Passiivitaloratkaisut. Riikka Holopainen, Jyri Nieminen & Janne Peltonen VTT BAFF-seminaari

Transkriptio

1 Passiivitaloratkaisut Riikka Holopainen, Jyri Nieminen & Janne Peltonen VTT BAFF-seminaari

2 Passiivitalon perusmääritelmät Lämmitysenergian tarve kwh/m 2 30 kwh/m 2 25 kwh/m 2 20 kwh/m 2 Primäärienergian tarve kwh/m 2 Lämmitettyä bruttoneliötä kohti Rakennuksen ilmavuotoluku aina n 50 < 0,6 1/h Passiivirakentaminen ei perustu: Lämmityslaitteiden korvaamiseen kodin elektroniikalla ja muilla sähkölaitteilla Tilojen lämmittämiseen ihmisistä tai laitteista vapautuvalla lämmöllä koko lämmityskauden ajan Passiivitaloissa on lämmönkehittimet Lämmityksen tehontarve on pieni, W/m 2 Pieni energiantarve => uusiutuva energia Passiivitalojen kaukolämpöratkaisut puuttuvat 2

3 NorthPass - Promotion of the Very Low-Energy House Concept to the North European Building Market VTT:n koordinoima IEE-hanke , osallistujina Suomen lisäksi muut pohjoismaat, Baltian maat ja Puola Aloituskokous tässä kuussa Tehtävät 1. Määritellä hyvin energiatehokkaan asuintalon kriteerit ja konseptit osallistujamaissa 2. Löytää ratkaisuja hyvin energiatehokkaiden asuintalojen markkinoille tulon edistämiseksi 3. Tukea EU:n energiatehokkaita rakennuksia koskevien strategioiden ja suositusten käyttöönottoa 3

4 RAKENNUSTEN OSTOENERGIAN TARVE Energiantarve kwh/m² vuodessa Ennen 2008 Uudet Passiivitalot Energiatehokkaat Tulevat 2015? Tilojen lämmitys Viilentäminen Talotekniikka Lämmin vesi Kotitaloussähkö Yhteensä Tulevaisuuden talot: lämmityksen ja viilentämisen nettoenergiantarve kwh => energian tuottaminen rakennuksissa 4

5 RAKENNUSTEN ENERGIAN KÄYTÖN TRENDIT JA INVESTOINTIKUSTANNUSTEN KASVU Lämmitysenergian tarve Normitalo 2003 Normitalo 2010 Matalaenergiatalo Passiivitalo Perinteiset ratkaisut Investointikustannukset Matalaenergiaratkaisut nykytekniikalla Tulevaisuuden matalaenergiaratkaisut 5

6 RAKENTAMISEN MATALAENERGIAKONSEPTI Energiatehokkaan rakentamisen periaatteet: selkeät ja kokonaisuuden kannalta toimivat ratkaisut Perustuu markkinoilla oleviin tuotteisiin Harkitut ulkovaipparatkaisut Hallittu koneellinen ilmanvaihto, jossa on lämmön talteenotto Edellyttää hyvää suunnittelua sekä huolellista toteutusta Ulkovaipan hyvä lämmöneristys seinissä mm mineraalivillaa alapohjassa mm styroxia yläpohjassa mm puhallusvillaa energiatehokkaat ikkunat ja ovet Hallittu ilmanvaihto ja tehokas lämmöntalteenotto hiljainen ja vedoton tulo- ja poistoilma tarpeen mukainen ilmanvaihto lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhde % Huolellinen toteutus ammattitaitoinen ja kokonaisuutta palveleva suunnittelu turvalliset rakenneratkaisut ja materiaalivalinnat ilmavuotojen ja kylmäsiltojen välttäminen 6

7 MATALAENERGIAKONSEPTIN "MUISTILISTA" Edellyttää hyvää kokonaissuunnittelua sekä huolellista toteutusta Huolellisesti valitut energiatehokkaat rakennus- ja talotekniikkaratkaisut Hyvä ulkovaipan lämmöneristys (seinä-, ylä- ja alapohjarakenteet) Tiiviit ja hyvin eristävät ikkunat ja ovet Koneellinen ilmanvaihto jossa lämmöntalteenotto Kylmäsiltojen välttäminen (selkeä muotokieli ja luotettavat rakenneratkaisut) Ekotehokkaat ja paikalliset olosuhteet huomioivat lämmitysratkaisut (kauko- tai maalämpö, tulisijat, aurinko) Selkeät ja helppokäyttöistä kokonaistoiminnallisuutta palvelevat automaatioratkaisut 7

8 MINIMIENERGIATASON EDELLYTYKSET SUOMESSA Lämpöhäviöiden ja sähköntarpeen pienentäminen Viilennystarpeen poistaminen Kesäaikaisten lämpökuormien hallinta, passiivinen viilennys, tuuletuksen tehostaminen Maan viileyden käyttö ilmanvaihdon raitisilman viilentämiseen (ei ilmanvaihtokanavia maahan - terveysriskit!) Talotekniikan laitteet Yksinkertaiset järjestelmät Laitteiden valinnat: oikea mitoitus Energiatehokkuus: esimerkiksi tasavirtapuhaltimet Energiatehokas valaistusjärjestelmä ja luonnonvalon tehokas käyttö Valaistuksen energiantarve alle puolet tavanomaisesta Energiatehokkaat kodinkoneet A-energialuokan kodinkoneet vs. C/D-luokan kodinkoneet: - 20% 8

9 ESIMERKKI: MERAREPONEN Viihtyisä, terveellinen ja turvallinen sisäilmasto Miellyttävät lämpöolot talvella ja kesällä. Ei lämmityspattereita, tasalämpöinen ja vedoton asunto Hiljainen asunto Makuuhuoneen äänitaso 22 db(a) Energiatavoitteet Tilojen lämmitysenergiankulutus on vähintään 70 % pienempi kuin vastaavan normien mukaan rakennetun talon kulutus Talotekniikan ja muiden sähkölaitteiden energiatehokkuutta parannetaan Rakennus suunnitellaan kokonaisuutena Rakenne- ja talotekniikka suunnitellaan yhdessä Mahdollisimman yksinkertaiset ja toimintavarmat ratkaisut

10 TOIMIVUUS Toimivuus/Sisäilmasto 1) Sisäilmaluokitus Materiaalien päästöluokitus Rakennustöiden puhtaus Rakenteet Ulkoseinä Yläpohja Alapohja Ovi Ikkuna Ilmavuodot, n 50 -arvo Mitattu S1 ja S2 M1 P1 ja P2 0,16 W/m 2 K 0,08 W/m 2 K 0,15 W/m 2 K 0,4 W/m 2 K 0,9 W/m 2 K 0,4 1/h Uutta tietoa aiheesta: Helena Järnström: Sisäilman tavoitearvot, Väitöskirja, Kuopion yliopisto

11 Lämmöntarve Lämmitystehon tarve Lämmön talteenoton vuosihyötysuhde 2) Tuloilman lämpötila, max. Ilmanvaihdon äänitasot Olohuone, makuuhuoneet Keittiö, kylpyhuone, sauna ENERGIATALOUS W/m 2 Tilojen lämmitys kwh/m 2 Ilmanvaihtolämmitys 1) 65 % 50 C 22 db(a) 25 db(a) Puhaltimien ominaissähkönkulutus < 1,5 kw/(m 3 /s) 1) Huoneistokohtainen 2) Tarpeenmukainen jäätymisen esto 11

12 MERA - KERROSTALOJÄRJESTELMÄN YKSINKERTAISET JA KUSTANNUSTEHOKKAAT KEINOT Normikerrostalon lämmitys 100 % MERA-kerrostalon lämmitys 31 % Alapohja 1 % Ulkoseinät 16 % Yläpohja 4 % Yläpohja 1 % Ilmanvaihto 16 % Ilmavuodot 2 % Ikkunat 6 % Ikkunat 20 % Ilmanvaihto 48 % Ulkoseinät 6 % Ilmavuodot 11 % Säästö 69 % Alapohja 0 % 12

13 Säästö energialaskussa, % 3 % MERA - kerrostalojärjestelmän säästö energialaskussa verrattuna normikerrostalo 2005:een, kun energian hinta nousee 3 % tai 6 % vuodessa Aika, vuosia Kauppa- ja teollisuusministeriön energiakatsausten mukaan kaukolämmön hinta on noussut 2000-luvulla % vuosittain. Sähkön hinta on välillä jopa laskenut hieman, mutta enimmillään hinnan nousu vuodessa oli runsaat 20 %. Sähkön hinnan keskimääräinen vuotuinen nousu on ollut % välillä. 13

14 MERA-ASUNNON LÄMPÖOLOSUHTEET JA SISÄILMASTOLUOKKA Talvella ei esiinny vetoa aiheuttavia ilmavirtauksia tai kylmän tunnetta, vaikka matalaenergiaikkunan edessä ei ole lämmityspatteria Ilman virtausnopeudet ovat pienet Ilman lämpötilajakauma on tasainen Olohuone ikkunan edessä, perusilmanvaihto Olohuone ikkunan edessä, perusilmanvaihto 180 S1 S2 S S1 S2 S3 Korkeus, cm Korkeus, cm ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0 25,5 26,0 26,5 27,0 27,5 28,0 Ilman virtausnopeus, m/s Ilman lämpötila, C 14

15 MERA-kerrostalojärjestelmä Sisälämpötilan hallinta kesällä Korkein sisälämpötila helleviikolla DIN Perusratkaisu Ikkunassa tehokas auringonsuoja + ilmanvaihdossa tehostettu yötuuletus + tuloilman viilennys + ulkopuolinen aurinkosuoja 15

16 ILMANVAIHTOLÄMMITYS Tekniikka - Vastavirtalämmönvaihdin; erilliset ilmavirrat - Vuosihyötysuhde 65% - Jälkilämmitys: sähkövastus ja vesipatteri - Automaattinen ohituspellin ohjaus - SFP n.1,5 kw/m³/s käyttöalueella - F7- ja G3-suodatus - Huoneenlämpötilaohjaus ILTO Mera 100/

17 MERA - energiatehokas kerrostalojärjestelmä Elinkaariedullinen matalaenergiaratkaisu edistää terveellistä, turvallista ja viihtyisää asumista 17

18 RAKENNUSAUTOMAATION MERKITYS PASSIIVITALOSSA Talotekniikan osaoptimoinneista kohti kokonaisoptimointia Sisäolosuhteiden hallinta ja energiankulutus Yhtäaikaisen lämmityksen ja jäähdytyksen estäminen Ilmaisenergioiden hyödyntäminen Pienet energiavirrat => uudet tarkkuusvaatimukset VTT:llä ei ole tutkimustietoa vielä, vain kenttäkokemusta 18

19 RAKENNUSAUTOMAATION TARVE PASSIIVITALOSSA Käyttäjä haluaa Käyttöliittymän rakennuksen toimintojen hallinta ja suorituskyvyn seuraaminen Älytalon konseptin uusi tuleminen? Uusi markkinasegmentti? Passiivitalojen yleistymisen myötä rakennusautomaation yleistyminen myös asuinrakennuksissa? 19

20 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa 20