Julkisten rakennuksien energiatehokkuus 4-2008 Sektoritutkimuksen neuvottelukunta Kestävä kehitys
Sisällysluettelo Sisällysluettelo...1 Alkusanat...2 1 Esiselvityksen taustaa ja tavoitteita...3 1.1 Taustaa julkisen sektorin rakennusten energiatehokkuudesta...4 2 Selvitys rakennusten energiatehokkuudesta...12 2.1 Koulut... 12 2.1.1 Suuria ja pieniä kulutuskohteita... 19 2.2 Päiväkodit... 24 2.3 Terveydenhoitorakennukset... 31 2.4 Asuinrakennukset... 33 3 Rakennusten energiatehokkuuden tarkastelu muualla...37 3.1 IEA ECBCS Annex 36: Retrofitting in Educational Buildings... 37 3.2 Energy Use in Multi-family Dwellings... 39 3.3 An Analysis of the Difference between Measured and Predicted Energy Savings when Houses are Insulated... 42 3.4 Artikkeleita... 43 4 Ideoita sekä hyviä ja huonoja käytäntöjä...46 4.1 Asiantuntijoiden näkemyksiä... 46 4.2 Talotekniikka ja kiinteistönhuolto Tampereen teknillisessä yliopistossa... 48 4.3 Hyviä käytäntöjä JUHARAK-loppuraportissa rakennusten energiatehokkuuden varmistamiseksi... 49 4.4 Otteita energiansäästön päätöksenteon ja käyttäytymisen tutkimusohjelmasta LINKKI 2... 51 5 Keskeiset johtopäätökset...55 LÄHTEET...61 1
Alkusanat Valtioneuvoston sektoritutkimuksen neuvottelukunta käynnisti keväällä 2008 neljä kestävä kehitys -aihealueeseen liittyvää esiselvitystä, joiden pohjalta on tarkoitus käynnistää laajempia tutkimuksia vuoden 2009 aikana. Yksi neljästä teemasta oli Energiatehokkuuden huomioon ottaminen julkisella sektorilla. Tämä esiselvitysraportti on osa kyseiseen teemaan liittyvää esiselvitystä, joka koostuu kolmesta erillisestä raportista sekä yhteisestä yhteenvetoraportista. Tämän esiselvityksen raportissa käsitellään julkisen sektorin rakennusten energiatehokkuutta. Esiselvityksen taustalla on ilmastonmuutoksen hillitseminen ja tähän liittyen EU:n asettamat tavoitteet ja määräykset. Toisaalta energiatehokkuuden huomioon ottamisessa keskeistä on julkisen sektorin esimerkkiasema. Esiselvitys ja sitä seuraava mahdollinen tutkimus tuottavat ministeriöiden tarvitsemaa tietoa politiikkatoimien tueksi ja päätösten tekoon. Tutkimusprojekti Energiatehokkuuden huomioon ottaminen julkisella sektorilla on tehty yhteistyössä TTY:n, Advansis Oy:n ja Motiva Oy:n kesken. Tämän raportin osatutkimus käsittelee julkisen sektorin rakennusten energiatehokkuutta ja se on tehty TTY:n konstruktiotekniikan laitoksella. TTY:n Tiedonhallinnan ja logistiikan laitos on tehnyt selvityksen julkisen liikenteen energiatehokkuudesta ja Advansis Oy ja Motiva Oy julkisen sektorin energiatehokkuuden tietopohjan, -tarpeiden ja parhaiten käytäntöjen kartoituksen. Näistä kahdesta viimeksi mainitusta on omat osaraportit. Tämän julkisen sektorin rakennusten energiatehokkuutta käsittelevän raportin ovat tehneet dipl.ins. Tiina Sahakari ja professori Timo Kalema. Työssä on selvitetty lähinnä kuntien koulujen, päiväkotien, terveydenhoito- ja asuinrakennusten lämmön ja sähkönkulutuksia ja niiden hajontaa. Tuloksia analysoimalla on alustavasti yritetty selittää toteutuneita energiakulutuksia ja hyviä ja huonoja käytäntöjä. Työtä on valvonut ohjausryhmä, johon ovat kuuluneet puheenjohtaja Mikko Peltonen (MMM), varapuheenjohtaja Antero Honkasalo (MMM), jäseninä: Sirkka Vilkamo (TEM), Saara Jääskeläinen (LVM), Annu Jylhä-Pyykkönen (OPM), Liisa Ollila (STM) ja Eija Limnell (UM), pysyvinä asiantuntijoina: Pauliina Arola (SETU), Pekka Suomela (TEM), Martti Mäkelä (LVM), Pirkko-Liisi Kuhmonen (OPM), Pertti Anttinen (UM), Markku Stenborg (VM), Mikko Kuusinen (YM), Kimmo Kanto (Tekes) ja Leila Häkkinen (Suomen akatemia), sekä sihteeristönä: Elina Nikkola (MMM), Pasi Iivonen (YM), Sari Löytökorpi (OPM) ja Ulla Huippula (OPM). 2
1 Esiselvityksen taustaa ja tavoitteita Tämän esiselvitysosuuden ja siitä mahdollisesti seurauksena käynnistyvän laajemman tutkimuksen tarkoituksena on löytää konkreettisia toimia rakennusten energiatehokkuuden parantamiseksi. Erityisen tärkeä osa tässä selvityksessä on yksittäisten rakennustyyppien lämmönkulutuksen ja sähkön käytön hajonnan kartoittamisella, hajonnan syiden selvittämisellä ja mahdollisilla ratkaisuilla. Eri energiansäästötoimien kustannustehokkuudesta, jonka perusteella energiakorjauksia voitaisiin johdonmukaisesti tehdä, on valitettavan huonosti tietoa. Kuva 1 esittää Ruotsista suhteellisen pieneen otantaan perustuvia tuloksia, joiden mukaan lämmön talteenoton asentaminen jälkikäteen rakennuksiin on suurentanut energiankulutusta. Kuva 2 puolestaan näyttää, miten vuosien 2001 ja 2005 välillä rakennettujen, esimerkkikunnan kaukolämpöverkkoon kytkettyjen asuinrakennusten lämmön ominaiskulutus vaihtelee välillä 80 380 kwh/m². Englannissa on saatu tulos, että energiansäästötoimien todellinen vaikutus on ollut eri syistä vain noin puolet ennalta arvioidusta. Tutkimuksen tavoitteena on tuottaa konkreettista tietoa, jolla voidaan selittää tällaisen suuren energiankulutushajonnan syitä ja antaa luotettavaa tietoa energiakorjausten tueksi. Kuva 1 Lämmön talteenoton ja lämpöpumppujen jälkikäteen asentamisen vaikutus energiankulutukseen. [Öhman 2006, s. 44 45] 3
Vuosien 2001 ja 2005 välillä valmistuneiden rakennusten ominaiskulutukset Lämpöenergia/kerrosala (kwh/k-m²) 400 360 320 280 240 200 160 120 80 40 0 0 20 40 60 80 100 Mittausten lukumäärä Kerrostalojen lämpöenergian kulutus kerrosalaa kohti Rivitalojen lämpöenergian kulutus kerrosalaa kohti Erillispientalojen lämpöenergian kulutus kerrosalaa kohti Kuva 2 Vuoden 2001 ja 2005 välillä rakennettujen ja esimerkkikunnan kaukolämpöverkkoon liitettyjen rakennusten vuoden 2006 sääkorjatut ominaiskulutukset. [Sahakari 2008, s. 39] 1.1 Taustaa julkisen sektorin rakennusten energiatehokkuudesta Julkisen sektorin rakennuksiin lasketaan tässä mukaan kuntien, kuntayhtymien, valtion (mukaan lukien Senaattikiinteistöt ja Puolustusvoimat) kiinteistöt ja lisäksi sairaanhoitopiirit. Vuonna 2005 Suomen koko rakennuskanta oli noin 520 miljoonaa neliötä, mistä julkisen sektorin osuus oli yhteensä yli 9 %. Kuntien rakennuskanta oli tästä edellä mainitusta osuudesta 75 %. [Heljo & Nippala 2007, s. 20] Esimerkkinä julkisen sektorin rakennusten kulutuksen jakautumisesta voidaan tarkastella kuntien vuoden 2006 tietoja. Taulukossa 1 näkyy kuntien rakennustyyppijaottelu ja vuoden 2006 sääkorjatut lämmön ja sähkön ominaiskulutukset rakennustilavuutta kohti sadan, otannassa mukana olleen kunnan osalta. 4
Taulukko 1 Sadan kunnan vuoden 2006 kulutustietoja rakennustyypeittäin. [Ruokojoki 2007, s. 23] Edellisen taulukon avulla voidaan esittää eri rakennustyyppien absoluuttiset lämmönja sähkönkulutukset sadan tarkastellun kunnan osalta. Ominaiskulutusten muutokset on saatu vertaamalla vuoden 2006 arvoja vuoden 2005 arvoihin. Absoluuttiset arvot näkyvät kuvissa 3 ja 4. 5
Vuoden 2006 sadan kunnan absoluuttinen lämmönkulutus rakennustyypeittäin (GWh) 1200 Lämmön kulutus (GWh) 1000 800 600 400 200 Pientalot Asuinkerrostalot Muut Lasten päiväkodit Huoltolaitosrakennukset Asuntolarakennukset Terveydenhoitorakennukset Muut Ammatilliset oppilaitokset Peruskoulu-, lukio-, yms. rakennukset Muut Uimahallit Jäähallit Seura-, kerho-, yms. rakennukset Kirjasto-, museo- ja näyttelyrakennukset 1 Asuinrakennukset 2 Hoitoalan rakennukset 3 Toimisto- ja hallintorakennukset 4 Kokoontumisrakennukset 5 Opetusrakennukset 6 Varastorakennukset 7 Liikenteen rakennukset 8 Väestönsuojat 9 Muut Teatteri- ja konserttirakennukset 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Rakennustyypit pääkategorioittain Kuva 3 Sadan kunnan vuoden 2006 yhteenlasketut sääkorjatut absoluuttiset lämmönkulutukset rakennustyypeittäin. [Ruokojoki 2007, s. 23] Vuoden 2006 sadan kunnan absoluuttinen sähkön kulutus rakennustyypeittäin (GWh) 400 Sähkön kulutus (GWh) 350 300 250 200 150 100 Pientalot Muut Asuntolarakennukset Asuinkerrostalot Lasten päiväkodit Huoltolaitosrakennukset Terveydenhoitorakennukset Muut Muut Ammatilliset oppilaitokset Peruskoulu-, lukio-, yms. rakennukset Uimahallit Jäähallit Seura-, kerho-, yms. rakennukset Kirjasto-, museo-, ja näyttelyrakennukset 1 Asuinrakennukset 2 Hoitoalan rakennukset 3 Toimisto- ja hallintorakennukset 4 Kokoontumisrakennukset 5 Opetusrakennukset 6 Varastorakennukset 7 Liikenteen rakennukset 8 Väestönsuojat 9 Muut 50 Teatteri- ja konserttirakennukset 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Rakennustyypit pääkategorioittain Kuva 4 Sadan kunnan vuoden 2006 yhteenlasketut absoluuttiset sähkönkulutukset rakennustyypeittäin. [Ruokojoki 2007, s. 23] 6
Otannassa eivät siis ole mukana kaikki Suomen kuntien rakennukset, mutta kulutuksen jakaantumista voidaan kuitenkin näiden tietojen perusteella arvioida yleisellä tasolla. Havaitaan, että tässä otannassa opetusrakennukset ovat selvästi suurin lämmönkuluttajajoukko. Seuraavana tulevat hoitoalan rakennukset. Asuinrakennukset ovat seuraava suuri lämmönkuluttajaryhmä. Sen sijaan esimerkiksi kokoontumisrakennukset ovat kokonaisuuteen verraten pieni lämmönkuluttajaryhmä. Se, että esimerkiksi uimahallien lämmönkulutus pienenisi, vaikuttaa suhteellisen vähän kokonaiskulutukseen. Ratkaisuja olisi ensisijaisesti löydettävä suurien lämmönkuluttajaryhmien kulutuksen pienentämiseen. Sähkön kulutuksen osalta hoitoalan rakennukset nousevat jopa opetusrakennuksia korkeammalle tasolle. Tämä johtuu lähinnä terveydenhoitorakennusten suuresta sähkön kulutuksesta. Kokoontumisrakennusten sähkönkulutus kasvaa hieman muihin nähden lämmönkulutukseen verrattuna, jopa asuinrakennuksia korkeammalle, mutta selvästi suurimmat ryhmät ovat edelleen opetusrakennukset ja hoitoalan rakennukset. Samaan rakennustyyppiryhmään kuuluvien rakennusten ominaiskulutuksissa voi olla suuria eroja. Tässä esiselvityksessä on yhtenä tavoitteena kartoittaa tätä vaihtelua ja vaihtelun syitä. Valtiosektorin rakennuskanta poikkeaa jonkin verran kunnallisesta rakennuskannasta. Seuraavassa kuvassa 5 on esitetty valtiosektorin vuoden 2005 energiankulutukset rakennustyypeittäin hieman erilaisella jaottelulla kuin kuvissa 3 ja 4. Kuva 5 Valtion rakennusten energiankulutus talotyypeittäin ja lämmönlähteittäin v. 2005. [Heljo & Nippala 2007, s. 47] Kuvasta 5 huomataan, että valtiosektorilla teollisuusrakennukset ovat vuoden 2005 tietojen perusteella suurin energiankuluttaja. Toimistorakennukset tulevat toisena ja asuin- ja opetusrakennukset melko tasaisesti kolmantena. Kuvassa 6 on vertailu kuntien ja valtion absoluuttisista sähkön- ja lämmönkulutuksista. 7
12000 Karkea vertailu kuntien ja valtion absoluuttisista kulutuksista Absoluuttinen kulutus GWh/a 10000 8000 6000 4000 2000 Absoluuttinen sähkönkulutus GWh/a Absoluuttinen lämmönkulutus GWh/a 0 100 kuntaa vuodelta 2006 Kaikki kunnat vuodelta 2005 Tarkasteltava rakennuskanta Valtio vuodelta 2005 Kuva 6 Vertailu rakennuskannan sähkön- ja lämmönkulutuksista kuvissa 1 ja 2 esitettyjen kuntien, kaikkien kuntien ja valtion välillä. [Ruokojoki 2007, s. 23, Heljo & Nippala 2007, s. 45] Kuvassa 6 ensimmäinen palkki kuvaa taulukossa 1 ja kuvissa 3 ja 4 tarkastelun alla olevien kuntien rakennuskannan sääkorjattua sähkön- ja lämmönkulutusta vuodelta 2006. Vaikka otanta ei ole 100 %, kuvat 3 ja 4 kuvaavat hyvin kulutuksen jakaantumista kunnissa. Otannassa suurien, yli 30 000 asukkaan kuntien osuus oli yli 70 %. Kuvan 6 toinen palkki on arvio koko kuntien rakennuskannan sääkorjaamattomista kulutuksista vuodelta 2005. Kolmas palkki on taas arvio valtion rakennuskannan sääkorjaamattomasta kulutuksesta vuodelta 2005. [Heljo & Nippala 2007, s. 45] Kuvasta huomataan, että valtion rakennuskannan kokonaiskulutus on alle yksi kolmasosa kuntien rakennuskannan kulutuksesta. Tutkimuksessa on myös tarkoitus kartoittaa kulutuksen muutosta. Kuvassa 7 on esitetty kuntasektorin sähkön ja lämmön ominaiskulutuksien kehitys. Kyseessä ovat kuntien vuosittaiset sääkorjatut tiedot. 8
Kuva 7 Kuntien sähkön ja lämmön ominaiskulutuksien kehitys. [Ruokojoki 2007, s. 24] Sähkön ominaiskulutus on noussut melko tasaisesti koko ajan. Lämmön ominaiskulutuksen muutokset ovat olleet epätasaisempia ja ominaiskulutus on hieman tasaantunut vuodesta 2002 lähtien. Kuvissa 8 ja 9 on esitetty karkeat arviot kuntien ja kuntayhtymien absoluuttisten lämmön- ja sähkönkulutusten muutoksista. 9
7,8 Kuntien, kuntayhtymien ja kunnalliseten liikelaitosten omistaman rakennuskannan karkeasti arvioitu absoluuttisen lämmönkulutuksen muutos vuosina 1994-2006 Absoluuttinen lämmönkulutus TWh/a 7,6 7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4 Absoluuttinen lämmönkulutus TWh/a 6,2 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Vuosi Kuva 8 Kuntien, kuntayhtymien ja kunnallisten liikelaitosten omistaman rakennuskannan absoluuttisen lämmönkulutuksen muutos karkeasti arvioituna. [Ruokojoki 2007, s. 24, Jaakkonen et al. 2006, s. 10] Absoluuttinen sähkönkulutus TWh/a 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 Kuntien, kuntayhtymien ja kunnallisten liikelaitosten omistaman rakennuskannan karkeasti arvioitu absoluuttisen sähkönkulutuksen muutos vuosina 1994-2006 Absoluuttinen sähkönkulutus TWh/a 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Vuosi Kuva 9 Kuntien, kuntayhtymien ja kunnallisten liikelaitosten omistaman rakennuskannan absoluuttisen sähkönkulutuksen muutos karkeasti arvioituna. [Ruokojoki 2007, s. 24, Jaakkonen et al. 2006, s. 10] Arviot ovat erittäin karkeat ja luvut pelkästään suuntaa antavia. Absoluuttisten kulutusten muutoksissa on pyritty ottamaan huomioon myös muutokset kuntien ja kuntayhtymien rakennuskannassa. Rakennuskannan muutosta on arvioitu kuntien vuoden 2005 rakennuskannasta laaditun Kuntaliiton raportin perusteella. Vuodesta 1999 vuoteen 2005 kyseinen rakennuskanta on muuttunut arvosta 133 820 milj. m³ arvoon 140 280 milj. m³ eli noin 5 %. [Jaakkonen et al. 2006, s. 10] 10
Hiilidioksidipäästöjen pienentäminen on myös tärkeässä asemassa EU:n asettamia tavoitteita ajatellen. Taulukossa 2 on esitetty arvio sekä kunnallisen- että valtiosektorin hiilidioksidipäästöistä vuodelta 2005. Taulukko 2 Arvio kuntien ja valtion CO2-päästöistä vuonna 2005. [Heljo & Nippala 2007, s. 51] Taulukon perusteella kuntien ja valtion rakennusten osuus kaikkien Suomen rakennusten aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä oli vuonna 2005 12,9 %, mistä kuntien rakennusten osuus oli 10,1 % ja valtion rakennusten osuus oli 2,7 %. Kunnan rakennusten aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä öljyn osuus oli noin 25 %. Koko Suomen rakennuskannassa öljyn osuus hiilidioksidipäästöistä oli noin 20 %. Kaukolämmön osalta vastaavat prosenttiluvut olivat 45 % ja 28 %. Sen sijaan Suomen koko rakennuskannan aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä sähkön osuus oli kokonaisuudessaan noin 50 %, kun taas kuntien rakennuskannan sähkön vastaava prosenttiarvo oli noin 32 %. Edellisten kuvien ja taulukoiden tarkoitus on kertoa julkisen sektorin rakennusten energiankulutuksen suuruusluokista sekä eri rakennustyyppien välisistä kulutussuhteista. Rakennusten energiatehokkuuden parantamiseksi on jo kehitetty lukuisia keinoja, mutta EU:n asettamat tavoitteet vaativat yhtenäisiä tiukempia toimintamalleja ja konkreettisia määräyksiä. Jotta asetettuihin tavoitteisiin päästäisiin, ei riitä, että energiatehokkuusparannuksia tehdään uudisrakentamisessa, vaan parannukset täytyy kohdistaa myös olemassa olevaan rakennuskantaan. 11
2 Selvitys rakennusten energiatehokkuudesta Tässä esiselvityksessä on tarkasteltu julkisen sektorin rakennusten energiatehokkuutta. Painopiste on ollut tiettyjen, kokonaisuudessaan paljon energiaa kuluttavien rakennustyyppien kulutusten tarkastelussa. Samaan rakennustyyppiryhmään lukeutuvien rakennusten välisissä energiankulutuksissa on todella suuria eroja. Lisäksi selvityksessä on tutustuttu erilaisiin kotimaisiin ja kansainvälisiin tutkimuksiin ja julkaisuihin. Arvokasta antia ovat olleet myös erilaiset asiantuntijalausunnot. Kaiken kaikkiaan rakennustyyppikohtaisen selvityksen osalta haasteeksi on osoittautunut kattavan vertailukelpoisen aineiston kerääminen. Kuntien raportointi on hyvin vaihtelevaa ja joillakin tahoilla seurantaa ei ole oikeastaan lainkaan. Kuntien rakennuskannan energiatehokkuutta oli tarkoitus selvittää myös tähän tarkoitukseen laaditun kyselyn avulla, mutta tietojen saaminen osoittautui erittäin vaikeaksi. Syynä oli sekä tarvittavien tietojen, ajan, että resurssien puute. Saatujenkin tietojen perusteella käy kuitenkin ilmi suuri kulutushajonta ja se, että energiansäästö olisi varmasti mahdollista monessa kohteessa. Tässä luvussa käsitellään esiselvityksen tiimoilta kerättyä ja käsiteltyä aineistoa. Selvityksessä keskityttiin rakennustyyppeihin, jotka aiheuttavat suuret absoluuttiset energiankulutukset julkisella sektorilla. Käsitellyt rakennustyypit olivat opetusrakennukset, päiväkodit, terveydenhoito- ja asuinrakennukset. Kyseisten rakennustyyppien kulutustietoja pyrittiin keräämään erikokoisista kunnista ja kunnan organisaatioista sekä kuntayhtymistä. Taulukoidut kulutustiedot ovat saatavissa tarvittaessa erillisenä liitteenä [Kulutustietoliite 2008]. Kulutustiedot rajattiin sähkönja lämmönkulutukseen ja näitä kulutuksia pyrittiin tarkastelemaan erilaisilla indikaattoreilla kunkin rakennustyypin kohdalla. Opetusrakennukset ovat sekä sähkönettä lämmönkulutuksen osalta suuri kuluttajaryhmä. Tarkimmin tässä selvityksessä keskityttiin nimenomaan kouluihin. 2.1 Koulut Opetusrakennukset ovat yksi kuntien suurimmista energiankuluttajaryhmistä. Yksi selvityksen keskeisiä toimia oli siirtyä keskiarvo- ja kokonaistasolta makrotason tarkasteluun. Tietoa kerättiin neljästä esimerkkikunnasta. Aineisto kerättiin rakennuskohtaisina tietoina ja sitä käsiteltiin mahdollisimman laajasti erilaisten muuttujien suhteen. Selvityksessä kävi ilmi, että kulutuksen hajonta rakennustyyppiryhmien sisällä erittäin suuri. Tutkimuksessa pyrittiin myös alustavasti löytämään syitä toisten kohteiden suureen ja toisten kohteiden pieneen kulutukseen muutaman esimerkkirakennuksen perusteella. Kuvassa 10 on esitetty aineiston koulurakennusten energiankulutus tilavuuteen suhteutettuna. 12
Energiankulutus kwh/m3 140 120 100 80 60 40 20 0 782 3975 Esimerkkikoulujen energiankulutuksia kwh/m3 vuonna 2006 tilavuuteen suhteutettuna Kunnan 1 koulut, 63,58 kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m3 Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3 Kokonaisenergiankulutus kwh/m3 Kokonaisenergiankulutusten keskiarvoja kwh/m3 Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/m3) Poly. (Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3) Poly. (Sähkönkulutus kwh/m3) Kunnan 2 koulut, 62,97 kwh/m3 6240 7115 8759 9888 11622 13494 14200 14702 15548 16440 Kunnan 3 koulut, 50,40 kwh/m3 Suomen kuntien opetusrakennukset 59,20 kwh/m3 16835 17214 17800 18384 Tilavuus m3 Kunnan 4 koulut, 53,20 kwh/m3 19326 20752 21460 21870 22851 23344 24120 25109 26186 27505 28509 29038 30450 32214 40817 54179 Kuva 10 Esimerkkikoulujen normeerattu kokonaisenergiankulutus rakennustilavuutta kohti vuonna 2006 tilavuuteen suhteutettuna. Kuvasta 10 huomataan, että kulutus vaihtelee huomattavasti. Suurin kokonaisenergiankulutus on jopa yli 120,2 kwh/m³, kun taas pienin kokonaisenergiankulutus on ainoastaan 26,3 kwh/m³, jolloin pienimmän ja suurimman arvon suhde on jopa yli 4,5. Kuvasta huomataan myös, että lämmön- ja sähkönkulutusten keskinäiset suhteet vaihtelevat huomattavasti. Tämä tarkoittaa sitä, että rakennus, jossa on pieni lämmönkulutus, ei välttämättä ole energiatehokas, koska sähkönkulutus voi olla vastaavasti suuri. Kuvasta 10 voidaan nähdä myös pieni yhteys koulun energiankulutuksen pienenemiselle ja tilavuuden kasvulle. Kuvassa 10 käytetyn otoksen tunnuslukuja on esitetty taulukossa 3. Taulukko 3 Esimerkkikouluotoksen energiankulutuksen tunnuslukuja. Tunnusluku Sähkönkulutus kwh/m³ Lämmönkulutus kwh/m³ Kokonaisenergiankulutus kwh/m³ Keskiarvo ja 12,4 ± 3,4 45,6 ± 11,2 58,0 ± 12,6 keskihajonta Mediaani 11,8 42,8 55,6 Taulukon 3 tunnusluvut vahvistavat otoksen perusteella nähtävän suuren hajonnan energiankulutuksessa. Hajonta on huomattava juuri lämmönkulutuksessa, mikä heijastuu kokonaisenergiankulutukseen. Kuvan 10 otoksen perusteella myös eri kuntien koulujen kulutusten keskiarvoissa on melkoisia eroja. Jokaisesta kunnasta löytyy kyllä sekä suuria että pieniä kuluttajia. Vuoden 2006 Kuntaliiton raportin perusteella opetusrakennusten normeeratun ominaislämmönkulutuksen keskiarvo vaihteli eri kunnissa välillä 31,6-73,2 kwh/m³, jolloin suurimman ja pienimmän keskiarvon välinen suhde on 2,3. Näiden keskiarvojen sisään mahtuu valtava hajonta. Lisäksi täytyy ottaa huomioon, että otoksessa oli ainoastaan 82 kuntaa vuoden 2006 Suomen 431 kunnasta. Kuntien, jotka ovat raportoineet kulutustietonsa Kuntaliittoon, osuus on melko pieni. Voidaan vain arvailla, kuinka suuria energiankuluttajia löytyy 13
Suomen lopuista kunnista, joissa kulutusseurantaa ei suoriteta välttämättä lainkaan. Kuvassa 11 on esitetty esimerkkinä erään kunnan koulujen energiankulutuksia ja arvioituja energiakustannuksia vuodelle 2006. Esimerkkikunnan koulujen energiankulutus kwh/m³ ja hinta c/m³ vuonna 2006 Sähkönkulutus kwh/m³ 100 90 80 Lämmönkulutus kwh/m³ Kokonaisenergiankulutus kwh/m³ Hinta c/m³ 600 500 Energiankulutus kwh/m³ 70 60 50 40 30 20 10 400 300 200 100 Energian hinta c/m³ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Koulut 0 Kuva 11 Esimerkkikunnan koulujen vuoden 2006 energiankulutukset rakennustilavuutta kohti ja karkeasti arvioidut energiakustannukset sentteinä rakennustilavuutta kohti. Tariffien pohjana on käytetty Energiateollisuus ry:n ilmoittamia kaukolämmön hintoja ja Energiamarkkinaviraston ilmoittamia sähkön hintoja. Tässä kaukolämmölle on käytetty tariffia 4,898 snt/kwh ja sähkölle tariffia 8,09 snt/kwh. Kuvaaja on laadittu siten, että arvioitu energiakustannus kasvaa x-akselilla oikealle päin mentäessä. Kuvasta huomataan, että sähkön- ja lämmönkulutus eivät kasva samassa suhteessa, vaan suuri sähkönkulutus kallistaa energiakustannuksia, vaikka lämmönkulutus olisi suhteellisen pieni. Tarkastelu on karkea, mutta suuntaa antava. Kulutustietoja on järkevää tarkastella erilaisten muuttujien suhteen, jotta löydettäisiin syy-yhteyksiä kulutuksen suurelle vaihtelulle. Kuvassa 12 kulutus on esitetty oppilasmäärän suhteen. 14
Esimerkkikoulujen energiankulutus kwh/oppilas vuonna 2007 Energiankulutus kwh/oppilas 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 Sähkönkulutus kwh/oppilas Lämmönkulutus kwh/oppilas Kokonaisenergiankulutus kwh/oppilas Poly. (Sähkönkulutus kwh/oppilas) Poly. (Lämmönkulutus kwh/oppilas) Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/oppilas) 1000 0 34 72 102 153 181 220 268 280 300 326 347 400 411 455 464 504 514 673 Oppilasmäärä Kuva 12 Esimerkkikoulujen energiankulutus oppilasta kohti vuonna 2007. Kuvan 12 otos on suppeahko ja oppilasmäärät saattavat hieman vaihdella kouluissa vuoden mittaan. Kuvan perusteella näyttäisi kuitenkin siltä, että oppilaskohtainen energiankulutus pienenee hieman oppilasmäärän kasvaessa. Henkilökuntaa ei ole huomioitu mukaan oppilasmäärään, joten todellisuudessa lasku voi olla vielä jyrkempi. Lasku johtunee ainakin osittain siitä, että koulut, joissa on paljon oppilaita, eivät välttämättä ole suhteessa yhtä tilavia kuin koulut, joissa on vähän oppilaita. Esimerkiksi liikuntatilat voivat silti olla lähes samankokoiset. Kuvassa 13 koulujen energiankulutusta on tarkasteltu rakennusvuoden suhteen. 15
Esimerkkikoulujen energiankulutus kwh/m3 vuonna 2006 120 100 Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3 Kokonaisenergiankulutus kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m3 Poly. (Sähkönkulutus kwh/m3) Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/m3) Poly. (Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3) Energiankulutus kwh/m3 80 60 40 20 0 1844 1906 1923 1932 1952 1956 1960 1966 1969 1974 1980 1990 1999 Rakennusvuosi Kuva 13 Esimerkkikoulujen energiankulutus rakennustilavuutta kohti vuonna 2006 rakentamisvuoteen suhteutettuna. Kuvan 13 perusteella näyttäisi, että noin vuonna 1910 1930 välillä rakennetuissa kouluissa on suhteellisen pieni sähkön- ja lämmönkulutus, kun taas 50-luvun puolivälistä aina 70-luvulle rakennetuissa rakennuksissa sekä sähkön- että lämmönkulutus ovat suhteellisen suuria. Tämän jälkeen rakennetuissa rakennuksissa lämmönkulutus näyttäisi hieman laskevan, kun taas sähkönkulutus näyttäisi nousevan. Kuva 14 havainnollistaa paremmin sähkönkulutuksen muutosta. 16
130 110 Esimerkkikoulujen energiankulutus kwh/m3 vuonna 2006 rakennusvuoteen suhteutettuna Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3 Kokonaisenergiankulutus kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m3 Poly. (Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3) Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/m3) Poly. (Sähkönkulutus kwh/m3) 30 25 Energiankulutus kwh/m3 90 70 50 20 15 10 Sähkönkulutus kwh/m3 30 5 10 1844 1906 1923 1932 1952 1956 1960 1966 1969 1974 1980 1990 1999 Rakennusvuosi 0 Kuva 14 Esimerkkikoulujen energiankulutus rakennustilavuutta kohti vuonna 2006 rakennusvuoteen suhteutettuna. Sähkönkulutus oikealla akselilla. Kuvan 14 perusteella sähkönkulutus myötäilee suhteellisen hyvin lämmönkulutuksen muutosta rakennusvuoden suhteen. Kuitenkin noin vuodesta 1960 eteenpäin rakennetuissa kouluissa sähkönkulutus ei näyttäisi laskevan lämmönkulutuksen tapaan, vaan pysyvän suunnilleen samana ja kasvavan vuoteen 2000 mentäessä. Vaikka uusissa rakennuksissa päästäänkin nykyään alhaiseen lämmönkulutustasoon, sähkönkulutus usein lisääntyy käytettyjen ratkaisujen myötä. Tämä osoittaa hyvin sen, kuinka tärkeää on tarkastella energiankulutusta kokonaisuutena. Kuvissa 15 ja 16 on esitetty esimerkkikunnan koulujen energiankulutuksen ajallinen muutos. 17
Esimerkkikunnan koulujen sähkönkulutus kwh/m3 vuosina 1988-2007 35 30 25 Koulujen sähkönkulutus kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m3 20 15 10 5 0 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 vuosi Kuva 15 Esimerkkikunnan koulujen sähkönkulutus rakennustilavuutta kohti vuosina 1988 2007. Esimerkkikunnan koulujen sääkorjattu lämmönkulutus kwh/m3 vuosina 1988-2002 180 160 Lämmönkulutus kwh/m3 140 120 100 80 60 Koulujen lämmönkulutus kwh/m3 40 20 0 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Vuosi Kuva 16 Esimerkkikunnan koulujen sääkorjattu lämmönkulutus rakennustilavuutta kohti vuosina 1988 2007. 18
Kuvan 15 perusteella voidaan päätellä esimerkkikunnan koulujen keskimääräisen sähkönkulutuksen hieman kasvaneen 1990-loppupuolella ja siitä eteenpäin. Suurin osa otannan rakennuksista on rakennettu ennen vuotta 1988, joten kuvasta ei nähdä luotettavasti, kuinka uusien koulujen sähkönkulutus poikkeaa vanhempien koulujen kulutuksesta. Kuvan 14 perusteella voidaan kuitenkin olettaa, että uudemmissa koulurakennuksissa sähkönkulutus voi olla hieman suurempi, kuin vanhemmissa koulurakennuksissa. Kuvan 15 trendiä voidaan selittää muun muassa tietoteknisten laitteiden lisääntymisellä. Kuvan 16 perusteella keskimääräinen lämmönkulutus näyttäisi pysyneen suunnilleen samoissa lukemissa vertailuajankohtana. Kuvassa 17 on hieman lyhyemmän aikavälin keskiarvoon perustuva pinta-alan suhteen laskettu energiankulutustrendi esimerkkikunnan opetusrakennuksista. Esimerkkikunnan opetusrakennusten normeeratun energiankulutuksen kwh/m2 ajallinen muutos 250,0 200,0 Energiankulutus kwh/m2 150,0 100,0 Normeerattu lämmönkulutus kwh/m2 Kokonaisenergiankulutus kwh/m2 sähkönkulutus kwh/m2 Poly. (sähkönkulutus kwh/m2) Poly. (Normeerattu lämmönkulutus kwh/m2) Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/m2) 50,0 0,0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Vuosi Kuva 17 Esimerkkikunnan opetusrakennusten lattia-alaa kohti lasketun energiankulutuksen keskiarvo vuosina 1998 2007. Kuvasta 17 voidaan tehdä samanlaisia päätelmiä kuin kuvista 15 ja 16. Sähkönkulutus näyttäisi kasvavan vuoteen 2007 mentäessä ja lämmönkulutus näyttäisi puolestaan pysyvän jokseenkin samana. Jälleen korostuu se, kuinka tärkeää on tarkastella kaikkia energiankulutuksen osa-alueita. 2.1.1 Suuria ja pieniä kulutuskohteita Aineistosta poimittiin koulujen vuoden 2006 kulutustietojen perusteella esimerkkinä suuria ja pieniä energiankulutuskohteita. Kulutuksille pyrittiin tämän jälkeen löytämään selittäviä tekijöitä. Tarkoituksena olisi kartoittaa ominaispiirteitä, jotka 19
tekevät koulusta suuren tai pienen energiankuluttajan. Suurista kuluttajista käytetään tässä nimityksiä S1, S2, S3 sekä S4 ja pienistä nimityksiä P1, P2, P3 ja P4. Koulu S1 Koulu S1 on yläaste, joka on rakennettu vuonna 1972. Sen rakennustilavuus on 25 109 m³ ja pinta-ala 6 386 m². Lämmitysmuoto on kaukolämpö. Vuonna 2006 koulun sääkorjattu lämmönkulutus oli 98,4 kwh/m³ ja sähkönkulutus 21,8 kwh/m³, jolloin kokonaisenergiankulutus oli 120,2 kwh/m³. Kuntaliiton saman rakennustyypin otoksen vastaavat arvot olivat vuonna 2006 lämpö 46,4 kwh/m³ ja sähkö 12,7 kwh/m³. Koulusta S1 saatiin tietoa muun muassa vuonna 1995 laaditun energiakatselmusraportin pohjalta. Suuren lämmönkulutuksen selittää suurelta osin se, että tiloissa toimii myös uimahalli. Lisäksi voimistelusalia käytetään myös iltaisin ja viikonloppuisin. Vain uimahallin tuloilmakoneella on lämmön talteenotto. Lämmönjako toteutetaan tavallisilla vesikiertoisilla pattereilla, joiden patteriventtiileissä ei ole esisäätömahdollisuutta. Myös kaikki verkoston linjasäätöventtiilit puuttuvat. Vesivirtojen säätö ei raportin mukaan ole nykyisellään mahdollista missään verkoston osassa. Raportin mukaan ilmanvaihdon energiankulutusta voitaisiin alentaa muuttamalla joidenkin luokkahuoneiden tuloilman lämpötilaa. Lisäksi voitaisiin tasapainottaa verkosto ja uusia linjasäätö- ja patteriventtiilit. Raportissa ehdotettiin myös lämpötilapudotuksia, esimerkiksi viikonloppu- ja loma-aikoina. Näiden toimenpiteiden kustannuksia pidettiin kuitenkin raportissa niin suurina, että ne eivät olisi perusteltavissa pelkästään energiatalouden näkökulmasta. Sähkönkulutuksen suuruutta perustellaan raportissa myös pääosin uimahallilla. Mahdollisia sähkönkulutuksen pienentämismahdollisuuksia nähtiin muun muassa hehkulamppujen vaihtamisessa pienloistelampuiksi. Koulu S2 Koulu S2 on ala-aste, joka on rakennettu vuonna 1969. Koulu on muodoltaan laatikkomainen L-muotoinen ja kaksikerroksinen. Opetus- ja muuta käyttöä on koulun kahdessa kerroksessa. Lisäksi kellarikerroksessa on teknisiä tiloja. Vuonna 2006 koulussa oli 219 oppilasta. Rakennustilavuus on 11008 m³ ja pinta-ala 2759 m². Lämmitysmuoto on öljylämmitys. Vuonna 2006 koulun sääkorjattu lämmönkulutus oli 89,4 kwh/m³ ja sähkönkulutus 19,9 kwh/m³. Kokonaisenergiankulutus oli 109,3 kwh/m³. Nämä arvot ovat huomattavasti kuntaliiton tilastoimia koulujen keskiarvokulutuksia suurempia. Kohteessa toimii ala-asteen lisäksi sivukirjasto ja nuorisotilat, joissa on runsaasti iltakäyttöä. Lisäksi kohteessa toimii neuvola ja hammashoitola. Koulussa on jakelukeittiö. Koulu sijaitsee taajama-alueella, joka rakennettiin noin vuonna 1970. Oppilasmäärät ovat pikkuhiljaa laskeneet, mutta kääntyneet jälleen nousuun uudisrakentamisen myötä noin vuodesta 2006 lähtien. Nykyään koululla on myös sivupiste. Sivupiste katoaa syksyllä 2010. Kohteessa on koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto ilman lämmön talteenottoa. Rakennusta on perusparannettu, muun muassa lämmönsiirtimien, lämmityksen ja sähköjärjestelmien suhteen. Myös erilaisia rakenteellisia muutoksia on tehty. Remontit näkyvät myös kulutuksen heittelynä viime vuosina. Ilmanvaihtojärjestelmä ollaan uusimassa noin vuona 2010. Vanhat ikkunat tuntuvat falskaavan jonkin verran. 20
Koulu S3 Koulu S3 on ala-aste, joka on rakennettu vuonna 1971. Sen rakennustilavuus on 8764 m³ ja pinta-ala 2309 m². Vuonna 2006 koulussa oli 96 oppilasta. Kohteen energianlähde on kaukolämpö. Koulu toimii arkipäivisin normaalina opetusaikana. Koulussa toimii lisäksi päivittäin iltapäiväkerho klo 16.00 asti. Muuta iltakäyttöä koulussa ei ole. Koulu on tiiliskiven muotoinen kaksikerroksinen rakennus. Koulussa on tasainen huopakatto ja vesivahinkoja on sattunut. Rakennus on osin tiili- ja lautaverhoiltu. Rakenne on betonia. Vuonna 2006 kohteen sääkorjattu lämmönkulutus oli 81,7 kwh/m³ ja sähkönkulutus 19 kwh/m³, jolloin kokonaisenergiankulutus oli 100,7 kwh/m³. Nämä olivat huomattavasti Kuntaliiton raportoimia koulujen keskiarvotietoja korkeampia. Kohteesta saatiin tietoa muun muassa vuonna 2003 laaditun energiakatselmusraportin pohjalta. Raportin mukaan kohteen rakennusteknilliset ominaisuudet vaikuttavat suuresti lämpöenergiankulutukseen. Rakenteissa on ilma- ja lämpövuotoja ja huonelämpötilat ovat paikoitellen korkeita. Ilmanvaihtokoneilla ei myöskään ole lämmön talteenottoa. Lämmitysverkostoa ei ole jaettu rakennuksittain eikä ilmanvaihtokoneille ole omaa verkostoa. Kaikki koneet on liitetty samaan verkkoon. Tämä aiheuttaa sen, että pattereiden menoveden lämpötila on aivan liian korkea ja vesivirran hallitseminen vaikeaa. Käytössä ei myöskään ole lämmön yöaikaista pudotustoimintoa. Käyttöveden ja lämmityksen lämmönsiirtimet ovat vuodelta 1995. Lämmönjako on toteutettu vesikiertoisilla pattereilla, joissa noin puolet venttiileistä on epäkunnossa tai väärin aseteltu. Lämmönkulutuksen pienentämiseksi ehdotetaan linjasäätö- ja patteriventtiilien uusimista sekä ikkunoiden (2-lasisia), ovien ja seinien rakojen tiivistämistä. Huonelämpötiloja ei ole mielekästä alentaa, ennen kuin vetoa aiheuttavat tekijät on poistettu. Sähkönkulutuksen pienentämiseen voitaisiin päästä esimerkiksi aulatilojen valaistustason muuttamisella ja vaihtamalla hehkulamppuja pienloistelamppuihin. Kiinteistössä ei ole loistehon kompensointia. Ilmanvaihdon energiankulutusta voitaisiin pienentää ottamalla huomioon tilojen käyttöajat ja näin pienentämällä ilmanvaihtoa toiminnallisesti tarkoituksenmukaiseksi. Kouluun vaihdettiin ikkunat vuosina 1999 2000. Koulussa on paljon ikkunapinta-alaa etenkin eteläseinällä. Energiakatselmusraportin jälkeen keittiön uunit ja joitakin muita koneita vaihdettiin. Lisäksi sisäkatot rakennettiin uusiksi, maalattiin, ilmastointijärjestelmää korjattiin ja kiinteitä kalusteita asennettiin. Oppilaat ja opettajat ovat pyrkineet sammuttamaan valoja ja tietokoneita. Lisäksi vedenkulutusta on pyritty pienentämään. Myöskään ilmastointi ei ole päällä öisin ja viikonloppuisin. Ongelmat eivät ole loppuneet remonttien jälkeen. Ilmastointi on toiminut aina huonosti ja vasta keväällä 2007 se saatiin toimimaan jollakin tavalla. Kevät, kesä ja syksy ovat olleet koulussa tukalan kuumia ja ikkunoita on täytynyt pitää auki. Talvellakin on jouduttu tuulettamaan tunkkaisuuden vuoksi. WC-istuimet vuotavat ja suihkut valuttavat. Kuuman ja kylmän veden saamiseksi hanoja täytyy valuttaa pitkään. Koulu S4 Koulu S4 on vuonna 1908 rakennettu lukio. Sen rakennustilavuus on 21 050 m³. Vuonna 2006 koulussa oli 624 oppilasta. Kohteen energianlähde on kaukolämpö. Vuonna 2006 koulun sääkorjattu lämmönkulutus oli 81,1 kwh/m³ ja sähkönkulutus 27,4 kwh/m³, jolloin kokonaisenergiankulutus oli yhteensä 108,5 kwh/m³. Arvot ovat Kuntaliiton raportoimia keskiarvoja huomattavasti suuremmat. 21
Rakennusta voi kuvailla Jugend-linnaksi. 50-luvulla sitä laajennettiin myös funkkistyyliin. Kohde on suojelurakennus, jonka rakenteiden U-arvot ovat huonot. Koulu on perusparannettu 2005 2006, jolloin osin painovoimainen IV-järjestelmä on muutettu koneelliseksi LTO-järjestelmäksi. Tämän myötä ilmamäärät lienevät 5-10 kertaistuneet. Samalla lisättiin sähköpisteiden ja valaistuksen määrää. Muutoin koulun tausta on monivaiheinen. Syksyllä 2004 tiloissa toiminut yläaste lakkautettiin. Syksystä 2006 eräs toinen oululainen lukio lakkautettiin ja sen oppilaat siirtyivät koulun S4:n yhteyteen. Samalla koulun nimi muutettiin. Tästä lähtien oppilasmäärät ovat olleet suuret. Lukion pitkien päivien lisäksi (noin klo 8-16) rakennuksen monitoimisalissa järjestetään jonkin verran iltatoimintaa. Liikuntatunnit järjestetään pääosin läheisessä urheilutalossa. Koulu P1 Koulu P1 on vuonna 1989 rakennettu ala-aste. Sen rakennustilavuus 25 312 m³ ja pinta-ala 5 132 m². Kohteessa on kaukolämpö. Vuonna 2006 koulun sääkorjattu lämmönkulutus oli 15,4 kwh/m³ ja sähkönkulutus 10,9 kwh/m³, jolloin kokonaiskulutus oli 26,3 kwh/m³. Kuntaliiton tilastojen saman rakennustyypin vastaavat vuoden 2006 keskiarvot ovat lämpö 46,4 kwh/m³ ja sähkö 12,7 kwh/m³. Koulun P1 arvot ovat siis varsinkin lämmön osalta huomattavasti keskiarvoja matalampia. Koululle on myönnetty vuonna 2006 ympäristösertifikaatti (sertifikaatti numero 14). Ala-astetoiminnan lisäksi tiloissa toimii koululaisten iltapäiväkerho arkisin klo 12 15. Kohteesta on laadittu energiakatselmusraportti vuonna 1998. Raportin kulutustiedot ovat osittain ristiriitaisia tilastojen kanssa, mutta jotain energiatehokkuuteen vaikuttavia asioita kävi kuitenkin ilmi. Vuoden 1998 raportissa lämmitysjärjestelmä, käyttövesijärjestelmä ja automatiikka todettiin toimiviksi. Sähkölaitteiden kunto ja dokumentointi oli todella hyvä ja normaalia parempi. Raportin laadinnan aikaan ilmanvaihdon osalta liikuntasalin poistoilmavirtaus ehdotettiin korjattavaksi. Lämmönjako toteutetaan vesikiertoisella radiaattorijärjestelmällä. Putkistot ja eristykset ovat kunnossa. Pumput ja putkistovarusteet ovat kunnossa. Verkoston sulkumahdollisuudet ovat hyvät. Lämmitysverkoston säädettävyyttä pidettiin raportin laatimisen aikaan hyvänä. Ilmanvaihdon todettiin myös olevan hyvässä kunnossa, mutta käyntiajat todettiin liian pitkiksi. Ilmanvaihdossa on lämmön talteenotto. Vesija viemärikalusteet ja sähköjärjestelmä toimivat hyvin. Kohteessa ei ole jäähdytystä. Rakenteiden osalta ikkunoiden, ovien ja ulkovaipan todettiin olevan kunnossa. Koulu P2 Koulu P2 on vuonna 1991 rakennettu taajama-alueella sijaitseva ala-aste. Kohteen rakennustilavuus on 13 778 m³ ja pinta-ala 2558 m². Vuonna 2006 koulussa oli 131 oppilasta. Kohdetta on saneerattu vuonna 1997, kiinteistössä sijaitseva asunto muutettiin opetustiloiksi. Kohteessa on kaukolämpö. Vuonna 2006 kohteen sääkorjattu lämmönkulutus oli 20,5 kwh/m³ ja sähkönkulutus 6 kwh/m³, jolloin kokonaisenergiankulutus oli ainoastaan 26,5 kwh/m³. Arvot ovat Kuntaliiton keskiarvoja huomattavasti pienemmät. Kohteesta saatiin tietoja muun muassa vuonna 2003 laaditun energiakatselmusraportin pohjalta. Kohde toimii ala-asteen normaaliaikoihin ja maanantaista perjantaihin liikuntasalissa on iltakäyttöä noin klo 16 21. Myös naapurikoulu käyttää koulun P1:n puukäsityöluokkaa ja liikuntasalia. Kesäisin ja viikonloppuisin koulu on suljettu. Koulussa toimii jakelukeittiö. Kaupungin opetusviraston kiinteistöisäntä hoitaa 22
kiinteistöä ja työskentelee päivittäin kohteessa. Lämmönjakolaitteita palvelee digitaalinen säätökeskus. Ilmanvaihtokoneita palvelevat analogiset säätimet. Kiinteistön kello-ohjaukset on toteutettu Enston monikanavakellolla. Huoltotyöt suorittaa määräajoin kiinteistöpalvelukeskuksen huoltoryhmä. Veden- ja energiankulutusta seurataan tietokonepohjaisella seurantaohjelmalla ja toteutuneita arvoja verrataan budjetoituihin arvoihin. Kiinteistössä on vesikiertoinen lämmitysverkosto. Se palvelee sekä kiinteistön patteriverkoston lämmityspattereita että ilmanvaihtokoneiden lämmityspattereita. Patteriverkostoissa on käytössä yöpudotustoiminto. Raporttia laadittaessa selvisi, että oppilaat ja henkilökunta pitävät sisälämpötiloja ajoittain alhaisina. Tilanne on jokseenkin sama edelleen. Kiinteistössä on koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmä, jossa on lämmön talteenottojärjestelmä. Kiinteistössä ei ole jäähdytystä. Sähköjärjestelmät ovat yleisesti hyvässä kunnossa. Kiinteistössä ei ole keskitettyä loistehon kompensointia. Raportin laatimisen jälkeen liikuntasalin valot ja akustiikka on remontoitu. Koulussa on tarkkaan mitoitettuna, vain todellisen käyttötarpeen mukaiset, valaistuksen ja ilmastoinnin automaattiasetukset. Turhaa käyttöä on siis pyritty välttämään. Asiaa ovat hoitaneet kiinteistöpalvelun henkilökunta: kouluisäntä ja siivooja. Rakennusmateriaali on ulkoseinien osalta puu. Vesikatto on teräskatteinen harjakatto ja alapohja on maavarainen. Vaipan kunto on todettu energiataloudellisesti hyväksi. Ikkunat ovat puupuitteisia kolmilasisia ikkunoita, joissa on sisäosassa 2-kertainen eristyslasi. Niiden kunto on todettu hyväksi. Sisäänkäyntien ovet ovat toimivia, hyväkuntoisia, puisia ja lasiaukollisia ovia. Koulu on ympyrän muotoinen. Kaikki toimitilat ovat ensimmäisessä kerroksessa ja toisessa kerroksessa sijaitsevat lämmönja sähkönjakohuoneet. Koulu P3 Koulu P3 on vuonna 1999 rakennettu sivukouluna toimiva ala-aste ja päiväkoti. Koulun rakennustilavuus on 9500 m³ ja pinta-ala 1923 m². Päiväkodin ja luokkatilojen lisäksi kohteessa on yhteisiä tiloja, muun muassa juhlasali, jakelukeittiö ja ruokailutila. Pintaalasta koulutilat, päiväkoti ja yhteiset tilat vievät kukin noin yhden kolmanneksen. Kohteen vuode 2006 sääkorjattu lämmönkulutus oli 23,5 kwh/m³ ja sähkönkulutus 11,9 kwh/m³, jolloin kokonaisenergiankulutus oli 35,4 kwh/m³. Tämä on Kuntaliiton tilastoituja saman rakennustyypin vuoden 2006 keskiarvoja huomattavasti pienempi. Koulussa on kaukolämpö. Kohteesta saatiin tietoa muun muassa vuonna 2003 laaditun energiakatselmusraportin pohjalta. Raportin laatimisen jälkeen kohteessa ei ole tehty suurempia remontteja. Kiinteistössä toimii kiinteistöisäntä. Energiayksikkö suorittaa kuukausi- ja vuositasolla kohteessa lämmön-, sähkön- ja vedenkulutuksen seurantaa. Lämmönsiirtimet lämmitykselle ja käyttövedelle ovat levylämmönsiirtimiä, joiden toiminta todettiin raportissa hyväksi. Lämmönjako on toteutettu vesikiertoisilla lämmityspattereilla. Patteriventtiilit ovat termostaattisia ja esisäädettyjä. Putkistojen eristys on hyvä ja pumppujen ja muiden putkistovarusteiden todetaan myös olevan hyvässä kunnossa. Lämmitysverkon säädettävyys ja suljettavuus on hyvä. Lämmitysverkostossa on runsaasti linjasäätöventtiileitä. Koulun puolelta joitakin tiloja valiteltiin kymiksi. Rakennuksessa on koneellinen ilmanvaihtojärjestelmä (sekä tulo- että poistoilmanvaihto). Ilmanvaihtokoneessa on lämmön talteenotto, jonka hyötysuhteeksi mitattiin raportointihetkellä 54 %. Hyötysuhde on kuitenkin arvioiden mukaan vielä korkeampi. Kohteessa ei ole jäähdytystä. 23
Kohteessa on käytössä DDC-automaatiojärjestelmä, jonka avulla erilaiset aikaohjaukset ovat mahdollisia. Kohteen rakenteissa ei ole huomauttamista. Myös sähköjärjestelmä toimii hyvin. Raportissa ehdotettiin joidenkin valaisimien ja valaisutapojen vaihtamista. Kohteessa ei ole suuremmin iltakäyttöä klo 18 jälkeen. Viikonloppukäyttöä on noin kello 9-12. Vuonna 2006 koulussa oli keskimäärin 90 oppilasta ja päiväkodissa 60 lasta. Vuonna 2006 koulussa toimi iltapäiväkerho noin 25 oppilaalle. Iltakäyttöä on kolmena iltana viikossa noin neljä tuntia kerrallaan. Toimintaa järjestävät työväenopisto ja erilaiset urheiluseurat. Toiminta on lähinnä jumppaa. Kohde sijaitsee lähiössä metsäisissä maisemissa joen varrella. Rakennus on tyylitellyn L-muotoinen ja yksikerroksinen. Talossa on tiiliverhoilu ja tasakatto (huopa+sora). Koulu P4 Koulu P4 on ala-aste. Koulu on rakennettu vuonna 1985. Koulun rakennustilavuus on 18 366 m³. Kohteen vuoden 2006 normeerattu lämmönkulutus oli 23,5 kwh/m³ ja sähkönkulutus 8,3 kwh/m³, jolloin kokonaisenergiankulutus oli 31,8 kwh/m³. Vuonna 2006 koulussa oli 298 oppilasta. Koulu on tiilivuorattu rakennus, jonka kahdessa kerroksessa on opetustiloja ja alimmassa kerroksessa on varastotilaa. Koulu sijaitsee tasamaalla ja lämmitysmuotona on kaukolämpö. Koulussa toimii jakelukeittiö. Normaalien kouluaikojen lisäksi tiloissa on iltakäyttöä maanantaista keskiviikkoon. Kaiken kaikkiaan koulu on toiminut erittäin hyvin ja remontteja ei ole tarvinnut tehdä. Home tai muita ongelmia ei ole havaittu. Ainoastaan ilmastointia on säädetty supistamalla käyntiaikoja jonkin verran. 2.2 Päiväkodit Päiväkodit ovat myös yksi kuntien suuri energiankuluttajaryhmä. Päiväkodit ovat erityisen mielenkiintoisia varsinkin, koska ne ovat suhteellisen homogeeninen ryhmä. Toisin kuin kouluissa, päiväkodeissa ei useinkaan ole iltatoimintaa. Poikkeuksena ovat tietenkin vuoropäiväkodit, jotka toimivat ympäri vuorokauden, mutta niitä on kuitenkin suhteellisen vähän. Kuvassa 18 on esitetty esimerkkipäiväkotien energiankulutus tilavuuteen suhteutettuna. 24
Esimerkkipäiväkotien sääkorjattu energiankulutus kwh/m3 vuonna 2006 tilavuuteen suhteutettuna 200 180 160 Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m3 Kokonaisenergiankulutus kwh/m3 Kuntaliiton tilastojen vuoden 2006 energiankulutuksen keskiarvo Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/m3) Poly. (Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3) Poly. (Sähkönkulutus kwh/m3) 140 120 100 80 60 40 20 0 450 661 1287 1495 1720 2110 2390 2580 2611 2741 2876 2900 2950 3020 3084 3133 3251 3329 3481 3545 3600 3650 3790 3900 4042 4180 4301 4650 4918 5354 6300 7273 7864 Energiankulutus kwh/m3 86,2 kwh/m3 Tilavuus m3 Kuva 18 Esimerkkipäiväkotien energiankulutus rakennustilavuutta kohti vuonna 2006 tilavuuteen suhteutettuna. Kuvasta 18 nähdään, että kulutushajonta on suuri. Suurin kokonaisenergian ominaiskulutus on jopa 182,7 kwh/m³ pienimmän ollessa 40 kwh/m³. Näiden väliseksi suhteeksi tulee noin 4,6. Suurimman kokonaisenergian ominaiskulutuksen omaava päiväkoti on vuoropäiväkoti, joka toimii ympäri vuorokauden, mistä seuraa suuri kulutus. Suurimman ja pienimmän kulutuksen välinen suhde on noin neljä. Kuvan perusteella lämmönkulutuksen voidaan arvioida pienenevän hieman rakennustilavuuden kasvaessa. Sähkönkulutuskin pienenee hieman, jolloin myös kokonaisenergiankulutus näyttäisi pienenevän rakennustilavuuden kasvun myötä. Taulukossa 4 on esitetty kuvan 18 otoksen tunnuslukuja. Taulukko 4 Esimerkkipäiväkotiotoksen tilavuutta kohti lasketun energiankulutuksen tunnuslukuja. Tunnusluku Sähkönkulutus kwh/m³ Lämmönkulutus kwh/m³ Kokonaisenergiankulutus kwh/m³ Keskiarvo ja 22,6 ± 5,9 66,7 ± 15,8 89,4 ± 18,6 keskihajonta Mediaani 21,4 62,8 86,4 Taulukon 4 perusteella sekä sähkön- että lämmönkulutuksen hajonta on todella suuri. Varsinkin lämmönkulutus vaihtelee todella paljon. Vuoden 2006 Kuntaliiton raportissa on 73 kunnan päiväkotien sääkorjatut lämmönkulutuksen keskiarvot. Ne vaihtelevat välillä 32,3 152,8 kwh/m³, jolloin arvojen välinen suhde on 4,7. Tämän perusteella kuntien sisäisen kulutushajonnan lisäksi erot kuntien välillä ovat huomattavat. Vuonna 2006 Suomessa oli yhteensä 431 kuntaa, joten suurimmasta osasta ei saatu minkäänlaista kulutustietoa. Näissä lopuissa kunnissa seuranta on luultavasti entistä heikompaa, jos sitä on ollenkaan ja kulutukset sekä kulutusvaihtelut voivat olla suuria. 25
Kuvassa 19 on esitetty esimerkkipäiväkotien energiankulutus vuonna 2006 ja keskimääräisillä laskettu karkea energiankulutuksen hinta-arvio. Esimerkkipäiväkotien energiankulutus kwh/m3 ja karkea energian hinta-arvio c/m3 vuonna 2006 180 1000 Energiankulutus kwh/m3 160 140 120 100 80 60 40 Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m3 Kokonaisenergiankulutus kwh/m3 Hinta c/m3 900 800 700 600 500 400 300 200 Hinta c/m3 20 100 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 Päiväkodit 0 Kuva 19 Esimerkkipäiväkotien energiankulutus rakennustilavuutta kohti vuonna 2006 sekä keksimääräisillä tariffeilla laskettu karkea energiakustannus. Kuva 19 on laadittu siten, että rakennustilavuutta kohti laskettu energiakustannus kasvaa x-akselilla oikealle päin mentäessä. Tariffien pohjana on käytetty Energiateollisuus ry:n ilmoittamia kaukolämmön hintoja ja Energiamarkkinaviraston ilmoittamia sähkön hintoja. Tässä kaukolämmölle on käytetty tariffia 5,078 snt/kwh ja sähkölle tariffia 8,21 snt/kwh. Vaikka hinta-arvio on erittäin karkea, kuvasta huomataan, että energiakustannuksen kasvaessa sähkön- ja lämmönkulutus eivät kasva täysin samassa suhteessa. Lisäksi kokonaisenergiankulutus ei kasva täysin samassa suhteessa energiakustannuksen kanssa. Tämä korostaa jälleen sitä, kuinka tärkeää on tarkastella sekä sähkö- että lämpöenergiankulutusta kokonaisuutena. Rakennuksissa sähkö tulee lämpöä kalliimmaksi, joten jos lämmönkulutusta pienennetään sähkönkulutuksen kustannuksella, on mahdollista, että energian kokonaiskustannukset kasvavat. Kuvassa 20 on esitetty esimerkkikunnan päiväkotien ja leikkikenttien keskimääräinen energiankulutus lattia-alaa kohti vuosina 1998 2007. 26
350,0 Esimerkkikunnan päiväkotien ja leikkikenttien keskimääräinen energiankulutus kwh/m2 vuosina 1998-2007 300,0 Energiankulutus kwh/m2 250,0 200,0 150,0 100,0 Normeerattu lämmönkulutus kwh/m2 Sähkönkulutus kwh/m2 Kokonaisenergiankulutus kwh/m2 Poly. (Sähkönkulutus kwh/m2) Poly. (Normeerattu lämmönkulutus kwh/m2) Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/m2) 50,0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Vuosi Kuva 20 Esimerkkikunnan päiväkotien ja leikkikenttien normeerattu energiankulutus lattia-alaa kohti vuosina 1998 2007. Kuvasta 20 havaitaan, että päiväkotien- ja leikkikenttien keskimääräinen pinta-alaa kohti laskettu energiankulutus on kasvanut sekä sähkön että lämmön osalta. Indikaattorin valinnalla on olennainen vaikutus lopputulokseen. Kuvissa 21 ja 22 on esitetty erään kunnan päiväkotien vuoden 2006 energiankulutus sekä pinta-alan, että rakennustilavuuden suhteen laskettuna. Esimerkkikunnan päiväkotien energiankulutus kwh/m³ vuonna 2006 Energiankulutus kwh/m³ 120 100 80 60 40 20 87,1 kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m³ Lämmönkulutus kwh/m³ Kokonaisenergiankulutus kwh/m³ Keskiarvo kwh/m³ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Päiväkodit Kuva 21 Esimerkkikunnan päiväkotien energiankulutus rakennustilavuutta kohti vuonna 2006. 27
Esimerkkikunnan päiväkotien energiankulutus kwh/m² vuonna 2006 Sähkönkulutus kwh/m² Energiankulutus kwh/m² 450 400 350 300 250 200 150 100 50 305,8 kwh/m2 Lämmönkulutus kwh/m² Kokonaisenergiankulutus kwh/m² Keskiarvo kwh/m² 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Päiväkodit Kuva 22 Esimerkkikunnan päiväkotien energiankulutus lattia-alaa kohti vuonna 2006. Kuva 21 on laadittu siten, että päiväkotien sähkönkulutus kasvaa x-akselilla oikealle päin mentäessä. Kuvan 22 päiväkotien numerointi taas vastaa kuvan 21 numerointia. Huomataan, että indikaattorin valinta vaikuttaa päiväkotien ominaiskulutusten keskinäisessä vertailussa. Esimerkiksi kuvassa 21 päiväkodin numero kaksi ominaiskulutus on pienempi kuin päiväkodin numero kolme. Pinta-alan mukaan laskettuna kuvassa 22 tilanne on päinvastainen. Kuvassa 23 ja on esitetty erään kunnan päiväkotien energiankulutukset vuonna 2006 rakennusvuoteen suhteutettuna. 28
Esimerkkikunnan päiväkotien sääkorjattu energiankulutus kwh/m3 vuonna 2006 tilavuuteen suhteutettuna 200 180 160 Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3 Sähkönkulutus kwh/m3 Kokonaisenergiankulutus kwh/m3 Poly. (Normeerattu lämmönkulutus kwh/m3) Poly. (Sähkönkulutus kwh/m3) Poly. (Kokonaisenergiankulutus kwh/m3) Energiankulutus kwh/m3 140 120 100 80 60 40 20 0 1890 1913 1925 1963 1964 1967 1969 1971 1974 1976 1977 1978 1979 1979 1980 Rakennusvuosi R 2 = 0,1755 R 2 = 0,1752 R 2 = 0,0769 1981 1982 1984 1985 1987 1988 1988 1989 1990 1994 1997 1999 2001 2002 2004 Kuva 23 Esimerkkikunnan päiväkotien normeerattu energiankulutus rakennustilavuutta kohti vuonna 2006 rakennusvuoteen suhteutettuna. Kuvassa 23 on esitetty vuoden 2006 normeerattu energiankulutus eri ikäisissä päiväkodeissa eräässä kunnassa. Kuvaajia on selvennetty polynomisilla trendiviivoilla, joiden korrelaatiokertoimista nähdään, että ne ovat ainoastaan suuntaa antavia. Kuten koulujen tapauksessa, kuvaajan perusteella näyttäisi siltä, että 60- ja 70-lukujen rakennukset kuluttavat paljon sekä sähkö- että lämmitysenergiaa. Tämän jälkeen rakennettujen päiväkotien keskimääräiset kulutukset näyttäisivät pysyvän suunnilleen samoina. Kulutuksen vaihtelu on erittäin suurta. Sähkön ominaiskulutuksen vaihtelu ei ole niin suuri kuin lämmön, mutta kuvan nähdään, että 60- ja 70-lukujen päiväkotien sähkönkulutus vaikuttaa myös suuremmalta, kuin muiden vuosikymmenien rakennuksissa. Sähkönkulutus näyttäisi olevan jälleen suurempi 90-luvulla rakennetuissa taloissa. Otoskoko on rajallinen, joten trendiviivan muodosta huolimatta sähkön ominaiskulutus ei välttämättä ole pienempi uusissa rakennuksissa. Tähän viittaisi myös uusiin rakennuksiin asennettavien koneellisen ilmanvaihdon ja automaatiojärjestelmien aiheuttama sähkönkulutus. Kuvissa 24 ja 25 on esitetty otos erään kunnan päiväkotien sähkön- ja lämmönkulutuksesta vuosina 1988 2007. 29