Pientalojen energiankulutus vuonna 2012

Transkriptio

1 RAPORTTI VTT-S Pientalojen energiankulutus vuonna 2012 Kirjoittaja: Tilaaja Petri Kukkonen ja Mikko Saari Pientaloteollisuus PTT ry

2 1 (86) Raportin nimi Pientalojen energiankulutus vuonna 2012 Asiakkaan nimi, yhteyshenkilö ja yhteystiedot Asiakkaan viitteet Pientaloteollisuus PTT ry Jaana Pullola, Unioninkatu Helsinki. Projektin nimi Projektin numero/lyhytnimi Pientalojen energiankulutus vuonna 2012 Raportin laatija(t) Sivujen/liitesivujen lukumäärä Petri Kukkonen ja Mikko Saari 86/- Avainsanat Raportin numero pientalo, talotekniikka, energia, lämmitys, VTT-S Tiivistelmä Tässä raportissa esitetään vaihtoehtoisia talotekniikkaratkaisuja ja muita kuin rakenteiden lämmöneristysratkaisuja pientalojen energiankulutuksen pienentämiseksi. Lämmöneristystasoltaan lähtökohtana on vuoden 2010 määräysten mukainen pientalo. Vaihtoehtoisilla energia- ja talotekniikkaratkaisuilla pyritään pienentämään energiankulutusta noin 20 % vuoden 2010 kulutustasosta. Ratkaisuilla pyritään vastaamaan vuoden 2012 rakentamismääräyksiin. Pientalojen energiankulutusta voidaan melko helposti pienentää 20 % puuttumatta rakenteiden lämmöneristykseen. Yksinkertaisimmat keinot ovat vaipan ilmapitävyyden parantaminen, ilmanvaihdon lämmöntalteenoton tehostaminen ja lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöiden pienentäminen. Yhteismitallistettu ostoenergia ja sille mahdollisesti asetettavat vaatimukset ovat haasteellisia pientaloille. Rakennuksen pinta-alaan suhteutettu tunnusluku kohtelee pieniä pientaloja ankarammin kuin suuria. Yhteismitallistamisella nostetaan pientalojen sähkölämmitys suureksi yhteismitallistetun ostoenergian kuluttajaksi. Sähkölämmityspientalon ostoenergiankulutusta voidaan pienentää ulkoilmalämpöpumpulla tyypillisesti % ja enimmillään noin 30 %. Tulisijalämmityksellä voidaan pienentää ostettavan sähköenergian kulutusta % ja enimmillään noin 40 %. Tulisijalämmityksellä voidaan lisäksi leikata mitoituspakkasilla sähkölämmityksen tehontarvetta. Luottamuksellisuus Espoo Laatija luottamuksellinen Petri Kukkonen, Mikko Saari, tutkija tutkija VTT Expert Services Oy:n yhteystiedot Mikko Saari mikko.saari@vtt.fi Puh Jakelu (asiakkaat ja VTT) PL 1001, VTT (Kemistintie 3, Espoo) tilaaja 1 kpl ja sähköinen kopio 1 kpl, VTT Expert Services Oy:n arkisto 1 kpl VTT Expert Services Oy:n tai VTT:n nimen käyttäminen missään muussa muodossa mainoksissa tai tämän selostuksen osittainen julkaiseminen on sallittu vain VTT Expert Services Oy:ltä saadun kirjallisen luvan perusteella.

3 2 (86) Alkusanat Rakennusten energiankäyttö tuottaa merkittävän osan maapallon kasvihuonekaasupäästöistä. Rakennusten osuus Euroopan unionin energiankulutuksesta on yli 40 prosenttia. Rakennusala on suuren haasteen edessä ilmastonmuutoksen torjunnassa. Uuden rakennusteknologian avulla voidaan vähentää merkittävästi pientalojen energiankulutusta ja kasvihuonekaasupäästöjä. Tässä raportissa esitetään erilaisia energia- ja talotekniikkaratkaisuja energiatehokkaan pientalon rakentamiseksi. Työn tilaaja oli Pientaloteollisuus PTT ry. Ohjausryhmään kuuluivat Jaana Pullola, Pientaloteollisuus PTT ry, Jan-Erik Järventie, Lammi-Kivitalot Oy, Eino Hekali, Honkarakenne Oyj, Akram Maher, Jämerä-kivitalot Oy, Jarmo Huhtala, Pohjolan Design-Talo Oy, Mikko Löf, Kontiotuote Oy, Reijo Alakärppä, Pyhännän Rakennustuote Oy ja Vesa Sarajärvi, Kastelli-talot Oy. Raportin on laatineet tutkijat Petri Kukkonen ja Mikko Saari VTT Expert Services Oy:stä. Espoo Tekijät

4 3 (86) Sisällysluettelo Alkusanat Johdanto Tavoite Vuoden 2010 energiatehokkuusvaatimukset Pientalojen energiankulutuksen laskentamenetelmät Mallitalojen kuvaus kerroksinen RET-pientalo ,5-kerroksinen Ruissalo-pientalo kerroksinen Gabro-pientalo kerroksinen vapaa-ajan Kajo-pientalo Mallitalojen energiankulutus Vuoden 2010 määräysten mukaiset pientalot Energiatehokkuuden parantaminen Rakennuksen vaipan ilmanpitävyyden vaikutus energiatehokkuuteen Ilmanvaihdon energiatehokkuuden parantaminen Lämmöntalteenoton tehostaminen ja uudet LTO-ratkaisut Muita keinoja ilmanvaihdon energiatehokkuuden parantamiseksi Lämmitysjärjestelmien energiatehokkuuden parantaminen Tilojen lämmitysjärjestelmien energiatehokkuus Käyttöveden lämmitysjärjestelmät Mallitalojen lämpimän käyttöveden lämmitysenergiankulutuksen pienentäminen Energiatehokkuuden parantaminen sähkölämmitystaloissa Laskelmissa käytetyt parannustoimenpiteet Mallitalojen energiankulutus eri parannustoimenpiteiden jälkeen Lämmitysmuodon vaikutus energiankulutukseen Lämmitysmuodot Mallitalojen energiankulutus eri lämmitysmuodoilla Ulkoilmalämpöpumppu sähkölämmitystaloissa Laskelmissa käytetty ulkoilmalämpöpumppu (UILP) Mallitalojen energiankulutus ulkoilmalämpöpumpun kanssa Tulisija sähkölämmitystalossa Energialaskelmissa käytetty tulisija Mallitalojen energiankulutus tulisijan kanssa Yhteenveto ja johtopäätökset energialaskelmista...66 Lähdeviitteet...69 Liite 1. Mallitalojen lämpöhäviölaskelmat...70

5 4 (86) 1 Johdanto 2 Tavoite Rakennusten energiatalouden parantaminen on sekä yksityisten ihmisten että kansantalouden kannalta erittäin tärkeää, sillä rakennusten käytön ja rakentamisen osuus Euroopan unionin energiankulutuksesta on yli 40 prosenttia. Se on suurempi kuin esimerkiksi liikenteen käyttämä energia. Noin prosenttia rakennusten energiankulutuksesta tapahtuu käytön aikana ja rakentamisen osuus on alle kymmenen prosenttia. Rakennusten energiatehokkuuden parantaminen on tärkeä osa ilmastotalkoita. Suomi toteuttaa kansallisella ilmastostrategialla kasvihuonekaasujen vähentämistavoitteet. Kioton sopimus edellyttää, että vuosien keskimääräiset kasvihuonekaasupäästöt rajoitetaan vuoden 1990 tasolle. EU:n energiansäästön toimenpideohjelmassa on 20 % energiansäästötavoite vuonna Energiapalveludirektiivissä on 9 % energiansäästötavoite vuonna 2016 vuosien kulutustasosta. Uusiutuvien energianlähteiden osuutta on lisättävä EU-tasolla keskimäärin 20 %:iin vuoteen 2020 mennessä. Suomessa uusiutuvien energialähteiden osuus on 25 % vuonna Suomelle on esitetty uusiutuvien energialähteiden osuuden tavoitteeksi 38 %. EU:n ohjelmassa erittäin energiatehokkaiden talojen rakentamisen edistäminen on yksi keskeinen tavoite. EU:ssa on kaavailtu, että vuosien jälkeen kaikki uudisrakentaminen on erittäin energiatehokasta, lähes nollaenergiatasoa. EU:n direktiivi rakennusten energiatehokkuudesta pyrkii pienentämään energiankulutusta ja on tuonut muun muassa rakennusten energiatodistukset pakollisiksi. Kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen pyritään kiristyvillä rakennusten energiamääräyksillä. Suomessa vähennettiin uusien rakennusten energiankulutusta vuoden 2010 alussa noin 30 %. Vuoden 2012 energiamääräyksillä energiankulutusta on kaavailtu edelleen vähennettäväksi noin 20 %. Samalla siirryttäneen kokonaisenergiasääntelyyn ja eri energiamuodot otettaneen huomioon energiamääräyksissä. Tässä raportissa tarkastellaan energialaskelmilla vaihtoehtoisten energia- ja talotekniikkaratkaisujen vaikutuksia energiankulutukseen. Lähtökohtana on vuoden 2010 lämmöneristystaso. Tavoitteena on hakea muita keinoja vuoden 2012 määräysten täyttämiseksi kuin rakenteiden lämmöneristyksen parantaminen. Vuoden 2012 määräyksiä ei ole vielä julkistettu, mutta asuntoministeri on puhunut noin 20 % kiristystasosta vuoden 2010 tasoon verrattuna. Tällöin mahdollinen kokonaisenergiatarkastelu ja energiamuotojen yhteismitallistaminen saattavat laajentaa keinovalikoimaa määräysten täyttämiseen. Tässä raportissa esitetyillä energialaskelmilla pyritään esittämään uusien keinojen vaikutuksia.

6 5 (86) 3 Vuoden 2010 energiatehokkuusvaatimukset Vuoden 2010 rakentamismääräyskokoelmassa lukuarvoina esitetyt energiatehokkuusvaatimukset on koottu taulukkoon 1. Vaatimukset ovat suurelta osin rakennuksen lämpöhäviöiden rajoittamiseen kohdistuvia vaatimuksia. Määräystenmukaisuus osoitetaan yleensä lämpöhäviöiden tasauslaskelmalla. Tasauslaskelmassa rakennusta verrataan siitä itsestään tehtyyn vertailurakennukseen. Lämpöhäviöiden vertailu ei siis rajoita esimerkiksi pientalon arkkitehtuuria. Rakennuksen lämpöhäviö vaikuttaa suoraan rakennuksen tilojen lämmityksen nettoenergiantarpeeseen (= lämmityspattereiden tilaan luovuttama lämpöenergia). Lämpöhäviön rajoittamisella on siis merkittävä vaikutus energiatarpeeseen. Rakennuksen lämpöhäviö poikkeaa lämmityksen nettoenergiantarpeesta siinä, että lämpöhäviössä ei oteta huomioon rakennukseen tulevia hyödynnettäviä lämpökuormia (lämpökuormat esimerkiksi ihmisistä, laitteista, valaistuksesta ja auringosta ikkunoiden kautta). Näillä lämpökuormilla ei pysty lämpöhäviöiden vertailussa pelaamaan. Voidaan ajatella, että lämpöhäviöiden vertailussa lämpökuormat ovat samat molemmissa vertailtavissa tapauksissa ja ne supistuvat pois.

7 6 (86) Taulukko 1. Vuonna 2010 voimassa olevassa rakentamismääräyskokoelmassa lukuarvoina esitetyt energiatehokkuusvaatimukset. Lämpöhäviövaatimuksen mukaan rakennuksen suunnitteluarvoilla laskettu lämpöhäviö saa olla enintään vertailuarvoilla lasketun lämpöhäviön suuruinen. Rakennusosien lämmönläpäisykertoimien vertailuarvot ja suunnitteluratkaisussa käytettävien lämmönläpäisykertoimien enimmäisarvot U-arvot, W/(m² K) RAKENNUSOSAT Enimmäisarvo Lämpimät tilat Ulkoseinä 0,17 0,60 Hirsiseinä 0,40 0,60 Yläpohja 0,09 0,60 Alapohja (ulkoilmaan rajoittuva) 0,09 0,60 Alapohja (ryömintätilaan rajoittuva) 0,17 0,60 Alapohja (maanvastainen) 0,16 0,60 Muu maanvastainen rakennusosa 0,16 0,60 Ikkunat 1,00 1,80 Ulko-ovet 1,00 - Kattoikkunat 1,00 1,80 Puolilämpimät tilat Ulkoseinä 0,26 0,60 Hirsiseinä 0,60 0,60 Yläpohja 0,14 0,60 Alapohja (ulkoilmaan rajoittuva) 0,14 0,60 Alapohja (ryömintätilaan rajoittuva) 0,26 0,60 Alapohja (maanvastainen) 0,24 0,60 Muu maanvastainen rakennusosa 0,24 0,60 Ikkunat 1,40 2,80 Ulko-ovet 1,40 - Kattoikkunat 1,40 2,80 Lämpimän ja puolilämpimän tilan väliset rakenteet Seinä ja välipohja 0,6 Ikkunat ja ovet 2,80 Jäähdytettävän kylmän tilan ja muiden tilojen väliset Seinä ja välipohja 0,27 Ovet 1,40 Muut lämpöhäviöiden laskennassa käytettävät vertailuarvot Rakennuksen vaipan ilmanvuotoluku n 50, 1/h 2,0 (vaatii selvityksen, arvoa 4,0 1/h voi käyttää ilman selvitystä) Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde, a % 45 (vaatii selvityksen) Ikkunapinta-alan vertailuarvo on 15 % yhteenlasketusta maanpäällisestä kerrostasoalasta, mutta kuitenkin enintään 50 % julkisivujen pinta-alasta Vaipan suunnittelu- ja vertailuratkaisun ominaislämpöhäviön suhde saa olla enintään 1,3 Muita ohjearvoja ja vaatimuksia Tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmän ominaissähkötehon ohjearvo, kw/(m³/s) 2,5 Lämmityksen ja lämpimän käyttöveden putkien ja varaajien lämmöneristyksen ohjeelliset vaatimusarvot esitetään RakMk osissa D1 ja D3

8 7 (86) 4 Pientalojen energiankulutuksen laskentamenetelmät Pientalojen energiankulutus laskettiin Suomen rakentamismääräyskokoelman RakMk osan D5/2007 mukaan. Laskenta tehtiin Jyväskylän säätiedoilla (RakMk osa D5, liite 1, säävyöhyke III). Pientalojen energiatehokkuusluku ja luokka laskettiin ympäristöministeriön asetuksen ( ) rakennuksen energiatodistuksesta mukaan. Talojen ominaislämpöhäviöt laskettiin ympäristöministeriön lämpöhäviöiden tasauslaskimella: D3 Tasauslaskin 2010 (versio helmikuu 2009). Tasauslaskin ja rakentamismääräyskokoelma löytyvät ympäristöministeriön internetsivuilta osoitteesta Yhteismitallistettu ostoenergiankulutus laskettiin käyttäen raportissa Rakennusten energiatehokkuuden osoittaminen kiinteistöveron porrastusta varten, Raportti B85, Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikka esitettyjä kertoimia. Kun sähkön ostoenergian kulutus kerrotaan kertoimella 2, saadaan sähkön yhteismitallistettu ostoenergiankulutus. Kaukolämmölle kerroin on 0,7, kaukojäähdytykselle kerroin on 0,4, fossiilisille polttoaineille kerroin on 1,0 ja uusiutuville polttoaineille kerroin on 0,5. Kun kaikkien pientalossa käytettävien energiamuotojen yhteismitallistetut ostoenergiankulutukset lasketaan yhteen, saadaan pientalon yhteismitallistettu ostoenergiankulutus.

9 IVL RAPORTTI VTT-S (86) 5 Mallitalojen kuvaus Mallitaloina käytettiin neljää erityyppistä pientaloa. 1-kerroksinen pientalo, RET-pientalo 1,5-kerroksinen pientalo, Ruissalo-pientalo 2-kerroksinen pientalo, Gabro-pientalo 1-kerroksinen vapaa-ajan pientalo kokovuotiseen käyttöön, Kajo-pientalo kerroksinen RET-pientalo Taulukossa 2 esitetään 1-kerroksisen RET-pientalon yleistiedot. Kuvissa 1-5 esitetään mallitalon pääpiirustukset. Taulukko 2. 1-kerroksisen RET-pientalon yleistiedot. Rakennuksen yleistiedot Rakennustilavuus 522 rak-m³ Bruttoala 163 brm² Huoneala, lämpimät tilat 147 m² Julkisivujen pinta-ala 146 m² Kerroskorkeus 3,0 m Huonekorkeus 2,6 m Ilmatilavuus, lämpimät tilat 382 m³ Ikkunapinta-ala 24,5 m² Huoneistojen lukumäärä 1 Kerrosten lukumäärä 1 Henkilöiden lukumäärä 4 Sisälämpötila, lämmitys 21 C Sisälämpötila, jäähdytys - C Mitoitusulkolämpötila -32 C Jyväskylä Säävyöhyke III

10 9 (86) 24x12 24x12 9x16 10x5 14x12 31x16 Kuva 1. 1-kerroksisen RET-pientalon pohjapiirros. Kuva 2. 1-kerroksisen RET-pientalon julkisivu pohjoiseen (suuntaa-antava).

11 10 (86) Kuva 3. 1-kerroksisen RET-pientalon julkisivu itään (suuntaa-antava). Kuva 4. 1-kerroksisen RET-pientalon julkisivu etelään (suuntaa-antava). Kuva 5. 1-kerroksisen RET-pientalon julkisivu länteen (suuntaa-antava).

12 11 (86) 5.2 1,5-kerroksinen Ruissalo-pientalo Taulukossa 3 esitetään 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon yleistiedot. Kuvissa 6-12 esitetään mallitalon pääpiirustukset. Taulukko 3. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon yleistiedot. Rakennuksen yleistiedot Rakennustilavuus 625 rak-m³ Bruttoala 202 brm² Huoneala, lämpimät tilat 171 m² Julkisivujen pinta-ala 204 m² Kerroskorkeus 3,0 m Huonekorkeus 2,5 m Ilmatilavuus, lämpimät tilat 428 m³ Ikkunapinta-ala 24,0 m² Huoneistojen lukumäärä 1 Kerrosten lukumäärä 2 Henkilöiden lukumäärä 5 Sisälämpötila, lämmitys 21 C Sisälämpötila, jäähdytys - C Mitoitusulkolämpötila -32 C Jyväskylä Säävyöhyke III Kuva 6. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon 1. kerroksen pohjapiirros.

13 12 (86) Kuva 7. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon 2. kerroksen pohjapiirros. Kuva 8. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon julkisivu pohjoiseen.

14 13 (86) Kuva 9. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon julkisivu itään. Kuva 10. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon julkisivu etelään.

15 14 (86) Kuva 11. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon julkisivu länteen. Kuva 12. 1,5-kerroksisen Ruissalo-pientalon leikkauskuva.

16 15 (86) kerroksinen Gabro-pientalo Taulukossa 4 esitetään 2-kerroksisen Gabro-pientalon yleistiedot. Kuvissa esitetään mallitalon pääpiirustukset. Taulukko 4. 2-kerroksisen Gabro-pientalon yleistiedot. Rakennuksen yleistiedot Rakennustilavuus 650 rak-m³ Bruttoala 203 brm² Huoneala, lämpimät tilat 180 m² Julkisivujen pinta-ala 233 m² Kerroskorkeus 3,0 m Huonekorkeus 2,6 m Ilmatilavuus, lämpimät tilat 539 m³ Ikkunapinta-ala 56,5 m² Huoneistojen lukumäärä 1 Kerrosten lukumäärä 2 Henkilöiden lukumäärä 4 Sisälämpötila, lämmitys 21 C Sisälämpötila, jäähdytys - C Mitoitusulkolämpötila -32 C Säävyöhyke III Jyväskylä

17 16 (86) Kuva kerroksisen Gabro-pientalon 1. kerroksen pohjapiirros.

18 17 (86) Kuva kerroksisen Gabro-pientalon 2. kerroksen pohjapiirros.

19 18 (86) Kuva kerroksisen Gabro-pientalon julkisivu pohjoiseen. Kuva kerroksisen Gabro-pientalon julkisivu itään.

20 19 (86) Kuva kerroksisen Gabro-pientalon julkisivu etelään. Kuva kerroksisen Gabro-pientalon julkisivu länteen.

21 20 (86) Kuva kerroksisen Gabro-pientalon leikkauskuva kerroksinen vapaa-ajan Kajo-pientalo Taulukossa 5 esitetään 1-kerroksisen kokovuotiseen käyttöön suunnitellun vapaaajan Kajo-pientalon yleistiedot. Kuvissa esitetään mallitalon pääpiirustukset. Taulukko 5. 1-kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon yleistiedot. Rakennuksen yleistiedot Rakennustilavuus 250 rak-m³ Bruttoala 78 brm² Huoneala, lämpimät tilat 70 m² Julkisivujen pinta-ala 103 m² Kerroskorkeus 3,0 m Huonekorkeus 2,6 m Ilmatilavuus, lämpimät tilat 183 m³ Ikkunapinta-ala 15,3 m² Huoneistojen lukumäärä 1 Kerrosten lukumäärä 1 Henkilöiden lukumäärä 3 Sisälämpötila, lämmitys 21 C Sisälämpötila, jäähdytys - C Mitoitusulkolämpötila -32 C Jyväskylä Säävyöhyke III

22 21 (86) Kuva kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon pohjapiirros. Kuva kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon julkisivu pohjoiseen.

23 22 (86) Kuva kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon julkisivu itään. Kuva kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon julkisivu etelään.

24 23 (86) Kuva kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon julkisivu länteen. Kuva kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon leikkauskuva A.

25 24 (86) Kuva kerroksisen vapaa-ajan Kajo-pientalon leikkauskuva B.

26 25 (86) 6 Mallitalojen energiankulutus 6.1 Vuoden 2010 määräysten mukaiset pientalot Taulukossa 6 esitetään yhteenveto vuoden 2010 rakentamismääräysten mukaisten mallitalojen energiankulutuslaskennan tärkeimmistä lähtötiedoista ja energiankulutuksesta. Energiankulutukset esitetään myös kuvissa 27 ja 28. Taulukossa 7 esitetään vastaavat tiedot mallitaloista, kun ne toteutetaan hirsirakenteisina (pääosa ulkoseinistä on 180 mm:n massiivihirttä). Energiankulutukset esitetään myös kuvissa 29 ja 30. Taulukoissa esitetään myös ominaislämpöhäviöt. Rakennuksen ominaislämpöhäviö määrää pitkälti tilojen lämmityksen nettoenergiantarpeen. Perustapauksissa kaikkien mallitalojen lämmitys on toteutettu sähköpattereilla ja 300 litran yösähkölämmitteisellä käyttövesivaraajalla (3 kw). Taulukko 6. Yhteenveto vuoden 2010 rakentamismääräysten mukaisten mallitalojen energiankulutuslaskennan tärkeimmistä lähtötiedoista ja energiankulutuksesta. Yksikkö 1-krs RET 1,5-krs Ruissalo 2-krs Gabro 1-krs Kajo Rakennusosien U-arvot: Ulkoseinä W/m²K 0,17 0,17 0,17 0,17 Yläpohja W/m²K 0,090 0,090 0,090 0,090 Alapohja, maanvastainen W/m²K 0,16 0,16 0,11 0,16 Ikkunat W/m²K 1,0 1,2 0,90 1,0 Ulko-ovet W/m²K 1,0 1,0 1,0 1,0 Rakennusosien ominaislämpöhäviö W/K 88,7 93,3 106,2 53 W/K/brm² 0,54 0,46 0,52 0,68 Vaipan ilmanvuotoluku, n 50 1/h 2,0 2,0 2,0 2,0 Vuotoilman ominaislämpöhäviö W/K 10,2 11,4 14,4 4,9 W/K/brm² 0,063 0,056 0,071 0,063 LTO:n vuosihyötysuhde % Ilmanvaihdon ominaislämpöhäviö W/K 35,0 38,9 37,8 13,5 W/K/brm² 0,21 0,19 0,19 0,17 Rakennuksen ominais- W/K lämpöhäviö yhteensä W/K/brm² 0,82 0,71 0,78 0,91 ET-luku kwh/brm²/a ET-luokka B A A C Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Käyttöveden lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Lämmitysjärjestelmän kwh/a lämpöhäviöenergia kwh/brm²/a Laitesähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Yhteismitallistettu kwh/a ostoenergia (sähkölämmitys) kwh/brm²/a

27 26 (86) 450 Mallitalojen energiankulutukset, sähkölämmitys Ostettava lämmitysenergia ET-luku Yhteismitallistettu ostoenergia Energia, kwh/brm² vuodessa RET Ruissalo Gabro Kajo Mallitalo Kuva 27. Mallitalojen kokonaisenergiankulutukset. 250 Mallitalojen energiankulutukset, sähkölämmitys Tilojen lämmityksen nettoenergiantarve Käyttöveden lämmityksen nettoenergiantarve Lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia Laitesähköenergiankulutus 200 Energia, kwh/brm² vuodessa RET Ruissalo Gabro Kajo Mallitalo Kuva 28. Mallitalojen energiankulutusten jakautuminen.

28 27 (86) Taulukko 7. Yhteenveto vuoden 2010 rakentamismääräysten mukaisten hirsirakenteisten mallitalojen energiankulutuslaskennan tärkeimmistä lähtötiedoista ja energiankulutuksesta. Yksikkö 1-krs RET 1,5-krs Ruissalo 2-krs Gabro 1-krs Kajo Rakennusosien U-arvot: Ulkoseinä W/m²K 0,16 0,16-0,16 Hirsiseinä W/m²K 0,60 0,60 0,55 0,56 Yläpohja W/m²K 0,090 0,10 0,070 0,080 Alapohja, maanvastainen W/m²K 0,11 0,11 0,11 0,11 Ikkunat W/m²K 0,95 0,95 0,80 0,80 Ulko-ovet W/m²K 1,0 1,0 0,70 1,0 Rakennusosien ominaislämpöhäviö W/K 118,6 125,6 161,4 75,8 W/K/brm² 0,73 0,62 0,80 0,97 Vaipan ilmanvuotoluku, n 50 1/h 2,0 2,0 2,0 2,0 Vuotoilman ominaislämpöhäviö W/K 10,2 11,4 14,4 4,9 W/K/brm² 0,063 0,056 0,071 0,063 LTO:n vuosihyötysuhde % Ilmanvaihdon ominaislämpöhäviö W/K 25,4 29,0 27,9 9,0 W/K/brm² 0,16 0,14 0,14 0,12 Rakennuksen ominais- W/K lämpöhäviö yhteensä W/K/brm² 0,94 0,82 1,00 1,15 ET-luku kwh/brm²/a ET-luokka C B C D Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Käyttöveden lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Lämmitysjärjestelmän kwh/a lämpöhäviöenergia kwh/brm²/a Laitesähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Yhteismitallistettu kwh/a ostoenergia (sähkölämmitys) kwh/brm²/a

29 28 (86) Hirsirakenteisten mallitalojen energiankulutukset, sähkölämmitys Ostettava lämmitysenergia ET-luku Yhteismitallistettu ostoenergia Energia, kwh/brm² vuodessa RET Ruissalo Gabro Kajo Mallitalo Kuva 29. Hirsirakenteisten mallitalojen kokonaisenergiankulutukset. Hirsirakenteisten mallitalojen energiankulutukset, sähkölämmitys 250 Tilojen lämmityksen nettoenergiantarve Käyttöveden lämmityksen nettoenergiantarve Lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia Laitesähköenergiankulutus 200 Energia, kwh/brm² vuodessa RET Ruissalo Gabro Kajo Mallitalo Kuva 30. Hirsirakenteisten mallitalojen energiankulutusten jakautuminen.

30 29 (86) 7 Energiatehokkuuden parantaminen 7.1 Rakennuksen vaipan ilmanpitävyyden vaikutus energiatehokkuuteen Hyvällä rakennuksen vaipan ilmanpitävyydellä voidaan pienentää vuotoilman aiheuttaman lämpöhäviön energiahukkaa. Lisäksi hyvä ilmanpitävyys pienentää vetoisuutta ja parantaa lämpöviihtyisyyttä rakennuksessa. Tällöin huonelämpötilaa ei tarvitse nostaa vetoisuuden peittämiseksi. Korkea huonelämpötila lisää lämmitysenergiankulutusta. Rakentamismääräyskokoelman osissa D3/2010 ja D5/2007 on kuvattu yksinkertainen menetelmä vuotoilmavirran ja sen lämpöhäviön laskemiseksi vaipan ilmanvuotoluvusta n 50. Kansainvälisissä standardeissa ja yksityiskohtaisissa simulointimalleissa voidaan vuotoilmavirta määrittää tarkemmin muun muassa rakennuksen korkeuden, tuulisuuden, sisäisen tiiviyden ja ilmanvaihtojärjestelmän perusteella. Olemassa olevien pientalojen keskimääräinen ilmanvuotoluku on mittausten mukaan noin 4 1/h. Matalaenergiataloissa n 50 -luvun tulisi olla enintään 1 1/h ja passiivitalossa enintään 0,6 1/h. Tiiviyden parantaminen on yleensä erittäin kustannustehokas keino parantaa energiatehokkuutta. Hyvä tiiviys osoitetaan tiiviysmittauksella, joka suositellaan tehtäväksi hieman ennen rakennuksen käyttöönottoa. Pientalon ulkovaipan hyvä ilmanpitävyys on edellytys ilmanvaihdon ilmavirtojen hallinnalle ja lämmöntalteenoton tehokkaalle toiminnalle. Jos vaipan ilmanpitävyys on huono, lämmöntalteenoton kautta ei voida ottaa riittävästi ulkoilmaa ilman, että sisälle tulee tavanomaisissakin sääoloissa ylipaine. Rakentamismääräyskokoelman osassa C2/1998 määrätään, että sisäilman vesihöyryn haitallisen konvektion estämiseksi tulee rakennuksen vaipan ja sen yksityiskohtien olla niin tiiviitä läpi kulkevien ilmavuotojen suhteen, että syntyy edellytykset pitää rakennus pääsääntöisesti alipaineisena. Kun vaipan ilmanpitävyys on hyvä, voidaan lämmöntalteenoton kautta ottaa mahdollisimman paljon ulkoilmaa (tuloilma), vähintään 90 % jäteilmavirrasta (poistoilma). Kuvassa 31 esitetään 1-kerroksisen RET-pientalon ilmanpitävyyden ja ilmavirtasuhteen vaikutus sisä- ja ulkoilman väliseen keskimääräiseen paineeroon. 1-kerroksisessa pientalossakin paine-eron tulisi olla vähintään 3 Pa, jotta talo pysyisi alipaineisena suurimman osan aikaa. Kuvassa 32 esitetään ilmanpitävyyden ja vaipan paine-eron vaikutus ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteeseen. Hatarassa talossa lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde voi heikentyä jopa 10 prosenttiyksikköä.

31 30 (86) Tulo- ja poistoilmavirran suhde, % 95 % 90 % 85 % 80 % 75 % 70 % 65 % 60 % 55 % 50 % 45 % RET-pientalon ilmanpitävyyden vaikutus paineiden hallintaan Suositusalue Ylipainetta pakkasella Vaipan ilmanvuotoluku n 50, 1/h n vaippa =n 50 ( p v aippa /50) 0,7 Paine-ero p vaippa ulkovaipan yli, Pa Pa Kuva kerroksisen RET-pientalon ilmanpitävyyden ja ilmavirtasuhteen vaikutus sisä- ja ulkoilman väliseen keskimääräiseen paine-eroon. Jos vaipan ilmanvuotoluku n 50 on 1 1/h, niin 3 Pa paine-eron aikaan saamiseksi tulo- ja poistoilmavirran suhdetta pitää pienentää arvoon 72 %. Tämä tarkoittaa, että lähes 30 % tuloilmasta tulee lämmöntalteenoton ohi! 80 % 75 % RET-pientalon ilmanpitävyyden vaikutus lämmöntalteenottoon n vaippa =n 50 ( p v aippa /50) 0,7 Poistoilman lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde, % 70 % 65 % 60 % 55 % 50 % 45 % D2/ % 35 % Suositusalue Ylipainetta pakkasella Paine-ero p v aippa ulkovaipan yli, Pa 2 1 Pa 30 % D2/ Vaipan ilmanvuotoluku n 50, 1/h Kuva kerroksisen RET-pientalon ilmanpitävyyden ja vaipan paine-eron vaikutus ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteeseen. Jos vaipan ilmanvuotoluku n 50 on 1 1/h, niin 3 Pa paine-eron aikaan saamiseksi tulo- ja poistoilmavirran suhdetta pitää pienentää niin, että lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde pienenee arvosta 70 % arvoon 59 %. Lämmöntalteenoton kannalta vaipan n 50 -luvun tulisi tässä tapauksessa olla enintään 0,3 1/h.

32 31 (86) 7.2 Ilmanvaihdon energiatehokkuuden parantaminen Lämmöntalteenoton tehostaminen ja uudet LTO-ratkaisut Suomen oloissa toimintavarmoiksi todettujen pientalojen ilmanvaihtokoneiden lämmöntalteenoton (LTO) vuosihyötysuhde on parhaimmillaan noin %. Vuosihyötysuhdetta pienentää kylmillä ilmoilla tarvittava lämmöntalteenoton jäätymissuojaus. Yritykset ovat kehittäneet erilaisia uusia keinoja ja ohjaustapoja LTO:n jäätymisen hallintaan. Näiden ansiosta tulevaisuudessa LTO:n vuosihyötysuhteetkin voivat nousta nykyisestä. Koko pientalon ilmanvaihdon LTO:n vuosihyötysuhdetta pienentää nykyisin eniten erilliset liesikupujen ja tuulettimien poistot, joissa ei ole lämmöntalteenottoa lainkaan. Taulukossa 8 esitetään ympäristöministeriön sivuilta löytyvällä laskurilla tehty LTO-laskelma, jossa erillinen liesituuletin pudottaa LTO:n vuosihyötysuhteen arvosta 73 % arvoon 64,5 %. Energiatehokasta ilmanvaihtoa ei voi toteuttaa ilman liesikuvun poistoilman lämmöntalteenottoa tavalla tai toisella. On huomattava, että eräissä ilmanvaihtokoneissa valmistaja jopa kieltää liesikuvun kytkemisen ilmanvaihtokoneen lämmöntalteenottoon. Taulukko 8. Ympäristöministeriön sivuilta löytyvällä laskurilla tehty LTOlaskelma, jossa erillinen liesituuletin pudottaa LTO:n vuosihyötysuhteen arvosta 73 % arvoon 64,5 %, vaikka liesituuletinta käytetään vain kaksi tuntia päivässä.. Ulkoilmakanava maalämmönsiirtimenä Saksalaisen passiivitalon ilmanvaihtolämmitykseen kuuluu tyypillisesti maan energiaa hyödyntävä ulkoilman maalämmönsiirrinjärjestelmä.

33 32 (86) Maalämmönsiirrinjärjestelmässä ulkoilma johdetaan esisuodatuksella varustetun ulkoilman sisäänottoyksikön kautta maakanavistoon ja sen kautta ilmanvaihtolämmityskoneeseen. Maakanavisto voidaan asentaa esimerkiksi talon ympärille (kuvat 33 ja 34). Maakanavisto on rakennettava huolellisesti ja sen on täytettävä erityisiä lujuus-, tiiviys- ja hygieniavaatimuksia saksalaisten ohjeiden VDI-Richtlinien 4640 ja VDI-Richtlinien 6022 mukaisesti. Kesällä ulkoilmaa voidaan viilentää (kuva 33). Maakanavisto voidaan tarvittaessa ohittaa ja ottaa ulkoilma suoraan ulkoa ilmanvaihtolämmityskoneeseen. Järjestelmällä voidaan myös esilämmittää talvella sisäänotettavaa ulkoilmaa ja suojata lämmöntalteenottolaitetta jäätymiseltä (kuva 34). Maasta otettu lämpö yhdessä poistoilmasta talteenotetun lämmön kanssa pienentävät ilmanvaihdon lämmitystarvetta. Maalämmönsiirrinjärjestelmällä saadaan käyttöön maahan varastoitunutta lämpöä ja viileyttä pienellä tuloilmapuhaltimen sähkönkulutuksen lisäyksellä. Vastaava esilämmitys ja viilennys voidaan toteuttaa myös nestekiertoisella maapiirillä, pumpulla ja ulkoilmakanavassa olevalla patterilla. Sisäänotettavan ulkoilman lämpötila Ulkoilman lämpötila maalämmönsiirtimen jälkeen Sisäänotettavan ulkoilman lämpötila Ulkoilman lämpötila maalämmönsiirtimen jälkeen Maan lämpötila Kesä Maan lämpötila Talvi Kuva 33. Talon ympäri kiertävän maalämmönsiirrinjärjestelmän (Rehau Awadukt)toiminta kesällä. Maa viilentää sisään otettavaa lämmintä ulkoilmaa. Lähde: Rehau. Kuva 34. Talon ympäri kiertävän maalämmönsiirrinjärjestelmän (Rehau Awadukt) toiminta talvella. Maa lämmittää sisään otettavaa kylmää ulkoilmaa. Lähde: Rehau.

34 33 (86) Muita keinoja ilmanvaihdon energiatehokkuuden parantamiseksi Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähkötehon pienentäminen Pientalon ilmanvaihtojärjestelmän oikealla (väljällä) mitoituksella ja tasavirtateknologiaan perustuvilla puhaltimilla voidaan ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköteho pienentää RakMk osan D2/2010 ohjearvosta 2,5 kw/(m³/s) noin arvoon 1,3 kw/(m³/s) ja lähitulevaisuudessa jopa A-luokkaan eli alle 1,0 kw/(m³/s). Ilmanvaihtojärjestelmän lämpöhäviöiden pienentäminen Ilmanvaihtojärjestelmän energiatehokkuutta heikentää lämpöhäviöt ilmakanavista. Tämän vuoksi nykyisin käytössä oleva hikoilu -eristys ei ole riittävä. Energiatehokkuutta voidaan parantaa suunnittelemalla ilmakanavisto mahdollisimman lyhyeksi, minimoimalla ja eristämällä kylmät kanavat sisätiloissa sekä kieltämällä lämpimien ilmakanavien vienti höyrynsulun ulkopuolelle kylmiin tiloihin (= ullakolle). Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon hyödyntäminen Rakentamismääräyskokoelman osassa D2/2010 määrätään, että ilmanvaihtoa on voitava ohjata tarpeen mukaan. Nykyaikaiset tarpeen mukaan ohjattavat ilmanvaihtojärjestelmät soveltuvat hyvin yhteen tilaan, esimerkiksi auditorioon. Pientalossa yleensä käyttäjän käsikäyttöinen ohjaus on riittävä ja luotettava.

35 34 (86) 7.3 Lämmitysjärjestelmien energiatehokkuuden parantaminen Tilojen lämmitysjärjestelmien energiatehokkuus Tilojen lämmitysjärjestelmän energiatehokkuus riippuu lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöistä sekä toimintakyvystä mitoituspakkasilla ja osateholla. Tärkein tilojen lämmitysjärjestelmän ominaisuus on huonelämpötilan hallintakyky energiatehokkaasti. Säätöjärjestelmän lisäksi huonelämpötilan hallintaan vaikuttavat koko järjestelmän mitoitus, toimintaperiaate ja toimintaedellytykset. Taulukossa 9 esitetään RakMk osassa D5/2007 olevat ohjearvot tilojen lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergioille, mikäli tarkempia selvityksiä ei ole. Taulukosta havaitaan, että lämpöhäviöenergiaan vaikuttavat eniten lämmitysputkistojen lämpötilataso ja putkieristys sekä lattialämmityksessä lattian lämmöneristys. Osa lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöistä voidaan hyödyntää lämmityksessä, jolloin lämpöhäviö ei mene kokonaan hukkaan. Lämpöhäviöiden hyödyntäminen riippuu muun muassa tilojen lämmöntarpeesta ja lämmitysjärjestelmän sijainnista. Rakennusten lämmöntarpeen pienentyessä energiatehokkuuden parantuessa lämpöhäviöiden hyödyntäminen heikkenee ja niistä voi aiheutua jopa ylilämpöongelmia. Tämän vuoksi järjestelmähäviöt tulee minimoida. Nykyisin yleisimpien lämmitysjärjestelmien vuosihyötysuhde voi olla hyvinkin huono, tyypillisesti % kauko-, pelletti- ja maalämpöjärjestelmillä. Sähkölämmitysjärjestelmillä vuosihyötysuhde on hieman parempi, %. Nämä vuosihyötysuhdearvot on laskettu tämän raportin mallipientaloille RakMk osassa D5/2007 olevilla lämpöhäviöiden ohjearvoilla. Vuosihyötysuhde = 1 lämpöhäviö/lämmitysenergiankulutus. Tilojen lämmitysjärjestelmien energiatehokkuuden laskentaan on olemassa lukuisia SFS-EN-standardeja ja niiden pohjalta laaditaan vuonna 2010 kotimaisia oppaita. Tässä raportissa ei käsitellä eri laskentamenetelmiä tarkemmin. Lämmitysjärjestelmän energiatehokkuutta kuvaavat luotettavimmin häviöteho ja siitä määritetty häviöenergia, koska silloin lämpöhäviöt tulevat läpinäkyviksi. Jos lämpöhäviöt sisällytetään hyötysuhteisiin tai tehokertoimiin, kuten lämpöpumpun lämpökertoimeen, lämpöhäviöt jäävät piiloon. Edellä laskettu lämmitysjärjestelmän vuosihyötysuhde on lopputulos, eikä sitä voi noin vain käyttää esimerkiksi lähtötietona energiankulutuslaskelmissa. Esimerkiksi hirsirakenteisten mallipientalojen vesikiertoisten lämmitysjärjestelmien vuosihyötysuhteet ovat suuremman lämmitysenergiankulutuksen takia noin 5 10 prosenttiyksikköä edellä esitettyjä arvoja parempia.

36 35 (86) Taulukko 9. RakMk osan D5/2007 mukaiset ohjearvot tilojen lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergioille Taulukko 6.1. Lämmitysjärjestelmä Tilojen lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergiat eri lämmitysjärjestelmille. Vesiradiaattorit, menovesi 90/paluuvesi 70 C - jakojohdot lämmöneristetty - jakojohdot eristämättä Vesiradiaattorit, 70/40 C - jakojohdot lämmöneristetty - jakojohdot eristämättä Vesiradiaattorit, 45/35 C - jakojohdot lämmöneristetty - jakojohdot eristämättä Vesikiertoinen lattialämmitys, 40/35 C - alapohjan lämmöneristys 200 mm 1) - alapohjan lämmöneristys 100 mm 1) - välipohja lämmöneristys 50 mm 1) - välipohja ilman lämmöneristystä Vesikiertoinen ilmanvaihtolämmitys - keskitetty lämmitys Lämmitysjärjestelmän ominaislämpöhäviöt Q lämmitys, tilat, häviöt, omin, kwh/brm² vuodessa Kehityshäviöt 2) Jakeluhäviöt 3) Luovutushäviöt 3) Säätöhäviöt 3) Lasketaan valmistajan ilmoittamasta tai vastaavasta häviötehosta, tai käytetään arvoa 2 kwh/brm² vuodessa. Kehityshäviönä käytetään kuitenkin vähintään arvoa kwh vuodessa Varaajahäviöt 2) 4 2 D5 Kuva D5 Kuva D5 Kuva D5 Kuva D5 Kuva 6.1 Sähkölämmityspatterit Sähköinen lattialämmitys - alapohjan lämmöneristys 200 mm 1) - alapohjan lämmöneristys 100 mm 1) - välipohja lämmöneristys 50 mm 1) - välipohja ilman lämmöneristystä Sähköinen ilmanvaihtolämmitys - keskitetty tuloilman lämmitys - huonekohtainen tuloilman lämmitys ) Eristyspaksuus vastaa lämmöneristettä, jonka suunnittelulämmönjohtavuus on enintään 0,045 W/(m K). 2) Kehitys- ja varaajahäviöiden kuukausiarvot lasketaan vuosiarvoista kuukausien pituuksien suhteessa. Jos käyttövesi lämmitetään samalla lämmönkehityslaitteella, niin käyttöveden lämmönkehityksen häviöitä ei tarvitse ottaa erikseen huomioon. 3) Jakelu-, luovutus ja säätöhäviöiden kuukausiarvot lasketaan vuosiarvoista jakamalla häviö eri kuukausille seuraavasti: marras-, joulu-, tammi- ja helmikuu kukin 15 %, loka-, maalis- ja huhtikuu 10 % sekä touko- ja syyskuu 5 % vuotuisesta lämpöhäviöenergiasta. Kesällä tilojen lämmitysjärjestelmässä ei yleensä ole jakelu-, luovutus ja säätöhäviöitä

37 36 (86) Käyttöveden lämmitysjärjestelmät Lämpöhäviöteho, W Käyttövesivaraajan lämpöhäviöiden pienentäminen on tehokas keino käyttöveden lämmitysenergiantarpeen pienentämiseksi. Tehokas keino lämpöhäviön pienentämiseksi on varaajan lämmöneristyksen parantaminen. Myös varaajan rakenteella, lämpötilatasolla ja lämpötilan kerrostuneisuudella voidaan vaikuttaa lämpöhäviöihin ja pienentää niitä. Varaajasta on lämpöhäviöitä ympäristöön jatkuvasti riippumatta vedenkulutuksesta. Kuvassa 35 esitetään tyypillisten käyttövesivaraajien lämpöhäviöt. Energiatehokkaassa varaajassa lämpöhäviö on enintään puolet rakentamismääräyskokoelman osan D1/2007 ohjearvoista. Passiivitalossa tulisi pyrkiä pienentämään häviöt kolmannekseen osan D1/2007 ohjearvoista. Varaajan veden keskilämpötila 70 C, ympäröivä tila 21 C D1/2007 Passiivienergiataso Energiatehokas varaaja Lämpöhäviöenergia, kwh vuodessa Varaajatilavuus, dm³ 0 Kuva 35. Rakentamismääräyskokoelman osan D1/2007 ohjearvot käyttövesivaraajien lämpöhäviöille. Energiatehokkaassa varaajassa lämpöhäviö on enintään puolet määräysten ohjearvosta. Käyttöveden kiertojohdon lämpöhäviöitä voidaan pienentää suunnittelemalla lämpimän käyttöveden putkisto lyhyeksi, jolloin kiertojohto voidaan yleensä jättää pois. Jos kulutuspisteitä on kaukana lämmöntuottolaitteelta, kiertojohtoa tarvitaan, jotta lämpimän veden odotusaika ei kasva kohtuuttomaksi eikä vettä jouduta valuttamaan tarpeettomasti. Tällöin kiertojohdot tulee eristää tehokkaasti. Kiertojohdon lämpöhäviö voidaan pienentää noin tasolta 15 kwh/brm² tasolle 2-5 kwh/brm² putkien ja muiden putkistovarusteiden lämmöneristystä parantamalla. Etenkin sähkölämmitystaloissa kiertojohto voidaan korvata saattolämmityksellä, jolla putkistossa seisova vesi pidetään lämpimänä (n. 55 C). Saattolämmitys voi olla esimerkiksi itsesäätyvä sähkölämmityskaapeli putken ja eristeen välissä. Saattolämmitysputkien lämpöhäviöiden vähentämiseen sopivat samat keinot kuin kiertojohtoon. Markkinoilta löytyy muutamia pientalomittakaavaan soveltuvia käyttöveden lämmöntalteenottoratkaisuja. Esimerkiksi vastavirtaputkilämmönsiirtimellä

38 37 (86) viemäriin menneestä käyttöveden lämmöstä voidaan saada talteen erään valmistajan ilmoituksen mukaan jopa 60 %. Tässä raportissa ei pystytä ottamaan kantaa näiden järjestelmien toimivuuteen ja tehokkuuteen todellisissa käyttöolosuhteissa. Lämmöntalteenotto on kuitenkin yksi keino käyttövesijärjestelmän energiatehokkuuden parantamisessa tulevaisuudessa. Käyttöveden lämmöntalteenotto ilman lämmön välivarastointia sopii parhaiten suihkuihin ja vastaaviin, joissa viemäriin menevän veden lämpötila on korkea ja kerralla tapahtuva kulutus on melko pitkäkestoista. Lämmitysenergiantarpeen pienentymisen lisäksi lämpimän käyttöveden lämmitysteho pienenee lämmöntalteenoton vaikutuksesta. Aurinkolämpöjärjestelmällä voidaan käyttöveden lämmityksen vuotuinen ostoenergiankulutus puolittaa Suomessa. Järjestelmä mitoitetaan niin, että kesällä se tuottaa käytännössä kaiken tarvittavan lämmitysenergian. Talvikuukausina järjestelmän tuotto on nolla. Aurinkolämpökeräimien pinta-alan lisääminen tästä ei juurikaan lisää hyödynnettävissä olevan lämmön tuottoa. Tyypillinen aurinkokerämien pinta-ala pientalossa on 5 15 m². Pinta-alaan vaikuttavat luonnollisesti lämmöntarve ja keräimien tuotto. Lämpimän käyttöveden kulutuksen pienentäminen vaikuttaa myös lämmitysenergiankulutukseen pienentävästi. Lämpimän käyttöveden kulutusta voidaan pienentää lyhentämällä lämpimän veden odotusaikoja, vakiopaineventtiileillä ja vettäsäästävillä vesikalusteilla. Myös käyttötottumukset vaikuttavat lämpimän veden kulutukseen. Teknisiä ratkaisuja löytyy esimerkiksi tarpeettoman veden juoksuttamisen estämiseksi. Lämpimän käyttöveden lämpötilatason laskeminen ei ole nykyisin energiankulutuksen pienentämisessä käytettävissä oleva keino. Rakentamismääräyksissä olevat vaatimukset estävät lämpimän veden lämpötilan laskemisen puhtaus- ja terveellisyyssyistä nykyisestä 55 C. Lämpöpumppu- ja aurinkolämmitysjärjestelmät eivät tosin aina täytä määräysten vaatimusta Mallitalojen lämpimän käyttöveden lämmitysenergiankulutuksen pienentäminen Taulukossa 10 esitetään eri mallitalojen lämpimän käyttöveden lämmitysenergiankulutus ja ostoenergiankulutuksen pienentämiseen soveltuvien keinojen vaikutus. Talot ovat sähkölämmitteisiä. Esitetyt keinot ovat käyttöveden lämmitys aurinkolämmöllä, käyttövesivaraajan lämmöneristyksen parantaminen ja käyttöveden lämmöntalteenottaminen. Lopuksi on esitetty näiden kaikkien keinojen yhteisvaikutus. Lämpimän käyttöveden lämmityksen ostoenergiankulutusta voidaan näillä keinolla pienentää yhteensä 60 %.

39 38 (86) Taulukko 10. Yhteenveto sähkölämmitteisten mallitalojen lämpimän käyttöveden lämmitysenergiankulutuksen pienentämiskeinojen vaikutuksista. RET Ruissalo Gabro Kajo Lämpimän veden kulutus, dm³/henk/vrk Henkilömäärä kwh/a kwh/ brm², a kwh/a kwh/ brm², a kwh/a kwh/ brm², a kwh/a kwh/ brm², a Käyttöveden nettolämmitys Varaajahäviöt Lämpimän käyttöveden lämmitys Aurinkolämpö (50 % lämmityksestä) kulutustaso 50 % 50 % 50 % 50 % Varaajan tehokkaampi lämmöneristys (150 W > 50 W) kulutustaso 84 % 87 % 84 % 81 % Käyttöveden LTO (50 %, 1/3-kulutuksesta) kulutustaso 87 % 87 % 87 % 88 % Kaikki keinot yhdessä kulutustaso 40 % 40 % 40 % 39 %

40 39 (86) 7.4 Energiatehokkuuden parantaminen sähkölämmitystaloissa Laskelmissa käytetyt parannustoimenpiteet Energiatehokkuutta parannettiin seuraavilla toimenpiteillä: Lähtötilanne: Sähkölämmitystalo Parannustoimenpide Parannetaan ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa (LTO) Edellisen lisäksi parannetaan vaipan tiiviyttä Edellisten lisäksi parannetaan käyttövesivaraajan lämmöneristystä Lämmitysjärjestelmä: Lämmönjako sähköpattereilla, käyttöveden lämmitys 300 litran käyttövesivaraajalla, varaajan lämpöhäviöteho on 150 W Vaipan ilmanvuotoluku n 50 on 2,0 1/h. LTO:n vuosihyötysuhde on 45 % tai parempi, jos lämpöhäviövaatimuksen täyttyminen sitä pientalolta vaatii (taulukot 6 ja 7). Toimenpiteen kuvaus LTO:n vuosihyötysuhde on 70 %. Vaipan ilmanvuotoluku n 50 on 1,0 1/h. Käyttöveden lämmitys 300 litran käyttövesivaraajalla, varaajan lämpöhäviöteho on 50 W Mallitalojen energiankulutus eri parannustoimenpiteiden jälkeen Taulukoissa ja kuvissa esitetään mallitalojen eri parannustoimenpiteiden vaikutuksen energiankulutukseen. Laskentatapaukset esitetään niin, että ne sisältävät myös edelliset parannustoimenpiteet. Tällöin viimeinen laskentatapaus sisältää myös kaksi aikaisempaakin toimenpidettä. Yhteismitallistettu ostoenergiankulutus laskettiin käyttäen raportissa Rakennusten energiatehokkuuden osoittaminen kiinteistöveron porrastusta varten, Raportti B85, Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikka esitettyjä kertoimia. Kun sähkön ostoenergian kulutus kerrotaan kertoimella 2, saadaan sähkön yhteismitallistettu ostoenergiankulutus. Kaukolämmölle kerroin on 0,7, kaukojäähdytykselle kerroin on 0,4, fossiilisille polttoaineille kerroin on 1,0 ja uusiutuvalle polttoaineelle kerroin on 0,5. Kun kaikkien pientalossa käytettävien energiamuotojen yhteismitallistetut ostoenergiankulutukset lasketaan yhteen, saadaan pientalon yhteismitallistettu ostoenergiankulutus.

41 40 (86) Taulukko 11. RET-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen. Normaali RET RET RET RET Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys ET-luku kwh/brm²/a ET-luokka B A A A Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Käyttöveden lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Lämmitysjärjestelmän kwh/a lämpöhäviöenergia kwh/brm²/a Laitesähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Ostettava lämmitysenergia kwh/a kwh/brm²/a Yhteismitallistettu kwh/a ostoenergia kwh/brm²/a RET-pientalo, sähkölämmitys Ostettava lämmitysenergia ET-luku Yhteismitallistettu ostoenergia Energia, kwh/brm² vuodessa % 86 % 84% % 86 % 84 % % 83 % 80 % Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys Parannustoimenpiteet Kuva 36. RET-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen.

42 41 (86) Taulukko 12. Ruissalo-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen. Normaali Ruissalo Ruissalo Ruissalo Ruissalo Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys ET-luku kwh/brm²/a ET-luokka A A A A Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Käyttöveden lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Lämmitysjärjestelmän kwh/a lämpöhäviöenergia kwh/brm²/a Laitesähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Ostettava lämmitysenergia kwh/a kwh/brm²/a Yhteismitallistettu kwh/a ostoenergia kwh/brm²/a Energia, kwh/brm² vuodessa Ruissalo-pientalo, sähkölämmitys Ostettava lämmitysenergia ET-luku Yhteismitallistettu ostoenergia 91 % 88 % 86% % 88 % 86 % % 81 % 78 % Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys Parannustoimenpiteet Kuva 37. Ruissalo-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen.

43 42 (86) Taulukko 13. Gabro-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen. Normaali Gabro Gabro Gabro Gabro Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys ET-luku kwh/brm²/a ET-luokka A A A A Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Käyttöveden lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Lämmitysjärjestelmän kwh/a lämpöhäviöenergia kwh/brm²/a Laitesähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Ostettava lämmitysenergia kwh/a kwh/brm²/a Yhteismitallistettu kwh/a ostoenergia kwh/brm²/a Gabro-pientalo, sähkölämmitys Ostettava lämmitysenergia ET-luku Yhteismitallistettu ostoenergia Energia, kwh/brm² vuodessa % % % % 89 % % 89 % % 82 % Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys Parannustoimenpiteet Kuva 38. Gabro-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen.

44 43 (86) Taulukko 14. Kajo-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen. Normaali Kajo Kajo Kajo Kajo Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys ET-luku kwh/brm²/a ET-luokka C C B B Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Käyttöveden lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Lämmitysjärjestelmän kwh/a lämpöhäviöenergia kwh/brm²/a Laitesähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Ostettava lämmitysenergia kwh/a kwh/brm²/a Yhteismitallistettu kwh/a ostoenergia kwh/brm²/a Kajo-pientalo, sähkölämmitys Ostettava lämmitysenergia ET-luku Yhteismitallistettu ostoenergia Energia, kwh/brm² vuodessa % % 91 % % 86 % % 89 % % % Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys Parannustoimenpiteet Kuva 39. Kajo-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen.

45 44 (86) Taulukko 15. Hirsirakenteisen Kajo-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen. Hirsirakennus Kajo-hirsi Kajo-hirsi Kajo-hirsi Kajo-hirsi Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys ET-luku kwh/brm²/a ET-luokka D D D D Lämmitysenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Tilojen lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Käyttöveden lämmityksen kwh/a nettoenergiantarve kwh/brm²/a Lämmitysjärjestelmän kwh/a lämpöhäviöenergia kwh/brm²/a Laitesähköenergiankulutus kwh/a kwh/brm²/a Ostettava lämmitysenergia kwh/a kwh/brm²/a Yhteismitallistettu kwh/a ostoenergia kwh/brm²/a Kajo-hirsipientalo, sähkölämmitys 98 % Ostettava lämmitysenergia ET-luku Yhteismitallistettu ostoenergia 95 % 414 Energia, kwh/brm² vuodessa % 95 % % % Sähkölämmitys + Parannettu LTO + Parannettu tiiviys + Parannettu varaajan eristys Parannustoimenpiteet Kuva 40. Hirsirakenteisen Kajo-pientalon energiatehokkuuden parannustoimenpiteiden vaikutus energiankulutukseen.

46 45 (86) 7.5 Lämmitysmuodon vaikutus energiankulutukseen Lämmitysmuodot Tässä raportissa vertailtiin seuraavia lämmitysmuotoja: Lämmitysmuoto Sähkölämmitys Kaukolämpö Pelletti Maalämpöpumppu Lämmitysjärjestelmän kuvaus Lämmönjako sähköpattereilla, käyttöveden lämmitys 300 litran käyttövesivaraajalla, varaajan lämpöhäviöteho on 150 W Lämmönjako vesiradiaattoreilla (70/40 C), tilojen ja käyttöveden lämmitys kaukolämpösiirtimillä Lämmönjako vesiradiaattoreilla (70/40 C), tilojen ja käyttöveden lämmitys pellettikattilalla, hyötysuhde 80 % Lämmönjako vesikiertoisella lattialämmityksellä (40/35 C), tilojen ja käyttöveden lämmitys maalämpöpumpulla varaajaa hyödyntäen. Lämpökerroin on 2,5. Yhteismitallistettu ostoenergiankulutus laskettiin käyttäen raportissa Rakennusten energiatehokkuuden osoittaminen kiinteistöveron porrastusta varten, Raportti B85, Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikka esitettyjä kertoimia. Kun sähkön ostoenergian kulutus kerrotaan kertoimella 2, saadaan sähkön yhteismitallistettu ostoenergiankulutus. Kaukolämmölle kerroin on 0,7, kaukojäähdytykselle kerroin on 0,4, fossiilisille polttoaineille kerroin on 1,0 ja uusiutuvalle polttoaineelle kerroin on 0,5. Kun kaikkien pientalossa käytettävien energiamuotojen yhteismitallistetut ostoenergiankulutukset lasketaan yhteen, saadaan pientalon yhteismitallistettu ostoenergiankulutus Mallitalojen energiankulutus eri lämmitysmuodoilla Taulukoissa ja kuvissa esitetään mallitalojen lämmitysmuotojen vaikutus energiankulutukseen.