UUSIUTUVAN ENERGIAN KÄYTTÖ TOIMISTOTALOSSA, CASE VIIKIN YMPÄRISTÖTALO Jukka Forsman, HKR-Rakennuttaja HUS-suunnittelijaseminaari 13.9.2012
UUSIUTUVA ENERGIA RAKENNUKSESSA ILMAISLÄMPÖ AURINKO SUORAAN (SÄTEILYLÄMPÖ SISÄÄN JA RAKENTEISIIN) AURINKOLÄMPÖ VETEEN (AURINKOPANEELIT) AURINKO EPÄSUORASTI (TONTIN MAALÄMPÖ) (ILMALÄMPÖPUMPPU) KALLIOJÄÄHDYTYS (MAAN SISÄSTÄ TULEVA) (KONEET, LAITTEET, IHMISET JNE) (PELLETTI, PUU) ILMAISSÄHKÖ AURINKÖSÄHKÖVOIMALAT (AURINKOPANEELIT) TUULIVOIMALAT VALAISTUS (PÄIVÄNVALON MAKSIMAALINEN HYÖDYNTÄMINEN)
CASE VIIKIN YMPÄRISTÖTALO ENERGIANTEHOKKUUDELTAAN SUOMEN PARAS TOIMISTORAKENNUS
YLEISTÄ Bruttoala noin 6500 m2 Käyttäjät: Helsingin ympäristökeskus ja yliopiston ympäristöteknologian laitos Työpaikkoja noin 240 Hankesuunnitelman mukainen enimmäishinta 21,6 M Toteutuneet kustannukset alle 17 M Omistaja Kiinteistö Oy Helsingin ympäristötalo Rakennuttaja HKR-Rakennuttaja Pääsuunnittelija: Ab Case Consult, tekn.tri Kimmo Kuismanen LVI-suunnittelu: Climaconsult Finland Oy Sähkösuunnittelu: Projectus Team Sähköteknillinen insinööritoimisto Oy
LÄHTÖ KOHDAT Hankesuunnittelu alkoi 2007 Matalaenergiarakentaminen ja energiatehokkkuus vauhtiin Helsingin kaupungin energiapoliittiset linjaukset kvsto 30.1.2008: Energiatehokkuus rakentamisen keskeinen tavoite Kaupungin omissa uudis- ja korjausrakennuskohteissa sovelletaan mahdollisuuksien mukaan matalaenergiarakentamista Julkinen sektori edelläkävijänä Viikki ekologinen alue Ympäristökeskus Helsingin ekologisin käyttäjä Uudisrakennus matala-/passiivienergiasovellutuksena niin energiatehokkaasti kuin yleisesti saatavalla olevalla tekniikalla ja kohtuukustannuksilla mahdollista. Kokemukset ja määritelmät matala-/passiivienergia-toimistotaloista puuttuivat (sähkön käyttöä sisältävät määritelmät puuttuvat vieläkin) sekä Suomessa että maailmalla AikatauluHankesuunnittelu 2007-2008, hankepäätös 2008, suunnittelu 2008-2009, rakentaminen huhtikuu 2010-lokakuu 2011
SUUNNITELLUT TAVOITTEET Tavoite selkeä A-luokka A+. Kokonaisenergian (ostoenergian) kulutus noin 70 kwh/m2/vuosi, joka on noin 1/3 2000-luvun toimistotaloista. Uusiin vuoden 2012 määräyksiin verrattuna noin puolet energiatehokkaampi kuin määräysten mukainen rakentaminen. Sisäilmavaatimukset korkeat, sisäilmaluokitus S2. Rakennuksen rakenteiden kestoikätavoite 100 vuotta, runko 150-200 vuotta. Kierrätettäviä materiaalia käytetty runsaasti. Rakennuksen eristävyys vastaa vuonna 2012 voimaan astuvia määräyksiä (vaikka niistä ei ollut tietoa vuonna 2008). Ulkovaipan tiiveys n50 = 0,55 (parempi kuin passiivirakennusvaatimuksissa) Rakennus on varsin muuntojoustava. Väliseinissä ei ole mitään asennuksia. Muutos koppikonttorista avokonttoriin helppoa. Pinnat vaaleita valaistustarpeen vähentämiseksi. Vähintään passiivirakennus > uusiutuvaa energiaa
ARKKITEHTISUUNNITTELU PERUSTEITA MIKROILMASTO (KIMMO KUISMASEN MUKAAN) VIIKKI ON ERITTÄIN TUULINEN KAUPUNGINOSA. SUUNNITTELUSSA HUOMIOITIIN TUULISUUS ERI VUODENAIKOINA. YMPÄRISTÖTALON JULKISIVUILLA JA PIHOILLA ON TUULTA VAIMENTAVIA RAKENTEITA. INTEGROITU SUUNNITTELU: VAIPPA MINIMOITU, HYVÄT ERISTEET IKKUNAPINTAA MALTILLISESTI, U-ARVO 0,8 VALOPIHOILLE EI LASIKATTOJA LÄMPÖKUORMAN MINIMOINTI RITILÖIN, AURINKOPANEELEIN JA ERIKOISLASEIN JULKISIVUT SUUNNITELTU AURINKOSIMULOINNIN AVULLA HÄIKÄISEMÄTÖNTÄ LUONNON-VALOA TYÖPISTEISIIN JA MUIHIN SISÄTILOIHIN.
3-D SIMULOINTI (KK) RAKENNUKSEN AURINKOISUUS JA VARJOSTAMINEN ON TUTKITTU 3D-SIMULOINNILLA. ERI ILMANSUUNTIIN YKSILÖLLISESTI MUOTOILLUT AURINKOSUOJAT VÄHENTÄVÄT LÄMPÖ-KUORMA JA TÄTEN JÄÄHDYTYSENERGIAA HUOMATTAVASTI. JULKISIVUT OVAT ERILAISET ERI ILMANSUUNTIIN
JULKISIVUN AURINKOISUUS (KK) LUONNONMUKAISESTI ÄLYKÄS JULKISIVU ETELÄSEINUSTALLA. KAKSOISJULKISIVU SUOJAA KESÄLLÄ, MUTTA PÄÄSTÄÄ AURINKOA SISÄTILOIHIN TALVELLA. JULKISIVUN VÄLITILA TUULETETAAN KESÄISIN PAINOVOIMAISESTI, KUN TAAS TALVELLA SE KERÄÄ AURINGON LÄMPÖÄ.
TYÖTILOJEN VALAISTUS (KK) LUONNONVALOA HEIJASTETAAN TYÖTILOIHIN VALOHYLLYILLÄ. SISÄPIHOJEN TAITETTU KATTOPINTA HEIJASTAA LUONNONVALOA PEHMEÄSTI SYVÄLLE RAKENNUKSEN SISÄTILOIHIN..
SISÄPIHAN VALOKUILU
TALOTEKNIIKKA/LVIA Ilmanvaihdon läsnäolo- ja hiilidioksidiohjaus muissa kuin pienissä toimistohuoneissa Lämpökuormien eli jäähdytystarpeen minimointi arkkitehtuurilla ja energiatehokkailla laitehankinnoilla Tehokkain mahdollinen lämmön talteenotto Hygieniatiloissa lämmön talteenotto Ilmanvaihtokoneiden sähkömoottorit uusinta energiatehokasta tekniikkaa Mittauksia paljon, infotaulu, etäluenta ja -raportointi rakennuttajalla Ei sähköllä toimivia vedenjäähdytyskoneita, kalliojäähdytys
TALOTEKNIIKKA/SÄHKÖ Toimistohuoneissa pistorasiapilarit, ei seinäasennuksia Poistumistievalot Ledeillä (mahdollisuus kytkeä pois päältä, ongelmana pelastuslaitos) Työvyöhykevalaistus, koko huoneessa ei täysi valaistus Valaisimissa läsnäolo- ja päivänvalo-ohjaus. Työntekijällä mahdollisuus säätää itse valaistustaso. Valaisimet energiatehokkainta T5-loisteputkimallia. Toimistohuoneissa pistorasioiden läsnäolo-ohjaus Käytävillä, auloissa ja sosiaalitiloissa läsnäolo-ohjaus Noin 60 alamittausta. Tiedetään, mihin sähkö menee ja pystytään puuttumaan heti ongelmiin.
TYYPPIHUONE
ETÄVALVONTA YMPÄRISTÖTALO ON NETTIPOHJAISESSA ETÄVALVONNASSA VÄHINTÄÄN KAKSI VUOTTA MAHDOLLISUUS MUUTTAA ASETUSARVOJA (EI NORMAALIA HKR:SSÄ) TOTEUTUNEIDEN OLOSUHTEIDEN JA ENERGIANKULUTUKSEN SEURANTA ALAMITTAUSTEN KYTKENNÄSSÄ HAASTEITA
KALLIOJÄÄHDYTYS
ENERGIAN ALAMITTAUKSIA
OLOSUHDEMITTAUKSIA
UUSIUTUVA ENERGIA Aurinkosähkövoimala suurimpia Suomessa, teho 60 kw. Paneelit integroitu osaksi kaksoisjulkisivua, lisäksi katolla paneeleita. Laskennallinen tuotto noin 17 % vuotuisesta sähkötehontarpeesta. Jäähdytys kokonaan maaperästä. Ns kalliojäähdytys. 25 kpl 200-250 metriä syvää reikää. Jäähdytysjärjestelmän kokonaisteho 160 kw (vastaava sähköteho noin 60 kw). Sähköä kuluttaa ainoastaan kiertovesipumppu. Päivänvalo hyödynnetty maksimaalisesti. Auringon lämpö pyritty hyödyntämään syksyllä ja talvella. 4 pientä tuulivoimalaa á noin 70 W, tarkoitus ladata turvavalaistuksen akustoa
Kuva: Helsingin kaupungin aineistopankki/rhinoceros Oy
AURINKOPANEELIT
KALLIOJÄÄHDYTYS
AURINKOSÄHKÖ, HAASTEITA Ei syöttötariffia piensähkötuotannolle. Liittyminen sähköverkkoon tehty vaikeaksi. Järjestelmätoimittajalta ei saada tietoa rakennusautomaatiojärjestelmään tai muihin alamittausjärjestelmiin Pienen aurinkosähkövoimalan rakentaminen kallista (toimimattomat markkinat, tietyt tahot tuntuvat haraavan vastaan) Tahtotila puuttuu, vrt Saksa
AURINKOENERGIATUOTANTO SAKSASSA VIIME VIIKOLLA http://www.sma.de/en/company/pv-electricity-produced-in-germany.html
ENERGIATEHOKKUUS JA SEN HINTA Passiivirakennus. E-luku noin 82 kwh/ntom2 (passiivirakennuksen määritelmä alle 115 kwh/brm2) E-luku vaatimus toimistotalolle 1.7.2012 jälkeen Suomessa alle 170 kwh/ntom2. Energiatehokkuusratkaisuihin käytetty 500.000-600.000 (alv 0%) eli n 3-4 % hankkeen kokonaishinnasta. Energiansäästö arviolta 30.000 /vuosi verrattuna normaaliin toimistotaloon. On osa Helsingin kaupungin ilmastonmuutoksen hidastamisstrategiaa, jolla ei toistaiseksi ole hintaa mutta joka on pakko tehdä
Ympäristötalon toteutunut sähköenergian kulutus maalisheinäkuussa 16072 kwh 15 % 90570 kwh 85 % Ostosähkö Aurinkosähkö
Ympäristötalon sähköenergian kulutus maalis-heinäkuussa kun ilmanvaihdon käyntiajat ovat oikein 16072 kwh 19 % 67755 kwh 81 % Ostosähkö Aurinkosähkö
HAASTEITA UUSIUTUVAN ENERGIAN KÄYTÖSSÄ Teoreettiset laskelmat tuntuvat liian optimistisilta Rakennusta käytetään jotenkin muuten kuin suunnittelun alussa on sovittu (uusiutuvan energian osuus onkin pienempi kuin laskettu) Suunnittelijat ja urakoitsijat ovat laitetoimittajien armoilla Alamittausten yhteensopivuudessa rakennusautomaatioon kanssa ongelmia, liityntärajapinnat eivät tunnu kuuluvan kenellkkään. Alamittausten oikeellisuuksissa puutteita. Järjestelmien käytössä ongelmia. Huoltokytkimiä piilossa Järjestelmien töiden loppuunsaattamisessa vaikeuksia, kuten myös käytönopastuksessa Huolto-organisaatiot kädettömiä
MITÄ JATKOSSA (VISIO) 2015. Helsinki rakentaa matalaenergiarakennuksia. Joihinkin hankkeisiin aurinkosähköä (koulut). Tuulisähköä tuskin. Mahdollisesti kalliojäähdytystä, jos mahdollista eikä kaukojäähdytystä ole saatavissa. Maalämpöä ja ehkä aurinkolämpöä kaukolämpöalueen ulkopuolella. Päivänvalonohjausta lisää valaistukseen. 2015 jälkeen suunnitellaan pääasiassa lähes 0- energiarakennuksia (L0R) 2017 jälkeen suunnitellaan vain lähes 0-energiarakennuksia 0-energiarakenuksissa mukana AINA uusiutuvaa energiaa (nykytiedolla aurinkosähköä ja kenties maalämpöä)