ILMAVUOTOJEN VAIKUTUS SISÄOLOSUHTEISIIN JA ENERGIATEHOKKUUTEEN - KENTTÄTULOKSIA KOULUISTA JA PÄIVÄKODEISTA Kauppinen, Timo 1, Siikanen, Sami 1, Rissanen, Juho 2, Partanen, Hannu 2, Räisänen, Mervi 3 1 VTT, 2 Finnenergia Oy, 3 Kuopion kaupunki
19/03/2013 2 T Tausta t ENEFIR-projektin tavoitteena oli 1. Kehittää energiatehokkuuden ja rakennusten toimivuuden arvioinnin kenttämittausmenetelmiä. 2 Kokeilla rakennusten oman ilmanvaihtojärjestelmän käyttöä rakennusten 2. tiiviyden mittaamiseen. 3. Kevennetyn energiakatselmuksen käyttö sekä lämpökuvauksen soveltaminen lt i rakennusten k t energiatehokkuuden i t h kk d arviointiin. i i tii K Koekohteina k ht i olili mm. kaksi koulua ja kaksi päiväkotia. Kohteet valittiin koekohteiksi lämmitysenergian kulutuspoikkeamien vuoksi. y g p Lisäksi kevennettyä katselmusta kokeiltiin näyttelyrakennuksessa. Tulosten perusteella kehitettiin lämpökuvauksen ja tiiviysmittauksen ohjeistus. Mitt Mittaustulosten t l t perusteella t ll ililmavuodoista d i t aiheutuneet ih t t suoratt ja j välilliset älilli t ongelmat selittivät pääosin rakennusten lämmitysenergian kulutuseroja.
19/03/2013 3 Tii Tiiviysmittaus i itt omaa iiv-järjestelmää jä j t l ää kä käyttäen ttä Tiiviysmittauksen periaate on seuraava: Valitaan kohteesta yleensä teholtaan suurin poistoilmanvaihtokone, jota käytetään mittauksessa. Muut koneet suljetaan tulotulo ja poistopuolelta poistopuolelta, samoin mittausta palvelevan koneen ulkoilmakanava, sekä huippuimurit joko katolta tai poistoventtiileistä. Käytettävän poistopuhaltimen tehoa säädetään taajuusmuuttajalla (tässä t tapauksessa k seutuvalvomosta) t l t ) Poistoilmakone aiheuttaa rakennuksessa alipaineen, jonka suuruus mitataan kahdelta vastakkaiselta jjulkisivulta rakennuksen keskikorkeudelta ((ulko- jja sisätilan välinen paine-ero muuttuu rakennuksen korkeussuunnassa). Paine-ero puhaltimen yli luetaan kalibroidulla paine-eromittarilla ja osoittavalta paine-erolähettimeltä tai mittarilta (yleensä koneissa varusteena) varusteena). Paine-ero muutetaan virtaukseksi puhaltimen tietojen perusteella. Vuotokohtien p paikannus lämpökuvauksella p
4 Tiiviysmittaus omaa iv-järjestelmää käyttäen
5 Tiiviysmittaus omaa iv-järjestelmää käyttäen vuotokohtien paikannus lämpökuvauksella
6 Koekohteet Lämmitysenergiankulutukset (normalisoituja): PK = Päiväkoti, K = Koulu, NRAK = Näyttelyrakennus Vuosi 2009 2010 2011 Ilmavuotoluku Ominaiskulutus kwh/rm3 kwh/rm3 kwh/rm3 n50 n50(2) Tilavuus, Rm3 PK 1 41,3 39,3 43,4 3,5 4300 PK 2 34,7 33,9 34,7 0,7 5929 K 1 26,4 26,7 29,2 1,4 30012 K 2 44,3 47,5 44,9 13 9 13210 NRAK 26,2 23,9 24,8 2,1 8374
7 Tiiviysmittaus i itt omaa iv-järjestelmää j ää käyttäen Taulukko 2. Tiiviysmittausten tulokset Kohde Ilmamäärät Tilavuus (mitattu) n50 Huom. m3/h m3 1/h Koulu 1 9570 7000 1,4 Näyttelyrakennus 11090 5200 2,1 Koulu 2 (1. mittaus) 10385 800 13,0 * Koulu 2 (2. mittaus) 7185 800 9,0 * Päiväkoti 1. 11010 3000 3,5 * Päiväkoti 2. 4430 5930 0,7 Terveyskeskus 10940 5790 19 1,9 *= vuotoilmamäärät arvioitu vuotokäyrästä laskennallisesti
8 Ilmanpitävyyden laskennallinen lli vaikutus Taulukko 3. Ilmanpitävyyden vaikutus energiankulutukseen (koulu 2, kirjasto-osa) Ilmavuotoluku n 50, kirjasto-osa Ominaisenergiankulutus (Jkl:n taso) Muutos 1/h kwh/m 3 % 13 65 6 55,4 15 3 51,5 7 1 49 5
9 Ilmanpitävyyden laskennallinen lli vaikutus Miten pientalon ilmanpitävyys vaikuttaa lämmitysenergian kulutukseen kun vertailukohtana on n50 = 4 1/h ja 2 1/h Taulukko 4. Energiankulutuksen vertailulaskelmat Ilmanvuotoluku, Energiankulutus, % n50, 1/h suhteessa vertailutasoon Huom. 2,0 vertailutaso 4,0 +9 15 1,5 0 1,0 4 Matalaenergiatalo 0,6 6 Passiivitalo 0,3 7 Suositustavoite, passiivitalo 0,1 8 Paras mitattu kohde 4,0 0 LTO:n vuosihyötysuhde 45 % 61 %
10 Johtopäätökset Kun pientalon tiiveys on < 1.0 1/h, säästö ei ole pientalon tapauksessa kovin merkittävä Jos ilmavuotoluku on 4 1/h ja talon ilmanvaihtojärjestelmän vuosihyötysuhdetta parannetaan arvosta 45 % arvoon 61 %, saadaan sama tulos kun ilmanvuotoluvulla 2 1/h. Mikäli ilmanpitävyys on vertailutasoa 4 1/h, saadaan ilmanvuotoluvulla 2,0 1/h 9 %:n säästö. Jos talon ilmanvuotoluku on > 4 1/h, on energiankulutuksessa, viihtyvyydessä ja mahdollisissa kosteusriskeissä merkittäviä eroja tiiviiseen taloon verrattuna.
11 Johtopäätökset - koekohteet Mittaustulosten perusteella voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset: Koulun 1 ilmanpitävyys ja erityisesti päiväkoti 2:n ilmanpitävyys ovat hyvää tasoa, tiiviyden parantaminen ei enää merkittävästi vähennä energiankulutusta Taidemuseon ja terveysaseman mitatun osan ilmanpitävyys on keskimääräistä tasoa Päiväkoti 1:n ilmanpitävyys on rakennuksen käyttötarkoitus ja rakentamisajankohta huomioon ottaen keskimääräistä heikompi Koulun 2 kirjasto-osan osan ilmanpitävyys on vielä korjausten jälkeenkin erittäin heikko ja vaatii lisätoimenpiteitä
12 Johtopäätökset Vuotoilmanvaihdosta aiheutuvan ylimääräisen energiankulutuksen lisäksi ilmavuodot aiheuttavat (riippuen vuotokohtien sijainnista) vetoa, jota usein kompensoidaan sisälämpötilan nostolla yhden asteen sisälämpötilan nosto lisää keskimäärin lämmitysenergiankulutusta n. 5 %. Ilmavuodot voivat vaikuttaa myös välillisesti lämmitysenergian kulutuksen k nousuun Päiväkodeissa lasten oleskeluvyöhyke on lähellä lattiaa, ikkunoita ja ulkoseinän ja lattian liitoskohtia tyypillisiä ilmavuotokohtia Ikkuna- ja lattiarakenteiden ja liitoskohtien toimivuuteen kiinnitettävä erityistä huomiota Rakenteiden läpi hallitsemattomasti tt ti tuleva ulkoilma voi sisältää rakenteista lähteviä epäpuhtauksia Ilmanvaihdon merkitys!
13 Johtopäätökset Rakennuksen ilmanpitävyydelle tulee asettaa tavoite, jonka toteutuminen varmistetaan mittauksin. Tyypillisesti niissä uusissa toimisto- ja liikerakennuksissa, joiden tiiviyttä on mitattu, on lähtötavoitteena ollut n50 = 1,0 1/h. Esimerkiksi vuoden 2011 aikana suoritetuissa mittauksissa on 28 000 m3:n (ilmatilavuus) virastotalon ilmavuotoluvuksi n50 on saatu n. 0,4 1/h eli passiivitalon vaatimukset alittava arvo Rakennuksen tiiviys määräytyy rakennusvaiheen aikana, rakennuksen valmistuttua tiiviyttä on erittäin vaikea parantaa. Suunnitteluvaiheessa tulee kiinnittää nykyistä paremmin huomiota rakennedetaljeihin, joilla on ulkovaipan tiiveyden kannalta merkitystä. tä Rakennuksen ilmanpitävyyden parantaminen vaatii myös, että ilmanvaihtojärjestelmän j täytyy yy toimia suunnitellusti.
14 Johtopäätökset Olemassa olevan rakennuskannan ilmanpitävyyden parantaminen vaatii useissa tapauksissa perusteellisia korjauksia Mikäli ilmavuodot keskittyvät oviin ja ikkunarakenteisiin, voidaan asianmukaisella ikkuna- ja ovirakenteiden tiivistämisellä parantaa ilmanpitävyyttä jopa merkittävästi, ja korjausten kustannukset ja takaisinmaksuaika, toisin kun esimerkiksi lisäeristystapauksissa on lyhyt. Lämmitysenergian kokonaiskulutuksessa määräävässä asemassa on vanha rakennuskanta - sen tiiviyden parantamiseksi tulisi löytää kustannustehokkaita ratkaisuja. Uusissa rakennuksissa ollaan menossa kohti passiivitaloja ja nollaenergiaratkaisuja. Tiiviyden merkitystä energiankulutukseen ei kuitenkaan saisi yliarvioida. Tiiviyden parantuessa muiden tekijöiden vaikutus energiankulutukseen tulee merkitsevämmäksi..
15 Yhteenveto Rakennuksen lämpötekninen toimivuus ja sisäolosuhteet ovat rakennuksen vaipan, taloteknisten järjestelmien, sääolosuhteiden sekä kuormituksen summa Usein keskitytään vain yhteen tekijään kokonaisvaltaisen selvityksen sijasta.. Käyttäjän ja käytön -vaikutus rakennuksen kokonaisenergiankulutukseen on edelleen suuri.