Tutkittua tietoa sähkölämmityksestä

Transkriptio

1 1 Tutkittua tietoa sähkölämmityksestä Sähkölämpöseminaari 2010 Vakiotehoinen kuivanapitolämmitys lisää vapaa-ajan rakennusten energiatehokkuutta Kuinka pitkälle energiansäästössä kannattaa mennä Juhani Heljo Tampereen teknillinen yliopisto

2 Mökkejä on monenlaisia Kohderyhmä? 2 MÖKKI 1 Kesäkäyttö Ei aina sähköverkossa. MÖKKI 2 Käytetään satunnaisesti talvella Sähköverkossa MÖKKI 3 Ympärivuotinen käyttö mahdollista Varustus lähellä omakotitalotasoa Aurinkopanelit riittää Lämmitys puilla Talvella kylmänä Sähkölämmitys Varaava takka Talvella usein peruslämpö Talvella valmiuslämmitys Ilmalämpöpumppu? Voi olla muukin lämmitystapa

3 3 Kuivanapitolämmitys? Kuivanapitolämmitys peruslämmön sijaan Tarvittiin tietoa mökkien kosteuskäyttäytymisestä Ei saa olla vettä vesikalusteissa tai vesikalusteiden pakkasenkestävyys pitää varmistaa. Kosteusmittauksissa 6 kohdetta 2 talvea hirsimökkejä

4 Kuivanapitolämmityksen idea 4 Nykyinen peruslämpö Kuivanapitolämmityksen perusmalli suhteellinen kosteus lämmitysteho sisälämpötila sisälämpötila suhteellinen kosteus n. 10 C 0 C lämmitysteho Nykyinen peruslämpöratkaisu, jossa vakio peruslämpö n. 10 astetta - korkeat sähkökustannukset - korkea sähkön tehopiikki - suuret CO2-ekv ominaispäästöt - suuret kosteuden vaihtelut Uusi vakiotehoinen kuivanapitolämmitys, jossa vakio lämmitysteho - pienet sähkökustannukset - alhainen sähkötehon tarve - pienet CO2-ekv ominaispäästöt - pienet kosteuden vaihtelut - sisälämpötila laskee välillä pakkasen puolelle

5 Vakiotehoisen kuivanapitolämmityksen vaikutus sisälämpötilaan ja kosteuteen T T Y / Ja rk ko Pii ro ne n Sisällä 3-5 astetta lämpimämpää kuin ulkona Suhteellinen kosteus alenee noin 10 %

6 Tavoitteena homeriskien vähentäminen 6 Home ei kasva pakkasessa Suhteellinen kosteus ei saa olla pitkiä aikoja yli 80 % plusasteissa

7 Tavoitteena kondenssin estäminen 7 Suhteellinen kosteus ei saa olla 100 % Veden kondensoitoituminen on haitallista sähkölaitteille ja puupinnoille Veden tiivistymistä tapahtuu helpoimmin ikkunoiden sisäpinnoilla

8 8

9 Syksyllä kosteutta siirtyy sisälle ja rakenteisiin sisäilmasta 9 78 % RH 65 % RH

10 Talvella kosteutta tule edelleen sisälle % RH 76 % RH

11 Keväällä rakenteet luovuttavat kosteutta sisälle ja kosteus siirtyy ulos % RH 63 % RH

12 Mökkikanta kasvaa ja peruslämpö lisääntyy 12 kehitys kantaa kasvattavat uudet mökit nykyinen kanta peruslämpö sähköllä 20% vanhoja korvaavat uudet, laajennukset ja perusparannukset sähköverkossa 55% (helppo vaihtaa peruslämpöön) ei sähköverkossa 25%

13 kpl Mökkikanta kasvaa ja peruslämpö lisääntyy 13 Peruslämmössä olevien, muiden sähköistettyjen ja sähköistämättömien vapaa-ajan asuntojen määrän kehitysarvio kwh/a 8000 kwh/a Ei sähköverkossa, uudet Ei sähköverkossa, nykyiset Sähköistetyt muut, uudet Sähköistetyt muut, nykyiset Peruslämpö, uudet korjatuista Peruslämpö, uudet uusista Peruslämpö, nykyiset

14 GWh/a Sähkön säästö, jos 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen 14 Kuivanapitolämmitykseen siirtymisen sähkönsäästömahdollisuus vapaaajan asunnoissa Oletuksena on, että 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen GWh/a sähkön säästö vuonna 2050 Sähkönkulutus, GWh/a Sähkönkulutus kun 50 % peruslämmityksistä siirtyy kuivanapitolämmitykseen

15 MW Sähkötehon säästö, jos 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen 15 Kuivanapitolämmitykseen siirtymisen aiheuttama sähkötehon säästömahdollisuus vapaa-ajan asunnoissa Oletuksena on, että 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen MW säästö vuonna 2050 Sähkötehon tarve, MW Tehontarve, kun 50 % peruslämmityksistä siirtyy kuivanapitolämmitykseen

16 Peruslämmöstä kuivanapitolämmitykseen? Johtopäätökset 16 Mökin omistaja voi säästää 400 vuodessa ja investointi on alimmillaan alle 100 Vähentää voimakkasti sähkön huipputehon tarvetta ja kasvihuonekaasupäästöjä Sisälämpötila laskee välillä pakkasen puolelle. Vähän haittaa, mutta haitat ovat hoidettavissa Tosi halpaa verrattuna esim. tuulivoiman lisärakentamiseen. Voisiko toimia tuulivoiman säätövoimana? Voi soveltaa myös maatalouden rakennuksissa, piharakennuksissa, majakoissa, vanhoissa rautatieasemissa, asuntovaunuissa,

17 Peruslämmöstä kuivanapitolämmitykseen? Johtopäätökset T T Y / Ja rk ko Pii ro ne n Vapaa-ajan asuntoa voidaan pitää lämmittämättömänä, mikäli käytetyt vaipparakenteet eivät ole riskialttiita (esim. heikosti tuulettuva ryömintätilainen alapohja) Lämmittämättömänä pitämiseen nähden kuivanapitolämmitys parantaa tilannetta ja se on erittäin hyvä vaihtoehto peruslämmölle. Syys- ja kevätolosuhteissa se on jopa parempi kuin peruslämpö. Kuivanapitolämmityksen vaatima teho on 5 15 W/m 2 riippuen tavoitelämpötilaerosta (3 5 C) ja asunnon ominaisuuksista. Lämmitystehoa voidaan edelleen pienentää rajoittamalla ilmanvaihtoa tai kehittämällä kuivanapitolämmityksen ohjausta

18 Peruslämmöstä kuivanapitolämmitykseen? Johtopäätökset T T Y / Ja rk ko Pii ro ne n Kuivanapitolämmityksellä voidaan saada vapaa-ajan asunnolle hyvät sisäolosuhteet peruslämpöön nähden huomattavasti pienemmällä energiankulutuksella. Vakioteholämmityksen heikkouksia peruslämpöön nähden Asunnon lämmittäminen käyttölämpötilaan kestää pidempään. Ongelma voidaan tosin ratkaista etäohjauksella. Sisälämpötilan laskeminen pakkasen puolelle Kuivanapitolämmityksen jatkokehittämiselle ja lämmitystehon vähentämiselle entisestään on olemassa hyvät mahdollisuudet Jatkotutkimusta tarvitaan erityisesti rankarakenteisten vapaa-ajan asuntojen osalta. Tarve selvittää lämmityksen soveltuvuus myös muihin osa-aikaisesti käytössä oleviin rakennuksiin

19 19 Sähkölämpöseminaari 2010 Kuinka pitkälle energiansäästössä kannattaa mennä Juhani Heljo Tampereen teknillinen yliopisto

20 Energiataloudellisten valintojen päätarkastelut Energiansäästötoimenpiteiden valintasystematiikka 2. Elinkaarikustannusten optimi

21 VUOTUINEN ENERGIANKULUTUKSEN KUSTANNUSSÄÄSTÖ [ /brm 2, a] Energiansäästötoimenpiteiden valintasystematiikka 21 7 ENERGIANSÄÄSTÖTOIMENPIDEKOKONAISUUDEN KANNATTAVUUS (pitoaika 40 v, energian hinta 7 c/kwh) 20 % 15 % Ulkoseinien lisäeristys 100 mm 150 mm 10 % 6 Yläpohjan lisäeristys 250 mm 300 mm US eristepaksuus 200 (PUR) Keskitetty tulo- ja poisto-iv LTO 50 % Yläpohjan lisäeristys mm Ulkoseinien lisäeristys mm IKK U-arvo 1,4-1,0 AP lisäeristys 80 mm 100 mm LTO:n η 45%-65% ilmanvuotoluku n50 3,00-1,00 AP eristepaksuus US eristepaksuus IKK U-arvo 1,0-0,76 YP eristepaksuus AP eristepaksuus Ilmanvuotoluku n50 1,00-0,50 YP eristepaksuus US eristepaksuus Murtoviivan osa kuvaa toimenpidettä tai toimenpidepakettia ja sen vaikutusta. Viivan kaltevuus kuvaa kannattavuutta 6 % 3% 0 % 0 Uudet ikkunat U=1,8 U=1, RAKENNUSKUSTANNUSERO [ /brm 2 ]

22 Kysymys 22 Valintasystematiikalla voidaan laittaa säästötoimenpiteen taloudellisuusjärjestykseen Valitaanko myös loppupään kannattamattomia toimenpiteitä, jos kokonaiskannattavuus pysyy tavoitteen yläpuolella. Eikö niille löydy jostain kannattavampia vaihtoehtoja?

23 Kustannus [ /m 2 ] Elinkaarikustannusten optimi, periaatekuva passiivitalofilosofiasta (Lähde: NCC Green Living hanke) 250 Energiatehokkuuden vaikutukset elinkaarikustannuksiin Kokonaiskustannus Green Living Lämmityskustannukset? Lisäinvestointikustannus Tilojen lämmitys [kwh/m 2, a] Kustannusoptimi Energian hinta? Korkotaso? Tarkastelujakso? Materiaalien hinnat? Työn hinta? Jäähdytyksen tarve?

24 Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta) las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 0 /brm2 Halpa kaukolämpö Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle optimi Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")

25 Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta) las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 0 /brm2 KL:stä ilmanvaihtolämmitykseen ja sähköön. Tässä ei vielä energian hintamuutosta Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")

26 Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, kaukolämpö las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Jäähdytys lisätty edelliseen Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")

27 Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, vaihdetaan ilmanvaihtolämmitykseen sähköllä las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 4 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Sähkön oletettu tässä laskelmassa olevan 4 snt/kwh kalliimpaa kuin kaukolämmön 250 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")

28 Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, sähkölämmitystalo las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 15 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Sähkölämmitystalo, kallis sähkö Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo kustannusten nykyarvot yhteensä Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")

29 Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, kaukolämpötalo, pieni laskentakorko las kentakorko (reaalinen) 1 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 0 /brm2 Pieni laskentakorko, halpa kaukolämpö 250 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")

30 Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, sähkölämmitys, pieni laskentakorko las kentakorko (reaalinen) 1 % energian hinta 15 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Pieni laskentakorko, kallis sähkö Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo kustannusten nykyarvot yhteensä Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")

31 Johtopäätöksiä Selvitettävää ja laskettavaa riittää vielä paljon. Lämmitysjärjestelmävariaatiot tuovat laskentaan haasteita Yleispäteviä kannattavuuksia on vaikea antaa Havainnollinen valintoja opastava ja kannattavuuksia laskeva päätöksentekoa helpottava valintaohjelma on mahdollista tehdä