Esimerkkilaskelmia pientaloille

Rakennusten energia 2012 Esimerkkilaskelmia pientaloille E-lukuvaatimusten täyttyminen Taru Suomalainen ja Timo Kalema TTY / Konstruktiotekniikka Syyskuu 2011 1

Sisältö Alkusanat... 3 1 E lukutarkastelu... 4 2 RET pientalo... 6 2.1 E luku... 6 2.2 Kesäajan sisälämpötilat... 7 2.3 Energiatase... 10 3 Gabro kivitalo... 11 3.1 E luku... 11 3.2 Kesäajan sisälämpötilat... 12 3.3 Energiataseet... 15 4 RET hirsitalo... 16 4.1 E luku... 16 4.2 Energiataseet... 17 5 Jukka pientalo... 18 5.1 E luku... 18 5.2 Kesäajan sisälämpötilat... 19 5.3 Energiataseet... 22 6 Lisätarkastelut... 23 7 Yhteenveto... 26 2

Alkusanat Tämä työ on tehty TTY:n konstruktiotekniikan laitoksella. Työn johtajana on ollut Timo Kalema ja työn on pääosin lisätarkasteluja lukuun ottamatta tehnyt Taru Suomalainen. Työn on rahoittanut ympäristöministeriö ja alan teollisuus. Työtä on koordinoinut tilaajan ja rahoittajien puolelta Rakennusteollisuus ry:n (RT:n) Antti Koponen. Työssä on selvitetty millaisilla teknisillä ratkaisuilla vuonna 2012 voimaan tulevat energiatehokkuusvaatimukset saadaan toteutetuiksi erilaissa pientaloissa. 3

1 E lukutarkastelu Pientalojen energiatehokkuuden eli ns. E luvun täyttymistä tarkasteltiin neljälle eri talolle, jotka olivat RETpientalo, Gabro kivitalo, RET hirsitalo ja Jukka pientalo. Lopuksi tehtiin myös muutama laskelma hirsirakenteiselle Jukka talolle. Taloista Gabro on iso kaksikerroksinen kivitalo, jossa on isot ikkunat. Jukka on pieni yksikerroksinen puutalo. Laskelmissa haettiin sellaisia vaipan lämmöneristystason ja tiiviyden, lämmön talteenoton hyötysuhteen ja lämmitysjärjestelmän yhdistelmiä, jotka t vuonna 2012 voimaan tulevat E lukuvaatimukset. Lähtökohtina olivat ns. vertailuarvot t vaipat ja lämmön talteenotto. Tulostaulukoissa on merkitty laskettujen E lukujen lisäksi bold fontilla suureet, joita on parannettu vertailuarvoihin nähden vaaditun E luvun saavuttamiseksi. Talojen E luvun täyttymistä tarkasteltiin eri lämmitysjärjestelmille, jotka olivat Sähkölämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija Kaukolämpö Maalämpöpumppu Öljylämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija Lisätarkasteluissa (luku 6) tarkasteltiin myös sähkölämmitystä täydennettynä varaavalla tulisijalla ja ulkoilma ilma lämpöpumpulla. Maalämpöpumppu on mitoitettu peittämään lämmitystehosta 98 % ja sen vuotuinen lämpökerroin on 3,0. Öljykattilan vuosihyötysuhde on 0,81 (RakMk D5). Puun polton hyötysuhde on 0,70. Lämmön talteenoton hyötysuhde on laskennassa laitehyötysuhde. Vuosihyötysuhde on laskettu tästä lämpötilojen kuukausikeskiarvojen avulla ottaen huomioon jäätymisrajoitus Kun lopullinen rakentamismääräyskokoelman osa D3 Rakennusten energiatehokkuus annettiin 30.3.2011, laskelmia päätettiin täydentää. Määräysten täyttämisen kannalta sähkölämmitys on hankala sähkön energiamuotokertoimesta 1,7 johtuen. Siksi lisätarkastelut kohdistettiin sähkölämmitykseen, jota on täydennetty ulkoilma ilma lämpöpumpulla. Toinen on ns. split laite ja toinen lämmitysjärjestelmään integroitu ulkoilma ilma lämpöpumppu. RakMk D3:n määräysten ja RakMk D5:n laskentamenetelmän mukaan näiden suorituskyvyssä on iso ero. Uusista laskentatapauksista poistettiin aurinkolämmitys, koska RakMk D3 ehdotuksessa ollut vaatimus uusiutuvan energian minimimäärälle poistettiin voimaan tulleesta asetuksesta. Lisätarkastelut on tehty energiatehokkuuden kannalta parhaalle lämmitysjärjestelmään integroidulle ulkoilma ilma lämpöpumpulle, joka peittää 70 % tilojen lämmitystehon tarpeesta ja 85 % tilojen lämmitysenergian tarpeesta ja jonka vuotuinen lämpökerroin on 2,8 (RakMk D5, taulukot 6.12 ja 6.14). Ns. split lämpöpumppu tuottaa lämpöä 1000 kwh ja sen vuotuinen lämpökerroin on 2,8 (RakMk D3 ja RakMk D5). Sähkölämmityksestä on laskettu pieneen E lukuun johtava ratkaisu. Lämpimässä käyttövedessä ei ole kiertoa ja lämpimän veden putkien eristystaso on parempi. Varaajan koko on 300 dm 3 ja eristyspaksuus 100 mm. Alkuperäisissä laskelmissa varaajakoko on 1,0 m 3 aurinkolämmön varastoinnin vuoksi. Isommassa varaajassa lämpöhäviöt ovat luonnollisesti suuremmat. Nämä lisälaskelmien tulokset esitetään luvussa 6. 4

E luvun laskennassa käytettiin TTY:n konstruktiotekniikan laitoksella kehitettyä Excel laskentamallia, jossa lämmön nettotarpeen laskenta pohjautuu standardeihin EN ISO 13790 ja EN 13370 ja järjestelmien laskenta rakentamismääräyskokoelmien osiin RakMk D3 ja RakMk D5. Sisälämpötilat simulointiin IDA ICE ohjelmalla. Ne laskettiin lämpötilan nousun kannalta kriittiselle makuuhuoneelle ja muille tiloille. Ikkunoiden säteilysuojaukseen oli kaksi vaihtoehtoa; toisessa tapauksessa ei ollut mitään säteilysuojauksia, mutta toisena vaihtoehtona tarkasteltiin tapausta, jossa käytössä olivat säleverhot ja ulkopuoliset markiisit. 5

2 RET pientalo 2.1 E luku RET pientalo on yksikerroksinen puurakenteinen talo, jonka lämmitetty nettoala on 142 m². Laskennassa käytettiin maalämpö, kaukolämpö ja öljylämmitykselle vesiradiaattorilämmönjakoa (lämpötilataso 40/35 o C). Sähkölämmityksessä käytettiin sähköpattereita. Sähkölämmitystä lukuun ottamatta kaikissa tapauksissa käytettiin vesikiertoista ilmanvaihdon jälkilämmityspatteria. RET pientalolle vuoden 2012 energiamääräysten mukainen E lukuvaatimus on 173,5 kwh/m². Kuvassa 1 on esitetty RET pientalon pohjapiirustus. Kuva 1. RET pientalon pohjakuva. Taulukossa 1 on esitetty E lukuvaatimukset täyttävien RET pientalojen keskeiset suunnitteluarvot vaihtoehdoille, joissa hyödynnetään maalämpöä, kaukolämpöä, sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisua tai öljylämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisua. RET pientalo täyttää kaukolämpö ja maalämpöratkaisussa E lukuvaatimuksen suoraan vuoden 2012 energiamääräysten vertailuarvoilla. Sähkölämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija sekä öljylämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija järjestelmissä E lukuvaatimukseen päästiin, kun sekä vaipan U arvoja ja tiiviyttä että lämmön talteenoton laitehyötysuhdetta parannettiin vertailuarvoihin nähden. 6

Taulukko 1. E lukuvaatimukset täyttäviä RET pientaloja. Maalämpöpumppu Kaukolämpö Sähkö + varaava tulisija vertailuarvot Sähkö + varaava tulisija, Öljylämmitys + varaava tulisija vertailuarvot Öljylämmitys + varaava tulisija, Ominaisuus Lämmönläpäisykertoimet, W/(m 2 K) alapohja maanvarainen 0,16 0,16 0,16 0,12 0,16 0,16 yläpohja 0,09 0,09 0,09 0,07 0,09 0,07 ulkoseinät 0,17 0,17 0,17 0,16 0,17 0,17 ikkunat 1 1 1 0,75 1 0,75 ulko ovet 1 1 1 0,7 1 0,7 Ilmanvuotoluku n 50 luku, 1/h 2,3 2,3 2,3 1,1 2,3 1,1 q 50 luku, m 3 /(h m 2 ) 2 2 2 1 2 1 IV ominaissähköteho, kw/(m 3 s) 2 2 2 2 2 2 LTO vuosihyötysuhde laitteelle, % 45 45 45 75 45 75 Lämmityksen ostoenergia Energiamuotojen osuudet, % sähkö 100 % (sis. maalämpöpumpun käyttämän sähkön ja sähkölämmityksen) kaukolämpö 100 % sähkö 81,9 %, puu 19,1 % sähkö 76,0 %, puu 24,0 % öljy 87,6 %, puu 12,4 % öljy 84,3 %, puu 15,7 % Sähköinen ivlämmityspatteri ei ei kyllä kyllä ei ei E luku, kwh/(m 2 a) 145,7 162 219,8 173,4 206,8 173,4 2.2 Kesäajan sisälämpötilat Kuvista 2 ja 3 nähdään laskettu sisälämpötilojen vaihtelu kesäkuukausina RET pientalossa, kun sälekaihtimet ja markiisit suojaavat auringolta. Laskelma on tehty yhdelle makuuhuoneelle ja talon muille tiloille. Vastaavasti kuvista 4 ja 5 nähdään sisälämpötilojen vaihtelu, kun ei ole säteilysuojauksia. Ilman säteilysuojausta sisälämpötilat nousevat korkeimmillaan arvoihin 32 35 o C. Säteilysuojauksen kanssa ne jäävät alle lämpötilan 30 o C 7

C 30. Koko simulointiajanjakso: 1.6.2010:sta 31.8.2010:han 29. 28. 27. 26. 25. 24. 23. 22. 21. Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 2. RET talon sisälämpötilat muissa kuin makuuhuoneissa kesällä, kun on säteilysuojaus. C Koko simulointiajanjakso: 1.6.2010:sta 31.8.2010:han 28. 27. 26. 25. 24. 23. 22. 21. Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 3. RET talon makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun on säteilysuojaus. 8

C 32. Koko simulointiajanjakso: 1.6.2010:sta 31.8.2010:han 31. 30. 29. 28. 27. 26. 25. 24. 23. 22. 21. Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 4. RET talon sisälämpötilat muissa kuin makuuhuoneissa kesällä, kun ei ole säteilysuojausta. C Koko simulointiajanjakso: 1.6.2010:sta 31.8.2010:han 34. 33. 32. 31. 30. 29. 28. 27. 26. 25. 24. 23. 22. Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 5. RET talon sisälämpötilat makuuhuoneissa kesällä, kun ei ole säteilysuojausta. 9

2.3 Energiatase Kuvasta 6 nähdään RET pientalon energiatase, kun energianlähde on kaukolämmitys. 250,0 Tuleva energia (kwh/m 2 ) 250,0 Häviöenergia (kwh/m 2 ) 200,0 LTO:n energia Lämmin vesi 200,0 Lämmin vesi 150,0 Iv:n patteri Huonepatterit 150,0 Kon. ilmanvaihto Vuoto 100,0 Aurinko Sis. lämpö 100,0 Johtuminen 50,0 50,0 0,0 0,0 Kuva 6. RET talon energiatase kaukolämmitykselle. 10

3 Gabro kivitalo 3.1 E luku Gabro kivitalo on kaksikerroksinen pientalo, jonka lämmitetty nettoala on 176 m². Laskennassa käytettiin maalämpö, kaukolämpö ja öljylämmitykselle vesiradiaattorilämmönjakoa (lämpötilataso 40/35 o C). Sähkölämmityksessä käytettiin sähköpattereita. Sähkölämmitystä lukuun ottamatta kaikissa tapauksissa käytettiin vesikiertoista ilmanvaihdon jälkilämmityspatteria. Uusien vuoden 2012 energiamääräysten mukainen E lukuvaatimus on Gabro kivitalolle 160,7 kwh/m². Kuvassa 7 on esitetty Gabro kivitalon pohjakuva. Ensimmäinen kerros on kuvassa vasemmalla ja toinen kerros oikealla. Kuvassa 8 on puolestaan Gabro kivitalon julkisivu kahteen eri ilmansuuntaan. Taulukossa 2 esitetään E lukuvaatimukset täyttävien Gabro kivitalon keskeiset suunnitteluarvot vaihtoehdoille, joissa hyödynnetään maalämpöä, kaukolämpöä, sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisua tai öljylämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisua. Gabro kivitalo täyttää kaukolämpö ja maalämpöratkaisussa E lukuvaatimuksen suoraan vuoden 2012 energiamääräysten vertailuarvoilla. Sen sijaan sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija sekä öljylämmitys + aurinkokeräin ratkaisussa päästiin E lukuvaatimukseen, kun vaipan U arvoja ja tiiviyttä ja ilmanvaihdon lämmön talteenoton laitehyötysuhdetta parannettiin vertailuarvoista. Kuva 7. Gabro kivitalon pohjakuva. 11

Kuva 8. Gabro kivitalon julkisivu.. Taulukko 2. E lukuvaatimukset täyttäviä Gabro pientaloja. Maalämpöpumppu Kaukolämpö Sähkö + varaava tulisija vertailuarvot Sähkö + varaava tulisija, Öljylämmitys + varaava tulisija vertailuarvot Öljylämmitys + varaava tulisija, Ominaisuus Lämmönläpäisykertoimet, W/(m 2 K) alapohja maanvarainen 0,16 0,16 0,16 0,12 0,16 0,14 yläpohja 0,09 0,09 0,09 0,08 0,09 0,07 ulkoseinät 0,17 0,17 0,17 0,15 0,17 0,12 ikkunat 1 1 1 0,70 1 0,75 ulko ovet 1 1 1 0,70 1 0,70 Ilmanvuotoluku n 50 luku, 1/h 1,7 1,7 1,7 0,9 1,7 0,9 q 50 luku, m 3 /(h m 2 ) 2,0 2,0 2,0 1,0 2,0 1,0 IV ominaissähköteho, kw/(m 3 s) 2 2 2 2 2 2 LTO vuosihyötysuhde laitteelle, % 45 45 45 75 45 75 Lämmityksen ostoenergia Energiamuotojen osuudet, % sähkö 100 % (sis. maalämpöpumpun käyttämän sähkön ja sähkölämmityksen) kaukolämpö 100 % sähkö 85 %, puu 15 % sähkö 77 %, puu 23 % öljy 90 %, puu 10 % öljy 86 %, puu 14 % Sähköinen ivlämmityspatteri ei ei kyllä kyllä ei ei E luku, kwh/(m 2 a) 133,1 148,9 217,9 159,2 202,6 159,0 3.2 Kesäajan sisälämpötilat Gabron mallintaminen IDA:lla oli hieman haasteellista geometriansa johdosta. Tästä syystä näissä lasketuissa sisälämpötiloissa voi olla virhettä. Kuvista 9 ja 10 nähdään sisälämpötilojen vaihtelu kesäkuukausina Gabro pientalolle, kun sälekaihtimet ja markiisit suojaavat auringolta. Kuvista 11 ja 12 nähdään puolestaan sisälämpötilojen vaihtelu kesäkuukausina, kun ei ole säteilysuojausta. Sisälämpötilat nousevat korkeimmillaan lähes arvoon 40 o C. Säteilysuojausta käytettäessä lämpötilat jäävät alle arvon 29 o C. Gabrossa on isot ikkunat etelään, jolloin säteilysuojauksen vaikutus sisälämpötiloihin on suuri. 12

C 28.0 27.5 27.0 26.5 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 23.5 23.0 22.5 22.0 21.5 Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 9. Gabro talon muiden kuin makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun käytetään säteilysuojausta. C 28.5 28.0 27.5 27.0 26.5 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 23.5 23.0 22.5 Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 10. Gabro talon makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun käytetään säteilysuojausta. 13

C 34. Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han 33. 32. 31. 30. 29. 28. 27. 26. 25. 24. Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 11. Gabro talon muiden kuin makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun ei käytetä säteilysuojausta. C 39. 38. 37. 36. 35. 34. 33. 32. 31. 30. 29. 28. 27. 26. Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 12. Gabro talon makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun ei käytetä säteilysuojausta. 14

3.3 Energiataseet Kuvasta 13 nähdään Gabro pientalon energiatase kaukolämpötapaukselle. 250,0 Tuleva energia (kwh/m 2 ) 250,0 Häviöenergia (kwh/m 2 ) 200,0 150,0 LTO:n energia Lämmin vesi Iv:n patteri 200,0 150,0 Lämmin vesi Kon. ilmanvaihto 100,0 Huonepatterit 100,0 Vuoto 50,0 Aurinko Sis. lämpö 50,0 Johtuminen 0,0 0,0 Kuva 13. Gabro pientalon energiatase. 15

4 RET hirsitalo 4.1 E luku RET hirsitalo vastaa luvussa 2. esiteltyä RET pientaloa, mutta se on hirsirakenteinen, jolloin sen sallittu E luku on 198,5 kwh/m 2 eli 25 kwh/m 2 suurempi kuin perus RET talon. Laskennassa käytettiin maalämpö, kaukolämpö ja öljylämmitykselle vesiradiaattorilämmönjakoa (lämpötilataso 40/35 o C). Sähkölämmityksessä käytettiin sähköpattereita. Sähkölämmitystä lukuun ottamatta kaikissa tapauksissa käytettiin vesikiertoista ilmanvaihdon jälkilämmityspatteria. RET hirsitalon pohjakuva on esitetty kuvassa 1. Taulukossa 3 on esitetty RET hirsitalon laskennan keskeiset lähtötiedot ja tulokset vaihtoehdoille, joissa hyödynnetään maalämpöä, kaukolämpöä, sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisua tai öljylämmitys + aurinkokeräin+ varaava tulisija ratkaisua. RET hirsitalo täyttää kaukolämpö ja maalämpöratkaisuissa E lukuvaatimuksen suoraan vuoden 2012 energiamääräysten vaipan vertailuarvoilla. Öljy + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisussa päästään vaadittuun E lukuun, kun vaipan U arvoja, ilmanvuotolukua ja lämmön talteenoton vuosihyötysuhdetta parannetaan. Sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisussa päästään vaadittuun E lukuun vain, jos ilmanvuotolukua sekä vaipan U arvoa pienennetään hyvinkin paljon sekä lämmön talteenoton vuosihyötysuhdetta nostetaan. Taulukko 3. E vaatimukset täyttäviä RET hirsitalovaihtoehtoja. Maalämpöpumppu Kaukolämpö Sähkö + varaava tulisija vertailuarvot Sähkö + varaava tulisija, Öljylämmitys + varaava tulisija vertailuarvot Öljylämmitys + varaava tulisija, Ominaisuus Lämmönläpäisykertoimet, W/(m 2 K) alapohja maanvarainen 0,16 0,16 0,16 0,1 0,16 0,12 yläpohja 0,09 0,09 0,09 0,07 0,09 0,07 ulkoseinät 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 ikkunat 1 1 1 0,7 1 0,75 ulko ovet 1 1 1 0,55 1 0,7 Ilmanvuotoluku n 50 luku, 1/h 2,3 2,3 2,3 0,7 2,3 1,1 q 50 luku, m 3 /(h m 2 ) 2 2 2 0,6 2 1 IV ominaissähköteho, kw/(m 3 s) 2 2 2 2 2 2 LTO vuosihyötysuhde laitteelle, % 45 45 45 75 45 75 Lämmityksen ostoenergia Energiamuotojen osuudet, % sähkö 100 % (sis. maalämpöpumpun käyttämän sähkön ja sähkölämmityksen) kaukolämpö 100 % sähkö 85,1 %, puu 14,9 % sähkö 79,6 %, puu 20,4 % öljy 89,6 %, puu 10,4 % öljy 86,9 %, puu 13,1 % Sähköinen ivlämmityspatteri ei ei kyllä kyllä ei ei E luku, kwh/(m 2 a) 161 181,2 260,1 198,2 238,3 198,4 16

4.2 Energiataseet Kuvasta 14 nähdään RET hirsitalon energiatase kaukolämpötapaukselle. 250,0 Tuleva energia (kwh/m 2 ) 250,0 Häviöenergia (kwh/m 2 ) 200,0 LTO:n energia Lämmin vesi 200,0 Lämmin vesi 150,0 Iv:n patteri 150,0 Kon. ilmanvaihto 100,0 Huonepatterit Aurinko 100,0 Vuoto Johtuminen 50,0 Sis. lämpö 50,0 0,0 0,0 Kuva 14. RET hirsitalon energiatase. 17

5 Jukka pientalo 5.1 E luku Jukka pientalo on yksikerroksinen talo, jonka lämmitetty nettoala on 110 m². Laskennassa käytettiin maalämpö, kaukolämpö ja öljylämmitykselle vesiradiaattorilämmönjakoa (lämpötilataso 40/35 o C). Sähkölämmityksessä käytettiin sähköpattereita. Sähkölämmitystä lukuun ottamatta kaikissa tapauksissa käytettiin vesikiertoista ilmanvaihdon jälkilämmityspatteria. Jukka pientalolle uusien vuoden 2012 energiamääräysten mukainen E lukuvaatimus on 204 kwh/m². Kuvassa 15 on esitetty Jukka pientalon pohjakuva ja kuvassa 16 on esitetty julkisivu kahteen eri ilmansuuntaan. Kuva 15. Jukka pientalon pohjakuva. Kuva 16. Jukka pientalon julkisivu. 18

Taulukossa 4 on esitetty Jukka pientalon laskennan keskeiset lähtötiedot ja tulokset vaihtoehdoille, joissa käytetään maalämpöä, kaukolämpöä, sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisua tai öljylämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisua. Sekä kauko että maalämmölle Jukka pientalo täytti E lukuvaatimuksen reilusti vertailuarvoilla. Sekä sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisussa että öljylämmitys + aurinkokeräin + varaava tulisija ratkaisussa riitti, että nostettiin lämmön talteenoton vuosihyötysuhdetta hieman, jotta E lukuvaatimus täyttyi. Taulukko 4. E lukuvaatimukset täyttäviä Jukka pientalovaihtoehtoja. Maalämpöpumppu Kaukolämpö Sähkö + varaava tulisija vertailuarvot Sähkö + varaava tulisija, Öljylämmitys + varaava tulisija vertailuarvot Öljylämmitys + varaava tulisija, Ominaisuus Lämmönläpäisykertoimet, W/(m 2 K) alapohja maanvarainen 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 yläpohja 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 ulkoseinät 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 ikkunat 1 1 1 1 1 1 ulko ovet 1 1 1 1 1 1 Ilmanvuotoluku n 50 luku, 1/h 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 q 50 luku, m 3 /(h m 2 ) 2 2 2 2 2 2 IV ominaissähköteho, kw/(m 3 s) 2 2 2 2 2 2 LTO vuosihyötysuhde laitteelle, % 45 45 45 60 45 60 Lämmityksen ostoenergia Energiamuotojen osuudet, % sähkö 100 % (sis. maalämpöpumpun käyttämän sähkön ja sähkölämmityksen) kaukolämpö 100 % sähkö 76,9 %, puu 23,1 % sähkö 74,8 %, puu 25,2 % öljy 84,6 %, puu 15,4 % öljy 83,5 %, puu 16,5 % Sähköinen ivlämmityspatteri ei ei kyllä kyllä ei ei E luku, kwh/(m 2 a) 163,7 180 215,6 200,1 211,2 200 5.2 Kesäajan sisälämpötilat Kuvista 17 ja 18 nähdään sisälämpötilojen vaihtelu kesäkuukausina Jukka pientalolle, kun sälekaihtimet ja markiisit suojaavat auringolta. Kuvista 19 ja 20 nähdään puolestaan sisälämpötilojen vaihtelu, kun ei ole säteilysuojausta. 19

C Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 23.5 23.0 22.5 22.0 21.5 21.0 Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 17. Jukka pientalon muiden kuin makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun käytetään säteilysuojausta. C 27.0 26.5 Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 23.5 23.0 22.5 22.0 21.5 21.0 Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 18. Jukka pientalon makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun käytetään säteilysuojausta. 20

C Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han 29. 28. 27. 26. 25. 24. 23. 22. 21. Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 19. Jukka pientalon muiden kuin makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun ei käytetä säteilysuojausta. C 36. Koko simulointiajanjakso: 1.6.2011:sta 31.8.2011:han 34. 32. 30. 28. 26. 24. 22. Kes Hei Elo 3800. 4000. 4200. 4400. 4600. 4800. 5000. 5200. 5400. 5600. 5800. Ilman lämpötila huoneen keskikorkeudella, Deg-C Operatiivinen lämpötila, Deg-C Kuva 20. Jukka pientalon makuuhuoneiden sisälämpötilat kesällä, kun ei käytetä säteilysuojausta. 21

5.3 Energiataseet Kuvasta 21 nähdään Jukka pientalon energiatase kaukolämpötapaukselle. Tuleva energia (kwh/m 2 ) Häviöenergia (kwh/m 2 ) 250,0 250,0 200,0 150,0 100,0 LTO:n energia Lämmin vesi Iv:n patteri Huonepatterit Aurinko Sis. lämpö 200,0 150,0 100,0 Lämmin vesi Kon. ilmanvaihto Vuoto Johtuminen 50,0 50,0 0,0 0,0 Kuva 21. Jukka pientalon energiatase. 22

6 Lisätarkastelut Lisätarkasteluina tutkittiin kahden ulkoilma ilma lämpöpumpun liittämistä sähkölämmityksellä varustettuun taloon. Toinen on muusta lämmitysjärjestelmästä irrallinen ns. split laite, joka syöttää lämmön yhteen pisteeseen. Toinen on lämmitysjärjestelmään integroitu ulkoilma ilma lämpöpumppu. RakMk D3:n määräysten mukaan edellisen lämmön tuotoksi lasketaan 1000 kwh. Jälkimmäisen lämmöntuotto riippuu tehomitoituksesta. Suurimmillaan se on RakMk D5:n mukaan 85 % tilojen lämmityksen tarpeesta, kun lämpöpumppu peittää vastaavasta tehontarpeesta 70 %. Kummankin lämpöpumpun lämpökerroin on suurimmillaan 2,8. Kumpikin näistä kahdesta lämpöpumpputyypistä laskettiin mahdollisimman tehokkaana ratkaisuna. Aurinkokerääjän sisältävissä lämmitysjärjestelmissä varaaja on kooltaan 1000 l. Näissä lisätarkasteluissa ei ole mukana kerääjää ja siksi varaajan koko on 300 l ja samalla sen lämpöhäviöt ovat pienemmät. 1000 kwh lämpöä tuottava split lämpöpumppu mahdollistaa esim. hieman huonomman vaipan tiiviyden tai lämmöneristystason. Ero ei ole kuitenkaan suuri pelkkään sähkölämmitykseen verrattuna. Kiinteä ulkoilmalämpöpumppu, joka tuottaa 85 % tilojen lämmitystarpeesta, mahdollistaa selvästi heikomman vaipan eristystason, tiiviyden tai lämmön talteenoton hyötysuhteen (taulukko 5) 23

Taulukko 5. Määräykset täyttäviä pientaloja, joissa on energianlähteenä sähkölämmitys ja ulkoilmalämpöpumppu. Yhdessä Gabro talossa on myös öljylämmitys. Lyhennykset ja laskennan lähtötiedot esitetään taulukossa 6. Vaippa LTO E E q50 Lattia Katto Seinät Ovet Ikkunat Vaatimus Arvo Talo Lämmitys m3/m2/h W/Km2 W/Km2 W/Km2 W/Km2 W/Km2 % kwh/m2 kwh/m2 Gabro Sähkö 1,0 0,10 0,07 0,12 0,70 0,70 0,85 160,7 160,4 Gabro Sähkö+split lp 1,0 0,10 0,07 0,12 0,75 0,75 0,80 160,7 154,8 Gabro Sähkö+kiinteä ulkoilma lp 2,0 0,15 0,12 0,15 0,70 1,0 0,50 160,7 156,0 Gabro Öljy 1,0 0,14 0,07 0,12 0,70 0,65 0,85 160,7 159,1 RET Sähkö 1,0 0,15 0,07 0,12 0,70 0,75 0,75 173,5 170,1 RET Sähkö+split lp 1,0 0,15 0,07 0,17 0,70 0,75 0,75 173,5 170,0 RET Sähkö+kiinteä ulkoilma lp 4,0 0,16 0,09 0,17 1,0 1,0 0,45 173,5 169,1 RET hirsitalo Sähkö 1,0 0,10 0,07 0,4 0,7 0,75 0,85 198,5 198,4 RET hirsitalo Sähkö+split lp 1,0 0,13 0,07 0,4 0,7 0,75 0,80 198,5 198,4 RET hirsitalo Sähkö+kiinteä ulkoilma lp 4,0 0,16 0,10 0,4 1,0 1,2 0,45 198,5 198,4 Jukka Sähkö 2,0 0,10 0,10 0,17 1,0 1,0 0,80 204,0 202,9 Jukka Sähkö+split lp 2,0 0,13 0,10 0,17 1,0 1,0 0,55 204,0 203,2 Jukka Sähkö+kiinteä ulkoilma lp 4,0 0,20 0,15 0,17 1,2 1,3 0,45 204,0 179,4 Hirsi Jukka Sähkö 2,0 0,12 0,08 0,40 0,80 1,00 0,80 229,0 226,0 Hirsi Jukka Sähkö+split lp 3,0 0,12 0,10 0,40 0,80 0,90 0,70 229,0 228,6 Hirsi Jukka Sähkö+kiinteä ulkoilma lp 4,0 0,15 0,15 0,40 1,00 1,00 0,45 229,0 191,7 24

Taulukko 6. Lisätarkastelun lähtötietoja ja merkintöjä. Split lp: Ns. rautakaupasta ostettava split ulkoilma ilma lämpöpumppu, jonka lämmöntuotto on 1000 kwh/a. Laskelmissa on yksi tällainen, mutta niitä voisi olla enemmänkin. Kiinteä ulkoilma lp: Ulkoilma ilma lämpöpumppu, joka on kiinteä osa lämmitysjärjestelmää. Tarkasteltu RakMK D5:n mukaista parasta vaihtoehtoa, jossa lämpökerroin on 2,8 ja lämpöpumppu peittää 85 % lämmöntarpeesta LTO: LTO laitteen hyötysuhde on ns. laitehyötysuhde (ei vuosihyötysuhde). Jäätymisen vaikutus otetaan huomioon rajoittamalla jäteilman lämpötila arvoihin 0 tai 5 o C laitetyypistä riippuen. Takka: Kaikissa taloissa on takka, joka tuottaa 2000 kwh lämpöä. Lämpimän veden kierto: Ei ole Aurinkokerääjä: Ei ole 25

7 Yhteenveto Kaikissa tutkituissa taloissa vuoden 2012 rakentamismääräysten mukainen E luku saavutettiin suoraan vertailuarvoilla käytettäessä maalämpöpumppua tai kaukolämmitystä. Pienessä Jukka talossa E lukuvaatimus saavutettiin myös sähkö + aurinkokeräin + varaava tulisija sekä öljy + aurinkokeräin ja varaava tulisijajärjestelmillä, kun lämmön talteenoton hyötysuhdetta nostettiin hieman. Suuremmissa RET, RET hirsi ja Gabro taloissa täytyi pienentää myös ilmanvuotolukua sekä vaipan U arvoa. RET hirsitalossa sähkö + aurinkokerääjä + varaava takka tapauksessa on hyvin vaikea päästä realistisilla arvoilla vaadittuun E lukuun. Muissa sähkö + aurinkokerääjä + varaava tulisija sekä öljy + aurinkokerääjä + varaava tulisijatapauksissa vaadittuun E lukuun päästään, jos vaipan tiiviyttä ja lämmöneristystä parannetaan sekä lämmön talteenoton hyötysuhdetta nostetaan. Suuremmissa taloissa ei näyttänyt vaikuttavan paljon, että onko kyseessä yksi vai kaksikerroksinen rakennus. RET ja Gabro pientaloilla oli molemmilla pienennettävä vaipan U arvoja ja ilmatiiviyttä sekä nostettava lämmön talteenoton hyötysuhdetta. Aurinkosuojauksilla on huomattava vaikutus kesäajan sisälämpötiloihin. Kun käytetään ulkopuolisia markiiseja ja säleverhoja, kesäajan lämpötilat pysyvät hyväksyttävällä tasolla. Ilman em. säteilysuojauksia sisälämpötilat nousevat talotyypistä ja tilasta riippuen tasolle 30 40 o C 26