Aurinkoenergian hyödyntäminen Oulussa seminaari

Transkriptio

1 Rakennusvalvonta Postiosoite: PL 38, Oulun kaupunki Käyntiosoite: Solistinkatu 2 Puhelin: Faksi Aurinkoenergian hyödyntäminen Oulussa seminaari

2 Aurinkoenergian hyödyntämisen kaavoituksessa nykytila Aurinkoenergian hyödyntäminen Oulussa seminaari kaavoitusarkkitehti Eini Vasu

3 Oulun kaupungin ilmasto- ja energia sopimukset ja linjaukset Oulun kaupunki on sitoutunut 20 % päästövähennykseen vuoteen 2020 mennessä vuoden 1990 tasosta. -> Oulun Ympäristöohjelma 2014

4 Energiaviisas rakennettu Oulu Oulun ERA17-tiekartta (2012) Oulun ERA17 -tiekartta sisältää 31 erilaista toimenpidettä ekotehokkaan ja vähäpäästöisen rakennetun ympäristön aikaansaamiseksi keskeiset vastuutahot ja seurannan tiivistelmän Oulun 17 energiaviisasta askelta Energiatehokas maankäyttö: tehdään päästölaskennat ja energiatarkastelut kaikissa yleiskaavoissa ja merkittävissä asemakaavoissa Rakentamistapaohjeissa täsmennetään energiankulutuksen ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiskeinoja korttelitasolla Kaukolämmön ulkopuolisilla alueilla kehitetäänerilaisia ratkaisuja uusiutuvan energian käytön lisäämiseksi (RV) Hajautettu energiantuotanto Alueelliseen tarkastelun perustuvalla energiakartalla osoitetaan alueiden soveltuvuuksia uusiutuville energiamuodoille kuten esim. maa-, tuuli, bio- ja aurinkoenergialle. Rakentamisen ohjauksessa yhteistyön lisääminen Osaamisen kehittäminen id=829a3b8e-f71a-4b12-b791- c40d00cc9c0b&groupid=64417

5 Nykyohjeistus asemakaavoituksessa Passiivisen aurinkoenergian (valo ja lämpö) hyödyntäminen osana suunnittelua. Varjostustutkielmat. Yleissuunnitelmat tehdään myös energian osalta Rakennustapaohjeet Energiaan ja energiatehokkuuteen liittyvää asemakaavoituksen ohjeistusta on olemassa vähän Tutkimukseen perustuva selkeät ja helppolukuiset ohjeet puuttuvat Alueiden profilointia? Tärkeintä laadukas elinympäristö RT , Aurinkolämmitys

6 Aktiivisen ja passiivisen aurinkoenergian huomioon ottaminen asemakaavoitus- ja rakennussuunnitteluvaiheissa Oulun kaupungin alueella Selvitys ja ohjeet on laadittu yhteistyössä osana asemakaavoituksen Oulun asemakaavoituksen koordinoimaa INURDECO-kehittämishanketta ( ja Oulun Rakennusvalvonnan RESCA-hanketta ( Työryhmässä on ollut mukana Rakennusvalvonnasta: Seppälä Pekka; Hienonen Markku; Töyräs Aki ja Kauppi Esa Asemakaavoitus: Kallioniemi Leena, Klami Jere ja Eini Vasu Yleiskaavoitus: Korkala Paula Oulun Energia: Rasi Mikko ja Haapalainen Risto Oulun yliopisto: Kari Nykänen ja Ari Vuokila asiantuntijana: Ilkka Räinä Aktiivisen ja passiivisen aurinkoenergian huomioiminen asemakaavoitus- ja rakennussuunnittelun ohjausvaiheissa Oulun kaupungin alueella selvitys- ja ohjetyön on laatinut konsulttityönä Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy, alikonsultteinaan: Naps Systems Oy, Mikko Juntunen, Jodat Ympäristöenergia Oy, Timo Jodat ja Equa Simulation Finland Oy, Mika Vuolle ja Erkki Karjalainen.

7 Aktiivisen ja passiivisen aurinkoenergian huomioon ottaminen asemakaavoitus- ja rakennussuunnitteluvaiheissa Oulun kaupungin alueella Auringon säteilyn prosentuaalinen jakauma verrattuna optimaalisesti eteläänpäin suunnattuun aurinkopaneeliin. vasemmalla: saksalainen lähde Landesgewerbeamt Badenwürttemberg SUSREF 6.2.s49 oikealla: oululainen versio Lylykankaan ja hänen työryhmänsä tekemä versio

8 AURINKOENERGIA OULUSSA SELVITYS JA OHJEET Kimmo Lylykangas Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy

9 SELVITYSTYÖ PASSIIVINEN AURINKOENERGIA AURINKOSÄHKÖ AURINKOLÄMPÖ TYÖN VASTUULLINEN TARJOAJA JA PÄÄTOTEUTTAJA: Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy KIRJALLISUUSTUTKIMUS Aiempi tutkimus ja ohjeistus Laskentamenetelmät ja tietokannat Aiemmat laskentatulokset SIMULOITAVIEN RAKENNUSTEN MALLINTAMINEN AURINKOPANEELIEN INTEGROINTI RAKENNETTUUN YMPÄRISTÖÖN AURINKOKERÄIMIEN INTEGROINTI RAKENNETTUUN YMPÄRISTÖÖN ALIKONSULTIT DYNAAMINEN ENERGIASIMULAATIO IDA ICE 4.2 AURINKOPANEELIEN TUOTON OPTIMOINTI JA VAATIMUKSET SIJOITTELULLE AURINKOKERÄIMIEN TUOTON OPTIMOINTI JA VAATIMUKSET SIJOITTELULLE TkL Mika Vuolle Equa Simulation Finland Oy TkT Mikko Juntunen NAPS Systems Oy Timo Jodat Y-energia SIMULAATIOTARKASTELUT Yksi pientalo Yksi kerrostalo Yksi liikerakennus Määritellään optimaalinen ikkunapinta-ala ilmansuunnittain ja lasketaan suurin saatavissa oleva hyöty tilojen lämmitysenergiassa OPTIMOINTI Vuosittaisen tuoton maksimointi Oulun seudulla: optimaalinen suuntaus ja kallistuskulma Tuoton ja kulutuksen vastaavuuden optimointi asuinrakennuksissa: optimaalinen suuntaus ja kallistuskulma OPTIMOINTI Vuosittaisen tuoton maksimointi Oulun seudulla: optimaalinen suuntaus ja kallistuskulma Tuoton ja kulutuksen vastaavuuden optimointi asuinrakennuksissa: optimaalinen suuntaus ja kallistuskulma

10 SUUNNITTELUOHJE PASSIIVINEN AURINKOENERGIA AURINKOSÄHKÖ AURINKOLÄMPÖ TYÖN VASTUULLINEN TARJOAJA JA PÄÄTOTEUTTAJA: Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy Passiivinen aurinkoenergian hyödyntäminen -saavutettavissa oleva parannus E-luvussa rakennustyypeittäin -tilojen ja ikkunoiden suuntaus -optimaalinen ikkunapinta-ala ja lasitus -ylilämpenemisen estäminen Aurinkosähköjärjestelmät -saavitettavissa oleva parannus E- luvussa rakennustyypeittäin (paneelipinta-alaa kohti) -optimointivaihtoehdot -asemakaavoituksen ratkaisut -rakennustason ratkaisut -integrointi rakennettuun ympäristöön Aurinkolämpöärjestelmät -saavitettavissa oleva parannus E- luvussa rakennustyypeittäin (keräinpinta-alaa kohti) -keräintyypit -asemakaavoituksen ratkaisut -rakennustason ratkaisut -integrointi rakennettuun ympäristöön ALIKONSULTIT Suunnitteluohjeen kommentointi laskentatulosten osalta Suunnitteluohjeen kommentointi aurinkosähköratkaisujen osalta Suunnitteluohjeen kommentointi aurinkolämpöratkaisujen osalta TkL Mika Vuolle Equa Simulation Finland Oy TkT Mikko Juntunen NAPS Systems Oy Timo Jodat Y-energia

11 SELVITYSTYÖ

12 AURINKOENERGIAN PASSIIVINEN HYÖDYNTÄMINEN

13 KAKSI ENERGIATEHOKKUUSTASOA Normitalo, U-arvot Ulkoseinä 0,17 W/m 2 K Alapohja 0,16 W/m 2 K Yläpohja 0,09 W/m 2 K Ikkunat 1,0 W/m 2 K LTO 45 % Passiivitalo (nollaenergiatalo), U-arvot: Ulkoseinä 0,10 W/m 2 K Alapohja 0,10 W/m 2 K Yläpohja 0,07 W/m 2 K Ikkunat 0,7 W/m 2 K LTO 75 % Muuttujina ovat ikkunoiden suuntaus sekä lasin g-arvo, joka on a-tapauksessa 0,35 b-tapauksessa 0,5 (nykyiset aurinkotalot) c-tapauksessa 0,65 (tulevaisuuden aurinkotalot)

14 IKKUNOITA KOSKEVAT OLETUKSET JA ESIMERKKEJÄ MARKKINOILLA OLEVISTA TUOTTEISTA NORMITALO, EI SUUNNATTU LASKENNASSA KÄYTETTY ARVO 1,00 0,35 Iin Puunjalostus MSE 170 1,00 0,42 Eskopuu MSE-A ,00 0,40 Tiivituote Opti-m/1+2_C ,02 0,33 PASSIIVITALO, EI SUUNNATTU LASKENNASSA KÄYTETTY ARVO 0,70 0,35 Iin Puunjalostus MEK3A 170 0,66 0,38 Piklas MS2EA-170 A+/12 0,74 0,35 Tiivituote Opti-m/2+2_0.77 0,77 0,31 NORMITALO, SUUNNATTU LASKENNASSA KÄYTETTY ARVO 1,00 0,50 Iin Puunjalostus MEK3A 170 1,05 0,48 Eskopuu MSE-A ,06 0,55 Eskopuu MEK-A ,97 0,48 Piklas MEKA-131 A/2 1,03 0,49 PASSIIVITALO, SUUNNATTU LASKENNASSA KÄYTETTY ARVO 0,70 0,50 Iin Puunjalostus MEK3A 170 0,77 0,45 Piklas MEKA-131 A++/1 0,73 0,44

15

16 PERUSTAPAUS 1. kerros 15 % EI HUOMIOIDA EI HUOMIOIDA 25 % EI HUOMIOIDA 25 % MINIMIPINTA-ALA 1.3 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.3 m2 35 %

17 PERUSTAPAUS 2. kerros MINIMIPINTA-ALA 1.5 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.5 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.2 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.3 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.0 m2 MINIMIPINTA-ALA 0.9 m2 MINIMIPINTA-ALA 0.0 m2

18 AURINKOTALO 1. kerros 10 % EI HUOMIOIDA EI HUOMIOIDA 15 % EI HUOMIOIDA 15 % MINIMIPINTA-ALA 1.3 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.3 m2 60 %

19 AURINKOTALO 2. kerros MINIMIPINTA-ALA 1.0 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.5 m2 MINIMIPINTA-ALA 1.2 m2 MINIMIPINTA-ALA 0.3 m2 EI IKKUNAA MINIMIPINTA-ALA 0.8 m2 MINIMIPINTA-ALA 2.6 m2

20 IKKUNAPINTA-ALAN MUUTOS IKKUNAPINTA-ALAT laskentatapaus a laskentatapaukset b ja c PERUSTAPAUS, IKKUNOIDEN MINIMIPINTA-ALAT AURINKOTALO, IKKUNOIDEN MINIMIPINTA-ALAT m² % muutos m² % muutos POHJOINEN 15,0 0,075 POHJOINEN 10,0 ei muutu 1,5 1,0 ei muutu ITÄ 25,0 0,125 ITÄ 15,0 ei muutu mh 1,2 mh 1,2 ei muutu oh 1,3 oh 0,3 ei muutu ETELÄ 35,0 0,175 ETELÄ 60, m2 askelein kunnes koko eteläjulkisivu on lasia oh 0,0 oh 2,6 ei muutu k 0,9 k 0,8 ei muutu mh 1,3 mh 1,3 ei muutu mh 1,3 mh 1,3 ei muutu LÄNSI 25,0 0,125 LÄNSI 15,0 ei muutu oh 1,0 oh 0,0 ei muutu mh 1,5 mh 1,5 ei muutu yht ,0 yht ,0 IKKUNAPINTA-ALAN VARIOINTI kaikkia ikkunoita kasvatetaan samassa suhteessa 0,5 m2 (5%) kerrallaan IKKUNAPINTA-ALAN VARIOINTI eteläpinta-alaa kasvatetaan 0,5 m2 (5 %) kerrallaan kunnes koko eteläjulkisivu on lasia

21 5,0 5,9 6,7 7,5 8,3 9,1 9,9 10,8 11,6 12,4 13,2 14,0 14,8 15,7 16,5 17,3 18,1 18,9 19,7 20,6 21,4 22,2 AURINKOARKKITEHTUURI PASSIIVI- JA NOLLAENERGIAOMAKOTITALOISSA OULUSSA TILOJEN LÄMMITYSENERGIANTARVE kwh passiivitalo / g-arvo 0,35 / etelä passiivitalo / g-arvo 0,50 / kaakko passiivitalo / g-arvo 0,50 / lounas passiivitalo / g-arvo 0,5 / etelä passiivitalo / g-arvo 0,65 / kaakko passiivitalo / g-arvo 0,65 / lounas passiivitalo / g-arvo 0,65 / etelä IKKUNAPINTA-ALA % JULKISIVUSTA

22 5,0 5,9 6,7 7,5 8,3 9,1 9,9 10,8 11,6 12,4 13,2 14,0 14,8 15,7 16,5 17,3 18,1 18,9 19,7 20,6 21,4 22,2 AURINKOARKKITEHTUURI NORMIOMAKOTITALOSSA OULUSSA TILOJEN LÄMMITYSENERGIANTARVE kwh normitalo / g-arvo 0,35 / etelä normitalo / g-arvo 0,5 / kaakko normitalo / g-arvo 0,5 / lounas normitalo / g-arvo 0,5 / etelä normitalo / g-arvo 0,65 / kaakko normitalo / g-arvo 0,65 / lounas normitalo / g-arvo 0,65 / etelä IKKUNAPINTA-ALA % JULKISIVUSTA

23 ETELÄÄN SUUNNATTU AURINKO-OMAKOTITALO Normitalo säästö 5-17 % (max. 22 %) ikkunapinta-alasta riippuen Passiivitalo säästö 7-24 % (max. 31 %) ikkunapinta-alasta riippuen LOUNAASEEN SUUNNATTU AURINKO-OMAKOTITALO Normitalo säästö 4-15 % (max. 20 %) ikkunapinta-alasta riippuen Passiivitalo säästö 5-20 % (max. 26 %) ikkunapinta-alasta riippuen KAAKKOON SUUNNATTU AURINKO-OMAKOTITALO Normitalo säästö 4-14 % (max. 19 %) ikkunapinta-alasta riippuen Passiivitalo säästö 5-19 % (max. 25 %) ikkunapinta-alasta riippuen Huom! Ympäristön varjostus = 0 Säästö on niin suuri, että ympäristön varjostus huomioidenkin aurinkoenergian passiivinen hyödyntäminen on merkittävä energiansäästökeino Oulun seudulla. Säästö riippuu ikkunapinta-alasta Jos omakotitaloon tulee muustakin syystä suuret ikkunat, aurinkoenergia kannattaa kääntää hyödyksi rakennuspaikan salliessa. Näkökulma kannattaa huomioida asemakaavoituksessa.

24 102 passiivitalo / etelä / g-arvo 0,50 / TALO 101, ,5 lämmitysenergian tarve % ,5 99 ei rakennusta 15 m 20 m 30 m

25 passiivitalo / etelä / g-arvo 0,50 / METSÄ ei metsää 60 m 75 m 90 m lämmitysenergia tarve %

26

27 9,4 12,2 15,0 17,8 20,7 23,5 26,3 29,1 31,9 34,8 37,6 40,4 43,2 46,0 48,8 51,7 54,5 57,3 60,1 62,9 65,8 AURINKOARKKITEHTUURI PASSIIVI- JA NOLLAENERGIAKERROSTALOISSA OULUSSA passiivitalo / g-arvo 0,35 / etelä passiivitalo / g-arvo 0,50 / etelä passiivitalo / g-arvo 0,65 / etelä passiivitalo / g-arvo 0,35 / kaakko passiivitalo / g-arvo 0,50 / kaakko passiivitalo / g-arvo 0,65 / kaakko passiivitalo / g-arvo 0,35 / lounas passiivitalo / g-arvo 0,50 / lounas passiivitalo / g-arvo 0,65 / lounas

28 AURINKOARKKITEHTUURI NORMIKERROSTALOISSA OULUSSA ,4 15,0 20,7 26,3 31,9 37,6 43,2 48,8 54,5 60,1 65,8 normitalo / g-arvo 0,35 / etelä normitalo / g-arvo 0,50 / etelä normitalo / g-arvo 0,65 / etelä normitalo / g-arvo 0,35 / kaakko normitalo / g-arvo 0,50 / kaakko normitalo / g-arvo 0,65 / kaakko normitalo / g-arvo 0,35 / lounas normitalo / g-arvo 0,50 / lounas normitalo / g-arvo 0,65 / lounas

29 LÄHDE: Hans Eek, PassivhusCentrum, Ruotsi

30 AURINKOSÄHKÖ

31 AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ 18 AURINKOPANEELIA + TASASUUNTAAJA Paneelityyppi: NAPS Saana 245 Monikiteinen piipaneeli Hyötysuhde % Vaihteluväli (RakMK D5) % Paneelin Teho 245 Wp/paneeli Järjestelmän teho 4410 Wp Huomioitu: paneelin lumipeite: joulu-, tammi-, helmi ja maaliskuu tuotto = 0 paneelin tehon vähittäinen laskeminen 0.5 % / vuosi invertterin hyötysuhde (vaihtelee tehon mukaan) Laskentaohjelma: Naps Systems Oy:n mitoitusohjelma Säädata: ESRA European Solar Radiation Atlas 2000 (perustuu Oulun sääaseman mittaustietoon vuosilta ) keskimääräinen tunnittainen säteilyarvo generoidaan kuukausikohtaisesti

32 Tuotto optimaalisella suuntauksella (etelä) ja kallistuskulmalla (40 ) = 115 kwh/m² paneeli a Huomioitu: paneelin lumipeite: joulu-, tammi-, helmi ja maaliskuu tuotto = 0 paneelin tehon vähittäinen laskeminen 0.5 % / vuosi invertterin hyötysuhde (vaihtelee tehon mukaan) Ilman lumipeitteen huomioimista tuotto > 140 kwh/m² paneeli a RakMK D5:n mukaisesti laskettuna tuotto = 137 kwh/m² paneeli a

33 140,0 ITÄÄN 140,0 ETELÄÄN 120,0 120,0 100,0 100,0 80,0 60,0 NAPS RakMK D5 80,0 60,0 NAPS RakMK D5 40,0 40,0 20,0 20,0 0, , ,0 KAAKKOON 140,0 LOUNAASEEN 120,0 120,0 100,0 100,0 80,0 60,0 NAPS RakMK D5 80,0 60,0 NAPS RakMK D5 40,0 40,0 20,0 20,0 0, ,

34 SUUNTAUKSEN VAIKUTUS kwh/a hyvä tuotto astetta 18 astetta (1:3) 30 astetta 40 astetta 45 astetta 90 astetta ITÄÄN KAAKKOON ETELÄÄN LOUNAASEEN LÄNTEEN SUOSITUKSET SUUNTAUS: KALLISTUSKULMAT: kaakko/etelä/lounas sekä 90 (etelä)

35 TUOTON JAKAUTUMINEN ERI KALLISTUSKULMILLA POHJOISEEN kwh/a LUOTEESEEN 2500 KOILLISEEN LÄNTEEN 0 ITÄÄN 10 astetta 40 astetta 90 astetta LOUNAASEEN KAAKKOON ETELÄÄN Vaakasuuntaista asennusta lähestyttäessä suuntauksen merkitys vähenee, mutta vuosituotto laskee merkittävästi Alle 15 kulmassa sade ei enää puhdista paneelin pintaa Pystysuuntaisen asennuksen tuotto putoaa merkittävästi, kun suuntaus on muualle kuin etelään

36 TUOTON JAKAUTUMINEN ERI KUUKAUSILLE ETELÄÄN SUUNNATTU AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ, ERI KALLISTUSKULMAT Huom! lumipeitteen vaikutus talvikuukausien tuottoon vuosituottoon

37 HUHTIKUUN PÄIVÄ SÄHKÖNKULUTUS 5H+K la-su SÄHKÖNKULUTUS 5H+K ma-pe ETELÄÄN 45 astetta ETELÄ 90 astetta LOUNAS 45 astetta LOUNAS 90 astetta LÄNSI 18 astetta LÄNSI 90 astetta

38 KESÄKUUN PÄIVÄ SÄHKÖNKULUTUS 5H+K la-su SÄHKÖNKULUTUS 5H+K ma-pe ITÄ 90 astetta ETELÄ 45 astetta ETELÄ 90 astetta LOUNAS 45 astetta LOUNAS 90 astetta LÄNTEEN 18 astetta LÄNTEEN 90 astetta

39 MARRASKUUN PÄIVÄ SÄHKÖNKULUTUS 5H+K la-su SÄHKÖNKULUTUS 5H+K ma-pe ITÄ 90 astetta ETELÄ 45 astetta ETELÄ 90 astetta LOUNAS 45 astetta LOUNAS 90 astetta LÄNTEEN 18 astetta LÄNTEEN 90 astetta

40

41 AURINKOLÄMPÖ

42 GetSolar Professional energiatase aurinkosimulaatio (D5 Vertailusimulaatio) projekti: Oulukaltevuus sijainti: Oulunsalo leveysaste: 64,9 keräin: 6,00 m² Wagner& Co EURO C20 HTF 1,5 m2 ominaiskäyrä: eta0 = 0,763 a1 = 3,560 W/(m² K) a2 = 0,0137 W/(m² K²) kallistus: 45,0 suuntakulma: 0,0 käyttötarkoitus: lämmin käyttövesi varaaja: 300 litraa lämpötila: max. 75 C min. 54 C lämmöntarve: 11,63 kwh/päivä = 200 litraa/päivä 5 C > 55 C kuukausi auringon aurinko jälki kv kate hyöty tuotto säteily lämmitys aste suhde [kwh] [kwh] [kwh] [%] [%] tammikuu: helmikuu: maaliskuu: huhtikuu: toukokuu: kesäkuu: heinäkuu: elokuu: syyskuu: lokakuu: marraskuu: joulukuu: yhteensä: erityinen keräimen vuosituotto: 423 kwh/m²

43 KORJAUSKERTOIMET Getsolar tuottosimulaatio D5 laskentatapa 1,20 1,20 1,00 1,00 0,80 0 0, , , , , , , , , itä kaakko etelä 91 lounas länsi itä kaakko etelä lounas länsi

44 KORJAUSKERTOIMET VAAKATASOLLA Getsolar tuottosimulaatio D5 laskentatapa 0 0 0,90 0,90 0,80 0,80 0,70 0,70 0,60 0,60 0,50 0,50 0,40 0 0,40 0 0,30 0,30 0,20 0,20 0,10 0,10 0, , itä kaakko etelä 91 lounas länsi itä kaakko etelä lounas länsi

45 KORJAUSKERTOIMET KOLMEEN ILMANSUUNTAAN Getsolar tuottosimulaatio 1,20 D5 laskentatapa 1,20 1,00 1,00 0,80 0,80 0,60 kaakko -45 etelä 0 0,60 kaakko -45 etelä 0 lounas 45 lounas 45 0,40 0,40 0,20 0,20 0, ,

46 Tuotto kwh/m2 x a (eri kaltevuudet) Getsolar D itä kaakko etelä 0 lounas länsi itä kaakko etelä lounas länsi

47 Tuotto kwh/m2 x a (45 ) Getsolar Laskettu D5 kaavalla itä kaakko etelä 0 lounas länsi itä kaakko etelä lounas länsi

48 PUMPUN ENERGIANKULUTUS Tavallinen pumpun kulutus pumpun teho 40 W muutos kw:n 0,04 käyntitunnit max 1800 tuntia pumppusähkönkulutus 72 kwh/vuosi suhdelaskelma tuotto/apuenergia lämmöntuotto/m2 398 pinta-ala 6 Lämmöntuotto Getsolar 2386 kwh/a suhde tuotto /apuenergia 33,1 Pumpun kulutus / D5 Pumpun perusteho 50 W m2 lisäteho 5 W järjestelmän koko 6 m2 järjestelmän tehontarve 80 W muutos kw:n 0,08 kw käyttötunnit 2000 tuntia pumppusähkönkulutus 160 kwh/vuosi suhdelaskelma tuotto/apuenergia lämmöntuotto/m2 139 pinta-ala 6 Lämmöntuotto D5 834 kwh/a suhde tuotto /apuenergia 5,2 Elokuussa 2015 eli noin 1,5 vuoden päästä näitä "energiasyöppöpumppuja ei saa enää myydä.

49 Omakotitalo / lähtötiedot Rakennuksen pinta-ala: 141m 2 Lämpimän käyttöveden energiantarve: 10,82 kwh/vrk (186 l/vrk; 80 % D3 (2012) taulukko 5:n arvoista) kylmä vesi: 5 C lämmin vesi: 55 C varaajan tyyppi: käyttövesivaraaja varaajan tilavuus: 300 l varaajan eristys: PU-vaahto (vaippa 50 mm, pohja 50 mm, kansi 100 mm) lisälämmitin: sähkövastus (ei suositus, vaan laskennallisesti helpoin tapaus; Getsolar olettaa sähkövastukselle 99 % hyötysuhteen) varaajan yläosan min. lämpötila: 55 C varaajan max. lämpötila: 90 C aurinkokeräimet: 3 kpl Wagner&Co Euro L22 AR (2,01 m 2 tehokasta pinta-alaa/keräin) ominaiskäyrä: eta0 = 0,833 a1 = 3,550 W/(m 2 K) a2 = 0,0146 W/(m 2 K2) [lähde: Solar Keymark] kaltevuudet*: 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 suuntakulma etelästä: -90 (itä), -45 (kaakko), -30, -15, 0 (etelä), 15, 30, 45 (lounas, 90 (länsi) putkilinja: 2 x 15 m DN16 rst haitariputki josta 10 m rakennuksen sisällä ja 5 m rakennuksen ulkopuolella putkilinjan eristys: 20 mm Lämmönsiirtoneste: D4 mukaisesti myrkytön propyleeniglykoli/vesiseos seossuhteessa 50/50 keräinpiirin ominaisvirtaus: 35 l/m2 tunnissa

50 Aurinkolämpöjärjestelmän kateaste ja hyötysuhde

51 Tulokset Lämmitystä tukeva aurinkolämpöjärjestelmä on Oulun ilmastossa vaikea ja harvoin kustannustehokas ratkaisu

52 Käytännössä tuotto voi jäädä laskettua pienemmäksi ja järjestelmä voi kiehua usein Yleisimmät syyt: lämpimän käyttöveden todellinen kulutus on suunniteltua pienempi kesäaikana ollaan pitkiä aikoja lomalla ja/tai mökillä, jolloin kulutusta ei ole ympäristön varjostusta ei ole otettu tarpeeksi huomioon sääolosuhteet vaihtelevat

53 Kerrostalo / lähtötiedot Rakennuksen pinta-ala: 1553 m 2 Lämpimän käyttöveden energiantarve: 119 kwh/vrk (80 % D3 (2012) taulukko 5:n arvoista) kylmä vesi: 5 C lämmin vesi: 58 C (lkv kierron vuoksi) lämmin vesi kierto: kokonaispituus 70 m, lämpöhäviö 6W/m > 0,42 kw > 10,08 kwh/vrk, lämpötilalasku 3 K suihkutilan lattialämmityksiä: 21 kpl *3,5 m2 = 73,5 m 2 teho/m 2 suihkulattialämmitys: 0,356 kwh/m2 x 73,5 m 2 =26,2 kwh/vrk (tämä kulutus on lisätty ohjelmateknisestä syystä lkv kiertohäviöihin) varaajan tyyppi: akkuvaraaja käyttövesimoduulilla varaajan tilavuus: 2200 l varaajan eristys: PU-vaahto (vaippa 100 mm, pohja 50 mm, kansi 150 mm) lisälämmitin: kaukolämpö (Getsolar olettaa kaukolämmölle 99 % hyötysuhteen) varaajan yläosan min. lämpötila: 58 C varaajan max. lämpötila: 90 C aurinkokeräimet: 26 kpl HEWALEX KS2300 TP AC (2,04 m 2 apertuuripinta-alaa/2,307 m 2 bruttopinta-ala) kokonaispinta-ala: 53,04 m 2 apertuuri, 59,98 m 2 brutto ominaiskäyrä: eta0 = 0,794 a1 = 4,360W/( m 2 K) a2 = 0,0049 W/( m 2 K 2 ) [lähde: Solar Keymark] kaltevuudet*: 55 suuntakulma etelästä: 0 (etelä) putkilinja: 2 x 30 m 28 mm Cu-putki josta 15 m rakennuksen sisällä ja 15 m rakennuksen ulkopuolella putkilinjan eristys: 28 mm Lämmönsiirtoneste: D4 mukaisesti myrkytön propyleeniglykoli/vesiseos seossuhteessa 50/50 keräinpiirin ominaisvirtaus: 35 l/ m 2 tunnissa * Simulaatiot on tehty varjolla, jossa talven aikana lumen peittämät keräimet on otettu huomioon.

54 Kerrostalo / lähtötiedot Tunti- ja kuukausitason kulutusprofiilina käytetty saksalaista normia VDI 6002

55 Tulokset

56 Lämpimän veden käyttö koulussa Aurinkolämpö ei sovellu rakennuksiin, jossa lämpimän käyttöveden kulutus on vähäistä kesäaikaan. Lämpimän käyttöveden vuosikulutusprofiili Lapuan kaupungin neljässä koulussa. Lähde: Lapuan kaupunki / Timo Jodat.

57 OHJEET

58

59 AURINKOTONTTIEN ASEMAKAAVOITUS

60 YMPÄRISTÖN VARJOSTUKSEN VAIKUTUS AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄN TUOTTOON Paneelin alareunan korkeus maasta: Suuntaus: Kallistuskulma: 8,5 m kaakko/etelä/lounas (kattoasennus) varjostus 7 tuotto: -5% ERITTÄIN HYVÄ varjostus 13 tuotto: -10% HYVÄ

61 YMPÄRISTÖN VARJOSTUKSEN VAIKUTUS AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄN TUOTTOON

62 Rakennuksen vähimmäisetäisyys metsän reunasta voidaan määritellä seuraavalla kaavalla: x = (20-h) a jossa x = paneelin etäisyys metsän reunasta h = paneelin alareunan korkeus maasta a = kerroin, joka valitaan taulukosta sen perustella miten hyvää tuottoa tavoitellaan kattoasennetut paneelit, kallistuskulma tavoite ympäristön varjostus a erittäin hyvä tuotto (-5 %) 7 8 hyvä tuotto (-10 %) 13 4 seinäasennetut paneelit, kallistuskulma 90 tavoite ympäristön varjostus a erittäin hyvä tuotto (-5%) 3 19 hyvä tuotto (-10%) 7 8 Suluissa oleva prosenttiluku esittää ympäristön varjostavan vaikutuksen aurinkosähköjärjestelmän vuotuiseen sähköntuottoon. Metsän korkeudeksi oletetaan 20 m kasvuvaiheesta riippumatta.

63 KAAKKOON/ETELÄÄN/LOUNAASEEN SUUNNATTU AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄ varjostus ( ) seinäasennus 90 kattoasennus paneelin 109 kwh/m²a (varjostamattomana) 115 kwh/m²a (varjostamattomana) alareunan ERITTÄIN HYVÄ TUOTTO HYVÄ TUOTTO ERITTÄIN HYVÄ TUOTTO HYVÄ TUOTTO asennuskorkeus -4 % -10 % -5 % -9 % maasta (m) metsän reunasta (m) metsän reunasta (m) metsän reunasta (m) metsän reunasta (m)

64 AURINKOENERGIAN PASSIIVINEN HYÖDYNTÄMINEN

65

66

67 AURINKOLÄMPÖ

68 AURINKOLÄMMÖN KÄYTTÖ

69 KERÄINMITOITUS ASUINKERROSTALOSSA

70 AURINKOSÄHKÖ

71 PANEELINELIÖMETRIN TUOTON VAIKUTUS E-LUKUUN kwh/(m²a) ETELÄÄN/KAAKKOON/LOUNAASEEN ITÄÄN/LÄNTEEN nettolattia-ala (m²) <30 tai > <30 tai > ,9 4,6 3,1 3,9 55 3,5 4,2 2,8 3,5 60 3,2 3,9 2,6 3,2 65 3,0 3,6 2,4 3,0 70 2,8 3,3 2,2 2,8 75 2,6 3,1 2,1 2,6 80 2,4 2,9 1,9 2,4 85 2,3 2,7 1,8 2,3 90 2,2 2,6 1,7 2,2 95 2,0 2,4 1,6 2, ,9 2,3 1,5 1, ,8 2,2 1,5 1, ,8 2,1 1,4 1, ,7 2,0 1,3 1, ,6 1,9 1,3 1, ,5 1,9 1,2 1, ,5 1,8 1,2 1, ,4 1,7 1,1 1, ,4 1,7 1,1 1, ,3 1,6 1,1 1, ,3 1,5 1,0 1, ,2 1,5 1,0 1, ,2 1,5 1,0 1, ,2 1,4 0,9 1, ,1 1,4 0,9 1, ,1 1,3 0,9 1, ,1 1,3 0,9 1, ,0 1,3 0,8 1, ,0 1,2 0,8 1, ,0 1,2 0,8 1, ,9 1,1 0,8 0, ,9 1,1 0,7 0, ,9 1,1 0,7 0, ,9 1,1 0,7 0, ,9 1,0 0,7 0, ,8 1,0 0,7 0, ,8 1,0 0,7 0, ,8 1,0 0,6 0, ,8 0,9 0,6 0, ,8 0,9 0,6 0,8 Yhden optimaalisesti suunnatun paneelineliömetrin vaikutus E-lukuun on tavanomaisessa pientalossa n kwh/m²a edellyttäen että koko tuotto pystytään käyttämään rakennuksessa pystysuuntainen asennus n kwh/m²a

72 Nykyisessä tilanteessa tuotto kannattaa pyrkiä käyttämään kokonaisuudessaan siinä rakennuksessa, jossa aurinkosähkö tuotetaan mitoitus pohjatehon mukaan pieni järjestelmä kytketään yleensä yhteen vaiheeseen tuoton ja kulutuksen vastaavuus ko. vaiheessa ratkaisevaa Tilanne saattaa muuttua tulevaisuudessa verkkosähkön hinnan, uusiutuvan energian tukipolitiikan tai aurinkosähköteknologian kehityksen (tuotetun yksikön hinnan) myötä

73 KIITOS MIELENKIINNOSTANNE

74 TULEVAISUUDEN TALOT JA TILAT -ARKKITEHTUURIN HAASTEET Kimmo Lylykangas Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy

75 USKOTAAN JUHA VINHAA Energiansäästöä joudutaan etsimään yhä useammista ja pienemmistä osatekijöistä samalla, kun kokonaisuuden hallinta monimutkaistuu. TTY:n sidosryhmälehti Rajapinta Rakennuksen vaipan osalta olemme kuitenkin saavuttaneet energiansäästössä sen, mikä on taloudellisesti järkevästi saavutettavissa - meidän eristyspaksuutemme ovat maailmanennätysluokkaa eli olemme oikeinkin hyvällä tasolla. TM Rakennusmaailma Rakennusfysiikan professori Juha Vinha, TTY

76 ENERGIANKÄYTÖN KHK-PÄÄSTÖT tco 2 e/(person, a) ENERGIANTUOTANTO ASUMISVÄLJYYS OMINAIS- ENERGIANKULUTUS STANDARDIKÄYTÖLLÄ TODELLINEN KÄYTTÖ gco 2 e/kwh m² /person kwh/m²a

77 ENERGIANTUOTANNON CO 2 e-päästökertoimia sähkö 273 pelletti 10 Kaukolämpö Kyyjärvi, Toivakka, Mustasaari 0 Kaukolämpö Lieksa 389 gco 2 e/kwh 2014 gco 2 e/kwh gco 2 e/kwh 2020 (TEM) 2030 (TEM) kgco2e/as, a kgco2e/as, a Hänninen, Pekka: Pientaloasumisen ekologinen kestävyys 2014, 23. Käsikirjoitus, tutkimus julkaistaan 2014.

78 TIIVISTÄMINEN VAI ELÄMÄNTAPAMUUTOS? tco 2 e / asukas, a other traffic Helsinki Vantaa Espoo Tampere UCT RCT density inhabitants / km² LÄHDE: Heinonen, Jukka & Junnila, Seppo: Implications of urban structure on carbon consumption in metropolitan areas. Environmental Research Letters Volume 6 number 1 (2011).

79 tco 2 e/asukas,a ,5 tco 2 e/asukas,a 1,5 tco 2 e/asukas,a TAVOITETASO (IPCC) 1,0 tco 2 e/asukas,a VALOKUVAT: onetonnelife.com; Kimmo Lylykangas

80 KUVA: Kimmo Lylykangas VALOKUVA: Kimmo Lylykangas

81 LÄHDE: VALOKUVA: onetonnelife.com

82 MINKÄLAISEN ELÄMÄNTAVAN RAKENNUS MAHDOLLISTAA? 1 tco 2 e/asukas,a MATERIALS LUUKKU-TALO 2 asukasta 50 vuoden käyttöikä 0.15 tco 2 e/asukas,a MATERIALS LUUKKU-TALO 2 asukasta 100 vuoden käyttöikä tco 2 e/asukas,a

83 MINKÄLAISEN ELÄMÄNTAVAN RAKENNUS MAHDOLLISTAA? 1 tco 2 e/asukas,a MATERIALS THE FIVE TREE HOUSE 4 asukasta 50 vuoden käyttöikä t CO 2 e/asukas,a MATERIALS THE FIVE TREE HOUSE 4 asukasta 100 vuoden käyttöikä t CO 2 e/asukas,a

84 UUDISRAKENTAMINEN JA KORJAAMINEN HIILI-INVESTOINTINA Säynäjoki, Heinonen & Junnila 2012 MATALAENERGIAKORJAUS (50 kwh/m²a TILOJEN LÄMMITYS) UUDISRAKENTAMINEN, PASSIIVITALO (15 kwh/m²a TILOJEN LÄMMITYS) UUDISRAKENTAMINEN, KESKIMÄÄRÄINEN OLEVA RAKENNUSKANTA, KESKIMÄÄRÄINEN UUDISRAKENTAMINEN, MATALAENERGIATALO (50 kwh/m²a TILOJEN LÄMMITYS) LÄHDE: Säynäjoki, Antti; Heinonen, Jukka & Junnila, Seppo: A Scenario analysis of the life cycle greenhouse gas emissions of a new residential area. Environ. Res. Lett. 7 (2012) p. 6.

85 MAAKUNTAKAAVA KESKIMÄÄRÄISET CO 2 e -PÄÄSTÖT YLEISKAAVA ASEMAKAAVA RAKENNUSSUUNNITTELU KÄYTTÄJÄN VALINNAT MATALAT CO 2 e-päästöt KORKEAT CO 2 e -PÄÄSTÖT

86 MAAKUNTAKAAVA KESKIMÄÄRÄISET CO 2 e-päästöt YLEISKAAVA ASEMAKAAVA RAKENNUSSUUNNITTELU KÄYTTÄJÄN VALINNAT MATALAT CO 2 e-päästöt KORKEAT CO 2 e-päästöt

87 TILASUUNNITTELUN MUUTOSVOIMIA MONIKULTTUURISUUS REAGOIMINEN UUSIIN YMPÄRISTÖUHKIIN UUDET TEKNOLOGIAT

88 TILOJEN ERIYTYMINEN VS MUUNTOJOUSTAVUUS

89 Lähde: Aalto-yliopiston kilpailuehdotus 2012: Next Generation Sustainable House in Taiki-Cho.

90 WOODCUBE Inselpark 7, Hamburg-Wilhelmsburg, Germany 2013 Arkkitehti: Architekturagentur viisikerroksinen puukerrostalo seinärakenne 350 mm Thoma Holz100 -massiivipuulevy 320 mm liimaton tuulensuojalevy 30 mm tuuletusrako ulkoverhous LÄHDE KUVAT Martin Kunze

91 : Martin Kunze

92 KUVA: Martin Kunze

93 PHOTO Martin Kunze

94 2226 Lustenau, Austria 2013 Architect: Baumschlager-Eberle 2226 = sisälämpötilan vaihteluväli 22º - 26º C massiivitiiliseinä 760 mm LÄHDE KUVAT Eduard Hueber

95 SOURCE: Baumschlager-Eberle

96 SOURCE: Baumschlager-Eberle; Eduard Hueber

97 KIITOS MIELENKIINNOSTANNE

98 Solar Arena

99 Our mission is to bring the products, services and the up-to-date knowledge about solar energy to everyone and to boost the solar markets to a new era

100 Solar Arena Mikä? Aurinkoenergian online-markkinointityöväline Kenelle? Kaikille! Omat käyttöliittymät laitevalmistajille, jälleenmyyjille, urakoitsijoille ja aurinkoenergiasta kiinnostuneille kuluttaja-asiakkaille Miten? Löydä alueellasi toimivat jälleenmyyjät ja urakoitsijat helposti Selaa tuotteita ja saa tuloksia nopeasti näppärällä simulaatiolla

101

102 Solar Arena Laitevalmistajille Aseta kaikki aurinkoenergiaan liittyvät tuotteesi näytille Tavoita uusia asiakkaita ja yhteistyökumppaneita Näy asiakkaille kaikkialla, minne jälleenmyyjäsi toimittavat Hallinnoi omaa profiiliasi, asiakkaille näkyvää julkisivuasi ja tuotteidesi tietoja! Antamalla laitteesi (aurinkolämpökeräin tai PV-moduuli) tekniset tiedot annat asiakkaalle mahdollisuuden suorittaa simulaation tuotteillasi => Osoita tuotteesi konkreettinen hyöty!

103

104

105

106 Solar Arena Jälleenmyyjille Aseta tuotevalikoimasi näytille Näy automaattisesti asiakkaille kaikkialla, minne toimitat Tavoita uusia asikkaita ja yhteistyökumppaneita Hallinnoi omaa profiiliasi, asiakkaille näkyvää julkisivuasi ja tietoja toimialueestasi ja yhteistyökumppaneistasi Palvelujasi suositellaan automaattisesti kaikille toimialueesi sisällä asuville asiakkaille, jotka suorittavat simulaation myymälläsi tuotteella!

107 Solar Arena Urakoitsijoille Tavoita uusia asiakkaita ja yhteistyökumppaneita Näy automaattisesti asiakkaille, jotka käyttävät ohjelmaa toimialueesi sisäpuolella Palvelujasi suositellaan automaattisesti kaikille asiakkaille, jotka suorittavat simulaation toimialueesi sisällä

108 Solar Arena Kuluttajille Solar Arena tuo ulottuvillesi kaikki saatavilla olevat tuotteet, palvelut, sekä ajankohtaisen tiedon aurinkoenergiasta. Sijaintisi perusteella Solar Arena kertoo sinulle sinua lähimpänä sijaitsevat palvelut ja saatavilla olevat tuotteet Simulaatiolla sinulle selviävät arvio rakennuksesi energiankulutuksesta, sekä aurinkolämmöllä että sähköllä saatavissa olevat hyödyt

109 Solar Arena Kuluttajille Palvelu soveltuu kaiken tasoisille käyttäjille Helppoja tuloksia esimerkkirakennusten ja oletusarvojen avulla Ohjelma opastaa simulaation läpi vaihe vaiheelta ja antaa selkeät ohjeet jokaisen arvon syöttämiseen Myös yksityiskohtaisemmat simulaatiot asiantuntijoille

110

111

112

113

114

115

116 Tähän vielä project calculation

117

118

119 Laskennan luotettavuudesta Taustalla ajatus nopeasta, kevyestä, mutta luotettavasta arviosta Kaikki laskennan vaiheet perustuvat olemassa oleviin, tieteellistä arviointia läpikäyneisiin menetelmiin Menetelmiä on tarpeen mukaan kehitetty eteenpäin ja pelkistetty Testattu vertailemalla muihin laskennallisiin työkaluihin, sekä todelliseen mitattuun dataan Kehitystyö ja testaus jatkuu

120 Aurinkosähkölaskenta Soveltuu sähköverkkoon kytkettyjen PV-järjestelmien analysointiin Verkkoon kytkemättömien järjestelmien analyysi kehitteillä Myös kuorman perusteella tehtävä järjestelmän (tuotto + varastointi) koon mitoitustyökalu kehitteillä Realistinen malli: kaikki häviöt otetaan huomioon

121 Aurinkosähkölaskenta

122 Aurinkosähkölaskenta

123 Aurinkolämpölaskenta Laskennan taustalla aktiivisten aurinkolämpöjärjestelmien mallintamiseen kehitetty F-chart-menetelmä (Klein et al.1976 & 1977 ja Beckman et al. 1977) Haasteena luoda malli, joka on todenmukainen kaiken kokoisille järjestelmille kaikissa olosuhteissa Testeissä kooltaan yksityistuotantoon soveltuvien järjestelmien simulaatiot ovat tuottaneet realistisia tuloksia

124 Simulaatioesimerkkejä Oulusta

125 Tilojen lämmitys aurinkolämmöllä Tasokeräimet Keräinpinta-ala: 26 m 2 Kiertävä aine: Vesi Sijainti: Oulu Lämmöntarve talvikuukausina > 1000 kwh ja kesäkuukausina < 5 kwh Osuus vuotuisesta lämmöntarpeesta: 22,44 % Referenssi: Jos keräinpinta-ala = 10 m 2, osuus vain 14,47 %

126 Tilojen lämmitys aurinkolämmöllä Tasokeräimet Keräinpinta-ala: 52 m 2 Kiertävä aine: Vesi Sijainti: Oulu Lämmöntarve talvikuukausina > 1000 kwh ja kesäkuukausina < 5 kwh Osuus vuotuisesta lämmöntarpeesta: 26,71 %

127 Käyttöveden lämmittäminen aurinkolämmöllä Tasokeräimet Keräinpinta-ala: 26 m 2 Kiertävä aine: Vesi Sijainti: Oulu Energian tarve: 400 litraa päivässä 11 C -> 60 C Osuus vuotuisesta lämmöntarpeesta: 50,67 % Referenssi: Jos keräinpinta-ala = 10 m 2, osuus vain 31,58 %

128 Käyttöveden lämmittäminen aurinkolämmöllä Tasokeräimet Keräinpinta-ala: 52 m 2 Kiertävä aine: Vesi Sijainti: Oulu Energian tarve: 400 litraa päivässä 11 C -> 60 C Osuus vuotuisesta lämmöntarpeesta: 59,00 %

129 Aurinkosähköjärjestelmä Verkkoon kytketty PV-järjestelmä 5 kpl 190 W (STC peak power) PVmoduuleja Sijainti: Oulu Vuoden aikana tuotettu energia: 812,53 kwh

130 Aurinkosähköjärjestelmä Verkkoon kytketty PV-järjestelmä 10 kpl 190 W (STC peak power) PVmoduuleja Sijainti: Oulu Vuoden aikana tuotettu energia: 1625,1 kwh

131 Johtopäätöksiä Oulun talvi on aurinkolämmön kannalta ankeaa aikaa Keräinalan kasvattaminen ei tietyn rajan jälkeen kasvata energiatuotantoa merkittävästi Tämä johtuu keräinalaan verrannollisista lämpöhäviöistä Aurinkosähkön tapauksessa ulkolämpötilan alenemisella ei ole negatiivista vaikutusta tuottoon => pientä tuotantoa myös talviaikaan (olettaen että moduulit pidetään puhtaina lumesta). Aurinkosähköjärjestelmän tuottama energiamäärä on pitkälti verrannollinen järjestelmän kokoon

132 Kiitos!