Tulevaisuuden talojen haasteita onnistuuko energiasuunnittelu? Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia

Transkriptio

1 Tulevaisuuden talojen haasteita onnistuuko energiasuunnittelu? Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia Laatupäällikkö Pekka Seppälä

2 RESCA hanke Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia Oulun Tekes-hanke: Uudispientalojen rakentaminen Oulussa eri energialähteiden alueille alkaen energiamääräysten ja ERA17:n kehityslinjaukset huomioiden. Toimivat konseptit: energialähde + rakennus yhdessä (toimivuuden varmistaminen tärkeää)

3

4 RESCA hanke Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia Miksi hybridiratkaisuja? Hybridi = käytössä samanaikaisesti useampia energianlähteitä - parannetaan energian toimitusvarmuutta / toiminta katkokset, tarvittava energia kerätään pienistä eriaikaisista lähteistä - varaudutaan ostoenergian reaaliaikaiseen hinnoitteluun, energia kallista kun sen sitä eniten tarvitaan / pelko - energiapolitiikka (hinta, tuotanto, jne) ja määräykset kehittyvät lähiaikoina nopeasti, kuluttajan on hyödyllistä säilyttää sopeutumiskyky kehitykseen ei pussinperäratkaisuja / -valintoja

5 Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia Selvitettäviä / arvioitavia asioita mm; Selvitystyö 1: Uusiutuvien energialähteiden lukumäärä ja valintajärjestys pientalon hybridikoostumukseen energiantuotannon (kustannus)-tehokkuuden, hankintahinnan, toimintavarmuuden (energiansaannin) varmistamisen, käytettävyyden, energiamääräysten muutoksiin mukautumisen ja pitkäkestoisuuden näkökulmista.

6 Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia Selvitystyö 2 Hybridien energialaitteiden ja -järjestelmien kehityspolun ja hintakehityksen ennakointi sekä kehityksen epäjatkuvuuskohtien vaikutusten arviointi.

7 Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia Selvitystyö 3 Hiilineutraalin passiivitalon rakenteiden nopeaan ja laajaan käyttöön soveltuvan riskikartoituksen kehittäminen tavoitteena taata / turvata valmistuvan energiatehokkaan rakennuksen toteutuksen riskitön onnistuminen ja todeta se käyttöönottovaiheessa

8 Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia

9

10 Tämän päivän konsepteja Konseptit tämän hetken tietämyksen mukaan eri energianlähteiden alueille Periaatteena, että kaikkea mahdollista ei ole tavallisen talonrakentajan taloudellisesti järkevää laittaa samaan taloon. Ylimonimutkainen on lähes mahdoton saada kohtuuhintaisella taloautomaatiolla toimimaan kokonaisuutena. Hyvin monet laitteet hanskaan ottava taloautomaatio voi maksaa e ja on täysin uniikki tuote.

11 Konseptien periaatteita: Rakentaja tiedostaa oman elämäntavan, käytettävissä olevan vapaaajan ja arvot: Selvitetään rakentajan oma halukkuus/mahdollisuus aktiivisuuteen ja vaivannäköön lämmityksessä (esim. polttopuiden teko takkaan, mielenkiinnon teknisiin järjestelmiin jne.) Millä hinnalla ja mistä rakennuttaja/asukas saa polttoainetta (onko edullista puuta, tykkääkö tehdä vapaa-aikana metsätöitä ja ovatko polttopuut kohtu etäisyydellä?) Selvitetään lämmitysratkaisun ekologiset, taloudelliset ja mukavuus tekijät Voidaanko valittua lämmitysmuotoa muuntaa ja kehittää tulevaisuudessa parempaan? (muuntojoustavuus, teknisen tilan koko jne.) Selvitetään rakentajan näkemys lämmitysmuodosta (haluaako nähdä vaivaa energian hankinnassa ja säästää energiakuluissa vai haluaako helppohoitoisen lämmitysjärjestelmän, joka voi olla elinkaarikustannuksiltaan hieman kalliimpi)? Useita oikeita lämmitysmuotoja, kun asiaa lähestytään eri näkökulmista

12 Konseptien periaatteita: Kaikille rakennuksille yhteiset peruskriteerit: Energia-arkkitehtuuri ja ilmaisenergioiden hyödyntäminen, tilatehokkuus (mm. varjostukset, suuntaus, kesällä ylilämpenemisen esto, lämmityskaudella auringon lämpö sisään) Energiatehokas rakennus, pieni lämpöhäviö (väh. Oulun Energiakortti) Tutkitut, toimintavarmat ja turvalliset rakenteet Vesikiertoinen lämmönjakotapa (lattia- tai radiaattorilämmitys) Maapiirillä ilmanvaihdon esilämmitys Varalämmönlähteenä varaava takka varautuminen häiriötilanteisiin Valmius talon hengissä pysymiselle välttämättömän sähkön tuottamiseen sähkökatkon aikaan (akut, generaattori jne.) Muuntojoustava tekninen tila varautuminen tuunaukseen Talossa on valmius kytkeä uusiutuvia energialähteitä, kuten aurinkojärjestelmiä (talon suuntaus sellainen, että etelään/länteen on vapaita ja varjostamattomia pintoja). Tulisijojen moitteettoman toiminnan varmistus (korvausilma)

13 Konseptien periaatteita: 1 Rakennus kaukolämpöalueella: Ensisijaisesti suositellaan käytettäväksi kaukolämpöä, mutta myös muut lämmitysratkaisut mahdollisia. Pienissä ja energiatehokkaissa taloissa (alle 130 m2) tulee harkita myös muita lämmitysvaihtoehtoja kuin kaukolämpöä, koska kaukolämmön kiinteän maksun osuus kasvaa suhteettoman suureksi, kun kulutus jää pieneksi. Kaukolämmön yhteyteen ei ole taloudellisesti järkevää asentaa aurinkokeräimiä, eikä ilmalämpöpumppua. Valmius aurinkosähkön tuottamiseen kannattaa huomioida. (varautuminen sähkön hinnan nousuun ja syöttitariffiin) Varaava takka varalämmönlähteenä tulisi olla.

14 Konseptien periaatteita: 2 Rakennus ei ole kaukolämpöalueella Lähtökohtana kaikille rakennuksille yhteiset peruskriteerit (ks. edellinen sivu) KOKO (lämmitysmuotojen konseptit) Alle 100 kem2 HINTA (viitteellinen) HUOMIOITAVAA Halpa ja kevytrakenteinen lämmitysjärjestelmä, mahdollisesti jopa sähkö ilmalämpöpumppu Takka (kuuluu perusvalintoihin) Aurinkoenergian hyödyntämistä kannattaa harkita

15 Konseptien periaatteita: 2 Rakennus ei ole kaukolämpöalueella Lähtökohtana kaikille rakennuksille yhteiset peruskriteerit kem2 Hybridivaraaja sähkövastuksella ilmalämpöpumppu Vesitakka, aktiivipiipulla Aurinkokeräimet Hybridiohjaus- ja taloautomaatiojärjestelmä

16 Konseptien periaatteita: 2 Rakennus ei ole kaukolämpöalueella Lähtökohtana kaikille rakennuksille yhteiset peruskriteerit kem2 Hybridivaraaja sähkövastuksella PILP veteen Vesitakka, aktiivipiipulla Aurinkokeräimet Saunaan puukiuas LTO-piipulla Hybridiohjaus- ja taloautomaatiojärjestelmä Yhdistetty maalämpö ja PILP veteen (?)

17 Konseptien periaatteita: 2 Rakennus ei ole kaukolämpöalueella Lähtökohtana kaikille rakennuksille yhteiset peruskriteerit Yli 180 kem2 Maalämpö/ biopohjainen lämmitys Valmius jälkiasennukseen: Aurinkopaneelit Hybridiohjaus- ja Taloautomaatiojärjestelmä Nämä valinnat soveltuvat myös pienempiin taloihin, jos arvostaa helppokäyttöisyyttä ja on valmis maksamaan perusinvestoinnin

18 Konseptien haasteita: Riskitekijöitä/haasteita, jotka tulee tiedostaa ratkaisujen valinnassa ja suunnittelussa : Erittäin energiatehokkaissa ja/tai pienissä taloissa, varaavalla takalla lämmittäminen voi johtaa ylikuumenemisongelmiin. Ilman hybridiautomaatio-ohjausta voi esiintyä järjestelmien yhteentoimivuus ongelmia (toinen järjestelmä lämmittää, samaan aikaan kun toinen viilentää.) Polttoaineen hinta ja logistiikka (biopohjaiset polttoaineet, oman työn osuus) Järjestelmien monimutkaisuus ja säätö

19 Konseptien haasteita: Riskitekijöitä, jotka tulee tiedostaa suunnittelussa: Erittäin energiatehokkaiden talojen rakentamisessa riskien hallinta edellyttää rakennusprosessin koko laatuketjun toteutumista: 1) rakennuttajan laatutavoitteet, perälautana määräysten vähimmäistaso 2) suunnittelutiimin tiivis yhteistyö, suunnittelun aloituskokoukset: energia-arkkitehtuuri, rakennusfysiikka, talotekniikka, toteutuksen suunnittelu 3) työmaatoteutus suunnitelmien noudattaminen ja kosteudenhallin Sähkön- ja lämmönjakelun katkokset Laitteiden ja järjestelmien toimintavarmuus Rakennuksen väärinkäyttö ja säännöllisten huoltojen laiminlyönti

20 Kokemusperäisiä haasteita Energianlaskenta ja ohjelmat Perustuu osin historiatietoon RakMk D5 Talon elinkaari 50 v, mitä tapahtuu sen aikana Energian hinnan kehitys, historia 2*10:ssä vuodessa Laitteiden kehitys Varautuminen, ei pussinperäratkaisuja Kuvitellaan, että energiaselvitys toteutuu automaattisesti. Energiaselvityksen/todistuksen laskenta ei korvaa suunnittelua! Kun tavoitteena pieni E-luku Ohjelmat mahdollistaa ison aurinkokeräimien määrän laskennassa Ohjelmat mahdollistaa ison aurinkopaneelien määrän laskennassa Varaajan koko ei aina mahdollista kaiken tuoton hyödyntämistä ko. talossa investointi tuottaa heikosti, takaisinmaksuaika voi olla pidempi kuin laitteen käyttöikä. Ymmärtääkö sertifioitu laskija tarpeeksi kokonaisuudesta?

21 Kokemusperäisiä haasteita Suunnitellut ratkaisut eivät toimi lasketulla tavalla Syitä mm: Suunnittelijoiden yhteistyö puutteellista Toteuttajat etenevät omassa putkessaan Säätöjä ei tehdä tai ei osata tehdä oikein Kaikista laitteista ei saada informaatiota talon säätöjärjestelmään rajapinnat puuttuvat toimivat yksinäisinä susina

22 Kokemusperäisiä haasteita 15 vuotta vanhan talon energiankulutuksen jakauma. Esim. maalämpöpumpun taloudellinen kannattavuus hyvä!

23 Kokemusperäisiä haasteita Nykypäivän energiatehokkaan talon energiankulutuksen jakauma sähkön osuus merkittävä! Talon koon vaikutus laimenee! Kalliin investoinnin kannattavuus huononee!

24 Hiukkavaara Pilotti Millä voidaan vaikuttaa Tontin luovutusehdot Luvan myöntämisvaiheesssa lupaehtoihin, eli rakennusvalvontaan on toimitettava mm. Lämpösuunnitelmat Sähkösuunnitelmat säätölaitesuunnitelmat

25 Varaajan valintakriteerit Varaaja on hybridijärjestelmän sydän Oikea koko tärkeä Vrt akku, siihen mahtuu vain tietty määrä virtaa vaikka sitä olisi kuinka paljon saatavilla! Varautuminen esim. myöhemmin asennettaville aurinkokeräimille! Koko + kierukka Koon ja varaajan tyypin kriteerit tulossa! Nyt kun ollaan menossa hyvinkin pian kohti määrittelemätöntä nollaergiarakentamista,niin tulee mieleen että olisiko ajattelumallia syytä muuttaa? Pitääkö energiaa pystyä varastoimaan useaksi päiväksi tämän asian takia?, vai onko syy jokin muu kuten: Energiavaraaja toimii myös akkuna, kun lämmönjakelu(sähköt) on katkennut litran varaaja riittää energiatehokkaassa rakennuksessa tarjoamaan lämmön ja kevyen suihkun päiväksi ilman että varaajaa tarvisi pitää ylilämpöisenä. Lämmönjako voidaan hoitaa helposti esimerkiksi autonakkuun laitettavalla invetterillä, joka on yhdistetty kiertovesipumppuun. Nykyaikaisella automaatiolla on mahdolista hyödyntää spottisähkön tarjoamaa hinnan vuorokautisvaihtelua. järjestelmä on vastaava kuin yösähkövaraaja. Energiavaraajaa varataan kun sähkön hinta on halvinta. Tämän yhdistäminen esimerkiksi maalämpöpumppuun voisi olla järkevä vaihtoehto tulevaisuudessa. Suuremmalla varaajalla voidaan myös pidentää lämpöpumppujen käyntijaksoja

26 Lämpösuunnitelmien vaatimusmäärittelyn tarve! Kaukolämpö, öljylämpö tai suora sähkö lämmönlähteenä Kokemus hionut järjestelmän toimivaksi Hybrideistä kokemus paljon vähäisempi Suunnittelutaidossa ja mitoituksessa puutteita! Asennuksessa puutteita! Asennus tehdään työmaalla kuten arvioidaan parhaaksi Ensimmäiset toimitetut lämpösuunnitelmat puutteellisia! Vaatimusmäärittely osoittautui välttämättömäksi!

27 IV:n toiminnan varmistaminen Ilmamäärät Painesuhteet (kosteusriskien eliminointi) Talon tiiveys otettava huomioon Tulisijojen korvausilman ratkaisut ja toimivuus Liesituulettimen toiminta ja vaikutukset SFP-luku

28 IV:n toiminnan varmistaminen Vanha lomakemalli Vain ilmamäärät tulo- ja poistoilma! Ei IV-laitteen nopeutta merkitty! Ei päätelaitteiden tyyppiä merkitty! Tämän mukaan poisto noin 8 % suurempi kuin tulo ja alipaine! Maaliskuussa 2014 rakennuksessa n. 11 Pa ylipaine - kosteusriski!!! Mistä johtuu!

29 IV:n toiminnan varmistaminen lomakeluonnos

30 Tulevaisuuden talot ja uusiutuva energia

31 Kiitos! onko kysyttävää? kommentteja?