Energiatehokas Pirkanmaa hanke -kuntaseminaari TAKK 16.12.2010 Rakennustuotanto ja -talous Passiivirakentamisen haasteet Juhani Heljo laboratorioinsinööri, tutkija Tampereen teknillinen yliopisto Rakennetun ympäristön tiedekunta Rakennustekniikan laitos Rakennustuotannon ja talouden yksikkö
Passiivitalon haasteet 1. Mitä passiivirakentaminen tarkoittaa? 2. Miten saadaan rakentajat tekemään passiivitaloja? 3. Tarvitaanko lämmitysjärjestelmää? 4. Tarvitaanko jäähdytysjärjestelmää? 5. Lisääntyvätkö kosteusongelmat? 6. Tuleeko kalliiksi? 7. Toimivatko rakenteet ja järjestelmät? 8. Suunnittelun on muututtava
Passiivitalohaaste 1 Mitä matalaenergiarakentaminen ja passiivirakentaminen tarkoittavat
Energiamaailmat Todellisuus Ostettu energia Rakentamismääräysten lämmönkulutus ja Matalaenergiarakentaminen (-15 % määräystasosta) Lämpöhäviöt ulos (ei käyttöveden lämmitystä) Energiatodistus Hyötyenergia: - lämpö lämmönkehityslaitteesta - kiinteistösähkö Passiivirakennus Lämpö lämmönkehityslaitteesta Primäärienergia Ilmanvaihtolämmitys mahdollinen
Suomalaisen passiivitalon kriteerit: Etelärannikko Maan keskiosat Pohjoisosat Lämmitysenergiantarve 20 kwh/(m²a) 25 kwh/(m²a) 30 kwh/(m²a) Kokonaisprimäärienergiantarve 130 kwh/(m²a) 135 kwh/(m²a) 140 kwh/(m²a) Ilmavuotoluku n50 0.6 1/h 0.6 1/h 0.6 1/h www.passiivi.info Ei sisällä taloussähköä eikä lämmintä käyttövettä Sisältää kaikki energiat!
Uusi Energiamaailma? Ehdotus uusiksi vuoden 2012 uudisrakentamisen energiamääräyksiksi: Energiatehokkuuden pitää olla parempi kuin E-luku E-luku on energiamuotokertoimella kerrottu ostoenergian kulutus lämmitettyä nettoalaa kohti Ehdotus energiamuotojen kertoimiksi: Sähkö 2,0 Kaukolämpö 0,7 Kaukojäähdytys 0,4 Fossiiliset polttoaineet 1,0 Uusiutuvat polttoaineet 0,5 E-lukuesimerkkejä: Pientalo 150-170 kwh/m2 (riippuu koosta) Asuinkerrostalo 140 kwh/m2 Opetusrakennus 190 kwh/m2 Sairaala 500 kwh/m2 Tiedote 13.12.2010 Vuoden 2012 rakennusten energiamääräyksistä runsaasti palautetta lisäaika lausuntojen käsittelyyn "Määräykset annetaan kuitenkin vielä tällä vaalikaudella", ministeri korostaa. 6 16.12.2010
Passiivitalohaaste 2 Miten saadaan rakentajat tekemään matalaenergiataloja ja passiivitaloja? Oulun kaupunki on alkanut hoksauttaa ja on saanut matalaenergiarakentamista aikaan!
Suosittelee tekemään energiaselvityksen Laskuriohjelmalla VTT energiajuniorilla Laatinut energiakortin
Energiakortti
Pitäisi vähän pienentyä
Oulun tavoite
Passiivitalohaaste 3 Tarvitaanko lämmitysjärjestelmää?
Lämmitystehon tarve -20 asteen pakkasella, W Tarvittava lämmitysteho lämmitysjärjestelmästä lämmönkulutukseltaan eri tasoisissa taloissa -20 asteen pakkasella (150 m2, 4 hlö, käyttöveden lämmitys ei ole mukana, aurinko ei lämmitä) 8000 6000 4000 2000 Tyhjänä -20 pakkasella Asuttuna -20 pakkasella 0 määräystaso 2008 normaali hyvä taso 2008 määräystaso 2010 "matala-energiataso" "passiivitaso"
Matalaenergiatalossa tarvitaan normaali lämmitysjärjestelmä vähän kevennettynä Passiivitalossa ei välttämättä tarvita erillistä lämmönjakojärjestelmää. Lämpö voidaan kuljettaa ilmanvaihtoilman mukana (ilmanvaihtolämmityksessä vielä kehitettävää). Passiivitaloissa lämmitystä tarvitaan vain pakkaskeleillä ja ehkä muulloinkin kun rakennus ei ole käytössä.
Excellent insulation but no heating system?!? : Viikonloppuna kylmää Täytyy kutsua vieraita, ettei tule kylmä (Quelle: Passivhaus - Institut Darmstadt)
Passiivitalohaaste 4 Tarvitaanko jäähdytysjärjestelmä?
Ilmaston lämpeneminen, sisäisten lämpökuormien lisääntyminen ja rakennusten lämmöneristyksen lisääminen lisäävät rakennusten viilennyksen ja koneellisen jäähdytyksen tarvetta
Asuinkerrostaloihin ei Suomessa ole vielä asennettu koneellista jäähdytystä. Varsinkin ylimpien kerrosten lämpötilat ovat jo nyt nousseet helteillä liian korkealle. Uusimpiin määräyksiin lisättiinkin vaatimus sisälämpötilan tarkistuksesta.
Passiivitaloissa tarvitaan ulkopuolisia auringonsuojia?
Pientalot Omakotitaloihin on hankittu runsaasti ilmalämpöpumppuja Lämmitysenergian säästö (ka. 2500 kwh/a) on huomattavasti suurempi kuin lisääntynyt mahdollinen sähkönkäyttö jäähdytykseen (10% sähkönsäästöstä?). Laskelmien mukaan matalaenergiataloissa voitaisiin vielä selvitä ilman koneellista jäähdytystä. Passiivitaloissa tarvitaan todennäköisesti koneellinen jäähdytys, jos suunnitteluun ei panosteta kunnolla!
Jäähdytystarve? o C 27 Määräystaso 2008 Säävyöhyke 2 Jokioinen Us = 0,24 Vuotoilmakerroin = 4,0 Yp = 0,15 Lto = 40 % Ap = 0,24 Ikk = 1,4 Ovet = 1,4 kesä tammi helmi maali huhti touko kesä heinä elo syys loka marra joulu sisälämpötila 24 21 18 15 12 9 1. Määräystaso 2008 talo jäähdytystarve C sisälämpötila C 6 3 0
Jäähdytystarve? Matalaenergiatalo o C 27 Säävyöhyke 2 Jokioinen Us = 0,20 Vuotoilmakerroin = 1,5 Yp = 0,10 Lto = 60 % Ap = 0,20 Ikk = 1,1 Ovet = 1,4 kesä tammi helmi maali huhti touko kesä heinä elo syys loka marra joulu sisälämpötila 24 21 18 15 12 9 6 3 2. Matalaenergiatalo Jäähdytyksen asetusarvo 23 C jäähdytystarve C sisälämpötila C Jäähdytysenergia kwh (ostonetto kwh*0,7/3) kesä 102 kwh heinä 39 kwh elo 120 kwh 0
Jäähdytystarve? sisälämpötila o C 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Passiivienergiatalo Säävyöhyke 2 Jokioinen Us = 0,15 Vuotoilmakerroin = 0,6 Yp = 0,08 Lto = 80 % Ap = 0,15 Ikk = 0,80 Ovet = 0,80 tammi helmi maali huhti touko kesä heinä elo syys loka marra joulu 3. Passiivienergiatalo Jäähdytyksen asetusarvo 23 C jäähdytystarve C sisälämpötila C Jäähdytysenergia kwh (ostonetto kwh*0,7/3) touko 145 kwh kesä 353 kwh heinä 313 kwh elo 382 kwh syys 123 kwh loka 3 kwh kesä
Mitä pitää tehdä toisin? Sisäisiä turhia lämpökuormia pitää välttää lämmityskaudellakin kaikin tavoin Auringon lämmön sisääntuloa pitää rajoittaa tehokkaasti kesällä ja ehkä muulloinkin
Passiivitalohaaste 5 Lisääntyvätkö kosteusongelmat?
Esim. TUULETETTU YLÄPOHJA on jo nyt ongelmallinen Tuuletustilan toimintaa voidaan parantaa koneellisen säädettävän ilmanvaihdon avulla. Kun ulkona on kosteampaa kuin tuuletustilassa, ilmanvaihto on pois päältä ja tilanteen ollessa toisin päin ilmanvaihto toimii. Tuuletustilan olosuhteita voidaan parantaa myös tuuletustilan lämmittämisellä, mutta se kuluttaa energiaa. Tuuli puhaltaa pakkasten laskiessa kosteutta kylmiin tiloihin ja kosteus tiivistyy Lämpö säteilee kirkkaalla pakkasilmalla avaruuteen ja ullakkotila jäähtyy Koneellisen ilmanvaihdon ongelmana on tuuletustilaan syntyvä yli- tai alipaine. Kummastakin voi olla haittaa rakenteen toiminnalle. Vesihöyryä vuotaa sisältä ullakolle Juha Vinha 26
Passiivitalohaaste 6 Tuleeko kalliiksi?
Esimerkki, ei yleistettävissä passiivitaso ET A-luokka määräystaso 2010 www.tut.fi/ee
Kustannukset Rakennuskustannukset + 2% 4%? Rakennusosat +100 Liittyvät rakenteet + 0% 40% 90% Liittyvien rakenteiden lisäkustannukset Tehomaksut -10% Lämmitysjärjestelmä -10% KL
Lisäeristämisen kannattavuus yläpohjassa pelkistetty tarkastelu paksuus takaisinmaksuaika vuosina +100 mm 40 vuotta Missä +100 mm +100 mm +100 mm 30 20 10 vuotta järkevyyden raja menee? 300 mm Vanha eriste
Kustannusten nykyarvo / brm2 Elinkaarikustannusten optimi? Kerrostaloesimerkki, kaukolämpö las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Jäähdytys lisätty edelliseen 250 200 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 150 100 A -luokka Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, vaihdetaan ilmanvaihtolämmitykseen sähköllä las kentakorko (reaalinen) 6 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 4 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 30 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 10 /brm2 Sähkön oletettu tässä laskelmassa olevan 4 snt/kwh kalliimpaa kuin kaukolämmön 250 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 200 150 100 A -luokka Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Kustannusten nykyarvo / brm2 Esimerkkilaskelmia kerrostalosta, kaukolämpötalo, pieni laskentakorko las kentakorko (reaalinen) 1 % energian hinta 6 s nt/kw h energian hintamuutos lämmönlähdemuutoks es s a 0 s nt/kw h epäjatkuvuus kohdan kus tannus s ääs tö 0 /brm2 jäähdytys- tai viilennys kus tannus lis ä 0 /brm2 Pieni laskentakorko, halpa kaukolämpö 250 Kustannusmuutokset parannettaessa asuinkerrostalon energiatehokkuutta passiivitasolle 200 150 100 A -luokka Rakennuskustannusmuutos Energiakustannusten nykyarvo 50 kustannusten nykyarvot yhteensä 0 75 85 95 105 115 Energian kulutus kwh / brm2 ("energiatodistusarvo")
Passiivitalohaaste 7 Toimivatko rakenteet?
Mihin ikkuna sijoitetaan? Mitä se vaikuttaa?
Ikkunat huurtuvat helposti välitilasta ja ulkopinnalta pakkaskeleillä Miten 0,8 W/m2,K ikkunat toimivat? 3+1 vai 2+2 lasia? Kosteus tiivistyy sisäpintaan, jos sisällä ylipaine + - Kosteus tiivistyy ulkopintaan kirkkailla pakkasilmoilla Tiiviissä rakennuksessa pitää varmistaa koneellisen ilmanvaihdon toiminta!
Ilmavuotoluku alle 0,6 1/h (50 Pa paine-ero) Rakennuksen ilmatiiviys mitataan painekoemenetelmällä tietokoneohjatulla laitteistolla Kun puhaltimen läpi virtaava ilmavirtaus 50 Pa paineerolla R 50 jaetaan sisätilavuudella V saadaan tiiviyden vertailuluvuksi ns. n 50 -luku [1/h] n 50 = R 50 / V Mitä pienempi n 50 -luku sen tiiviimpi talo Puhallin Ilmavirtauksen ja paine-eron mittaus Juha Vinha 37
Passiivitalohaaste 8 Suunnittelun on muututtava?
Suunnittelun o Arkkitehti? Talotekniikan toimivuuden hallinta suunnittelussa Pääsuunnittelija Asiakkaiden? tavoitteet viihtyvyys kuka on asiakas? Vaippa Sisäilma Rakennesuunnittel LVI suunnittelij terveellisyys työnteon tehokkuus Rakennuksen ylläpidon taloudellisuus: -energiatalous -siivous -huolto ym. Valaistus Sähkösuunnitteli Sähköjärjestelmä Automaatiosuunnit Ym Lämmitysjärjestelmä Loppukokonaisuuden laatu?
Johtopäätöksiä Selvitettävää ja laskettavaa riittää vielä paljon. Lämmitysjärjestelmävariaatiot tuovat laskentaan haasteita Yleispäteviä kannattavuuksia on vaikea antaa Havainnollinen valintoja opastava ja kannattavuuksia laskeva päätöksentekoa helpottava valintaohjelma on mahdollista tehdä. Tarvitaanko?