voidaan säästää jopa 5 % lämmitysenergiaa (Motiva 2008a). Henkilöiden ollessa rakennuksessa lämpötilojen liiallista laskemista on kuitenkin vältettävä Rakennuksen tiiveyden ja vaipan lämmöneristävyyden parantaminen Rakennuksen vaipan lämmöneristävyyttä ja rakenteiden tiiveyttä parantamalla on mahdollista säästää huomattava määrä rakennuksen lämmittämiseen käytettävää energiaa. Ilmanpitävän ja lämpöä eristävän vaipan avulla voidaan välttää turha lämmön karkaaminen. Ympäristöministeriön laatiman C3 Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaan rakennuksen vaipalla tarkoitetaan niitä rakennusosia, jotka erottavat puolilämpimän, lämpimän, erityisen lämpimän tai jäähdytettävän kylmän tilan ulkoilmasta, lämmittämättömästä tilasta tai maaperästä (Ympäristöministeriön C3 Suomen rakentamismääräyskokoelma 2008). Vaippaan kuuluvia rakenteita ovat muun muassa yläpohja, alapohja sekä ulkoseinät ovineen ja ikkunoineen (Motiva 2008a). Rakennuksen sisäisiä erilaisia tiloja toisistaan erottavia rakennusosia ei lasketa kuuluvaksi vaippaan (Ympäristöministeriön C3 Suomen rakentamismääräyskokoelma 2008). Hyvin eristetty vaippa on sisäpuolelta ilmanpitävä ja ulkopinnalta tuulenpitävä. Vaippa voi olla eristävyydeltään heikompi rakennuksen tietyissä kohdissa. Tällöin kuitenkin täytyy parantaa muiden vaipan osien eristävyyttä. Energiataloudellisuuden lisäksi lämpöä eristävä ja ilmanpitävä vaippa on tärkeä hyvän sisäilman ja asumismukavuuden kannalta, sillä sen avulla on mahdollista vähentää muun muassa vetoisuutta (Motiva 2008a). Rakennuksen ilmanpitävyyteen ja tiiveyteen voidaan vaikuttaa useilla eri keinoilla. Rakennusosien välisistä liitoksista ja saumoista täytyy tehdä mahdollisimman tiiviitä. Lisäksi parvekeovien tiivistämisellä ja ikkunoiden valinnalla on mahdollista vaikuttaa energiansäästöön. Ikkunoiden kautta voi karata suuri määrä lämpöä, ja niiden on todettu muodostavan jopa kolmanneksen myös hyvän rakennuksen lämmönhukasta. Ikkunoissa on suositeltavaa käyttää yksiosaista ikkunaruutua, sillä karmit vuotavat lasiosia enemmän lämpöä. Ikkunoiden eristävyyttä on mahdollista parantaa jalokaasutäytteillä ja selektiivilaseilla (Motiva 2008a).

19 19 Rakennuksessa haitallinen ilmavirtauksen kulkeutuminen rakenteen puolelta toiselle on mahdollista estää ilmansulun avulla, jonka on oltava yhtenäinen, ehjä ja tiiviisti saumattu. Rakennuksen ilmanpitävyyttä voidaan kuvata n 50 -luvulla, jonka tulisi olla alle 1,0 1/h. Tällä tarkoitetaan, että rakennuksen vaipan läpi virtaa korkeintaan yksi talon ilmatilavuus tunnissa paine-eron ollessa 50 Pa sisä- ja ulkoilman välillä. Taloissa, joissa ilmanpitävyyteen ei ole kiinnitetty huomiota, n 50 -luku voi kohota jopa yli 4,0 l/h. Ilmanpitävyydellä voidaan säästää paljon energiaa, sillä 1 pykälä n50-luvussa vastaa noin 6 %:a energiankulutuksessa (Motiva 2008a). Energiansäästöstä huolimatta rakennuksia ei tule tiivistää liikaa, eikä vaipoista tule tehdä liikaa lämpöä eristäviä, sillä nämä toimenpiteet voivat mahdollisesti johtaa kosteusongelmien muodostumiseen Ilmalämpöpumppu Ilmalämpöpumppu on laitteisto, jota voidaan käyttää hyödyksi asunnon lämmityksessä sekä jäähdytyksessä. Kyseistä laitteistoa käyttämällä voidaan säästää huomattavasti kiinteistön lämmittämiseen kuluvaa energiaa. Ilmalämpöpumppujen lämmönlähteinä käytetään ulkoilmaa tai ilmanvaihdon poistoilmaa, jotka muutetaan kompressorin avulla rakennuksen lämmitysenergiaksi suoraan huoneilmaan tai vesikiertoiseen lämmönjakojärjestelmään. Markkinoilla olevat ilmalämpöpumput ovatkin nimeltään ulkoilmalämpöpumppuja tai poistoilmalämpöpumppuja (Motiva 2008b). Ulkoilmalämpöpumput ovat ilmalämpöpumppuja, jotka sitovat lämpöä ulkoilmasta ja luovuttavat sitä sisäilmaan (Tuunanen 2009). Ne koostuvat tavallisesti ulko- ja sisäyksiköistä. Ulkoyksikköön kuuluvat komponentit ovat ilmasta lämpöä ottava patteri (höyrystin), kompressori sekä automatiikan ohjauslaitteet. Sisäyksikköön puolestaan kuuluu lämmitettävää tai jäähdytettävää ilmaa kierrättävä puhallinpatteri (Motiva 2008b). Ulkoilmalämpöpumput voidaan luokitella ilma-ilmalämpöpumppuihin (IILP) tai ilmavesilämpöpumppuihin (IVLP) (Tuunanen 2009). Ilma-vesilämpöpumpuilla on sisäilman lämmittämisen lisäksi mahdollista luovuttaa lämpöä vesikiertoiseen järjestelmään ja lämmittää käyttövettä. Ilma-ilmalämpöpumppua voidaan puolestaan sisäilman lämmittämisen lisäksi käyttää myös sisäilman jäähdyttämiseen, jota varten ilmalämpöpumpun koneisto käännetään toimimaan päinvastaisesti. Tällöin sisäyksikkö jäähdyttää sisäilmaa ja ulkoyksikkö huolehtii lämmön poistamisesta ulos (Motiva 2008b). Ulkoilmalämpöpumppujen käyttöön liittyy tiettyjä ongelmia. Niiden toiminta riippuu muun muassa ulkoilman lämpötilasta, ja lämpötilan laskiessa alle -20 C niiden suorituskyky on huono. Täten esimerkiksi Suomessa ilma-ilmalämpöpumpulla ei voida kattaa talven kylmimmän vaiheen lämmitystehontarvetta, ja siksi sitä voidaan käyttää ainoastaan päälämmitysjärjestelmän lisälaitteena. Ilma-ilmalämpöpumppua on järkevintä hyödyntää suoran sähkölämmityksen rinnalla, jolloin syksyllä ja keväällä säästyy sähköä. Vuositasolla ulkoilmalämpöpumpuilla voidaan säästää huomattava määrä energiaa. Ilmailmalämpöpumpuilla energiansäästö voi olla noin % koko asunnon lämmitysenergiasta. Ilma-vesilämpöpumpuilla on puolestaan mahdollista säästää noin % lämmitysenergiantarpeesta, kun vertailukohteena käytetään suoraa sähkölämmitystä. Energiansäästö on riippuvaista ilmalämpöpumpun mitoituksesta, sisäyksikön sijoittelusta, lämmitysenergiantarpeesta sekä maantieteellisestä sijainnista (Motiva 2008b).

20 20 Poistoilmalämpöpumppu käyttää lämmönlähteenä rakennuksesta koneellisesti poistettavaa lämmintä ilmaa, joka on yleensä peräisin rakennuksen kosteista tiloista. Lämpimän poistoilman energia voidaan ottaa talteen poistoilmalämpöpumpulla, joka siirtää edelleen lämmitysenergiaa rakennuksen muihin tiloihin puhallettavaan tuloilmaan, lämpimän käyttöveden lämmittämiseen tai lämmitysjärjestelmän käyttöön. Tilojen ja veden lämmityksen lisäksi poistoilmalämpöpumppu huolehtii rakennuksen ilmanvaihdosta. Järjestelmän käyttö vaatii toimiakseen riittävän ilmanvaihtuvuuden (noin 0,5 kertaa rakennuksen ilmatilavuus tunnissa). Poistoilmalämpöpumpulla voidaan tuottaa lämpöä vakioteholla ulkoilman lämpötilasta riippumatta johtuen tasaisen lämpimänä pysyvästä sisäilmasta. Kyseisellä laitteella voidaan säästää noin 40 % lämmitysenergiasta. Sillä ei kuitenkaan voida kattaa kaikkea talon tarvitsemaa energiaa, vaan suuren lämmitystarpeen aikana osa energiasta tuotetaan poistoilmalämpöpumpun sähkövastuksilla (Motiva 2008b, 1 ) Energiansäästötoimet ilmastointiin liittyen Ilmastoinnilla tarkoitetaan huoneilman puhtauden, kosteuden, lämpötilan ja ilman liikkeen hallintaa tulo- ja kierrätysilmaa käsittelemällä (Ympäristöministeriön D2 Suomen rakentamismääräyskokoelma 2008). Ilmanvaihdon lisäksi ilmastointiin voi kuulua ilman lämmitystä, jäähdytystä sekä kostutusta, joista kukin lisää energiankulutusta. Näitä toimenpiteitä vähentämällä energiaa on mahdollista säästää. Menetelmien vähennyksen jälkeen on mahdollista toteuttaa korvaavia toimenpiteitä, joilla viihtyisä asuinympäristö voidaan edelleen taata. Esimerkiksi koneellisen jäähdytyksen määrää vähennettäessä voidaan lisätä yöaikaista vapaata jäähdytystä eli tuuletusta, jossa huoneiden ilmaa ja rakenteita jäähdytetään huoneilmaa kylmemmällä ulkoilmalla. Ilmastoinnin lämmityksen suhteen energiaa on mahdollista säästää muun muassa jo aiemmin mainituilla rakennuksen tiiveyden ja vaipan lämmöneristävyyden parannustoimilla. Ilmastoinnin jäähdytystoiminnon kuluttamaa energiaa voidaan säästää myös laitteiston oikeanlaisella sijoittamisella. Yleisesti toimisto- ja asuinympäristöissä ilmastoinnin tuloilmaaukot sijaitsevat korkealla (CAC = ceiling-based air-conditioning). Matalalle sijoitetussa ilmastoinnissa (FAC = floor-based air-conditioning) voidaan kuitenkin käyttää korkeampaa tuloilman lämpötilaa kuin CAC systeemissä. Tästä johtuen FAC-systeemi kuluttaa vähemmän energiaa saman jäähdytystarpeen takaamiseen kuin CAC-systeemi. FACsysteemillä viilentävä ilma voidaan puhaltaa suoraan oleskelualueelle. CAC-systeemiä käytettäessä tuloilman on oltava kylmempää johtuen siitä, että se sekoittuu lämpimän sisäilman kanssa, ja viilennykseen tarkoitettu ilma lämpenee oleskelualueelle kulkeutuessa. Gao ym. (2009) havaitsivat, että FAC-systeemiä käytettäessä energiaa voidaan säästää 6,9 % Energiansäästötoimet valaistukseen liittyen Valaistuksen vähentäminen ja optimointi Kiinteistön valaistukseen liittyy merkittävä energiansäästöpotentiaali. Luonnonvaloa tulisi käyttää aina kuin mahdollista energiaa kuluttavan tavallisen valaistuksen sijasta. Valot tulisi myös sammuttaa aina, kun kiinteistössä ei oleskella. Lisäksi liikkeentunnistimilla sekä