KERROSTALON ILMASTONMUUTOS (KIMU) Talotekniikkajärjestelmät - tietokartoitus

Aalto-yliopiston Teknillinen korkeakoulu Energiatekniikan laitos KERROSTALON ILMASTONMUUTOS (KIMU) Talotekniikkajärjestelmät - tietokartoitus Jari Palonen Aalto-yliopisto

3 Tiivistelmä Asuinkerrostalon keskeiset lämmitysenergian kulutuskohteet ovat lämpöhäviöt ulkovaipan kautta ulos, hallittu ilmanvaihto ja vuodoista ja lämpimästä käyttövedestä aiheutuva kulutus. Näistä hallittu ilmanvaihto ja lämmin käyttövesi yhdessä taloteknisten järjestelmien käyttämän sähkön kanssa muodostavat enemmistön energiankulutuksesta. Taloudellisesti merkitys taloyhtiöissä on vielä suurempi. Katsaus on tehty Asuntorahaston (ARA) rahoittamassa KIMU Kerrostalon ilmastonmuutos - energiatalous ja sisäilmasto kuntoon projektissa (KIMU). Projektin päämääränä on edistää taloyhtiöiden energiansäästötoimenpiteitä ja poistaa niiltä esteitä. Samalla halutaan parantaa asumisviihtyisyyttä. Tietokartoituksen aikana on kuitenkin vahvistunut käsitys, että taloyhtiöissä suoritetaan lähinnä välttämättömiä korjaustoimenpiteitä. Raportti on tarkoitettu ensisijaisesti projektin sisäiseen käyttöön. Käsiteltävät asiat on ryhmitelty teemoiksi, joita käytetään jatkossa kun laaditaan taloyhtiöille suunnattua tiedostusaineistoa internetiin Tee Parannus sivustoille. Koerakentaminen ja laadukkaampi peruskorjaus on keskittynyt vuokrataloyhtiöihin. Samoin erilaiset asukaskokemukset ovat valtaosaltaan vuokrataloista. Tutkimustoiminta painottuu helposti negatiivisten kokemusten keräämiseen ja ongelmien kartoitukseen ja ratkaisumalleihin. Siksi täsä raportissa ei ole voitu esittää täydellistä uudisrakennusta tai peruskorjauskohdetta. Asuinkerrostalon lämpötaloutta parannettaessa riskinä on se, että vanhat ongelmat korvautuvat uusilla. Esimerkiksi vetoisuus, kylmät lattiat ja vaihtelevat huonelämpötilat korvautuvat korkeilla huonelämpötiloilla ja kuivan huoneilman tunteella. Kiinteistösähkön kulutukseen tulee kiinnittää erityistä huomiota uusittaessa ilmanvaihtojärjestelmiä, märkätilojen lattialämmityksiä, valaistusta jne. Teknisesti on täysin mahdollista suunnitella ja asentaa energiatehokas, hiljainen ja vedoton ilmanvaihtojärjestelmä. Se edellyttää rakennuttajaorganisaatiolta selkeää laadun ohjausta ja valvontaa. Uusien tuloilmaikkunoiden toiminta (vedottomuus) lämmityskaudella tulee selvittää. Kerrostalon hataruus ei paranna asunnon ilman laatua. Päinvastoin suojan puolella sijaitsevissa makuuhuoneissa ilman laatu voi huonontua koneellisen (painovoimaisen) ilmanvaihdon toiminnan häiriintyessä. Vesi- ja viemäriverkoston uusimiseksi ja korjaamiseksi on tarjolla runsaasti erilaisia vaihtoehtoja. Niiden kestävyyttä tulee edelleen seurata. Osa vakuutusyhtiöistä myöntää ikähyvityksen viemäriputkiston elinikää jatkaville toimenpiteille. Käyttövesiputkien pinnoitus on vähäistä. Pinnoitusmateriaalien terveysvaikutuksia selvitetään parhaillaan. Linjasaneerauksen yhteydessä asennetaan vesimittarit asuntoihin 40 % tapauksista. Asuntojen lämmitysenergian mittaukseen on tarjolla menetelmiä. jotka mittaavat asuntoon jaetun lämpöenergian määrän. Asukkaasta riippumattomien rakennusteknisten tekijöiden huomioonottaminen on hankalampaa. Toinen vaihtoehto on laskuttaa asukkaan valitsemasta huonelämpötilasta. Lämmitysenergian huoneistokohtainen laskutus voi johtaa ilmanvaihdosta tinkimiseen ja ilmanvaihtoventtiilien tukkimiseen. Asuntokohtaisten mittausratkaisujen kannattavuus heikkenee lähtötason kulutustason pienentyessä.

4 ALKUSANAT Tämä raportti on tehty Valtion Asuntorahaston rahoittamassa Lähiöohjelmassa 2009-2011. Raportti on osa projektia KIMU, Kerrostalon ilmastonmuutos energiatalous ja sisäilmasto kuntoon. Siinä tähdätään 1960-70 luvun asunto-osakeyhtiöiden energiatehokkuuden ja sisäilmaston parantamiseen. Katsauksen tarkoitus oli tuottaa tausta-aineistoa projektin ja Tee Parannus-hankkeen nettisivuille. Projektiin ovat osallistuneet Suomen Kiinteistöliitto ry, VTT ja Aalto-yliopisto. Tämän raportin on laatinut Erikoistutkija Jari Palonen Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulun Energiatekniikan laitoksen LVI-tekniikan ryhmästä. Sähköasennuksia koskevien tietojen hankinnassa on avustanut Sähköinfo Oy..

5 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ 2 ALKUSANAT.4 1 Asuinkerrostalojen lämmitysenergiankulutus...8 1.1 Lämmönominaiskulutus...8 1.2 Eräiden tekijöiden vaikutus asuinkerrostalon energiatehokkuuteen...10 1.2.1 Rakennuksen tiiviyden vaikutus energiatehokkuuteen, ilmanvaihdon toimintaan ja sisäilmastoon...10 1.2.2 Asumisväljyyden vaikutus...11 1.3 Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalojen energiankulutukseen...11 1.3.1 Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon kiinteistösähkön kulutukseen...12 2 Lämmitys...15 2.1 Perusteet...15 2.2 Lämmönjakoverkoston peruskorjaus...16 2.3 Lämmitysenergian asuntokohtainen mittaus...20 3 Vesi- ja viemärijärjestelmät ja niiden uusinta...25 3.1 Historia ja nykytila...25 3.1.1 Putkivuodot...26 3.2 Putkistojen korjausmenetelmät...27 3.2.1 Putkistojen kuntotutkimukset...28 3.2.2 Täydellinen uusinta...28 3.2.3 Putkielementit...29 3.2.4 Kylpyhuone-elementit...30 3.2.5 Osittainen uusinta...30 3.3 Olemassa olevan putkiston elinikää jatkavat menetelmät...31 3.3.1 Viemäriputkiston päällystäminen eri menetelmin...31 3.4 Korjausmenetelmien suosio...35 3.5 Kustannukset...37 3.6 Pohdinta...40 4 Käyttöveden kulutus...47 4.1 Vedenkulutuksen pienentäminen...48 4.2 Asuntokohtainen veden mittaus...50 4.2.1 Perusteet...50 4.3 Veden mittauksen suunnittelu...52 4.4 Käytännön kokemukset huoneistokohtaisista vesimittareista...55 4.5 Kokemuksia Ruotsista...57 5 Sähköasennukset...61 5.1 Sähköasennukset linjasaneerausten yhteydessä...61 5.2 Valaistusratkaisut...64 5.3 Pysäköintialueiden kehitystarpeet sähköautojen kannalta katsoen...66 6 Ilmanvaihto ja sen parantaminen...69 6.1 Ilmanvaihtojärjestelmät...69 6.2 Ilmanvaihdon virhetoiminnot ja puutteet...71 6.3 Tyypilliset sisäilmasto-ongelmat eri aikoina rakennetuissa asuinkerrostaloissa...72 6.4 Asuntokohtaiset ilmanvaihtokoneet kerrosteloissa...73 6.4.1 Poistoilmakoneet...73 6.4.2 Tulo- ja poistoilmakoneet ja lämmöntaiteenotto...74 6.4.3 Välimallit...77 6.5 Integroitu linjasaneeraus ja energiatehokkuuden parantaminen...78

6 6.6 Eri aikakausien asuinkerrostalojen tyypilliset ominaisuudet...79 6.7 Yleiset ohjeet ilmanvaihdon parantamiseen...80 6.8 Korjaustoimenpiteiden vaiheistus...81 6.9 Kerrostalojen sisäilmaston ja energiatalouden parantaminen...82 6.10 Asuntoilmanvaihdon korjauskonseptit...84 6.11 Koneellisen ilmanvaihdon energiatalous...86 6.11.1 Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton toiminta...87 6.11.2 Vuosihyötysuhteeseen vaikuttavat tekijät...87 6.11.3 Jäätymisen esto....87 6.12 Korvaus- ja tuloilmaratkaisut...90 6.12.1 Tuloilman hallittu sisäänotto ulkovaipan kautta (Saarnimäenkuja 4)...91 6.12.2 Parvekelasitus...91 6.12.3 Korvausilmalaitteet...92 6.12.4 Ulkoilman suodatus...96 6.12.5 Tuloilmaikkuna...96 6.12.6 Tuloilmalämmittimet...98 6.13 Sisäänpuhallusilman laatu...99 6.14 Ilmanvaihdon tarpeenmukainen säätö ja ohjaus...99 6.15 Koneellisen yhteiskanavapoistojärjestelmän säädettävyyden parantaminen...100 6.16 Asuntokohtaisesti säädettävä keskitetty ilmanvaihtoratkaisu...101 7 Asuntojen lämpötilojen hallinta...106 7.1 Perusteet...106 7.2 Ilmalämpöpumput asuinkerrostaloissa...109 8 Hybridilämmitys kaukolämmitetyissä asuinkerrostaloissa...111 9 Yleisten ja yhteisten tilojen talotekniikka...114 9.1 Talopesulat...114 9.2 Talosaunat...114 9.3 Korjauskonseptit...116 9.3.1 Esimerkki kiinteistön yleisten tilojen led-valaistuksesta...119 10 Lämpöpumput ja lämpökaivot...120 11 Radon, asbesti ja PCB asuinkerrostaloissa ja pölynhallinta...126 11.1 Radon...126 11.2 Asbesti...127 11.3 Betonielementtijulkisivujen PCB-pitoiset tiivistemassat...127 11.4 Pölynhallinta peruskorjaustöissä...128 11.4.1 Rakennustekniset työt...128 11.4.2 Puhdas ilmanvaihtojärjestelmä...129 12 Muut talotekniset järjestelmät...130 12.1 Hissit...130 12.1.1 Hissi vanhaan kerrostaloon...130 12.1.2 Uusi hissi vanhan tilalle...131 12.1.3 Uusi hissi rakennusrungon ulkopuolelle...134 12.2 Tietoliikenneyhteydet...136 13 Rakennuksen huolto...138 13.1 Asuntojen ilmanvaihto- ja lämmitysjärjestelmien pitkäaikaistoimivuudesta...138 13.2 Huoltokirjan laadinta olemassa olevaan asuinkerrostaloon...138 13.3 Ilmanvaihtojärjestelmän huolto ja kunnossapito...138 13.4 Ilmanvaihtojärjestelmän puhdistus ja säätö...140 13.5 Lämmitysjärjestelmän huolto ja säätö...141 13.6 Käyttövesiverkoston huolto...142

7 14 Johtopäätökset ja yhteenveto...144 LIITE 1: Koerakentamisprojekteja...146 Forssan remontti I ja II...146 Kiinteistö Oy Poromies (Rovaniemi)...146 Kiinteistö Oy Kaari-Salpa (Oulainen)...147 EBES Halkaisijantie...147 Koneellisen poistoilmanvaihdon parantaminen Fleminginkatu 23...148 Tornipolku 6 (Porvoo)...149 Sisäilman tason varmistaminen asuinkerrostalojen energiatehokkuutta nostettaessa...150 SURE.projekti...155

8 1 Asuinkerrostalojen lämmitysenergiankulutus 1.1 Lämmönominaiskulutus Kuvassa 1.1 on esitetty asuinkerrostalojen ominaislämmönkulutuksen jakauma vuosina 1930-1995 valmistuneissa asuinkerrostaloissa /www.taloyhtiö.net/. Kuva 1.1. Vuosina 1930-1995 valmistuneiden asuinkerrostalojen lämmön ominaiskulutuksen jakautuminen. Tilasto perustuu lämmitysenergian kulutukseen rakennuskuutiometriä kohde. Tilastointitapa on ongelmallinen koska aina 1960-luvulle asti asuinkerrostalojen irtaimistoullakot olivat vailla lämmitystä. Kuitenkin niiden tilavuus lasketaan mukaan rakennuksen kokonaistilavuuteen. Samoin maanalaiset kellaritilat olivat usein lämmitystä vailla. Näissä rakennuksissa oli myös nykyistä paksummat ulkoseinät. Näissä rakennuksissa ilmanvaihdon toiminta on myös vaihtelevaa, mikä vähentää ilmanvaihdon energian kulutusta. Kylmät irtaimistoullakot katosivat vasta 1970-luvun alussa kun vuoden 1071 väestönsuojelulain mukaan väestönsuojia on voitu käyttää irtaimistovarastoina. Energiakulutukseen vaikuttavat tekijät Asuinkerrostalon lämmitysenergiankulutus riippuu seuraavista tekijöistä: Ulkovaipan lämmöneristävyys Lämpimän veden kulutus Ilmanvaihto ja ilmavuodot

9 Rakennuksen sijainti ja suuntaus Ulkovaipan lämmöneristävyyden vaatimustaso on kiristynyt vuosikymmenten aikana. Rakennuksen ulkovaipan lämmöneristävyys on tiettynä ajanjaksona ollut samantasoista. Ilmanvaihdon mitoitus on ollut ohjattua vuoden 1955 normaaliohjeiden jälkeen. Ilmanvaihdon käytännön toiminnassa on suuria rakennuskohtaisia eroja, samoin veden kulutuksessa. Kylmän vesijohtoveden lämmitys 5 asteesta 55 asteeseen vaatii 58 kwh energiaa. Tämän mukaan lämpimän käyttöveden energiakulutus asukasta kohden on noin 1000 1500 kwh vuodessa. On arvioitu, että 0,5-kertainen ilmanvaihtuvuus kaikissa tiloissa aiheuttaa noin 15 kwh/m 3 suuruisen lämmitysenergiatarpeen /Säteri 1996/. Poistoilmapuhallin, jonka sähkötehokkuus on 1 kw/m 3 /s käyttää vuodessa noin 8800 kwh sähköä. Vastaavasti puhaltimen poistama lämmitysenergia vuodessa on noin 115 000 kwh vuodessa. Poistoilmapuhallin tarvitsee sähköenergiaa vuodessa noin 20 kwh per litraa sekunnissa kohden Säteri 1996/. Eli arvio vastaa vanhempaa huippuimuria, jonka ns. SFP-luku on 2 nykyisin vaadittavan 1:n sijaan. Säterin mukaan koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto Taulukossa 1.1 on esitetty kotimainen ja ruotsalainen arvio asuinkerrostalon lämpöhäviöiden jakautumista eri tekijöiden kesken. Taulukko 1.1 Asuinkerrostalon keskeiset lämpöhäviöt ja niiden suhteellinen merkitys. Osa Suomi(SITRA) % Ruotsi(Energirådgivningen) % Ilmanvaihto 36 33 Lämmin käyttövesi 22 17 Ulkoseinä 17 20 Ikkunat 15 29 Yläpohja 6 8 Alapohja 4 3 Rakennuksen tarvitsemasta lämmitysenergiasta 60 % tulee lämmitysverkosta, 20 sähkölaitteista ja 20 % auringosta ja ihmisistä /SITRA /. VTT:n raportissa /Holopainen ym./ tarkasteltiin rakennusten energiakorjaustoimenpiteiden kannattavuutta. Hankkeessa kartoitettiin rakennuksen energiankulutusta pienentäviä korjausmenetelmiä osa-alueina rakenteelliset parannukset (lisäeristys ja ilmantiiveyden parantaminen), lämmöntuottojärjestelmät, ilmanvaihtojärjestelmät, valaistus, sähkölaitteet, aurinkosuojaus ja jäähdytys. Asuinkerrostalojen energiataloutta parantavat toimenpiteet olivat ulkoseinien ulkopuolinen lisälämmöneristys ja uusi pintarakenne, ikkunoiden, parvekeovien ja ulko-ovien uusiminen, lämmöntuottolaitoksen uusiminen (lämmönvaihdinpaketti) ja sen yhteydessä tehtävä patteriventtiilien asennus ja järjestelmän perussäätö sekä asuntokohtaisen tuloja poistoilmanvaihtojärjestelmän rakentaminen seinäpuhallustekniikalla (lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde 30 %). Kerrostalojen alkuperäiset ominaiskulutukset olivat 255 kwh/asm 2,a (1950-luvun kerrostalo), 213 kwh/asm 2,a (1960- luvun kerrostalo) ja 188 kwh/asm 2,a (1970-luvun kerrostalo). Korjausten jälkeen ominaiskulutukset olivat 138 kwh/asm 2,a (1950-luvun kerrostalo), 116 kwh/asm 2,a (1960-luvun kerrostalo) ja 82 kwh/asm 2,a (1970-luvun kerrostalo).

10 1.2 Eräiden tekijöiden vaikutus asuinkerrostalon energiatehokkuuteen 1.2.1 Rakennuksen tiiviyden vaikutus energiatehokkuuteen, ilmanvaihdon toimintaan ja sisäilmastoon Rakennusten hataruus vaihtelee. Rakennuksen sijainti voi tehostaa ilmavuotojen aiheuttamaa lämmönhukka. Tiiviissä, kaupunkiympäristössä tuulen vaikutus ilmavuotoihin on pienempi kuin avoimessa, tuulisessa paikassa. Asuinkerrostalon ilmanvuotoluvulla (n 50 ) ja rakennuksen sijainnilla on selkeä vaikutus ilmanvaihdon lämpöhäviöihin. Kuvassa 1.2 on ilmanvaihdon energiankulutus maasto-olosuhteiltaan erilaisissa asuinkerrostaloissa. kwh/rak-m 3 /vuosi Lämmönkulutus 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Avoi 0,6 1/h 1,2 1/h 2,4 1/h 3,6 1/h 4,8 1/h Keskusta Taajama Avoin Kuva 1.2. Asuinkerrostalon ilmanvuotoluvun vaikutus ilmanvaihdon energian kulutukseen erilaisissa rakennetuissa ympäristöissä. Ilmanvaihtojärjestelmä on koneellinen (tulo 0,4 1/h, poisto 0,5 1/h, LTO:n vuosihyötysuhde on 65 %). Muuttujana on rakennuksen ilmanvuotoluku n 50. Avoimessa maastossa hataran rakennuksen vuoroilmanvaihdon energian kulutus kaksinkertaistuu. Lindberg on antanut kertoimia, joilla voidaan arvioida rakennuksen ilmanvuotoluvun vaikutusta lämmitysenergian suhteelliseen kulutukseen. Sen mukaan rakennus, jonka ilmanvuotoluku n 50 on 7 1/h, lämmitysenergiankulutus kasvaa 15 % verrattuna täysin tiiviiseen tapaukseen. Ilmanvaihtoluvun ollessa 15 1/h kasvaa energiankulutus jo 30 % /Lindberg/. Asuinkerrostalon, jonka ilmanvuotoluku on 1-2 1/h, suojan puoleisissa makuuhuoneissa ilmanvaihto on olematonta tuulisella säällä /Kurnitski et al 1999/. Syynä tähän on läpitalon tapahtuva ilmavirtaus. Laskentakohteissa oli koneellinen poistoilmanvaihtojärjestelmä.

11 1.2.2 Asumisväljyyden vaikutus Asumisväljyyden kasvaessa lämmön ominaiskulutus vähenee, kuva 1.3.. Tämä tieto on saatu Viikin ekokylästä. Asumisväljyyden (m2/asukas) vaikutus ominaislämmönkulutukseen 135 130 125 120 115 110 105 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Kuva 1.3. Asumisväljyyden vaikutus asuinkerrostalon lämmönkulutuksen ominaisarvoon Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/. 1.3 Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalojen energiankulutukseen 1970- ja 80-lukujen osalta on tiedossa vain hajanaisia havaintoja erilaisten ilmanvaihtojärjestelmien välillä. Keskitetty koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto lämmöntalteenotolla vähentää kaukolämmönkulutusta noin 10 kwh/m 3 mutta kaksinkertaistaa kiinteistösähkön kulutuksen kolmesta kuuteen kwh/m 3 /Palonen ym. 2000/ Helsingin Eko-Viikin asuntoalueella on seurattu 1990-luvun lopun asuinkerrostalojen ominaiskulutuksia /Eko-Viikin loppuraportti/.

12 Kaukolämmön kulutus kwh/m 2 180 160 140 120 100 80 60 P KP Asunto KTP KTPKeskit. Kuva 1.4. Asumisväljyyden vaikutus asuinkerrostalon lämmönkulutuksen ominaisarvoon (lattianeliötä kohden) Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/. 1.3.1 Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon kiinteistösähkön kulutukseen Kuvassa 1.5 on esitetty ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalojen kiinteistösähkön kulutuksiin Helsingin Eko-Viikissä. 30 25 20 KWh/m2 15 10 5 0 P KP Asunto KTP KTPKeskit. Kuva 1.5. Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon kiinteistösähkönkulutuksen ominaisarvoon Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/.

13 Helsingin Ekoviikistä on tilastotietoa siitä, miten ilmanvaihtojärjestelmän vaikuttaa asunnon sähkönkulutukseen. Tämä koskee lähinnä asuntokohtaisia ilmanvaihtokoneita mikäli ne on liitetty huoneistosähköön. 60 50 40 30 20 10 0 P KP Asunto KTP KTPKeskit. Huoneistosauna Ei saunaa Kuva 1.6. Ilmanvaihtojärjestelmän vaikutus asuinkerrostalon lämmönkulutuksen ominaisarvoon Helsingin Eko-Viikissä. /Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004/. Lähteet Energierådgivningen, Energie i bostädsrättsförening. w.seww.energierådgivningen.se/indexphp?option=com_content&t Heikkinen, J. 1987. Painesuhteet hallitaan vain tiiviissä talossa. LVI-lehti, Vol. 39, No. 11, s. 27-31. Helsingin Kaupunkisuunnitteluvirasto 2004. Eko-Vikki Seurantaraportti. 113 sivua. Helsinki 2004. www.hel2.fi/taske/julkaisut/2009/eko-viikki_loppuraportti_motiva 2004.pdf Holopainen, Riikka, Hekkanen, Martti, Hemmilä, Kari & Norvasuo, Markku. Suomalaisten rakennusten energiakorjausmenetelmät ja säästöpotentiaalit. Espoo 2007. VTT Tiedotteita œ 2377. 104 s. + liitt. 2 s. ISBN 978-951-38-6908-3 (URL: http://www.vtt.fi/publications/index.jsp) ISSN 1455-0865 (URL: 11http://www.vtt.fi/publications/index.jsp)

14 Kurnitski, J, Matilainen, M., Jokiranta. K., Koneellisen poistoilmanvaihdon parantaminen. Radon, vuotoilma ja korvausilma. Teknillinen korkeakoulu. LVI-laboratorio, Raportti B65. 75 s. + 2 liitettä. Espoo 1999. Lindberg, R., Rakennuksen ja taloteknisten järjestelmien vaikutus energian kulutukseen. S. 241-246. Sisäilmastoseminaari 2002. Sisäilmayhdistys raportti 17, Espoo 2002. Palonen, J., Virtanen, V., Seppänen O., Asuntoilmanvaihdon kehitys- ja tutkimustarpeet. Teknilinen korkeakoulu, LVI-tekniikan laboratorio, Raportti B:67, Espoo, 2000. Sitra 2009. Linstedt, T., Junnonen, J., Energiatehokkaat ja teolliset korjausrakentamisratkaisut Suomessa ja kansinvälisesti. Sitran selvityksiä 11. Säteri, J., Kovanen, K., Pallari, M-L., Kerrostalojen sisäilmaston ja energiatalouden parantaminen. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, 79 s. + liitteet. 2 s. VTT Tiedotteita 1945. Espoo 1999.

15 2 Lämmitys 2.1 Perusteet Kaukolämmitys on yleisin asuinkerrostalojen lämmön lähde. Yli 90 prosenttia asuinkerrostaloista on liitetty kauko- tai aluelämpöön. lopuissa on pääasiassa öljykeskuslämmitys. Paikallisesti esimerkiksi Riihimäen Peltosaaressa on suora sähkölämmitys. Vesikiertoinen radiaattorilämmitys on vallitseva lämmönjakoratkaisu asuinkerrostaloissa. Taulukossa 2.1 on esitetty keskeisten komponenttien käyttöiät. Paikallisesti esimerkiksi Espoon Tapiolan alueella on käytetty vesikiertoista lattialämmitystä 1950- ja 60-luvuilla. Näissä ongelmana olivat korkeat lattian pintalämpötilat. Rakennusten lämmitystarpeen vähentyessä lattialämmitystä on jälleen käytetty paikallisesti. Taulukko 2.1. Lämmitysjärjestelmien komponenttien käyttöiät /KH 90-40016/. Komponentti Tavoitteellinen käyttöikä, a Lämmönsiirtimet putki levy 30 20 paisunta- ja varolaitteet 10 kiertovesipumput 20 lämpöjohdot yli 50 Lämmityspatterit varusteine konvektorit Yli 50 30 patteriventtiilit 25 termostaatit 10 moottoriventtiilit 15 Sulku- ja säätöventtiilit 20 varoventtiilit 10 säätölaitteet 10 LTO-patterit 20 Lattialämmityksen mitoitus Lattian pintalämpötilan tulee lämmityskaudella olla asuinhuoneissa enintään 26 astetta (Sisäilmastoluokitus 2008). Tiloissa, joissa liikutaan paljain jaloin kuten pesuhuoneissa pintalämpötilan tulee olla 26 ja 29 asteen välillä (klinkkerilattia). 2000-luvulla lattialämmitystä on käytetty esimerkiksi Jyväskylän seudulla. Asuntojen ilmanvaihtoratkaisu on ollut koneellinen poistoilmanvaihto vakioilmamäärällä. Keittiön ilmanvaihtoa voidaan tehostaa ns. läppäkuvun avulla. Korvausilma saadaan ikkunakarmeissa olevista korvausilmaventtiileistä.

16 Linjasaneerauksen yhteydessä kylpyhuoneen lattialämmitys kannattaa tehdä omaksi piiriksi. Tällöin lattialämmitys ei ole sidoksissa lämmityskauteen. 2.2 Lämmönjakoverkoston peruskorjaus Sulku- ja säätöventtiilien uusiminen Lämmitysputkien ja -patterien käyttöikä vaihtelee 50 ja 100 vuoden välillä riippuen patteriverkoston veden happipitoisuudesta. Happipitoisuuteen vaikuttaa verkoston vuodot, joiden seurauksena verkostoon joudutaan lisäämään happipitoista tuoretta vettä. Märkätiloissa patterien ja patteriputkien kunto saattaa olla huono, mutta pääsääntöisesti koko lämmitysverkkoa ei kuitenkaan tarvitse uusia. Patteri-, linjasäätö- ja sulkuventtiilien elinikä sen sijaan on keskimäärin 20 25 vuotta, joten ne on yleensä uusittava linjasaneerauksen yhteydessä. Vanhat venttiilit eivät enää toimi oikein, jolloin koko lämmitysverkoston toiminta häiriintyy ja energiaa menee hukkaan. Rakennuksissa, joissa ei ole termostaattisia patteri-venttiilejä, huoneeseen tulevia ilmaislämpökuormia, kuten ruoanlaitosta vapautuvaa lämpöä tai auringon säteilyä, ei kyetä hyödyntämään. Termostaattiset patteriventtiilit mittaavat huoneen lämpötilaa ja säätävät patteriin tulevaa vesivirtaa siten, että lämpötila pysyy vakiona lämpökuormista riippumatta. Ratkaisuun voidaan yhdistää irtoanturi, jolloin lämpötilan mittaus on tarkempaa ja voidaan hyödyntää 60 70 % huoneeseen tulevasta ilmaislämmöstä. Tutkimuksen mukaan termostaattisten patteriventtiilien asentamisen seurauksena lämmitysenergiankulutus pienenee keskimäärin 3,2 %, jolloin investoinnin takaisinmaksuaika on hieman yli 3 vuotta /Motiva 2007/. Kaikissa rakennuksissa ei toki ole ao. venttiileitä mutta monissa on jo alun perin ja useimpiin ne on asennettu joskus mutta ovat jo uusimisen tarpeessa Ennen venttiilityötä lämmitysverkosto on huuhdeltava puhtaaksi, jotta uusien venttiilien asennuksesta todella olisi hyötyä. Syynä on termostaattisten patteriventtiilien tavallisia patteriventtiileitä suurempi virtausvastus, minkä vuoksi ne likaantuvat nopeammin. Lämpöputkistossa virtaavasta vedestä kertyy venttiiliosiin ruostetta ja muuta sakkaa, joka heikentää venttiilin toimintaa ja lisää näin lämpöenergian kulutusta ajan kuluessa. Venttiilien asennuksen jälkeen on myös huolehdittava, ettei verkostoon lisättävä vesi ole happipitoista, sillä se kiihdyttää putkistojen ruostumisprosessia. Korvausilmalaiteista tuleva viileä ilmavirtaus voi viilentää irtoanturia tai itse venttiiliä. Näin erityisesti mikäli lautasmallinen venttiili on verhon takana yhdessä irtoanturin tai venttiilin kanssa. Tällöin venttiili päästää lämmintä vettä lämmönluovuttimeen vaikka lämmitystarvetta ei ole. Vanhat 1960- ja 70-luvun asuinkerrostalojen sulku ja linjaventtiilit ovat yleensä elinkaarensa lopussa. Nämä on syytä uusia linjasäätöventtiileillä, joiden avulla voidaan säätää ja mitata nousulinjaan menevä vesivirta. Linjasäätöventtiilin painehäviö suhteessa verkoston painehäviöön tulee olla riittävän suuri, jotta säätötyö onnistuisi. Lämmitysverkoston tasapainotuksen ja perussäädön edellytys ovat toimivat ja oikein mitoitetut linjasäätöventtiilit.

17 Lämmitysverkoston perussäätö Erityisesti yli 15 vuotta käytössä olleiden laitteiden kuntoa ja toimintaa tulee seurata ja tarkistaa säännöllisesti. Patteriverkoston perussäädöllä voidaan säästää kolmella eri alueella: 1. Lämmitysenergian pieneneminen 2. Lämpöjohtopumpun sähkönkulutuksessa 3. Tilausvesivirran pienentäminen tarvittaessa Patteriverkoston perussäädöllä voidaan saada aikaan merkittäviä säästöjä. Yhden asteen huonelämpötilan pudotuksella saavutetaan noin 5 %:n säästö asuinkerrostalon lämmityskustannuksissa, joten perussäädön vaikutus kiinteistön energiankulutukseen on merkittävä. Arvioiden mukaan 75 % Suomen asuinrakennus-kannasta on puutteellisesti perussäädetty ja yleisimmin lämpötilaero on näissä kiinteistöissä keskimäärin yli 3 o C. Korjattavien asuntojen patteriventtiilit on vaihdettava asianmukaisella esisäädöllä varustettuihin venttiileihin, jotta perussäätö on mahdollista suorittaa. Myös muiden säätöventtiilien vaihto perussäädön yhteydessä on erittäin suositeltavaa. Perussäädön yhteydessä on huolehdittava myös, että menoveden säätökäyrä asetetaan oikeaan asentoon, jotta huonelämpötila on aina oikealla tasolla ulkolämpötilasta riippumatta. Yleensä sisälämpötilaksi valitaan 21-22 o C. Myös porraskäytävien, kellaritilojen ja muiden "toisarvoisten" tilojen lämpötiloihin tulee kiinnittää huomiota, sillä niitä on turhaa lämmittää liikaa. Näissä tiloissa sopiva lämpötila on yleensä noin +15 - +18 o C. Yksi aste sisälämpötilassa merkitsee noin 5%:ttä energian kulutuksessa, joten ei ole aivan sama mikä lämpötila kiinteistössä valitaan sisälämpötilaksi. Liian korkea huonelämpötila lisää myös tarpeetonta ikkunatuuletusta, kuva 2.1.. Huonelämpötila ja ikkunatuuletus Huonelämpötila yli 23 21-22 20-21 alle 20 0 5 10 15 20 25 Ikkunaa auki pitävien osuus, % Kuva 2.1. Huonelämpötilan vaikutus ikkunaa auki pitävien asukkaiden osuuteen /Virtanen ym.. 1997/..

18 Motivan tutkimuksen mukaan lämmitysverkoston perussäätö alentaa kerrostalon lämmönkulutusta keskimäärin 14 % /Motiva 2007/. Lämmönjakoverkoston tulevaisuus Laajat energiansäästöinvestoinnit lyhentävät lämmityskautta ja edellyttävät kaukolämmön tilausvesivirran tarkistamista, pumppujen ja säätöventtiilien mitoituksen tarkistusta. Tässä vaiheessa voi olla houkuttelevaa siirtyä ilmanvaihtolämmitykseen. Uudisrakentamisen suhteen lämmitysratkaisuja on pohdittu (VTT 2513) ja päädytty ilmanvaihtolämmitykseen. Markkinoilla on myös yhdistettyjä tuloilmalaitteen ja sähkölämmittimen yhdistelmiä joita ohjataan omalla huonetermostaatilla (RClinja Oy)). Tässä yhteydessä tulee muistaa, että kaukolämmön primäärienergiakerroin on noin yksi ja sähkön 2.5 3.0. Kiertovesipumppujen uusiminen Vanhat kiertovesipumput on syytä vaihtaa vastaamaan uusia kiertovesivirtoja. Euroopan Unionin EuP-direktiivi tiukentaa uusien kiertovesipumppujen energiatehokkuusvaatimuksia kahdessa vaiheessa; 1.1.2013 jälkeen pumppujen energiatehokkuusindeksin tule olla enintään 0,27 ja 1.1.2015 jälkeen enintään 0,23. Kiertovesipumppujen pyörimisnopeuden tulee säätyä tarpeen mukaan. Energiatehokkuusindeksillä tarkoitetaan pumpun vuotuisen energiakulutuksen suhdetta nyt markkinoilla olevien pumppujen vuotuiseen energiankulutukseen /Rautiainen/. Direktiivi ei koske aurinko- tai maalämpöjärjestelmiä. Kaukolämmönjakokeskuksen uusiminen Lämmönsiirtimiä on rakenteeltaan erilaisia. Kaukolämmön ensimmäisinä vuosikymmeninä (1960-1970) siirtimet olivat suoraputkisiirtimiä. Lämmönjakokeskuksen laitteille ei voida määritellä tarkkaa käyttöikää /LVI 19-274/. Niiden kunto ja toimivuus tarkistetaan säännöllisesti. Kaukolämpölaitteiden teknistaloudellinen käyttöikä on noin 15-20 vuotta. Mikäli kaukolämpökeskus on yli 20 vuotta vanha, se uusitaan yleensä kokonaan korjauksen yhteydessä, sillä uuden laitteiston asentaminen tulee kokonaisuutena edullisemmaksi vaihtoehdoksi. 1960-70-lukujen asuinkerrostaloissa kaukolämpölaitteiden ensimmäinen uusintakierros on jo tehty. Erityisesti lämmönsiirtimien hyötysuhde laskee ajan kuluessa, kun laitteistoon syntyvät kerrostumat heikentävät lämmönsiirtokertoimia. Tämän seurauksena kaukolämpöveden jäähtyminen heikkenee. Tämä kasvattaa tarvittavaa tilausvesivirtaa ja lisää vuotuista perusmaksua. Rakennuksen energiankulutukseen sillä ei ole vaikutusta. Myös säätölaitteiden puutteellinen toiminta voi olla syynä laitteiston heikkoon lämmönsiirtokykyyn. Kaukolämpölaitteiden kuntoa on seurattava säännöllisesti. Laitteistoa ei missään nimessä tulisi käyttää aivan loppuun, sillä sen rikkoontumisen seurauksena tehtävä hätäkorjaus maksaa paljon enemmän kuin hyvin suunniteltu korjaus. Laitteiden uusimistarpeen määrittelyssä hyödynnetään:

19 lämmitysjärjestelmän kuntoarviota (tehdään 5 vuoden välein) lämmön- ja vedenkulutustilastoja ajantasaista huoltokirjaa kunnossapidon pitkän tähtäimen suunnitelmaa PTS lämmönsiirtimien tiiviystarkastuksia (tehdään 4-12 kertaa vuodessa). Kaukolämpölaitteiden kuntoarvioita tekevät lämmöntoimittajat, LVI-suunnittelijat ja urakoitsijat. Katselmuksessa selvitetään kunto ja uusimistarve. Laiteuusinnassa saavutetaan paras ja taloudellisen lopputulos uusimalla hallitusti, suunnittelemalla ja mitoittamalla oikein ja kokonaisvaltaisesti. Kun kuntoarviota täydennetään huoltokirjan korjaushistoria- ja vikailmoitustiedoilla sekä analysoidaan kulutustilastoja vähintään kuukausitasolla, saadaan melko luotettava arvio laitteiston kunnosta. Uusittaessa kaukolämpölaitteet mitoitetaan ne vastaamaan rakennuksen todellista lämmöntarvetta. Energiansäästötoimenpiteiden seurauksena tilausvesivirta on muuttunut. Vanhat laitteet ovat lisäksi yleensä ylimitoitettuja. Huolellisella suunnittelulla voidaan säästää työ- ja investointikustannuksissa. Samalla tarkistetaan tilausteho- ja vesivirta. Kaukolämpölaitteiston välttämätön korjaus parantaa samalla rakennuksen energia-tehokkuutta, sillä uusien lämmönsiirtimien hyötysuhde on huomattavasti vanhoja parempi. Tämä ei tosin vähennä energiankulutusta mutta saattaa vähentää kustannuksia pienemmän tilausvesivirran mukana Näin saadaan pienennettyä jakeluhäviöitä kaukolämpöpuolella. Lämmönsiirtimiä uusittaessa tulee selvittää ko. piirien toisiopuolen laitteiden ja kytkentöjen uusimistarve. Mikäli vain osa kaukolämpölaitteistosta uusitaan, tulee uusittujen laitteiden olla nykyisiä vaatimuksia vastaavia. Muutostyön yhteydessä uusitaan myös lämpömittarit, mittataskut sekä painemittarit sulkuineen. Menoveden lämpötilan ja ulkolämpötilan tuntoelimien sijoitukset ja toiminta on tarkastettava.. Kaukolämpölaitteita uusittaessa on kannattavaa määrittää rakennuksen todellinen lämmöntarve, sillä vanhat laitteet ovat usein ylimitoitettuja. Todellinen lämmöntarve saadaan määritettyä energiankulutustietojen, rakennuksen käyttötavan ja -kokemusten, kaukolämmön toisiopuolen meno- ja paluuveden lämpötilojen sekä rakennusteknisten tietojen avulla. Kun laitteet mitoitetaan todellisen tarpeen mukaan, säästetään hankintakustannuksissa ja lämpöenergiaa sekä sähköä kuluu vähemmän. Esimerkiksi pumput tulee mitoittaa todellisten toiminta-arvojen mukaan ja haluttu virtaama ja paine-ero toteutetaan mieluummin pumpun oikealla mitoituksella kuin kuristussäädöllä, jossa energiaa menee hukkaan, kun pumpun tuottamaa painetta hävitetään virtausvastuksen avulla. Lämmöntarpeen perusteella saadaan määritettyä myös laitteiston tarvitsema kaukolämmön sopimusvesivirta. Sopimusvesivirta vaikuttaa kaukolämmön perusmaksun suuruuteen. Myös sopimusvesivirta arvioitiin ennen varmuuden vuoksi tarvetta suuremmaksi, jottei lämmitysvaikeuksia ilmaantuisi missään tilanteessa. Sopimusvesivirran mitoitus tehdään vuoden kylmimmän lämpötilan mukaan, joten koko vesivirtaa ei tarvita tiukankaan mitoituksen tapauksessa kuin muutamana päivänä vuodessa. Kyseinen vesivirta kuitenkin kiertää kokonaisuudessaan kaukolämpölaitteistossa lämmöntarpeesta riippumatta, joten lämmityskauden lauhoilla keleillä syntyy huomattavaa energianhukkaa. Ohjekortissa Asuntoyhtiön kaukolämpölaitteiden uusiminen (2003) esitetään asuntoyhtiön kaukolämpölaitteiden uusimishankkeen vaiheet uusimistarpeen selvittämisestä suunnitelmien teettämiseen sekä valvojan ja urakoitsijan valintaan. Ohjeessa kuvataan urakkasuorituksen kulku aloituskokouksesta käyttöönottoon ja takuutarkastukseen. Siinä esitetään myös hankkeen vaiheisiin liittyvä päätöksenteko-, tiedottamis- ja viranomaismenettely. Ohjekorttia on tarkoitus käyttää rinnan ohjekortin

20 KH 90-00322 Asuntoyhtiön korjaushankkeen kulku kanssa. Sama ohjekortti qn julkaistu myös LVI-kortistossa tunnuksella LVI 03-10368. Sisällysluettelo: 1. Yleistä 2. Käsitteitä 3. Korjaustarpeen määrittely 4. Esisuunnittelu 5. Hankesuunnittelu 6. Tekninen toteutussuunnittelu 7. Urakoitsijan valinta, toteutuspäätös 8. Rakentaminen ja valvonta 9. Ylläpito Liite 1. Esimerkki lämmitysjärjestelmän kuntoarviosta Liite 2. Esimerkki huonelämpötilojen mittausohjeesta ja -lomakkeesta Liite 3. Esimerkki huonelämpötilamittausten yhteenvetolomakkeesta Liite 4. Esimerkki kaukolämpölaitteiden uusimishankkeen aikataulusta Liite 5. Esimerkkejä kerrostalon yms. ison rakennuksen teknisestä laitetilasta. 2.3 Lämmitysenergian asuntokohtainen mittaus Vuosi vuodelta yhä useammassa taloyhtiössä osakkaat maksavat sähkön ohella myös vedestä kulutuksen perusteella. Lisäksi huoneistoissa kuluu energiaa lämmitykseen, mutta siitä maksetaan tavallisesti vastikkeissa neliöiden eikä mitatun kulutuksen mukaan. Huoneistokohtaisen mittauksen järjestäminen olisi uudisrakentamisessa helpohkoa, korjausrakentamisessa vaikeaa. Maksuperusteiden oikeudenmukainen määrittely taas on aina hankalaa. YIT Rakennus Oy on selvittänyt huoneistokohtaisen lämmitysenergian mittauksen mahdollisuutta uudisrakentamisessa. Selvitysten perusteella ajatusta ei ole tyystin hylätty, mutta toistaiseksi ei ole nähty tarpeelliseksi ryhtyä tuumasta toimeen. Syyt ovat rakennusten paraneva energiatehokkuus ja laskutusperusteiden oikeudenmukaisen määrittelyn ongelmat /Asunto & Kiinteistö 2010/. Kimari tutki 1990-luvun alussa asuntokohtaisen lämmitysenergian mittauksen vaihtoehtoja Keski- Euroopassa ja sen kannattavuutta Suomessa /Kimari/. Kaksi keskeistä lämmitysenergian mittausjärjestelmää ovat: Sähköinen kulutusmittari Lämmitysenergian mittariin kuuluu laskinyksikön lisäksi virtausmittarit ja lämpötila-anturit. Virtausmittari voi olla mekaaninen tai staattinen. Edellisissä putkessa on juoksupyörä, jälkimmäisissä ultraääneen tai magneettisuuteen perustuva virtausmittari. Järjestelmän etuna on mahdollisuus etälukea mittarit. Lämmitysenergia voidaan myös laskuttaa useamman kerran vuodessa koska asunnoissa ei tarvitse käydä lukemassa mittareita.

21 Haihtumiseen perustuva mittaus Haihdutusmittareissa radiaattorin kyljessä on haihdutusampulli, josta haihtuu sisäilman kannalta haitatonta nestettä sisäilmaan. Lämmityskauden jälkeen katsotaan, kuinka paljon ainetta on haihtunut. Tämän perusteella määritetään radiaattorin luovuttama lämpömäärä. Käytettävissä olevissa mittausmenetelmistä todettiin, että investointikustannuksiltaan edullisimmat lämmönluovutinkohtaiset kustannusten jakolaitteet eivät pysty toimimaan riittävällä tarkkuudella Suomessa käytetyillä alhaisilla lämmitysverkoston lämpötiloilla. Rakennukseen asennettavia lämmönluovuttimia on alettu testata mittaamisen edellyttämällä tavalla vasta vuodesta 1993 lähtien. Mittaamisen täsmällisyyden kannalta hyvien menetelmien ongelmana ovat suhteellisen korkeat investointikustannukset. Eräät laitteistot vaativat lisäksi niin radikaaleja putkistojärjestelyjä, että niiden laajamittainen käyttö on mahdollista ainoastaan uudisrakentamisen ja sellaisessa perusparantamisessa, jossa koko lämmitysputkisto uusitaan. Uudisrakentamisessa lämpimän käyttöveden ja huoneistosähkön mittauksella on jo saatu 50-70 % energiankäytöstä huoneistokohtaisen laskutuksen piiriin. Asunnon (huoneen) sijainnin huomioonottaminen Asunnon ja yksittäisen huoneen sijainti vaikuttaa olennaisesti lämmitysenergian kulutukseen. Oikeidenmukainen laskutus edellyttää esimerkiksi Sveitsissä käytettäviä korjauskertoimia: ylin kerros 20 % kylmän ullakon alapuolella 10 % kulmahuonevähennys 10 % ilmansuuntavähennys o pohjoiset huoneet 10 % Tutkimuksessa arvioitiin lämmitysenergian säästön suuruutta erilaisissa tyyppiasunnoissa. Tutkimuksessa ei ole huomioitu asuinkerrostaloissa usein esiintyvää ilmiötä, jossa osa asukkaista sulkee tai tukkii korvausilmaventtiileitä vedon tunteen vuoksi. Tällainen toimenpide vähentää oman asunnon energiankulutusta mutta lisää asunnon ylä- ja alapuolella sijaitsevien asuntojen energiankulutusta. Tutkimuksen johtopäätös oli: Lämmityskustannusten täsmällinen jakaminen edellyttää huoneistojen sijainnista aiheutuvan eriarvoisuuden kompensoinnista ja huoneistojen välisistä lämpötilaeroista aiheutuvien lämmönsiirtymisen ottamista huomioon. Asuntojen huonelämpötiloja ei ole varaa laskea merkittävästi perussäädössä tähdättävään 21-22 asteesta, ilman että lämpöviihtyisyys heikkenee merkittävästi. Lämmönmittauksen merkittävin etu oli se, että ihmiset, jotka jättävät tuuletusikkunat avoimiksi pitkäksi aikaa huomaisivat sulkea ne. Toisaalta pakkassäällä ikkunatuuletus vähenee joka tapauksessa.