Matalaenergiarakentaminen Kuntien 5. ilmastokonferenssi, Tampere 5.5.2010 Riikka Holopainen, Pekka Tuomaala, Jyri Nieminen VTT
2 Esityksen sisältö Mitä eri käsitteet (matala, passiivi jne.) tarkoittavat? Mikä on mahdollista nyt ja tulevaisuudessa? Onko rakentamisen ja asumisen laatu riski? Entä kustannukset? Esimerkkejä matalaenergiakohteista
3 Globaali nyrkkisääntö: Rakennukset ja rakentaminen... kuluttavat 40 % kaikesta tuotetusta energiasta... kuluttavat 40 % kaikista tuotetuista materiaaleista 60% Kaikki muut talouden sektorit yhteensä... aiheuttavat 40 % kasvihuonekaasupäästöistä... aiheuttavat 40 % kaikesta syntyvästä kiinteästä jätteestä 40% Rakennusten rakentaminen, käyttö, ylläpito ja käytöstä poistaminen
4 Matalaenergiarakentamisen käsitteitä
5 Rakennusten ostoenergian tarve Energiantarve kwh/m² vuodessa Ennen 2008 Uudet Passiivitalot Energiatehokkaat Tulevat 2015? Tilojen lämmitys 80-240 70-140 30-50 20-30 0 Viilentäminen - 0-10 0-10 - 0 Talotekniikka 20-40 20-30 10-20 5-10 5-10 Lämmin vesi 20-60 20-50 20-30 15-25 5-15 Kotitaloussähkö 30-50 30-50 20-30 15-25 10-25 Yhteensä 150-390 140-270 70-140 55-90 20-40 Tulevaisuuden talot: lämmityksen ja viilentämisen nettoenergiantarve kwh => energian tuottaminen rakennuksissa
6 Mikä on passiivitalo? HS 15.6.2009
7 Passiivitalon perusmääritelmät Lämmitysenergian tarve 20-30 kwh/m 2 30 kwh/m 2 25 kwh/m 2 20 kwh/m 2 Primäärienergian tarve 130-140 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, 10-20 W/m 2 Pieni energiantarve => uusiutuva energia Passiivitalojen kaukolämpöratkaisut puuttuvat
8 Passiivitalon ominaisuudet tavoitteena rakennuksen energiatarpeen taloudellinen minimi ja samalla rakennuksen hyvä sisäilmasto ulkovaipan lämmöneristystaso hyvä sisäilmasto ulkovaipan ilmanpitävyyden ansiosta vedoton ilmanvaihdon lämmön talteenoton korkea vuosihyötysuhde pieni lämmityksen tehon- ja energiantarve voidaan kattaa pienitehoisella lämmityksellä sekä hyödyntämällä erilaisia ilmaisenergioita auringon energia laitteista ja muista sisäisistä lämpökuormista vapautuva lämpöenergia
9 Tulevaisuus: lähes nollaenergiatalo Määritelmät: Energiakustannusten perusteella (net zero cost) Rakennuksesta myydyn energian arvo on vähintään sama kuin ostoenergian kustannus Energian kokonaiskulutuksen perusteella (net zero site energy use) Rakennuksessa tuotetun uusiutuvan energian ylijäämä on vähintään saman verran kuin käytetyn uusiutumattoman energian määrä. Lähde: Wikipedia
10 Energian laadun perusteella (net off-site zero energy use) Rakennuksessa käytetään vain uusiutuvaa energiaa, joka voidaan tuottaa myös muualla Primäärienergian perusteella (net zero primary energy use) Rakennuksessa tuotetun uusiutuvan energian ylijäämä on vähintään yhtä paljon kuin käytetyn uusiutumattoman energian määrä kerrottuna primäärienergiakertoimella Emissioiden perusteella (net zero energy emissions) Uusiutumattoman energian kasvihuonekaasupäästöt korvataan uusiutuvalla energialla Energiariippuvuuden perusteella (off-the-grid) Rakennus on täysin riippumaton ulkopuolisista energialähteistä Lähde: Wikipedia
11 Mikä on mahdollista nyt ja tulevaisuudessa?
12 Suomen rakennuskannan lämmitysenergian käytön säästöarvio 70000 Talotekniikan korjauspotentiaali Lämmitysenergiankulutus [GWh] 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2010 2020 2030 2040 2050 Talotekniikan lisäpotentiaali Vaipan korjauspotentiaali Vaipan lisäpotentiaali Rakennusmääräysten tiukentaminen 30% Matalaenergiarakentamisen potentiaali Passiivirakentamisen potentiaali Jäljelle jäävä energiankulutus Korjausrakentamisen energiansäästöpotentiaali (korjausrakentamista keskimäärin 3,5 % rakennuskannasta/vuosi) Uudisrakentamisen energiansäästöpotentiaali (uudisrakentamista keskimäärin 1,0 % rakennuskannasta/vuosi) VTT: Teknologialoput 2050 (TEM)
13 Rakennusten energian käytön trendit Lämmitysenergian tarve (rakennustilavuutta kohti) on pienenemässä Energian käyttö kiinteistö- ja rakennussektorilla (indeksi 100 = 1985) Sähköenergian tarve (asukasta kohti) on kasvamassa Lämmitysenergia / m 3 Sähkön käyttö per asukas VTT: Energy Use (2007) Suomen rakentamismääräysten tiukentaminen
14 Mahdollisuudet rakennuskannan energiatehokkuuden nostamiseen ovat olemassa uudisrakentamisen vuosittainen osuus rakennuskannasta n. 1,5 % -> vuoteen 2050 mennessä uudisrakennettu n. 60 % nykyisestä rakennuskannasta vanhaa rakennuskantaa peruskorjataan tulevina vuosikymmeninä n. 2 % rakennuskannasta vuodessa -> nykyinen olemassa oleva rakennuskanta tulee kertaalleen peruskorjatuksi n. vuoteen 2060 mennessä energia- ja ilmastopoliittisten tavoitteiden saavuttaminen edellyttää energiatehokkaan rakentamisen aktiivista ja ammattitaitoista käyttöönottoa hyvän lopputuloksen saavuttamiseksi energiatehokas rakentaminen edellyttää aikaisempaa kokonaisvaltaisempaa suunnittelua ja toteutusta
15 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%
16 Määräysten mukainen referenssi- vs energiatehokas rakennus Miksi energiatehokas rakennus? Ulkopuolisen (lämmitykseen tarkoitetun) ostoenergian tarve parhaimmillaan 3 kk/a Uusiutuvien energialähteiden parempi hyödyntämispotentiaali Energiaomavaraisuuden parantaminen Kriisiolosuhteiden parempi hallinta Energiatehokkuus ja lämpökuormat Lämmitysenergian tarve kwh/m 2 kk Ostettu lämmitysenergia Hyödynnetyt kuormat Referenssirakennus Energiatehokas rakennus Kuukausi
17 Kuva: Ilkka Alvoittu, Optiplan
18 Vaikutusmahdollisuudet energiatehokkuuteen Mahdollisuus vaikuttaa energiatehokkuuteen Oulun rakennusvalvonnan kokemusten mukaan vaikuttamisen mahdollisuudet jo ennen varsinaista suunnittelua! Tontin hankinta Suunnittelu Käyttöönotto Rakentaminen Hankekehitys Luonnossuunnittelu Ylläpito
19 Energiatehokkaan rakentamisen konsepti Hyvä ulkovaipan lämmöneristys Koneellinen ilmanvaihto, jossa tehokas lämmön talteenotto Ammattimainen suunnittelu (kylmäsiltojen välttäminen) ja huolellinen toteutus (tiiveys) Kokonaisuus ratkaisee => Edellytykset hyvälle sisäympäristön laatutasolle ovat lähtökohtaisesti paranemassa Ulkovaipparakenteiden sisäpintalämpötilat nousevat Kontrolloitu ilmanvaihto kaikissa käyttöolosuhteissa
20 Energiatehokkaan rakentamisen erityispiirteitä rakenteiden kosteustekninen suunnittelu: varmistetaan rakenteen moitteeton toiminta sisäpuolista kosteuden siirtymistä ja ulkopuolista sadevettä vastaan kaikissa käyttöolosuhteissa rakenteiden liitosten ja läpivientien detaljien suunnittelu: vältetään kylmäsillat ja ilmavuodot auringonsäteilyn hyödyntäminen lämmityskautena ja eliminointi lämpimänä kesäkautena pääosa lämmitysenergian tarpeesta saadaan rakennuksen sisäisestä lämmöntuotosta ja aurinkoenergian passiivisesta hyödyntämisestä tarvittava lämmitystehotaso jopa 75 % pienenempi kuin normitalolla pienempien laitteiden valinta lämpötilatasojen hallittu alentaminen uusien lämmityskonseptien kehittäminen ja käyttöönotto passiivienergiaa tehokkaasti hyödyntävässä rakennustekniikassa korostuu rakenne- ja talotekniikan yhteistoiminta: tarkasteltava teknisessä suunnittelussa yhtenä kokonaisuutena
21 Energiatehokkaan rakentamisen kehitystarpeita varmistettava alan riittävän koulutustarjonta suunnittelun, mitoituksen ja toteutuksen sekä laitteiden ja järjestelmien tuotekehityksen tueksi energiatehokkaiden rakennusten toteutusprosesseja ja alan toimijoiden verkostoituneita toimintatapoja kehitettävä eri toteutusosapuolten saumattoman yhteistyön ja hyvin toimivien kokonaisratkaisujen varmistamiseksi konkreettiset esteet alan markkinoiden kehittymättömyys ja kysynnän vakiintumattomuus
22 Entä kustannukset?
23 Rakennusten energiatehokkuuden parantaminen ja tähän liittyvät lisäinvestointikustannukset Kokonaisenergia Uusiutuva nettoenergia Investointikustannukset Energiantarve 100 Indeksit 112 110 80 108 60 106 40 104 20 102 100 Normirakennus Matalaenergia Passiivitalo Nollaenergia Energiapositiivinen 2005 2010 2015 2020 2025 2030
24 Passiivitalojen elinkaarikustannukset hankintakustannus 0 5 % korkeampi kuin normitalon normitaloon verrattuna parempi tuotto ja alhaisemmat käyttökustannukset pieni energiankulutus ja liittymäteho alentavat energiankäytön kiinteitä maksuja ja säästävät lämmityslaitteiden hankintakustannuksia elinkaarikustannus 10 30 % matalampi elinkaarituotto (vuokratalot) 30 50 % korkeampi jälkimarkkina-arvo 10 30 % korkeampi koerakennushankkeista saatujen toteutuneiden kustannustietojen perusteella passiivirakentamisen aiheuttamat lisäkustannukset ovat 50 150 /m 2 energiatehokkaan rakentamisen avulla voidaan varautua kustannustehokkaasti odotettavissa olevaan energian hinnan nousuun
25 Matalaenergiarakentaminen ei ole uusi asia Esimerkkejä suomalaisesta matalaenergiarakentamisesta
26 Case METOP matalaenergiatoimisto, Espoo 1992 Energiatehokkaat tekniset ratkaisut Hyvä eristystaso (ikkunan U-arvo 0,5 W/m 2 K) Energiatehokas ilmanvaihto Huolellinen toteutus (liitosten ja läpivientien tiiveys) Lämmitys rakennuksen omien sisäisten lämpökuormien avulla Sisäisten lämpökuormien tehokas hyödyntäminen laite- ja kalusteratkaisuin Ei patteriverkkoa (!) Lämmitystarvetta ajoittain, kun ulkoilman lämpötila alle -15 C (!)
27 Case IEA5-talo, Pietarsaari 1993 Tilojen lämmitys 80% pienempi kuin tavanomaisessa Ostetun lämmitysenergian kulutus 13 kwh/m 2 Kokonaiskulutus 75% pienempi kuin tavanomaisessa Ostetun energian kokonaiskulutus 48 kwh/m 2 Keinovalikko: Hyvin eristetty ja tiivis ulkovaippa, maalämpö, aurinkolämpö ja -sähkö Pietarsaari 1993 Tavallinen 2009 Komponentti Ulkoseinä 0,12 U-arvo [W/m 2 K] 0,24 Katto Lattia Ovi Ikkuna 0,09 0,1 0,4 0,7 0,15 0,19 1,4 1,4
28 Case Villa 2000, Tuusula Kaukolämmön kulutus 60% pienempi tavanomaiseen vastaavaan verrattuna Tilojen lämmitys ja lämmin vesi Villa 2000: 60 kwh/m 2 eli 13 kwh/m 3 Tavanomainen 140-160 kwh/m 2 eli 45-50 kwh/m 3 Sähköenergian kulutus 30% pienempi kuin tavanomaisessa Keinot: Vakiolämpötilainen lattialämmitys Tarpeenmukainen ilmanvaihto, jolla tarvittava lisälämpö Rakennusautomaatio A-energialuokan kodinkoneet ja valaistus
29 Case Mera passiivikerrostaloasunto, Espoo 2005 Kaukolämmön kulutus 70% pienempi kuin tavanomaisessa Keinot Räätälöidyt, teolliset ratkaisut Rakentamisprosessin kehittäminen Uusi ikkunateknologia Huoneistokohtainen ilmanvaihtolämmitys Urakoitsija: energiatehokkuuden parantamisen aiheuttama lisäkustannus < 2%
30 Case Mera passiivikerrostalo, Heinola 2009 viihtyisä, terveellinen ja turvallinen sisäilmasto miellyttävät lämpöolot talvella ja kesällä. hiljainen asunto makuuhuoneen äänitaso 22 db(a) tilojen lämmitysenergiankulutus 70 % pienempi kuin normitalolla
31 Case Mäntyharju 2009 betonielementtirakenteinen passiivitalo, tilojen lämmitysenergian tarve 25 kwh/m 2 lämmitystapa: maalämpö + matalalämpötilainen lattialämmitys tulisijalämmitys arvioitu kokonaisenergian tarve 48 kwh/m 2 sähkölaitteet A A++ energialuokiteltuja kiinteä valaistus: LED/loisteputki arvioitu primäärienergian tarve < 135 kwh/m 2
32 Case Paroc Passiivitalo, Tikkurila 2009 paritalo lämmitysenergian tarve: 18 kwh/m 2 kokonaisenergian tarve: < 70 kwh/m 2 suunnitteluarvoja: seinä 0,09 W/m 2 K alapohja 0,1 W/m 2 K yläpohja 0,08 W/m 2 K ikkuna 0,8 W/m 2 K ulko-ovi 0,4 0,7 W/m 2 K ilmanpitävyys n 50 < 0,6 1/h ilmanvaihdon lämmön talteenotto: 80%
33 Case Paroc Lupaus, Valkeakoski 2009 tilojen lämmityksen energiantarve 25 kwh/m 2 suunnitteluarvoja: seinä 0,09 W/m 2 K alapohja 0,1 W/m 2 K yläpohja 0,08 W/m 2 K ikkuna 0,8 W/m 2 K kiinteä ikkuna 0,7 W/m 2 K ulko-ovi 0,4 0,7 W/m 2 K ilmanpitävyys n 50 < 0,6 1/h
34 Nollaenergiatalot Järvenpäähän ja Kuopioon 2010 maalämmön hyödyntäminen ilmanvaihdon esilämmitykseen passiivitason rakenteet uusiutuvan energian hyödyntäminen: aurinkolämpö ja aurinkosähkö
35 NorthPass Promotion of the Very low-energy house Concept to the North European Building Market 3 year project: started 25.5.2009, ending 24.5.2012 financed by The Intelligent Energy Europe Programme (IEE) EU support programme promoting increased energy efficiency and the use of renewable energy sources by overcoming the non-technological barriers (legal, financial, institutional, cultural, social barriers) coordinated by VTT Technical Research Centre of Finland participating countries: Finland, Sweden, Norway, Denmark, Estonia, Latvia, Lithuania and Poland
36 NorthPass hankkeen 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 NorthPass
37 Lisätietoa: riikka.holopainen@vtt.fi pekka.tuomaala@vtt.fi jyri.nieminen@vtt.fi www.northpass.eu
38 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa