1 Tutkittua tietoa sähkölämmityksestä Sähkölämpöseminaari 2010 Vakiotehoinen kuivanapitolämmitys lisää vapaa-ajan rakennusten energiatehokkuutta Kuinka pitkälle energiansäästössä kannattaa mennä 20.10.2010 Juhani Heljo Tampereen teknillinen yliopisto
Mökkejä on monenlaisia Kohderyhmä? 2 MÖKKI 1 Kesäkäyttö Ei aina sähköverkossa. MÖKKI 2 Käytetään satunnaisesti talvella Sähköverkossa MÖKKI 3 Ympärivuotinen käyttö mahdollista Varustus lähellä omakotitalotasoa Aurinkopanelit riittää Lämmitys puilla Talvella kylmänä Sähkölämmitys Varaava takka Talvella usein peruslämpö Talvella valmiuslämmitys Ilmalämpöpumppu? Voi olla muukin lämmitystapa
3 Kuivanapitolämmitys? Kuivanapitolämmitys peruslämmön sijaan Tarvittiin tietoa mökkien kosteuskäyttäytymisestä Ei saa olla vettä vesikalusteissa tai vesikalusteiden pakkasenkestävyys pitää varmistaa. Kosteusmittauksissa 6 kohdetta 2 talvea hirsimökkejä
Kuivanapitolämmityksen idea 4 Nykyinen peruslämpö Kuivanapitolämmityksen perusmalli suhteellinen kosteus lämmitysteho sisälämpötila sisälämpötila suhteellinen kosteus n. 10 C 0 C lämmitysteho Nykyinen peruslämpöratkaisu, jossa vakio peruslämpö n. 10 astetta - korkeat sähkökustannukset - korkea sähkön tehopiikki - suuret CO2-ekv ominaispäästöt - suuret kosteuden vaihtelut Uusi vakiotehoinen kuivanapitolämmitys, jossa vakio lämmitysteho - pienet sähkökustannukset - alhainen sähkötehon tarve - pienet CO2-ekv ominaispäästöt - pienet kosteuden vaihtelut - sisälämpötila laskee välillä pakkasen puolelle
Vakiotehoisen kuivanapitolämmityksen vaikutus sisälämpötilaan ja kosteuteen T T Y / Ja rk ko Pii ro ne n Sisällä 3-5 astetta lämpimämpää kuin ulkona Suhteellinen kosteus alenee noin 10 % 30.3.2010 5
Tavoitteena homeriskien vähentäminen 6 Home ei kasva pakkasessa Suhteellinen kosteus ei saa olla pitkiä aikoja yli 80 % plusasteissa
Tavoitteena kondenssin estäminen 7 Suhteellinen kosteus ei saa olla 100 % Veden kondensoitoituminen on haitallista sähkölaitteille ja puupinnoille Veden tiivistymistä tapahtuu helpoimmin ikkunoiden sisäpinnoilla
8
Syksyllä kosteutta siirtyy sisälle ja rakenteisiin sisäilmasta 9 78 % RH 65 % RH
Talvella kosteutta tule edelleen sisälle 10 81 % RH 76 % RH
Keväällä rakenteet luovuttavat kosteutta sisälle ja kosteus siirtyy ulos 11 76 % RH 63 % RH
Mökkikanta kasvaa ja peruslämpö lisääntyy 12 kehitys kantaa kasvattavat uudet mökit nykyinen kanta peruslämpö sähköllä 20% vanhoja korvaavat uudet, laajennukset ja perusparannukset sähköverkossa 55% (helppo vaihtaa peruslämpöön) ei sähköverkossa 25%
2006 2011 2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 kpl Mökkikanta kasvaa ja peruslämpö lisääntyy 13 Peruslämmössä olevien, muiden sähköistettyjen ja sähköistämättömien vapaa-ajan asuntojen määrän kehitysarvio 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 0 1500 kwh/a 8000 kwh/a Ei sähköverkossa, uudet Ei sähköverkossa, nykyiset Sähköistetyt muut, uudet Sähköistetyt muut, nykyiset Peruslämpö, uudet korjatuista Peruslämpö, uudet uusista Peruslämpö, nykyiset
2006 2011 2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 GWh/a Sähkön säästö, jos 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen 14 Kuivanapitolämmitykseen siirtymisen sähkönsäästömahdollisuus vapaaajan asunnoissa Oletuksena on, että 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 800 GWh/a sähkön säästö vuonna 2050 Sähkönkulutus, GWh/a Sähkönkulutus kun 50 % peruslämmityksistä siirtyy kuivanapitolämmitykseen
2006 2011 2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 MW Sähkötehon säästö, jos 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen 15 Kuivanapitolämmitykseen siirtymisen aiheuttama sähkötehon säästömahdollisuus vapaa-ajan asunnoissa Oletuksena on, että 50 % peruslämmöstä siirtyy kuivanapitolämmitykseen 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 900 MW säästö vuonna 2050 Sähkötehon tarve, MW Tehontarve, kun 50 % peruslämmityksistä siirtyy kuivanapitolämmitykseen
Peruslämmöstä kuivanapitolämmitykseen? Johtopäätökset 16 Mökin omistaja voi säästää 400 vuodessa ja investointi on alimmillaan alle 100 Vähentää voimakkasti sähkön huipputehon tarvetta ja kasvihuonekaasupäästöjä Sisälämpötila laskee välillä pakkasen puolelle. Vähän haittaa, mutta haitat ovat hoidettavissa Tosi halpaa verrattuna esim. tuulivoiman lisärakentamiseen. Voisiko toimia tuulivoiman säätövoimana? Voi soveltaa myös maatalouden rakennuksissa, piharakennuksissa, majakoissa, vanhoissa rautatieasemissa, asuntovaunuissa,
Peruslämmöstä kuivanapitolämmitykseen? Johtopäätökset T T Y / Ja rk ko Pii ro ne n Vapaa-ajan asuntoa voidaan pitää lämmittämättömänä, mikäli käytetyt vaipparakenteet eivät ole riskialttiita (esim. heikosti tuulettuva ryömintätilainen alapohja) Lämmittämättömänä pitämiseen nähden kuivanapitolämmitys parantaa tilannetta ja se on erittäin hyvä vaihtoehto peruslämmölle. Syys- ja kevätolosuhteissa se on jopa parempi kuin peruslämpö. Kuivanapitolämmityksen vaatima teho on 5 15 W/m 2 riippuen tavoitelämpötilaerosta (3 5 C) ja asunnon ominaisuuksista. Lämmitystehoa voidaan edelleen pienentää rajoittamalla ilmanvaihtoa tai kehittämällä kuivanapitolämmityksen ohjausta. 30.3.2010 17
Peruslämmöstä kuivanapitolämmitykseen? Johtopäätökset T T Y / Ja rk ko Pii ro ne n Kuivanapitolämmityksellä voidaan saada vapaa-ajan asunnolle hyvät sisäolosuhteet peruslämpöön nähden huomattavasti pienemmällä energiankulutuksella. Vakioteholämmityksen heikkouksia peruslämpöön nähden Asunnon lämmittäminen käyttölämpötilaan kestää pidempään. Ongelma voidaan tosin ratkaista etäohjauksella. Sisälämpötilan laskeminen pakkasen puolelle Kuivanapitolämmityksen jatkokehittämiselle ja lämmitystehon vähentämiselle entisestään on olemassa hyvät mahdollisuudet Jatkotutkimusta tarvitaan erityisesti rankarakenteisten vapaa-ajan asuntojen osalta. Tarve selvittää lämmityksen soveltuvuus myös muihin osa-aikaisesti käytössä oleviin rakennuksiin. 30.3.2010 18
19 Sähkölämpöseminaari 2010 Kuinka pitkälle energiansäästössä kannattaa mennä 20.10.2010 Juhani Heljo Tampereen teknillinen yliopisto
Energiataloudellisten valintojen päätarkastelut 20 1. Energiansäästötoimenpiteiden valintasystematiikka 2. Elinkaarikustannusten optimi
VUOTUINEN ENERGIANKULUTUKSEN KUSTANNUSSÄÄSTÖ [ /brm 2, a] Energiansäästötoimenpiteiden valintasystematiikka 21 7 ENERGIANSÄÄSTÖTOIMENPIDEKOKONAISUUDEN KANNATTAVUUS (pitoaika 40 v, energian hinta 7 c/kwh) 20 % 15 % Ulkoseinien lisäeristys 100 mm 150 mm 10 % 6 Yläpohjan lisäeristys 250 mm 300 mm US eristepaksuus 200 (PUR) 5 4 3 2 1 Keskitetty tulo- ja poisto-iv LTO 50 % Yläpohjan lisäeristys 200 250 mm Ulkoseinien lisäeristys 80 100 mm IKK U-arvo 1,4-1,0 AP lisäeristys 80 mm 100 mm LTO:n η 45%-65% ilmanvuotoluku n50 3,00-1,00 AP eristepaksuus 100-200 US eristepaksuus 160-180 IKK U-arvo 1,0-0,76 YP eristepaksuus 300-500 AP eristepaksuus 200-300 Ilmanvuotoluku n50 1,00-0,50 YP eristepaksuus 500-600 US eristepaksuus 180-200 Murtoviivan osa kuvaa toimenpidettä tai toimenpidepakettia ja sen vaikutusta. Viivan kaltevuus kuvaa kannattavuutta 6 % 3% 0 % 0 Uudet ikkunat U=1,8 U=1,0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 RAKENNUSKUSTANNUSERO [ /brm 2 ]
Kysymys 22 Valintasystematiikalla voidaan laittaa säästötoimenpiteen taloudellisuusjärjestykseen Valitaanko myös loppupään kannattamattomia toimenpiteitä, jos kokonaiskannattavuus pysyy tavoitteen yläpuolella. Eikö niille löydy jostain kannattavampia vaihtoehtoja?
Kustannus [ /m 2 ] Elinkaarikustannusten optimi, periaatekuva passiivitalofilosofiasta (Lähde: NCC Green Living hanke) 250 Energiatehokkuuden vaikutukset elinkaarikustannuksiin 200 150 100 50 Kokonaiskustannus Green Living Lämmityskustannukset? Lisäinvestointikustannus 0 0 20 40 60 80 100 Tilojen lämmitys [kwh/m 2, a] Kustannusoptimi Energian hinta? Korkotaso? Tarkastelujakso? Materiaalien hinnat? Työn hinta? Jäähdytyksen tarve?
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta) las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 0 /brm2 Halpa kaukolämpö 250 200 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle optimi 150 100 Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta) las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 0 /brm2 KL:stä ilmanvaihtolämmitykseen ja sähköön. Tässä ei vielä energian hintamuutosta 250 200 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 150 100 Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, kaukolämpö las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Jäähdytys lisätty edelliseen 250 200 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 150 100 Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, vaihdetaan ilmanvaihtolämmitykseen sähköllä las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 4 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Sähkön oletettu tässä laskelmassa olevan 4 snt/kwh kalliimpaa kuin kaukolämmön 250 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 200 150 100 Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, sähkölämmitystalo las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 15 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Sähkölämmitystalo, kallis sähkö 500 450 400 350 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 300 250 200 150 100 50 Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, kaukolämpötalo, pieni laskentakorko las kentakorko (reaalinen) 1 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 0 /brm2 Pieni laskentakorko, halpa kaukolämpö 250 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 200 150 100 Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, sähkölämmitys, pieni laskentakorko las kentakorko (reaalinen) 1 % energian hinta 15 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Pieni laskentakorko, kallis sähkö 500 450 400 350 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 300 250 200 150 100 50 Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Johtopäätöksiä Selvitettävää ja laskettavaa riittää vielä paljon. Lämmitysjärjestelmävariaatiot tuovat laskentaan haasteita Yleispäteviä kannattavuuksia on vaikea antaa Havainnollinen valintoja opastava ja kannattavuuksia laskeva päätöksentekoa helpottava valintaohjelma on mahdollista tehdä