Teknologiapolut 2050 - Rakennussektori TkT Pekka Tuomaala 12.2.2008
Kiinteistöjen ja rakennusten osuus Suomen energian loppukäytöstä on lähes 40 % 2
RAKENNUSTEN KÄYTTÄMÄN LÄMMITYSENERGIAN LÄHTEET [PJ/a] Sähkö Kaukolämpö Muut polttoaineet Öljy Polttopuu 3
RAKENNUSTEN ENERGIAN KÄYTÖN TRENDIT Ominaislämmitysenergian tarve on pienenemässä Energian käyttö kiinteistö- ja rakennussektorilla (indeksi 100 = 1985) Sähköenergian tarve on kasvamassa Lämmitysenergia / m 3 Sähkön käyttö per asukas 4
RAKENNUSTEN ENERGIAN KÄYTÖN TRENDIT JA INVESTOINTIKUSTANNUSTEN KASVU Lämmitysenergian tarve Perinteiset ratkaisut Investointikustannukset Matalaenergiaratkaisut nykytekniikalla Tulevaisuuden matalaenergiaratkaisut 5
Suomen rakennuskannan kehitys poistuma ja uudistuotanto KANTA POIS- TUMA UUDIS- TUOTANTO KANTA POIS- TUMA UUDIS- TUOTANTO KANTA RAKENNUSKANTA KERROSALA VUOSINA 2007-2050 2007 1000-m2 2007-2020 1000-m2 2007-2020 1000-m2 2020 1000-m2 2020-2050 1000-m2 2020-2050 1000-m2 2050 1000-m2 OMAKOTITALOT 142000 8100 29900 163800 44800 61200 180200 RIVITALOT 30600 1400 4800 34000 9200 11000 35800 ASUINKERROSTALOT 85600 2400 11500 94700 20100 20600 95200 VAPAA-AJAN ASUINRAKENNUKSET 21500 2700 4800 23600 7200 10200 26600 LIIKE- JA TOIMISTORAKENNUKSET (SIS LIIKENTEEN JA MUUT) 65100 12000 22000 75100 33100 41400 83400 JULKISET PALVELURAKENNUKSET 36700 5700 6000 37000 13300 12300 36000 TUONTANTORAKENNUKSET 114900 21300 24400 118000 60400 44100 101700 KAIKKI RAKENNUKSET YHTEENSÄ 496400 53600 103400 546200 188100 200800 558900 * Suomen rakennuskanta uusiutuu 1 1,5%/a 6
Suomen rakennuskannan kehitys - korjausrakentaminen Omakotitalot [1000 m2] 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 80 jälkeen* 80 jälkeen 70-luku* 70-luku 60-luku* 60-luku Ennen 60* Ennen 60 20000 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 * Eri vuosikymmenillä käyttöön otetun rakennuskannan korjaaminen (3,5%/a) 7
Suomen rakennuskannan kehitys - korjausrakentaminen Rivi- ja kerrostalot [1000 m2] 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 80 jälkeen* 80 jälkeen 70-luku* 70-luku 60-luku* 60-luku Ennen 60* Ennen 60 20000 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 * Eri vuosikymmenillä käyttöön otetun rakennuskannan korjaaminen (3,5%/a) 8
Suomen rakennuskannan kehitys - korjausrakentaminen Liike-, toimisto- ja palvelurakennukset [1000 m2] 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 80 jälkeen* 80 jälkeen 70-luku* 70-luku 60-luku* 60-luku Ennen 60* Ennen 60 20000 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 * Eri vuosikymmenillä käyttöön otetun rakennuskannan korjaaminen (3,5%/a) 9
Rakennussektorin lämmitysenergian* säästöpotentiaalin arvioinnissa ja kehitysskenaarioissa käytetyt lähtöoletukset A Uudisrakentaminen (1-1,5%/a) A.1 Normitalo 2003 A.2 Normitalo 2010 (Rakentamismääräysten tiukentaminen -30% vuoden 2010 alusta) A.3 Matalaenergiarakentaminen (-50% vs Normitalo 2003) Varovainen arvio Optimistinen arvio Matalaenergiarakentaminen vallitsevaksi 2030 2015 A.4 Passiivirakentaminen (pientalot 25 kwh/m 2, kerrostalot 15 kwh/m 2 ja palvelurakennukset 9 kwh/m 2 ) Varovainen arvio Optimistinen arvio Passiivitalorakentaminen vallitsevaksi 2070 2030 B Korjausrakentaminen (3,5%/a) B.1 Ulkovaipan energiakorjaus Lähtötilanne Varovainen parannus Optimistinen parannus Ulkoseinät U=0,3 W/m 2 K U=0,2 W/m 2 K U=0,12 W/m 2 K Energiakerroin 1,0 0,762 0,671 B.2 Talotekniikan energiakorjaus (koneellinen ilmanvaihto ja lämmöntalteenotto) Lähtötilanne Varovainen parannus Optimistinen parannus Ilmanvaihdon energiankulutus -10% -50% Energiakerroin 1,0 0,97 0,85 *Rakennusvaipan lämpöhäviöt ja ilmanvaihdon energiankulutus (EI lämmintä käyttövettä eikä sähkön kulutusta) 10
Rakennuskannan lämmitysenergian säästöpotentiaali - varovainen kehitysarvio 70000 Lämmitysenergiankulutus [GWh/a] 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2010 2020 2030 2040 2050 Talotekniikan korjauspotentiaali Vaipan korjauspotentiaali Rakennusmääräysten tiukentaminen 30% Matalaenergiarakentamisen potentiaali Jäljelle jäävä energiankulutus 11
Rakennuskannan lämmitysenergian säästöpotentiaali - varovainen kehitysarvio Toimenpide / teknologia Energiankulutus ilman energiansäästötoimenpiteitä (olettamalla että kaikki uudisrakentaminen toteutetaan vuoden 2003 normisolla) Uudisrakentaminen Rakentamismääräysten tiukentaminen (-30 % vuonna 2010) Arvio energiansäästöpotentiaalista [GWh/a] 2020 2050 65 000 2 700 (-4%) 56 000 8 800 (-16%) Matalaenergiarakentaminen Korjausrakentaminen Ulkovaipan energiatehokkuuden parantaminen korjausrakentamisen yhteydessä Talotekniikan energiatehokkuuden parantaminen korjausrakentamisen yhteydessä Energiansäästöpotentiaali yhteensä Energiankulutus KAIKKIEN energiansäästötoimenpiteiden jälkeen 1 400 (-2%) 3 500 (-5%) 4 400 (-7%) 12 000 (-18%) 53 000 3 700 (-7%) 3 900 (-7%) 4 900 (-9%) 21 300 (-38%) 34 700 12
Rakennuskannan lämmitysenergian säästöpotentiaali - optimistinen kehitysarvio 70000 Lämmitysenergiankulutus [GWh/a] 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2010 2020 2030 2040 2050 Talotekniikan korjauspotentiaali Vaipan korjauspotentiaali Rakennusmääräysten tiukentaminen 30% Passiivirakentamisen potentiaali Jäljelle jäävä energiankulutus 13
Rakennuskannan lämmitysenergian säästöpotentiaali - optimistinen kehitysarvio Toimenpide / teknologia Energiankulutus ilman energiansäästötoimenpiteitä (olettamalla että kaikki uudisrakentaminen toteutetaan vuoden 2003 normisolla) Uudisrakentaminen Rakentamismääräysten tiukentaminen (-30 % vuonna 2010) Arvio energiansäästöpotentiaalista [GWh/a] 2020 2050 65 000 2 700 (-4%) 56 000 8 800 (-16%) Passiivirakentaminen Korjausrakentaminen Ulkovaipan energiatehokkuuden parantaminen korjausrakentamisen yhteydessä Talotekniikan energiatehokkuuden parantaminen korjausrakentamisen yhteydessä Energiansäästöpotentiaali yhteensä Energiankulutus KAIKKIEN energiansäästötoimenpiteiden jälkeen 6 300 (-10%) 5 700 (-9%) 7 200 (-11%) 21 900 (-34%) 43 100 19 200 (-34%) 6 400 (-11%) 8 100 (-14%) 42 500 (-76%) 13 500 14
Rakennuskannan lämmitysenergian säästöpotentiaali - kaikki toimenpiteet 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 15
RAKENNUSTEN ENERGIAN KÄYTÖN TRENDIT JA INVESTOINTIKUSTANNUSTEN KASVU Lämmitysenergian tarve Normitalo 2003 Normitalo 2010 Matalaenergiatalo Passiivitalo Perinteiset ratkaisut Investointikustannukset Matalaenergiaratkaisut nykytekniikalla Tulevaisuuden matalaenergiaratkaisut 16
Rakennuskannan lämmitysenergian kulutusskenaariot - omakotitalot varovaisessa skenaariossa 1 100000 200000 0,9 90000 180000 0,8 Normitalo 2010 80000 160000 Matalaenergiatalo 0,7 70000 140000 Normitalo 2010 0,6 60000 120000 0,5 0,4 50000 40000 100000 80000 80 jäl keen 0,3 0,2 Matalaenergiatalo 30000 20000 Normi ta lo 2010 60000 40000 70-l uku 60-l uku 0,1 0 Passiivitalo 10000 0 Matalaenergiatalo Passiivitalo 20000 0 ennen 60 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 Osuuksien kehitys Kumulatiivinen määrä Rakennuskannan kehitys 17
Rakennuskannan lämmitysenergian kulutusskenaario - varovainen kehitys Skenaario Toimenpiteet uudisrakentamisessa Toimenpiteet Toimenpiteet korjausrakentamisessa Energiankulutus GWh/a 2020 2050 Säästöpotentiaali GWh/a 2020 2050 Pessimistinen skenaario Kaikki uudet rakennukset vuoden 2003 normitaloja. 65000 56000 Normitalo 2010 - skenaario Rakennusmääräykset tiukkenevat 30 % vuonna 2010. 62000 47000 2700 8800 Energiansäästö 1 'hidas kehitys' Vaipan energiatehokkuuden kohtalainen parantaminen muutenkin tehtävien korjausten yhteydessä. 3500 3900 Ilmanvaihdon energiatehokkuuden kohtalainen parantaminen muutenkin tehtävien korjausten yhteydessä. 4400 4900 Matalaenergiarakentaminen vallitsevaksi 2030-luvulle mennessä 2800 10600 Yhteensä 54000 37000 10700 (-16%) 19400 (-35%) 18
Rakennuskannan lämmitysenergian kulutusskenaario - optimistinen kehitys Skenaario Pessimistinen skenaario Normitalo 2010 - skenaario Energiansäästö 2 'nopea kehitys' Toimenpiteet uudisrakentamisessa Kaikki uudet rakennukset vuoden 2003 normitaloja. Rakennusmääräykset tiukkenevat 30 % vuonna 2010. Matalaenergiarakentamisen vallitsevaksi 2015 mennessä ja passiivirakentaminen 2030 mennessä. Yhteensä Toimenpiteet Toimenpiteet korjausrakentamisessa Vaipan energiatehokkuuden huomattava parantaminen muutenkin tehtävien korjausten yhteydessä. Ilmanvaihdon energiatehokkuuden huomattava parantaminen muutenkin tehtävien korjausten yhteydessä. Energiankulutus GWh/a 2020 65000 62000 49000 2050 56000 47000 27000 Säästöpotentiaali GWh/a 2020 2700 5700 7200 3300 16200 (-25%) 2050 8800 6400 8100 14800 29300 (-52%) 19
Teknologiapolut 2050 Rakennussektorin yhteenveto Rakennussektorilla on varsin hyvä lähtötilanne energiatehokkuuden parantamiseksi (matalaenergiakonsepti on demonstroitu ja tuotteet saatavissa markkinoilta) Näiden teknisesti toimivien ratkaisujen käyttöön ottoa tulisi kuitenkin nopeuttaa eri keinoin Viranomaiset (rakennusten energiamääräysten tiukentaminen ja tiedotus case Oulu) Palvelujen tarjoajat (suunnittelijoiden, tavaran ja materiaalien toimittajien sekä urakoitsijoiden verkostoituminen koulutus ja liiketoiminnan tuki) Kuluttajat (avoin ja selkeä tiedotus vaativan kuluttajakunnan synnyttämiseksi) Korjausrakentamisessa on huomattava energiansäästöpotentiaali, joten sen hyödyntämiseksi tarvitaan tutkimusta ja tuotekehitystä sopivien korjausratkaisujen konseptoimiseksi ja tuotteistamiseksi 20
Pekka.Tuomaala@vtt.fi 21
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 250...300 mm mineraalivillaa alapohjassa 200...300 mm styroxia yläpohjassa 400...500 mm puhallusvillaa energiatehokkaat ikkunat ja ovet Hallittu ilmanvaihto ja tehokas lämmöntalteenotto hiljainen ja vedoton tulo- ja poistoilma tarpeen mukainen ilmanvaihto lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhde 60...80% Huolellinen toteutus ammattitaitoinen ja kokonaisuutta palveleva suunnittelu turvalliset rakenneratkaisut ja materiaalivalinnat ilmavuotojen ja kylmäsiltojen välttäminen 22
ESIMERKKILASKELMA Esimerkkilaskelma, arvot viitteellisiä Pientalo Lämmitystapa Huonekohtainen sähkölämmitys Bruttoala (brm 2 ) 163 Nykytaso PassivHouse Tilojen lämmitys 20 000 4 075 kwh/a Lämmin vesi 4 000 3 800 kwh/a Järjestelmähäviöt 1 500 1 000 kwh/a Taloussähkö 7 000 5 500 kwh/a Jäähdytys 0 0 kwh/a Yht. 32 500 14 375 kwh/a 199 88 kwh/m2,a C-luokka < A luokka 23
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 24