Lähes nollaenergiarakentaminen Riihimäen seminaari 16.9.2015 TkT Riikka Holopainen Tiimipäällikkö, Tehokkaat rakennukset Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
2 Esityksen sisältö 1. Lausunnolla olevien lähes nollaenergiamääräysten esittely 2. Lähes nollaenergiarakentaminen käytännössä
3 LAUSUNNOLLA OLEVIEN LÄHES NOLLAENERGIAMÄÄRÄYSTEN ESITTELY
4 Lähes nollaenergiatalo Elinkaarikustannuksiltaan edullinen minimi-energiatalo, jonka energiantarpeesta merkittävä osa katetaan rakennuksessa tai sen lähistöllä tuotetulla uusiutuvalla energialla.
5 Nollaenergiarakentamisen tausta: Rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (EPBD) uudistaminen Kaikkien EU:n alueella rakennettavien uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiataloja 31.12.2020 lähtien (julkisten rakennusten jo 2018): A nearly zero-energy building is a building that has a very high energy performance. The nearly zero or very low amount of energy required should be covered to a very significant extent by energy from renewable sources, including energy from renewable sources produced on-site or nearby (Article 2/EPBD recast) Direktiivi ei anna tarkkaa määritelmää. Kansallinen määritelmä tehdään kussakin jäsenmaassa Kustannusoptimi tulee olla mukana määrittelyn tarkastelussa: lisäkustannuksille hyväksyttävä raja
6 Ehdotus kansalliseksi määritelmäksi Luotu Rakennusteollisuus RT ry:n, Talotekniikkateollisuus ry:n ja ympäristöministeriön toteuttaman FInZEB-hankkeen pohjalta Selvitettiin laskennallisten tarkastelujen ja selvitysten avulla riittävän haasteellisia, teknisesti toimivia ja kustannustehokkaita lähes nollaenergiaratkaisuja. Tuloksena ehdotukset: 1. Vaatimustarkastelu 2. Tekniset ratkaisut 3. E-lukutasot rakennustyypeittäin 4. Uusiutuvan energian taserajat
7 1. Vaatimustarkastelun vaiheet 1. Rakennuksen lämpöhäviö: Varmistetaan tarkoituksenmukaiset rakenteet, tiiveys ja ilmanvaihdon lämmöntalteenotto ja että kokonaisuus täyttää vertailuarvot 2. Rakennuksen sähköteho: Rakennuksen sähkön huipputeho, josta tietyn rakennustyyppikohtaisen osuuden tulee olla kysyntäjousto-ohjaukseen soveltuvaa. 3. Kokonaisenergiankulutuksen nzeb-eluku: Rakennustyyppikohtaiset raja-arvot 4. Muut vaatimukset: Mm. kesäajan sisälämpötilat, ilmanvaihto-järjestelmien sähkötehokkuus, uusiutuvan energian osuus ostoenergiasta, alustava ja rakentamisvaiheen tiedoin päivitetty energiatodistus ja mitattu rakennuksen ilmantiiveys
8 2. Tekniset ratkaisut Eri rakennustyypeille määriteltiin energiasimulointien ja elinkaarikustannustarkastelujen avulla ehdotukset nzeb-elukutasoista ja ratkaisuista, joilla näihin voidaan päästä Merkittävimmät muutokset E-luvussa saavutettavissa talotekniikalla, paremmilla ikkunoilla ja rakenteiden tiiveydellä Elinkaarikustannustarkastelun tuloksena tehtiin joukko erilaisia kustannuksiltaan ja energiansäästövaikutuksiltaan perusteltavissa olevia toimenpidepaketteja, joilla tuleva nzeb-e-lukutaso voidaan saavuttaa
9 3. E-lukutasot rakennustyypeittäin *Pientaloissa E-luvun vaatimusraja vaihtelee koon mukaan, tässä esitetyt kokoluokalle 270 100 m2
10 4. Uusiutuvan energian taserajat Uusiutuvan energian tuotto huomioidaan mikäli tuottolaitteisto suoraan kytketty rakennukseen (lähituotanto ei kulje yleisen energiaverkon kautta) Uusiutuvan energian ulosmyynti alentaa rajoitetusti E-lukua: mahdollistaa uusiutuvan energian tuotannon markkinalähtöisen lisäämisen estää rakennuksen huonon energiatehokkuuden kompensoinnin ylisuurella uusiutuvan energian tuotannolla
11 Jatkotoimet Rakentamismääräysten tulevat muutokset linjataan ja valmistellaan ympäristöministeriössä Säädökset yritetään saada lausuntovaiheeseen vuoden 2016 alussa Voimaan säädökset tulevat näillä näkymin vuoden 2017 alussa Sovellettaviksi säädökset tulevat aikaisintaan vuoden 2018 alusta (uudet rakennusluvat)
12 LÄHES NOLLAENERGIARAKENTAMINEN KÄYTÄNNÖSSÄ
13 Nollaenergiatalon edellytykset Suomessa Energiatehokkaat rakenteet ja järjestelmät Uusien hybridilämmityskonseptien kehittäminen ja käyttöönotto Energiatehokas valaistusjärjestelmä, luonnonvalon tehokas käyttö Jäähdytystarpeen minimointi kesäaikaisten lämpökuormien hallinta, passiivinen jäähdytys Uusiutuvan energian hyödyntäminen aurinkolämpö, aurinkosähkö, maalämpö ja viileä, tuulisähkö Kustannustehokkuus
14 Energiatehokkaan rakentamisen erityispiirteitä Rakenteiden kosteustekninen suunnittelu varmistetaan rakenteen moitteeton toiminta sisäpuolista kosteuden siirtymistä ja ulkopuolista sadevettä vastaan kaikissa käyttöolosuhteissa Rakenteiden liitosten ja läpivientien detaljien suunnittelu vältetään kylmäsillat ja ilmavuodot Auringonsäteilyn hyödyntäminen lämmityskautena ja eliminointi lämpimänä kesäkautena Pääosa lämmitysenergian tarpeesta saadaan rakennuksen sisäisestä lämmöntuotosta ja aurinkoenergian passiivisesta hyödyntämisestä Passiivienergiaa tehokkaasti hyödyntävässä rakennustekniikassa korostuu rakenne- ja talotekniikan yhteistoiminta: tarkasteltava teknisessä suunnittelussa yhtenä kokonaisuutena
15 Nollaenergiatavoitteen oltava selvillä jo hankkeen alkuvaiheessa
16 Nollaenergiarakentamisen kustannukset Passiivitason rakennuksen rakentamiskustannukset olleet 2-7 % korkeammat kuin tavanomaisen, määräysten mukaisen rakentamisen kustannukset TA-Asumisoikeus Oy:n passiivikerrostalon kustannukset Oulussa olivat 3,3 % korkeammat kuin viereisen, arkkitehtuuriltaan ja asuntoratkaisuiltaan samanlaisen vertailutalon. Nollaenergiatalossa syntyy lisäkustannuksia uusiutuvan energian tuotantolaitteista.
17 Nollaenergiarakentamisen mahdollisuudet: Pienempi energiankulutus Matalammat energiakustannukset pienemmällä energiankulutuksella Alemmat elinkaarikustannukset nykyiselläkin energian hinnalla, Vaikutus kasvaa energian hinnan noustessa Kahden liettualaisen kerrostalon elinkaarikustannukset 30 vuoden aikana, oletuksena nopea energian hinnan nousu
18 Nollaenergiarakentamisen mahdollisuudet: Parempi sisäilmasto ja ääneneristävyys Hyvän eristystason, ilmatiiveyden ja vähäisten kylmäsiltojen ansiosta seinien, lattioiden ja ikkunoiden sisäpinnat ovat lämpimät ja vetoa ei esiinny Sisälämpötilan päivittäiset ja vuotuiset vaihtelut ovat vähäisiä tavanomaisiin rakennuksiin verrattuna Hyvin eristetyt ja ilmatiiviit rakenteet sekä hyvät ikkunat vähentävät ulkoa tulevaa melua (naapurit, liikenne ja muut äänet)
19 Nollaenergiarakentamisen mahdollisuudet: ilmastonmuutoksen torjuminen energiankulutusta pienentämällä Rakennussektorin osuus EU:n energiankulutuksesta 40 % Rakennussektorilla suuret mahdollisuudet vähentää energiankulutusta ja samalla pienentää kasvihuonekaasupäästöjä Energiatehokkaampi rakennussektori pienentää riippuvuutta tuontienergiasta Suomi on EU:n kautta sitoutunut kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen parantamalla rakennusten energiatehokkuutta ja lisäämällä uusiutuvan energian käyttöä
20 Nollaenergiarakentamisen haasteita: Energiankulutuksen minimointi Kulutushuippujen madaltaminen Tehontarpeen tarkastelu tärkeää rakennustason kustannusoptimaalitarkastelussa ja sähkö/lämpöverkon käytön tarkastelussa Kesäajan sisälämpötilojen hallinta Jäähdytystarpeen minimointi passiivisilla keinoilla: varjostus, luukut, kaihtimet, aurinkosuojalasit
21 Nollaenergiarakentamisen haasteita: Uusiutuvan energian tuotanto ja käyttö Kulutuksen ja tuotannon eriaikaisuus Huomioitava koko energiaketju Tuotannon vaikutukset rakennuksen sisäisen sähköverkon tai alueverkon toimintaan? Lainsäädäntö ei tue pientuotannon syöttämistä verkkoon (syöttötariffit tai mahdollisuus korvata ostettua energiaa) Kaupunki ja maaseutu vaativat erilaista tarkastelua Taserajat riittävän joustaviksi Kuinka kaukaa uusiutuva energia voidaan tuoda? Rakennuksen sijasta taserajana aluetaso? Pitkäaikaiset investointituet vääristävät markkinoita? Osaavan suunnittelun ja työvoiman pula
22 Nollaenergiarakentamisen haasteita: Kulutuksen ja tuotannon eriaikaisuus Eriaikaisuuden haittojen pienentämisessä energiatehokkuus keskeisin keino Muita keinoja esimerkiksi Energian varastointi Energian myynti verkkoon Rakennuksen suuntaaminen: tuotannon parempi vaste kulutukseen
23 Kulutuksen ja tuotannon eriaikaisuus vuorokausitasolla
24 Nollaenergiatalon energiatase Lähde: Aalto-yliopisto, Solar Decathlon kilpailutalo Luukku
25 SUOMALAISIA PILOTTIKOHTEITA
26 Kokemuksia suomalaisista lähes nollaenergiapilottikohteista Energiatehokkaan kohteen toteuttaminen vaatii panostusta läpi koko rakennusprosessin Tarkka tavoitemäärittely Rakennuksen kokonaisvaltainen ja tarkka suunnittelu Ammattitaitoinen toteutus Huolellinen käyttöönotto ja käyttö Erilaiset hybridijärjestelmät yleistyvät ja monipuolistuvat Eri energiamuotoja hyödyntävien järjestelmien yhteensovitus ja kokonaistoiminnan optimointi haastavia tehtäviä Tyypillistä että rakennuksen takuuaikana vielä haetaan toimintaarvoja ja tehdään hienosäätöä Lähde: FinZEB
27 IEA5-talo, Pietarsaari Lähes nollaenergiatalo Rakennettu jo 1994 Pietarsaaren asuntomessuille Asuntopinta-ala 166 m 2 E-luku nyt 68 kwh/m 2 Aurinkolämpö, aurinkosähkö, maalämpö Rakenteiden U-arvot: Ulkoseinä 0,14 W/m 2 K, ylä- ja alapohjat 0,09 W/m 2 K, ikkunat 0,7 W/m 2 K Seuranta 18 vuotta: ei kosteus- tai homeongelmia www.alfslussnas.fi
28 Nettonollaenergiatalo Kivitasku Rakennettu 2011 Mäntyharjulle Asuntopinta-ala 154 m 2 Nettonollaenergiatalo E-luku 0 kwh/m 2 www.suutarinen.fi Arkkitehti Tuija Mustonen
29 Villa Isover Arkkitehtikilpailun voittaja-ehdotus: www.isover.fi/suunnittelu/ nollaenergia Aurinkolämpö, aurinkosähkö, maalämpöpumppu Sähkön arvioitu vuosikulutus 8,4 MWh, tuotto 8,6 MWh Esitelty Hyvinkään asuntomessuilla 2013 Arkkitehti SAFA Tiina Antinoja & arkkitehtiopiskelija Olli Metso
30 Opiskelija-asuntola Puuseppä, Kuopio Huoneistoala 1945 m 2 47 opiskelija-asuntoa Tehokas tilankäyttö (rakennuksen muoto) Nollaenergiatarkastelussa otettu huomioon tilojen ja käyttöveden lämmitys ja talotekniikan sähkö www.nollaenergia.fi
31 Vanhusten palvelutalo, Järvenpää Huoneistoala 1945 m 2 44 asuntoa huonokuntoisille tai muistihäiriöistä sairastaville vanhuksille 33 asunnossa makuuhuone + tupakeittiö 11 ryhmäkotiasuntoa. www.nollaenergia.fi
32 Onnelanpolku, vanhusten palvelutalo, Lahti Lähes nollaenergiatalo 16500 m 2 Tavoite 60 kwh/m 2 (E-luku) Käyttäjälähtöinen tilasuunnittelu Kilpailuttaminen www.lvas.fi www.arkkitehtityo.com
33 Lähteitä ja lisätietoa: FInZEB-hankkeen yhteenveto: http://finzeb.fi/wpcontent/uploads/2015/02/finzeb_yhteenveto_final.pdf ARA/VTT Lähes nollaenergiarakennuksen suunnitteluohjeet: http://www.ara.fi/fi- FI/ARAtietopankki/ARAn_julkaisut/ARAn_raportteja_julkaisusarja/Lahes_nollaenergiatal on_suunnitteluohjee(1359) Rakennuksen toimivuuden varmistaminen energiatehokkuuden ja sisäilmaston kannalta: http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2007/t2413.pdf Pietarsaaren IEA-talo: www.alfslussnas.fi Nettonollaenergiatalo Kivitasku: www.suutarinen.fi Villa Isover: http://www.isover.fi/ratkaisut/uudisrakentaminen/nollaenergiatalo-hyvinkaavilla-isover-asuntomessut-2013-hyvinkaa Opiskelija-asuntola Puuseppä ja vanhusten palvelutalo Järvenpää: www.nollaenergia.fi Vanhusten palvelutalo Onnelanpolku: www.vtt.fi/documents/2014_t173.pdf
34 KEKO WEB-työkalu alueellisen ekotehokkuuden arviointiin Web-työkalu alueiden suunnittelun tueksi Syötteenä perustiedot alueesta Tuottaa tuloksia koskien päästöjä ja ilmastovaikutuksia, luonnonvarojen käyttöä ja, luonnon tilaa ja monimuotoisuutta Mahdollistaa erilaisten suunnitteluvaihtoehtojen vertailun esimerkkitulos: päästöjen kertyminen alueen rakentamisen ja käytön aikana JULKAISTAAN ALKUKEVÄÄSTÄ: WWW.SYKE.FI Lisätietoja: pekka.tuominen@vtt.fi
35 VTT - 70 vuotta teknologiaa yhteiskunnan ja elinkeinoelämän hyväksi