TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Rakentamistalouden laitos. Raportti 25:4 Institute of Construction Economics. Report 25:4 Juhani Heljo, Eero Nippala, Harri Nuuttila Rakennusten energiankulutus ja CO 2 -ekv päästöt Suomessa Ympäristöklusterin tutkimusohjelma Rakennuskannan ekotehokkaampi energiankäyttö (EKOREM) -projekti Loppuraportti Tampere 25, Finland
Tampereen teknillinen yliopisto. Rakentamistalouden laitos. Raportti 25:4 Tampere University of Technology. Institute of Construction Economics. Report 25:4 Tampereen teknillinen yliopisto. Rakentamistalouden laitos. Juhani Heljo Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka. Eero Nippala, Harri Nuuttila Rakennusten energiankulutus ja CO 2 -ekv päästöt Suomessa Ympäristöklusterin tutkimusohjelma Rakennuskannan ekotehokkaampi energiankäyttö (EKOREM) -projekti Loppuraportti Tampereen teknillinen yliopisto. Rakentamistalouden laitos Tampere 25
ISBN 952-15-1515-5 ISSN 1459-4579
1 Tiivistelmä Tämä "Rakennuskannan ekotehokkaampi energiankäyttö" -projekti on osa Ympäristöklusterin kolmannen ohjelmakauden 23-25 "Ekotehokas Yhteiskunta" tutkimusohjelmaa. Projekti jakaantui seuraaviin osatehtäviin: Rakennuskannan energiankulutuksen ja kasvihuonekaasupäästöjen tarkastelua varten kehitettiin EKOREM laskentamalli. EKOREM malli laskee rakennuskannan lämmön- ja energiankulutuksen sekä kasvihuonekaasupäästöt rakennusosittain, rakennustyypeittäin ja ikäluokittain valittuina vuosina (perusversiossa 2, 21, 22 ja 23). Mallilla voi laskea mm. erilaisten energiansäästötoimenpiteiden vaikutuksia koko rakennuskannassa. Rakennuskannan polttoainekäytön ja niiden aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen tarkastelua varten tehtiin lisäksi ISREM laskentamalli, joka hyödyntää EKOREM mallin tuottamia ominaiskulutuksia. ISREM malli laskee rakennuskannan energiankulutukset ja kasvihuonekaasupäästöt erikseen nykyisen kannan, uudistuotannon ja poistuman osalta talotyypeittäin ja vuosittain 21 225. Ilmasto-ohjelman päivitys rakennusten osalta (Ilmasto- ja energiastrategian päivitys 23-24, Ympäristöministeriön sektoriraportti). Korjaustoiminnan energiansäästö- ja kasvihuonekaasupäästötarkasteluita. Eri lämmitysmuotojen ja erityisesti sähkölämmitysmuotojen kasvihuonekaasujen ominaispäästötarkastelu (Sähkölämmitys ja lämpöpumput sähkönkäyttäjinä ja päästöjen aiheuttajina Suomessa raportti) Tämä Rakennusten energiankulutus ja CO 2 -ekv päästöt Suomessa - loppuraportti. Tässä loppuraportissa esitetään kehitettyjen laskentamallien päätulokset sekä edellä mainittujen osatehtävien tuloksia. Lisäksi raportissa on esitetty rakennusten energiankulutuksen kehittyminen vuosina 196 24 Energiatilastojen tietojen perusteella. EKOREM mallia voidaan käyttää mm. rakentamismääräyskokoelman energiamääräysten vaikutusten ja energia-avustusten vaikutusten tarkasteluun. ISREM mallilla voidaan EKOREM - mallia helpommin tarkastella mm. uudistuotannon määrän, poistuman, korjaustoiminnan volyymin ja lämmitystapamuutosten vaikutuksia. Malleja voidaan käyttää myös rakennuskannan osien tarkasteluun muuttamalla talotyyppien määrätietoja ja lämmitystapajakaumatietoja Koko rakennuskannan koko oli vuonna 2 noin 183 milj. m 3. Vuonna 21 koko rakennuskannan tilavuuden arvioidaan olevan lähes 2 milj. m 3. Talonrakentamisen uudistuotannon määrä vuosittain suhteessa koko rakennuskantaan on 1,5-2 prosenttia. Poistuman määrä talotyypeittäin vaihtelee,3-2 prosenttiin ollen keskimäärin yhden prosentin. Rakennuskannan tilavuus kasvaa siten vuosittain,5-1, prosenttia (1-2 milj. m 3 ). Asuin- ja palvelurakennusten osuus koko rakennuskannan tilavuudesta on n. 65 %. Asuin- ja palvelurakennusten osuus koko rakennuskannan energiankulutuksesta on kuitenkin suurempi eli arviolta 75 %. Energiatilastojen mukaan asuin- ja palvelurakennusten lämmityksen osuus energian loppukäytöstä Suomessa oli vuonna 23 22 %. Kun tähän lisätään asuin- ja palvelurakennusten huoneisto- ja kiinteistösähkön osuus 8 % sekä tuotantorakennusten lämmitys ja kiinteistösähkö, saadaan koko rakennuskannan osuudeksi lähes 4 % energian loppukäytöstä Suomessa. Rakennuskannan koon kasvu ja laatutason nosto lisäävät energiankulutusta enemmän kuin mitä poistuvaa rakennuskantaa energiatehokkaampi uudistuotanto ja energian-
2 säästötoimenpiteet vähentävät. EKOREM mallilla laskettu asuin- ja palvelurakennusten hyötylämmitysenergian sekä talous- ja kiinteistösähkön yhteiskulutus kasvaa vuoden 2 arvosta 77 TWh/a vuoden 21 arvoon 81 TWh/a eli 5 % kymmenessä vuodessa. Energiatilastojen mukaan vastaava kulutusluku oli vuonna 24 n. 8 TWh/a. Lähes puolet rakennuskannasta on kytketty kaukolämpöön. Kaukolämmön ja sähkölämmityksen osuus rakennuskannassa kasvaa edelleen ja öljylämmityksen osuus vähenee. EKOREM mallin laskelmien mukaan asuin- ja palvelurakennusten aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen määrä oli vuonna 2 19,2 milj. tonnia CO 2 ekv. Vuonna 21 päästömäärän on arvioitu olevan 2,4 milj. tonnia CO 2 -ekv eli kasvua olisi 1 vuodessa 6 %. Vuonna 21 asuin- ja palvelurakennusten aiheuttamista kasvihuonekaasupäästöistä tulee noin neljäsosa huoneisto- ja kiinteistösähkön käytöstä, toinen neljäsosa lämmityssähkön käytöstä, reilu neljäsosa kaukolämmön käytöstä ja viidesosa lämmitysöljyn käytöstä. Tuotantorakennusten aiheuttamat vastaavat kasvihuonekaasupäästöt voi arvioida vai karkeasti. Niiden suuruusluokaksi on saatu 7 milj. tonnia CO 2 -ekv vuonna 21. EKOREM ja ISREM -malleilla on tehty laskelmia vuosiin 225 ja 23 asti. Näissä laskelmissa ei kuitenkaan ole tehty arviota lämmitystapavalintojen muuttumisesta eikä päästökertoimien muuttumisesta. Uudistuotannon lämmitystapavalintajakauman on oletettu pysyvän samanlaisena kuin 21 luvun alussa. Tehdyillä oletuksilla laskelmien tuloksena on, että asuin- ja palvelurakennusten lämmityksen ja sähkönkäytön aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt kasvavat edelleen vuodesta 21 vuoteen 23 lähes 1 %.
3 Abstract Energy consumption and CO 2 -eq. emissions of buildings in Finland The More eco-efficient use of energy in the building stock project is part of the third phase (23 25) of the Eco-efficient Society research programme of the Environment Cluster. The project consisted of the following: The EKOREM calculation model was developed for assessing the energy consumption and greenhouse gas emissions of the building stock. The model calculates the heat and energy consumption and greenhouse gas emissions of the building stock by building elements, building types and age groups for selected years (2, 21, 22 and 23 in the basic version). The model can calculate e.g. the effects of various energy conservation measures on the entire building stock. The ISREM calculation model, which utilises the specific consumptions calculated by the EKOREM model, was built to evaluate the fuel consumption of the building stock and the resulting greenhouse gas emissions. It calculates the fuel consumptions and greenhouse gas emissions of the building stock separately for existing stock, new production and stock loss by building types for the years 21 225. Update of climate programme as concerns buildings (Update of climate and energy strategy 23 24, Sector Report of Ministry for the Environment). Surveys of impact of renovation on energy conservation and greenhouse gas emissions. Survey of specific emissions from different heating modes, especially electric modes (the report on electric heating and heat pumps as electricity consuming devices and sources of emissions in Finland). This final report Energy consumption and CO 2 -eq. emissions of buildings in Finland. This report present the main results of the developed calculation models and results of the above-mentioned efforts. Moreover, the report presents the development of buildings' energy consumption in 196 24 on the basis of energy statistics. The EKOREM model can be used e.g. in assessing the impacts of the energy regulations of the building code and energy subsidies. The effects of new-production volume, stock loss, renovation volume and changes in heating modes, etc. are easier to evaluate with ISREM than EKOREM. The models are also applicable in the evaluation of sections of the building stock by changing the quantity and heating-mode distribution data for building types. The volume of the entire building stock was 183 mil. m 3 in 2. In 21 it is expected to reach nearly 2 mil. m 3. Annual new building construction stands at 1.5 2 % of the stock. Stock loss varies between.3 2 % depending on building type, the average being about 1 %. Thus, the volume of the stock increases.5 1. % (1 2 mil. m 3 ) per year. Residential and service buildings account for about 65 % of the total. Yet, their share of the total energy consumption in buildings is larger the estimate is 75 %. Energy statistics indicate that heating of residential and service buildings accounted for 22 % of the end use of energy in 23. Adding to that the 8 % share of electricity consumed by households and building-services and the heating and building-services energy of industrial buildings, the share of the entire building stock comes to almost 4 % of energy end consumption in Finland.
4 The growth and improving quality level of the building stock increase energy consumption more than the more energy efficient new production replacing stock loss and energy conservation measures decrease it. The EKOREM model calculated that the combined consumption of useful heating energy and domestic and building-services energy in residential and service buildings will increase from 77 TWh/a in 2 to 81 TWh/a in 21 or 5 % in 1 years. Energy statistics indicate that the corresponding figure for 24 was about 8 TWh/a. Nearly half of the building stock is connected to district heating. The share of district and electric heating in the building stock continues to increase, while that of oil heating decreases, due to the different heating-mode distributions of new production and the existing building stock. The EKOREM model calculated the amount of greenhouse gas emissions from residential and service buildings to be 19.2 mil. tons of CO 2 -eq. in 2. In 21 the amount is estimated to be 2.4 mil. CO 2 -eq. meaning an increase of 6 % in 1 years. In 21 about a quarter of the greenhouse gas emissions from residential and service buildings will be due to domestic and building-services consumption, a quarter due to heating electricity, a good quarter due to district heat, and a fifth due to heating oil. Only a rough estimate can be made of the corresponding greenhouse gas emissions from industrial buildings. The estimate is 7 mil. tons of CO 2 -eq. in 21. Calculations up to 225 and 23 have been made with EKOREM and ISREM. They do not, however, take into account changes in heating modes and emission factors. The heating mode distribution of new production is expected to remain the same as in the early 21s. Based on made assumptions, greenhouse gas emissions from the heating and electricity consumption of residential and service buildings will increase nearly 1 % from 21 to 23.
5 Alkusanat Tämä raportti on Ympäristöklusterin tutkimusohjelman tutkimuksen Rakennuskannan ekotehokkaampi energiankäyttö (EKOREM) pääraportti. Lisäksi tutkimuksessa on tuotettu Sähkölämmitys ja lämpöpumput sähkönkäyttäjinä ja päästöjen aiheuttajina Suomessa -raportti. Kyseisessä raportissa on esitetty oleellisena osana näkökulma ja malli sähkönkäytön aiheuttamien CO 2 -ekv päästöjen arviointia varten. Lisäksi tutkimuksessa on tuotettu energiankulutuslaskelmia kauppa- ja teollisuusministeriölle sekä laskelmia ympäristöministeriölle ilmasto- ja energiastrategian päivitysraporttiin 23-24. Tärkeimpinä tuloksina ovat hankkeessa kehitetyt rakennuskannan energiankäyttöä ja CO2-ekv päästöjä laskevat ISREM ja EKOREM laskentamallit, joiden avulla voidaan tehdä monenlaisia rakennuskannan energiankäyttöön liittyviä laskelmia. Tutkimuksen päärahoittajana toimi Ympäristöklusterin tutkimusohjelman kolmas vaihe 23-25: Ekotehokas yhteiskunta. Lisäksi hankkeeseen liitettyjen erillisselvitysten osalta rahoitusta on saatu ympäristöministeriö/asuminen ja ympäristöministeriö/rakentaminen yksiköiltä sekä kauppa- ja teollisuusministeriön energiaosastolta Ohjaus- ja johtoryhmään kuuluivat Juha-Pekka Maijala (YM ), Erkki Laitinen (YM), Pekka Kalliomäki (YM), Riitta Kimari (YM), Pentti Puhakka (KTM) ja Juha Turkki (KTM). Tutkimus toteutettiin Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) Rakentamistalouden laitoksella ja Valton teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) Rakennus- ja yhdyskuntatekniikan yksikössä Tampereella. Projektin johtajana ja tutkijana toimi TTY:llä Juhani Heljo. Tutkijoina VTT:llä toimivat Eero Nippala ja Harri Nuuttila. Heljon vastuulla olivat pitkälti energiankäyttöön liittyvät asiat. Nippalan vastuulla olivat rakennuskantaan ja sen kehittymiseen liittyvät tiedot. Nuuttila vastasi laskentamallien kehittämisestä. Tekijät vastaavat sisällöstä. Tampereella joulukuussa 25 Juhani Heljo Eero Nippala
6 Sisällysluettelo Tiivistelmä 1 Abstract 3 Alkusanat 5 Sisällysluettelo 6 Käsitteet 7 1. Johdanto 1 1.1 Tausta 1 1.2 Tavoitteet 12 1.3 Menetelmät ja rajaukset 13 1.4 Laskentamallit 17 1.4.1 EKOREM laskentamalli 19 1.4.2 ISREM laskentamalli 2 2. Rakennuskanta 22 2.1 Rakennustuotanto- ja kanta 2, 21, 22 ja 23 22 2.2 Rakennuskannan muutokset vuoteen 23 22 2.3 Lämmitystavat 26 2.4 Rakennusten käytön vaikutus 29 3. Rakennusten energiankulutus ja CO 2 -ekv päästöt 33 3.1 Rakennusten osuus energiankäytöstä ja CO 2 -ekv päästöistä 33 3.2 Energiankulutuksen kehittyminen energiatilastojen mukaan 196-23 35 4. Energiankulutus ja CO 2 -ekv päästöt 38 4.1 Energiankulutus vuonna 21 EKOREM mallin mukaan 38 4.2 Energiankulutuksen ja CO 2 -ekv päästöjen jakaantuminen 41 vuosina 2, 21, 22 ja 23 EKOREM mallilla laskettuna 4.3 Energiankulutuksen ja CO 2 -ekv päästöjen ennuste 45 23-225 ISREM mallilla laskettuna 4.4 Erityislaskelmat 49 4.4.1 Kansallinen ilmasto-ohjelma, Ympäristöministeriön sektoriselvitys 49 4.4.2 Lämmitystapavalintojen vaikutukset 5 5. Yhteenveto 51 5.1 Tulokset 51 5.2 Herkkyystarkastelu 52 5.3 Lisäselvitystarpeet 53 Lähteet 55 Liitteet 56 1. Lämmönlähdejaot talotyypeittäin 57 2. CO 2 -ekv päästökertoimet eri lämmitystavoilla 64 3. EKOREM -mallin lähtötietomallien rakenteita: Vesimalli, Sähkönkäytön jaottelu ja Muutosmalli 69 4. EKOREM mallin perustulostekuvat 72
Käsitteet EKOREM malli ISREM malli 7 Projektissa toteutettu koko rakennuskannan lämmön- ja energian kulutusta sekä kasvihuonekaasuja tarkasteleva Excel laskentamalli. Projektissa toteutettu asuin- ja palvelurakennusten energiankulutusta ja kasvihuonekaasuja tarkasteleva Excel laskentamalli. Energiakäsitteet Lämmön kulutus Energian kulutus Rakennuksesta ulos kulkeutuva lämpö vaipan läpi (kuva 1). Mahdollinen lämmön talteenotto vähentää jäteilman ja jäteveden lämmön määrää. Rakennukseen tuodun energian määrä, jolla tarkoitetaan tässä raportissa ostetun tai muuten hankitun energian (lämmitysenergian ja sähkön) määrää. Se ei sisällä ihmisten tuottamaa lämpöä eikä auringon säteilyenergiaa eikä lämpöpumpuilla maasta ja ilmasta pumpattua lämpöä. Energian kulutus voidaan jakaa useisiin kuvassa 1 esitettyihin osiin. Hyötylämmitysenergia Se osan rakennukseen tuodusta lämmitysenergiasta, joka käytetään hyödyksi lämmityksessä (tilojen lämmitys ja lämmin käyttövesi). On huomattava, että lämmönkulutuksen määrä on suurempi kuin hyötylämmitysenergian määrä. Erotus katetaan huoneisto- ja kiinteistösähköstä, auringosta ja ihmisistä passiivisesti hyödyksi saadulla lämmöllä (ns. ilmaisenergioilla). ENERGIA- TUOTANNON ENERGIA- LÄHTEIDEN KULUTUS Siirto- ja tuotanto häviöt Sähkön tuotanto RAKENNUKSEN ENERGIAN KOKONAISKULUTUS (Energian tarve) TALOUS- SÄHKÖ HUONEISTO- JA KIINTEISTÖSÄHKÖ Lämpö aktiivisesti auringosta ja tuulesta LÄMMÖN KEHITYS kwh/m2 LÄMPÖ PASSIIVISESTI 5 AURINGOSTA, HUONEISTO- JA KIINTEISTÖ- SÄHKÖSTÄ, IHMISISTÄ JA VEDESTÄ HYÖTYLÄMMITYS- ENERGIA 195 LÄMMÖN KULUTUS Lämmön tarve kwh/m2 säätöhäviöt 8 JÄTEILMA Vuotoilma 35 IKKUNAT Lämmitysenergian tuotanto Ostettava varsinainen lämmitysenergia Ostettava lämmitysenergia Lämmitysenergian kokonaiskulutus Lämmitysjärjestelmä (165) Lämmin käyttövesi (3) LÄMMITYSJÄRJESTELMÄN LÄMPÖHÄVIÖT 6 Ovet (3-5) SEINÄT 6 YLÄPOHJA 25 ALAPOHJA 2 JÄTEVESI 25 yht. 245 Siirto- ja tuotanto häviöt yht. 35 TTY/Rta/Heljo 7.12.24 Kuva 1. Tässä raportissa käytetyt energian- ja lämmönkulutuksen käsitteet. Pääperiaatteena käsitteissä on, että rakennuksesta menee ulos lämpöä ja rakennukseen tuodaan energiaa.
8 Huoneisto- ja kiinteistösähkö Päästökäsitteet Huoneisto- ja kiinteistösähkö sisältää kotitalouksissa kulutetun huoneistosähkön, palvelurakennusten huoneistosähkön sekä asuin- ja palvelurakennusten kiinteistösähkön. Se ei sisällä lämmityssähköä. CO 2 päästöt CO 2 -ekv Milj. tn CO2-ekv Usein CO 2 päästöillä tarkoitetaan fossiilisten polttoaineitten poltossa vapautuvaa hiilidioksidia. Tällöin puun polton hiilidioksidipäästöjä ei aina ympäristötarkasteluissa lasketa mukaan. Hiilidioksidiekvivalentti, joka kuvaa ihmisen tuottamien kasvihuonekaasujen vaikutusta. Kaikkien ihmisen tuottamien kasvihuonekaasujen vaikutus on muutettu vastaamaan hiilidioksidin ilmastovaikutusta 1 vuoden tarkastelujaksolla. Tällöin CH 4 -päästöt kerrotaan 21:llä ja N 2 O- päästöt 31:lla. Tärkein kasvihuonekaasu on vesihöyry, mutta se jätetään käsittelemättä, koska ihmisen toiminta ei sen pitoisuuksiin juuri vaikuta. Puunpolton hiilidioksidipäästöjä ei lasketa mukaan, koska sen ei oleteta vaikuttavan pitkällä tähtäimellä oleellisesti hiilidioksidimäärään ilmakehässä? Raporttiin valittu tapa merkitä miljoona hiilidioksidiekvivalenttitonnia (mm. kuvissa). Vastaavia merkintätapoja ovat esim. milj. t CO 2 ekv, milj. CO 2 ekvivalenttitonnia, Mt CO 2 -ekv ja Tg CO 2 ekv. Merkintäkäytäntö vaihtelee eri raporteissa. Rakennuskantakäsitteet Rakennuskanta Palvelurakennukset Tuotantorakennukset Toimitilat Raportissa ja tutkimuksen laskentamalleissa käytetty rakennuskanta perustuu Väestörekisterikeskuksen rakennusrekisterin aineistoon, jota tilastokeskus on käsitellyt ja taulukoinut projektin käyttöön vuodelta 23. VTT on laajentanut puuttuvia laajuustietoja (esim. kerrosalan osalta) ko. rakennusryhmän keskimääräisillä tiedoilla. Palvelurakennuksilla tarkoitetaan vanhan jaottelun liike- ja julkisia rakennuksia. Oheisessa kuvassa palvelurakennuksia ovat liike- ja toimistorakennukset sekä julkiset palvelurakennukset. EKOREM mallissa liikenteen rakennukset ovat liike- ja toimistorakennusten ryhmässä. Tuotantorakennuksia ovat teollisuusrakennukset, varastorakennukset ja maatalousrakennukset. Toimitiloja ovat palvelurakennukset sekä teollisuusrakennukset, varastorakennukset, maa-, metsä- ja kalatalouden rakennukset ja muut rakennukset.
9 Rakennusten käyttötarkoitusluokitus Nykyinen luokitus ( 1994 ) Erilliset pientalot (=omakotitalot) Kytketyt pientalot (=rivi- ja ketjutalot) Vapaa-ajan asuinrakennukset (=kesämökit) Liikerakennukset Toimistorakennukset Liikenteen rakennukset Hoitoalan rakennukset Opetusrakennukset Kokoontumisrakennukset Pelastustoimen rakennukset Teollisuusrakennukset Varastorakennukset Maatalousrakennukset Muut rakennukset yksityiset palvelurakennukset = liike- ja toimistorakennukset julkiset palvelurakennukset tuotantorakennukset Käyttötarkoitusluokkien yhdistelmät Asuinrakennukset Asuinrakennukset (Yksityiset ja julkiset) Toimitila palvelurakennukset Tuotanto-ja muut rakennukset Kuva 2. Rakennusten käyttötarkoitusluokitus. Rakennuksen käyttötarkoitus määräytyy sen mukaan mitä toimitilaa tai asuinkäyttöä on rakennuksessa pinta-alallisesti eniten. Rakennustyyppien pääjaottelu EKOREM mallin laskelmien tulostuksessa on esitetty kuvan vasemmalla puoliskolla. Vähäinen muut rakennukset on yhdistetty yksityisiin palvelurakennuksiin. Usein käytetään yhdistelmää asuin- ja palvelurakennukset, joka tarkoittaa siis kaikkia muita paitsi tuotantorakennuksia. Palvelurakennukset on jaettu yksityisiin ja julkisiin palvelurakennuksiin. Yksityisistä palvelurakennuksista käytetään nimitystä liike. ja toimistorakennukset. Varauma Poistuma Uudistuotanto Varauman muodostavat vailla vakituista käyttöä olevat asuin- tai toimitilarakennukset, jotka sinällään ovat käyttöön kelpaavia. Asunnot tai toimitilat voivat olla tyhjinä lyhyen ajan omistajan tai vuokralaisen vaihtumisen yhteydessä tai pitemmän aikaa siksi, että ostajaa tai vuokralaista ei löydy. Rakennus voi olla myös tyhjillään remontin takia tai vain siksi, että omistaja niin päättää. Myös ns. kakkosasunnot kuuluvat varaumaan. Varauman ja poistuman välinen rajaus on usein häilyvä eikä niiden tilastointi ole nykyisin kattavaa tai ajan tasalla. Rakennusten poistumalla tarkoitetaan esim. rakennusten palamista, purkamista, muutoin tuhoutumista tai vähitellen ränsistymistä käyttökelvottomaan kuntoon. Rakennusten poistumaan kuuluu myös käyttötarkoituksen muutos. Tällöin jonkin talotyypin rakennuskanta vähenee. Toisaalta samanaikaisesti jonkin toisen talotyypin kantamäärä kasvaa. Talonrakennusten uudistuotanto on kokonaan uuden rakennuksen rakentaminen (uudisrakennus) tai vanhan rakennuksen laajentaminen (laajennus) uudella tilalla välittömästi vanhan rakennuksen yhteyteen. Laajennus vanhaan rakennukseen kirjautuu vanhan rakennuksen ikäluokkaan. Tämän takia vanhan rakennuskannan tilavuus tilastojen mukaan voi jopa kasvaa poistumasta huolimatta.
1 1 Johdanto 1.1 Tausta Rakennuskanta on erittäin merkittävässä roolissa rakennettaessa ekotehokasta yhteiskuntaa. Rakennusinvestoinnit ovat suuruusluokaltaan lähes kuusikymmentä prosenttia kaikista Suomen investoinneista. Rakennusinvestoinnit myös sitovat pitkälle tulevaisuuteen luonnonvaroja ja niiden käyttöä. Rakennusten energiankäyttö on suuruusluokaltaan noin 4 % Suomen energiankäytöstä kun mukaan lasketaan asuin- ja palvelurakennusten lämmitysenergian lisäksi teollisuus- ja varastorakennusten lämmitys, kaikkien rakennusten huoneisto- ja kiinteistösähkö sekä rakennustarvikkeiden valmistuksen ja rakentamisen energiankulutus. Rakentamisen ja rakennusten energiankäytöstä suurin osa on käytön aikaista energiankulutusta. Pelkkä energiankulutuksen tarkastelu ei riitä pyrittäessä ekotehokkaampaan energiankäyttöön. Tarkastelussa pitää ottaa huomioon sekä energiatehokkuus että vaikutukset energialähteiden käyttöön ja sitä kautta kasvihuonekaasupäästöihin ja muihin energiankäytöstä riippuviin haittoihin. Energiatehokkuudessa pitää ottaa huomioon myös rakennusten tehokas käyttö. Esim. liike- ja julkisissa rakennuksissa käyttöaste saattaa jäädä vuositasolla vain 25 prosenttiin. Lisäksi käytettävissä olevien vailla käyttöä olevien rakennusten määrä (varauma) on 5 1 % rakennuskannan tilavuudesta. Rakennusten ja rakennusten käytön laatutasoilla on myös merkittävä vaikutus. Elintason kasvaessa mm. asumisväljyys kasvaa ja samalla kasvaa rakennuskannan koko ja ympäristövaikutukset. Lisäksi vaadimme myös mm. parempaa sisäilman laatua, mikä johtaa mm. ilmanvaihdon ja jäähdytyksen lisääntymiseen ja energian ominaiskulutuksen kasvuun. Rakennuskannan ekotehokkaampi energiankäyttö edellyttää nykyistä tarkempaa tietoa rakennuskannasta ja rakennuskannan energiankäytöstä tällä hetkellä ja tulevaisuudessa, jotta löydettäisiin parhaat keinot ekotehokkaampaan energiankäyttöön. Näiden tietojen hallinta ja muutosten vaikutusten tarkastelu vaatii välttämättä laskentamallin, jolla rakennuskanta kokonaisuudessaan energiankuluttajana ja päästöjen muodostajana on hallinnassa. Tampereen teknillisen yliopiston Rakentamistalouden laitoksen ja Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen Rakennus- ja yhdyskuntatekniikan Tampereen yksikön yhteistyönä on tehty aiemmin REM-malli (Rakennuskannan energiankulutuksen laskentamalli), jota mm. Ympäristöministeriö ja Kauppa- ja teollisuusministeriön energiaosasto on hyödyntänyt. Laskentamallia käytettiin myös kansallisen ilmasto-ohjelman Ympäristöministeriön sektoriselvityksessä. Laskentamalli perustui kuitenkin osittain vanhentuneisiin tietoihin ja se ei kattanut riittävän laajasti ja tarkasti rakennusten energiankäyttöä ja energiankäytön vaikutuksia, jotta se olisi täyttänyt pitkälle tulevaisuuteen näkyvissä olevat tarpeet.
11 Vanhentuneeseen REM malliin liittyviä muutostarpeita (kuva 1.1) olivat mm: Päivitys toimimaan uudemmissa Excel versioissa Kasvihuonepäästölaskenta Sähkönkäytön tarkempi mallintaminen Vedenkäytön kehittyneempi käsittely Korjaustoiminnan vaikutusten tarkastelun systematiikan kehittäminen Mallien päärakenne Mallin muuttujamäärä LLL kannan määrämalli -uudistuotanto - poistuma - lämm. osuus LLL sähkömalli - huoneistosähkö (valaistus, muut) - kiinteistösähkö (valaistus, LVIS järjestelmien sähkö, jäähdytys ja muut) LLL vesimalli - asuinrakennus asukasmäärä - vesikulutus/hlö talotyypeittäin Lotus Symphony rakennuskannan energiankulutus - ikäluokitus - 8,-85,-9,-95 - talotyypit - polttoainekoosteluokat - rakennusosat + kotital sähkö Excel4 REM malli - ikäluokitus - -8,-9-, 2, 21 - talotyypit - polttoaine koosteluokat - rakennusosat + kotital.sähkö Excel 22 EKOREM malli -ikäluokitus - 2, 21, 22,23 - talotyypit - kaikki polttoaineluokat - rakennusosat, sähkö, vesi, - kustannukset (EUR) - energiankulutus(kwh) Excel 22 ISREM malli - 21-225 vuositt. - talotyypit, - kaikki polttoaineluokat. - lämmitys / sähkö / ilmaisenergiat - päästötonnit M muutos / kustannusmalli - talotyypeittäin - toimenpide -kpl --> ominaiskulutusmuutos & kustannus päästökertoimet 198-luku 199-luku 2-luku versio 1.5.24 EKN;JH Kuva 1.1 Rakennuskannan energian kokonaiskulutuksen laskentamallien kehitysvaiheita. Aiemmin kehitetyn REM mallin pohjalta lähdettiin kehittämään uusia laskentamalleja, jotka paremmin palvelevat tulevaisuuden laskentatarpeita. Selkeitä uusia tarpeita olivat mm. sähkönkäytön parempi mallintaminen, vedenkäytön kehittyneempi tarkastelu, kasvihuonekaasupäästöjen laskenta ja korjaustoimenpiteiden vaikutusten käsittely. Oheisessa kuvassa näkyy jo projektin alussa tehty päätös jakaa uusi malli kahteen osaan: EKOREM ja ISREM malli.
1.2 Tavoitteet 12 Hankkeella tähdätään rakennuskannan energia- ja ekotehokkuuden tehokkaaseen parantamiseen. Hankkeessa energiatehokkuuden osalta tarkastellaan normaalin energiankäytön lisäksi jonkin verran energiasisältöä (rakennustarviketuotannon ja rakentamisen energiaa), rakennusten käytön energiaa sekä rakennusten käyttömääriä (käyttöasteita). Ekotehokkuuden osalta tarkastellaan, miten muutokset rakennuskannassa vaikuttavat kokonaisuudessaan energialähteiden kulutuksiin ja päästöihin. Pääpaino on käytönaikaisen energiankulutuksen tarkastelussa. Tarkastelussa etsitään ne kohteet rakennuskannassa, missä tehokkaimmin energia- ja ekotehokkuutta voitaisiin parantaa. Tämä kattaa mm. energiansäästöpotentiaalitarkasteluja ja päästövaikutustarkasteluja koko rakennuskannan tasolla sekä uudistuotannon että korjaustoiminnan osalta. Tarkastelu jaotellaan lisäksi: talotyypeittäin, ikäryhmittäin, alueittain, omistajaluokittain, polttoaineittain ja rakennusosittain rakennustarviketuotanto, rakennustuotanto ja rakennusten käyttö tilat, käyttövesi, jäähdytys sekä huoneisto- ja kiinteistösähkö hyötyenergia, kokonaisenergia, kasvihuonekaasupäästöt Tuloksena syntyy perusteellinen raportti rakennuskannan energiankäytöstä, energiatehokkuudesta, energialähteiden käytöstä ja kasvihuonekaasupäästöistä sekä Excel -sovellus rakennuskannan energiatehokkuuden ja päästöjen laskentaa varten. Hankkeen raportit käsittelevät hieman laajemmin ekotehokasta energiankäyttöä kuin mitä on mahdollista sisällyttää laskentamalliin. Laskentamalliin tehdään kuitenkin mahdollisuus lisätä muitakin ekotehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä myöhemmin. Laskentamalliin on tavoitteena lisätä myös kustannusosuus, jonka avulla voidaan karkeasti arvioida myös erilaisten toimenpiteiden kustannusvaikutuksia koko rakennuskannan tasolla. Tavoitteena oli hyödyntää useita käynnissä olevia projekteja ja tuottaa jo projektin aikana tietoja eri hankkeisiin (kuva 1.2). Osasta edellä mainituista tavoitteista jouduttiin projektin aikana luopumaan, koska projektin alkuvaiheessa ilmenneiden uusien laskentatarpeiden takia yhden kehitettävän laskentamallin sijasta päädyttiin kehittämään kaksi laskentamallia: EKOREM laskentamalli ja ISREM laskentamalli.
13 Toisiinsa liittyviä YM:n projekteja v. 23-25 CO2 päästösopimus Energiatehokkuusdirektiivi ASKARE VTT Tre Ympäristöklusterin tutkimusohjelma EKOREM ISREM Kansallinen ilmasto-ohjelma KILU Rakennusten energiatehokkuus RET Päästökertoimet Sähkö, LP, muut KTM:n laskelmat Energiaavustukset Työryhmän suositukset?? Uudet rakentamismääräykset 26 Uutta: sähkö, korjaukset Energiatodistukset J.Heljo 4.1.24 Kuva 1.2 EKOREM projektiin liittyviä hankkeita. Projektin aikana hyödynnettiin useita hankkeita ja tuotettiin tietoa eri tarpeisiin. Ellipsin sisällä ovat hankkeet, jotka liittyivät oleellisesti EKOREM projektiin. Kasvihuonekaasupäästökertoimet määritettiin EKOREM hankkeeseen liittyvässä erillisessä tarkastelussa /3/. ISREM -mallilla tehtiin laskelmia KTM:n tarpeisiin. Kansallisen ilmastoohjelman päivitykseen /1/ tehtiin laskelmia. 1.3 Menetelmät ja rajaukset Jäljessä on esitetty laskentamallin kehityksessä käytetyt lähteet, lähteiden käyttötavat, lähteissä käytettyjen tietoaineistojen muokkaus, rajaukset sekä suurimmat epävarmuudet ja tiedon puutteet lähdetiedoissa ja laskennassa tehdyt oletukset. Lähteet ja niiden käyttö: Rakennusrekisteri rakennuskanta. EKOREM laskentamallissa käytetyt rakennuskantatiedot ovat alunperin Väestörekisterikeskuksen tietojen pohjalta tilastokeskuksessa taulukoidut ikäluokittaiset, polttoaineittaiset ja talotyypeittäiset kantatiedot. Rakennustuotantotilasto. Talonrakentamisen uudistuotantotiedot ovat peräisin tilastokeskuksen talonrakennustilastoista. Uudistuotantoennuste vuoteen 23 on VTT:n tekemä. Asuntojen osalta ennuste perustuu raporttiin: "Asuinrakennukset vuoteen
14 225" Lehtinen, Nippala, Jaakkonen, Nuuttila /1/. Toimitilojen osalta uudistuotantoennuste on trendiennuste. VTT Rakennejakaumakysely. Rakenteiden määrätiedot perustuvat VTT:llä laajoihin rakennejakaumakyselyistä saatuihin tietoihin. VTT on tehnyt kyselyjä 197-luvulta lähtien koskien kaikkia Suomen talonrakennustyyppejä keskimäärin kahden vuoden välein. KORVO ja REMO tutkimukset. VTT on toteuttanut talojen korjausrakentamisen määrän ja rakenteen poikkileikkaustutkimuksen noin 1 vuoden välein. Ensimmäinen tutkimus tehtiin vuonna 1982 (KORVO-82), toinen vuonna 199 (KORVO-9) ja kolmas vuonna 2 (REMO2). Korjausrakentamisen määrätiedot perustuvat REMO2 tutkimuksen tietoihin. Energiatilastot. Energiatilastoista on laskettu asuin- ja palvelurakennusten hyötyenergiankulutukset lämmitystavoittain hyötysuhteiden ja lämmöntarvelukukorjausten avulla. Kehitettyjen mallien antamia arvoja on verrattu näihin arvoihin ja malleilla on pyritty pääsemään lähelle tilastolukuja silloin kun se on ollut mahdollista. Kaikkien lukujen osalta ei päästä samoihin lukuihin johtuen mm. siitä, että tilastointi Energiatilastoissa ei kaikilta osin vastaa täysin samaa jaottelua kuin malleissa on käytetty. RTS Rakennustutkimus Oy. RTS on Aarne Jussilan johdolla selvittänyt useaan otteeseen Suomen omakotitalojen lämmitysjärjestelmien korjauksia. RTS:n kyselyjen tietoihin perustuen voidaan arvioida lämmitysjärjestelmämuutosten laajuutta Suomessa. Lähteissä esitettyjen tietoaineistojen muokkaus: Polttoaine. Lämmitettävässä rakennuksessa rakennuksen varusteisiin kuuluu lämmitysjärjestelmä, joka rakennusrekisterissä määritetään lämmitystavan ja polttoaineen avulla. Polttoaine voi olla, puu, kevyt polttoöljy, sähkö jne. Rakennusrekisteriin tieto polttoaineesta saadaan rakennuslupailmoituslomakkeen RH1 avulla. Lomake täytetään uudisrakennushankkeessa tai luvanvaraisessa korjaushankkeessa. Ilman rakennuslupaa tehtävät muutokset eivät kirjaudu rakennusrekisteriin. Niinpä rekisteritieto onkin jonkin verran virheellinen puuttuvien muutostietojen takia. Rakennuksen polttoaine rekisteröitiin vuoteen 1993 saakka pääasiallisen ja toissijaisen polttoaineen mukaan. 1994 alkaen rekisteriin on viety vain pääasiallinen polttoaine. Näin esimerkiksi sähkölämmitteisen omakotitalon varaavan takan toissijainen polttoaine eli puu ei näy tilastoissa mitenkään.
15 EKOREM-jakoehdotus ISREM-jako = 1 (Kauko- tai aluelämpö) Kevyt polttoöljy = 2 Raskas polttoöljy = 3 Kaasu = 5 Sähkö = 4 Maalämpö = 9 (Aktiivinen aurinkoenergia) Puu = 7 (Puu, pelletti) Muu kiinteä = 6 + 8 (Kivihiili, koksi, turve tms.) Muu, ei lämmitystä = 1 (Kauko- tai aluelämpö) Kevyt polttoöljy, POK Raskas polttoöljy, POR Kaasu Sähkö Lämpöpumppu (Maa/vesilämpö) Uunilämmitys, Puu Turve, pelletti Muu, ei lämmitystä EROT Kuva 1.3 Valitut EKOREM ja ISREM -laskentamallien talokohtaiset polttoainejaot. Pientä eroa on ainoastaan pelletin ja muiden pienten polttoaineosuuksien jaottelun osalta. Alipeittokorjaukset: Väestörekisterikeskuksen tietojen pohjalta tilastokeskus on taulukoinut rakennuskantatiedot. Osasta rakennuskantaa puuttuu tilavuustieto kokonaan. VTT on niiden rakennusten kohdalla, joista tilavuustieto puuttuu, käyttänyt ko. talotyypin ja ikäluokan keskimääräisiä tilavuustietoja. Tilavuustietojen alipeittävyys on siis laajennettu kuvaamaan paremmin koko rakennuskannan tilavuutta. Lämmöntarveluvut: EKOREM laskentamallissa käytetään Energiatilastojen lämmöntarvelukujen perusteella ja rakennusmäärän mukaan painottamalla laskettua keskimääräistä lämmöntarvelukua. Samalla periaatteella laskettuja lämmöntarvelukuja on käytetty kun on laskettu Energiatilastojen perusteella rakennuskannan energiankulutuksen kehityskuvia. Rakennuskanta: EKOREM mallin rakennuskantatiedot vuosille 21 on laskettu lisäämällä asiantuntija-arvion mukainen uudistuotanto 21-21 vuoden 2 kantatietoon. Lisäksi ajanjakson 21-21 poistuma on arvioitui talotyypeittäin ja ikäluokittain. Laskelman lopputuloksena saadaan arvio vuoden 21 rakennuskannan määrästä. Vuosien 22 ja 23 kanta lasketaan samalla periaatteella lisäämällä uudistuotanto ja vähentämällä poistuma. Rajaukset: ISREM mallin rakennuskanta käsittää vain asuin-, liike ja julkiset rakennukset. Käsittelyssä eivät ole mukana teollisuus-, varasto-, maatalouden tuotantorakennukset eikä vapaa-ajan asuinrakennukset.
16 EKOREM mallin rakennuskanta sitä vastoin käsittää kaikki talotyypit. Käsiteltävät ajanjaksot: ISREM mallissa tarkastellaan ajanjaksoa 21-225 vuosittain. EKOREM mallissa tarkastellaan neljää valittua ajankohtaa. Mallissa on perustiedot ajankohdille 2, 21, 22 ja 23. Lämmönlähdevalintojen käsittely. Lämmönlähdevalintojen kehittymisestä ei ole tehty ennustetta. Energiankulutuksen kehitysennusteissa uudistuotannon lämmönlähdevalintajakauma on sama kuin vuosien 21-23 lämmönlähdevalintojen keskiarvo. Korjaustoiminnan lämmönlähdemuutoksia ei ole otettu huomioon, koska muutokset ovat pitkälti menneet ristiin. Tulevaisuudessa korjaustoiminnan muutoksillakin voi olla suurempi vaikutus, jos esim. öljylämmityksestä öljyn korkean hinnan takia siirryttäisiin pois. Poistuma muokkaa kannan lämmönlähdejakaumaa siten, että poistuma kohdistuu voimakkaimmin vanhimpiin ikäluokkiin ja poistaa voimakkaimmin niissä ikäluokissa olevia lämmitystapoja kuten esim. puulämmitys pientaloissa. Suurimmat epävarmuudet ja tiedon puutteet lähdetiedoissa ja laskennassa tehdyt oletukset:: Poistuma. Poistumasta ei ole olemassa tilastollisesti luotettavaa tietoa. VTT on arvioinut poistuman tason eri talotyypeille. Uudistuotannon ennuste: Tulevaisuuden rakennuskannan määrään vaikuttaa poistuman ohella uudistuotannon määrä. Asuinrakennusten osalta ennuste perustuu tuoreeseen ympäristöklusterin tutkimusohjelman projektiin "Asuinrakennukset vuoteen 225"/1/. Toimitilojen osalta ennuste on trendiennuste. Lämmönlähdevalinnat. Uudistuotannon lämmönlähdevalinnat on oletettu pysyvän nykyisenlaisina. Todennäköisesti ainakin pientalojen osalta jakauma muuttuu. Öljylämmityksen suosio voi vähentyä, jos öljyn hinta pysyy korkealla. Sähkölämmityksen osuus voisi edelleen lisääntyä, mutta päästökaupasta ja ehkä muistakin syistä johtuva sähkön hinnan nousu voi vähentää sähkölämmityksen suosiota. Mahdolliset rahalliset tuet voivat muuttaa valintoja. Toissijaiset polttoaineet. Eri lämmitystavoissa käytetään eri määriä toissijaista energiamuotoa lämmittämiseen. Toissijaisia energiamuotoja ovat tyypillisesti puu ja sähkö. Pientalojen sähkölämmityksessä käytetään puuta lämmittämiseen ja esim. puuuunilämmityksessä sähköä. Sähköä voidaan käyttää lämmittämiseen muissa kuin sähkölämmityksissä mm. lämmittämällä tuloilmaa tai märkätilojen lattioita. Toissijaisten energiamuotojen käytöstä ei ole hyvää tietoa, koska puun käytöstä ei ole tarkkoja tilastoja ja toissijainen sähkön käyttö kirjautuu taloussähköön. Vapaa-ajan asunnot: Vapaa-ajan asuntojen energiankäytöstä ei ole hyvää tietoa. On epäilyksiä, että Energiatilastoissa arvioitu kulutus olisi todellista vähäisempi. Päästökertoimet. Sähkönkäytön aiheuttamia päästökertoimia ei pysty yksiselitteisesti määrittämään. Sama on tilanne osittain myös kaukolämmössä niillä alueilla, joilla käytetään lämmön tuotannossa yhdistettyä sähkön ja lämmön tuotantoa. Laskenta-
17 malleissa on käytetty hyödynjakomenetelmää jaettaessa päästöt yhdistetyssä lämmön ja sähkön tuotannossa lämmölle ja sähkölle. Sähkölämmityksen osalta on käytetty lähteessä /3/ kehitettyä kulutusrakennefilosofian mukaista päästökerrointa 4 kg CO2-ekv /MWh. Huoneisto- ja kiinteistösähkön osalta on käytetty keskimääräistä kerrointa 24 kg CO2-ekv /MWh. 1.4 Laskentamallit Lähdettäessä kehittämään uutta laskentamallia päädyttiin kehittämään kaksi laskentamallia. Tähän päätökseen oli useita syitä: Monenlaisten ominaisuuksien yhdistäminen samaan laskentamalliin olisi tehnyt mallista liian raskaan Kaikkia haluttuja ominaisuuksia ei olisi pystytty yhdistämään Kahden laskentamallin ratkaisussa voi joustavammin tehdä muutoksia laskentamalleihin Tuloksena syntyi EKOREM laskentamalli ja ISREM laskentamalli. Laskentamalleilla on useita periaate-eroja: EKOREM laskentamalli laskee rakennuskannan rakennusten ominaisuuksien perusteella rakennusosien ym. lämmönkulutuksista lähtien koko rakennuskannan energiankulutukset. ISREM malli käyttää lähtötietoinaan EKOREM mallin tuottamia rakennuskohtaisia ominaiskulutuslukuja ja keskittyy EKOREM mallia paremmin energiankulutus- ja päästötarkasteluihin (kuva 1.4). EKOREM malli laskee energiankulutuksia valittuina neljänä poikkileikkausvuotena. ISREM malli laskee kulutuksia vuosittain. EKOREM mallilla pystyy tarkastelemaan energiansäästötoimenpiteiden vaikutuksia. ISREM mallilla ei erillisiä säästötoimenpiteitä pysty tarkastelemaan, mutta lämmitystapavalintojen vaikutusten tarkastelu on sillä helpompaa kuin EKOREM mallilla. ISREM mallissa näkee erikseen poistuman, korjaustoiminnan ja uudistuotannon vaikutukset energiankulutuksiin. ISREM malli on kehitetty pitkälti kauppa- ja teollisuusministeriön tarpeiden pohjalta kun taas EKOREM mallin taustalla on ympäristöministeriön tarpeet liittyen mm. energiamääräysten kehittämiseen. KTM käyttää ISREM mallin lukuja hyväksi omassa laskentamallissaan arvioidessaan Suomen koko energiankäytön kehittymistä.
Mallien pääalueet 18 RAKENNUKSEN ENERGIAN- JA LÄMMÖNKULUTUKSEN KÄSITTEET (Esimerkkinä vanha öljylämmitteinen omakotitalo) ENERGIA- TUOTANNON ENERGIA- LÄHTEIDEN KULUTUS Siirto- ja tuotanto häviöt Sähkön tuotanto ENERGIAN KULUTUS (Energian tarve) TALOUS- SÄHKÖ ISREM HUONEISTO- JA KIINTEISTÖSÄHKÖ Lämpö aktiivisesti auringosta ja tuulesta LÄMMÖN KEHITYS kwh/m2 LÄMPÖ PASSIIVISESTI 5 AURINGOSTA, HUONEISTO- JA KIINTEISTÖ- SÄHKÖSTÄ, IHMISISTÄ JA VEDESTÄ HYÖTYLÄMMITYS- ENERGIA EKOREM 195 LÄMMÖN KULUTUS (Lämmön tarve) kwh/m2 JÄTEILMA Vuotoilma IKKUNAT säätöhäviöt 8 35 Energian tuotanto LÄMMITYSENERGIAN TARVE Lämmitysjärjestelmä (165) Lämmin käyttövesi (3) LÄMMITYSJÄRJESTELMÄN LÄMPÖHÄVIÖT 6 Ovet (3-5) SEINÄT 6 YLÄPOHJA 25 ALAPOHJA 2 JÄTEVESI 25 yht. 245 Siirto- ja tuotanto häviöt yht. 35 TTY/Rta/Heljo 9.1.23 Kuva 1.4. Käytettyjen laskentamallien EKOREM ja ISREM päälaskenta-alueet sijoitettuna käsitteissä esitettyyn rakennusten energian- ja lämmönkulutusta esittävään kuvaan. Laskentamalleissa on eroja myös ikäluokkakäsittelyn ja vedenkulutustiedon osalta. Niitä ei ISREM mallissa ole (tqaulukko 1.1). Taulukko 1.1. EKOREM ja ISREM mallien muuttujat ISREM-malli EKOREM-malli talotyyppi ON ON ikäluokka --- ON polttoaine ON ON rakennusosa tieto --- ON aikasarjatieto 21-225 ON --- poikkileikkausvuosi 4 kpl --- ON päästötonnit ON ON huoneisto- ja kiinteistösähkö ON ON veden kulutus --- ON
19 1.4.1 EKOREM laskentamalli EKOREM mallin perusperiaate on säilytetty samana kuin vuonna 1994 toteutettu REM (rakennuskannan energiankulutuksen malli). Malli laskee energiankulutuksen talotyypeittäin ja ikäluokittain rakennusryhmien rakennusosien laajuustietojen ja ominaisuuksien avulla. Esim. yläpohjan laajuustiedot lasketaan tarkasteltavassa ikäluokassa ja talotyypissä rakennusosien ominaiskäyttölukujen avulla (yläpohja m2 / 1 rakennusm3). Näin saadaan yläpohjaneliöt, joille on määritetty lämmönläpäisykerroin. Lämmöntarveluvun ja sisälämpötilan avulla voidaan laskea yläpohjan läpi johtuvan lämmön määrä kwh/m2 vuoden aikana. Ottamalla huomioon ilmaisenergiat (aurinko, ihmisen sekä huoneisto- ja kiinteistösähkö) sekä lämpimän käyttöveden tarvitsema energia voidaan laskea hyötylämmitysenergia. Lämmitysjärjestelmän lämpöhäviöt arvioimalla ( polttoaineiden hyötysuhteet), saadaan laskettua energian kulutus (energian tarve). Kohdistamalla kullekin polttoaineelle CO 2 -ekv päästökertoimet voidaan laskea ko. polttoaineen aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt. EKOREM malli soveltuu parhaiten energiansäästötoimenpiteiden vaikutusten tarkasteluun rakennuskantatasolla. EKOREM mallin rakennetta on pyritty kuvaamaan kahdella kuvalla. Kuvassa 1.5 on mallin sisältörakenne ja kuvassa 1.6 tiedostorakenne. EKOREM rakennuskanta - uudis - poistuma lämmitystapajakaumat polttoaineiden hyötysuhteet veden ja sähkön kulutustiedot rakennusosien ominaisuudet U-arvot EKOREM rakennus- huon. ja muutos muutos osat vesi kiin. sähkö jäähdytys toimenpit. kust. eur -192 1921-1925 talotyypeittäin 1926-193 polttoaineittain... lämmön ja sähkön kulutus---> hyötysuht. ---> hyötyenergia 1991-1995 1996-2 21-25 26-21... 246-25 251-255 256-26 energiankulutus 2, 21, 22, 23 kwh: - talotyypeittäin, ikäluokittain, rakennusosittain, vesi ja huon.&kiint.sähkö - polttoaineittain -----> ISREM päästölaskenta CO 2 ekv-tn Kuva 1.5 EKOREM mallin sisältörakenne. EKOREM mallin ydin on kuvan 1.6 tiedosto C, joka sisältää laskentakaavat. Oheisessa kaaviossa C tiedosto sijaitsee keskellä.
2 EKOREM tiedostorakenne LL Rakennuskanta LL Vedenkulutus LL Huoneisto- ja kiinteistösähkön kulutus LL Polttoaine jaot 2 23 ISREM - malli.. L Lähtötiedot 2 21 22 23 L n lähtötiedot 2 numeeriset arvot 21 22 23 C Laskenta 21 22 tulokset graafit 23 V Laskelmien vertailu Kuva 1.6 EKOREM mallin tiedostorakenne. Malli voi käyttää valinnaisia lähtötietotaulukoita. L- taulukkoihin on liitetty LL -taustalähtötietotaulukot. Numeerisia L n lähtötietotaulukkoja voi käyttää ilman LL -tason taulukoita, mikä antaa joustavuutta tarkasteluille. Laskelmien vertailutaulukossa V lasketaan kahden laskelman tulosten ero eli sillä saa helposti laskettua ja kuvattua esim. energiansäästöjä. EKOREM ja ISREM malli käyttävät samaa rakennuskantaa lähtötietoina. 1.4.2 ISREM laskentamalli ISREM malli (Ilmastostrategia malli) käyttää lähtötietoina samaa rakennuskantaa, uudistuotantoa ja poistumaa sekä polttoainejakoa kuin EKO- REM malli. ISREM malli käyttää EKOREM mallin laskemia talotyypeittäisiä ja ikäluokittaisia lämmön ominaiskulutustietoja lähtötietoina. ISREM malli on ylemmän tason laskentamalli rakennuskannan talotyyppikohtaisten kokonaiskulutusten kehittymisen tarkasteluun. Hyötylämmitysenergia ja lämmitysenergian tarve lasketaan jokaiselle vuodelle 21-225 aikavälillä. Mallissa on varauduttu laskelmien tekemiseen vuoteen 26 asti. ISREM mallissa voidaan tarkastella erikseen poistumaa, korjaustoimintaa ja uudistuotantoa sekä rakennuskantaa kokonaisuudessaan. Mallin sisältörakenne on pääpiirteissään kuvattu kuvassa 1.7 ja tiedostorakenne kuvassa 1.8.
21 ISREM ISREM rakennuskanta - uudis - poistuma lämmitystapajakaumat polttoaineiden hyötysuhteet polttoaineiden päästökertoimet ISREM 21 22 23... 224 225 kanta m3, kwh uudistuotantom3, kwh poistuma m3, kwh korjaus kwh lämmitysenergia huon.&kiin. sähkö ilmaisenergiat hyötysuhteet päästökertoimet päästötonnit CO2-e kwh kwh kwh x x tn energiankulutus 21, 22,...224, 225 vuosittain kwh: - talotyypeittäin, - vanhan kannan osuus, uudistuotannon osuus, poistuman vaikutus, korjaamisen vaikutus - polttoaineittain -----> päästökertoimet ----> päästöt e-co2 tn Kuva 1.7 ISREM mallin sisältörakenne. Laskenta käyttää lähtötietoina EKOREM -mallin laskemia ominaislämmönkulutuslukuja. ISREM - tiedostorakenne LK HL HS LT Lämmön kulutus 21-225 OMAKOTITALOT RIVITALOT KERROSTALOT. YHTEENSÄ Hyöty- Hyötylämmitysenergienergia 21-225 X Hyöty- Hyötysuhteet (HS) (HS) 21-225 Lämmitysenergian tarve tarve 21-225 POLTTOAINEEN POLTTOAINEEN ENERGIASISÄLTÖ ENERGIASISÄLTÖ - rakennuskanta m 3, m 2 - uudistuotanto m 3 m 2 -poistumam 3 - korjaustoiminta milj, - korjaustoiminna energiansäästö kwh/a, GWh/a - uudistuotannon lämmönkulutus kwh/a, GWh/a - poistuma : -- -- - koko kanta: -- -- Hyötylämmitysenergia muutetaan hyötysuhteilla lämmöntarpeiksi Kuva 1.8 ISREM mallin tiedostorakenne. Malli jakaantuu neljään koko rakennuskannan talotyypit käsittävään tiedostoon, jotka on linkitetty keskenään.
2 Rakennuskanta 22 2.1 Rakennustuotanto ja -kanta 2, 21, 22 ja 23 Tässä raportissa rakennuskannan energiankulutuslaskelmaan kuuluvat kaikki rakennustyypit sisältäen kaikki asuinrakennustyypit sekä toimitilat. Asuinrakennuksia ovat: erilliset pientalot, kytketyt pientalot, asuinkerrostalot sekä vapaa-ajan asuinrakennukset. Toimitiloja ovat liike-, toimisto- ja liikenteen rakennukset, hoitoalan, opetus-, kokoontumis- ja palo- ja pelastustoimen rakennukset, teollisuusrakennukset, varastorakennukset, maa-, metsä- ja kalatalouden rakennukset sekä muut rakennukset. Rakennusten käyttötarkoitusluokkia ja niiden yhdistelmiä on esitetty tarkemmin käsitteissä. 2.2 Rakennuskannan muutokset vuoteen 23 Koko rakennuskannan koko oli vuonna 2 arviolta 183 milj. kuutiota ja noin 5 milj. neliötä. (kuva 2.2). Yhden vuoden tuotanto on vuodesta riippuen 1,5-2 prosenttia (karkeasti 3-4 miljoonaa kuutiota) suhteessa koko rakennuskantaan. Poistuma vähentää vuosittain rakennuskantaa keskimäärin hieman alle yhden prosentin ja talotyypistä riippuen,3-2 prosenttia. Rakennuskanta kasvaa vuosittain,5-1 prosenttia (1-2 miljoonaa kuutiota) suhteessa koko kannan määrään. Rakennuskanta muuttuu siis varsin hitaasti. Talonrakentamisen uudistuotannon huippukaudet ajoittuivat 197-luvun alkuun ja 198-luvun loppuun ja olivat 5-6 miljoona kuutiota. Arvion mukaan uudistuotannon määrä on pitkällä aikajänteellä lievästi aleneva eli jäisi alle 4 miljoonan kuution vuositasolla. "Asuinrakennukset vuoteen 225" raportin /1/ mukaan asuntotuotanto säilyisi vuoteen 215 saakka 3 uuden asunnon tasolla. Tämän jälkeen tuotantomäärä supistuisi 25-3 välille. Laskelma on tarvelaskelma perustuen väestön määrään, rakenteeseen sekä olemassa olevaan asuntokantaan. Laskelma ei ota huomioon taloudellisen tilanteen vaikutusta tuotantomääriin ja kysyntään. Myös väestömäärä saattaa todellisuudessa muuttua ennakoidusta 25 vuoden aikajaksolla. Pitkän aikavälin ennusteessa asunnoilla on suuri painoarvo. Koska asuntorakentamisen ennakoidaan tutkimustietoon perustuen säilyvän pitkään nykytasolla, säilyy myös asuin-, liike ja julkisten rakennusten yhteinen rakentamismäärä varsin vakaana pitkällä aikajaksolla. Globalisaation vaikutuksen myötä Suomen teollisuus on investoinut viime vuosina enemmän ulkomaille kuin kotimaahan. Tämä on vaikuttanut mm. teollisuusrakennusten rakentamiseen. Pitkällä tähtäimellä tämä vaikuttaa myös toimisto- ja liikerakennusten rakentamiseen. Teollisuuden työvoiman väheneminen on saatu kompensoitua aina 2-luvulle saakka palveluelinkeinojen sekä metsä- ja tietoliikenne- ja elektroniikkateollisuuden työvoimatarpeen avulla. Viime aikoina kuitenkin myös tie-
23 toliikenne- ja elektroniikka- sekä metsäteollisuus ovat siirtäneet tuotantoaan ulkomaille. Rakennuskannan jakaantumista talotyypeittäin, rakennuskannan kasvua ja uudistalonrakentamisen määrää on kuvattu kuvissa 2.1 2.5. Koko rakennuskanta 21, yhteensä 2 milj.m 3 OMAKOTITALOT RIVITALOT ASUINKERROSTALOT VAPAA-AJAN ASUINRAKENNUKSET LIIKERAKENNUKSET TOIMISTORAKENNUKSET LIIKENTEEN, PALO- JA PELASTUST.+ MUUT RAK. HOITOALAN RAKENNUKSET OPETUSRAKENNUKSET KOKOONTUMISRAKENNUKSET TEOLLISUUSRAKENNUKSET VARASTORAKENNUKSET MAA- JA METSÄ- JA KALATALOUDEN RAK. 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 milj.m 3 Kuva 2.1. Koko rakennuskannan jakaantuminen talotyypeittäin vuonna 21. Energiankulutustarkasteluissa teollisuus-, varasto- sekä maa-, metsä- ja kalatalouden rakennusten osuus on vähäisempi, koska niissä on runsaasti kylmiä tai puolilämpimiä tiloja.
24 25 milj. m 3 Koko rakennuskanta 2-23 2 uudistuotanto 15 poistuma 1 5 199 2 21 22 23 Kuva 2.2. Rakennuskanta on vuonna 21 arviolta 2 milj. kuutiota. Vuoden 23 rakennuskannasta on vuonna 2 olemassa jo yli 6 prosenttia. 4 Uudistalonrakentaminen Suomessa (varsinaiset asuinrakennukset + palvelurakennukset) 1 m 3,valmistuneet rakennukset 3 2 ennuste 1 1952 1968 1984 2 216 225 Lähde: Tilastokeskus, ennuste VTT Kuva 2.3. Uudistalonrakentamisen määrä asuin- ja palvelurakennusten osalta Suomessa 1952 225. Uudistuotannon on ennustettu lähitulevaisuudessa jäävän alemmalle tasolle kuin mitä se oli ennen 199 luvun lama-aikaa.
25 6 1 m 3 Uudistalonrakentaminen Suomessa (Valmistuneet rakennukset yhteensä) 4 2 1952 1968 1984 2 216 Lähde: Tilastokeskus Kuva 2.4. Uudistalonrakentamisen määrä kaikkien talotyyppien osalta yhteensä Suomessa 1952 22. Kanta talotyypeittäin 21 ja 225 (+uudis - poistuma) 6 milj.m 3 Erilliset pientalot Kytketyt pientalot Toimistorak. Liikerak. Kokoontumisrak. Liikenteen rak. Hoitoalan rak. Opetusrak. 5 4 uudistuotanto harmaa osuus poistuma uudistuotanto -225 kanta 21 3 2 1 21 225 1 25 1 25 1 25 1 25 1 25 1 25 1 25 1 25 Kuva 2.5 Asuin- ja palvelurakennusten rakennuskannan määrä vuosina 21 ja 225 talotyypeittäin. Vuoden 225 pylväässä harmaana näkyy uudistuotannon määrä. Vuosien 21 ja 225 sinisten pylväiden erotus kuvaa poistuman määrää.