AURINKOENERGIAN PASSIIVISEN JA AKTIIVISEN HYÖDYNTÄMISEN HUOMIOIMINEN RAKENNUSSUUNNITTELUSSA JA KAAVOITUKSESSA Aalto-yliopisto 14.05.2013 Kimmo Lylykangas Arkkitehti SAFA Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy
ESITYKSEN SISÄLTÖ Aurinkoenergian passiivinen hyödyntäminen Aurinkoenergiajärjestelmät osana arkkitehtuuria Nettoplusenergiatalo Luukku Aurinkoenergia asemakaavoituksessa
SOURCE: PVGIS European Union, 2001-2012
ENERGIATEHOKKUUTTA KOSKEVAT VAATIMUKSET RAKENTAMISMÄÄRÄYKSISSÄ LÄMPÖHÄVIÖT E-LUKU
AURINKOENERGIAN PASSIIVINEN HYÖDYNTÄMINEN
LÄHDE: Mika Vuolle / Equa Simulation Finland Oy
LÄHDE: www.skaala.fi
IKKUNOIDEN LASIOSIEN g-arvo VAIKUTTAA KOKO RAKENNUKSEN LÄMMITYSTARPEESEEN: TILOJEN LÄMMITYSTARVE kwh/(m²a) 18.4 23.4 LÄMMITYSTEHO W/m² 10.8 11.2
VALOKUVA: Jari Kiuru
VALOKUVA: Jari Kiuru
VALOKUVA: Jari Kiuru
IKKUNA ON ULKOSEINÄN LÄMMÖNERISTYKSEN HEIKKO KOHTA MÄÄRÄYSTEN MINIMIVAATIMUS U = 0.17 W/m²K 260 mm ERITTÄIN HYVÄ LÄMMÖNERISTYS U = 0.076 W/m²K 590 mm U = 1.0 W/m²K 41 mm U = 0.66 W/m²K 65 mm SEINÄN JA IKKUNAN U-ARVOT MINERAALIVILLAERISTYKSEKSI MUUTETTUNA (ʎ=0.045 W/(mK) RakMK C4 2012)
VALOKUVA: Jari Kiuru
VALOKUVA: Jari Kiuru
PARANNUSTOIMENPITEET - 1 1) TUULETUSLUUKKUJEN LÄMMÖNERISTYKSEN PARANTAMINEN 2) ETELÄJULKISIVUN UMPIOVET (2 kpl) LASIOVIKSI 3) ITÄ- JA LÄNSIJULKISIVUJEN UMPIOVET (2 kpl) LASIOVIKSI 4) TOISEN KERROKSEN ETELÄJULKISIVUN IKKUNAPINTA-ALAA LISÄTÄÄN 8.2 m² 22.9 m² (max. 7 RUUTUA) 5) KEITTIÖN OVI POISTETAAN 6) VAIHDETAAN MAKUUHUONEEN IKKUNA TUULETUSLUUKKUINEEN POHJOISJULKISIVULTA PÄÄTYJULKISIVUN PUOLELLE 7) ULKOSEINÄN LÄMMÖNERISTYSTÄ PARANNETAAN: US +60 mm PUR = U-arvo 0.09 W/m²K 0.073 W/m²K 8) MAANVASTAISEN ULKOSEINÄN LÄMMÖNERISTYSTÄ PARANNETAAN: US +400 mm LECA-SORATÄYTTÖ = U-arvo 0.117 W/m²K 0.091 W/m²K
PARANNUSTOIMENPITEET - 2 9) a. YLÄPOHJAN LÄMMÖNERISTYSTÄ PARANNETAAN: YP PUR +LISÄERISTE = U-arvo 0.068 W/m²K 0.060 W/m²K TAI b. YLÄPOHJAN LÄMMÖNERISTYSTÄ PARANNETAAN: YP RISTIKKO + LISÄERISTE = U-arvo 0.068 W/m²K 0.053 W/m²K 10) ALAPOHJAN LÄMMÖNERISTYSTÄ PARANNETAAN: AP 300 mm EPS 50 mm EPS 200 + 300 mm Thermisol Platina AP parempi lämmöneristys = U-arvo 0.115 W/m²K 0.088 W/m²K 11) VAIPAN ILMATIIVIYSVAATIMUSTA KIRISTETÄÄN: n 50 = 0.6 1/h n 50 = 0.3 1/h 12) VUOSIHYÖTYSUHTEELTAAN PAREMPI IV-LAITE 13) ULKOILMAN ESILÄMMITYS
1 TUULETUSLUUKKUJEN LÄMMÖNERISTYKSEN PARANTAMINEN 0.5 kwh/(m²a)
2 ETELÄJULKISIVUN OVET (2 kpl) LASIOVIKSI 2.4-3.1 kwh/(m²a)
3 PÄÄTYJULKISIVUJEN OVET (2 kpl) LASIOVIKSI 0.7 1.8 kwh/(m²a)
4 ETELÄJULKISIVUN IKKUNAPINTA-ALAN LISÄÄMINEN 3.6 5.2 kwh/(m²a)
5 KEITTIÖN OVEN POISTAMINEN 0.1-0.7 kwh/(m²a)
6 MAKUUHUONEEN IKKUNA POHJOISJULKISIVUSTA PÄÄTYJULKISIVUUN 0.4 1.2 kwh/(m²a)
kwh/(m2a) TA-ORAVARINNE TALO 1 TALO 2 TALO 3 PASSIIVITALOT parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a lämmitysenergiantarve (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) lähtötilanne 0 41,4 0 37,2 0 38,3 toimenpide 1 0,5 40,9 0,5 36,7 0,5 37,8 toimenpide 2 2,4 39,0 TALO 1 2,7 34,5 3,1 35,2 toimenpide 3 1,8 39,6 0,7 36,5 0,7 37,6 45 toimenpide 4 3,6 37,8 4,1 33,1 5,2 33,1 40 toimenpide 5 35 0,6 40,8 0 37,2 0,7 37,6 30 toimenpide 6 1,2 40,2 0,4 36,8 0,9 37,4 25 ikkunamuutokset 20 yht. 1-6 8,5 32,9 7,4 29,8 9,5 28,8 15 toimenpide 7 10 2,9 38,5 3,2 34,0 2,8 35,5 5 toimenpide 8 0,6 40,8 0 37,2 0,5 37,8 0 1 2 3 4 5 6 yht. 1-6 7 8 9a 9b 10 11 12 13 yht. 1-13a toimenpide 9a 0,7 40,7 0,7 36,5 0,6 37,7 JÄÄVÄ LÄMMITYSTARVE PARANNUSTOIMENPITEET toimenpide 9b 2,7 38,7 1,6 35,6 1,6 36,7 SÄÄSTÖ LÄMMITYSTARPEESSA toimenpide 10 1,6 39,8 1,4 35,8 1,5 36,8 toimenpide 11 2,3 39,1 2,2 35,0 2,2 36,1 toimenpide 12 6,9 34,5 6,5 30,7 6,7 31,6 toimenpide 13 2,6 38,8 2,8 34,4 2,7 35,6 kaikki muutokset yht. 1-13a 21,5 19,9 19,5 17,7 21,3 17,0 kaikki muutokset yht. 1-13b 22,2 19,2 20,1 17,1 21,9 16,4 yht. 1-13b
kwh/(m2a) TALO 1 ESITETYILLÄ MUUTOKSILLA 41.4 19.2 kwh/(m²a) TALO 1 45 40 35 25.7 30 25 15.4 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 yht. 1-6 7 8 9a 9b 10 11 12 13 yht. 1-13a PARANNUSTOIMENPITEET yht. 1-13b JÄÄVÄ LÄMMITYSTARVE SÄÄSTÖ LÄMMITYSTARPEESSA
kwh/(m2a) TA-ORAVARINNE TALO 1 TALO 2 TALO 3 PASSIIVITALOT parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a lämmitysenergiantarve (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) lähtötilanne 0 41,4 0 37,2 0 38,3 toimenpide 1 0,5 40,9 0,5 36,7 0,5 37,8 toimenpide 2 2,4 39,0 TALO 1 2,7 34,5 3,1 35,2 toimenpide 3 1,8 39,6 0,7 36,5 0,7 37,6 45 toimenpide 4 3,6 37,8 4,1 33,1 5,2 33,1 40 35 toimenpide 5 0,6 40,8 0 37,2 0,7 37,6 30 toimenpide 6 25 1,2 40,2 0,4 36,8 0,9 37,4 20 ikkunamuutokset yht. 1-6 8,5 32,9 7,4 29,8 9,5 28,8 15 toimenpide 7 10 2,9 38,5 3,2 34,0 2,8 35,5 5 toimenpide 8 0,6 40,8 0 37,2 0,5 37,8 0 1 2 3 4 5 6 yht. 1-6 7 8 9a 9b 10 11 12 13 yht. 1-13a toimenpide 9a 0,7 40,7 0,7 36,5 0,6 37,7 JÄÄVÄ LÄMMITYSTARVE PARANNUSTOIMENPITEET toimenpide 9b 2,7 38,7 1,6 35,6 1,6 36,7 SÄÄSTÖ LÄMMITYSTARPEESSA toimenpide 10 1,6 39,8 1,4 35,8 1,5 36,8 toimenpide 11 2,3 39,1 2,2 35,0 2,2 36,1 toimenpide 12 6,9 34,5 6,5 30,7 6,7 31,6 toimenpide 13 2,6 38,8 2,8 34,4 2,7 35,6 kaikki muutokset yht. 1-13a 21,5 19,9 19,5 17,7 21,3 17,0 kaikki muutokset yht. 1-13b 22,2 19,2 20,1 17,1 21,9 16,4 yht. 1-13b
kwh/(m2a) TALO 2 ESITETYILLÄ MUUTOKSILLA 37.2 17.1 kwh/(m²a) TALO 2 40 35 25.7 30 25 20 15.4 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 yht. 1-6 7 8 9a 9b 10 11 12 13 yht. 1-13a PARANNUSTOIMENPITEET yht. 1-13b JÄÄVÄ LÄMMITYSTARVE SÄÄSTÖ LÄMMITYSTARPEESSA
kwh/(m2a) TA-ORAVARINNE TALO 1 TALO 2 TALO 3 PASSIIVITALOT parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a parannus kwh/m²a jäävä kwh/m²a lämmitysenergiantarve (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) (nettolattia-alalle) lähtötilanne 0 41,4 0 37,2 0 38,3 toimenpide 1 0,5 40,9 0,5 36,7 0,5 37,8 toimenpide 2 2,4 39,0 TALO 1 2,7 34,5 3,1 35,2 toimenpide 3 1,8 39,6 0,7 36,5 0,7 37,6 45 toimenpide 4 3,6 37,8 4,1 33,1 5,2 33,1 40 35 toimenpide 5 0,6 40,8 0 37,2 0,7 37,6 30 toimenpide 6 25 1,2 40,2 0,4 36,8 0,9 37,4 20 ikkunamuutokset yht. 1-6 8,5 32,9 7,4 29,8 9,5 28,8 15 toimenpide 7 10 2,9 38,5 3,2 34,0 2,8 35,5 5 toimenpide 8 0,6 40,8 0 37,2 0,5 37,8 0 1 2 3 4 5 6 yht. 1-6 7 8 9a 9b 10 11 12 13 yht. 1-13a toimenpide 9a 0,7 40,7 0,7 36,5 0,6 37,7 JÄÄVÄ LÄMMITYSTARVE PARANNUSTOIMENPITEET toimenpide 9b 2,7 38,7 1,6 35,6 1,6 36,7 SÄÄSTÖ LÄMMITYSTARPEESSA toimenpide 10 1,6 39,8 1,4 35,8 1,5 36,8 toimenpide 11 2,3 39,1 2,2 35,0 2,2 36,1 toimenpide 12 6,9 34,5 6,5 30,7 6,7 31,6 toimenpide 13 2,6 38,8 2,8 34,4 2,7 35,6 kaikki muutokset yht. 1-13a 21,5 19,9 19,5 17,7 21,3 17,0 kaikki muutokset yht. 1-13b 22,2 19,2 20,1 17,1 21,9 16,4 yht. 1-13b
kwh/(m2a) TALO 3 ESITETYILLÄ MUUTOKSILLA 38.3 16.4 kwh/(m²a) TALO 3 45 40 35 25.7 30 25 15.4 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 yht. 1-6 7 8 9a 9b 10 11 12 13 yht. 1-13a PARANNUSTOIMENPITEET yht. 1-13b JÄÄVÄ LÄMMITYSTARVE SÄÄSTÖ LÄMMITYSTARPEESSA
LÄMMITYSENERGIANTARVE TILOJEN LÄMMITYSTARVE OSTETTAVA SÄHKÖ TREATED FLOOR AREA BRUTTOALA TILOJEN 140.2 m² 163/190/190 m² LÄMMITYKSEEN TALO 1: 20.3 kwh/(m²a) 5.3 kwh/(m²a) 1.3 kwh/(m²a) TALO 2: 17.9 kwh/(m²a) 4.7 kwh/(m²a) 1.2 kwh/(m²a) TALO 3: 17.4 kwh/(m²a) 4.5 kwh/(m²a) 1.1 kwh/(m²a) SERTIFIOITAVA PASSIIVITALO SUOMALAINEN PASSIIVITALO 15.4 kwh/(m²a) 20 kwh/(m²a)
PASSIIVINEN AURINKOENERGIAN HYÖDYNTÄMINEN VARJOSTAMATON RAKENNUSPAIKKA IKKUNAPINTA-ALAN SUUNTAUS pohjoiseen suuntautuvan ikkuna-alan minimointi IKKUNATYYPIN (LASITYYPIN) MÄÄRITTELY pieni U-arvo korkea g-arvo SISÄLÄMPÖTILOJEN HALLINTA varjostavat rakenteet kaihtimet
AURINKOENERGIAJÄRJESTELMÄT OSANA ARKKITEHTUURIA
VASO/Soininen, passiivitalot. VALOKUVA: Kimmo Lylykangas
VALOKUVAT: Jyri Nieminen, VTT. www.nollaenergia.fi; Aalto-yliopisto, Arkkitehtuurin laitos, Puurakentaminen.
VALOKUVA: www.solardecathlon.org
VALOKUVAT: www.solardecathlon.org
VALOKUVA: Kimmo Lylykangas
VALOKUVA: Kimmo Lylykangas
VALOKUVA: Stefano Paltera, DOE / www.solardecathlon.org
VALOKUVA: Kimmo Lylykangas
VALOKUVAT: www.sunways.eu/static/sites/default/downloads/de/produkt e/solarcells/farbig/sunways_sc_colourmulti1563bb_data sheet_de_09-04.pdf
KUVA: Kimmo Lylykangas VALOKUVA: Kimmo Lylykangas
VALOKUVA: Kimmo Lylykangas
VALOKUVA: Kimmo Lylykangas
VALOKUVA: Sekisui House, Japan.
NETTOPLUSENERGIATALO LUUKKU
KUVA: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
NETTOPLUSENERGIATALO LUUKKU Madrid / Mäntyharju Arkkitehti: Aalto-yliopiston opiskelijatiimi Valmistusmisvuosi: 2010 Aurinkosähköjärjestelmä 60 m² Aurinkokeräimet 5 m² Ilma-ilma-lämpöpumppu KUVA: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
KUVA: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
KUVAT: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
KUVAT: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
Luukku House and carbon footprint from the total 14 778 kg Parquet 1 % Windows 6 % Gypsum board 3 % LVL 6 % Plywood 4 % Fibreboard 6 % Insulation 3 % Timber 8 % HVAC 62 % Timber Insulation Fibreboard Plywood LVL Gypsum board Cardboard Parquet Windows Doors HVAC Luukku House and carbon storage from the total -26 245 kg Plywood 6 % LVL 7 % Parquet 2 % Timber 85 % Timber Insulation Fibreboard Plywood LVL Gypsum board Cardboard Parquet Windows Doors HVAC CARBON FOOTPRINT ANALYSIS AND LCA: SIRJE VARES, VTT
KUVA: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
kwh VUOTUINEN ENERGIATASE 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 NET ENERGY CONSUMPTION NET ENERGY GENERATION 2000 0 MADRID ESPOO MÄNTYHARJU
kwh ENERGIATASE MADRIDISSA 2000 1500 1000 500 0 SOLAR COLLECTORS / PRODUCTION PHOTOVOLTAIC PANELS / PRODUCTION FANS, PUMPS ETC. LIGHTING EQUIPMENT DOMESTIC HOT WATER SPACE COOLING SPACE HEATING -500-1000
kwh ENERGIATASE ESPOOSSA 2000 1500 1000 500 0 SOLAR COLLECTORS / PRODUCTION PHOTOVOLTAIC PANELS / PRODUCTION FANS, PUMPS ETC. LIGHTING EQUIPMENT DOMESTIC HOT WATER SPACE COOLING SPACE HEATING -500-1000
kwh ENERGIATASE MÄNTYHARJUSSA 1500 1000 500 0 SOLAR COLLECTORS / PRODUCTION PHOTOVOLTAIC PANELS / PRODUCTION FANS, PUMPS ETC. LIGHTING EQUIPMENT DOMESTIC HOT WATER SPACE COOLING SPACE HEATING -500-1000
PÄIVÄKOHTAINEN ENNAKOITU ENERGIANTUOTTO
KUVA: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
KUVA: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
KUVA: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos /Puurakentaminen 2010.
LÄHDE: Aalto-yliopisto / Puurakentaminen 2010. RAKENTAMINEN KÄYTTÖ JA YLLÄPITO PURKAMINEN UUSIUTUVAN ENERGIAN TUOTTO HIILIVARASTO PUUMATERIAALISSA KÄYTTÄJIEN VALINNAT 26 tn CO2-eqv 1940 2011 2080 15 tn CO2-eqv
KUVAT: Aalto-yliopisto / Arkkitehtuurin laitos / Puurakentaminen 2012
AURINKOENERGIA ASEMAKAAVOITUKSESSA
ASEMAKAAVOITUKSEN CO 2 -ekv-päästölaskentamalli LÄHDE: Lylykangas,K; Lahti, P & Vainio T: Ilmastotavoitteita toteuttava asemakaavoitus. Aalto-yliopisto 2013.
ENERGIARATKAISUJEN PÄÄSTÖVAIKUTUS 45 kgco 2 / brm 2 a SKAFTKÄRR PORVOO KRUUNUVUORENRANTA HELSINKI HARMAAKALLIO LOVIISA SIIRLAAKSO MÄNTYHARJU Vainio, Tuukka: Asuinrakennusten energiankulutuksen hiilidioksidipäästöjen laskenta osana päästöohjaavaa kaavoitusta. Diplomityö. Energiatekniikan laitos, Aalto-yliopisto 2011. Energiakaavoituksen mallit hanke.
RAKENNUSPAIKKAKOHTAINEN UUSIUTUVAN ENERGIAN TUOTTOPOTENTIAALI
ALUEKOHTAINEN UUSIUTUVAN ENERGIAN TUOTTOPOTENTIAALI Lähteet: REHVA; RakMK D3 2012; Fortel Components Oy
AURINKO-OPTIMOITU ASEMAKAAVA? Bjarke Ingels Group, Vahanen, ARUP Foresight Innovation, Transsolar Energietechnik, Anttinen Oiva Arkkitehdit AoA, Masu Planning, Passiivitalo.fi, Pasi Mäenpää, Mikko Jalas: Kilpailuehdotus Cradle of Innovation Low2No kilpailussa 2009.
KIITOS MIELENKIINNOSTANNE LISÄTIEDOT kimmo.lylykangas@arklylykangas.com