ENERGIATEHOKKAAN TALON TUNNUSMERKIT

Transkriptio

1 ENERGIATEHOKKAAN TALON TUNNUSMERKIT Mikko Saari, VTT Energiatehokas koti - tiivis ja terveellinen? Suomen Asuntomessut ja Suomen Asuntotietokeskus Helsingin messukeskus, Ballroom

2 Energiatehokkaan talon suunnittelun ja toteutuksen periaatteet Viihtyisä, terveellinen ja turvallinen sisäilmasto miellyttävät lämpöolot talvella ja kesällä, tasalämpöinen ja vedoton puhdas sisäilma: toimiva ja tarpeenmukainen ilmanvaihto, puhtaat materiaalit hiljainen: 22 db(a) Energiatavoitteet tilojen lämmitysenergiankulutus on matalaenergiatalossa kwh/brm² vuodessa (-50 %) ja passiivienergiatalossa kwh/brm² vuodessa (-75 %) lämmitysenergiamuoto voi olla mikä tahansa (kaukolämpö, öljy, sähkö, pelletti,...) käyttöveden lämmitys energiatehokkaasti energiatehokkaat sähkölaitteet (pumput ja puhaltimet) Rakennus suunnitellaan kokonaisuutena rakenne- ja talotekniikka suunnitellaan yhdessä toimivaksi kokonaisuudeksi mahdollisimman yksinkertaisilla ja toimintavarmoilla ratkaisuilla ei osaoptimointia, eikä härveliteknologiaa

3 Tutkimuksilla on selvitetty energiatehokkaan rakentamisen tärkeimmät vaikutukset energiankulutuksen pienenemisen lisäksi Rakennuskustannukset eivät juurikaan nouse suunnitellaan rakennus kokonaisuutena ja otetaan ratkaisuissa huomioon pienentynyt lämmöntarve Toimintavarmuus paranee laitteet vähenevät, yksinkertaistuvat ja pienenevät huollettavuus ja korjattavuus paranee Sisäilman laatu paranee hyvin lämpöeristetty, tuulenpitävä ja kylmäsillaton ulkovaippa on vedoton hallittu energiataloudellinen ilmanvaihtojärjestelmä takaa viihtyisän ja terveellisen sisäilman kaikissa olosuhteissa Säästää ympäristöä elinkaaren aikaiset päästöt pienenevät raaka-aineiden kulutus vähenee Rakennuksen energiatehokkuuden paraneminen ei edellytä ihmisiltä käyttötottumusten muuttamista tai mukavuudesta tinkimistä

4 Energiakriisien jälkeen uskottiin monimutkaiseen tekniikkaan rakennusten energiansäästössä Vuosi 1978 Vuosi

5 250 Kustannustehokkaalla matalaenergiateknologialla pientalon energiankulutus voidaan puolittaa 1980-luvun seurantakohteita Tavanomainen 1980-luvun lämmöneristys ja sen ajan ikkuna-, lämpöpumppu- ja aurinkoteknologia 1990-luvun seurantakohteita Kokonaisenergia sisältää tilojen ja käyttöveden lämmityksen ja taloussähkön Tilojen lämmitys sisältää myös polttopuun energian Energiankulutus, kwh/m² vuodessa Kokonaisenergia Tilojen lämmitys Parantunut lämmöneristys ja ilmanpitävyys, kehittyneet ikkunat ja ilmanvaihdon lämmöntalteenotto Kokonaisenergia Tilojen lämmitys Lisäksi lämpöpumppuja aurinkoteknologia 0 PIKO FORSSA MIKKELÄ SÄHKÖ 1 ÖLJY SÄHKÖ 2 MEP MEPI 1 MEPI 2 JEO Tutkimus ESPI 1 ESPI 2 POHI 1 POHI 2 POHI 3 LP-MEPI IEA5

6 Yksinkertainen matalaenergiatalo Yhdistämällä tilojen lämmitys ilmanvaihtoon, saadaan yksinkertainen ja tehokkaasti säädettävissä oleva lämmitysratkaisu. Ilmanvaihtolämmityksessä tilat lämmitetään tai viilennetään huoneisiin puhallettavalla tuloilmalla. Ulkovaipan ilmanvuotoluku, n 50 < 1 h -1 Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde % Ilmanvaihdon puhaltimien ominaissähköteho on tehokkaimmillaan alle 1,5 kw/(m³/s), vähintään alle 2 kw/(m³/s) 6

7 Rakennusosien energiatehokkuusvaatimukset Rakennusosien suoritusarvot Rakentamismääräysten mukainen talo (v ) Passiivienergiatalo Matalaenergiatalo U-arvot, W/m 2 K - ulkoseinä 0,24 0,15-0, % 0,10 0, % - yläpohja 0,15 0,10-0, % 0,06 0, % - alapohja maanvastainen ryömintätilaan rajoittuva ulkoilmaan rajoittuva 0,24 0,19 0,15 0,15 0,12 0,12 0,10 0,12 0,08 0,10 0,08 0,10 - ulko-ovet 1,4 0,7 0,4 0,7 - ikkunat ja ovien valoaukot 1,4 (3-las) 1,0 (3-las) 0,6 0,8 (4-las) Ikkunoiden auringonsäteilyn läpäisy - alle 0,4 alle 0,3 Ikkunan valoaukon valonläpäisykerroin, - - vähintään 0,4 vähintään 0,4 Vaipan ilmanvuotoluku n 50, 1/h enintään 4,0 enintään 1,0 enintään 0,6 7

8 Talotekniikan suoritusarvot Lämmityksen suoritusarvot Huoneiden lämmityksen tehontarve, W/m² Energiankulutus Energiankulutustasot ja talotekniikan vaatimukset Passiivienergiatalo Rakentamismääräysten mukainen talo (2008) Matalaenergiatalo Tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen energiankulutus, kwh/brm² vuodessa Käyttöveden lämmityksen energiankulutus, kwh/brm² vuodessa Lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöenergia, kwh/brm² vuodessa Lämmitysenergiankulutus, kwh/brm² vuodessa Laitesähköenergiankulutus, kwh/brm² vuodessa Kokonaisenergiankulutus, kwh/brm² vuodessa Ilmanvaihdon suoritusarvot Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde 30 % vähintään 50 % vähintään 65 % Ilmanvaihdon ominaissähköteho, kw/(m 3 /s) enintään 2,5 enintään 2,0 enintään 1,5 Ilmanvaihdon äänitasot, db(a) Olo- ja makuuhuoneet Keittiö Kylpyhuone

9 Tilojen lämmitysenergiankulutus, kwh/brm² vuodessa Energiatehokkuuden vaikutus tilojen lämmitystarpeeseen Ilmanvaihto Vuotoilma Ulko-ovet Ikkunat Alapohja Yläpohja Ulkoseinä Normitalo 2000 Normitalo 2003 Normitalo 2008 Matalaenergiatalo Passiivienergiatalo 9

10 Passiivienergiatalossa kaikkien osien energiatehokkuutta on parannettu Normitalo 2008:n lämmitys 100 % Ilmanvaihto 26 % Vuotoilma 11 % Ulko-ovet 5 % Ulkoseinä 17 % Yläpohja 7 % Alapohja 8 % Ikkunat 26 % Passiivienergiatiilitalon lämmitys 22 % Säästö 74,4 % Ulkoseinä 4,2 % Yläpohja 1,7 % Alapohja 2,0 % Ikkunat 7,5 % Ulko-ovet 1,1 % Vuotoilma 0,9 % Ilmanvaihto 8,2 % 10

11 Energiatehokkuuden vaikutus vuotuiseen energiankulutukseen Energiankulutus, kwh/brm² vuodessa Lämmityksessä hyödynnetyt lämpökuormat Tilojen lämmityksen nettoenergiankulutus Lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöt Käyttövesi Sähkö 50 0 Normitalo 2000 Normitalo 2003 Normitalo 2008 Matalaenergiatalo Passiivienergiatalo 11

12 Energiatehokkuuden parantaminen kaukolämmitetyssä pientalossa Ulkoseinää parannetaan Lisäksi yläpohjaa parannetaan Lisäksi alapohjaa parannetaan Lisäksi ulko-ovia parannetaan Lisäksi ikkunoita parannetaan Lisäksi ilmanpitävyyttä parannetaan Lisäksi ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa parannetaan Tilojen lämmitysenergiankulutus, kwh/brm² vuodessa Normitalo % % % % % % % Matalaenergiatatalo % % % % % % % Passiivienergiatatalo % % % % % % 7 10 % 12

13 Matalaenergiarakenteiden lämpö- ja kosteustekninen toimivuus hallitaan Lasi Karmi H1 H2 H3 13

14 Energiatehokkuuden vaikutus talotekniikkaa Ilmaiset lämpökuormat pitää pystyä hyödyntämään tehokkaasti -> lämmityskausi lyhenee, jopa vain 3 kuukauteen Lämpöenergia, kwh/krs-m² Ostettava lämpöenergia Hyödynnetyt lämpökuormat Normitalo Matalaenergiatalo 25 % Kuukausi 14

15 Passiivitalossa syntyy kustannussäästöä, koska erillistä lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmää ei tarvita matalaenergiatalot low energy houses Kustannus, /m² passiivitalot kustannusten cost reduction: aleneminen: heating system lämm. kokon. total costs kustannus energiakustannus energy costs extra investment costs lisäkustannus Lähde: Passivhaus Institut Darmstadt Tilojen lämmitysenergiankulutus, kwh/m² vuodessa 15

16 Lattialämmityksen toimintalämpötilat muuttuvat, kun energiatehokkuus paranee Ulkoilman lämpötila, C Lämpötila, C Lattian pintalämpötilat Huonelämpötila Normitalo 2000 Normitalo 2008 Matalaenergiatalo Passiivienergiatalo Huonelämpötila Passiivienergiatalon lattialämmityksessä lattian pintalämpötila on talvella noin 0,5 C huoneilmaa lämpimämpi, kovillakin pakkasilla vain 1,5 C Aika vuodesta, % 16

17 Lämmitysteho, W RET-pientalon (1-kerroksinen, 163 brm²) tuloilma riittää lämmön jakamiseen passiivienergiatalossa Normitalo 2000 Normitalo 2003 Normitalo 2008 Matalaenergiatalo Passiivienergiatalo Lämmitystehoa vastaava ilmavirta Lämmitysteho, W/brm² ,5 1/h Keskimääräinen lämpökuorma talvella Ulkoilman lämpötila, C 17

18 Matalaenergiatalon auringonsuojaus ja viilennys ulkoilmalla 40 Wienerberger passiivienergiatiilitalo Ilman aurinkosuojausta ja lämmöntalteenoton ohitusta Kuukauden keskimääräinen sisälämpötila, C Otetaan käyttöön lämmöntalteenoton ohitus Lisäksi käytetään auringonsuojalaseja Lisäksi sälekaihtimet 20 Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Kuukausi 18

19 Tulisijalämmitys energiatehokkaassa talossa Lämmitysteho, kw 3 2,5 2 1,5 1 0, Aika, h 380 kg 1125 kg 2050 kg Massiivinen varaava tulisija luovuttaa matalaenergiataloon lämpöä tasaisesti usean päivän ajan yhdellä poltolla Kevyt tulisija voi antaa matalaenergiataloon liian suuren hetkellisen lämpötehon, joka nostaa sisälämpötilan tarpeettoman korkeaksi ja lämpö on tuuletettava ulos Tulisijan ja ilmanvaihdon moitteeton yhteistoiminta pitää varmistaa 19

20 100 % Suhteellinen energiankulutus, % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Uusiutuva energia Uusiutumaton energia Tulevaisuuden rakennus toimii uusiutuvalla energialla Energian tarpeen pienentäminen on tehokas keino uusiutuvien energialähteiden osuuden lisäämiseen. Kun energiatarve pienenee murto-osaan nykyisestä, niin se helpompi kattaa uusiutuvalla energialla. 0 % Rakennusvuosi 20

21 Energiatehokkaan talon rakentamisen yksinkertaiset ja kustannustehokkaat keinot? rakennuksen ulkovaipan lämpöhäviö pienennetään 60 % tasolle vertailulämpöhäviöstä ulkoseinät, katto, lattia, ikkunat ja ovet? ilmanvaihdon hallinta ja poistoilman lämmön talteenotto ilmanvaihdon hallinnalla varmistetaan myös terveellinen sisäilma? lämmityksen ja ilmanvaihdon tarpeenmukainen käyttö ja ohjaus? sisäisten ja ulkoisten lämpökuormien (ilmaisenergioiden) tehokas hyödyntäminen lämmityksessä ja torjunta viilennyksessä? vedenkulutuksen hallinta? energiatehokkaat sähkölaitteet? huolellinen rakentaminen (rakennuksen ulkovaipasta tulee tuulenpitävä ja kylmäsillaton)? kaiken tekniikan yksinkertaistaminen, talon osien vähentäminen ja toistuvien ratkaisujen käyttäminen? tehdään rakennuksesta tarkoituksenmukainen ja helposti ylläpidettävä? varaudutaan muun muassa talotekniikan uusimiseen entistä energiatehokkaammaksi tulevaisuudessa 21