Kiinteistö: Kasarmi, Etelä-Suomi Kiinteistönomistaja: Senaatti-kiinteistöt Konsultti: Bionova Oy Total Concept -menetelmä Step 3. Seuranta Rakennus ja sen käyttö Rakennusvuosi: 1953 Pinta-ala: 3 260 m² lämmitetty ala Rakennuksen tyyppi: Puolustusvoimat Kohde koostuu yhdestä 1953 rakennetusta kolmikerroksisesta rakennuksesta, jonka bruttoala on 3455 m2 ja huoneala 2850 m2. Rakennuksen tilavuus on 10 500 m3. Rakennuksen katto on korjattu 2011 ja samassa yhteydessä tehtiin väliaikainen ratkaisu rakennuksen puutteellisen ilmanvaihdon parantamiseksi: majoitushuoneisiin lisättiin tuloilmaventtiilit ja katolle poistopuhaltimet. Rakennukseen remontin yhteydessä rakennettua lisäosaa ei ole huomioitu tässä tarkastelussa. Koko rakennus on vuokrattu Puolustushallinnon Rakennuslaitokselle ja sen pääkäyttötarkoitus sekä ennen että jälkeen remontin on sotilaiden majoitus, jonka osuus on noin 50 %. Lisäksi rakennuksessa on opetus- ja liikuntatiloja, kantahenkilökunnan toimistotiloja ja niihin liittyviä sosiaalitiloja sekä varastotiloja. Remontin myötä varastotilat muutettiin maastovarusteiden kuivatustiloiksi. Rakennus on ympärivuotisessa käytössä. Sisäilmasto I Rakennukselle oli asetettu sisäilmavaatimukseksi sisäilmaluokka S3 majoitushuoneille ja S2 toimistoille. Tupien ilmanvaihdon mitoitukseksi vaadittiin 8 l/s, hlö. Rakennus ei silloisessa kunnossaan täyttänyt asetettuja vaatimuksia. Rakennuksessa on tehty terveystarkastus vuonna 2011 kunnallisen terveystarkastajan toimesta. Tarkastuksen johdosta rakennuksen ilmanvaihtoa parannettiin asentamalla tupiin tuloilmaventtiilit ja rakennukseen koneellinen poisto huippuimureilla. Tehty ratkaisu oli tilapäinen. Erityisesti haastetta rakennuksen sisäilmastolle on aiheuttanut maastovarusteiden kuivatus rakennuksessa tiloissa, joita ei ole tarkoitettu tähän käyttötarkoitukseen. Tulevien sisäilmaongelmien ehkäisemiseksi rakennukseen näiden varusteiden kuivatukselle tarvittiin erilliset nykyaikaiset kuivatustilat. Rakennuksen tila ja tekniset ratkaisut ennen toimenpiteitä I Rakennuksen vaippa Rakennuksen rakenteet olivat monilta osin käyttöikänsä päässä. Maanvastaiset alapohjat olivat kantavia, niissä oli painumaa ja halkeamia eikä niitä oltu lämmöneristetty, rakenteen U-arvo oli noin: 0,29. Pilari-palkki-runko oli teräsbetonia. Rakennuksen päädyissä ja porrashuoneessa oli jäykistävät teräsbetoniseinät. Betoniulkoseinissä oli ulkopuolisena lämmöneristeenä kevytbetoni ja kolmikerrosrappaus, joka vaati uusimista tai korjaamista, rakenteen U-arvoksi oli arvioitu 0,75. Katto oli hyväkuntoinen, mutta yläpohjan lämmöneristys oli heikko. Yläpohjan U-arvot vaihtelivat välillä 0,29-0,54. Ikkunat oli uusittava. 1 (7)
Lämmitys Total Concept -menetelmä Yhteenvetoraportti vaiheesta 3 Rakennus oli liitetty paikalliseen kaukolämpöverkkoon ja lämmönjako tapahtui patteriverkostolla. Lämmönjakojärjestelmä oli kokonaisuudessaan tullut käyttöikänsä päähän ja jouduttiin uusimaan. Samoin kaukolämmön mittauskeskus tuli uudistaa kaukoluettavaksi ja siirtää, ja lämmönjakokeskus piti uusia. Rakennuksen käyttäjän asettamien vaatimusten mukaisesti kuivatustiloihin, pesuhuoneisiin ja pukuhuoneisiin piti asentaa lattialämmitys. Tämä toteutettiin erillisellä lämmönvaihtimella. Lisäksi uudelle patteriverkostolle, ilmanlämmitysverkostolle sekä rakennettavalle lisärakennukselle tarvittiin omat lämmönsiirtimet. Lämmin vesi tuotettiin kaukolämmöstä omalla lämmönvaihtimellaan. Remontin myötä käyttöveden jakelujärjestelmä ja kaikki vesikalusteet uusittiin. Ilmastointi Rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmää koostui tuloilmaventtiileistä sekä neljästä katolle asennetusta väliaikaisesta poistopuhaltimesta, jotka oli asennettu rakennukseen 2011. Puhaltimet olivat jatkuvasti päällä, ja ne oli säädetty manuaalisesti asetusarvoonsa. Järjestelmä ei täyttänyt asetettuja sisäilmavaatimuksia ilmanvaihtomäärien, sisäilman pitoisuuksien tai ilman kosteuden osalta. Tämän vuoksi rakennukseen asennettiin peruskorjauksen yhteydessä kokonaan uusi ilmanvaihtojärjestelmä. Jäähdytys Rakennuksessa ei ollut eikä siihen suunniteltu toteutettavaksi jäähdytysjärjestelmää. Valaistus Rakennuksen valaistukseen käytettiin sillä hetkellä manuaalisesti ohjattuja loisteputkivalaisimia. Remontin yhteydessä rakennuksen valaistusjärjestelmä uusittiin kokonaisuudessaan. Koneet Rakennuksen toimistotilojen osalta käytössä on tavanomaisia toimistolaitteita (tietokone, näyttö, tulostin). Luokkatiloissa on tavanomainen luokkavarustus. Tulevan käyttötarpeen mukaisesti tiloihin lisättiin kuivaimet varusteiden kuivaustiloihin. Henkilökunnan taukotilaan lisättiin minikeittiö keittiövarusteilla. Teknisten laitteiden valvonta- ja seurantajärjestelmät Rakennuksen valvonta- ja seuranta tapahtuu manuaalisesti paikanpäältä samoin kuin kulutusseuranta. Energia ja resurssien käyttö ennen toimenpiteitä I Energian käyttö ennen remonttia: Kokonaisenergian käyttö ennen toimenpiteitä Josta Lämmitysenergia 146 kwh/m²,vuosi 133 kwh/m²,vuosi 12 kwh/m²,vuosi Perustaso energiansäästötoimenpiteiden laskennalle: Johtuen rakennuksen käyttäjän tarpeista lähtevästä remonttitarpeesta sekä sisäilmastovaatimuksista, joihin liittyvät parannukset joudutaan suorittamaan joka tapauksessa, otettiin energiatehokkuusparannusten laskennan lähtökohdaksi tilanne, jossa rakennus on korjaustarpeet ja käyttäjän asettamat vaatimukset huomioiden korjattu ns. minimi lähtötasolle. Tämän lähtötason laskennassa huomioitiin seuraavat muutokset ja niiden vaikutukset rakennuksen energiankulutukseen: Ilmanvaihto: Rakennukselle asetetut sisäilmavaatimukset täyttävä koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto, jonka sähkönkulutus täyttää lainsäädännön minimivaatimukset SFP-luku = 2 kw / (m3/s) sekä LTO vuosihyötysuhde > 45 % 2 (7)
Valaistus: Valaistukselle asetetut vaatimukset täyttävä nykyaikainen valaistus Julkisivu: Julkisivun vaadittujen minimikorjausten jälkeen. Ikkunat: Ikkunoiden vaihtaminen uusiin. Uusien ikkunoiden vaadittu U-arvo on 1 W/m2K. Kuivauslaitteistot: Tuleviin kuivaustiloihin lisättävien ilmankuivaimien aiheuttama kulutus. Käyttöprofiili: Uuden lisääntyneen majoituskäytön mukainen käyttöprofiili. Käyttäjämäärä kasvaa noin 20 %. Lähtötilanne energiansäästötoimenpiteille oli: Kokonaisenergian käyttö ennen toimenpiteitä Josta Lämmitysenergia 166 kwh/m²,vuosi 130 kwh/m²,vuosi 36 kwh/m²,vuosi Uusi perustaso: Vaiheessa 1 esitetyn yksityiskohtaisen analyysin jälkeen osaa ilmastoinnin aikaisemmista arvoista piti suurentaa vastaamaan kasvavaa rakennuksen käytön vaihetta. Koska rakennus käyttää dynaamista perustasomallia, tällä oli vaikutusta myös energian kulutuksen perustasoon. Tämän vuoksi piti luoda uusi perustaso. Vaiheen 3 mittausten aikana huomattiin myös, että uusilla vedenkulutuksen mittareilla mitattu kulutus oli huomattavasti suurempi kuin ennen remonttia mitattu ollen 52 % suurempi kuin kulutus ennen remonttia ja 30 % suurempi kuin arvioitu kulutus remontin jälkeen. Todennäköinen syy tälle on epäluotettava mittauslaitteisto ennen remonttia. Tällä on vaikutus perustason kulutukseen, sillä käyttäjien määrä rakennuksessa tulee olemaan suurempi remontin jälkeen ja vedenkulutus on käyttäjistä riippuvainen. Tämä sisältyy uuteen perustasomalliin, joka perustuu mitatulle vedenkulutukselle. Lähtötilanne energiansäästötoimenpiteille oli: Kokonaisenergian käyttö ennen toimenpiteitä Josta Lämmitysenergia 193 kwh/m²,vuosi 142 kwh/m²,vuosi 51 kwh/m²,vuosi Havaitut energiansäästötoimenpiteet I Löydetyt energiatehokkuustoimenpiteet liittyvät uusittavan ilmanvaihtojärjestelmän tehokkuuteen, vanhojen rakenteiden eristystason parantamiseen, valaistukseen ja vesikalusteisiin. Uudelle ilmastoinnille laskettiin kaksi eri vaihtoehtoa. Toimenpiteiden energiansäästöistä ja kustannuksista on huomioitu erotus laskennalliseen perustasoon verrattuna. Asennuskustannukset ja käytön aikaiset huoltokustannukset on huomioitu, mikäli asennustyönmäärä perustapaukseen verrattuna on arvioitu merkittäväksi. Tunnistetut energiansäästötoimenpiteet olivat: Toimenpide 1: Ilmastoinnin parantaminen sisältäen tehokkaamman LTO:n, joka ylittää vaaditun tason 45 %, SFP pienentäminen tasolta 2 kw /(m2/s): toimenpiteen toteutukseen oli kaksi vaihtoehtoa, 3 (7)
joista jouduttiin vaiheen 2 tarkempien selvitysten perusteella valitsemaan tehokkuudeltaan heikompi vaihtoehto hyvä LTO, jotta koneet saatiin fyysisesti mahtumaan Toimenpide 2: Parannetut ikkunat vaatimustason U-arvo 1 W/m2K yli Toimenpide 3: Alapohjan lisäeristys U-arvo tasolle 0,16W/m2K Toimenpide 4: Yläpohjan eristystason parantaminen tasolle U-arvo 0,09 / 0,13 W/m2K Toimenpide 5: Kylmän ullakkotilan ulkoseinän lisäeristys: U-arvo tasolta 0,62 tasolle 0,17 W/m2K (osa 0,22) Toimenpide 6: LED-valot ja valaistuksen tarpeenmukainen ohjaus Toimenpide 7: Julkisivun eristyksen parannus (hylättiin vaiheessa 1) Toimenpide 8: Energiatehokkaammat hanat ja suihkut Yhteenveto paketin toimenpiteistä Vaiheessa 1 tunnistettujen toimenpiteiden arvioinnin jälkeen yhteensä kuusi toimenpidettä valittiin sisällytettäväksi remonttiin. Toimenpide 6, julkisivun eristyksen parannus päätettiin jättää pois paketista toimenpiteen heikon kannattavuuden vuoksi. Vaiheen 2 alussa toimenpide 2, parannetut ikkunat, päätettiin myös jättää pois, koska ne eivät täyttäneet rakennuksen omistajan kannattavuuskriteerejä. Toimenpide 7, parannettu valaistus sisällytettiin vaiheeseen 2 siitä huolimatta, että se ei täyttänyt kannattavuusvaatimuksia. Kuva 1. Lopullinen toimenpidepaketti vaiheessa 1. Vaiheessa 2 sisällytetyt toimenpiteet on merkitty vihreällä. LTO-vaihtoehtojen yksityiskohtaisen tarkastelun jälkeen valittiin vaihtoehto hyvä LTO, sillä tehokkaampi laite ei mahtunut rakennuksen tiloihin. Vaiheen 1 valitut toimenpiteet on esitetty alla olevassa taulukossa. Tämä vaiheessa 1 suunniteltujen arvojen mukainen paketti olisi johtanut noin 45 % säästöön perustasoon verrattuna vaiheessa 1 ja 40 % säästöön vaiheen 2/3 säädettyyn perustasoon verrattuna. Vaiheen 2 säädetyn toimenpidepaketin laskelmat osoittavat, että toimenpiteiden toteuttamisen jälkeen rakennuksen kokonaisenergian kulutus tulee laskemaan merkittävästi ollen 116 kwh/m2,a. Arvioitu lämmönkulutus tulee olemaan arviolta 45 % vähemmän perustasoon verrattuna ollen 83 kwh/m2,a. Vuotuinen sähköntarve tulee olemaan arviolta 22 % vähemmän perustasoon verrattuna ollen 33 kwh/m2,a. Vuotuinen säästö tulee olemaan noin 15 k /a. Taulukko 1: Toimenpiteet vaiheessa 1 ja 2. 4 (7)
Toimenpide Vaihe 1 Vaihe 2, jo toteutetut toimenpiteet Investointi Säästö Energian säästö 1 Parannettu ilmastointi 45 /59 1) 9 /11 1) 162 /195 1) Investointi Cost saving Energy saving 40 13 192 2 Parannetut ikkuna 32 0,4 7 Hylätty vaiheessa 2 3 Alapohjan eristyksen parantaminen 4 Yläpohjan eristyksen parantaminen 5 Kylmän ullakkotilan eristyksen parantaminen 18 0,7 11 18 0,7 11 97 2 35 100 2,1 35 28 0,8 13 30 0,8 13 6 Improved facade insultaion 2) 142 2) 4 2) 45 2) Ei sisällytetty vaiheeseen 2 7 LED and valaistuksen säätö 34 0,2 3 Hylätty vaiheessa 2 8 Vesikalustus 9,5 1,1 18 1,4 1,1 3 Toimenpiteiden summa 277 16 282 184 15 254 1) Vaiheessa 1 ilmanvaihdolle annettiin kaksi vaihtoehtoa. Näistä korostettu on huomioitu summarivillä 2) Toimenpide hylättiin jo vaiheessa 1, sen vuoksi sitä ei ole huomioitu summassa tai kuvaajassa. Kuva 2. Toimenpidepaketti vaiheessa 2. Vaiheen 2 päivitetyssä toimenpidepaketissa sisäinen korkokanta on 6 %, joka on hieman pienempi kuin kiinteistönomistajan kannattavuusvaatimus. Oletettu energianhinnan nousu 2 % on huomioitu 5 (7)
laskelmissa. Yhteenveto rakennuksen energiankulutuksesta eri vaiheissa on esitetty alla olevassa kuvassa 3. Energy consumption in different stages (MWh) 700 600 500 400 300 200 100 0 Average 2012-2014 Original baseline Package step 1 Updated baseline (measured water consumption) Package Step 2 (prediction 2017) Lämmitys Kuva 3. Energiankulutus projektin eri vaiheissa. Yhteenveto mittausten ja seurannan tuloksista vaiheessa 3 Viisi toimenpidettä toteutettiin kevääseen 2016 mennessä. Lisäksi toimenpide 6, vaihtaminen LED valoihin, toteutettiin osittain kevääseen 2016 mennessä ja on edelleen käynnissä. Toteutetuille toimenpiteille tehtiin seuranta huhtikuusta joulukuuhun 2016. Kiinteistönomistajan käytännön mukaisesti koko rakennuksen ilmastointijärjestelmää käytettiin täydellä teholla, jotta varmistettiin etteivät sisäilmapäästöt aiheuta ongelmia. Tämän vuoksi mitattuja tuloksia ei voida suoraan verrata remontin jälkeisiin ennustettuihin tuloksiin, mutta erillinen skenaario luotiin arvioimaan ensimmäinen vuoden energiankulutusta. Ensimmäisen vuoden aikana energiankulutus oli 192 kwh/m2, joka on samassa luokassa ennustetun arvon 182 KWh/m2 kanssa. Mitattu energiankulutus on esitetty alla olevassa kuvassa 4. 6 (7)
Energy consumption in different stages (MWh) 700 600 500 400 300 200 100 0 Average 2012-2014 Updated baseline (measured water consumption) Package Step 2 (prediction 2017) Package, prediction for 2016 (full HVAC) Measured 2016 Lämmitys Kuva 4. Mitattu energiankulutus verrattuna laskettuihin tuloksiin. 7 (7)