Lähes nollaenergiarakennusten käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla TAUSTARAPORTTI 2 PIENTALOJEN KUSTANNUSLASKENTA JA E-LUKU 20.03.2015 Insinööritoimisto Vesitaito Oy Alma Koivu ja Heikki Virkkunen
SISÄLTÖ 1 JOHDANTO... 1 2 LASKENTAMENETELMÄ... 2 3 LÄHTÖTIEDOT... 3 4 TULOKSET... 5 4.1 Yksittäisten energiaa säästävien toimenpiteiden tarkastelu... 5 4.2 Kustannusoptimaalinen toimenpidepaketti... 10 4.3 E-lukutarkastelu... 11 5 JOHTOPÄÄTÖKSET... 14 LIITTEET 1 Pohjakuvat 2 Investointi- ja ylläpitokustannukset 3 Perustapauksen lähtöarvot 4 Laajemmat taulukot 5 Rakenteiden U-arvot 6 Aurinkokeräinten tarkempi laskenta 7 Toimenpiteiden lähtöarvot
1 JOHDANTO 1 FInZEB-hankkeen Loppuraportin (Sisältö ja tulokset) lisäksi hankkeessa on useita teknisiä raportteja, jotka julkaistaan hankkeen www-sivuilla osana Taustaraporttia. Tämä on Taustaraportin osa 2, Pientalojen kustannuslaskenta ja E-luku. Taustaraportti koostuu seuraavista osaraporteista: 1 Kustannuslaskenta asuinkerrostalo ja toimisto, Optiplan Oy 2 Pientalojen kustannuslaskenta ja E-luku, Insinööritoimisto Vesitaito Oy 3 Kustannuslaskenta koulut ja päiväkodit, Granlund Oy 4 Energiaa säästävät tekniset ratkaisut, Granlund Oy 5 Laskentasäännöt, Granlund Oy 6 Aurinkosähkötarkastelut, Granlund Oy 7 Tulevaisuuden sää ja sisälämpötilatarkastelut, Granlund Oy 8 Pilottikohteiden kokemuksia, Granlund Oy 9 Energiatuotantoketjut aineistoselvitys, Granlund Oy 10 Valaistuksen laadullisten tekijöiden ja energialaskennan määrittely FInZEBhankkeelle, Tampereen ammattikorkeakoulu Tarkoituksena on lähestyä lähes nollaenergiatason määritelmää kustannusoptimaalisuuden kautta, kuten rakennusten energiatehokkuusdirektiivi ohjeistaa. Tarkastelussa selvitetään, mitkä yksittäiset toimenpiteet ovat pientalojen kannalta kustannusoptimaalisia ja niputetaan ne yhdeksi paketiksi. Laskennassa huomioidaan investointikustannusten lisäksi elinkaaren aikana toteutuvat ylläpitokustannukset sekä kullakin toimenpiteellä saavutettavat energiasäästöt. Lopputuloksena saadaan lista parannustoimenpiteistä, jotka ovat kustannusoptimaalisia millä tahansa lämmitysjärjestelmällä minkä kokoisessa tahansa pientalossa. Tämän perusteella luodaan myös E-lukukuvaajaehdotus, joka hahmottelee, mihin pientalojen tuleva E-lukuraja voisi asettua, jos vain kustannusoptimaaliset ratkaisut otettaisiin huomioon. Sama E-lukukuvaaja laaditaan myös hirsirakenteisille pientaloille.
2 LASKENTAMENETELMÄ 2 Laskentamenetelmä pientalojen kustannusoptimaalisuuden tarkastelussa on sama kuin asuinkerrostalojen ja toimistorakennusten. Tähän tarkempi kuvaus löytyy asuinkerrostalojen ja toimistorakennusten taustaraportista, kohdasta laskentamenetelmä. E-luku on laskettu tarkasteluajankohdalla voimassa olleiden rakentamismääräyskokoelmien osien D3 (2012) ja D5 (2012) mukaisesti. Laskentatyökaluna tässä tarkastelussa on käytetty laskentapalvelut.fi ohjelmiston versiota 1.3.
3 LÄHTÖTIEDOT 3 Pientaloissa on energialaskennan kannalta todella paljon merkitystä sillä, minkä kokoista rakennusta tarkastellaan ja millä lämmitysjärjestelmällä. Laskennassa pyrittiin saamaan kattava otanta tarkasteluajankohdalle tyypillisistä pientaloista, tämän takia kohteita on kustannusoptimaalisuuden tarkastelussa yhteensä neljä. Pinta-aloiltaan rakennukset ovat 137 m 2 207 m 2 ja lämmitysmuotoina ovat suora sähkö, ilmavesilämpöpumppu, kaukolämpö ja maalämpöpumppu. Pohjakuvista (Liite 1) selviää, minkä mallisia tarkastellut kohteet olivat. E-lukukuvaajaa laskettaessa kohteiden määrää kasvatettiin ja ne kattavat pinta-alaltaan rakennukset 54 m 2 259 m 2 sekä aiemmin lueteltujen lämmitysjärjestelmien lisäksi poistoilmalämpöpumpun, öljykattilan ja puukattilan. Yksittäiset kustannusoptimaalisuustoimenpiteet mietittiin yhdessä Pientaloteollisuus PTT ry:n kanssa. Tarkastelusta jäi pois sellaisia toimenpiteitä, jotka eivät nykyisten energiamääräysten mukaisesti laskettuna paranna energiatehokkuutta, kuten esimerkiksi tarpeenmukainen ilmanvaihto. Muutoin ratkaisuvaihtoehdot peilautuvat pitkälti asuinkerrostaloissa ja toimistorakennuksissa tehtyihin tarkasteluihin. Investointi-, korjaus- ja ylläpitokustannukset on arvioitu yhdessä PTT:n jäsenyritysten ja laitevalmistajien kanssa (Liite 2). Rakenteiden kustannukset on saatu PTT:n jäsenyrityksiltä. Teknisten järjestelmien kustannukset on vastaavasti saatu laitevalmistajilta, suunnittelijoilta ja valmiista hinnastoista. Toisin kuin asuinkerrostalojen ja toimistorakennusten tarkastelussa, on pientalojen laskennassa käytetty arvonlisäverollisia kustannuksia. Laskenta on tehty sillä periaatteella, että tältä pohjalta pystytään arvioimaan, paljonko lisäkustannukset ovat loppuasiakkaalle. Energian hinnat on otettu Tilastokeskuksen sivuilta. Sähkön hinta otettiin tilastosta Sähkön hinta kuluttajatyypeittäin ajalta 7/2013 6/2014 kuluttajatyypin L1 (pientalo, sähkön käyttö 18 000 kwh/vuosi) kohdalta, jossa se oli 12,61 snt/kwh. Sähkön hinta sisältää sähkön siirron ja myynnin osuudet sekä kaikki niihin kohdistuvat verot. Kaukolämmön hinta saatiin tilastosta Kaukolämmön hinta kuluttajatyypeittäin keskiarvona 1/2014 ja 7/2014 ilmoitetuista hinnoista tyypille Pientalo (tehontarve 10kW, 600 m 3, 18 MWh/a) ja se oli 8,31 snt/kwh. Kaukolämmön hinta pitää sisällään energia- ja tehomaksut sekä arvonlisä- ja valmisteveron. Koska kaukolämpölämmitteisessä
4 talossa sähkönkulutus on vähäisempää kuin sähkö- ja lämpöpumppulämmitteisessä talossa, on tuolla sähkölle käytettä eri hintaa. Se on otettu samasta paikasta kuin aiemmin mainittu sähkön hintakin, mutta kuluttajatyypin K2 (Pientalo, sähkön käyttö 5 000 kwh/vuosi) kohdalta, jossa se oli 15,22 snt/kwh. Kuten muissakin FInZEB-hankkeeseen tehdyissä elinkaaritarkasteluissa, on energian hinnan nousuna käytetty oletusta 2 % vuodessa sekä diskonttokorkona oletusta 4 %. Pientalojen osalta laskennassa ei tehty kovin laajaa herkkyystarkastelua, jossa näitä arvoja olisi muutettu, mutta saadut tulokset on esitetty taulukoissa myös diskonttokoroilla 0 % ja 2 %. Tarkasteluaikana pientalojen laskennassa käytettiin 30 vuotta kuten asuinkerrostaloillekin. Jäännösarvona jokaiselle toimenpiteelle 30 vuoden tarkasteluajanjakson päätyttyä on käytetty arvoa 0. Laskettaessa ehdotusta uudeksi E-lukurajaksi on lähtötietoina käytetty rakentamismääräyskokoelman mukaisia vertailu- ja taulukkoarvoja sekä noudatettu laskennan hetkellä voimassa olleita laskentaohjeita ja sääntöjä kuten kustannuslaskennassakin. Vertailu- ja taulukkoarvoista poikettiin niiden lähtötietojen osalta, jotka kustannuslaskennassa osoittautuivat kustannusoptimaalisiksi parannuskeinoiksi. Nämä arvot on esitetty kootusti kohdassa 3.2.
4 TULOKSET 5 4.1 Yksittäisten energiaa säästävien toimenpiteiden tarkastelu Laskennan tulokset on esitetty alla olevissa taulukoissa. Jokainen taulukko kuvaa yhdestä talomallista tehtyä laskentaa yhdellä lämmitysmuodolla. Taulukon jokaisella rivillä on yksi energiatehokkuuden parantamistoimenpide ja siihen liittyvät tulokset. Jokaista parannustoimenpidettä verrataan aina yksittäisenä toimenpiteenä lähtötilanteeseen. Lähtötilanne on rakentamismääräyskokoelman osien D3 ja D5 taulukko- ja vertailuarvojen mukainen laskelma tarkastelun aikana voimassa olleiden laskentasääntöjen mukaisesti (Liite 3). Taulukoissa 1-4 näkyy jokaisen parannustoimenpiteen osalta sen vaikutus ostoenergiankulutukseen ja E-lukuun sekä takaisinmaksuaika. Laajemmissa taulukoissa (Liite 4) tarkasteltuja osa-alueita on enemmän. Ostoenergiakohdasta selviää, paljonko vuotuinen ostoenergiankulutus muuttuu. E-luvun muutos kertoo sen, paljonko tämä yksittäinen parannus muuttaa alkuperäistä E-lukua. Näissä molemmissa asioissa on huomioitava se, että jos valitsee taulukosta useamman parannusehdotuksen, ei niiden vaikutusta ostoenergiaan ja E-lukuun voida laskea suoraan yhteen. Ne saattavat nimittäin jossain määrin kumota toistensa vaikutuksia. Takaisinmaksuaika kertoo, monennenko vuoden aikana lisäinvestointi on maksanut itsensä takaisin. Taulukoissa esitetyt toimenpiteet eroavat asuinkerrostalojen ja toimistojen vastaavista toimenpiteistä. Näistä puuttuvat esimerkiksi ilmanvaihdon tarpeenmukainen ohjaus sekä jäteveden lämmöntalteenotto. Tarpeenmukaista ilmanvaihtoa ei ole otettu pientaloissa huomioon siksi, että pientaloon ei haluta tuoda tekniikkaa, joka vaatii ammattimaista huoltoa ja ylläpitoa. Lisäksi sen ohjaaminen vaatii useamman mittaussuureen. Pelkästään hiilidioksidin perusteella säädettävään järjestelmään tarvittaisiin myös kosteusanturit pesutiloihin, jotta asukkaiden poissa ollessa ja ilmanvaihdon ollessa minimillä, ei aiheutuisi turhaa kosteusrasitetta rakenteisiin esimerkiksi pyykin kuivauksesta. Jäteveden lämmöntalteenotto on jätetty pois osittain samoista syistä. Niissä on samat huolto ja ylläpito haasteet sekä lisäksi sijoittamisongelma.
Taulukko 1. Yksikerroksinen 136,8 m 2 puutalo sähkölattialämmityksellä ja varaavalla tulisijalla. Toimenpide Vaikutus ostoenergiankulutukseen ( kwh ) Vaikutus E-lukuun ( kwh E /m 2 ) 6 Takaisinmaksuaika [diskonttokorko 4 %] ( vuotta ) Perustapaus SRMK, D3-rakennuslupa ( 232 ) Parempi IV-kone, LTO 77 % ja SFP -luku 1,4-2992 -35 6 Kylmäsiltojen lisäkonduktanssit -30 % -440-5 1 LED-valaistus (3 W/m 2 ) -96-1 18 Paremmat ikkunat (U-arvo 0,75, g-arvo 0,34) 30 0 yli 30 Parempi alapohja (U-arvo 0,12) -458-5 24 Parempi ulkoseinä (U-arvo 0,1) -997-12 yli 30 Parempi yläpohja (U-arvo 0,07) -399-5 29 Hieman nykytasoa paremmat rakenteet -1044-13 yli 30 Eristeteollisuuden ehdottamat U-arvot -1759-21 yli 30 Passiivirakenteet -2133-26 yli 30 Ilmanpitävyys q 50 1,0-544 -6 1 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 25 %) -425-5 yli 30 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 100 %) -1700-21 yli 30 Aurinkokeräimet (RakMk 8 m 2 etelään) -776-9 yli 30 Aurinkokeräimet (tarkemmin 8 m 2 etelään) -3152-39 15 Ilmalämpöpumppu (tuotto 1000 kwh/a) -819-10 yli 30 Ilmalämpöpumppu (tuotto 2000 kwh/a) -1638-20 13 Parempi varaaja -371-4 1
Taulukko 2. Yksikerroksinen 159,0 m 2 puutalo ilma-vesilämpöpumpulla. 7 Toimenpide Vaikutus ostoenergiankulutukseen ( kwh ) Vaikutus E-lukuun ( kwh E /m 2 ) Takaisinmaksuaika [diskonttokorko 4 %] ( vuotta ) Perustapaus SRMK, D3-rakennuslupa ( 184 ) Parempi IV-kone, LTO 77 % ja SFP -luku 1,4-3336 -35 6 IV-koneen nestekiertoinen jälkilämmitys -2088-22 4 Kylmäsiltojen lisäkonduktanssit -30 % -295-3 1 LED-valaistus (3 W/m 2 ) -392-4 7 Paremmat ikkunat (U-arvo 0,75, g-arvo 0,34) -15 0 yli 30 Parempi alapohja (U-arvo 0,12) -277-3 yli 30 Parempi ulkoseinä (U-arvo 0,1) -617-7 yli 30 Parempi yläpohja (U-arvo 0,07) -248-3 yli 30 Hieman nykytasoa paremmat rakenteet -696-8 yli 30 Eristeteollisuuden ehdottamat U-arvot -1081-12 yli 30 Passiivirakenteet -1394-15 yli 30 Ilmanpitävyys q 50 1,0-343 -4 1 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 25 %) -425-5 yli 30 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 100 %) -1700-18 yli 30 Aurinkokeräimet (RakMk 8 m 2 etelään) -619-7 yli 30 Aurinkokeräimet (tarkemmin 8 m 2 etelään) -1953-21 26 Ilmalämpöpumppu (tuotto 1000 kwh) -285-3 yli 30 Lämpöpumpun paremmat SPF-luvut -2363-25 1
Taulukko 3. Puolitoistakerroksinen 179,0 m 2 puutalo kaukolämmöllä. 8 Toimenpide Vaikutus ostoenergiankulutukseen ( kwh ) Vaikutus E-lukuun ( kwh E /m 2 ) Takaisinmaksuaika [diskonttokorko 4 %] ( vuotta ) Perustapaus SRMK, D3-rakennuslupa ( 148 ) Parempi IV-kone, LTO 77 % ja SFP -luku 1,4-3765 -35 4 IV-koneen nestekiertoinen jälkilämmitys 248-21 4 Kylmäsiltojen lisäkonduktanssit -30 % -557-3 1 LED-valaistus (3 W/m 2 ) -120-5 6 Paremmat ikkunat (U-arvo 0,75, g-arvo 0,34) -82-1 yli 30 Parempi alapohja (U-arvo 0,12) -346-2 yli 30 Parempi ulkoseinä (U-arvo 0,1) -1623-7 yli 30 Parempi yläpohja (U-arvo 0,07) -318-2 yli 30 Hieman nykytasoa paremmat rakenteet -1182-5 yli 30 Eristeteollisuuden ehdottamat U-arvot -1964-8 yli 30 Passiivirakenteet -2641-11 yli 30 Ilmanpitävyys q 50 1,0-828 -4 1 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 25 %) -425-4 yli 30 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 100 %) -1700-17 24 Aurinkokeräimet (RakMk 8 m 2 etelään) -297-1 yli 30 Aurinkokeräimet (tarkemmin 8 m 2 etelään) -2514-9 yli 30 Ilmalämpöpumppu (tuotto 1000 kwh) -932-2 yli 30
Taulukko 4. Kaksikerroksinen 206,6 m 2 puutalo maalämpöpumpulla. 9 Toimenpide Vaikutus ostoenergiankulutukseen ( kwh ) Vaikutus E-lukuun ( kwh E /m 2 ) Takaisinmaksuaika [diskonttokorko 4 %] ( vuotta ) Perustapaus SRMK, D3-rakennuslupa ( 147 ) Parempi IV-kone, LTO 77 % ja SFP -luku 1,4-4423 -35 4 IV-koneen nestekiertoinen jälkilämmitys -3155-25 3 Kylmäsiltojen lisäkonduktanssit -30 % -231-2 1 LED-valaistus (3 W/m 2 ) -676-6 6 Paremmat ikkunat (U-arvo 0,75, g-arvo 0,34) -135-1 yli 30 Parempi alapohja (U-arvo 0,12) -103-1 yli 30 Parempi ulkoseinä (U-arvo 0,1) -592-5 yli 30 Parempi yläpohja (U-arvo 0,07) -100-1 yli 30 Hieman nykytasoa paremmat rakenteet -600-5 yli 30 Eristeteollisuuden ehdottamat U-arvot -667-5 yli 30 Passiivirakenteet -1164-10 yli 30 Ilmanpitävyys q 50 1,0-295 -2 1 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 25 %) -425-4 yli 30 Aurinkopaneeleita 13 m 2 (hyödyntämisaste 100 %) -1700-14 yli 30 Aurinkokeräimet (RakMk 8 m 2 etelään) -391-3 yli 30 Aurinkokeräimet (tarkemmin 8 m 2 etelään) -1345-11 yli 30 Ilmalämpöpumppu (tuotto 1000 kwh) -67-1 yli 30 Lämpöpumpun paremmat SPF-luvut -1762-14 1 Toimenpiteen nimestä selviää aina mitä asiaa perustapaukseen nähden on muutettu. Rakenteiden osalta toimenpiteitä on useita. Ensin on tarkasteltu yksittäisen rakenneosan parantamista, ja sen jälkeen on koottu paketit (Liite 5), jossa kaikkia rakenneosia parannetaan perustapaukseen nähden tietyn verran. Aurinkopaneeleiden toimenpide on jaettu kahteen osaan. Ensimmäisessä on tarkasteltu sitä, että paneelien tuottamasta sähköenergiamäärästä saataisiin hyödynnettyä rakennuksessa 25 % ja toisessa, että kaikki tuotettu energia saadaan hyödynnettyä. Aurinkokeräimissä toimenpide on myös jaettu. Keräinten osalta ensimmäisessä kohdassa on laskettu, että niistä saadaan lämpöenergiaan rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukainen määrä. Toisessa kohdassa on käytetty tarkempaa laskentamenetelmää, johon keräinten ominaisuudet on saatu eräältä laitevalmistajalta (Liite 6). Tiettyjä laitevalmistajien ilmoituksiin perustuvia tietoja on käytetty myös muissa toimenpiteissä (Liite 7).
10 Eniten ostoenergiaan ja sitä myötä E-lukuun vaikuttivat ilmanvaihtokoneen parantaminen ja jälkilämmityspatterin vaihtaminen nestekiertoiseksi, passiivirakenteet, aurinkosähkön ja lämmön tuottaminen sekä lämpöpumppujen vuotuisten lämpökerrointen parantaminen. Takaisinmaksuajaltaan kannattavimpia toimenpiteitä ovat kylmäsiltojen lisäkonduktanssien, tiiveyden, lämpöpumppujen vuotuisten lämpökerrointen sekä varaajien parantaminen. Takaisinmaksuajat, jotka ylittävät 30 vuotta, vaihtelevat 31 ja 60 vuoden välillä. 4.2 Kustannusoptimaalinen toimenpidepaketti Kustannusoptimaalisiksi parannuskeinoiksi on tässä hankkeessa luokiteltu ne, joiden takaisinmaksuaika kaikilla lämmitysmuodoilla tarkastelluissa talomalleissa on alle 30 vuoden tarkasteluajanjakson pituinen. Tällaisia ovat: Parempi ilmanvaihtokone lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde 77 % SFP-luku 1,5 kw/m³/s nestekiertoinen jälkilämmityspatteri Rakenteiden välisten kylmäsiltojen parannus Tiiveyden parannus Lämpöpumppujen paremmat vuotuiset lämpökertoimet Parempi lämminvesivaraaja LED-valaistus Näistä kustannusoptimaalisista parannuskeinoista on muutama jätettävä kuitenkin huomioimatta, esimerkiksi ilmanvaihtokoneen nestekiertoinen jälkilämmityspatteri. Taulukossa tämä parannuskeino näyttää olevan kustannusoptimaalinen, koska vertailu sähköllä toimivan ja nestekiertoisen patterin välillä tehtiin lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen ollessa 45 %. Kun hyötysuhdetta parannetaan edes 70 % asti, pienenee jälkilämmityspatterin käyttämä energiamäärä huomattavasti. Tällöin nestekiertoisen jälkilämmityspatterin kannattavuus heikkenee. Myös LED-valaistus on vielä tällä hetkellä hylättävä. Tämä sen takia, että asuinrakennuksille ei ole määritelty valaistustasoa, joka tarvitaan, kun lasketaan tarkempi valaistusteho. Lopuista parannuskeinoista muodostettiin yksi kustannusoptimaalinen toimenpidepaketti.
4.3 E-lukutarkastelu 11 Ehdotusta uudeksi E-lukurajaksi laskettaessa kustannusoptimaalisina parannustoimenpiteinä käytettiin taulukossa 5 esitettyä kustannusoptimaalista toimenpidepakettia. Taulukko 5. Kustannusoptimaalinen toimenpidepaketti pientaloille. Kustannusoptimaaliset ratkaisut Parempi ilmanvaihtokone Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde 70 % SFP-luku 1,5 kw/m³/s Rakenteiden kylmäsiltojen lisäkonduktanssien pienentäminen 30 % D5:n taulukkoarvoista Energiatehokkaampi varaaja verrattuna D5:n taulukkoarvoihin 1300 kwh/a 665 kwh/a Tiiveyden parannus ilmanvuotolukuun q 50 1,5 m 3 /(h m 2 ) Lämpöpumppuratkaisuissa paremmat SPF-luvut D5:n taulukkoarvoihin verrattuna Maalämpöpumppu, tilojen lämmitykselle 4,2 ja käyttöveden lämmitykselle 2,6 Ilma-vesilämpöpumppu, tilojen lämmitykselle 3,5 ja käyttöveden lämmitykselle 2,5 Poistoilmalämpöpumppu 3,0 ja jäteilman lämpötila -3 C Ehdotus on muodostettu sillä periaatteella, että alle 120 neliöiset pientalot olisi mahdollista saada suoralla sähkölämmityksellä läpi uusistakin määräyksistä, kunhan niissä on lisänä varaava tulisija ja ilmalämpöpumppu sekä kaikki aiemmin kustannusoptimaalisiksi todetut parannuskeinot. Suurempien pientalojen osalta pyrkimys oli, että ne täyttäisivät vaatimukset ilma-vesilämpöpumpulla kustannusoptimaalisilla ratkaisuilla, sillä kaikkialle ei ole mahdollista laittaa maalämpöä tai vaihtoehtoisesti kaukolämpöä. Sama toimenpide tehtiin hirsirakenteisille pientaloille, joille ehdotetaan omaa rajaarvoa, kuten laskennan hetkellä voimassa olevissa määräyksissäkin. Ehdotusta varten E-lukulaskenta tehtiin kustannusoptimaalisuus tarkastelussa käytettyjen neljän talomallin lisäksi 12 muuhun pientaloon. Kuviossa 1 on esitetty esimerkkitalomallien E-lukuja eri lämmitysmuodoilla siten, että laskennassa on huomioitu kustannusoptimaaliset parannustoimenpiteet. Uusi ehdotettu E-luvun raja on muodostettu laskelmien perusteella.
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 E-luku (kwh E /m 2 vuosi) 12 240 E-lukuehdotus pientalot 220 200 180 160 140 120 100 Nettoala (m 2 ) Nykyinen E-lukuraja Sähkölämmitys + takka + ILP Öljy Kaukolämpö Käyrien lasku johtuu arkkitehtuurin lisäksi yksittäisten kertahäviöiden vaikutuksesta ja lämpimän käyttövedenkulutuksen laskentatavasta. Yksittäiset kertahäviöt, kuten lämpimän käyttöveden varaajahäviöt, ovat suhteessa nettoalaan suuremmat pienemmissä rakennuksissa kuin suuremmissa rakennuksissa. Lämpimän käyttövedenkulutus taas vaikuttaa hieman eri tavalla. Alle 120 neliöisissä pientaloissa lämpimän käyttöve- Uusi E-lukuraja Ilma-vesilämpöpumppu Poistoilmalämpöpumppu + takka Puukattila Maalämpöpumppu Kuvio 1. Pientalojen ehdotettu E-lukuraja Laskennassa käytettyjen esimerkkitalojen arkkitehtuuri vaihteli suuresti. Tämän voi havaita käyrien muodosta. Suurin syy sille, miksi käyrät eivät ole lineaariset, on juurikin rakennusten muodoissa, kuten erkkereissä ja aukotuksessa. Käyrien laskeva kulmakerroin selittyy myös osittain rakennuksen arkkitehtuurilla. Suuremmissa rakennuksissa on yleensä vähemmän ulkoilmaa vasten olevia pintoja suhteessa nettoalaan kuin pienemmissä rakennuksissa.
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 E-luku (kwh E /m 2 vuosi) 13 denkulutus on sidottuna rakennuksen nettoalaan, mutta sitä suuremmissa laskennallinen kulutus ei enää kasvakaan. Kaikki 120 neliöistä pientaloa suuremmat pientalot siis laskennallisesti kuluttavat lämmintä käyttövettä saman verran kuin 120 neliöinen pientalo. Kuten aiemmin mainittiin, tehtiin ehdotus uudeksi E-lukurajaksi myös hirsirakenteisille pientaloille. Ehdotus on muodostettu täysin samalla periaatteella kuin eihirsirakenteisille pientaloille ja sen tulokset löytyvät kuviosta 2. E-lukuehdotus pientalot, hirsi 300 250 200 150 100 Nettoala (m 2 ) Nykyinen E-lukuraja Sähkölämmitys + takka + ILP Öljy Kaukolämpö Uusi E-lukuraja Ilma-vesilämpöpumppu Poistoilmalämpöpumppu + takka Puukattila Maalämpöpumppu Kuvio 2. Hirsirakenteisten pientalojen ehdotettu E-lukuraja
5 JOHTOPÄÄTÖKSET 14 Pientalojen kustannusoptimaalisuuden laskentaan vaikuttaa suuresti rakennuksen koko, muoto ja lämmitysmuoto. Tarkastelluissa erimallisissa ja eri lämmitysmuodoilla lasketuissa rakennuksissa kustannusoptimaalisia toimenpiteitä energiatehokkuuden parantamiseksi on vain muutamia. Tällaisia ovat tässä tarkastelussa käytetyillä lähtöarvoilla ilmanvaihtokoneen lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen ja SFP-luvun parantaminen, tiiveyden, kylmäsiltojen lisäkonduktanssien ja varaajahäviöiden pienentäminen sekä lämpöpumppujen vuotuisten lämpökertoimien parantaminen. Yhdessä nämä toimenpiteet muodostavat kustannusoptimaalisen toimenpidepaketin. Tarkastelun ajankohtana voimassa olleet E-luvun raja-arvot ovat olleet jo melko tiukat. Kustannusoptimaalisesti raja-arvoissa ei ole paljoa kiristysvaraa. Aivan pienimmissä pientaloissa raja-arvoa pitäisi jopa nostaa, mutta yli 150 neliöisissä pientaloissa voidaan laskea vaaditun E-luvun rajaa. Hirsirakenteisten pientalojen E-lukuihin pätee nämä samat väittämät. Pienimmissä pitäisi helpottaa määräystasoa, mutta suuremmissa voidaan vastaavasti vaatia pienempiä E-lukuja. Pientalojen osalta kustannusoptimaalisesti on E-luvun raja-arvoja mahdollista muuttaa arvoista 160 204 kwh E /(m 2 vuosi) arvoihin 120 217 kwh E /(m 2 vuosi). Hirsitaloilla tulisi säilyä omat helpotetut raja-arvot, jotka voidaan kustannusoptimaalisesti muuttaa arvoista 185 229 kwh E /(m 2 vuosi) arvoihin 145 260 kwh E /(m 2 vuosi).
LIITE 1 (1/3) Pohjakuvat Kuva L1.1. Pientalo, jonka nettoala on 136,8 m 2. Kuva L1.2. Pientalo, jonka nettoala on 159,0 m 2.
LIITE 1 (2/3) Pohjakuvat Kuva L1.3. Pientalo, jonka nettoala on 179,0 m 2.
LIITE 1 (3/3) Pohjakuvat Kuva L1.4. Pientalo, jonka nettoala on 206,6 m 2.
LIITE 2 (1/2) Investointi- ja ylläpitokustannukset Investointikustannukset Investointikustannukset on listattuna alla. Kyseessä on lisäinvestointikustannus, tarkoittaen sitä, että kustannus kertoo paljonko rakentamisen kustannukset nousevat käyttämäämme perustasoon nähden, jos kyseinen parannustoimenpide tehdään. Parempi ilmanvaihtokone 2100 Ilmanvaihtokoneen nestekiertoinen jälkilämmityspatteri 800 LED-valaistus 2,3 /nettoala Aurinkopaneelit 13 m 2 5000 Aurinkokeräimet 8 m 2 5000 Ilmalämpöpumppu 2000 Lisäinvestointikustannukset on 0 seuraavissa toimenpiteissä: Kylmäsiltojen parannus 30 % Ilmanvuotoluvun parannus Lämpöpumppujen paremmat SPF-luvut Parempi lämminvesivaraaja Rakenteet Ulkoseinä 0,14 25 /seinä-neliö 0,12 30 /seinä-neliö 0,1 36 /seinä-neliö Yläpohja 0,08 4 /yp-neliö 0,07 8 /yp-neliö Alapohja 0,14 6 /ap-neliö 0,12 8 /ap-neliö 0,1 10 /ap-neliö Ikkunat 0,85 33 /ikk-neliö 0,75 113 /ikk-neliö Ovet 0,7 50 /ovi-neliö
LIITE 2 (2/2) Investointi- ja ylläpitokustannukset Ylläpitokustannukset Useimmissa parannusehdotuksissa huoltokustannukset parannusehdotuksessa ovat samat kuin vertailuratkaisussa, joten tästä syystä niitä ei ole laskennassa huomioitu. Tällä tarkoitetaan sitä, että esimerkiksi paremman ilmanvaihtokoneen huoltokustannukset ovat yhtä suuret kuin tavanomaisen ilmanvaihtokoneenkin. LED-valaistus -10 /vuosi. Tarkoittaen, että valaistuksen huoltokustannukset ovat LED-valaistuksella pienemmät kuin tavanomaisella valaistuksella. Ilmalämpöpumppu 2000 /15 vuotta.
LIITE 3 (1/2). Perustapauksen lähtöarvot Säävyöhyke I Lämpökapasiteetti 70 Wh/m 2 K Rakenteiden U-arvot Ulkoseinä 0,17 W/m²K Yläpohja 0,09 W/m²K Alapohja 0,16 W/m²K Ikkunat 1,0 W/m²K Ovet 1,0 W/m²K Ikkunoiden g-arvo 0,50 Rakennus suunnattu siten, että ikkunoita on vähiten etelään. Kylmäsiltojen lisäkonduktanssit US-US (ulk.n.) 0,04 W/mK US-US (sis.n.) -0,04 W/mK US-YP 0,05 W/mK US-VP 0,05 W/mK US-AP 0,10 W/mK US-ikk. 0,04 W/mK US-ovet 0,04 W/mK Ilmanvuotoluku q 50 2,0 m 3 /(h m 2 ) Ilmanvaihtokone Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde 45 % SFP-luku 2,0 kw/m³/s Jälkilämmityspatteri Sähkö Tuloilman lämpötilan asetusarvo 18 C Muu ilmanvaihtojärjestelmän sähköteho 0 W Jäteilman lämpötila mitoitustilanteessa 5 C Lämpötilan nousu puhaltimessa 0,5 C Lämminvesivaraaja 300 litraa, häviöt 1300 kwh/vuosi Käyttöveden siirron hyötysuhde 0,92 Vesikiertoinen lattialämmitys Jakelun hyötysuhde 1-kerroksisissa taloissa 0,80 Jakelun hyötysuhde 2-kerroksisissa taloissa 0,825 Apulaitteiden sähkönkulutus 2,5 kwh/m 2
LIITE 3 (2/2). Perustapauksen lähtöarvot Mahdollisen varaavan tulisijan kokonaisvuosihyötysuhde 60 % Maalämpöpumppu Tuotto-osuus 0,96 SPF-luku tilojen lämmitykselle 3,1 SPF-luku käyttöveden lämmitykselle 2,3 Ilma-vesilämpöpumppu Tuotto-osuus 0,81 SPF-luku tilojen lämmitykselle 2,5 SPF-luku käyttöveden lämmitykselle 1,8
Taulukko L4.1. Yksikerroksinen 136,8 m 2 puutalo sähkölämmityksellä ja varaavalla tulisijalla. LIITE 4 (1/4). Laajemmat taulukot
Taulukko L4.2. Yksikerroksinen 159,0 m 2 puutalo ilma-vesilämpöpumpulla. LIITE 4 (2/4). Laajemmat taulukot
Taulukko L4.3. Yksikerroksinen 179,0 m 2 puutalo kaukolämmöllä. LIITE 4 (3/4). Laajemmat taulukot
Taulukko L4.4. Kaksikerroksinen 206,6 m 2 puutalo maalämpöpumpulla. LIITE 4 (4/4). Laajemmat taulukot
LIITE 5 (1/1). Rakenteiden U-arvot Kustannusoptimaalisuuden tarkastelussa toimenpiteinä tarkastellut rakenteiden paketit muodostuivat alla luetelluista rakenteiden U-arvoista. Hieman nykytasoa parempien rakenteiden U-arvot: Ulkoseinä 0,14 W/m²K Yläpohja 0,08 W/m²K Alapohja 0,14 W/m²K Ikkunat 0,85 W/m²K (g-arvo 0,38) Ovet 0,7 W/m²K Eristeteollisuuden ehdottamat U-arvot: Ulkoseinä 0,12 W/m²K Yläpohja 0,07 W/m²K Alapohja 0,10 W/m²K Ikkunat eivät muutu (1,0 W/m²K) Ovet eivät muutu (1,0 W/m²K) Passiivirakenteiset U-arvot: Ulkoseinä 0,10 W/m²K Yläpohja 0,07 W/m²K Alapohja 0,12 W/m²K Ikkunat 0,75 W/m²K (g-arvo 0,34) Ovet 0,7 W/m²K
LIITE 6 (1/1). Aurinkokeräinten tarkempi laskenta Aurinkokeräinten tarkemmassa laskennassa on käytetty alla lueteltuja arvoja. Keräimen optinenhyötysuhde 0,895 Lisälämmittimen käyttötapa yökäyttö Lämpöhäviökerroin a1 0,62 W/m 2 K Häviökerroin a2 0,05 W/m 2 K 2 suuntaus etelään kallistuskulma 45 astetta Kohtauskulmakerroin IAM 0,94 Varaajan tilavuus 300 litraa Varaajan lisälämmitysosan tilavuus 50 litraa
LIITE 7 (1/1). Toimenpiteiden lähtöarvot Toimenpide-ehdotuksissa on käytetty alla lueteltuja arvoja. Aurinkopaneelit: 13 neliöllä on oletettu tuotettavan 1700 kwh/vuosi 25 % tästä on 425 kwh/vuosi Parempi varaaja on 300 litran varaaja, jonka häviöt ovat 665 kwh/vuosi. Paremmat SPF-luvut eri laitteilla: Maalämpöpumppu Tilojen lämmitys 4,2 Käyttöveden lämmitys 2,6 Ilma-vesilämpöpumppu Tilojen lämmitys 3,5 Käyttöveden lämmitys 2,5 Poistoilmalämpöpumppu Jäteilman lämpötila -3 C SPF-luku 3,0