Aurinkoenergian käyttö uimahallissa -case Pori Porin kaupunki Tekninen Palvelukeskus Omistamisenyksikkö / rakennuttamisen vastuualue Jouni Lehtinen LVI-insinööri jouni.lehtinen@pori.fi 044-7011680 Solar Forum 12.5. 2011 Rakennuksen kerrosala 8730 m² Kävijöitä arvioidaan olevan vuodessa noin 380 000 Avajaiset Porin päivänä syyskuussa 2011 Altaita yhteensä seitsemän Lopullinen arvioitu kustannus 17,5 M Aurinkoenergiahanke 600 000 206.500 euroa työ- ja elinkeinoministeriön myöntämää energiatukea aurinkoenergian hyödyntämiseen julkisessa uimahallissa. 1
Aurinkoenergiauimahalli Tilaaja: Kiinteistö Oy Porin Uimahalli Rakennuttaja: Porin kaupunki /TPK/OM/rt rakennuttamistehtävät: Projektipäällikkö LVI- vedenkäsittely- ja erityisjärjestelmät Sähköjärjestelmät Rakennustyön valvonta Harri Juhola Jouni Lehtinen Kari-Matti Haapala Mikko Muurinen Kai Klink Käyttäjä: Porin kaupunki / Vapaa-aikavirasto Kimmo Rinne Arkkitehtisuunnittelu: Arkkitehtuuritoimisto Arktes Oy Tapio Antikainen Rakennesuunnittelu: Ramboll Finland Oy Jukka Kallio VK-suunnittelu: Ramboll Finland Oy Risto Mäki LVI-suunnittelu: Arkins Suunnittelu Oy Tommi Kiiskilä Sähkösuunnittelu: Arkins Suunnittelu Oy Eino Koutuaniemi Urakoitsijat Pääurakoitsijana toimii MVR Yhtymä Oy, Putkiurakoitsijana LVI-Halli S. Peltomäki Oy, Ilmastointiurakoitsijana llmastointi Salminen Oy, Sähköurakoitsijana Sähkö-Pori Oy, Rakennusautomaatiourakoitsijana Schneider Electric Buildings Finland Oy Vedenkäsittelyurakoitsijana CTK-Tekniikka Oy. Aurinkoenergia Seinäkeräimet toimittaa Luvata Pori Oy Aurinkotori Oy toimittaa muun seinäkeräin järjestelmän tarvitseman tekniikan Kattokeräinjärjestelmän Vehmasputki Oy Aurinkosähköjärjestelmän Naps-Systems Oy 2
To help protect your privacy, PowerPoint prevented this external picture from being automatically downloaded. To download and display this picture, click Options in the Message Bar, and then click Enable external content. 17.5.2011 Ilmastokysymys Ilmastonmuutos on yksi aikamme vakavimmista ympäristöongelmista. Ilmastonmuutoksen hillinnässä ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä on kuntien toiminnalla suuri merkitys. Euroopan Unioni on asettanut tavoitteeksi vähentää kasvihuonekaasupäästöjä vähintään 20 prosenttia vuoden 1990 tasosta vuoteen 2020 mennessä. Päästövähennystavoitteiden saavuttamiseksi aurinkoenergiaratkaisut ovat yksi keino ilmastonmuutoksen hillintään tähtäävistä toimenpiteistä. Uimahallin aurinkoenergiahankkeen avulla hahmotettiin aurinkoenergiahankkeen rakennuttamisprosessi. Osana hanketta laaditaan jatkoa ajatellen toimintamallit ja rakennuttamisohjeet ympäristökysymysten huomioon ottamiseksi Porin kaupungin rakennuttamissa kohteissa. Porissa kahden tunnin rankkasade sai kaupungin lainehtimaan, ja aiheutti kiinteistöille 20 miljoonan euron vahingot elokuussa 2007. Kuntien energiatehokkuussopimus ja energiaohjelma 2008-2016 Energiatehokkuussopimuksella ja energiaohjelmalla pyritään ensisijaisesti energiatehokkuuden parantamiseen, mutta niihin sisältyy myös uusiutuvan energian käytön edistämiseen liittyviä tavoitteita ja toimenpiteitä. Energiatehokkuussopimukseen ja energiaohjelmaan liittyvillä toimilla kunta myös osaltaan myötävaikuttaa Suomen kasvihuonekaasujen vähentämiseen. Sopimuksen keskeinen tavoite on yhdeksän prosentin energiansäästö jaksolla 2008-2016. Tuki energiaa säästäviin investointeihin TE-keskukset ja työ- ja elinkeinoministeriö (TEM) voivat myöntää investointitukea muun muassa hankkeisiin, jotka edistävät energiansäästöä ja energiatehokkuutta. Pääpaino on uutta teknologiaa hyödyntävissä hankkeissa. Energiatehokkuussopimusjärjestelmään liittyneillä yhteisöillä on mahdollisuus saada tapauskohtaisen harkinnan perusteella tukea myös tavanomaisten säästöinvestointien toteuttamiseen. 3
Energiaa ei hukata Poriin rakennettava uimahalli on Suomen ensimmäinen aurinkoenergiaa näin mittavasti hyväksikäyttävä uimahalli Uimahalliin rakennetaan yli 600 neliömetriä kattavat aurinkokeräimet ja - paneelit lämmön ja sähkön tuottamiseen. Aurinkokeräimillä lämmitetään allasvettä noin 120 000 kwh vuodessa. Lämmitysenergiatarpeesta katetaan aurinkokeräimillä noin 5 % Sähköenergiaa paneeleilla saadaan talteen 45 000 kwh eli 3 % sähkönkäytöstä. Energiansäästö otetaan huomioon myös uimahallin muussa suunnittelussa Uimahalliin tulee mm. ilmastoinnin poistoilman lämmöntalteenotto, poistuvan suihkuveden lämmön talteenotto, huuhteluvesien lämmöntalteenotto ja muita energiaa säästäviä ratkaisuja.. Suunnittelussa on kiinnitetty erityistä huomiota myös tilojen ja allasvesien energiansäästöön. Askelet oikeaan suuntaan Porin uudessa uimahallissa kuntoillessa ei tarvitse potea huonoa omaatuntoa edes ilmaston lämpenemisen vuoksi Uusiutuvien energiamuotojen kehittäminen, teknologia, tutkimus ja kehitys sekä uusien osaajien koulutus ovat kaikki tärkeässä osassa aurinkoenergiahankkeessa Porin valitsema malli edustaa uutta lähestymistapaa suomalaisten kaupunkien toiminnassa ilmastonmuutoksen pysäyttämiseksi. Vaikka aurinkoenergian avulla ei pystytäkään korvaamaan kuin osa energiantarpeesta, nämä ovat kuitenkin merkittäviä askelia oikeaan suuntaan Uusien energiahankkeiden ennakkoluuloton käyttöönotto luo pohjaa uusien työpaikkojen synnylle 4
Case: Poriin tuleva uusi uimahalli. Lähtökohta: Vuoden 2009 helmikuussa otettiin yhteyttä Luvataan ja kysyttiin miten aurinkoenergiaa voisi hyödyntää uudessa uimahallissa. Perusarkkitehtuuri oli jo suunniteltu, samoin tekninen perustoteutus. Useiden luonnosten ja ideointikierrosten jälkeen: Katolle aurinkolämpöä Kolme suunnitteluperiaatetta: Aurinkojärjestelmien 1) käyttöikä ja 2) tuotto pitää maksimoida ja 3) kustannukset minimoida. Käyttöiän takia ensin mitoitettiin aurinkolämmön teho ja vuosienergia. Loput käytettävissä olevasta katosta varustetaan aurinkosähköllä. Katolle aurinkosähköä Eteläjulkisivusta hyödynnettiin paras osio lämmöntuoton kannalta, muut korkeustasot ja ilmansuunnat eivät olleet riittävän hyviä. Eteläjulkivussa täysintegroituja lämpökeräimiä Porin kaupungin, Luvatan, SAMK:in, hankkeen arkkitehdin ja rakennesuunnittelijan kanssa käytiin läpi vaihtoehtoja ja niiden kustannuksia. Näiden täsmennettyä tarkemmiksi otettiin LVI-, VK- ja sähkösuunnittelijat mukaan ja sovitettiin vaihtoehtoja muun suunnittelun asettamiin reunaehtoihin. 5
Vaihtoehtojen tarkempi tarkastelu Uimahallin julkisivujen ja katon suuntaus tarkistettiin, samoin mahdolliset varjostukset. Myös kaavavaraukset otettiin huomioon, tämä pudotti mm. länsisivun pois vaihtoehdoista. Katolta ja julkisivuista katsottiin arkkitehtuurin ja tukirakenteiden kestävyyden kannalta soveltuvat paikat aurinkoenergian käytölle. Länsisivun varjostusten laskenta suunnittelun edetessä Länsipuolella olevan Riihikedon korttelin suunnittelun edetessä teetimme varjostuslaskelmat aurinkoenergiajärjestelmille. Niiden mukaan korkeimmat Riihikedon rakennukset aiheuttavat kattojärjestelmille noin 5% vuosituoton menetyksen, mutta se tullaan todennäköisesti kompensoimaan valitsemalla hiukan tehokkaammat lämpökeräimet ja sähköpaneelit. Varjostusten aiheuttama menetys seinäkeräimille on prosentuaalisesti suurempi, mutta sen suuruutta ei vielä arvioitu, eikä sitä tulla kompensoimaan. Tässä täytyy huomioida myös kaupunkiarkkitehtuuri ja tehdä energiantuotossa kompromissejä. 12 Petri Konttinen Aurinkoenergia Porin uudessa uimahallissa 6
17.5.2011 Suunnittelun lopputulos 360 m2 (50 kw p) aurinkosähkö- ja 200 m2 (140 kw th) aurinkolämpöjärjestelmät katolla. Uutuustuotteena Luvatan kehittämä 80 m2 (56 kw th) Nordic Solar aurinkolämpö julkisivussa. Lisätietoja: www.luvata.com/nordicsolar Toteutusta 7
Uimahallin aurinkolämpöjärjestelmä Seinäkeräimet 80 m 2 Kattokeräimet 200 m 2 AURINKOLÄMPÖ 5 % 15 Petri Konttinen Aurinkoenergia Porin uudessa uimahallissa Uimahallin aurinkolämpöjärjestelmän prosessikaavio SEINÄKERÄINJÄRJESTELMÄ KATTOKERÄINJÄRJESTELMÄ Lämmönsiirrin Allasvesi kylmäaltaasta Seinäkeräimet 80 m 2 Lämmönsiirrin Kattokeräimet 200 m 2 Auringolla lämmitetty vesi palautuu uintiallaskiertoon Allasvesi uintiallaskierrosta Lämmitetty allasvesi uintialtaille 16 Petri Konttinen Aurinkoenergia Porin uudessa uimahallissa 8
Aurinkolämpöjärjestelmä Aurinkolämpöjärjestelmissä tarvittava tekniikka on luonteeltaan samanlaista kuin perinteinen LVI-tekniikka Aurinkolämpöjärjestelmä 9
Aurinkosähköjärjestelmä DC boksi Invertteri Etäseurantajärjestelmä AC boksi 230/400 VAC 50 Hz, 3~ 360 m 2 c-si PV paneeleita huipputeho 50 kwp - vuosituotto noin 45 000 kwh Käytännön ongelmia ja ratkaisuja: Läpiviennit ja putkireitit 10
Käytännön ongelmia ja ratkaisuja: Palomuuri ja luukut Palomuuria ja luukkujen paikkoja ei ollut tiedossa rivitysten määrittelyvaiheessa. Tuottoarviot sekä tukirakenteen ja niiden lujuuslaskenta tehtiin uudestaan. 21 Petri Konttinen Aurinkoenergia Porin uudessa uimahallissa Käytännön ongelmia ja ratkaisuja: Tukirakenne vesikatolla 11
Plussia: + Myönteinen julkisuus + Uimahallin sijainti ja arkkitehtuuri soveltuvat mainiosti aurinkoenergian hyödyntämiseen. + Uimahallin arkkitehti ja muut suunnittelijat suhtautuvat aurinkoenergian hyödyntämiseen positiivisesti. + Ínvestointituki hankkeelle. + Aurinkoenergiayritystoiminnan vahvistaminen sekä SAMK:in etäseurantajärjestelmä ja 100-200 opiskelijan koulutus jatkossa vuosittain hyödyntäen uimahallin kaikkia aurinkoenergiajärjestelmiä. Miinuksia: - Aurinkoenergiahanke ei mukana alusta asti, mikä lisäsi kokonaiskustannuksia ja vaikeutti aurinkoenergiajärjestelmien sijoittamista parhaalla mahdollisella tavalla. - Muiden kuin Nordic Solar julkisivun osalta täysintegrointi ei ollut mahdollista. - Teknisiä hankaluuksia: esim. tilavaraukset, lämmönsiirtimien paikkaa ei juurikaan voitu enää siirtää. Tästä aiheutui tarpeettoman pitkiä putkivetoja, kustannuksia ja lämpöhäviöitä. - Suunnittelun koordinoinnissa ei ole vielä paljonkaan kokemuksia Suomessa isoissa aurinkoenergiahankkeissa, tämä vaatii vielä petraamista. Ideasta toteutukseen Tarjouspyynnöt spesifiointi urakoitsijalle asetettavat vaatimukset monivalintakriteeri hallitsematonta innovointia vältettävä 12
Seuraavia aurinkoenergiahankkeita varten: Aurinkoenergia otettava mukaan tarveselvitys ja hankesuunnitteluvaiheessa Kustannukset Tiedonkulku Vanhat juurtuneet suunnittelukäytännöt eivät palvele uusia innovaatioita. Suunnitteluvastuut pitää ajatella tai ainakin sopia uudella tavalla. Prosessinhallinta Tehdään oikeat asiat oikeaan aikaan. Toteutus 25 Petri Konttinen Aurinkoenergia Porin uudessa uimahallissa Tekninen Palvelukeskus Omistamisenyksikkö Rakennuttamisen vastuualue KIITOS Lisätietoja: Jouni Lehtinen LVI-insinööri jouni.lehtinen@pori.fi 044-7011680 13