Passiivitalo VTT
Tulevaisuuden muutokset Haaste: Ilmastonmuutoksen pysäyttäminen edellyttää CO2 päästöjen vähentämistä vuoteen 2050 mennessä 90% Muutokset lähitulevaisuudessa 2010: Asuinrakennusten energiantarve 30... 40% nykytasosta 2012: Kokonaisenergiatarkastelu, jossa primäärienergia otetaan huomioon EU 2015: Uudistaloilla ei lämmitys tai jäähdytystarvetta Vuositasolla ostoenergian tarve 0 kwh/m 2 Muutosten merkitys: 2010 lähes nykyinen matalaenergiataso 2012 energialähteiden CO 2 päästöt 2015 passiivitalotaso, energian tuotto rakennuksissa 2
Ilmasto on haaste Rakentamismääräysten mukaiset suunnittelulämpötilat lämmitysteholle Etelä Suomi: 26 o C Keski Suomi: 28... 32 o C Lappi: 38 o C Tyypilliset ääriolosuhteet Etelä: 30 o C Pohjoinen: 40... 50 o C Ennätykset Helsinki: 34,3 o C (1987) Lappi: 56,1 o C (2002) 3
Mikä on matalaenergiatalo? VTT: Matalaenergiatalon tilojen lämmitysenergiankulutus on vähintään 50 % pienempi kuin Suomen rakentamismääräyskokoelman vähimmäisvaatimusten mukaan toteutetun ns. normitalon RakMK: Suunnitteluratkaisun ominaislämpöhäviö on korkeintaan 60% vertailuratkaisun ominaislämpöhäviöstä 4
Passiivitalon perusmääritelmät Etelä Euroopan lämpimät ilmastot: Lämmitysenergian tarve 15 kwh/m 2 Jäähdytysenergian tarve 15 kwh/m 2 30 kwh/m 2 Primäärienergian tarve 120 kwh/m 2 Keski, Itä ja Länsi Eurooppa Lämmitys ja jäähdytysenergian tarve 15 kwh/m 2 Primäärienergian tarve 120 kwh/m 2 25 kwh/m 2 20 kwh/m 2 Suomi, Ruotsi, Norja * ) Lämmitysenergian tarve 20 30 kwh/m 2 Primäärienergian tarve 130 140 kwh/m 2 Rakennuksen ilmavuotoluku aina n 50 < 0,6 1/h *) Energian tarvetaso suunnilleen sama, maakohtaisia eroja määrittelyssä 5
Energiatehokkuuden taloudelliset hyödyt Energiatehokkuuden kustannusvaikutus Pois jätetyn lämmitysjärjestelmän kustannussäästö Kustannus [ /m²] Passiivinen Talo integroidulla talotekniikalla Kustannukset yhteensä energiakustannus lisäinvestointikustannus 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Lähde: Passivhaus Institut Darmstadt Tilojen lämmitys kwh/(m²a) 6
Ulkoseinä Kaupunki Rakentamismääräysten perusteella U arvo Eristys W/m 2 K mm 1) Passiivitalo U arvo Eristys W/m 2 K mm 1) Rovaniemi 0,24 165 0,06 2) 600 Rovaniemi 0,24 165 0,09 3) 450 Berliini 0,30 125 0,15 2) 250 Madrid 0,66 55 0,34 2) 110 1) Lämmönjohtavuus 0,035 W/mK 2) Passivhaus Institut, Darmstadt: Lämmitystarve15 kwh/m 2 2) VTT: Lämmitystarve 30 kwh/m 2 7
Ilmanvaihtolämmityksen optiot Lämmitys päätelaitteissa LTO Kanavalämmitys Kylmä ima Kylmä ilma Ilmakanavat maassa Esilämmitys maan lämmöllä 8
Passiivitaloja rakenteilla tai suunnitteilla 9
Esimerkki: Paroc Passiivitalo Tikkurila Paritalo Kerrosala 2 x 235 m 2, huoneistoala 2 x 187 m 2 Tilavuus 2 x 844 m 3, sisätilavuus 2 x 540 m 3 Huonekorkeus 2,6/3,2 m Lämmitysenergian tarve: 18 kwh/m 2 Kokonaisenergian tarve: < 90 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% 10
Ikkunoiden U arvo 0.7 W/m²K, maanpäällisten seinien U arvo 0.08 W/m²K Tikkurila: Tilojen lämmityksen energiantarve 2000 Lämmitysenergian tarve, kwh 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 Tilojen lämmityksen energiantarve 18 kwh/m 2!! Maalämpöä ilman lämpöpumppua Maalämpö Ostolämpö 400 200 0 Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu 11
Tikkurila: Tilojen lämmitystehon tarve 12
Passiivitalo Valkeakoski Omakotitalo, sijoittuminen tontin ominaisuuksien perusteella Talo avautuu pohjoiseen parhaan näkymän mukaan Suunnitteluarvoja: Seinä 0,09 W/m2K Alapohja 0,1 W/m2K Yläpohja 0,08 W/m2K Ikkuna 0,8 W/m2K Kiinteä ikkuna 0,7 W/m2K Ulko ovi 0,4 0,7 W/m2K Ilmanpitävyys n50 < 0,6 1/h 13
14
Passiivitalo Valkeakoski Lämmitysenergian tarve, kwh 1 400 1 200 1 000 800 600 400 Tilojen lämmityksen energiantarve 24 kwh/m 2!! Maalämpö Ostolämpö 200 0 Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu 15
Passiivitalo Valkeakoski Lämmitystehon tarve 6 Lämmitysteho (kw) Maalämpöpiirin teho (kw) 5 4 kw 3 2 1 0 1.1. 31.1. 1.3. 31.3. 30.4. 30.5. 29.6. 29.7. 28.8. 27.9. 27.10. 26.11. 26.12. 16
Esimerkki: MERAREPONEN Yksinkertaiset ja kustannustehokkaat keinot energiatehokkuuden parantamiseksi Normikerrostalo 2005:n lämmitys 100 % MERA kerrostalon lämmitys 31 % Alapohja 1 % Ulkoseinät 16 % Yläpohja 4 % Yläpohja 1 % Ilmanvaihto 16 % Ilmavuodot 2 % Ikkunat 6 % Ikkunat 20 % Ilmanvaihto 48 % Ulkoseinät 6 % Ilmavuodot 11 % Säästö 69 % Alapohja 0 % 17
MERAREPOSEN suunnittelun ja toteutuksen periaatteet Viihtyisä, terveellinen ja turvallinen sisäilmasto Miellyttävät lämpöolot talvella ja kesällä. Ei lämmityspattereita, tasalämpöinen ja vedoton asunto Hiljainen asunto Makuuhuoneen äänitaso 22 db(a) Energiatavoitteet Tilojen lämmitysenergiankulutus on vähintään 70 % pienempi kuin vastaavan normien mukaan rakennetun talon kulutus Talotekniikan ja muiden sähkölaitteiden energiatehokkuutta parannetaan Rakennus suunnitellaan kokonaisuutena Rakenne ja talotekniikka suunnitellaan yhdessä Mahdollisimman yksinkertaiset ja toimintavarmat ratkaisut Ei osaoptimointia tai härveliteknologiaa
Tulevaisuus: Mikä on nollaenergiatalo 1 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. Energian laadun perusteella (net off site zero energy use) Rakennuksessa käytetään vain uusiutuvaa energiaa, joka voidaan tuottaa myös muualla Lähde: Wikipedia 19
Tulevaisuus: Mikä on nollaenergiatalo 2 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 20
Nollaenergiatalon edellytykset Suomessa Energian kokonaiskulutukseen perustuva nollaenergiatalo Energiantarpeen minimointi Vuositasolla nettoenergia 0 kwh/m 2 Kustannustehokkuus Tilojen ja käyttöveden lämmityksen energiantarpeen pienentäminen Energiatehokas valaistusjärjestelmä ja luonnonvalon tehokas käyttö Valaistuksen energiantarve alle puolet tavanomaisesta Jäähdytystarpeen poistaminen Kesäaikaisten lämpökuormien hallinta Passiivinen jäähdytys, tuuletuksen tehostaminen Energiatehokkaat kodinkoneet ja talotekniikan laitteet Yksinkertaistaminen, valinnat 21
Esimerkki: Pietarsaaren IEA5 talosta nollaenergiatalo Perusratkaisu 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: Ulkovaippa, maalämpö, aurinkolämpö ja sähkö Pietarsaari 1993 Tavallinen 2008 Komponentti U arvo [W/m 2 K] Ulkoseinä Katto Lattia Ovi Ikkuna 0,12 0,09 0,1 0,4 0,7 0,24 0,15 0,19 1,4 1,4 22
Pietarsaari IEA5 vuoden 1993/2008 teknologialla Kulutuskohde Energian tarve kwh/m 2 Talossa tuotettu kwh/m 2 Hyötyenergia kwh/m 2 Ostettu energia kwh/m 2 Lämmitys 65/55 lämpöpumppu 27/28 20/15 jälkilämmitys 6/0 aurinkolämpö 12/12 Talotekniikka ja 33/25 kotitaloussähkö verkkosähkö 33/25 33/25 aurinkosähkö 11/45 11/ 45 Yhteensä 98/80 23/57 27/28 48/ 5 Ostettu energia = Energiantarve talossa tuotettu hyötyenergia = Nettoenergia 23
Matalaenergia, passiivi ja nollaenergiarakentamisen hyödyt ja riskit Hyödyt Suojautuminen energian hinnan muutoksilta Suuri energiaomavaraisuus Elinkaarikustannukset Käyttökustannukset Luotettavuus (esim. PV) Tulevaisuuden energiaratkaisu Jälkimarkkina arvo nykyisessä tilanteessa Suojautuminen energia ja ympäristölainsäädännön muutoksilta Mahdolliset riskit Kokonaisuuden hallinnan puute Investointikustannus Osaamisen puute Energiainfrastruktuurin muutos: omavaraisuuden arvo laskee Jälkimarkkina arvon lasku Ilmastonmuutoksen seurausvaikutukset Optimoinnin puute: sitoutunut energia suuri 24
Jyri.Nieminen@VTT.fi 25