Lähes nollaenergiarakentamisen käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla Optiplan Oy Y-tunnus 0775337-1 Helsinki Turku Tampere Oulu www.optiplan.fi Mannerheimintie 105 Helsinginkatu 15 Åkerlundinkatu 11 C Uusikatu 35 Puh. 010 507 6000 PL 48, 00281 Helsinki PL 124, 20101 Turku PL 431, 33101 Tampere 90100 Oulu
2 (21) YHTEENVETO FInZEB-hankkeessa tutkittiin rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (2010/31/EU) mukaista kustannusoptimaalista tapaa saavuttaa lähes nollaenergiataso. Tässä selvityksessä tutkittiin lähes nollaenergiatavoitteeseen pääsemiseen liittyvien rakennus- ja taloteknisten vaihtoehtojen elinkaarikustannuksia. Elinkaarikustannukset laskettiin rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (244/2012) mukaisesti kokonaiskustannuksena, jonka pohjalta ratkaisuille määriteltiin nettonykyarvot valitulla tarkastelujaksolla. Lähes nollaenergiatavoitteen saavuttamiseksi niin asuinkerrostalon kuin toimistorakennuksenkin kannalta elinkaarikustannuksiltaan edullisimmiksi ratkaisuiksi osoittautuivat ilmanvaihdon lämmön talteenoton vuosihyötysuhteisiin, ikkunoihin, kylmäsiltojen ja ilmavuodon vähentämiseen, valaistukseen, tarpeenmukaiseen valaistukseen ja ilmanvaihtoon sekä lämmönjakelun hyötysuhteen parantamiseen liittyvät ratkaisut. Elinkaaritarkasteluiden perusteella havaittiin, että asuinkerrostalossa kustannusoptimaalinen taso sijoittuu suhteellisen lähelle nykyistä määräystasoa. Sen sijaan toimistorakennuksen osalta nykyinen määräystaso on puolestaan melko kaukana kustannusoptimaalisesta tasosta..
3 (21) SISÄLTÖ YHTEENVETO... 2 SISÄLTÖ... 3 1 JOHDANTO... 4 2 LASKENTAMENETELMÄ... 6 3 LÄHTÖTIEDOT... 7 4 TULOKSET... 9 4.1 Asuinkerrostalo... 9 4.2 Toimistorakennus... 12 4.3 Herkkyystarkastelu... 16 5 JOHTOPÄÄTÖKSET... 20 6 LIITTEET... 21
4 (21) 1 JOHDANTO FInZEB-hankkeen Loppuraportin (Sisältö ja tulokset) lisäksi hankkeessa on laadittu useita teknisiä raportteja, jotka julkaistaan hankkeen www-sivuilla osana Taustaraporttia. Tämä on Taustaraportin osa 1,. Taustaraportti koostuu seuraavista osaraporteista: 1 Optiplan Oy 2 Pientalojen kustannuslaskenta ja E-luku Insinööritoimisto Vesitaito Oy 3 Kustannuslaskenta koulut ja päiväkodit Granlund Oy 4 Energiaa säästävät tekniset ratkaisut Granlund Oy 5 Laskentasäännöt Granlund Oy 6 Aurinkosähkötarkastelut Granlund Oy 7 Tulevaisuuden sää ja sisälämpötilatarkastelut Granlund Oy 8 Pilottikohteiden kokemuksia Granlund Oy 9 Energiantuotantoketjut aineistoselvitys Granlund Oy 10 Valaistuksen laadullisten tekijöiden ja energialaskennan määrittely FInZEB-hankkeelle Tampereen ammattikorkeakoulu Rakennusten lähes nollanenergia -direktiivin mukaan lähes nollaenergiatason määrittämisessä noudatetaan kustannusoptimaalisuuden periaatetta (244/2012), jolla tarkoitetaan sitä, että kyseiseen kustannusoptimaaliseen tasoon tulee päästä elinkaarikustannuksiltaan edullisilla toimenpiteillä ja niiden yhdistelmillä. Kustannusoptimaalisuutta tarkasteltaessa huomioidaan investointien nykyarvojen mukainen kokonaiskustannus, jossa mukana ovat koko elinkaaren aikaiset säästöt ja menot. Kustannuslaskennan tavoitteina oli selvittää yksittäisten energiaa säästävien ratkaisujen osalta kustannusvaikutus koko elinkaaren ajalta, investoinnin takaisinmaksuaika ja investoinnin sisäinen korkokanta. Herkkyystarkasteluilla selvitettiin lisäksi laskentamääreiden (laskentakoron sekä energian hinnannousun) vaikutus saatuihin tuloksiin.
5 (21) Yksittäisten ratkaisujen perusteella muodostettiin toimenpidepaketteja, joiden osalta verrattiin pakettien kustannusoptimaalisuutta ja määritettiin kustannusoptimaalinen taso. Kustannusarvioiden laatimisessa vertailtavina toteutustapoina käytettiin nykyisin käytössä olevia ratkaisumalleja, kuten betonirakenteita, villaeristystä sekä papueristeistä tasakattoa. Kohteet, joissa ratkaisuja tarkasteltiin, olivat tarkasteluajankohdalle tyypilliset 5- kerroksinen toimistorakennus sekä 4-5 kerroksinen ja kahden porrashuoneen asuinkerrostalo.
6 (21) 2 LASKENTAMENETELMÄ Laskentamenetelmänä käytettiin EU:n rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (244/2012) mukaista kokonaiskustannuksiin (elinkaarikustannuksiin) perustuvaa tarkastelua. Tässä tarkastelussa huomioitiin kaikki elinkaaren aikana syntyvät kustannukset, minkä perusteella ratkaisuille määriteltiin nettonykyarvot valitulla tarkastelujaksolla. Laskenta tehtiin Excel-pohjaisella laskentatyökalulla seuraavan kaavan mukaisesti: jossa τ on laskentajakso τ C g (τ) = C 1 + [ (C a,i (j) R d (i) + E a,i (j) R e (i))] C g (τ) on laskentajakson kokonaiskustannukset (alussa τ 0 ) j C 1 on ratkaisun tai toimenpidepaketin j investointikustannukset i=1 C a,i (j) on ratkaisun tai toimenpidepaketin j ylläpito- ja korjauskustannukset vuonna i R d (i) on diskonttokorkoon r perustuva vuoden i diskonttaustekijä, joka lasketaan seuraavasti: 1 R d (p) = ( 1 + r ) 100 p, jossa p on vuosien lukumäärä ja r reaalinen laskentakorko E a,i (j) on ratkaisun tai toimenpidepaketin j vuotuiset energiakustannukset vuonna i R e (i) on diskonttokorkoon s perustuva vuoden i diskonttaustekijä, joka lasketaan seuraavasti: R e (p) = (1 + s p 100 ), jossa p on vuosien lukumäärä ja s energian hinnan nousu Laskennassa huomioitiin seuraavat elinkaaren aikana syntyvät kustannukset: - investointikustannus - energiakustannukset (sähkö, lämpö ja jäähdytys) - ylläpitokustannukset - korjaus- ja uusimiskustannukset - energianhinnan nousu - laskentakorko
7 (21) 3 LÄHTÖTIEDOT Kustannuslaskennassa käsiteltävät energiaa säästävät ratkaisuvaihtoehdot on määritelty jo aiemmin FInZEB-hankkeen aikana ja niitä hyödynnettiin sellaisenaan tässä tarkastelussa. Poikkeuksena tästä on kuitenkin asuinkerrostalon ilmanvaihtojärjestelmien vertailut, jossa vertailtiin vain keskitettyjä ja hajautettuja järjestelmiä keskenään. Koska järjestelmät eroavat toisistaan niin oleellisesti, ei järjestelmien ristiinvertailu ollut järkevää. Erittely tarkastelluista vaihtoehdoista löytyy kappaleesta 4 Tulokset. Elinkaarikustannusten laskennassa investointi- sekä korjaus- ja ylläpitokustannuksia arvioitiin käyttäen apuna tietoja toteutuneista kohteista, tuotetoimittajien tarjouksia tai budjettihinta-arvioita sekä arviohetkellä (10/2014) voimassa olleita hinnastoja. Tämän lisäksi kysyttiin asiantuntijoiden arvioita. Energiakustannuksissa hyödynnettiin Granlund Oy:n kyseisiin kohteisiin tekemiä energialaskelmia. Kaikki kustannukset on ilmoitettu arvonlisäverottomina. Sähköenergian hintoina käytettiin Tilastokeskuksen Sähkön hinta kuluttajatyypeittäin -tilaston 07/13-06/14 aikaista keskihintaa, siten että asuinkerrostalolle käytettiin T5- luokkaa (alle 20 MWh/a) ja toimistolle T6:ta (20-499 MWh/a). Lisäksi asuinkerrostalon kylpyhuoneiden mukavuuslattialämmityksen tapauksessa käytettiin asuinhuoneistolle sopivaa hintaa, joka muodostettiin luokkien K1 (kerrostalohuoneisto, 2000 kwh/a) ja K2 (pientalo 5000 kwh/a) keskiarvosta. Tilaston hinnat sisältävät energian, siirron sekä sähköveron ja ALV:n. Saadusta keskihinnasta poistettiin arvonlisävero, koska kaikki muutkin kustannukset olivat ALV 0 %. Sähkön hinnaksi asuinkerrostalolle saatiin 95,29 /MWh, toimistorakennukselle 88,30 /MWh ja asuinhuoneistolle 133,47 /MWh. Tilastossa ei ole eritelty sähkön energia- ja perusmaksua, joten käytetyt hinnat ovat kokonaishintoja, jotka sisältävät sähkönkäytön perusmaksut. Perusmaksun osuus sähkön kokonaishinnasta on hyvin pieni ja lisäksi sen osuus verrattuna kaukolämmön perusmaksuun on oleellisesti pienempi. Joten sähkön perusmaksu ei muodosta oleellista kustannustekijää. Lämpöenergian hintoina käytettiin Energiateollisuus ry:n Kaukolämmön hinta 1.7.2014 alkaen -tilaston energiamäärillä painotettua keskihintaa, josta poistettiin arvonlisäveron osuus. Asuinkerrostalolle energian hintana (sisältäen perusmaksun osuuden) käytettiin II-luokkaa (150-600 MWh/a) 61,56 /MWh ja toimistorakennukselle (sisältäen perusmaksun osuuden) III-luokkaa (yli 600 MWh/a) 56,89 /MWh. Kaukolämmön painotettu keskihinta pelkän energiamaksun osalta on kyseisen tilaston mukaan 48,73 /MWh. Tätä käytettiin aurinkolämpöön liittyvissä tarkasteluissa, koska au-
8 (21) rinkolämpö vähentää lämmitystarvetta, mutta ei vaikuta kaukolämpöliittymän tehoon ja siten perusmaksuun. Muissa tarkasteluissa käytettiin hintaa, jossa perusmaksu on mukana, koska se kompensoi lämmitystehon alennuksesta syntyviä säästöjä, joita ei erikseen huomioitu investointikustannuksia arvioitaessa. Energian hinnan nousun oletettiin olevan perustapauksessa 2 % vuodessa, mikä on yleisesti elinkaaritarkasteluissa käytetty oletus. Lisäksi herkkyystarkasteluissa tutkittiin tapausta, jossa energian vuosittainen hinnan nousu oli 4 %. Laskentakorkona käytettiin perustapauksessa 4 %:a. Herkkyystarkastelulla tutkittiin lisäksi korkojen 0 %, 2 % ja 6 % vaikutusta. Kaikki hinnan muutokset ja korot ovat reaalisia. Tarkastelujaksona käytettiin rakennusten energiatehokkuusdirektiivin mukaisesti asuinkerrostalon osalta 30 vuotta ja toimistorakennuksen osalta 20 vuotta. Alla olevaan Taulukkoon 1 on koottu yhteenveto käytetyistä laskentaparametreista. Taulukko 1: Kustannuslaskennan laskentaparametrit Tarkastelujakso Toimisto Asuinkerrostalo 20 30 Diskonttokorko 4 % Energian hinnan nousu 2 %/a a a Sähkön hinta Toimisto Asuinkerrostalo - huoneisto Kaukolämmön hinta Toimisto Asuinkerrostalo Energiamaksu 88,30 95,29 133,47 56,89 61,56 48,73 Alv 0 % /MWh /MWh /MWh Alv 0 % /MWh /MWh /MWh Tarkastellut kohteet olivat seuraavat: Asuinkerrostalo: 3336 brm², lämmitetty nettoala 2977 m², E-luku 129 kwh/m²; Toimistorakennus: 6316 brm², lämmitetty nettoala 6203 m², E-luku 168 kwh/m².
9 (21) 4 TULOKSET Suuren asuinkerrostalon ja pienen toimistorakennuksen elinkaarikustannukset laskettiin edellä kuvatulla tavalla ja edellä olevien reunaehtojen mukaan. Tässä luvussa esitetään laskelmien päätulokset ja tunnusluvut. Laskelmien yksityiskohtaisemmat tulokset ovat liitteessä 2. 4.1 Asuinkerrostalo Asuinkerrostalon tapauksessa tutkittiin Taulukossa 2 esitettyjä ratkaisuvaihtoehtoja. Taulukossa on esitettynä kullekin ratkaisulle neliökohtainen (rakennuksen nettopintaala) kokonaiskustannus, E-lukuvaikutus sekä takaisinmaksuaika perustapauksessa. Negatiivinen neliökohtainen kokonaiskustannus kuvastaa sitä, että kyseisen ratkaisun yhteenlasketut investointi-, käyttö- ja kunnossapito- sekä energiakustannukset ovat 30 vuoden aikana negatiiviset, eli investointi tuottamat tulot ovat suuremmat kuin siitä aiheutuvat menot. Vaikutus E-lukuun -sarakkeen negatiiviset arvot kuvastavat sitä, kuinka paljon kukin ratkaisu pienentää E-lukua verrattuna perustapaukseen. Takaisinmaksuaika on vuosissa ja kuvastaa sitä kuinka nopeasti kuhunkin investointiin liittyvät tulot vastaavat siihen kuluneita menoja, eli käytännössä, minkä käyttövuoden jälkeen investointi alkaa tuottaa voittoa.
10 (21) Taulukko 2 Asuinkerrostalo, ratkaisut Ratkaisu Kokonaiskustannukset (30v), /m² Vaikutus E-lukuun, kwh/m² Takaisinmaksuaika, a LTO-vuosihyötysuhde 78 % (asuntokohtaiset koneet) -4,3-7,0 14 LTO-vuosihyötysuhde 65 % (keskitetty ilmanvaihto) -4,0-2,8 8 Ikkuna U=0,8 W/m²K; g=39,4 % -1,3-1,8 17 Ikkuna U=0,6 W/m²K; g=24,3 % -1,7-4,1 23 Kylmäsillat -25 % -0,4-0,4 13 Valaistus minimi 9 W/m² -3,5-0,8 12 Lämmönjakelun hyötysuhde maksimi 95 % -0,6-1,8 24 LTO lämpimästä käyttövedestä 50 % 4,1-14,1 56 Ilmanvaihdon SFP normaali 1,6 kw/(m³/s) 3,5-2,6 yli 60 Ilmanvaihdon SFP minimi 1,5 kw/(m³/s) 8,4-3,1 yli 60 Vaipan passiivirakenteet 17,8-2,8 yli 60 Passiivirakenteet, seinät U=0,14 W/(m²K) 5,8-1,5 yli 60 Passiivirakenteet, alapohja U=0,1 W/(m²K) 3,4-1,1 yli 60 Passiivirakenteet, yläpohja U=0,07 W/(m²K) 7,7-0,7 yli 60 Aurinkosähkö, 26 m² 2,5-3,0 yli 60 Aurinkolämpö, 62 m² 11,7-11,3 yli 60 Mukavuuslattialämmitys kph:ssa vesikiertoisena 0,0-2,1 31 Taloudellisessa mielessä 30 vuoden aikana kokonaiskustannuksiltaan negatiiviset ratkaisut ovat kannattavimmat. Näitä ovat ilmanvaihdon lämmön talteenotto (LTO) - vuosihyötysuhteisiin, ikkunoihin, kylmäsiltojen vähentämiseen, valaistukseen sekä lämmönjakelun hyötysuhteen parantamiseen liittyvät ratkaisut. Ratkaisuvaihtoehdoista E-lukua eniten pienentäviä ovat ilmanvaihdon LTOvuosihyötysuhde 78 %, LTO lämpimästä käyttövedestä (50 %) sekä aurinkolämpö. Vähiten E-lukua pienensivät kylmäsiltojen vähentäminen, valaistus sekä passiivirakenteisiin liittyvät ratkaisut. Taloudellisesti edullisimmista ratkaisuista, joiden 30 vuoden kokonaiskustannukset olivat negatiiviset, muodostettiin neljä energiansäästövaikutuksiltaan tehokasta ja elinkaarikustannuksiltaan edullista toimenpidepakettia, joihin lisättiin myös passiivirakenteita sekä aurinkosähköä ja lämpöä. Asuinkerrostalon osalta tarkasteltujen toimenpi-
11 (21) depakettien sisältö on esitetty Taulukossa 3 ja paketteihin liittyvät tunnusluvut Taulukossa 4. Taulukko 3 Asuinkerrostalo, toimenpidepakettien sisältö Ratkaisut 1 2 3 4 LTO-vuosihyötysuhde maksimi 78 % (asuntokohtaiset koneet) LTO-vuosihyötysuhde maksimi 65 % (keskitetty ilmanvaihto) Ikkuna U=0,8 W/m²K; g=39,4 % X X X X X X Ikkuna U=0,6 W/m²K; g=24,3 % X X Kylmäsillat -25 % X X X X Valaistus minimi 9 W/m2 X X X X Lämmönjakelun vuosihyötysuhde 95 % X X X X Taulukossa 3 ratkaisut ovat vasemmanpuoleisessa sarakkeessa ja numeroidut sarakkeet edustavat toimenpidepaketteja 1-4. Taulukko 4 Asuinkerrostalo, toimenpidepaketit Paketit Kokonaiskustannukset (30v), /m² Vaikutus E-lukuun, kwh/m² Takaisinmaksuaika, a Toimenpidepaketti1-9,8-13,0 14 Toimenpidepaketti1 + passiivirakenne 8,7-16,0 37 Toimenpidepaketti1 + aurinkosähkö ja -lämpö 4-26,0 36 Toimenpidepaketti2-9,9-15,0 20 Toimenpidepaketti3-6,4-12,0 21 T a u Toimenpidepaketti3 + passiivirakenne 11,8-15,0 yli 60 Toimenpidepaketti3 + aurinkosähkö ja -lämpö 6,8-25,0 47 Toimenpidepaketti4-6,5-15,0 23 Taulukosta 4 havaitaan, että toimenpidepaketeilla 1 ja 2 on pienimmät, eniten negatiiviset, kokonaiskustannukset 30 vuoden ajalla. Suurimmat vaikutukset E-lukuun on niillä paketeilla, joissa on mukana aurinkosähköä ja -lämpöä. Lyhyin takaisinmaksuaika on paketilla 1.
Kokonaiskustannus /m² FInZEB 12 (21) Tarkasteltavan asuinkerrostalon kokonaiskustannuksia havainnollistettiin arvioimalla vastaavilla laajuustiedoilla olevan ja tavanomaisesti toteutetun asuinkerrostalon rakentamiskustannukset sekä käyttö- ja kunnossapitokustannukset (30 vuotta) ilman energiakustannuksia. Tähän lisättiin tarkasteltaviin toimenpidepaketteihin liittyvät investointikustannukset, käyttö- ja kunnossapitokustannukset sekä energiakustannukset. Lisäksi saadut kokonaiskustannukset muunnettiin lämmitetyn nettoalan mukaisiksi neliökustannuksiksi. Toimenpidepakettien (TP) kokonaiskustannuksia, 30 vuoden ajalla, on havainnollistettu kuvassa 1, jossa pystyakseli kuvastaa rakennuksen hyötyneliöihin suhteutettuja kustannuksia ja vaaka-akseli E-lukua. Pylväiden väreistä ylempi, vaalean vihreä, kuvastaa neliökohtaisia energiakustannuksia ja tummempi käyttö- ja kunnossapitokustannuksia. Näiden lisäksi alimaisena ovat investointikustannukset, jotka eivät kuvassa näy. Huomioitavaa kuvassa 1 on se, että esitysteknisistä syistä pystyakselin arvot alkavat 2200 /m²-kohdasta. E-luku Kuva 1 Asuinkerrostalo, neliökohtaiset kokonaiskustannukset ja E-luku Tehdyn tarkastelun ja kuvan 1 perusteella asuinkerrostalossa kustannusoptimaalinen taso on E-luvulla tarkasteluna noin 115 kwh/m²,a. Tarkastellut toimenpidepaketit (il-
13 (21) man aurinkoenergiaa ja passiivirakenteita) sijoittuvat kaikkinensa hyvin lähellä tätä arvoa. 4.2 Toimistorakennus Toimistorakennuksen osalta tutkittiin Taulukossa 5 olevia ratkaisuja: Taulukko 5 Toimistorakennus, ratkaisut Ratkaisu Kokonaiskustannukset (20v), /m² Vaikutus E-lukuun, kwh/m² Takaisinmaksuaika, a LTO vuosihyötysuhde 72 % -20-25,5 2 LTO vuosihyötysuhde 81 % -44-32,8 2 Ikkuna U=0,8 W/m²K; g=39,4 % -1-5,0 14 Ikkuna U=0,6 W/m²K; g=24,3 % -1-8,2 19 Ikkuna U=0,45 W/m²K; g=24,3 % 4-10,0 30 Kylmäsillat -25 % 1-0,3 20 Valaistus minimi 7 W/m² -7-14,3 6 Lämmönjakelun hyötysuhde maksimi 95 % 1-1,5 38 LTO lämpimästä käyttövedestä 50 % 6-2,5 yli 60 Ilmanvaihdon SFP normaali 1,6 kw/(m³/s) 2-1,8 yli 60 Ilmanvaihdon SFP minimi 1,5 kw/(m³/s) 2-3,1 51 Tarpeenmukainen ilmanvaihto (0.7l/s/m²) -18-34,4 6 Tarpeenmukainen valaistus -7-13,0 4 Vaipan passiivirakenteet 21-2,3 yli 60 Passiivirakenteet, ulkoseinät U=0,14 W/(m²K) 8-0,9 yli 60 Passiivirakenteet, alapohja U=0,1 W/(m²K) 4-1,2 yli 60 Passiivirakenteet, yläpohja U=0,07 W/(m²K) 9-0,3 yli 60 Ilmavuoto minimi N50=0,6 1/h -2-3,6 12 Aurinkosähkö, 310 m² 12-10,2 yli 60 Aurinkolämpö, 23 m² 3-2,1 yli 60 Ratkaisuista pienimmät kokonaiskustannukset 20 vuoden ajalla ovat ilmanvaihdon LTO:lla, valaistuksella sekä tarpeenmukaisella ilmanvaihdolla ja valaistuksella. Näiden lisäksi negatiivinen 20 vuoden kokonaiskustannus on myös ikkunoilla (U=0.8 ja U=0.6) sekä ilmavuodon vähentämisen eli rakennuksen tiiveyttä parantavilla toimilla.
14 (21) E-lukuvaikutuksen osalta Taulukon 5 ratkaisuista eniten E-lukua pienentävät ilmanvaihdon LTO vuosihyötysuhteella 81 % sekä tarpeenmukainen ilmanvaihto. Myös LTO vuosihyötysuhteella 72 %, ikkunoilla, valaistuksella ja sen ohjauksella sekä aurinkosähköllä on suuri E-lukua pienentävä vaikutus. Taulukossa 5 olevista ratkaisuista lyhyimmät takaisinmaksuajat ovat ilmanvaihdon LTO vuosihyötysuhteilla 72 % ja 81 %, valaistuksella sekä tarpeenmukaisella ilmanvaihdon ja valaistuksen ohjaamisella. Yli tai lähes 60 vuoden takaisinmaksuajat ovat puolestaan lämpimän käyttöveden LTO:lla, ilmanvaihdon SFP:n parantamisen toimenpiteillä, passiivirakenteilla sekä aurinkosähköllä ja -lämmöllä. Taulukossa 5 olevista ratkaisuista muodostettiin toimenpidepaketteja samalla tavalla kuin edellä suuren asuinkerrostalon tapauksessa: Paketit muodostettiin 20 vuoden kokonaiskustannusten pohjalta, jolloin niiden runko muodostui ilmanvaihdon LTOvuosihyötysuhteista (joko 72 % tai 81 %), ikkunoista (U=0.8 tai U=0.6), valaistuksesta, ilmavuodosta sekä tarpeenmukaisesta ilmanvaihdosta ja valaistuksesta. Näiden lisäksi paketteihin sisällytettiin kylmäsiltojen pienentämisen toimenpiteet, koska niiden takaisinmaksuaika on 20 vuotta. Kuten edellä, paketteihin liitettiin myös passiivirakenteita sekä aurinkosähköä ja -lämpöä. Toimistorakennuksen toimenpidepakettien sisältö on esitetty Taulukossa 6 ja niihin liittyvät tunnusluvut Taulukossa 7. Taulukko 6 Toimistorakennus, toimenpidepakettien sisältö Ratkaisut 1 2 3 4 LTO-vuosihyötysuhde maksimi 72 % X X LTO-vuosihyötysuhde maksimi 81 % X X Ikkuna U=0,8 W/m²K; g=39,4 % X X Ikkuna U=0,6 W/m²K; g=24,3 % X X Ilmavuoto n50 = 0,6 1/h X X X X Kylmäsillat -25 % X X X X Valaistus minimi 9 W/m2 X X X X Tarpeenmukainen ilmanvaihto X X X X Tarpeenmukainen valaistus X X X X
15 (21) Taulukko 7 Toimistorakennus, toimenpidepaketit Paketit Kokonaiskustannukset (20v), /m² Vaikutus E-lukuun, kwh/m² Takaisinmaksuaika, a Toimenpidepaketti1-49 -78,0 6 Toimenpidepaketti1 + passiivirakenne -28-80,0 11 Toimenpidepaketti1 + aurinkosähkö ja -lämpö -34-90,0 10 Toimenpidepaketti2-47 -82,0 7 Toimenpidepaketti3-51 -81,0 6 Toimenpidepaketti3 + passiivirakenne -30-83,0 11 Toimenpidepaketti3 + aurinkosähkö ja -lämpö -36-93,0 10 Toimenpidepaketti4-49 -85,0 7 Toimenpidepaketeista pienin neliökohtainen kokonaiskustannus 20 vuoden ajalla on paketilla 3. Muilla paketeilla (1,2 ja 4) on vain hieman suuremmat kokonaiskustannukset. Suurin E-lukuvaikutus on niillä paketeilla, joissa on mukana aurinkosähkö ja - lämpö. Takaisinmaksuajoissa kaikilla paketeilla ilman passiivirakenteita tai aurinkosähköä ja -lämpöä takaisinmaksuaika on lyhyt. Passiivirakenteiden tai energiantuotannon tapauksissa takaisinmaksuaika on hieman pidempi. Toimistorakennuksen toimenpidepaketteihin liittyvät kokonaisneliökustannukset muodostettiin vastaavalla tavalla kuin asuinkerrostalon tapauksessa. Toimenpidepakettien (TP) kokonaiskustannuksia, 20 vuoden ajalla, on havainnollistettu kuvassa 2, jossa pystyakseli kuvastaa rakennuksen hyötyneliöihin suhteutettuja kustannuksia ja vaaka-akseli E-lukua. Pylväiden väreistä vaalean vihreä kuvastaa neliökohtaisia energiakustannuksia ja tummempi käyttö- ja kunnossapitokustannuksia. Näiden lisäksi alimaisena ovat investointikustannukset, jotka eivät kuvassa näy. Huomioitavaa kuvassa 2 on se, että esitysteknisistä syistä pystyakselin arvot alkavat 1800 /m²-kohdasta.
Kokonaiskustannus /m² FInZEB 16 (21) E-luku Kuva 2 Toimistorakennus, neliökohtaiset kokonaiskustannukset ja E-luku Tehdyn tarkastelun ja kuvan 2 perusteella asuinkerrostalossa kustannusoptimaalinen taso on E-luvulla tarkasteluna noin 88 kwh/m²,a. Tarkastellut toimenpidepaketit (ilman aurinkoenergiaa ja passiivirakenteita) sijoittuvat kaikkinensa hyvin lähellä tätä arvoa. 4.3 Herkkyystarkastelu Herkkyystarkastelun tarkoituksena oli havainnollistaa sitä, kuinka herkkiä laskennan tulokset olivat laskennassa käytettyjen parametrien muutoksille. Herkkyystarkastelu tehtiin muuttamalla energian hinnan nousua perustapauksesta neljään prosenttiin (2 % 4 %) sekä muuttamalla laskentakorkoa perustapauksen neljästä prosentista (4 % 0 %, 2 %, 6 %). Asuinkerrostalon tapauksessa herkkyystarkastelun tulokset on esitetty kuvassa 3:
Takaisinmaksuaika, vuotta FInZEB 17 (21) 60 50 40 30 20 10 0 Kuva 3 Asuinkerrostalon ratkaisujen herkkyystarkastelu Kuvassa 3 harmaa neljäkäs kuvastaa perustapauksen takaisinmaksuaikaa ja musta jana herkkyystarkastelun suurinta ja pienintä arvoa. Pienin arvo, eli lyhyin takaisinmaksuaika, saavutetaan 4 %:n energian hinnan nousulla sekä 0 %:n laskentakorolla. Vastaavasti pisin takaisinmaksuaika aiheutuu 2 %:n energian hinnan nousulla sekä 6 %:n laskentakorolla. Mikäli ratkaisun takaisinmaksuaika on yli 60 vuotta, näkyy siitä Kuvassa 3 vain pienintä takaisinmaksuaikaa kuvastavan mustan janan alaosa. Asuinkerrostalon toimenpidepaketteja koskeva herkkyystarkastelu on esitetty kuvassa 4:
Takaisinmaksuaika, vuotta Takaisinmaksuaika, vuotta FInZEB 18 (21) 60 50 40 30 20 10 0 Kuva 4 Asuinkerrostalon toimenpidepakettien herkkyystarkastelu Vastaavasti toimistorakennuksen herkkyystarkastelun tulokset on esitetty kuvassa 5: 60 50 40 30 20 10 0 Kuva 5 Toimistorakennuksen ratkaisujen herkkyystarkastelu
Takaisinmaksuaika, vuotta FInZEB 19 (21) Toimistorakennuksen toimenpidepakettien herkkyystarkastelun tulokset ovat kuvassa 6: 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Kuva 6 Toimistorakennuksen toimenpidepakettien herkkyystarkastelu
20 (21) 5 JOHTOPÄÄTÖKSET Tehtyjen tarkastelujen perusteella asuinkerrostalossa kustannusoptimaalinen taso sijoittuu suhteellisen lähelle nykyistä määräystasoa. Käytännössä suurin osa ratkaisuista, jotka johtavat kustannusoptimaaliseen tasoon ovat jo nyt käytössä yksittäisten ratkaisujen osalta. Merkittävästi E-lukua parantavista ratkaisuista aurinkoenergian hyödyntäminen sekä lämmöntalteenotto jätevedestä osoittautuivat kannattamattomiksi. Järjestelmien investointikustannusten alentuessa ja energian hinnan noustessa nämä tarjoavat kuitenkin potentiaalisen tavan parantaa E-lukua suhteellisen merkittävästikin. Toimistorakennuksen osalta nykyinen määräystaso puolestaan on suhteellisen kaukana kustannusoptimaalisesta tasosta. Tulosten perusteella tehokkaimmin E-lukua parantavat ratkaisut ja toisaalta myös kustannuksia eniten säästävät ratkaisut ovat ilmanvaihdon lämmöntalteenoton tehostaminen, energiatehokas valaistus sekä ilmanvaihdon ja valaistuksen tarpeenmukainen ohjaus. Nämä kaikki sekä muut kustannusoptimaalisuuden täyttävät ratkaisut ovat jo nykypäivänkin käytössä ainakin yksittäisinä ratkaisuina. E-lukua tehokkaimmin laskevista ratkaisuista ainoastaan aurinkosähkö jäi kannattamattomaksi. Sekä asuinkerrostalon että toimistorakennuksen herkkyystarkasteluiden perusteella havaitaan, kustannusoptimaaliseen tasoon johtavat ratkaisut pysyvät pääosin kannattavina, eli takaisinmaksuajaltaan järkevinä, vaikka laskentaparametrit (energian hinnan nousu sekä laskentakorko) olisivatkin kaikista epäedullisimmat. Vastaavasti loput ratkaisuista eivät muuttuisi kannattaviksi, vaikka laskentaparametrit olisivat kaikista edullisimmat (energian hinnan nousu 4 % ja laskentakorko 0 %).
21 (21) 6 LIITTEET LIITE 1: Kustannusten muodostuminen LIITE 2: Tulostaulukot
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 1 (11) ASUINKERROSTALO Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto, hajautettu Perustapaus, LTO vuosihyötysuhde 69 % o Asuntokohtaiset vastavirtakennoiset ilmanvaihdon lämmöntalteenottokoneet (myös yhteisissä tiloissa) o Sähköinen jälkilämmitys LTO vuosihyötysuhde 78 % o Käytetään pyöriväkennoisia IV-koneita o Sähköinen jälkilämmitys o Lisäkustannus noin 380 / IV-kone Kokonaislisäkustannus noin 13 400 ; 5 /m² o IV-koneita yhteensä 35 kpl Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto, keskitetty Perustapaus, LTO vuosihyötysuhde 57% o Keskitetty ilmanvaihtoratkaisu o Yhteiset tilat erillispoistolla o Kaukolämmöllä toimiva jälkilämmitys LTO vuosihyötysuhde 65 % o Keskitetty ilmanvaihtoratkaisu o Yhteiset tilat lämmöntalteenoton piirissä o Kaukolämmöllä toimiva jälkilämmitys o Lisäkustannukset tulevat yhteisten tilojen LTO:sta, noin 5 000 ; 2 /m² Lämmöntalteenottokoneet Tulokanavisto
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 2 (11) Ikkunoiden U-arvot Ikkunoiden pinta-ala 331 m² Perustapauksessa U-arvo 1,0 ja g-arvo 0,47 U-arvo 0,8 ja g-arvo 0,39 o Lisäkustannus 21 /ikkuna-m² U-arvo 0,6 ja g-arvo 0,24 o Lisäkustannus 58 /ikkuna-m² Kylmäsillat Arvioitu parempana työn laatuna aukkojen kohdalta Kustannukseksi arvioitu 1 /jm 1 300 Valaistus LED:jä hyödynnetään seuraavissa tiloissa kiinteissä valaisimissa o Eteinen, kylpyhuone, WC, keittiö, porrashuone, varasto LED:ien lisäkustannus o Edellä esitettyjen tilojen osalta noin 20 /m² o Koko rakennuksen osalta noin 6 /m² Käyttökustannukset o Loisteputket uusitaan 6 vuoden välein Korjauskustannukset o LED- ja loisteputkivalaisimet uusitaan kokonaisuudessaan 15 vuoden välein Lämmönjakelun hyötysuhde Nousujohtojen eristäminen noin 9 000 ; 3 /m²
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 3 (11) LTO lämpimästä käyttövedestä Arvioitu toteutettavan säilöllä, johon käyttövesi varastoidaan ja josta lämpö otetaan talteen lämpöpumpun avulla Kustannus noin 36 000 ; 12 /m² Ilmanvaihdon ominaissähkötehokkuus (SFP) Perustapauksessa SFP on 2,0 kw/m³/s SFP 1,6 kw/m³/s (huoneistokohtaiset koneet) o Kokoa suuremmat IV-koneet o Kustannus noin 560 /IV-kone SFP 1,5 kw/m³/s (huoneistokohtaiset koneet) o Suuremmat ja laadukkaammat IV-koneet o Kustannus noin 1 030 /IV-kone Keskitetyssä ratkaisussa kokonaiskustannusvaikutus samaa suuruusluokkaa johtuen suurentuneesta IV-konehuoneesta ja suurentuneista runkokanavista Ulkoseinän lisäeristäminen Perustapauksena 0,17 W/m²K Lisäeristämisellä 0,14 W/m²K o Eristettä lisää 50 mm o Eristeen hinta noin 6,1 /seinä-m² Lisähinta yhteensä 26 100 ; 9 /m²
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 4 (11) Alapohjan lisäeristäminen Perustapauksena tuulettuva alapohja 0,16 W/m²K Lisäeristämisellä 0,10 W/m²K o Eristettä lisää 175 mm o Eristeen hinta noin 17 /lattia-m² Lisähinta 16 400 ; 6 /m² Yläpohjan lisäeristäminen Perustapauksena yläpohja 0,09 W/m²K Lisäeristämisellä 0,07 W/m²K o Papua noin 320 mm lisää o Pavun lisähinta noin 23 /m² Lisähinta 26 700 ; 9 /m² Aurinkolämpö Keräinala hyvin tuottavilla (noin 450 kwh/m²) keräimillä noin 105 m² Investointikustannus noin 62 000 ; 21 /m² Käyttökustannukset noin 620 /a Korjauskustannukset 20 vuoden välein noin 31 000
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 5 (11) Aurinkosähkö Aurinkosähköjärjestelmän kustannus on 2,5 /W Investointikustannus noin 9 750 ; 3 /m² Järjestelmä sisältää seuraavat osakokonaisuudet o Paneelit o Invertterit o Kattoasennustelineet tasakatolle o Kaapelit ym. tarvikkeet o Asennus Käyttökustannukset noin 150 /a Korjauskustannukset 25 vuoden välein noin 4 900 Vesikiertoinen lattialämmitys Lattialämmityspiirin kustannus o Sähköinen noin 6800 (25 /m², jää pois) o Vesikiertoinen noin 10 336 (38 /m², tulee tilalle) Vesikiertoisen lattialämmityksen nousujohtojen kustannus noin 6 300 Kustannusvaikutus yhteensä 9 800 ; 3 /m²
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 6 (11) TOIMISTORAKENNUS Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto Perustapaus, LTO vuosihyötysuhde 45 % o Levylämmönsiirtimet o Kaukolämmöllä toimiva jälkilämmitys LTO vuosihyötysuhde 72 % o Käytetään pyöriväkennoisia IV-koneita toimistotiloissa o Muissa tiloissa levylämmönsiirtimet o Lisäkustannus noin 13 300 LTO vuosihyötysuhde 81 % o Käytetään hygroskooppisia pyöriväkennoisia IV-koneita toimistotiloissa o Muissa tiloissa levylämmönsiirtimet o Lisäkustannus noin 25 600 Ikkunoiden U-arvot Ikkunoiden pinta-ala o MSE 677 m² o Kiinteä 459 m² Perustapauksessa U-arvo 1,0 ja g-arvo 0,47 U-arvo 0,8 ja g-arvo 0,39 o Lisäkustannus 21 /MSE-ikkuna-m² o Lisäkustannus 7 /kiinteä-ikkuna-m² U-arvo 0,6 ja g-arvo 0,24 o Lisäkustannus 58 /ikkuna-m² o Lisäkustannus 33 /kiinteä-ikkuna-m² U-arvo 0,45 ja g-arvo 0,24 o Kaikki ikkunat kiinteitä o Lisäkustannus 90 /kiinteä-ikkuna-m²
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 7 (11) Kylmäsillat Arvioitu parempana työn laatuna aukkojen kohdalta Kustannukseksi arvioitu 1 /jm 2 490 Valaistus LED:jä hyödynnetään kaikissa tiloissa LED:ien lisäkustannus noin 6 /m² Käyttökustannukset o Loisteputket uusitaan 6 vuoden välein Korjauskustannukset o LED- ja loisteputkivalaisimet uusitaan kokonaisuudessaan 15 vuoden välein Lämmönjakelun hyötysuhde Nousujohtojen eristäminen noin 19 000 ; 3 /m² LTO lämpimästä käyttövedestä Arvioitu toteutettavan säilöllä, johon käyttövesi varastoidaan ja josta lämpö otetaan talteen lämpöpumpun avulla Kustannus noin 31 500 ; 12 /m²
LIITE 1 Kustannusten muodostuminen 15.1.2015 Teemu Salonen, Joonas Ryynänen 8 (11) Ilmanvaihdon ominaissähkötehokkuus (SFP) Perustapauksessa SFP on 1,75 kw/m³/s SFP 1,6 kw/m³/s o Kokoa suuremmat kanavat o IV-koneiden muutokset o Rakennustekniset työt (12 % suurempi IV-konehuone) o Kokonaiskustannukset noin 21 900 SFP 1,5 kw/m³/s o Kokoa suuremmat kanavat o IV-koneiden muutokset o Rakennustekniset työt (19 % suurempi IV-konehuone) o Kokonaiskustannukset noin 30 800