Energiaa säästävä pientalo

Matalaenergiarakentaminen Energiaa säästävä pientalo Suunnitteluohje matalaenergiarakentamiseen Versio 1.0 1

Matalaenergiarakentaminen Alkusanat Suomessa kiinteistöjen energiankulutus on lähes 30 % energian kokonaiskulutuksesta. Noin 40 % tästä kuluu rakennusten tilojen lämmitykseen. Suurin lämmitysenergian kuluttajaryhmä noin 30 % osuudellaan ovat pientalot. Kiinteistöjen energiatalouteen vaikuttaminen onkin yhteiskunnan kannalta merkittävä keino hillitä energiankulutuksen kasvua ja vähentää kasvihuonekaasupäästöjä, sillä rakennusten lämmitys ja sähkönkäyttö aiheuttavat noin 40 % osuuden Suomen hiilidioksidipäästöistä. Energiankulutuksen pienentämiseen pyrkii myös EU, joka kehittelee mm. energiatodistuskäytäntöä rakennusten energiankulutuksen toteamiseksi. Yksityiselle henkilölle pientalohanke on usein elämän suurin investointi. Näin ollen pientalon ominaisuuksia kannattaa harkita huolella myös energiankulutuksen kannalta. Rakennuksen energiankulutusta pienentämällä vaikutetaan merkittävästi asumiskustannuksiin vuosikymmenten ajan ja samalla talon arvo säilyy. Matalaenergiatalo on muutenkin miellyttävä. Siltä edellytetään hyvää suunnittelua mm. ulkovaipparakenteiden ja LVIS-järjestelmien suhteen. Ulkovaipan hyvä lämmöneristys ja oikein mitoitettu ilmanvaihto tasaavat lämpötilaeroja ja lisäävät viihtyvyyttä. Matalaenergiatalossa ei ole kylmiä pintoja eikä vedon tunnetta. Puu sopii erityisen hyvin matalaenergiatalon rakennusmateriaaliksi. Kun rakennuksen käytön aikainen energiankulutus puolitetaan, korostuu vastaavasti rakennusmateriaaleihin ja rakentamiseen sitoutuvan energian merkitys. Puutalon rakennusmateriaaleihin ja rakentamiseen sitoutuva energia on esimerkiksi alle puolet betonirakennukseen sitoutuvasta energiasta. Rakentamisen ja käytön aikaisen energiankulutuksen pienenemisen lisäksi ilmastomuutokseen vaikuttaa itse puumateriaalin sitoma hiilidioksidi (n. 1 tonni hiilidioksidia/kasvava puu-m 3 ), joka varastoidaan rakennukseen vuosikymmeniksi. Uusiutuva puumateriaali on kierrätettävää ja poltettunakin se vapauttaa vain sitomansa hiilidioksidin ja korvaa samalla fossiilisia polttoaineita. Tämän ohjeen tarkoituksena on esittää mitä matalaenergiarakentaminen käytännössä tarkoittaa, kuinka lämmitysenergiankulutusta vähennetään 50 % nykyisestä peruspientalon tasosta ja kuinka matalaenergiapuutalo toteutetaan. Esitetyt energiankulutustiedot perustuvat VTT:n laskelmiin. Rakennuskustannuslaskelmat on tehty Mittaviiva Oy:ssä. Tämän ohjeen lopussa esitetyt rakennetyypit ja rakenteiden liittymät perustuvat avoimeen puurakennusjärjestelmään. Kesäkuussa 2006 Wood Focus Oy 2

Matalaenergiarakentaminen Sisällys Käsitteitä... 4 1.0 Matalaenergiarakentaminen... 5 1.1 Mikä on matalaenergiatalo...5 1.2 Lämpöhäviöt...6 2.0 Lämmitysenergiankulutuksen pienentäminen... 8 2.1 Rakenteiden lämmöneristyksen parantaminen...8 2.2 Rakenteiden ilmanpitävyyden merkitys...10 2.3 Ikkunoiden merkitys...18 2.4 Ilmanvaihdon merkitys...19 2.5 Lämmitysjärjestelmän merkitys...20 3.0 Pientalon energiankulutus... 21 3.1 Lämmitysenergiankulutuksen vertailulaskelmat...21 3.2 Rakentamismääräyskokoelman mukaisen pientalon lämmitysenergiankulutus...22 3.3 Matalaenergiapuutalon lämmitysenergiankulutus...23 3.4 Talon arkkitehtuurin vaikutus lämmitysenergiankulutukseen...25 4.0 Puurakenteiden vaikutus sisäilman laatuun... 26 4.1 Huoneilman lämpötilan ja ilmankosteuden vaikutus asumisviihtyvyyteen...26 4.2 Huoneilman kosteuden hallinta...27 4.3 Hygroskooppinen pintaverhousmateriaali huoneilman kosteuden tasaajana...27 5.0 Rakennus- ja energiakustannukset... 29 5.1 Kustannuslaskelmien lähtötiedot...29 5.2 Kustannuslaskelmien tulokset...31 5.3 Lisäkustannusten takaisinmaksuaika...31 5.4 Johtopäätökset matalaenergiatalon rakennus- ja energiakustannuksista...34 Lähteet... 35 LIITE 1 3

Matalaenergiarakentaminen Käsitteitä Normitalo Pientalon lämmöneristys on toteutettu Suomen rakentamismääräyskokoelman vähimmäisvaatimusten mukaan. Ulkovaippa Alapohjan, ulkoseinien, yläpohjan, ikkunoiden ja ulko-ovien muodostama kokonaisuus. Lämmöntalteenottolaite (LTO-laite) Ilmanvaihtokoneessa oleva lämmönsiirtolaite, jolla saadaan poistoilmassa olevaa lämpöä talteen. U-arvo Lämmönläpäisykerroin, joka kuvaa rakenteen lämmöneristyskykyä. Mitä pienempi lämmönläpäisykerroin on sitä parempi on rakenteen lämmöneristyskyky. Lämmitysenergiankulutus Rakennuksen lämmitykseen kuluva energia [kwh/m 2 ]. Lämmitysenergiankulutus ilmoitetaan pinta-alan suhteen, jossa pinta-ala lasketaan kuten kerrosala, mutta rajapintana käytetään lämmöneristeen ulkopintaa (puuseinässä tuulensuojan ulkopinta) Lämpöhäviö Lämmitystehontarve, joka syntyy lämmön siirtymisestä rakenteen läpi tai ilmanvaihdon ja ilmavuotojen kautta. Lämpöviihtyvyys Kuvaa sitä, että kuinka miellyttävänä tai epämiellyttävänä ihminen aistii välittömän ympäristönsä lämpöolot. 4

Matalaenergiarakentaminen 1.0 Matalaenergiarakentaminen 1.1 Mikä on matalaenergiatalo Matalaenergiatalolla tarkoitetaan pientaloa, jonka tilojen lämmitysenergiankulutus on vähintään 50 % pienempi kuin Suomen rakentamismääräyskokoelman vähimmäisvaatimusten mukaan toteutetun talon (normitalo). Kun matalaenergiatalo kuluttaa tavanomaiseen taloon nähden huomattavasti vähemmän energiaa, energiamuodolla ja sen hinnalla ei ole niin ratkaisevaa vaikutusta. Matalaenergiarakentamisessa käytetään mahdollisimman yksinkertaisia rakenne- ja laiteratkaisuja kustannustehokkuus huomioiden, jolloin syntyy merkittäviä seurannaisvaikutuksia. Matalaenergiarakentamisen seurannaisvaikutuksia Energialasku pienenee. Hyvä ja tarpeenmukainen sisäilmasto ja sen hallinta ovat helppoja toteuttaa. Lämmitystehontarpeet, liittymistehot, perusmaksut, lämmönsiirtimet ja lämmönluovuttimet pienenevät, kun rakennuksen talotekniikka on mitoitettu vastaamaan kulutusta. Hyvin lämpöä eristävien ikkunoiden alla ei tarvita lämmityspattereita. Matalaenergiarakentamisessa tärkeimmät energiansäästöperiaatteet ovat rakennuksen ulkovaipparakenteiden sekä ilmanvaihdon lämpöhäviöiden pienentäminen, koska suurin osa lämmitysenergiasta häviää näiden kautta. Tämän lisäksi matalaenergiarakentamisessa pyritään pienentämään myös vedenlämmittämisen sekä valaistuksen ja kodinkoneiden energiankulutusta taloteknisillä suunnittelu-, mitoitus- ja laiteratkaisuilla. 5

Matalaenergiarakentaminen 1.2 Lämpöhäviöt Pientalon lämpöhäviöt muodostuvat kolmesta tekijästä, joita pienentämällä saadaan toteutettua matalaenergiatalo. Pientalon lämpöhäviöt Lämpöhäviöt ulkovaipparakenteiden läpi. Lämpöhäviöt ilmanvaihdon ja ilmavuotojen kautta. Lämpöhäviöt järjestelmien kautta. Ulkovaipparakenteiden lämpöhäviöt kuluttavat eniten lämmitysenergiaa. Siksi rakenteiden hyvä lämmöneristys on tärkein energiankulutusta pienentävä tekijä. Ilmanvaihdon ja rakenteiden ilmavuotojen osuus lämmitysenergiankulutuksessa on myös suuri. Järjestelmien lämpöhäviöillä tarkoitetaan esimerkiksi lämpimän käyttöveden kiertojohtojen lämpöhäviötä, jonka osuus käyttöveden lämmitysenergiasta voi olla jopa lähes 50 %. Kiertovesijohtojen lämpöhäviö on talvisin osa rakennuksen lämmitystä, mutta suuren osan vuotta se kuluu hukkaan. 6

Matalaenergiarakentaminen Ilmanvaihto ja ilmavuodot Painovoimainen ilmanvaihto: HÄVIÖ 57 % Koneellinen ilmanvaihto (LTO 65 %): HÄVIÖ 35 % Yläpohja HÄVIÖ 8 % HÄVIÖ 12 % Ulkoseinät HÄVIÖ 13 % HÄVIÖ 19 % Ikkunat ja ovet HÄVIÖ 15 % HÄVIÖ 24 % Alapohja HÄVIÖ 7 % HÄVIÖ 10 % Tekstin värien selite Rakennuksessa painovoimainen ilmanvaihto Rakennuksessa koneellinen ilmanvaihto Kuva 1. Tyypillinen jakauma ulkovaipparakenteiden ja ilmanvaihdon kautta tapahtuvista lämpöhäviöistä pientalossa. 7

Matalaenergiarakentaminen 2.0 Lämmitysenergiankulutuksen pienentäminen Lämpöhäviöiden pienentämiseksi matalaenergiatalon rakenteet ja talotekniikka tulee suunnitella kokonaisuutena. Tällöin varmistetaan, että saavutetaan energiankulutuksen ja kustannusten näkökulmasta optimaaliset ratkaisut. 2.1 Rakenteiden lämmöneristyksen parantaminen Ulkovaipparakenteiden läpi tapahtuvia lämpöhäviöitä pienennetään lämmöneristystä parantamalla. Käytännössä tämä tarkoittaa lämmöneristepaksuuden suurentamista sekä paremmin lämpöä eristävien ikkunoiden ja ulko-ovien käyttöä. Suunniteltaessa puurakenteisen pientalon lämmöneristys Suomen rakentamismääräyskokoelman U-arvovaatimusten mukaan, saadaan esimerkiksi ulkoseinän lämmöneristepaksuudeksi tällöin noin 175 mm (villaeriste). Matalaenergiatalossa vastaavasti ulkoseinän lämmöneristepaksuus on 250.320 mm (ks. taulukko 1). Lämmöneristepaksuus on luonnollisesti riippuvainen lämmöneristeen lämmönjohtavuudesta, joten esimerkiksi polyuretaanilämmöneristeillä voidaan saavuttaa edellä mainittuja eristepaksuuksia ohuempia ratkaisuja. Normaalia paksummat ulkoseinät eivät kuitenkaan vaikuta rakennuksen kerrosalan laskentaan, joten matalaenergiarakentaminen ei pienennä talon hyötypintaalaa. Maankäyttö- ja rakennuslaki 115 Kerrosala Tontin tai rakennuspaikan kerrosalalla tarkoitetaan sille rakennettaviksi sallittujen rakennusten yhteenlaskettua kerrosalaa. Rakennuksen kerros sijaitsee kokonaan tai pääasiallisesti maanpinnan yläpuolella, kellarikerros kokonaan tai pääasiallisesti maanpinnan alapuolella ja mahdollinen ullakko pääasiallisesti julkisivun ja vesikaton leikkauslinjan tasoa ylempänä kerroksen yläpuolella. Asemakaavassa voidaan sallia useamman kuin yhden kellarikerroksen rakentaminen sekä rakennuksen pääasiallisen käyttötarkoituksen mukaisten tilojen sijoittaminen maanpinnan alapuolelle tai ullakon tasolle. Rakennuksen kerrosalaan luetaan kerrosten alat ulkoseinien ulkopinnan mukaan laskettuina ja se kellarikerroksen tai ullakon ala, johon sijoitetaan tai voidaan näiden tilojen sijainnista, yhteyksistä, koosta, valoisuudesta ja muista ominaisuuksista päätellen sijoittaa rakennuksen pääasiallisen käyttötarkoituksen mukaisia tiloja. Jos ulkoseinän paksuus on enemmän kuin 250 millimetriä, saa rakennuksen kerrosala ylittää muutoin rakennettavaksi sallitun kerrosalan tästä aiheutuvan pinta-alan verran. 8

Matalaenergiarakentaminen Taulukko 1. Rakentamismääräysten mukaiset U-arvot ja ohjeelliset eristepaksuudet sekä vastaavat matalaenergiatalon arvot. RakMK, osa C3 Matalaenergiatalo Rakennusosa U-arvo Eristepaksuus 2) U-arvo Eristepaksuus 2) Ulkoseinä Yläpohja Maanvarainen alapohja 0,25 W/m 2 K 175 mm 0,20.0,11 W/m 2 K 250.320 mm 0,16 W/m 2 K 300 mm 0,14.0,08 W/m 2 K 400.500 mm 0,25 W/m 2 K 150 mm 0,25.0,15 W/m 2 K 150.250 mm Tuuletettu alapohja tuuletusaukot perustuksissa 1) ulkoilmaa vasten oleva lattia Ovi Ikkuna 0,20 W/m 2 K 300.350 mm 0,20.0,10 W/m 2 K 300.450 mm 0,16 W/m 2 K 400 mm -- -- 1,40 W/m 2 K -- 0,40 W/m 2 K -- 1,40 W/m 2 K -- 0,80.1,20 W/m 2 K -- 1) Perustusten tuuletusaukkojen yhteenlaskettu pinta-ala saa olla enintään 8 alapohjan pinta-alasta. 2) Villaeriste tai polystyreenieriste. Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa C3 esitettyjen U-arvovaatimusten täyttyminen osoitetaan U-arvolaskelmalla. Tällaisessa laskelmassa tarkastellaan 1 m 2 :n suuruista aluetta rakenteesta ja siinä tulee huomioida sellaiset rakenteessa toistuvat kylmäsillat, jotka osuvat tälle tarkasteltavalle 1 m 2 :n alueelle. Määritettäessä rakenteen lämpöhäviötä, tarvitaan rakenteen tarkka U-arvo. Tämä tarkoittaa sitä, että U-arvolaskelmassa tulee huomioida kaikki rakenteen pinta-alalla olevat kylmäsillat, kuten ikkunapalkit ja rakenteiden väliset liitosalueet. U-arvon määritysalue, kun osoitetaan rakenteen lämmöneristyksen määräystenmukaisuutta U-arvon määritysalue, kun määritetään rakenteen lämpöhäviötä 1 m 2 Tarkastellaan koko rakenteen pinta-alaa Kuva 2. U-arvon määritysalue eri tapauksissa. 9

Matalaenergiarakentaminen U-arvojen vaikutus ulkovaipan lämpöhäviöön Kuva 3. U-arvojen vaikutus ulkovaipan lämpöhäviöön sisä- ja ulkoilman yhden asteen lämpötilaerolla (ikkunoiden ja ulko-ovien lämpöhäviöitä ei ole huomioitu). 2.2 Rakenteiden ilmanpitävyyden merkitys Rakenteiden lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan sekä asumisviihtyvyyden kannalta on erityisen tärkeää, että ulkovaipparakenteet ovat ilmanpitäviä. Rakenteiden ilmanpitävyydestä tulee huolehtia kaikessa rakentamisessa, mutta matalaenergiarakentamisessa siihen tulee kiinnittää erityistä huomiota. Ulkovaipparakenteiden heikko ilmanpitävyys lisää energiankulutusta monesta syystä. Se mm. heikentää lämmöneristyksen toimintaa, lisää vuotoilman lämpöhäviötä, viilentää rakenteiden pintoja ja heikentää ilmanvaihdon sekä lämmöntalteenoton toimintaa. Näistä on seurauksena asumisviihtyvyyden heikkeneminen ja vedon tunne asunnossa. Jos asumisviihtyvyyttä tällöin pyritään korjaamaan nostamalla asunnon lämpötilaa, lisää se lämmitysenergiankulutusta edelleen, koska sisäilman lämpötilan kohottaminen yhdellä asteella lisää lämmitysenergian tarvetta noin 5 %. 10

Matalaenergiarakentaminen Huonon ilmanpitävyyden seurannaisvaikutuksia Rakenteeseen pääsevä ulkoilma heikentää lämmöneristystä ja alentaa pintalämpötilaa. Ullakon puhalluseristeet saattavat siirtyä ilmavirtauksen mukana. Vuotoilmavirrat ohittavat ilmanvaihdon lämmöntalteenoton. Ilmanvaihto ei toimi suunnitellusti, koska korvausilmaa tulee taloon hallitsemattomasti. Asunnossa on vedon tunnetta. Asunnon mukavuuslämmityksen tarve lisääntyy. Kosteusriskit rakenteissa. Suomen rakentamismääräykset eivät aseta vaatimusta rakenteiden ilmanpitävyydelle, mutta suositeltavana rakennuksen ilmavuotolukuna pidetään n 50 = 1,0 1/h. Ilmavuotoluku kuvaa ulkovaipan läpi tapahtuvaa ilmavirtausta rakennuksen ali- ja ylipaineessa ja se mitataan 50 Pa:n ulko- ja sisäilman paine-erolla. Ilmavuotoluku n 50 = 1,0 1/h tarkoittaa siis sitä, että rakennuksen vaipan läpi virtaa yksi rakennuksen ilmatilavuus tunnissa, kun paine-ero sisä- ja ulkoilman välillä on 50 Pa. Ilmanpitävyyden vaikutus tilojen lämmitysenergiantarpeeseen on esitetty kuvassa 4. 11

Matalaenergiarakentaminen Ilmavuotoluvun vaikutus lämmitysenergiankulutukseen kwh / m 2 = Lämmitysenergiankulutus rakennuksen pinta-alan suhteen. Pinta-ala lasketaan kuten kerrosala, mutta rajapintana käytetään lämmöneristeen ulkopintaa (puuseinässä tuulensuojan ulkopinta). Kuva 4. Ulkovaipan ilmanpitävyyden vaikutus rakennuksen lämmitysenergiankulutukseen. Rakennuksen ilmanpitävyydestä puhuttaessa, tulee helposti esille termi pullotalo. Kyseinen termi syntyi 1970-luvulla, kun alettiin rakentaa tiiviitä taloja, joista puuttui toimiva ilmanvaihto. Tuolloin koneellinen ilmanvaihto teki vasta tuloaan ja painovoimaista ilmanvaihtoa ei kehitetty. Painovoimaisen ilmanvaihdon toiminnan varmistaminen oli muutenkin ongelmallinen, koska tuolloin oli muodikasta rakentaa yksikerroksisia ja matalia pientaloja. Ilmanvaihdon puutteiden lisäksi 1970-luvun pientaloissa sisäilmanongelmia lisäsi rakennustarvikkeiden päästöt. Nykyisin ilmanvaihtolaitteet, rakennustapa ja materiaalit ovat kehittyneempiä, joten pullotalo käsite voidaan unohtaa. 12

Matalaenergiarakentaminen Pientalon ulkovaipan tyypillisiä ilmavuotokohtia on esitetty kuvassa 5. Hyvän ilmanpitävyyden toteuttaminen puutaloon ei vaadi rakenteilta mitään erikoista. Riittää, kun rakenteet tehdään huolellisesti ja oikein. 1 Ilmansulun ulkopuolelle tehtyjen IV-asennusten läpiviennit 2 Ilmansulun ulkopuolelle tehtyjen sähköasennusten läpiviennit 3 Viemäreiden läpiviennit alapohjassa 4 Viemärin tuuletusputken läpivienti yläpohjassa 5 Savuhormin läpivienti yläpohjassa 6 Sähköpääkeskuksen johtojen läpiviennit alapohjassa 7 Kantavien väliseinien liittymät 8 Ulkovaipparakenteiden liittymät 9 Elementtien saumat 10 Tuulettuvan ja maanvaraisen alapohjan liittymä 11 Ikkunoiden ja ovien liittymät Kuva 5. Pientalon tyypillisiä ilmavuotokohtia. 13

Matalaenergiarakentaminen Kuva 6. Ilmanpitävyyden toteuttaminen ala- ja välipohjaliittymissä. 14

Matalaenergiarakentaminen Kuva 7. Ilmanpitävyyden toteuttaminen yläpohjaliittymissä. 15

Matalaenergiarakentaminen Kuva 8. Ilmanpitävyyden toteuttaminen nurkka- ja ikkunaliittymissä. 16

Matalaenergiarakentaminen Kuva 9. Ilmanpitävyyden toteuttaminen läpivienneissä. 17

Matalaenergiarakentaminen Esimerkkejä toimenpiteistä puutalon ilmatiiveyden varmistamiseksi Rakenteen ilmansulun tulee olla yhtenäinen koko ulkovaipan alueella. Ilmansulkuna voi olla esimerkiksi höyrynsulkumuovi tai rakennuspaperi, joka asennetaan lämmöneristyksen sisäpintaan tai lämmöneristyskerrokseen korkeintaan yhden neljäsosan syvyydelle koko eristyspaksuudesta rakenteen sisäpinnasta lukien. Sähköasennukset on hyvä tehdä ilmansulun sisäpuolelle ja rajoittaa rakenteen läpi johtavia johdotuksia. Ilmanvaihtokoneelta huoneisiin johtavat putket tulisi asentaa ilmansulun sisäpuolelle alas laskettuun kattoon tai väliseiniin. Yläpohjan lämmöneristekerros ei ole oikea paikka LVI-asennuksille. Ilmansulun läpiviennit tulee tiivistää tähän tarkoitukseen olevilla läpivientikappaleilla tai muulla hyväksi havaitulla tiivistysmenetelmällä. Rakenteen tuulensuojan tulee olla yhtenäinen koko lämmöneristetyllä ulkovaipan alueella. Tuulensuojan läpiviennit tulee tiivistää tähän tarkoitukseen olevilla läpivientikappaleilla tai muulla hyväksi havaitulla tiivistysmenetelmällä. 2.3 Ikkunoiden merkitys Ikkunoiden ominaisuuksilla on merkitystä energiatalouteen, asumisviihtyvyyteen ja taloteknisiin ratkaisuihin. Tavallisen kolmilasisen puuikkunan karmi on lämmöneristävyydeltään lasirakennetta parempi, mutta uusimmilla lasirakenteilla varustetuissa ikkunoissa (U-arvo noin 1,0 W/m 2 K) tilanne on päinvastainen. Tavallisia ikkunoita käytettäessä niiden alle tarvitaan tavallisesti lämmönlähde, jotta vältetään sisäilman kosteuden tiivistyminen talvella ikkunoiden sisäpintaan. Lisäksi tavallisten ikkunoiden viileä sisäpinta saattaa aiheuttaa ns. kylmävedon tunteen, mikä taas vaikuttaa tarpeeseen lisätä lämpöä. Energiatehokkaat ikkunat ovat hieman kalliimpia kuin tavalliset ikkunat, mutta vastaavasti energiankulutuksessa saadaan säästöä ja esimerkiksi lämmityspatteriverkoston rakentaminen voidaan välttää. 18

Matalaenergiarakentaminen 2.4 Ilmanvaihdon merkitys Ilmanvaihdon lämpöhäviötä pienennetään lämmöntalteenotolla varustetun ilmanvaihdon avulla, joten ilmanvaihtolaitteen valintaan ja ilmanvaihtojärjestelmän suunnitteluun kannattaa sijoittaa. Erityisesti tulee kiinnittää huomiota lämmöntalteenottolaitteen vuosihyötysuhteeseen, jolla kuvataan laitteen todellista tehokkuutta (ks. kuva 10). Laitteen lämpötilahyötysuhde eli lämpötilakerroin - valmistaja ilmoittaa (parhaimmillaan 75.85 %) - määritetään mittauksella (tulo- ja poistoilmamäärä yhtä suuri) - tuloilman ja poistoilman lämpötilakertoimet ovat samat Laitteen vuosihyötysuhde - valmistaja ilmoittaa (parhaimmillaan 65.70 %) - voidaan laskea myös kaavalla 0,6 x lämpötilakerroin - huomioi esimerkiksi LTO-laitteen jäätymiseneston aiheuttaman hyötysuhteen alenemisen Esimerkki lämpötilakertoimesta Esimerkki erään LTO-laitteen vuosihyötysuhteesta Ulkoilma t u = 0 C Sisäilma t s = 21 C Likimääräismenetelmä Laitteen lämpötilakerroin: 58 % (mittaustulos) Lämmöntalteenottolaite Vuosihyötysuhde: 0,6 x 58 % = 35 % Tuloilman lämpötilakerroin η T = Jäteilma t j = 7 C ( 14 C 0 C) ( 21 C 0 C) = 67 % Poistoilman lämpötilakerroin η P = Tuloilma t tlto = 14 C ( 21 C 7 C) ( 21 C 0 C) = 67 % Valmistajan ilmoittama tarkka vuosihyötysuhde Paikkakunta: Helsinki Jäätymisenestosuojausasetus: + 5 C Vuosihyötysuhde: 53 % Likimääräismenetelmä antaa siis varmalla puolella olevan vastauksen Kuva 10. Esimerkki lämmöntalteenottolaitteen hyötysuhteiden määrittymisestä. Tuloilma Poistoilma 1 kwh Kulutus 5.10 kwh lämpöenergiaa takaisin Kuva 11. IV-laitteen lämmöntalteenotto palauttaa 5.10 kwh lämpöenergiaa takaisin 1 kwh:n sähköenergiankulutusta vastaan. 19

Matalaenergiarakentaminen LTO-laitteen vuosihyötysuhteen vaikutus lämmitysenergiankulutukseen kwh / m 2 = Lämmitysenergiankulutus rakennuksen pinta-alan suhteen. Pinta-ala lasketaan kuten kerrosala, mutta rajapintana käytetään lämmöneristeen ulkopintaa (puuseinässä tuulensuojan ulkopinta). Kuva 12. Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen vaikutus matalaenergiatalon tilojen lämmitysenergiankulutukseen. 2.5 Lämmitysjärjestelmän merkitys Matalaenergiatalossa ulkovaippa on hyvin lämmöneristetty ja ilmanpitävä, jolloin myös lämmöntarve on pieni. Tällöin ei lämmitysjärjestelmänkään tarvitse olla suuri. Matalaenergiatalon lämmitystapa voidaan valita monista eri vaihtoehdoista ja lämmityksessä voidaan soveltaa erilaisia lämmönjakotapoja. Esimerkiksi perinteinen lämmityspatteriverkosto voidaan korvata vaihtoehtoisilla, yksinkertaisemmilla ja taloudellisemmilla tavoilla. Matalaenergiataloissa on varsin yleisesti lattialämmitys. Se voidaan toteuttaa myös kevytrakenteiseen tuuletettuun alapohjaan (rossipohja). Varteenotettava lämmönjakotapa on tehdä lämmönjako suoraan ilmanvaihdon osana. Tällöin sisään puhallettava ilma lämmitetään huonekohtaisesti, jolloin termostaatit säätävät sopivan lämpötilatason. Tällainen lämmönjako reagoi nopeasti esimerkiksi takan luovuttamaan lämpötehoon, jolloin ylilämpöä ei synny helposti. 20

Matalaenergiarakentaminen 3.0 Pientalon energiankulutus 3.1 Lämmitysenergiankulutuksen vertailulaskelmat Seuraavassa on esitetty laskelmia, joilla on arvioitu pientalon lämmitysenergiankulutusta. Ensimmäisenä tapauksena tarkastellaan taloa, joka on toteutettu Suomen rakentamismääräyskokoelman vähimmäisvaatimusten mukaan ja sitten kyseiseen taloon tehdään erilaisia energiankulutusta vähentäviä toimenpiteitä. Toisena tapauksena tarkastellaan matalaenergiatalon lämmitysenergiankulutusta erilaisilla ulkovaipan ja talotekniikan ratkaisuilla. Tarkasteltava talo on molemmissa tapauksissa kuvan 13 mukainen puurunkoinen pientalo. Huoneistoala on sama kaikissa laskelmissa ja rakenteiden U-arvot sisältävät myös kylmäsiltojen vaikutuksen. NORMIPUUTALON PINTA-ALAT Kerrosala 135 m 2 Huoneistoala 121,5 m 2 Energialaskelma-ala 1) 133 m 2 MATALAENERGIAPUUTALON PINTA-ALAT Kerrosala 135 m 2 Huoneistoala 121,5 m 2 Energialaskelma-ala 1) 137 m 2 1) Pinta-ala laskettuna tuulensuojan ulkopinnan mukaan Kuva 13. Lämmitysenergiankulutuksen vertailulaskelmissa käytetty puutalo. 21

Matalaenergiarakentaminen 3.2 Rakentamismääräyskokoelman mukaisen pientalon lämmitysenergiankulutus Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa C3 on määritelty vähimmäisvaatimukset ulkovaipan U-arvoille. Vähimmäisvaatimusten mukaan suunniteltu ulkovaippa yhdessä ilmanvaihdon lämmöntalteenoton kanssa määrittelevät rakennukselle lämmitysenergiankulutuksen (taulukossa 2 talo 1). Tätä lämmitysenergiankulutuksen tasoa käytetään vertailutasona, kun osoitetaan lämmöneristyksen määräystenmukaisuuden täyttymistä. Mikäli jokin rakennusosa ei täytä U-arvon vähimmäisvaatimusta, voidaan käyttää kompensaatioperiaatetta. Tällöin U- arvoltaan heikomman rakennusosan vaikutus korvataan esimerkiksi ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa parantamalla. Tyypillisen suomalaisen peruspientalon lämmitysenergiankulutus on sijainnista riippuen 100.160 kwh/m 2. Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto on merkittävässä osassa, kun osoitetaan rakennuksen lämmöneristyksen määräystenmukaisuuden täyttymistä. Mikäli rakentaja haluaa tehdä painovoimaisella ilmanvaihdolla varustetun talon, edellyttää se matalaenergiarakenteiden käyttöä (taulukossa 2 talot 4 ja 5). Tällöin ulkovaipan rakenteiden paremmalla lämmöneristyksellä korvataan ilmanvaihdon lisäämä lämmitysenergiankulutus, jotta voidaan saavuttaa määräysten mukainen ratkaisu (taulukossa 2 talo 1). Taulukko 2. Normitalojen vaihtoehdot energiankulutuslaskelmissa. Tekijä Ulkoseinä Yläpohja Alapohja Ikkuna LTO:n vuosihyötysuhde Ilmanvuotoluku n 50 Normitalo 1 Normitalo 2 Normitalo 3 Normitalo 4 Normitalo 5 0,25 W/m 2 K 0,25 W/m 2 K 0,25 W/m 2 K 0,166 W/m 2 K 0,138 W/m 2 K 0,16 W/m 2 K 0,16 W/m 2 K 0,16 W/m 2 K 0,094 W/m 2 K 0,080 W/m 2 K 0,20 W/m 2 K 0,20 W/m 2 K 0,20 W/m 2 K 0,137 W/m 2 K 0,090 W/m 2 K 1,40 W/m 2 K 1,40 W/m 2 K 1,40 W/m 2 K 1,0 W/m 2 K 1,0 W/m 2 K 30 % 30 % 50 % -- -- 3 1/h 1 1/h 1 1/h 1 1/h 1 1/h Selityksiä Normitalo 1: Suomen rakentamismääräysten vähimmäisvaatimukset täyttävä talo Normitalo 2: Kuten talo 1, mutta ilmatiiveyttä parannettu Normitalo 3: Kuten talo 1, mutta ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa ja ilmatiiveyttä parannettu Normitalo 4: Matalaenergiarakenteet ja painovoimainen ilmanvaihto Normitalo 5: Matalaenergiarakenteet ja painovoimainen ilmanvaihto 22

Matalaenergiarakentaminen Normitalojen lämmitysenergiankulutus Vertailutaso (normitalo) kwh / m 2 = Lämmitysenergiankulutus rakennuksen pinta-alan suhteen. Pinta-ala lasketaan kuten kerrosala, mutta rajapintana käytetään lämmöneristeen ulkopintaa (puuseinässä tuulensuojan ulkopinta). Kuva 14. Määräystenmukaisten pientalojen lämmitysenergiankulutus (kuvan 13 talo taulukon 2 periaatteilla). Rakentamismääräyksissä edellytetään lämmöntalteenotolla varustetun ilmanvaihdon käyttöä ellei rakennuksen lämpöhäviötä pienennetä muilla keinoilla. 3.3 Matalaenergiapuutalon lämmitysenergiankulutus Matalaenergiapientalon lämmitysenergiankulutus on vähintään 50 % pienempi kuin rakentamismääräyskokoelman osan C3 vähimmäisvaatimusten mukaan toteutetun pientalon. Tämä tarkoittaa, että matalaenergiapientalon lämmitysenergiankulutus tulisi olla luokkaa 80 kwh/m 2. Lämmitysenergiankulutuksen pienentämiseen on monia keinoja. Mikäli hyödynnetään kaikki pientalomarkkinoiden parhaat ratkaisut, saadaan pelkästään lämpöhäviöitä pienentämällä pientalon lämmitystarvetta laskettua liki 60 %. Taulukossa 3 on esitetty erilaisia puutalojen matalaenergiaratkaisuja, joiden lämmitysenergiankulutuksen laskentatulokset on esitetty kuvassa 15. Laskennassa on käytetty kuvan 13 pientaloa, jossa on matalaenergiarakenteet. 23

Matalaenergiarakentaminen Taulukko 3. Matalaenergiapuutalojen vaihtoehdot energiankulutuslaskelmissa. Tekijä Matalaenergia- Matalaenergia- Matalaenergia- Matalaenergia- Matalaenergia- Matalaenergiatalo 1 talo 2 talo 3 talo 4 talo 5 talo 6 Ulkoseinä 0,166 W/m 2 K 0,166 W/m 2 K 0,166 W/m 2 K 0,138 W/m 2 K 0,138 W/m 2 K 0,153 W/m 2 K Yläpohja 0,094 W/m 2 K 0,080 W/m 2 K 0,094 W/m 2 K 0,080 W/m 2 K 0,094 W/m 2 K 0,080 W/m 2 K Alapohja 0,137 W/m 2 K 0,090 W/m 2 K 0,137 W/m 2 K 0,090 W/m 2 K 0,137 W/m 2 K 0,090 W/m 2 K Ikkuna 1,0 W/m 2 K 1,0 W/m 2 K 1,0 W/m 2 K 1,0 W/m 2 K 1,0 W/m 2 K 1,0 W/m 2 K LTO:n vuosihyötysuhde 50 % 50 % 65 % 50 % 65 % 65 % Ilmanvuotoluku n 50 1 1/h 1 1/h 1 1/h 1 1/h 1 1/h 1 1/h Selityksiä Matalaenergiatalo 1: Perusratkaisu Matalaenergiatalo 2: Kuten talo 1, mutta ala- ja yläpohjan lämmöneristystä parannettu Matalaenergiatalo 3: Kuten talo 1, mutta ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa parannettu Matalaenergiatalo 4: Kuten talo 1, mutta ulkoseinän sekä ala- ja yläpohjan lämmöneristystä parannettu Matalaenergiatalo 5: Kuten talo 1, mutta ulkoseinän lämmöneristystä sekä ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa parannettu Matalaenergiatalo 6: Kuten talo 1, mutta ulkoseinän sekä ala- ja yläpohjan lämmöneristystä sekä ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa parannettu Matalaenergiapuutalojen lämmitysenergiankulutus Vertailutaso (normitalo) kwh / m 2 = Lämmitysenergiankulutus rakennuksen pinta-alan suhteen. Pinta-ala lasketaan kuten kerrosala, mutta rajapintana käytetään lämmöneristeen ulkopintaa (puuseinässä tuulensuojan ulkopinta). Kuva 15. Matalaenergiapuutalojen lämmitysenergiankulutus (kuvan 13 talo taulukon 3 periaatteilla). Eri vaihtoehtojen energiankulutusta voi edelleen pienentää lämmitystaparatkaisuilla. 24

Matalaenergiarakentaminen 3.4 Talon arkkitehtuurin vaikutus lämmitysenergiankulutukseen Matalaenergiataloa suunniteltaessa tulisi välttää ylimääräisiä nurkkia ja erkkereitä ulkovaipassa. Tämä johtuu siitä, että nurkat saattavat olla joissakin tapauksissa lämmöneristykseltään ja ilmanpitävyydeltään oleellisesti ulkovaippaa huonompia. LVI-tekniikka-asennusten kannalta huonejärjestys kannattaisi suunnitella siten, että ilmanvaihtoputket voitaisiin asentaa alas laskettuihin kattoihin ja LVI-putkivedot saataisiin mahdollisimman lyhyiksi. Ikkunapinta-ala tulisi pitää sellaisena, ettei se oleellisesti lisää ulkovaipan lämpöhäviötä. Matalaenergiatalon ei kuitenkaan tarvitse olla suorakaiteen muotoinen laatikko, vaan monimuotoinenkin talo voi olla matalaenergiatalo. Tämä edellyttää, että ulkovaipan nurkat suunnitellaan ja toteutetaan huolellisesti matalaenergiarakentaminen huomioiden. Kuvassa 16 on osoitettu, että nurkkien hallitulla lisäämisellä ei ole käytännössä olennaista merkitystä, kun ulkovaippa on hyvin lämmöneristetty ja nurkat on suunniteltu oikein. MATALAENERGIATALO 6 (ks. taulukko 3) Kerrosala 135 m 2 Huoneistoala 121,5 m 2 Energialaskelma-ala 1) 137 m 2 Lämmitysenergiankulutus 63 kwh / m 2 MATALAENERGIATALO 6 (ks. taulukko 3) Kerrosala 136 m 2 Huoneistoala 121,5 m 2 Energialaskelma-ala 1) 139 m 2 Lämmitysenergiankulutus 69 kwh / m 2 1) Pinta-ala laskettuna tuulensuojan ulkopinnan mukaan Kuva 16. Talon muodon vaikutus lämmitysenergiankulutukseen. 25

Matalaenergiarakentaminen 4.0 Puurakenteiden vaikutus sisäilman laatuun 4.1 Huoneilman lämpötilan ja ilmankosteuden vaikutus asumisviihtyvyyteen Huoneilman lämpötilan ja kosteuden vaihteluilla on hyvin suuri vaikutus asumisviihtyvyyteen. Tyypillisesti asuintilojen lämpötila on + 22 C ja pienetkin lämpötilanvaihtelut suuntaan tai toiseen aiheuttavat tavallisesti toimenpiteitä. Jos huoneessa tuntuu olevan kylmä, lisäämme lämpöä ja vastaavasti liian lämmintä huonetta yritämme viilentää lisäämällä ilmanvaihtoa. Nykyisin asuintilojen fyysinen lämpötila on melko helppo pitää vakiona, koska lämmityslaitteissa on termostaatit. Lämpötilan aistimiseen vaikuttaa kuitenkin myös huoneilman suhteellinen kosteus. Vaikka lämpötila huoneessa olisi + 22 C, niin korkea huoneilman suhteellinen kosteus saa lämpötilan tuntumaan korkeammalta ja sisäilman tunkkaiselta. Näin ollen sisäilman kosteuden hallinnalla voidaan vaikuttaa hyvinkin paljon sisäilman aistittavuuteen, mutta myös sisäilman laatuun. Kuvassa 17 on esitetty liian kostean tai kuivan sisäilman aiheuttamia ongelmia. Kuva 17. Ilmankosteuden vaikutus eräisiin terveyteen ja huoneilman laatuun vaikuttaviin tekijöihin /1/. 26

Matalaenergiarakentaminen 4.2 Huoneilman kosteuden hallinta Huoneilman kosteutta voidaan hallita ilmanvaihdon avulla, mutta se saattaa joissakin tapauksissa oleellisesti lisää energiankulutusta. Tämä johtuu siitä, että ilmanvaihdon lisääminen perusasetuksia suuremmaksi lisää ilmanvaihdon lämpöhäviötä. Energiankulutusta saattaa lisätä myös se, että ilmanvaihdon lisääminen saattaa aiheuttaa vedontunnetta, jonka haittavaikutusta taas pyritään vähentää lisäämällä lämpöä. Huoneilman kosteuden hallinta ilmanvaihdon avulla on ns. aktiivinen menetelmä, mutta tähän on olemassa myös ns. passiivisinen menetelmä. Tällainen passiivinen menetelmä on hygroskooppisten pintaverhoilumateriaalien käyttäminen huoneilman kosteuden tasaajana. 4.3 Hygroskooppinen pintaverhousmateriaali huoneilman kosteuden tasaajana Puu ja puupohjaiset rakennusmateriaalit ovat hygroskooppisia aineita. Hygroskooppisella aineella on kyky sitoa itseensä vesihöyryä ympäröivästä ilmasta ja luovuttaa sitä takaisin, kun ympäröivän ilman suhteellinen kosteus alenee. Tämä ilmiö on selvästi nähtävissä asuinhuoneessa, jossa on puupohjaiset pintamateriaalit. Kuten kuvasta 18 havaitaan, on puupohjaisilla materiaaleilla verhotussa huoneessa selvästi tasaisempi kosteuden vaihtelu vuorokauden aikana. Tämä johtuu siitä, että huoneessa oleva ylimääräinen ilmankosteus varastoituu puupintoihin ja vapautuu takaisin huoneilmaan, kun huoneen suhteellinen kosteus alenee. Tällä tavalla puupinnat vaimentavat äkillisiä ilmankosteuden vaihteluita, joita asunnossa esiintyy vuorokauden aikana. Kuvassa 19 sisäpintojen hygroskooppisuuden vaikutusta sisäilman kosteuden vaihteluun on tutkittu laskelmilla siten, että laskenta-aika on yksi vuosi ja kuvassa jokainen piste on yksi tunti. Kuvasta 19 havaitaan, että hygroskooppisella materiaalilla verhoillussa huoneessa ilman suhteellinen kosteus pysyy ympäri vuoden optimialueella. Hyödyntämällä puupohjaisten pintamateriaalien vaikutus huoneilman kosteuden tasaajana, voidaan saavuttaa asuintiloihin tasainen ilmankosteus ympäri vuoden. Tällöin lämpöviihtyvyys asunnossa pysyy miellyttävänä, eikä ilmanvaihtoa ja lämmitystä tarvitse säädellä perusasetuksista miellyttävän lämpöviihtyvyyden saavuttamiseksi. Tulee kuitenkin muistaa, että rakennuksessa tulee aina olla vaatimukset täyttävä perusilmanvaihto eikä sitä voida vähentää kyseessä olevan ilmiön perusteella. Sen sijaan huonosti toimivan ilmanvaihdon aiheuttamaa lämpöviihtyvyyden alenemista voidaan korjata hygroskooppisilla pintamateriaaleilla. 27

Matalaenergiarakentaminen INFO Tutkimustapa ja paikka - laboratoriomittaus - Fraunhofer Institut Bauphysik, Saksa Koehuoneet 1 ja 2 - tilavuus 50 m 3 - seinien ja katon yhteispinta-ala 67 m 2 - yksi ikkunallinen ulkoseinä (etelään) - ulkoseinän U-arvo 0,4 W/m 2 K - ikkunan U-arvo 1,1 W/m 2 K Koejärjestelyt - kaksi identtistä koehuonetta - tutkittavat pintamateriaalit seinissä ja katossa - huoneessa 1 kipsilaastiverhous (vertailuhuone) - huoneessa 2 puupaneeli (koe 1) - huoneessa 2 huokoinen puukuitulevy (koe 2) Koeolosuhteet huoneissa - sisäilman lämpötila vakio 20 C - koneellinen ilmanvaihto vakio 0,5 1/h - kosteuden tuotto huoneissa vaihteli vuorokausittain seuraavasti klo 6:00-8:00 8,0 g/m 3 h (aamujakso) klo 16:00-22:00 4,0 g/m 3 h (iltajakso) muina aikoina 0,5 g/m 3 h Tulokset - puupaneeli alensi ilman suhteellisen kosteuden vaihtelun n. 45 %:iin - huokoinen puukuitulevy alensi suhteellisen kosteuden vaihtelun aamujaksolla n. 18 %:iin ja iltajaksolla n. 25 %:iin Kuva 18. Sisäpintojen vaikutus huoneilman suhteelliseen kosteuteen vuorokauden aikana (laboratoriomittaus) /2/. Tutkimustapa - tietokonelaskelma INFO Hygroskooppinen pintamateriaali Ei hygroskooppinen pintamateriaali Teoreettinen huone - tilavuus 32,4 m 3 - yksi ikkunallinen ulkoseinä (länteen) - ikkunan koko 1,2 m x 1,5 m - kaikkien seinien rakenne sama Laskentajärjestelyt - tutkittavat pintamateriaalit seinissä ja katossa - tutkittu sekä hygroskooppista että ei hygroskooppista pintamateriaalia - laskenta suoritettu joka tunti vuoden ajan Helsingin säätiedoilla vuodelta 1979 Laskentaolosuhteet huoneessa - koneellinen ilmanvaihto vakio 0,5 1/h - lämmityskausi 1. syyskuuta 31. toukokuuta - kosteuden tuotto huoneessa seuraavasti 9 tuntia päivässä 60 g/h - valaistusteho huoneessa 100 W tunnin ajan Tulokset - hygroskooppisen pintamateriaalin ansiosta ilman suhteellinen kosteus pysyi alueella 30 % - 60 % kevään, kesän ja syksyn aikana - ainoastaan keskitalvella suhteellinen kosteus oli alle 30 % Kuva 19. Sisäpintojen vaikutus huoneilman suhteelliseen kosteuteen vuoden aikana (tutkittu laskelmilla) /1/. 28

Matalaenergiarakentaminen 5.0 Rakennus- ja energiakustannukset Matalaenergiarakentamisessa tulee usein esille kysymyksiä, että kuinka paljon matalaenergiatalo on kalliimpi verrattuna minimivaatimukset täyttävään normitaloon ja saadaanko matalaenergiatalon rakentamisesta aiheutuneita lisäkustannuksia koskaan takaisin säästämällä lämmitysenergiankulutuksessa. Näihin kysymyksiin on etsitty vastauksia vertailemalla normipuutalon rakentamis- ja lämmitysenergiakustannuksia vastaavanlaiseen matalaenergiapuutaloon. Lisäksi kustannusvertailua on tehty vastaavanlaiseen matalaenergiaharkkotaloon. Rakennuskustannuslaskelmat vertailutaloihin on tehty Klara.biz kustannuslaskentaohjelmalla Mittaviiva Oy:ssä. 5.1 Kustannuslaskelmien lähtötiedot Kustannuslaskelmissa on käytetty kuvan 13 pientaloa, johon on vaihdeltu erilaisia ulkovaipan rakenteita. Kyseiset ulkovaipan rakenteet on esitetty kuvassa 20. Näin ollen samasta talosta on saatu kolme erilaista vaihtoehtoa: normipuutalo, matalaenergiapuutalo ja matalaenergiaharkkotalo. Talon sisämitat ovat kaikissa tapauksissa samat, jotta energiankulutuslaskelmat eri talojen välillä olisivat vertailukelpoisia. Samoin vertailukelpoisuuden takia matalaenergiaharkkotaloon on valittu tuulettuva alapohjarakenne. Rakennuskustannukset on laskettu siten, että talo on paikalla rakennettu ja urakoitsijoiden toteuttama. 29

Matalaenergiarakentaminen Normipuutalo Matalaenergiapuutalo Matalaenergiaharkkotalo Yläpohjan U-arvo 0,16 W/m 2 K Yläpohjan U-arvo 0,094 W/m 2 K Yläpohjan U-arvo 0,094 W/m 2 K Ulkoseinän U-arvo 0,25 W/m 2 K Ulkoseinän U-arvo 0,179 W/m 2 K Ulkoseinän U-arvo 0,15 W/m 2 K Alapohjan U-arvo 0,20 W/m 2 K Alapohjan U-arvo 0,137 W/m 2 K Alapohjan U-arvo 0,137 W/m 2 K Ikkunoiden ja ovien U-arvo 1,4 W/m 2 K Ikkunoiden ja ovien U-arvo 1,0 W/m 2 K Ikkunoiden ja ovien U-arvo 1,0 W/m 2 K Kuva 20. Kustannuslaskelmissa käytetyt ulkovaipparakenteet. 30

Matalaenergiarakentaminen 5.2 Kustannuslaskelmien tulokset Kuvan 13 mukaisen pientalon tapauksessa normipuutalon ja matalaenergiapuutalon hintaeroksi muodostui 2.3 % (pääkaupunkiseudulla 5886 ), kun taas vastaava vertailu matalaenergiaharkkotaloon muodosti hintaeroksi 12.13 % (pääkaupunkiseudulla 32251 ). Verrattaessa matalaenergiapuutaloa matalaenergiaharkkotaloon muodostui hintaeroksi noin 10 % (pääkaupunkiseudulla 26365 ). Kustannuslaskelmien tulokset on esitetty taulukossa 4. Taulukko 4. Kustannuslaskelmien tulokset. Rakennuksen sijainti Normipuutalo Matalaenergiapuutalo Matalaenergiaharkkotalo Pääkaupunkiseutu Edullisen rakentamisen alueet 222 278 228 164 254 529 1829 / hym 2 1878 / hym 2 2095 / hym 2 186 726 192 482 214 592 1537 / hym 2 1584 / hym 2 1766 / hym 2 5.3 Lisäkustannusten takaisinmaksuaika Seuraavassa on tutkittu laskelmin normipuutalon ja matalaenergiapuutalon sekä normipuutalon ja matalaenergiaharkkotalon hintaerojen takaisinmaksuaikaa siten, että talojen rakennuskustannusten päälle on lisätty lämmityskustannukset vuosittain. Näin ollen on saatu talon hankintaja lämmitysenergiakustannukset tietyllä aikajänteellä, joka tässä tarkastelussa on 50 vuotta. Laskelmissa on käytetty kuvan 13 pientaloa ja edellä esitettyjä rakennuskustannuksia. Normipuutalossa lämmitysenergiankulutuksena on käytetty 140 kwh/m 2, matalaenergiapuutalossa 73 kwh/m 2 ja matalaenergiaharkkotalossa 70 kwh/m 2. Energian hinnan nousuennusteeksi laskelmissa on arvioitu 1,33 % per vuosi (20 % per 15 vuotta). Matalaenergiaratkaisujen takaisinmaksuajat verrattuna normipuutaloon on esitetty kuvissa 21 ja 22, joissa harkkotalon lämmönvarauskyvyn eli massiivisuuden vaikutusta lämmitysenergiansäästöön ei ole huomioitu. Kivirakentamisen yhteydessä esitetään usein rakenteiden massiivisuuden vaikuttavan olennaisesti rakennuksen lämmitysenergiankulutukseen ja sitä kautta rakentamisen valintoihin. Lähteiden /3/ ja /4/ mukaan massiivisuuden vaikutus Suomen ilmastossa on kuitenkin vain noin 1 %:n luokkaa. Jos kuitenkin oletetaan massiivisuuden vaikutukseksi 10 %, voidaan kuvista 23 ja 24 todeta, että sen merkitys kokonaisuuden kannalta on edelleen marginaalinen eikä se vaikuta tehtyihin johtopäätöksiin. 31

Matalaenergiarakentaminen Edullisen rakentamisen alueet 300000 noin 9 vuotta noin 36 vuotta Euroa 250000 Normipuutalo Matalaenergiapuutalo Matalaenergiaharkkotalo 200000 150000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Vuotta Kuva 21. Matalaenergiapuutalon ja matalaenergiaharkkotalon lisäkustannusten takaisinmaksuajat normipuutaloon verrattuna. Pääkaupunkiseutu 350000 noin 10 vuotta noin 40 vuotta 300000 Euroa Normipuutalo Matalaenergiapuutalo Matalaenergiaharkkotalo 250000 200000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Vuotta Kuva 22. Matalaenergiapuutalon ja matalaenergiaharkkotalon lisäkustannusten takaisinmaksuajat normipuutaloon verrattuna. 32

Matalaenergiarakentaminen Edullisen rakentamisen alueet (harkkotalon massiivisuuden vaikutukseksi oletetaan 10 %) 300000 noin 9 vuotta noin 33 vuotta 250000 Normipuutalo Euroa Matalaenergiapuutalo Matalaenergiaharkkotalo 200000 150000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Vuotta Kuva 23. Lisäkustannusten takaisinmaksuajat, kun harkkotalossa massiivisuuden oletetaan säästävän 10 % lämmitysenergiaa. 350000 Pääkaupunkiseutu (harkkotalon massiivisuuden vaikutukseksi oletetaan 10 %) noin 10 vuotta noin 37 vuotta 300000 Euroa Normipuutalo Matalaenergiapuutalo Matalaenergiaharkkotalo 250000 200000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Vuotta Kuva 24. Lisäkustannusten takaisinmaksuajat, kun harkkotalossa massiivisuuden oletetaan säästävän 10 % lämmitysenergiaa. 33

Matalaenergiarakentaminen 5.4 Johtopäätökset matalaenergiatalon rakennus- ja energiakustannuksista Edellä on pyritty yksinkertaisesti ja havainnollisesti tarkastelemaan vertailutalojen rakennusja lämmitysenergiakustannuksia. Muita elinkaaritalouteen mahdollisesti vaikuttavia tekijöitä ei ole tässä yhteydessä huomioitu. Tulosten perusteella voidaan todeta, että puutalon rakentaminen matalaenergiaratkaisuna on aina kannattavaa. Pienen noin 3 %:n lisäkustannuksen takaisinmaksuaika on alle 10 vuotta. Sen sijaan, jos hankintahintojen ero on suurempi, kuten verrattaessa edullista puurakentamista harkkorakentamiseen, takaisinmaksuaika venyy yli 30 vuoteen, mitä ei voi pitää taloudellisesti kannattavana. Kannattamattomin vaihtoehto on aina harkkotalo normien mukaisella lämmitysenergiankulutuksella, mitä ei ole tarkasteltu tässä selvityksessä. Hintaero puurakentamiseen pysyy suurehkona ja lämmitysenergiakustannus huomioiden kustannusten kehittyminen vastaa normipuutaloa eli ratkaisu on aina kalliimpi kuin puutalovaihtoehdot. Kannattavuutta voidaan tarkastella myös siten, että matalaenergiarakentamisen lisäkustannuksia tarkastellaan sijoituksina lämmitysenergiansäästöön ja verrataan yleensä sijoitusten tuotto-odotuksiin. Tällöin havaitaan, että 2 %:n vuotuisella tuotolla sijoitus matalaenergiapuutaloon kannattaa ja se tuottaa 50 vuodessa noin 30 000 euroa. Vastaavasti sijoitus matalaenergiaharkkotaloon ei tule koskaan kannattavaksi, vaan sijoittamalla hintaero 2 % korolla muualle ansaitaan 50 vuodessa noin 40 000 euroa. 34

Matalaenergiarakentaminen Lähteet 1. Simonson, C. J., Salovaara, M. & Ojanen, T., Improving Indoor Climate and Comfort with Wooden Structures, VTT Julkaisuja 431, Valtion teknillinen tutkimuslaitos, Espoo 2001, 200 s + liitteet 91 s. 2. Kunzel, H., Holm, A., Sedlbauer, K., Antretter, F., Ellinger, M., Moisture buffering effects of interior linings made from wood or wood based products, Fraunhofer Institut Bauphysik, Holzkirchen 2004, 48 s. 3. Jokisalo, J., Kurnitski, J., Effect of the thermal inertia and other building and HVAC factors on energy performance and thermal comfort in Finnish apartment buildings, Raportti B79, Teknillinen korkeakoulu, Espoo 2005, 58 s + liitteet 1 s. 4. Jokisalo, J., Kurnitski, J., Simulation of energy consumption in typical Finnish detached house, Raportti B74, Teknillinen korkeakoulu, Espoo 2002, 54 s. 35

LIITE 1 Seuraavassa matalaenergiapuurakenteista on koottu kolme suositeltavaa pakettia ja esitetty kuinka suuri on kyseisillä rakenteilla tehdyn pientalon lämmitysenergiankulutus. Lämmitysenergiankulutuksen vertailulaskelmissa on käytetty kuvan 13 pientaloa. Lisäksi esitellään yleispäteviä avoimen puurakennusjärjestelmän mukaisia matalaenergiarakenteita. Kyseiset matalaenergiarakennetyypit ja niiden liittymät löytyvät myös pdf- ja dwg-tiedostoina osoitteesta www.puuinfo.fi osasta PuuCAD-detaljikirjasto.

PAKETTI 1: ESIMERKKI SUOSITELTAVASTA MATALAENERGIARATKAISUSTA Rakennuksen tiedot ja laskentatulokset Laskelmassa käytetty rakennepaketti Rakennuksen tiedot Kerrosluku: 1 Huoneistoala: 121,5 m 2 Kerrosala: 135,0 m 2 Ilmanvaihdon tyyppi: Koneellinen ilmanvaihto lämmöntalteenotolla Ilmanpitävyys: n 50 = 1,0 1/h Rakenteiden tiedot Yläpohjan tyyppi: YP001P3e U-arvo 1) : 0,094 W/m 2 K Ulkoseinän tyyppi: US001P3e U-arvo 1) : 0,166 W/m 2 K Alapohjan tyyppi: AP001P3e U-arvo 1) : 0,137 W/m 2 K Ikkunoiden tyyppi: U-arvo: 1,0 W/m 2 K Ulko-ovien tyyppi: U-arvo: 1,0 W/m 2 K 1) U-arvon määrityksessä on otettu huomioon rakenteiden liitosten vaikutus. Ilmanvaihdon tiedot Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde: 65 % Lämmitysenergiankulutus (Jyväskylä): 72 kwh/m 2 Laskelmassa käytetty talo

PAKETTI 2: ESIMERKKI SUOSITELTAVASTA MATALAENERGIARATKAISUSTA Rakennuksen tiedot ja laskentatulokset Laskelmassa käytetty rakennepaketti Rakennuksen tiedot Kerrosluku: 1 Huoneistoala: 121,5 m 2 Kerrosala: 135,0 m 2 Ilmanvaihdon tyyppi: Koneellinen ilmanvaihto lämmöntalteenotolla Ilmanpitävyys: n 50 = 1,0 1/h Rakenteiden tiedot Yläpohjan tyyppi: YP001P3e U-arvo 1) : 0,094 W/m 2 K Ulkoseinän tyyppi: US002P3e U-arvo 1) : 0,179 W/m 2 K Alapohjan tyyppi: AP001P3e U-arvo 1) : 0,137 W/m 2 K Ikkunoiden tyyppi: U-arvo: 1,0 W/m 2 K Ulko-ovien tyyppi: U-arvo: 1,0 W/m 2 K 1) U-arvon määrityksessä on otettu huomioon rakenteiden liitosten vaikutus. Ilmanvaihdon tiedot Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde: 65 % Lämmitysenergiankulutus (Jyväskylä): 73 kwh/m 2 Laskelmassa käytetty talo

PAKETTI 3: ESIMERKKI SUOSITELTAVASTA MATALAENERGIARATKAISUSTA Rakennuksen tiedot ja laskentatulokset Laskelmassa käytetty rakennepaketti Rakennuksen tiedot Kerrosluku: 1 Huoneistoala: 121,5 m 2 Kerrosala: 135,0 m 2 Ilmanvaihdon tyyppi: Koneellinen ilmanvaihto lämmöntalteenotolla Ilmanpitävyys: n 50 = 1,0 1/h Rakenteiden tiedot Yläpohjan tyyppi: YP001P3e U-arvo 1) : 0,094 W/m 2 K Ulkoseinän tyyppi: US003P3e U-arvo 1) : 0,185 W/m 2 K Alapohjan tyyppi: AP001P3e U-arvo 1) : 0,137 W/m 2 K Ikkunoiden tyyppi: U-arvo: 1,0 W/m 2 K Ulko-ovien tyyppi: U-arvo: 1,0 W/m 2 K 1) U-arvon määrityksessä on otettu huomioon rakenteiden liitosten vaikutus. Ilmanvaihdon tiedot Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde: 65 % Lämmitysenergiankulutus (Jyväskylä): 74 kwh/m 2 Laskelmassa käytetty talo