EU-säännökset ja normiohjaus kustannusoptimaalisuuden kautta lähes nollaenergiarakentamiseen 10 vuodessa Jarek Kurnitski

Transkriptio

1 EU-säännökset ja normiohjaus kustannusoptimaalisuuden kautta lähes nollaenergiarakentamiseen 10 vuodessa

2 Ei keksitä polkupyörää Suomessa Towards nzeb: Roadmap of some countries towards nearly zero energy buildings to improve energy performance of new buildings Many countries have prepared long term roadmaps with detailed targets Helps industry to prepare/commit to the targets Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

3 2012 kustannusoptimaalisuus lähes nolla vuotta aikaa lähes nollaenergiarakentamiseen vaikka missään ei vielä tarkkaan tiedetä mitä se on EPBD recast vaatii samalla kustannustehokkuutta ja lähes nollaenergiarakentamista: - Kustannusoptimaalisuus on ensimmäinen askel lähes nollan suuntaan - Sujuvaksi siirtymiseksi lähes nollaan, komission mukaan tavoitteita on tarvittaessa yhteen sovitettava, koska nykyisen käsityksen mukaan lähes nolla ei ole kustannustehokas, ellei siten riittäviä kannustimia ole tarjolla 1 vuosi aikaa nykyisten (2012) E-lukujen kustannusoptimaalisuuden tarkastelun suorittamiseksi 2015 mennessä annettava välitavoitteet uusille rakennuksille tiekartta tarvitaan siis direktiivinkin vaatimana, myös keskeinen ERA17 toimenpide Uudet määräykset D ovat nollaenergiakelpoisia ja näissä on kv- uutuusarvoakin mm. innovatiivisten järjestelmien käsittelyn ja kaupallisten laskentatyökalujen osalta Lähes nollaenergiarakentaminen edellyttää verkkoon syöttämisen pelisääntöjen selkeyttämistä muualle viety energiaa ei ole 2012 taserajassa vielä mukana Tekninen nzeb rakentamisen valmius syntymässä pilottihankkeiden sekä suunnittelu- ja laskentaohjeistuksen valmistumista myöten

4 Vuosi 2008: Rakentamismääräykset 2012 (Vapaavuori, Asuntoforum 2008)

5 Energiatodistus: virallisesti laskettu ja todellinen energiatehokkuus 2-kerroksinen kompakti pientalo 145 m 2 D5:n ja energiatodistuksen asetuksen mukaisesti laskettuna Laskentatapaus U-arvo, ulkoseinät LTO hyötysuhde ET-luku, Ostoenergia, kwh/br.m 2,a ET-luokka - kwh/br.m 2,a CO 2 -päästöt, kgco 2 /br.m 2,a Perustapaus suoralla sähkölämmityksellä C Perustapaus maalämpöpumpulla C Sähkölämm., parannettu n 50, LTO ja U-arvot A Maalämpö, parannettu n 50, LTO ja U-arvot B Nykyinen virallinen energiatehokkuustarkastelu johtaa päästöjen kasvuun kun lämmitystapaa ja primäärienergian käyttöä ei oteta huomioon (TKK, LVI-tekniikka 2008)

6 EPBD 2002, EuP 2005, RES 2008, EPBD recast 2010 have resulted regulation revisions in 2-3 years interval EP requirements Primary en. or CO 2 em. Energy frame For components Denmark Italy Belgium Greece Germany Hungary Netherlands Portugal Austria Czech Latvia Slovenia Finland Lithuania Finland 2012 France Poland UK Spain Estonia Sweden Norway Source: Kurnitski J. Contrasting the principles of EP requirements and calculation methods in EU member states. REHVA journal, December 2008, Hourly Dynamic Monthly simplified simulation Calculation methods Situation in the member states after EPBD implementation in June 2008 regarding EP requirements for new buildings and calculation methods In the figure, the most developed available calculation method is shown; in many countries simplified methods may used in parallel or for some building type

7 ERA17 kansallinen toimintaohjelma: yksi keskeinen toimenpide seuraavan 10 vuoden rakentamismääräysten tiekartan laatiminen kehityksen ennakoinnin helpottamiseksi Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi EPBD recast: Kaikki uudet julkiset rakennukset ovat jälkeen lähes nollaenergiataloja Kaikki uudet rakennukset ovat jälkeen lähes nollaenergiataloja Direktiiviä toimeenpanevien kansallisten säädösten tulee olla annettu ja julkaistu viimeistään

8 Direktiivin määritelmä EPBD recast Nearly zero energy buildings nzeb In the directive nearly zero-energy building means a building that has a very high energy performance. The nearly zero or very low amount of energy required should be covered to a very significant extent by energy from renewable sources, including energy from renewable sources produced on-site or nearby. nzeb = very high energy performance + on-site renewables Definition of a very high energy performance and significant extent of renewables let for Member States Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

9 EU halua olla eturintamassa ja varmistaa omaa kilpailukykyä, mutta herätty muuallakin Japanilainen nollaenergiatalokonsepti: Japanissa rakennetaan yli lähes nollaenergiataloa 2011 PV 5000 eur/kw, esim. 4 8 kw katolle (mallitalossa myös tuulimylly) Lämmitys/käyttövesi/jäähdytys lämpöpumpuilla Järjestelmässä myös polttokenno (kaasu) ja akku (n. 6 kwh) Energiamonitori: Vasemmalla tuulen ja auringon tuotto Alhaalla akku (lataus käynnissä) Oikealla verkkosähkö ja polttokenno (polttokennoa ei voi ajaa, koska ei ole juurikaan lämmitystarvetta) Sitra 2009

10 Asuinrakanennuksia Luukku talo: plusenergiatalo Solar Decathlon 2010 kilpailussa Madridissa, E<0 Järvenpään ja Kuopion lähes nollaenergiakerrostalot E< Tampereen asuntomessujen lähes nollaenergiapientalo muitakin pientaloja tulossa (Isover ym.) Luukku talo plusenergiatalo Suomessakin Sitra 2009

11 Towards nzeb in Finnish office buildings Viikki Ympäristötalo, Jätkäsaari Low2No, Viikki Synergy and some other buildings have ended up that in addition to demand reduction measures about 15% of electrical energy use can be produced by PV Extra investment cost about 10% Current BAU level in offices is about E= (according to 2012 code, D3 2012), in nzeb E 100 kwh/(m 2 a) primary energy National project for nnzeb E-value determination under preparation Preliminary EP targets for Low2No EP in OFFICES Net delivered energy use, kwh/(m 2 a) Energy carrier factor, - Primary energy use, kwh(m 2 a) Space and ventilation heating 30 0,7 21 Domestic hot water (D32012) 6 0,7 4 Cooling (district cooling COP=1) 20 0,4 8 Fans and pumps (HVAC) 7 1,7 12 Lighting 15 1,7 26 Appliances (D32012) 22 1,7 37 PV -9 1,7-15 Total Sitra 2009

12 Cost optimal vs. nzeb kustannusoptimaalisuustarkastelu koskee minimivaatimuksia, käytännössä ensimmäinen askel lähes nollan suuntaan EPBD recast: Commission s regulation/guidance document on cost optimal methodology framework given on or close June 30th 2011 instructs MS for the first time on how to set minimum requirements cost optimal policy shift away from only upfront investment cost a global cost approach established, guidance will be provided, and some room left for national adjustment Draft 6 May 2011 document available EPBD recast established the political target of nearly zero energy buildings for all new buildings by 1 Jan Both requirements will have to be reconciled so that a smooth transaction from cost optimal requirements to nearly zero energy buildings could be guaranteed.

13 Example of cost optimal calculation: Detached house, 3% interest rate and 2% escalation (Estonian study, REHVA AM 2011) 150 Global incremental cost (NPV), /m BAU ref Gas Pellet AWHP GSHP Electric Oil DH Cost optimalswith <2 /m 2 difference -50 Primary energy, kwh/(m 2 a) AWHP air to water heat pump, GSHP ground source heat pump, DH district heating W/o PV, 4 insulation levels from left to right: 0.42, 0.58, 0.76 and 0.96 specific heat loss Distance to nzeb 239 /m 2 investment cost/ nzeb=40 kwh/(m 2 a) primary energy

14 Energiatodistus: How to integrate nzeb into energy certificate scale? nzeb as technically reasonable achievable cost optimal for new buildings, category B or C req. for new buildings (typically not cost optimal yet) Revision of certificates scales needed: Cost optimal requirements for new buildings cannot be any more in D category, as calculated for 30 years period with 3% interest rate Existing A may be split (A+, A++) or changed Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

15 2012 Energiapaketti uudisrakentamiseen kokonaisenergiatarkastelu/primäärienergia - julkistettiin tulevat voimaan if everyone does a little, we ll achieve only a little suurin muutos rakentamismääräysten antamisesta 1976

16 Kokonaisenergiavaatimus E-luku Keskeinen ohjaava vaatimus kokonaisenergiavaatimus = vaatimus lopputuloksen energiatehokkuudelle Kokonaisenergiakulutus esitetään suorituspohjaisella E-luvulla, joka lasketaan rakennukseen ostettavien energioiden ja energiamuotojen kertoimien tulona ja ilmaistaan kwh/(m 2 a) yksiköllä Keinot energiatehokkuuden saavuttamiseksi vapaat Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuus (tasauslaskelma vertailuarvoilla, ei muutoksia) toimi perälauta-arvona, ei ole yleensä ohjaava, myös kompensaatiorajoitukset poistuneet Energiamuodon kerroin Sähkö 1,7 Kaukolämpö 0,7 Kaukojäähdytys 0,4 Fossiiliset polttoaineet 1 Uusiutuvat polttoaineet 0,5

17 D rakenne Käyttötarkoitusluokkien jaottelu Liitteessä 1 - Jos useampi kuin yksi käyttötarkoitus niin vaatimukset rakennuksen osille (2.1.5) + alle 10%:n säännöllä voi laskea muihin aloihin kuuluviksi - E-luku + muut vaatimukset käyttötarkoitusluokille Luokka 1 Luokka 8 - Luokka 9: Muut rakennukset ei E-luku vaatimusta (varastot, uima-, jäähallit, autotallit) Energiatehokkuuden vaatimukset: Rakennuksen kokonaisenergiankulutus (E-luku) Kesäajan huonelämpötilan hallinta Rakennusvaipan ilmanpitävyys Rakennusosien lämmönläpäisykertoimien enimmäisarvot Rakennuksen lämpöhäviöt omat tässä kohdassa kuvatut laskentasäännöt Ilmanvaihtojärjestelmän energiatehokkuus Rakennuksen lämmitysjärjestelmän tehot Energiankäytön mittaus Määräaikaiset rakennukset Loma-asunnot Säätiedot (mitoitusulkolämpötilat ja uusi energialaskennan testivuosi) Liitteessä 2

18 Kiinteät lähtötiedot vs. suunnitteluasiat ns. standardikäyttö (3 Energialaskennan lähtötiedot) määrittää säätiedot, ilmanvaihdon (ellei tarpeenmukainen), lämmitys- ja jäähdytysrajat, käyttöajat ja käyttöasteet sekä sisäiset lämpökuormat Tarpeenmukainen ilmanvaihto - Tasauslaskelmassa 2.5 Rakennuksen lämpöhäviöt ei käytetä - E-luvun laskennassa saa käyttää kohdan mukaan, jossa viitataan ilmamäärien suunnitteluarvoihin (sisäilmaston vaatimukset D2:ssa) Tarpeenmukainen valaistus - Saa käyttää kohdan mukaan Lämpimän käyttöveden määrä - Vesikalustevalinnalla ei voi vaikuttaa hanasta tulevaan litramäärään l/(m 2 a) - Suunnitteluasia, millä ko. lämmitysenergian nettotarve tuotetaan (esim. aurinkokeräin, lämpöpumppu, LTO, ym.) eli ostoenergiaan Kuluttajalaitteet (käyttäjäsähkö) aina taulukon 3 arvoilla - Ei voi vaikuttaa esim. parempia kodinkoneita valitsemalla (Vesikalusteiden ja kuluttajalaitteiden laskenta on siis jätetty tulevaisuuden kehityskohteeksi)

19 Energiatehokkuuden määritelmät kokonaisenergiatarkastelua varten TILOJEN ENERGIANTARVE Lämmitys Jäähdytys Ilmanvaihto Käyttövesi Valaistus Laitteet Netto-ostoenergian taseraja Ostoenergian (järjestelmien) energiankulutuksen taseraja Auringon säteily ikkunoiden läpi Lämpökuorma ihmisistä Lämpöhäviöt NETTOTARPEET lämmitysenergia jäähdytysenergia sähkö Uusiutuva omavaraisenergia TEKNISET JÄRJESTELMÄT Järjestelmähäviöt ja -muunnokset OSTOENERGIA sähkö kaukolämpö kaukojäähdytys Polttoaine uusituvat / uusiutumattomat MUUALLE VIETY ENERGIA sähkö lämmitysenergia jäähdytysenergia ia rg e n e to s -o to e N t) e in a lto o, p s y ty d h ä jä k o u, k a ö p m lä o k u a, k ö k h ä (s Nettotarve (huonelämpötilan ylläpito) Kulutus (järjestelmät) Kiinteistökohtainen tuotanto Ostoenergia (järjestelmien kulutus katetaan ostoenergialla) Muualle viety energia Netto-ostoenergia Energiamuotojen kertoimet Energialuku 10 kwh nettotarve Lattialämmitys 85%: 11,8 kwh kulutus Lämpöpumppu 3,5: 3,4 kwh ostoen. Energiamuodon kerroin 1,7 Energialuku 5,7 kwh

20 D taseraja Ostoenergian (järjestelmien) energiankulutuksen taseraja Auringon säteily ikkunoiden läpi Lämpökuorma ihmisistä Uusiutuva omavaraisenergia TILOJEN ENERGIANTARVE Lämmitys Jäähdytys Ilmanvaihto Käyttövesi Valaistus Kuluttajalaitteet NETTOTARPEET lämmitysenergia jäähdytysenergia sähkö TEKNISET JÄRJESTELMÄT Järjestelmähäviöt ja -muunnokset OSTOENERGIA sähkö kaukolämpö kaukojäähdytys polttoaineet uusituvat jauusiutumattomat Lämpöhäviöt Ei ole lainsäädäntöä verkkoon syöttämiselle netto-ostoenergian taseraja jätettiin sen takia pois Nollaenergiataloja tällä taserajalla ei siis vielä voi tehdä

21 Kesäajan huonelämpötilan hallinta Kesäajan huonelämpötilaa rajoitetaan: - niin, että jäähdytysrajan arvoa (asunnot 27 C, muut 25 C) ei saa ylittää enemmän kuin 150 astetuntia 1. kesäkuuta ja 31. elokuuta välisenä aikana energialaskennan testivuodella laskettuna (uusi testivuosi) vaatimuksenmukaisuus osoitetaan eri tilatyyppien lämpötilasimuloinnilla pientaloissa lämpötilatarkastelua ei tarvita lisäksi loma-asunnoissa ja rakennuksissa, joille ei ole E-luvun vaatimusta ei tarvitse suorittaa kesäajan huonelämpötilan laskentaa

22 Vaatimukset laskentatyökaluille Laskentamenetelmät: Rakennusten, joissa ei ole jäähdytystä tai jäähdytystä on vain yksittäisissä tiloissa, energialaskenta voidaan suorittaa kuukausitason laskentamenetelmällä. Kaikkien muiden rakennusten energialaskenta pitää suorittaa dynaamisella laskentatyökalulla. Kesäajan huonelämpötilan laskenta pitää suorittaa dynaamisella laskentatyökalulla Laskentatyökalut: Dynaamisen laskentatyökalun kelpoisuus tulee osoittaa Dynaamisen laskentatyökalun voidaan validoida siihen tarkoitettujen SFS EN, CIBSE tai ASHRAE standardien tai vastaavien IEA BESTEST testitapausten mukaisesti (mm. lämmitys- ja jäähdytysenergian testitapausten osalta)

23 D3 kokonaisenergiankulutuksen vaatimus

24 Pientalon sallittu E-luku riippuu asunnon koosta E-luku kwh/(m 2 a) Lämmitetty nettoala, m 2

25 RIL Matalaenergiarakentaminen, esim. s Suora sähkölämmitys Ostoenergia, kwh/(m 2 a) Maalämpöpumppu lattialämmityksellä Normaalitalo 2000-luku Normaalitalo n50=0.6, LTO=80% 2012 vaatimustenmukaisuus (E-luku 150 m 2 talossa 1,7*95=162) Normitalo 2010 Matalaenergiatalo-40 Passiivitalo-25, IV-lämmitys Noin puolet 2000-luvulla rakennetuista taloista täyttävät 2012 vaatimukset helposti Sähkölämmitteinen talo saa olla lähes passiivitasoa täyttääkseen vaatimukset Passiivitalo-25

26 Pientalon laskentaesimerkki Nykyistä rakentamiskäytäntöä vastaavan uuden pientalon energialaskelma eri lämmitystavoilla D ja D luonnosversion mukaan 150 m 2 talo, E-lukuvaatimus 162 kwh/(m 2 a) ostoenergian laskenta (energiamuotojen kertoimet E-luvun rivillä) Energian Sähkö- Maa- Kauko- Pelletti nettotarve lämmitys lämpö lämpö Tilojen lämmitys 48 56,5 16,1 60,1 80,7 Ilmanvaihdon lämmitys 6 6,0 1,7 6,4 8,6 Lämpimän käyttöveden lämmitys 35 43,6 17,1 41,5 54,3 Puhaltimet ja pumput 7 7,0 7,0 10,0 10,0 Valaistus 7 7,0 7,0 7,0 7,0 Kotitaloussähkö 16 16,0 16,0 16,0 16,0 Ostoenergia yhteensä E-luku

27 2012 laskenta käyttöön! Opittavaa riittää Menetelmä ja tulokset poikkeavat huomattavasti nykyisestä Todellista energiatehokkuutta syytä viestiä myös passiivitalojen osalta Ei ole mitään mieltä, että passiivitalo kuluttaa yli kwh/a täyttääkö sellainen edes 2012 vaatimuksen? Pitäisi korostaa, että passiivitaloissa on kehitetty lähes nollatalojen rakennusvaipan ja iv:n ratkaisut niiden yleistymisen kannalta hyvä maine siis tärkeätä

28 Lähes nollaenergiarakentamisen osaamisen kehittäminen Sitran Energiaohjelman ja Ympäristöministeriön yhteistyössä energiamääräykset RakMk D3 2012, D ja C Energiamuodon huomioon ottaminen määräyksissä: päästö- ja primäärienergiakertoimien taustaselvitys 3. Laskennassa käytettävien säätietojen tarkistaminen: uuden energialaskennan testivuoden kehittäminen 4. Kylmäsiltojen huomioon ottaminen määräyksissä taulukkoarvoilla + yksityiskohtaisempi laskentaopas 5. Lämmitys- ja LKV- järjestelmien hyötysuhteiden taulukkoarvojen päivitys + yksityiskohtaisempi laskentaopas 6. Aurinkolämmön ja -sähkön laskentaohjeet + laskentaopas 7. Lämpöpumppujen laskentaohjeet + laskentaopas 8. Jäähdytysjärjestelmien laskentaohjeet + laskentaopas E-lukujen vaatimustasojen arviointiprojekti RT 10. Myös muita oppaita kuten RIL:n matalaenergiaoppaat