Energiatehokkuuden ja sisäilmaston hallinta ja parantaminen TkT Risto Ruotsalainen, tiimipäällikkö Rakennusten energiatehokkuuden palvelut VTT Expert Services Oy Rakenna & Remontoi -messujen asiantuntijaseminaari 28.1.211 2.2.211 2 Energiatehokkuus on kokonaisuuden hallintaa Energiatehokkuus + Sisäilmasto T A R LVI S Aut L - sijainti - tilat - massoittelu - rakenteet - materiaalit Tilaajan tavoitteet - lämpötekn. t. - kosteustekn. t. - tiiviys - lämmitysjärj. - iv-järj. - käyttövesi - valaistus - jk - pk -s Suunnitteluratkaisut Käyttöönotto Ylläpito U - energiankulutus - ylläpitokustannukset - ympäristövaikutukset - terveellisyys - viihtyisyys - tuottavuus Lopputulokset - lämpöolot (lämpötilat, veto, kosteus) - ilman laatu (CO 2, hiukkaset, VOCit, mikrobit, Rn) - akustiikka, valaistus 1
2.2.211 3 Energiatehokkaan talon suunnittelun ja toteutuksen periaatteet (1) Talo suunnitellaan kokonaisuutena rakenne- ja talotekniikka suunnitellaan yhdessä toimivaksi kokonaisuudeksi ensin käytetään passiiviset keinot ("rakenteet") ja sitten hyödynnetään aktiiviset keinot ("talotekniikka ja energiantuotanto") mahdollisimman yksinkertaisilla ja toimintavarmoilla ratkaisuilla mikään yksittäinen ratkaisu ei riitä, kaikki keinot otettava käyttöön Lämpöhäviöt pieniksi ulkoseinät, yläpohja, alapohja, ikkunat, ovet Ilmanvaihdon hallinta tehokas poistoilman lämmön talteenotto tarpeenmukainen käyttö ja ohjaus Huolellinen rakentaminen ulkovaipan ilmanpitävyys ei kylmäsiltoja 2.2.211 4 Energiakriisien jälkeen uskottiin monimutkaiseen tekniikkaan rakennusten energiansäästössä Vuosi 1978 Vuosi 1982 2
2.2.211 5 Yksinkertainen matalaenergiatalo ilmanvaihtolämmityksellä Yhdistämällä tilojen lämmitys ilmanvaihtoon, saadaan yksinkertainen ja tehokkaasti säädettävissä oleva lämmitysratkaisu. Ilmanvaihtolämmityksessä tilat lämmitetään tai viilennetään huoneisiin puhallettavalla tuloilmalla. Ulkovaipan ilmanvuotoluku, n 5 < 1 h -1 Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde 5-65 % Ilmanvaihdon puhaltimien ominaissähköteho on tehokkaimmillaan alle 1,6 kw/(m³/s), vähintään alle 2 kw/(m³/s) 2.2.211 6 Energiatehokkaan talon suunnittelun ja toteutuksen periaatteet (2) Energiatavoitteet tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen energiankulutus on rakentamismääräysten 21 mukaisessa talossa 6-1 kwh/brm² vuodessa matalaenergiatalossa 4-6 kwh/brm² vuodessa passiivienergiatalossa 2-3 kwh/brm² vuodessa lämmitysenergiamuoto voi olla mikä tahansa (kaukolämpö, sähkö, pelletti,...) käyttöveden lämmitys energiatehokkaasti (vedenkulutus ja lämpöhäviöt) sisäisten ja ulkoisten lämpökuormien (ilmaisenergioiden) tehokas hyödyntäminen energiatehokkaat sähkölaitteet (pumput ja puhaltimet) Viihtyisä, terveellinen ja turvallinen sisäilmasto miellyttävät lämpöolot talvella ja kesällä, tasalämpöinen ja vedoton (ilmanpitävä) puhdas sisäilma: vähäpäästöiset materiaalit, toimiva ja tarpeenmukainen ilmanvaihto hiljainen: 22 db(a) Kustannustehokkuus matalaenergiaratkaisujen takaisinmaksuaika 1 vuotta energiatehokkuus vähentää energian hinnan muutosten vaikutusta 3
2.2.211 7 Rakennusten energiamääräysten kehitys Rakennusosien lämmönläpäisykertoimien vertailuarvot, W/m²K Ulkoseinä 1976,4 1978,29 1985,28 23,25 27,24 21,17 Passiivienergiatalo,5,13 Yläpohja,35,23,22,16,15,9,5,8 Alapohja,4,4,36,25,24,16 /,17,5,12 Ikkuna 2,1 2,1 2,1 1,4 1,4 1,,6,8 Ovi,7,7,7 1,4 1,4 1,,4,7 Muut laskennan lähtöarvot n5-luku, 1/h 6 6 6 4 4 2,6 LTO:n vuosihyötysuhde 3 % 3 % 45 % 65 % 2.2.211 8 Energiatehokkuuden vaikutus tilojen lämmitystarpeeseen Tilojen lämmitysenergiankulutus, kwh/brm² vuodessa 14 12 1 8 6 4 2 Normitalo 2 Normitalo 23 Normitalo 28 Normitalo 21 Matalaenergiatalo Ilmanvaihto Vuotoilma Ulko-ovet Ikkunat Alapohja Yläpohja Ulkoseinä Passiivienergiatalo 4
2.2.211 9 Ilmaiset lämpökuormat hyödynnetään tehokkaasti -> lämmityskausi lyhenee, jopa vain 3 kuukauteen Lämpöenergia, kwh/krs-m² 35 3 25 2 15 1 5 1 5 Ostettava lämpöenergia Hyödynnetyt lämpökuormat Normitalo 2 1 2 3 Matalaenergiatalo 4 5 6 7 8 259% 1 11 12 Passiivienergiatalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Kuukausi 2.2.211 1 Tulevaisuus Passiivienergiatalo on perusta nolla- ja plusenergiataloille Siirryttäessä kohti nolla- ja plusenergiataloa tarvitaan aurinkoenergian (tai tuulienergian) ja lämpöpumppujen hyödyntämistä tällöin kustannukset nousevat voimakkaasti nolla- ja plusenergiatalo edellyttää aurinkosähkön tai tuulisähkön talokohtaista ulosmyymistä Tulevaisuuden nolla- tai plusenergiatalo syntyy lisäämällä tulevaisuudessa kustannustehokasta aurinkoenergian tuotantoteknologiaa tämän päivän passiivienergiataloon 5
2.2.211 11 Yhteenveto: energiatehokkaassa rakennuksessa kaikkiin osa-alueisiin tulee vaikuttaa Laadukas kokonaissuunnittelu ja rakentaminen Hyvä lämmöneristys Ulkovaipan ilmanpitävyys Auringonsuojaus Tehokas lämmön talteenotto ilmanvaihdosta Energiatehokkaat laitteet Energian tehokas käyttö Hyvä sisäilmasto 2.2.211 12 Passiivienergiatalon auringonsuojauksen ja ilmanvaihtoteknisten viilennyskeinojen vaikutukset sisälämpötilaan Ilman auringonsuojausta ja ilmanvaihtoteknisiä viilennyskeinoja Kuukauden keskimääräinen sisälämpötila, C 4 35 3 25 Auringonsuojalasit Sälekaihtimet sisäpuolella Sälekaihtimet lasien välissä Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton ohitus Kaksinkertaiset ulkoilmavirrat yöllä 2 Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Kuukausi 6
2.2.211 13 VTT:n energiatehokkuuden palvelut Energiatehokkuus- ja sisäilmastotavoitteiden asettaminen Määräysten ja tavoitteiden mukaisuuden varmistaminen Hyvän sisäilmaston varmistaminen Lämpö- ja kosteusteknisen toimivuuden varmistaminen Vaipan ilmatiiviyden ja lämpövuotojen mittaus Energiankulutuksen laskenta ja mittaus sekä energiatodistukset Lämpöolojen ja sisäilman laadun laskenta ja mittaus Rakennusosien ja laitteiden ominaisuuksien testaaminen ja sertifiointi Oppaiden ja ohjeistojen laatiminen sekä koulutuspalvelut 2.2.211 14 Energiamääräysten ja -vaatimusten mukaisuuden osoittaminen? Tuotesertifiointi on helppo keino osoittaa tuotteen energiatehokkuus Kuvassa esimerkkinä asunnon ilmanvaihtokoneen tuotesertifikaatti 7
2.2.211 15 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa 8