5,0 C P1: 3,6 C. A1 mean: 1,1 C A2 mean: 0,5 C Timo Kauppinen 1

Transkriptio

1 Rakennukset mukaan ilmastokamppailuun Virolais Suomalainen yhteistyöseminaari Tallinnassa ja Kuresaaressa Lämpökuvaus rakennusten toimivuuden ja energiatehokkuuden arvioinnissa. Timo Kauppinen VTT P1: 3,6 C 5,0 C A1 mean: 1,1 C A2 mean: 0,5 C 5,0 C Timo Kauppinen 1

2 Monitorointi tasotestivertailu päätöksenteko Lämpökuvaus voidaan yhdistää osaksi rakennusten kuntotutkimusta ja energiakatselmusta Ennen kuntotutkimuksia ja energiakatselmuksia olisi hyvä tietää rakennuksen energiankulutus verrattuna aikaisempaan kulutukseen sekä myös muihin vastaaviin rakennuksiin Kulutustietojen tasotestivertailujen (benchmarking) avulla voidaan toimenpiteet kohdistaa

3 Lämpöolot Rakenteet ja ulkovaippa Lämpöolot ja sisäolosuhteet riippuvat Rakennuksen vaipan toimivuudesta Ilmanvaihdon toimivuudesta Lämmitysjärjestelmän toimivuudesta Sisäisistä ja ulkoisista kuormista (sää, käyttäjät ym)

4 Rakenteet ja ulkovaippa Rakennuksen ulkovaipan katselmointi: Ikkunat ja ovet o Kylmäsiltariskit o Suunnitteluratkaisut o Toimivuus täytyy tarkistaa asennus ja käyttövaiheen aikana

5 Lämpökuvauksen avulla voidaan määrittää pintalämpötilajakauma o Eristepuutteet ja kylmäsillat o Tulosten tulkinta tärkeää! Rakenteet ja ulkovaippa Lämpökuvaus 25,0 C ,5 C Sähkörasiavuoto alipaineessa

6 Rakenteet ja ulkovaippa Lämpökuvaus Pintalämpötilajakauman määritys o Sisä/ulkopuolinen kuvaus o Ulkokuvaus: Tuuletusraon vaikutus o Tarvitaan riittävä lämpötilaero o Vakio olosuhteet o Tuulen ja auringon vaikutus o Dynaaminen lämpökuvaus (muuttuvat olosuhteet) o Kosteus, delaminaatio, pinnan alaiset rakenteet ym

7 Rakenteet ja ulkovaippa Lämpökuvaus >4.9 C < 5.1 C Tyypillinen elementtikerrostalon ulkoseinä (Mustamäe)

8 Rakenteet ja ulkovaippa Hallitsematon ilmanvaihto = ilmavuodot rakenteiden läpi Ilmanvaihdon energiatehokkuutta jasisäilman laatua ei voida kontrolloida jos ilmavuotoja esiintyy o Ilmavuodot voidaan määrittää tiiviysmittauksella joko erillisellä laitteistolla tai rakennuksen omaa ilmanvaihtojärjestelmää käyttäen o Kylmä sisään virtaava ilma jäähdyttää rakenteita o Ilmavuotoreitit paikallistetaan lämpökuvauksella

9 Rakenteiden tiiviys Rakennus tai sen osa voidaan paineistaa (alipaineistaa) puhaltimien avulla. Paine eron ylläpitämiseksi tarvittava ilmamäärä mitataan ja määritetään ilmavuotoluku n 50 [1/h] (jos on käytetty 50 Pa paine eroa) Koekohde, tiiviyskoe 10 Vuotilmavirta, m3/s Paine ero ulko ja sisäilman välillä, Pa

10 Rakenteet ja ulkovaippa Lämpöolomittaukset Lämpöolot Vetomittaukset Esim. Suurten ikkunapintojen läheisyydessä Tuloksia verrataan ns. vetokäyriin Muita menetelmiä: o Lämpövirtamittaukset o Pallolämpötila 0,4 VETOKÄYRÄT 0,35 Ilman liikenopeus 0,3 0,25 0,2 0,15 VK3 VK2 VK1 0,1 0, Lämpötila VK1 VK2 VK3 Power (VK1) Power (VK2) Power (VK3)

11 Painesuhteet pitää mitata aina Rakenteet ja ulkovaippa Ilmanvaihtojärjestelmät tulee olla tasapainossa 25,0 C ,5 C

12 Sähkölämmityspatteri ikkunakonvektio 23,5 C Ka: 23,3 C 22 KA: 16,6 C SP01: 26,9 C 16 13,5 C

13 Rakennusten ulkovaippa, uimahalli ja hyppytorni (Suomi) Alue 1, max: 3,5 C 2,0 C 2 Alue 1, max: 3,4 C 2,0 C Piste 1: 7,7 C 6 Alue 2, ka: 9,4 C 6 Alue 2, ka: 10,2 C 8 Piste 2: 6,9 C Piste 1: 5,7 C 8 Piste 2: 8,8 C ,0 C 12 12,0 C Uimahallin korkea hyppytorniosa on ylipaineinen höyrynsuluissa puutteita. Lämmin ja kostea sisäilma Tunkeutuu rakenteisiin ja kondensoituu

14 Esimerkkejä, Tallinn, Maaliskuu 2006 Auringon vaikutus 5,0 C A1 mean: 2,6 C A2 mean: 0,4 C P1: 0,7 C 2 4 5,0 C Auringon säteilyn vaikutuksen alla olevat julkisivut lämpenevät varjossa oleviin verrattuna auringon vaikutus otettava aina huomioon

15 Esimerkkejä, Tallinn, Maaliskuu 2006 päiväkoti 5,0 C 4 A2 mean: 0,0 C 2 P1: 1,1 C 0 A1 mean: 1,3 C 2 4 5,0 C

16 Esimerkkejä, Tallinn, Maaliskuu 2006 päiväkoti Tämä päiväkoti on 60 luvulla rakennettu, rakenteiltaan peruskorjaamaton päiväkoti Ikkunoiden kunto heikko Ulkoseinien eristystaso heikko Lämmitysjärjestelmän ulkoseinissä olevat runkonousut havaitaan lämpökuvissa Lämpökuvissa puutteet näkyvät selvästi

17 Päiväkoti Uusittu ulko ovi, lämpövuotoa 5,0 C A2 max: 6,1 C A1 mean: 0,1 C P1: 0,8 C 5,0 C

18 Päiväkoti Makuuhuoneen seinä 7,5 C SP01: 1,6 C A1 mean: 5,4 C ,0 C

19 Päiväkoti Lämpöjohto, pintalämpötila todellisuudessa >60 C 30,0 C 30 A1 max: *58,5 C 25 A2 mean: 24,0 C P1: 23,4 C ,0 C

20 Esimerkkejä lämpökuvauksesta, päiväkoti P1: 56,9 C A1 max: 58,2 C 60,0 C A2 max: 44,5 C 20 Patterin lämpötila max >60 C, toimii hyvin (tasainen pintalämpötilajakauma) sisälämpötila kuitenkin vain18 19 C 15,0 C

21 Päiväkoti, ikkunarakenteita A2 min: 10,9 C tiivistepuutteita 25,0 C 25 P1: 15,6 C 20 A1 min: 1,2 C ,0 C 25,0 C 25 A1 min: 2,0 C A2 max: 53,6 C 10 P1: 52,7 C 5 5,0 C

22 Esimerkkejä, päiväkoti ikkunarakenteita A1 mean: 27,7 C 30,0 C 30 A2 mean: 18,9 C Tiiviste ja kittauspuutteita 25 A3 min: 6,2 C 20 P1: 23,0 C 15 15,0 C 30,0 C 30 P2: 30,1 C A1 min: 8,5 C P1: >60,4 C 15 15,0 C

23 Esimerkkejä päiväkoti. yläpohja ja ikkunarakenteita A2 mean: 17,6 C P1: 19,5 C 25,0 C A1 min: 13,7 C A2 mean: 16,0 C 15,0 C 25,0 C 25 A1 min: 4,2 C ,0 C

24 Esimerkkejä koulu Koulu jota ei ole peruskorjattu Lämmitysjärjestelmän toimivuus ja säätö Ulkovaipan kylmäsillat Ulkovaipan mahdolliset kosteusvauriot

25 Koulu (ei peruskorjattu) lämmityksen säätö ei toimi, ikkunatuuletusta A1 max: 21,6 C 10,0 C 10 5 A2 mean: 2,5 C 0 Ylemmät kerrokset liian lämpimiä P1: 6,7 C 5 5,0 C P2: 2,2 C 10,0 C 10 P1: 9,0 C 5 A1 mean: 3,1 C A2 mean: 4,8 C 0 5 5,0 C

26 Koulu, ulkoseinä 6,9 C 6 P1: 2,2 C 4 A1: 2,0 C 2 A2: 1,2 C ,0 C Ulkoseinässä todennäköisesti kosteusvaurioita sekä eristepuutteita

27 Koulu, voimistelusali esimerkki konvektiosta 40,0 C ,0 C A2 mean: 15,8 C A1 mean: 16,4 C P1: 10,6 C 25,0 C A3 ka: 37,6 C 10 10,0 C

28 Koulu, voimistelusali kylmäsiltoja A2 mean: 14,6 C 20,0 C A1 min: 9,1 C P1: 16,0 C 10 10,0 C 20,0 C A2 min: 6,6 C A1 min: 4,3 C 10 P1: 13,6 C 5 5,0 C

29 Koulu, yhteisiä tiloja P1: 13,9 C 25,0 C A1 min: 6,4 C A2 mean: 35,5 C ,0 C A2 mean: 20,3 C A1 mean: 0,4 C 25,0 C P1: 19,8 C ,0 C

30 Esimerkkejä, peruskorjattu Ilmanvaihtojärjestelmän läpiviennit Ilmanvaihtokanavien eristykset, LTO:n tehokkuus

31 Peruskorjattu koulu, matalat tuloilman lämpötilat (eristepuute, huono lämmön talteenotto?) 25,0 C 25 A1 min: 6,1 C A2 min: 5,4 C 20 P1: 16,2 C ,0 C Vertaa ruokasalin katon tuloilmaventtiilien lämpötilaeroja P1: 18,7 C A1 min: 16,4 C A2 mean: 18,7 C 24,3 C ,5 C

32 Lämmönjakohuone 2006 A1 max: 84,2 C 75,5 C A2 mean: 56,1 C P1: 58,0 C 20 20,0 C Eristämättömiä putken osia

33 Esimerkkejä, Tallinn, Maaliskuu ,0 C 5 A1 max: 3,0 C 0 A2 mean: 5,2 C 5 P1: 0,5 C 10 10,0 C A1 max: 7,3 C P1: 0,8 C 5,0 C 5 0 Lämpövuoto katossa Konehuoneen ovi ja eristykset 5 A2 mean: 4,0 C 10 10,0 C

34 Esimerkki, päiväkoti 70 luvulla rakennettu päiväkoti Lämmitysjärjestelmä (lämmönjako) peruskorjattu

35 Esimerkki, päiväkoti 5,0 C 5 P1: 0,2 C A1 ka: 4,8 C 0 A2 ka: 3,4 C ,0 C Lämpövuotoa perustusten kautta

36 Esimerkki, päiväkoti A1 av: 3,9 C 0,0 C 0 2 P1: 0,6 C 4 A2 av: 3,9 C ,0 C Välipohjarakenne kylmäsiltana

37 Esimerkki, päiväkoti 0,0 C 0 A1 ka: 4,6 C 2 P2 Temperature: 0,9 C A2 ka: 4,0 C 4 6 P1: 2,9 C ,0 C Yläpohjarakenteen lämpövuodot

38 Esimerkki, päiväkoti 0,0 C 0 A1 max: 0,4 C 2 4 A3: 4,7 C A2 av: 5,5 C P1: 5,9 C ,0 C Yläpohjarakenteen lämpövuodot

39 Esimerkki, päiväkoti P1: 5,9 C 0,0 C 0 2 A2 av: 4,3 C A1 av: 3,5 C ,0 C Mahdollisia kosteusvaurioita (rakenne jäähtyy auringon vaikutuksen jälkeen)

40 Esimerkki, päiväkoti P1: 5,5 C A1 0,0 C A ,0 C Ikkunarakenne, ikkunapeltien alta kosteus pääsee rakenteisiin. Huom ikkunoiden lämpötilaerot: Ylempi ikkunarivi näkee kirkkaan iltataivaan, alempi viereisiä rakennuksia

41 Esimerkki, päiväkoti 28,0 C 25 A1 min: 0,8 C P1: 25,8 C A2 av: 26,0 C 8,0 C 10 Ikkunarakenne, tiivistevuotoa

42 Esimerkki, päiväkoti 23,0 C A1 av: 17,8 C P1: 17,5 C 18 A2 av: 14,9 C ,0 C Lattiarakenne, lattia ulkoilmaa vasten, kantava rakenne nähtävissä, kylmäsilta

43 Esimerkki, asuntola (USA) A1 av: 11,8 C 15,0 C 15 A2 av: 9,4 C 10 5 P1: 12,1 C 0 0,0 C Päätyseinä, ylemmissä kerroksissa ylilämpöä, kylmäsiltoja

44 Esimerkki, asuntola (USA) A1 av: 11,8 C 15,0 C 15 A2 av: 9,4 C 10 5 P1: 12,1 C 0 0,0 C A1 max: 16,7 C 15,0 C A2 av: 9,4 C 5 P1: 9,1 C 0 0,0 C Päätyseinä, ylemmissä kerroksissa ylilämpöä, kylmäsiltoja ikkunoiden toimivuus

45 Laskennalliset tarkastelut Yksinkertaisilla ohjelmistoilla voidaan arvioida energiansäästömahdollisuuksia muuttavalla esim seinien ja ikkunoiden U arvoja ja hallitsematonta ilmanvaihtoa

46 Energiankulutuksen tavoite ,7 VTT BUILDING AND TRANSPORT Laskennalliset tarkastelut VTT ENERGIA JUNIOR 1.0 Suhteellinen eristystaso kuvaa kohteessa käy Kohde Mustakivi 2200 brm 2 kokonaiskerrosala tettyjen rakenteiden ja RakMK:n minimivaati Osoite asm 2 asuntopinta ala musten suhdetta Mitä alhaisempi luku on, sitä Laatija rm 3 rakennustilavuus paremmat ovat rakenteet rm 3 lämmin rakennustilavuus Paluu 3500 o Cvrk Lämmitystarveluku, S 17 0,3 KOHDE (1) (2) (1 * 2) Normi Mepi 1 Vaipan rakenteet u arvo * m 2 ** W/Km 2 2 Asukkaiden lkm, hlö 50 0,25 0,15 0,128 Alapohja,maanvarainen 0, , Vedenkulutus, l/hlö,vrk** 100 0,2 0 Alapohja, tuulettuva 0,00 0, Ikkunoiden suuntaus, % 0,25 0,13 0,197 Ulkoseinä 0, , etelä länsi itä pohj 0,16 0,08 0,116 Yläpohja 0, , % 20 % 20 % 30 % 100 1,4 1,2 0,352 Ikkunat 3,00 540, LTO:n vuosihyötysuhde, %*** 1,4 0,7 0,027 Ulko ovet 2,50 42, Ilmanvuotoluku, 1/h**** 3,0 0,81949 * tähän merkitään kohteessa käytetty u arvo 2,093 7 Taloussähkö, kwh /v * ** tähän merkitään suunnitelmasta mitatut pinta alat. 8 Aurinkokeräin 0 Suhteellinen eristystaso 255 % 9 Maalämpöpumppu 0 ** oletusarvo 120 l/hlö,vrk. *** RakMK.n minimivaatimus, käytetään todellista LTO:n vuosihyötysuhdetta. **** jos tiedossa kohteeessa mitattu ilmanvuotoluku, käytetään stiä. Päästöjen arviointi 0 Kansi Lämmöntarve Kwh/asm 2 kwh kwh/asm 2 Normitalo Johtumishäviöt Kohde 264, alapohja MEPI talo 40, ulkoseinä yläpohja ikkunat ulko ovet Hallittu ilmanvaihto Vuotoilmanvaihto CO 2 päästöt Lämmin käyttövesi ###### Sisäiset lämpöenergiat , Yhteensä ,2 kw h/ asm2,v Aurinkokeräin 0 0,0 CO 2 päästöt Maalämpö 0 0,0 kg kg/asm 2, v Yhteensä ,0 Lämpö ja sähkö yhteensä ,

47 Laskennalliset tarkastelut Mustakivi lähtötilanne: Ilmavuotoluvuksi arvioitiin 3 1/h 50:n Pa alipaineessa. Ilmanvaihdoksi arvioitiin 0,8 1/h. Ei lämmön talteenottoa. Parannetaan eristystasoa ja pienennetään ilmavuotoja:

48 Laskennalliset tarkastelut Lämmöntarve Kwh/asm 2 kwh kwh/asm 2 Normitalo Johtumishäviöt Kohde 127, alapohja MEPI talo 40, ulkoseinä yläpohja ikkunat ulko ovet Hallittu ilmanvaihto Vuotoilmanvaihto CO 2 päästöt Lämmin käyttövesi ###### Sisäiset lämpöenergiat , Yhteensä ,9 Aurinkokeräin 0 0,0 CO 2 päästöt Maalämpö 0 0,0 kg kg/asm 2, v Yhteensä ,0 Lämpö ja sähkö yhteensä ,

49 Laskennalliset tarkastelut Lämmitysenergian tarve laskee 57 Mwh:ta 27 Mwh/m3/vuosi, 569 MWh :ta 274 MWh:iin. Suomalaisilla kaukolämmön hinnoilla säästöt ovat 40 /MWh*( ) = /a ja /5 v. Ilman korkoa 5 v takaisinmaksuajalla mahdollistaa inestoinnin.. Mitatut arvot ( ) olivat korkeampi, MWh. Jos LTO olisi 50 %, kulutus olisi 175 MWh, 17,5 MWh/m