HELSINGIN KAUPUNGIN PALVELURAKENNUSTEN MATALAENERGIARAKENTAMISOHJE LVI-SUUNNITTELUOHJE VERSIO 1.4 15.4.2011
2 HELSINGIN KAUPUNKI RAKENNUSVIRASTO HKR-Rakennuttaja LVI-MATALAENERGIARAKENTAMISOHJEET ESIPUHE Tämä suunnittelualakohtainen ohje täydentää YLEISOHJETTA HELSINGIN KAUPUNGIN PALVELURAKENNUKSILLE, Matalaenergiarakentamisohjeet muodostuvat kolmesta osiosta: 1. yleisohje 2. alakohtaiset suunnittelu- ja rakentamisohjeet - rakennus- ja rakennesuunnittelu - LVI-suunnittelu - sähkösuunnittelu - rakennusautomaatiosuunnittelu 3. projektikohtaiset ohjeet ja tarkistuslistat (valmistuu myöhemmin) Tässä ohjeessa energiankulutuksella (lämpö- sähkö- ja kaukojäähdytysenergia) tarkoitetaan ostoenergiaa, joka tulee tontin/kiinteistön ulkopuolelta. Muun muassa energiatodistuksessa energiankulutusta käsitellään eri tavalla, jolloin energiatodistuksesta saadut lukuarvot eivät täysin vastaa tässä ohjeessa tarkoitettuja lukuarvoja. Suunnittelua ohjaavana tekijänä käytetään tätä ostoenergian tavoite-arvoa, joka on esitetty ohjeessa. Tämän lisäksi energiatodistuksen mukaiset laskelmat tehdään normaalisti viranomaisia varten. Tämä ohje koskee pääasiassa kaukolämpöalueella tapahtuvaa rakentamista mutta se on sovellettavissa myös kaukolämpöalueen ulkopuolelle. Helsingin kaupungin palvelukiinteistöistä noin 98 % sijaitsee kaukolämpöalueella. Ohjeen ovat laatineet HKR-Rakennuttajan rakennuttaja- ja energia-asiantuntijat. Lisäksi työhön on osallistunut kiinteistöviraston tilakeskuksen rakennuttajaasiantuntijoita. Tämä matalaenergiaohje tullee päivittymään jatkuvasti ja pyydämmekin kommentteja mahdollisista kehitettävistä asioista sähköpostiosoitteeseen matalaenergia@hel.fi. Helsingissä 20.10.2010 Jukka Forsman Toimistopäällikkö, HKR-Rakennuttaja
3 0 PERUSTIEDOT 01 YLEISTÄ 1. MATALAENERGIATAVOITTEET 1.1 UUDISRAKENTAMINEN Uudisrakentamiseen asetetaan seuraavat tavoitteet: - Lämpöenergiankulutus vähennystä noin 40 % verrattuna vuoden 2010 määräysten mukaisesti toteutettuun rakennukseen. - Sähköenergiankulutus vähennystä noin 50 % nykytasoon verrattuna Sähköenergian käytöstä ei ole olemassa viranomaismääräyksiä. Tämän vuoksi tavoitteen määrityksessä käytetään olemassa olevaa tietoa 1990- ja 2000-luvulla rakennetuista saman käyttötarkoituksen kiinteistöistä käyttöajat huomioonottaen. Rakennustyyppikohtaiset tavoitteet (kulutustavoitteet eivät vastaa energiatodistuksen mukaisia luokituksia): Rakennustyyppi Sähkö **) Lämpö Käyttöaika Yhteensä Vert.taso kwh/brm² kwh/brm² kwh/brm² kwh/brm² Koulu 35 65 ark 8-16, huom loma-ajat 100 200 Päiväkoti 45 95 ark 7-17 140 282 Toimisto 45 55 ark 8-16 100 209 Terveydenhoito (terveysasema) 50 70 ark 8-18 120 243 Kirjasto 60 60 ark 10-20, la 10-15 120 212 Monitoimitalo *) 50 70 ark 8-20 120 234 *) Voidaan laskea myös em rakennustyyppien tavoitekulutusta käyttäen pinta-alojen suhteessa. **) Siinä tapauksessa, että rakennukseen tulee kaukojäähdytys, niin kaukojäähdytyksen energia-arviosta 1/3 lasketaan mukaan sähköenergiankulutukseen vertailtaessa energiankulutuksia oheiseen taulukkoon. Vertailutasona on käytetty todellisia kulutuksia vuoden 1990 jälkeen rakennetuista kohteista.
4 Taulukossa esitetyt energiamäärät ovat ostoenergiaa eli sitä lämpö- ja sähköenergiaa (ja kaukojäähdytysenergiaa), joka tulee rakennukseen sisään kaupungin verkostoista yleensä tontin ulkopuolelta. Maalämpö-, kalliojäähdytys- ja uusiutuvaa energiaa ei lasketa ostoenergiaksi eikä niistä saatua ilmaisenergiaa lasketa energiankulutukseen mukaan. Mahdollisen valmistuskeittiön sähköenergiankulutus on erittäin merkittävää. Tämä tulee huomioida tavoitetta asetettaessa. Jos koulussa tai päiväkodissa ei ole valmistus-/kuumennuskeittiötä, tavoitearvoista vähennetään 15 %. Liittymistehot on syytä optimoida aina. Tavoitetasot on laskettu rakennustyyppikohtaisilla käyttöajoilla. Todellisilla käyttöajoilla tulee korjata ao tavoitetaso totuudenmukaiseksi. Muut rakennustyypit tarkastellaan erikseen. Toteutuneita kulutustietoja näistä muista rakennuksista saa HKR-rakennuttajan energiaryhmältä. 1.2 KORJAUSRAKENTAMINEN Perusparantamiselle asetetaan seuraavat tavoitteet: - Lämpöenergiankulutus normaalikorjaukseen nähden vähennystä 40 % - Sähköenergiankulutus normaalikorjaukseen nähden vähennystä 40 % Normaalikorjauksella tässä tarkoitetaan sitä korjaustapaa, joka on ollut vallitsevana 2000-luvulla. Perusparannuskohteissa selvitetään, mitkä energiansäästötoimenpiteet on mahdollista toteuttaa. Jos joku energiansäästötoimenpide jätetään toteuttamatta, siihen on oltava perusteltu kirjallisesti esitetty syy ja siihen on saatava rakennuttajan hyväksyntä. Korjaustoiminnassa tavoitteet asetetaan vastaamaan yllämainittuja tavoitteita kunkin korjattavan osa-alueen suhteen, jos kysymyksessä on osakorjaus. Korjausrakentaminen on syytä tehdä pääsääntöisesti rakennusten perusparannuksina, jolloin säästötoimet voidaan toteuttaa kokonaisvaltaisesti 1.3 OSTOENERGIA JA ENERGIATODISTUKSEN MUKAINEN ENERGIANKULUTUS Seuraavassa on esitetty erot ostoenergian laskentatavassa ja energiatodistuksen mukaisesta laskentatavassa. Ostoenergia on kaupungin verkostosta ostettua sähkö- ja kaukolämpöenergiaa. Energiatodistuksessa lasketaan rakennuksen energiantarve eikä tällöin huomioida mm rakennuksessa tai sen tontilla olevia uudistuvia energialähteitä.
5 Laskennassa on huomionarvoista se, että kaupungin kohteessa myös käyttäjäsähkö lasketaan mukaan, sillä käyttäjäsähkö kuuluu kaupungin omaan toimintaan. Energiamuoto Ostoenergia Energiatodistus Lämmitys Kyllä Kyllä Jäähdytys Vain sähkö kylmäkerroin * sähkö Kiinteistösähkö Kyllä Kyllä Valaistussähkö Kyllä Kyllä Käyttäjäsähkö Kyllä Ei Kaukojäähdytys Kyllä Kyllä 1.4 RAKENNUSTEKNIIKKA Tavoitearvot uudisrakennusten suunnittelijoille U-arvot: - alapohja, maanvastainen 0,14 W/m²K - alapohja, ryömintätilaan 0,14 W/m²K - ulkoseinä 0,14 W/m²K - yläpohja 0,09 W/m²K - ikkunat 0,9 W/m²K - ulko-ovet 0,5 W/m²K Vaipan ilmanvuotoluku n50, 1/h 0,8 Ikkunoiden säteilyläpäisevyys g-arvo alle 0,4 Ikkunoiden ilmanvuotoluku L /kiinteät alle 0,12m3/m2/h Ikkunoiden ilmanvuotoluku L /avattavat alle 0,15m3/m2/h Energiatehokkaat ilmanvaihtoratkaisut (SFP-luku) vaativat yleensä kanaville sekä konehuoneelle nykyistä enemmän tilaa. Suunnittelijoiden yhteistyöllä tilantarvetta pitää kuitenkin optimoida. G0 LVI-JÄRJESTELMIEN YLEISET LAATUVAATIMUKSET Kaikessa järjestelmäsuunnittelussa tulee energiatehokkuuden, toiminnan luotettavuuden ja huollettavuuden olla tärkeässä asemassa. Energiatehokkuuden nimissä järjestelmiä ei saa kuitenkaan tehdä niin monimutkaiseksi, ettei niitä normaalilla huoltotoiminnalla pystytä korjaamaan tai huoltamaan. Kaikki LVI-tekniset laitteet tulee valita mahdollisimman energiatehokkaiksi. Energiatehokas ilmanvaihto vaikuttaa sekä ilmanvaihtokoneiden että -kanavien kokoon. LVI-suunnittelijan tulee rakennussuunnittelijan kanssa pitää huoli siitä, että kasvaneet mitat huomioidaan tilavarauksissa.
6 G1 LÄMMITYSJÄRJESTELMÄT, LTO- JA JÄÄHDYTYSVESIJÄRJESTELMÄT G1.1 Lämmön ja jäähdytyksen tuotanto Rakennus liitetään Helsingin Energian kaukolämpöverkkoon. Lämpöenergia mitataan rakennuksen lämmönjakokeskuksessa ja mahdollisia alamittauksia tehdään tilaajan antamien ohjeiden ja rakennusautomaatio-ohjeen mukaisesti. Kaukolämpöalueen ulkopuolella lämmitys tuotetaan pääosin maalämpöpumpulla tai muulla uusiutuvalla energialähteellä. Kannattavuuslaskelma tehdään tarvittaessa eri lämpöpumppujärjestelmien välillä. (ilma-ilma, ilma-vesi, maalämpö). Jos rakennus tarvitsee jäähdytysenergiaa, rakennus liitetään Helsingin Energian kaukojäähdytysverkkoon, jos kaukojäähdytystä on saatavilla. Jos jäähdytystarvetta on kaukojäähdytysalueen ulkopuolella, jäähdytysenergia tuotetaan ns kalliojäähdytyksellä. Kalliojäähdytyksen perusmitoituksena voidaan käyttää 5-6 kw per 200 m syvä reikä. Reikien tekemistä varten on tarkistettava, että rakennuspaikalla ei ole maanalaisia tunneleita. Muissa tapauksissa käytetään perinteisiä jäähdytyskojeita. Käytetään ensisijaisesti keskitettyjä epäsuoria vesijärjestelmiä suorahöyrystysjärjestelmien sijaan. Jäähdytyksen mitoituksessa on otettava huomioon samanaikaisuuskertoimet ja sisälämpötilan tulee liukua kesällä korkeammaksi kuin talvella. Jäähdytysenergia mitataan ja mittaus liitetään rakennusautomaatiojärjestelmään. Vapaajäähdytystä käytetään aina, kun mahdollista ja tarvetta on. G1.2 Lämmön, LTO:n ja jäähdytysveden jakelu Rakennukseen asennetaan vesikiertoiset lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät. Patterilämmitysverkosto jaetaan lämpötilan kannalta mielekkäisiin säätöryhmiin, esimerkiksi: asunnot, toimistot, julkisivukohtaiset verkostot Lattialämmitystä käytetään vain silloin, jos käyttäjä sellaista ehdottomasti tarvitsee.
7 Ilmanvaihdon lämmitysverkostolla on oma säätöryhmänsä. Nestekiertoista LTO-järjestelmää käytetään vain, jos on pakko. Säätö tapahtuu kiertävän nesteen virtausta säätämällä. Virtaavan nesteen tulee olla viskositeetiltaan mahdollisimman vähän siirtoenergiaa vaativaa. Pumput ovat taajuusmuuttajakäyttöisiä keskipakoispumppuja ja niiden energiatehokkuusluokan tulee olla A tai pumppujen moottoreiden tulee olla vähintään IE2 tai EFF1-luokkaa. G1.3 Lämmönluovutus Lämmityksen ja jäähdytyksen samanaikaisuus on estettävä. Jos tilassa on esim jäähdytyspalkki, niin pattereissa on käytettävä elektronista patteriventtiilejä. Saman aikainen lämmitys ja jäähdytys on estettävä kaikissa tapauksissa. G1.4 Lämmityksen erillisjärjestelmät Lumensulatusjärjestelmät toteutetaan käyttämällä kaukolämmön paluuvettä, jos mahdollista. Sähkölämmitys on kielletty. Virtaavan nesteen tulee olla viskositeetiltaan mahdollisimman vähän siirtoenergiaa vaativaa. G2 VESI- JA VIEMÄRIJÄRJESTELMÄT G2.1 Vesijohdot Vesijohdot liitetään Helsingin Veden vesijohtoverkostoon. Tonttivesijohto uusitaan, Helsingin Vesi asentaa tonttijohdon ja päävesimittarin. Vesimittari tulee varustaa vuotovesi-ilmaisimella. Ylisuuri vedenpaine tulee estää paineenrajoitusventtiilillä. G2.2 Jäte- ja sadevesiviemärit Viemärivesistä pumpataan vain ne viemärivedet, joita ei pystytä viettoviemärinä pois johtamaan. G2.3 Erottimet ja pumppaamot Pumppaamoiden on oltava mahdollisimman energiatehokkaita ja pumppaamon koon on mahdollistettava helppo huollettavuus. Tämän vuoksi pumppaamoiden minimihalkaisijan tulee olla 1000 mm.
8 G2.4 Kalusteet Kalusteiden tulee olla vettä säästäviä. Sosiaalitilojen vesikalusteiden tulee olla oppilaitoksissa, päiväkodeissa ja terveydenhuollon rakennuksissa elektronisia sekoittimia patteritoiminnoilla. Urinaalit tulee varustaa elektronisilla huuhteluventtiileillä. Urakoitsija on velvoitettava mittaamaan ja säätämään sekä tekemään pöytäkirjat virtaamista siten, että virtaamat eivät ylitä mitoitusvirtaamia. G3 ILMASTOINTIJÄRJESTELMÄT G3.1 Yleistä Ilmastointijärjestelmät tulee rakentaa niin energiatehokkaasti kuin mahdollista. Ilmavirrat mitoitetaan SRMK D2:n mukaan huomioiden sisäiset kuormat. Opetus- ja päivähoitotiloissa ei käytetä jäähdytystä. ATK-luokat ja kouluisännän tila jäähdytetään tarpeen mukaan. Järjestelmä tulee suunnitella niin joustavaksi kuin mahdollista huomioiden eri tilojen erilaiset käyttötarpeet ja käyttöajat. Tämä tarkoittaa sitä, että kojeiden lukumäärä voi olla perinteistä suurempi. Järjestelmien tulee pääasiassa perustua läsnäoloohjaukseen ja tarpeenmukaisuuteen (ilman laatu) ainakin tiloissa, joissa toimii enemmän kuin kaksi henkilöä (esim neuvotteluhuoneet, lasten päiväkotien ryhmätilat, oppilaitosten luokat). Tällöin ilmamääräsääteinen järjestelmä tulee suunnitella niin toimintavarmaksi ja helposti säädettäväksi sekä huollettavaksi kuin mahdollista. Ilmanvaihtojärjestelmät tulee suunnitella siten, että niiden säätäminen on mahdollisimman helppoa ja yksiselitteistä. LVI-suunnittelijan tulee tehdä ilmavirtojen säätöohjelmaselostus ilmanvaihtokonekohtaisesti. Ilmamääräsääteinen järjestelmä tulee suunnitella siten, että se on helposti säädettävissä. IMS-laitteita voi olla sarjassa maksimissan kaksi kappaletta edellyttäen, että kullakin vyöhykkeellä on oma painesäätönsä. IMS-laitteet tulee sijoittaa siten, että ne ovat helposti huollettavissa ja että niistä on helposti luettavissa säätimen asento. Rakennusvalvonnan kanssa on tapauskohtaisesti selvitettävä, voiko koulujen luokkatiloissa ja toimistorakennuksissa käyttää käytäväpoistoa ennenkaikea peruskorjaustapauksissa. Samoin on sovittava rakennusvalvonnan kanssa, voiko päiväkotirakennuksessa ja mahdollisesti myös kouluissa käyttää samanaikaisuuskertoimia. Varsinkin päiväkotirakennuksissa lasten käytössä olevien huonetilojen kuormitukset vaihtuvat huomattavasti.
9 Kojeissa tulee käyttää aina niin energiatehokkaita moottoreita kuin markkinoilla on yleisesti saatavilla. Lämmön talteenotto toteutetaan niin energiatehokkaasti kuin mahdollista huomioiden sähköenergian tarve. Myös sosiaalitilojen ja keittiön kojeet tulee varustaa lämmön talteenotolla. SFP-luku saa olla enintään 1,8. (Korjauskohteissa enintään 2,0, jos konehuone-ja kanavien asennustiloja ei ole tarpeeksi) Valmistus- ja lämmityskeittiöiden poistoilmasta tulee lämpö ottaa talteen joko nestekiertoisella lämmöntalteenotolla (lamellipatterit) tai levylämmönsiirtimellä. Keittiön poistoilma tulee puhdistaa ennen lämmön talteenottoa esim otsonoinnilla. Kun käytetään IMS-järjestelmää, tulee LVI-suunnittelijan laatia seikkaperäinen ilmanvaidon säätö- ja mittausohjelma. Jos käytetään yötuuletusta, tulee varmistaa, että sitä ei käytetä lämmityskauden aikana eikä liian korkealla ulkolämpötilalla. G3.1.1 Ilmastointikoneiden käyntiaikaprofiilit ja laitteistojen mitoitus Ilmavaihtokoneiden käyntiajat ja tehot: Lasten päiväkoti ja koulu: 1/1 teho 20 % käyntiajasta 2/3 teho 60 % käyntiajasta 1/3 teho 20 % käyntiajasta Koulun liikunta-/ juhlasali 1/1 teho 10 % käyntiajasta 2/3 teho 20 % käyntiajasta 1/3 teho 70 % käyntiajasta Ilmastointikojeiden mitoitus päiväkodeissa on 70 % yhteenlasketuista ilmavirroista. (Tulee tarkistaa tapauskohtaisesti. Muiden rakennusten ilmanvaihtokojeiden ilmavirta on yleensä 100 % yhteenlasketuista tuloilmavirroista. Jos tiloilla ei ole yhtäaikaista käyttöä, voidaan kojeiden ilmavirtoja poikkeuksellisesti pienentää rakennuttajan kanssa sovitulla tavalla. Kanavat.päätelaitteet ja ulkosäleiköt mitoitetaan aina 100 % yhteenlasketulla ilmavirralla. G3.2 Ilmastointikoneet
10 Koteloiduissa koneissa otsapintanopeus saa maksimissaan olla 1,6 m/s (Korjauskohteissa enintään 2,0 m/s, jos isompia koneita ei mahdu). Kojeiden puhaltimien tulee olla suorakäyttöisiä. Moottoreina (myös huippuimurit) tulee käyttää 3,0 kw:n (5,5 kw:n, kun niitä on saatavilla) saakka EC-moottoreita tai niiden tulee olla energiatehokkuudeltaan EU:n energiadirektiivin mukaista luokkaa IE2 tai EFF1. Sosiaali- (WC-) tilojen (hygieniatilojen) kojeet ovat levylämmönsiirtimellä varustettuja kojeita. Tuloilma tulee johtaa muualle kuin suoraan ao tiloihin. Keittiöiden (yli 0,3 m 3 /s) poistoilmakanavisto tai höyrykupu tulee varustaa laitteistolla, jolla rasva hajotetaan siten, että se ei tartu kanavistoon eikä lämmön talteenottopatteriin. Lämmön talteenottopatterin lamellivälin tulee olla normaalia harvempi ja patterin tulee kestää painepesu. Jos lämmön talteenottopatteri asennetaan ulos esimerkiksi huppuimurin yhteyteen, tulee patterin välittömässä läheisyydessä olla lämmitetty tila, jossa sijaitsee vedenottopiste, pistorasia ja tila painepesurille G3.3 Ilmanvaihtokanavat varusteineen Kanavistot tulee mitoittaa väljiksi. Säätöpeltejä tulee olla riittävästi, jotta säädöt pystytään tekemään. G3.4 Päätelaitteet Tuloilmalaitteet tulee valita siten, että osailmavirroilla tilat huuhtoutuvat riittävästi eikä täydellä ilmavirralla ylitetä sallittuja ilmavirran nopeuksia eikä heittopituuksia. G3.5 Ilmanvaihdon erillisjärjestelmät Myös erillisjärjestelmien suunnittelussa ja laitevalinnoissa tulee kiinnittää erityistä huomiota energiatehokkuuteen. G4 KYLMÄTEKNISET JÄRJESTELMÄT JA JÄÄHDYTYSJÄRJESTELMÄT Keittiön kylmiöiden ja mahdollisen pakastevaraston lauhdelämpö tulee ottaa talteen.. Mahdollinen vedenjäähdytyskoje tulee varustaa vapaajäähdytysjärjestelmällä, jos järjestelmässä on muuta kuin ilmanvaihtokoneisiin liitettyjä jäähdytyspattereita. Käytettävien kylmäaineiden tulee olla energiatehokkaita. Kylmälaitteet tulee valita mahdollisimman energiatehokkaaksi. Höyrystymis- ja lauhdutuslämpötilat tulee valita siten, että kylmäkojeet käyvät mahdollisimman hyvällä
11 hyötysuhteella. Kylmälaitteiden vuotuiseksi käyntiajaksi energialaskelmissa lasketaan 2600 h. G 8 MUUT LVI-JÄRJESTELMÄT Muiden LVI-järjestelmien suunnittelussa ja laitevalinnoissa tulee kiinnittää erityistä huomiota energiatehokkuuteen. J7 AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄT Erillinen ohje.