Lähes nollaenergiarakennuksen käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla LOPPURAPORTTI HANKKEEN SISÄLTÖ JA TULOKSET

Lähes nollaenergiarakennuksen käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla LOPPURAPORTTI HANKKEEN SISÄLTÖ JA TULOKSET

31.3.2015 Granlund Oy / Erja Reinikainen, Lassi Loisa, Anni Tyni FInZEB LOPPURAPORTTI 2

Sisältö 1 Esipuhe... 5 1.1 Osapuolet... 5 1.2 Raportit... 7 2 Hankkeen tavoitteet... 8 3 Tausta... 9 3.1 Direktiivit... 9 3.1.1 Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi (EPBD)... 9 3.1.2 Uusiutuvan energian käytön edistämisdirektiivi (RES)... 9 3.1.3 Energiatehokkuusdirektiivi (EED)... 9 3.2 Tulokulmia kansalliseen nzeb-määrittelyyn... 9 3.2.1 Vallitsevat olosuhteet ja käytännöt... 9 3.2.2 Terveellisyys ja turvallisuus... 10 3.2.3 Laadukas rakentaminen... 10 3.2.4 Kustannustehokkuus... 10 3.2.5 Nykyiset rakentamismääräykset... 11 3.2.6 Markkinaehtoinen toiminta... 11 3.2.7 Säädösvalmistelun aikataulu... 12 3.2.8 Laajempi rakentamismääräysten uudistaminen... 12 3.2.9 Energiatuotanto ja -markkina... 12 4 Menetelmäkuvaus... 14 4.1 Laskennan valmistelu... 14 4.1.1 Laskentakohteet... 14 4.1.2 Laskentaperiaatteiden määrittely... 15 4.1.3 Laskentatyökalut... 16 4.1.4 Laskentasäännöt... 16 4.1.5 Energiaa säästävien toimien vaikutusten laskenta tyyppirakennuksissa... 17 4.2 Uusiutuvan energian tuotanto esimerkkirakennuksissa... 18 4.3 Energiansäästötoimien elinkaarikustannusten laskenta... 19 4.3.1 Laskennan perusoletukset... 19 4.3.2 Yksittäisten toimenpiteiden elinkaarikustannukset... 20 4.4 Elinkaariedulliset toimenpidepaketit... 21 4.4.1 Energiaa säästävien toimenpiteiden paketit... 21 4.4.2 Yhdistelmien energia- ja elinkaarikustannustarkastelut... 21 4.5 Kustannusoptimaalisuuden tarkastelu... 22 FInZEB LOPPURAPORTTI 3

4.6 Lämmitysmuototarkastelut... 22 5 Tulokset... 25 5.1 Ehdotukset nzeb-e-luvuiksi... 25 5.2 Lähes nollaenergiarakennuksen ominaisuudet... 28 5.3 Taserajat... 31 5.3.1 Lähellä tuotettu energia... 31 5.3.2 Energian ulosmyynti... 32 5.3.3 Energiavirtojen kierrätys... 32 6 Erityistarkastelut... 34 6.1 Rakennusfysiikka... 34 6.2 Sisäolosuhteet... 34 6.2.1 Sisälämpötilojen hallinta kesäaikana... 34 6.2.2 Tarpeenmukainen ilmanvaihto... 36 6.2.3 Valaistus... 36 7 nzeb-vaatimusten vaikutuksia toimintakentässä... 38 7.1 Päästövaikutukset... 38 7.2 Osaamisen lisäämistarpeet... 38 7.3 Energiamarkkina... 39 7.4 Kaupunkisuunnittelu... 40 7.5 Rakennusvalvonta... 40 7.6 Teknologiateollisuus... 41 7.7 Rakennushankkeen osapuolet... 41 7.7.1 Rakennuttaminen... 41 7.7.2 Suunnittelu... 41 7.7.3 Rakentaminen... 42 7.7.4 Käyttö ja ylläpito... 42 8 Johtopäätökset... 43 8.1 Tulokulmia säädösvalmisteluun... 43 8.2 Terminologia ja viestintä... 43 8.3 Lähes nollaenergiarakennusten ominaisuuksien todentaminen... 44 8.4 Ehdotettujen nzeb-e-lukujen haasteellisuus... 44 8.5 Paikalla tuotettu uusiutuva energia... 45 8.6 Kustannusoptimaalisuus... 45 LIITE 1 FInZEB-hankkeen ehdotukset nzeb-e-luvuiksi rakennustyypeittäin FInZEB LOPPURAPORTTI 4

1 Esipuhe FInZEB-hanke käynnistettiin määrittelemään lähes nollaenergiarakentamisen käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla. Hankkeessa tuotettiin pohjatietoa tulevalle lähes nollaenergiarakentamista käsittelevälle säädösvalmistelulle. Rakennusteollisuus RT ry:n, Talotekniikkateollisuus ry:n ja Ympäristöministeriön koordinoiman FInZEB-hankkeen tavoitteena on määritellä Rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (EPBD) edellyttämän lähes nollaenergiarakennuksen (nzeb) käsitteet, tavoitteet ja suuntaviivat kansallisella tasolla. Koska EPBD jättää suuren tulkintavaran kiinteistö- ja rakentamisalalle keskeiseen kansalliseen lainsäädäntöön katsottiin tarpeelliseksi koota mahdollisimman laaja-alainen näkemys tulkinnoista ja määrityksistä. Hankkeen lähtökohtina on ollut viestinnän avoimuus ja laaja osallistaminen. Neljässä teemoitetussa työpajassa sekä Finlandia-talon tulosseminaarissa on ollut useita satoja osallistujia alan eri sektoreilta. Hankkeessa toteutetut laskennat ja selvitykset on teetetty alan johtavilla konsulteilla ja asiantuntijoilla. Hankkeen laskentatulokset ja niihin liittyvät lähtötiedot on koottu finzeb.fisivustolle, jotta eri tahot voivat vertailla tuloksia omiin näkemyksiinsä. Hankkeen tulokset, selvitykset ja niiden pohjalta laaditut ehdotukset luovutetaan Ympäristöministeriölle pohjatiedoksi tulevalle lähes nollaenergiarakentamista käsittelevälle säädösvalmistelulle. FInZEB-hanke käynnistyi syksyllä 2013 ja päättyy 31. maaliskuuta 2015. Helsingissä 30.3.2015 Juha Luhanka Ilkka Salo Pekka Kalliomäki Rakennusteollisuus RT ry Talotekniikkateollisuus ry Ympäristöministeriö 1.1 Osapuolet Hankkeen käynnistäjinä ja koordinoijina olivat Rakennusteollisuus RT ry, Talotekniikkateollisuus ry ja ympäristöministeriö. Hankkeen päärahoittajat olivat Rakennustuotteiden Laatu Säätiö TRT rahasto ympäristöministeriö Granlund Oy (oma työ) Hankkeelle nimettiin ohjausryhmä, johon haettiin monipuolinen näkemys kiinteistö- ja rakentamisalaan. FInZEB LOPPURAPORTTI 5

Hankkeen ohjausryhmän jäsenet Ilkka Salo Talotekniikkateollisuus ry (puheenjohtaja) Jani Kemppainen Talonrakennusteollisuus ry (koordinaattori) Jarek Kurnitski Aalto-yliopisto / Tallinnan yliopisto Matti Rae Ensto Pekka Metsi Granlund Oy Erja Reinikainen Granlund Oy Ilari Aho Green Building Council Finland Jukka Forsman / Ulla Soitinaho Helsingin kaupunki Jan-Erik Järventie / Kimmo Rautiainen Pientaloteollisuus PTT ry Juha Luhanka Rakennusteollisuus RT ry Ari Ilomäki Rakennustuoteteollisuus RTT ry Olavi Tikka / Jouko Turto RAKLI ry Esa Eklund Talonrakennusteollisuus ry Pirkko Harsia TAMK / Sähköinen talotekniikka Pekka Kalliomäki ympäristöministeriö Maarit Haakana ympäristöministeriö Ohjausryhmän asiantuntijajäsenet Mika Vuolle Equa Simulation Finland Oy Juha Salmi Suomen Asuntotietokeskus Oy (hankkeen viestintä) Petri Pylsy Suomen Kiinteistöliitto ry Ohjausryhmän sihteeri Jenni Tuomola Rakennustuoteteollisuus RTT ry Hankkeessa toimi päävastuullisena konsulttina Granlund Oy. Lisäksi hankittiin eri osa-alueiden tehtävän suorittajia erillisillä toimeksiannoilla. Hankkeen toteuttavina konsultteina toimivat Granlund Oy (taustaselvitykset, laskentatarkastelut, kustannustarkastelut, loppuraportti, ym.): Erja Reinikainen, Lassi Loisa, Anni Tyni ja joukko muita henkilöitä Optiplan Oy (kustannustarkastelut): Teemu Salonen ja Joonas Ryynänen Insinööritoimisto Vesitaito Oy (pientalojen tarkastelut): Heikki Virkkunen ja Alma Koivu Hankkeen aikana toteutettiin neljä työpajaa, joihin kutsuttiin laaja asiantuntijajoukko tuomaan näkemyksiään ja sparraamaan tehtyä selvitystyötä. Lisäksi pienempi asiantuntijajoukko kokoontui konsulttien kanssa keskustelemaan teknisistä ja laskennallisista seikoista. Asiantuntijoina ja työn kommentoijina toimivat Jarek Kurnitski, Aalto-yliopisto / Tallinnan yliopisto Mika Vuolle, Equa Simulation Finland Oy Piia Sormunen, Metropolia Ammattikorkeakoulu Maria Penttilä, Ensto Hankkeen aikana perustettiin myös valaistukseen liittyviä näkökulmia ja ehdotuksia käsitellyt työryhmä, jonka koollekutsujana ja puheenjohtajana toimi Matti Rae / Ensto. Ryhmässä oli laa- FInZEB LOPPURAPORTTI 6

ja edustus valaistuksen asiantuntijoita. Työryhmän aineiston raportiksi kokosi Kari Kallioharju / TAMK. Taserajatarkastelun työryhmän vetäjänä toimi Jarek Kurnitski / Aalto-yliopisto. Ryhmässä oli edustus Granlundilta, Talotekniikkateollisuudesta ja Rakennusteollisuus RT:sta. Ryhmä työsti näkemyksen mm. lähellä tuotetun (near by) energian määrityksestä. Asiantuntijakommentit saatiin lisäksi Mika Vuolteelta / Equa Simulation Finland Oy. Määritelmät ovat täsmentyneet ohjausryhmän kommenttien perusteella. 1.2 Raportit Tämän FInZEB-hankkeen Loppuraportin lisäksi hankkeessa on laadittu useita teknisiä raportteja, jotka julkaistaan hankkeen www-sivuilla osana Taustaraporttia. Taustaraportti koostuu seuraavista osaraporteista: 1 Kustannuslaskenta asuinkerrostalo ja toimisto Optiplan Oy 2 Pientalojen kustannuslaskenta ja E-luku Insinööritoimisto Vesitaito Oy 3 Kustannuslaskenta koulut ja päiväkodit Granlund Oy 4 Energiaa säästävät tekniset ratkaisut Granlund Oy 5 Laskentasäännöt Granlund Oy 6 Aurinkosähkötarkastelut Granlund Oy 7 Tulevaisuuden sää ja sisälämpötilatarkastelut Granlund Oy 8 Pilottikohteiden kokemuksia Granlund Oy 9 Energiantuotantoketjut-aineistoselvitys Granlund Oy 10 Valaistuksen laadullisten tekijöiden ja energialaskennan määrittely FInZEB-hankkeelle Tampereen ammattikorkeakoulu FInZEB LOPPURAPORTTI 7

2 Hankkeen tavoitteet FInZEB-hankkeessa oli tavoitteena luoda kansalliset tulkinnat rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (EPBD) lähes nollaenergiarakentamista koskeviin määritelmiin ja tuottaa kiinteistö- ja rakennusalan yhteinen näkemys vuonna 2015 käynnistyvän energiatehokkuuden säädösvalmistelun pohjaksi. Hankkeen tavoitteena oli selvittää, kuinka kansalliset vaatimukset tulisi asettaa riittävän haasteellisesti, mutta kustannustehokkaasti direktiivien täyttämiseksi, rakenteiden turvallisuus ja hyvät sisäolosuhteet huomioiden. FInZEB-hankkeessa selvitettiin laskennallisten tarkastelujen avulla energiansäästövaikutuksiltaan ja kustannuksiltaan toteutuskelpoisia ratkaisukokonaisuuksia, jotka toimivat lähtökohtina ja vertailuaineistona määriteltäessä kansallisia nzeb-vaatimuksia. Hankkeessa huomioitiin kansalliset erityispiirteet, vallitseva rakentamiskäytäntö ja energiatehokkuuden tarkasteluperiaatteet sekä muut asiaan liittyvät direktiivit ja määräykset. Hankkeen tuloksille oli tavoitteena saada mahdollisimman laaja konsensus aktiivisella avoimella viestinnällä ja osallistavalla työskentelyllä (ohjausryhmä ja työpajat). Hankkeen erityistavoitteena oli toimia aloitteentekijänä, tiedonkerääjänä ja aineiston valmistelijana ja koota alan asiantuntijoita mukaan työpajoihin. Tavoitteena siis oli luoda yhtenäinen näkemys lähes nollaenergiarakentamiseen liittyvistä kansallisesti sopivista ratkaisuista ja raja-arvoista, mutta teknologiat ja toimintamallit tavoitteiden saavuttamiseksi jätetään eri toimijoiden kehitettäväksi ja toteutettavaksi. Hanke on hyödyntänyt jo tehtyä tutkimustyötä ja pilotointia ja verkottunut valittujen, käynnissä olevien hankkeiden kanssa. FInZEB-hankkeessa toteutettuja tehtäviä kuvataan alla olevassa kaaviossa. Tausta-aineiston kokoaminen Energiantuotantoketjut - selvitys Laskentasääntöjen pohdinta Teknologiakehityksen arviointi Energiaa säästävien toimien määrittely Tyyppirakennusten energialaskenta Elinkaarikustannustarkastelut Kustannusoptimaalisuustarkastelut Energiamuototarkastelut Workshopit (4 kpl) Ohjausryhmä Valaistusryhmä Pilottien kokemukset Ehdotukset nzeb-e-luvuista Taserajan määrittely nzebrakennuksen ominaisuudet Kuva 1 FInZEB-hankkeen osatehtäviä. FInZEB LOPPURAPORTTI 8

3 Tausta 3.1 Direktiivit 3.1.1 Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi (EPBD) Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi (EPBD) edellyttää, että kaikki uudet viranomaisten käytössä ja omistuksessa olevat rakennukset ovat 31.12.2018 jälkeen lähes nollaenergiarakennuksia sekä 31.12.2020 jälkeen kaikki uudet rakennukset täyttävät tämän vaatimuksen. Tapa, jolla direktiivi kuvaa lähes nollaenergiarakennusta, jättää melko suuren tulkintavaran kansalliseen määrittelyyn rakennuksella tulee olla erittäin korkea energiatehokkuus, lähes olematon tai erittäin vähäinen energiamäärä olisi hyvin laajalti katettavissa uusiutuvista lähteistä olevalla energialla, mukaan lukien paikan päällä tai rakennuksen lähellä tuotettava uusiutuvista lähteistä peräisin oleva energia. 3.1.2 Uusiutuvan energian käytön edistämisdirektiivi (RES) Uusiutuvan energian käytön edistämisdirektiivi (RES) edellyttää, että jäsenvaltioiden on 31.12.2014 mennessä rakennussäännöksissään ja -määräyksissään tai muulla tavalla vastaavin vaikutuksin tarvittaessa edellytettävä uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian vähimmäistasoa uusissa ja perusteellisesti kunnostettavissa olemassa olevissa rakennuksissa. Jäsenvaltioiden on sallittava mainittujen vähimmäistasojen saavuttaminen muun muassa kaukolämmöllä ja -jäähdytyksellä, joka tuotetaan käyttämällä merkittävää uusiutuvien energialähteiden määrää. 3.1.3 Energiatehokkuusdirektiivi (EED) Energiatehokkuusdirektiivi (EED) edellyttää yleisemmin mm. pitkän aikavälin strategiaa rakennusten energiatehokkuuden parantamiseen koskien erityisesti rakennusten peruskorjausta. Direktiivin edellytyksistä tullee heijastuksia myös uudisrakentamiseen, joita voivat olla mm. julkisten hankintojen tekeminen, kun on kyse julkisen rakennuksen korjaamisesta, energiakulutuksen mittaamisesta, energiatehokkuudesta tiedottamista tai vaikka rakennusten energiakatselmuksista. 3.2 Tulokulmia kansalliseen nzeb-määrittelyyn 3.2.1 Vallitsevat olosuhteet ja käytännöt Suomen sijainti pohjoisilla leveysasteilla vaikuttaa sekä rakentamiseen ja rakennusten energiankäyttöön, mikä tulisi huomioida vertailtaessa rakennusten energian ominaiskulutuksia ja rakentamisen kustannuksia muiden maiden lukuihin. Hyvien sisäolosuhteiden ylläpitämiseksi energiaa kuluu kylmän ja pimeän talvikauden aikana enemmän kuin useimmissa muissa Euroopan maissa ja toisaalta kesän hellejaksot voivat olla samanlaisia kuin etelämpänä sijaitsevissa maissa. FInZEB LOPPURAPORTTI 9

Energiatehokkuutta parantavat toimet ja kustannustehokkaat ratkaisut on määriteltävä vallitsevien olosuhteiden mukaisiksi. Vuoden 2012 rakentamisen energiatehokkuusmääräysten uudistuksessa siirryttiin uudisrakentamisessa kokonaisenergiatarkasteluun. Tällöin luotu E-lukuun perustuva energiatehokkuuden osoittamisen periaate on osoittautunut toimivaksi. 3.2.2 Terveellisyys ja turvallisuus Lähtökohtana lähes nollaenergiarakentamiseen siirryttäessä on se, että rakennusten sisäilmaston laadun tulee olla hyvä, valaistuksen kohteen toimintoihin laadullisesti ja määrällisesti soveltuva sekä rakenneratkaisujen rakennusfysikaalisesti toimivia ja turvallisia. Lähtökohtia tarkasteluun sisäilmastovaatimusten osalta täytetään asunnoissa Sisäilmastoluokituksen S3-taso ja muissa rakennuksissa pääsääntöisesti S2-taso asuntojen lämpötila ei saa nousta kesäaikana haitalliselle tasolle (D3/2012) rakennuksen vaipan tulee olla niin tiivis, etteivät vuotokohtien läpi kulkevat ilmavirrat aiheuta haittaa käyttäjille ja rakenteille rakennuksissa on yöaikana D3/2012 mukainen minimi-ilmanvaihto 3.2.3 Laadukas rakentaminen Lähtökohtana on, että rakennusten suunnittelu ja toteutus tehdään teknisesti oikein ja laadukkaasti. Tällöin toteutuvat sekä hyvä energiatehokkuus että hyvät sisäilmaolosuhteet. Suunnittelussa ja toteutuksessa on aina tarkasteltava rakennusta kokonaisuutena ja vältettävä osaoptimointia. Toteutettavan kokonaisuuden tulee olla kaikilta osin hallittavissa. 3.2.4 Kustannustehokkuus Rakennusten lähes nollanenergia -direktiivin mukaan lähes nollaenergiatason määrittämisessä noudatetaan kustannusoptimaalisuuden periaatetta (244/2012), jolla tarkoitetaan sitä, että kyseiseen tasoon tulee päästä takaisinmaksuajoiltaan järkevillä ja negatiiviset elinkaarikustannukset omaavilla toimenpiteillä tai toimenpidepaketeilla. Kustannusoptimaalisuutta tarkasteltaessa huomioidaan investointien nykyarvojen mukainen kokonaiskustannus, jossa mukana ovat koko elinkaaren aikaiset säästöt ja menot. Kustannustehokkuuden vaatimus on ollut voimakkaasti esillä rakennuttajien ja rakennusliikkeiden puheenvuoroissa lähes nollaenergiarakentamisen on oltava järkevällä tasolla eikä energiatehokkuuteen tule pyrkiä kannattamattomin ratkaisuin. Kustannusoptimaalisuuden tarkastelut on FInZEB-hankkeessa toteutettu esimerkkirakennuksissa ja standardikäytön mukaisilla käytön ja kuormituksen arvoilla. Elinkaarikustannusten vertailut erilaisilla järjestelmä- ja rakenneratkaisuilla tulisi kuitenkin aina tehdä hankekohtaisilla laskenta-arvoilla, jolloin päätökset tehdään markkinaehtoisista lähtökohdista. Kustannustarkasteluin on haettu perusteet esitetyille energiatehokkuuden lukuarvoille. Niillä ei rajata pois tai kielletä muitakaan toimenpiteitä. FInZEB LOPPURAPORTTI 10

3.2.5 Nykyiset rakentamismääräykset Uudisrakentamisen energiatehokkuus on jo nyt varsin hyvällä tasolla ja sen osoittamiseksi luodut käytännöt ovat osoittautuneet toimiviksi, joten FInZEB-hankkeelle tämä oli selkeä lähtökohta. Edelliset energiatehokkuutta parantavat rakentamismääräykset tulivat voimaan vuonna 2012. Rakentamismääräyskokoelman osa D3 käsittää rakennusten energiatehokkuutta koskevat määräykset ja ohjeet. Sitä täydentää osa D5, joka käsittää ohjeita rakennusten energiankulutuksen laskennasta. Tuolloin siirryttiin energiatehokkuuden osalta kokonaisenergiatarkasteluun, jossa rakennuksen kokonaisenergiankulutukselle määrätään rakennustyyppikohtainen yläraja, joka ilmaistaan niin sanotulla E-luvulla (kwh/netto-m 2,a). E-lukulaskelma lähtötietoineen ja tuloksineen on liitettävä rakennuslupahakemukseen. Kokonaisenergiatarkastelu koskee kaikkea rakennuksessa tapahtuvaa energiankulutusta, eli siinä otetaan huomioon lämmityksen lisäksi muun muassa ilmanvaihto, lämmin vesi, valaistus ja laitesähkö. E-luku lasketaan D3:ssa annetulla rakennustyyppikohtaisella standardikäytöllä tämä tarkoittaa sitä, että säätiedot, sisäilmasto-olosuhteet, rakennuksen ja sen järjestelmien käyttö- ja käyntiaikatiedot ja sisäiset lämpökuormat on vakioitu. Lisäksi E-luvun laskennassa huomioidaan rakennuksen käyttämän energian tuotantomuoto. Energiamuodoille annetut kertoimet kannustavat kiinnittämään huomiota erityisesti sähköenergian käyttöön sekä suosimaan kaukolämpöä sekä uusiutuvia energianlähteitä. Näitä perusteita noudattaen (kokonaisenergiatarkastelu, standardikäyttö ja energiamuotokertoimet) lähdettiin FInZEB-hankkeeseen. On hyvä tiedostaa, että esitetyt yhteenvedot eri maiden kansallisista nzeb-tasoista sisältävät erilaisia energiakäsitteitä eivätkä tulokset ole vertailukelpoisia. Joissakin maissa on nzebmäärittelyn ulkopuolelle jätetty esimerkiksi käyttäjälaitteiden sähköenergian kulutus. Myös laskentasäännöt poikkeavat toisistaan. 3.2.6 Markkinaehtoinen toiminta Hanke ehdottaa rakennustyyppikohtaisia E-lukuarvoja, jotka kaikkien uusien rakennusten tulee alittaa rakennusten energiatehokkuusdirektiivissä annetun aikataulun mukaisesti. Ehdotetut lukuarvot eivät ole teknisiä maksimiarvoja. Nykyistenkin rakentamismääräysten edellyttämää energiatehokkuustasoa parempaan lopputulokseen on pyritty useissa rakennushankkeissa mm. seuraavista syistä: halutaan olla edelläkävijänä energiatehokkaassa rakentamisessa, halutaan tarjota vähän energiaa käyttäviä toimitiloja ja asuntoja, toteutetaan kansainvälinen ympäristöluokitus ja halutaan maksimoida siinä energiatehokkuudesta saatavat pisteet. Energiatehokkuudella ja ympäristömyötäisyydellä on nähty saavutettavan joissakin tapauksissa markkina- ja imagohyötyä. Energiaa säästäviä ratkaisuja tarkastellaan useimmissa suurissa rakennushankkeissa huomioiden ko. kohteen erityispiirteet, käyttöajat ja kuormitukset. Elinkaarikustannustarkasteluin haetaan edullisia järjestelmä- ja rakenneratkaisuja. Usein kuitenkin hankkeen kustannuspaineet aiheuttavat sen, että elinkaariedullisista, mutta normitasoa kalliimmista ratkaisuista kuitenkin luovutaan. FInZEB LOPPURAPORTTI 11

3.2.7 Säädösvalmistelun aikataulu FInZEB-hankkeen erityisenä tavoitteena oli, että kiinteistö- ja rakennusala miettii ja linjaa tulevaisuuden konseptia laajasti ja yhteistyössä. Lähes nollaenergiarakentamiseen siirrytään nopealla aikataululla. Hankkeen kuluessa ympäristöministeriö linjasi, että lähes nollaenergiarakennuksia koskeva säädösvalmistelu tapahtuu pääosin vuosina 2015 16, määräykset julkaistaan 2017 alussa ja ne tulevat voimaan 1.1.2018, jolloin ne koskevat kaikkia uudisrakentamiseen liittyviä rakennuslupia. FInZEB-hankkeessa on tarkasteltu mikä on lähes nollaenergiarakennus -käsitteen tarkoituksenmukainen raja ja mihin ala tällä aikataululla kykenee. Määrittelyissä oli oleellista tiedostaa, että seuraavan 5 6 vuoden aikana voidaan teknologian, toimintatapojen, liiketoiminnan ja ylläpidon olettaa jossakin määrin nykytasosta kehittyvän, mutta suurta hyppäystä täysin uudelle tasolle ei todennäköisesti tapahdu tässä ajassa. Ehdotuksessa on myös pyritty jättämään tilaa uusille innovaatioille. 3.2.8 Laajempi rakentamismääräysten uudistaminen Ympäristöministeriö on käynnistänyt lähes nollaenergiamääräysten valmistelun ohella ja siihen liittyen laajemman säädösten uudistushankkeen, jossa päivitetään ja uusitaan Suomen rakentamismääräyskokoelmaan laajemmin. Energiatehokkuuteen liittyviä määräyksiä ja ohjeita on mm. nykyisissä rakentamismääräysten osissa D2, C3 ja C4. 3.2.9 Energiatuotanto ja -markkina FInZEB-hankkeessa on ollut tarpeen käydä läpi kiinteistöjä palvelevien energiatuotantojärjestelmien tilanne nykyhetkellä sekä todennäköiset muutokset tulevaisuudessa. Lähes nollaenergiarakentaminen tuo mukanaan rakennuskohtaisen ja tonttikohtaisen tai laajemman alueellisen energiatuotannon (near-by) sekä kahdensuuntaisen energianmyynnin näkökulmat. FInZEB-hankkeessa laadittuun Energiantuotantoketjut-aineistoselvitykseen koottiin vuosina 2010 2013 julkaistuissa tutkimusraporteissa ja selvityksissä esitettyä tietoa hajautetun uusiutuvan energian tuotannon vaikutuksista energiatuotantoketjuun ja olemassa oleviin energiajärjestelmiin. Tarkemmin asiaa on käsitelty Taustaraportin osassa 9 Energiantuotantoketjut-aineistoselvitys. Suomessa uusiutuvan energian osuus sähkön ja kaukolämmön tuotannossa on jo nyt huomattava. Vuonna 2013 uusiutuvan energian osuus sähkön tuotannosta oli 36 % ja kaukolämmön tuotannosta 29 % (kaukolämmön ja siihen liittyvän sähkön tuotannon polttoaineet). Kansallisen energia- ja ilmastostrategian mukaan Suomi on saavuttamassa RES-direktiivissä vuodelle 2020 asetetun haastavan (EU-keskiarvoon nähden lähes kaksinkertaisen) tavoitteensa uusiutuvan energian 38 % osuudesta nykytoimenpiteillä. Rakennuskohtaisia uusiutuvan energian tuotantojärjestelmiä on toistaiseksi toteutettu varsin vähän niiden korkean kustannustason ja pitkiksi muodostuvien takaisinmaksuaikojen vuoksi. Pientuotannon potentiaali Suomen kokonaissähköntuotannossa on rajallinen. Pientuotannolla voi kuitenkin olla tulevaisuudessa merkittävä vaikutus kiinteistöjen valoisana aikana tarvitseman ostosähkön kulutuksen vähentämisessä aurinkoenergialle suotuisina vuodenaikoina. Pientuotannon kokonaispotentiaalin arvioidaan olevan vuoteen 2020 mennessä noin 600 MW asennettua kapasiteettia, mikä tarkoittaa noin 1 TWh/a sähköntuotantoa (1 2 % sähköntuo- FInZEB LOPPURAPORTTI 12

tannosta). 1 Merkittävää kasvua voidaan odottaa ja aurinkosähkö ja muu lähinnä rakennuksiin integroitu pienimuotoinen sähköntuotanto tulee osaksi sähköjärjestelmää ja sähkön jakeluverkko kaksisuuntaistuu. Sähkön tuotantorakenteen muutoksen vuoksi sähkön kysyntäjouston lisääminen on välttämätöntä, jotta sähkön tuotanto ja kulutus voidaan sovittaa yhteen tehokkaalla tavalla. Perinteisessä sähköenergiajärjestelmässä vaihtelevaan kulutukseen on sopeuduttu tuotantoa säätämällä esimerkiksi vesivoima- ja lauhdevoimalaitosten avulla. Jatkossa yhä suurempi osa tuotannosta on sellaista, jota ei teknisesti voida tai ei taloudellisesti kannata säätää, kuten sääriippuva tuuli- ja aurinkovoima, sekä tasaisella tuotantoteholla ajettava ydinvoima. Tällöin tuotannon ja kulutuksen välisen tehotasapainon hallintaan tarvitaan myös kysynnän joustoa sekä erilaisia energiavarastoja. Kysynnän jouston avulla voidaan sähkönkulutusta siirtää kalliista tehohuipuista edullisempiin ajankohtiin. Mikäli kysyntäjouston seurauksena tuotanto muuttuu esimerkiksi hiililauhteella tuotetusta sähköstä vesivoimaksi, pienentyvät myös sähköntuotannon päästöt. 2 Käyttäjän ohjattavia kuormia voivat olla esim. lämmitys ja jäähdytys sekä teollisuuden prosessit. Käyttäjä saa taloudellista hyötyä, kun kulutus siirtyy edullisempiin ajankohtiin. Hajautetun uusiutuvan energian tuotannon potentiaalin toteutuminen edellyttää teknistaloudellisen kilpailukyvyn lisäksi toimivaa energiamarkkinaa ja -järjestelmää, jossa kuluttajalla on käytössä reaaliaikainen kulutustieto. Näin mahdollistetaan myös uusien palvelukonseptien synty. 1 Lähde: Pienimuotoisen energiantuotannon edistämistyöryhmän loppuraportti, TEM-julkaisu 55/2014 2 Lähde: Kysynnän jousto Suomeen soveltuvat käytännön ratkaisut ja vaikutukset verkkoyhtiöille loppuraportti 2015 FInZEB LOPPURAPORTTI 13

4 Menetelmäkuvaus Työn tavoitteena oli laskennallisten tarkastelujen kautta selvittää teknisesti toimivia ja kustannusoptimaalisia ratkaisukokonaisuuksia, jotka ovat lähtökohtina ja vertailuaineistona määriteltäessä kansallisia lähes nollaenergiarakentamisen vaatimuksia Suomessa. Tässä kuvatun metodiikan tuloksena määriteltiin eri rakennustyypeille ehdotuksia tulevista vaatimustasoista ja ratkaisuista, joilla näihin voidaan päästä. Energiaa säästävien toimien määrittely ja niiden vaikutusten laskenta tyyppirakennuksissa Energiansäästötoimien elinkaarikustannusten laskenta Toimenpidepakettien määrittely sekä niiden energia- ja elinkaarikustannustarkastelut Kustannusoptimaalisuuden tarkastelu Ehdotus E-lukutasoista Kuva 2 FInZEB-hankkeen laskentatarkasteluissa käytetty metodiikka. 4.1 Laskennan valmistelu 4.1.1 Laskentakohteet Laskentatarkastelut toteutettiin hyödyntäen todellisten, lähivuosina toteutuneiden rakennusten energiamalleja, jotka koottiin Granlundin toteuttamista projekteista. Lisäksi joitakin FInZEBhankkeen pilottikohteita mallinnettiin E-luvun laskentaa varten ja näitä kohteita hyödynnettiin myös muussa laskennassa. Kustakin tarkastellusta rakennustyypistä valittiin energiasimulointeihin useampia rakennusyksilöitä esimerkkikohteiksi. Esimerkkirakennusten arkkitehtuuri vaikuttaa energiatarkastelun tuloksiin jossakin määrin energiankäytön näkökulmasta merkittävimmät tekijät ovat muotokerroin (vaipan alan ja tilavuuden suhde), aukotus ja tilojen sijoittelu sekä tilatyyppien keskinäisen määrän suhde (eräänlainen tilatehokkuus). Kohteet edustavat arkkitehtuuriltaan ja kooltaan tyypillistä nykyaikaista suomalaista rakentamista. FInZEB LOPPURAPORTTI 14

Laskennassa tarkastellut rakennustyypit: Pientalo Asuinkerrostalo Toimistorakennus Koulu Päiväkoti Liikuntahalli Liikerakennus Majoitusliikerakennus Sairaala Kohteet on FInZEB-laskennoissa käsitelty niille tässä projektissa annetuin tunnuksin, esimerkiksi Koulu A ja Päiväkoti T. Pientalojen osalta tarkasteltiin nykyistä rakentamiskäytäntöä vastaavia erikokoisia (100 300 m 2 ) ja eri runkomateriaaleista valmistettuja taloja (kivitalo, puutalo, hirsitalo). Laskentatarkastelut aloitettiin asuinkerrostaloista ja toimistorakennuksista, seuraavaksi tarkasteluun otettiin koulut ja päiväkodit ja niiden jälkeen muut rakennustyypit. Pientalojen tarkastelua toteutettiin erillisenä osatehtävänä muiden rakennustyyppien rinnalla. 4.1.2 Laskentaperiaatteiden määrittely Nykyisissä rakennusten energiatehokkuutta käsittelevissä määräyksissä (D3/2012) on kaksi käsitettä, joita käytettiin FInZEB-hankkeen laskennoissa ja tulosten esittelyssä: Ostoenergia on energiaa, joka hankitaan rakennukseen esimerkiksi sähköverkosta, kaukolämpöverkosta, kaukojäähdytysverkosta ja uusiutuvan tai fossiilisen polttoaineen sisältämänä energiana. Ostoenergiassa on otettu huomioon vähennykset uusiutuvasta omavaraisenergiasta. E-luku on energiamuotojen kertoimilla painotettu rakennuksen vuotuinen ostoenergiankulutus rakentamismääräyskokoelman osan D3/2012 annetuilla säännöillä ja lähtöarvoilla laskettuna jaettuna rakennuksen lämmitetyllä nettoalalla. Kaikki energiatarkastelut FInZEB-hankkeessa on toteutettu nykyisin (D3/2012 määrittelemin) energiamuotokertoimin. Lähtökohtana oli, että nykyisten laskentaperiaatteiden mukaisesti tarkastelut tehdään yhdellä valtakunnallisella kaukolämmön kertoimella, joka kattaa kaikki kaukolämpölaitokset polttoaineista riippumatta. Rakennusten laskentamalleissa on kuvattuna kohteen muoto, suuntaus, aukotus, rakenteet, tilat vähintään tilaryhminä sekä ilmanvaihdon palvelualueet ja toimintaperiaatteet sellaisina, kuin ne ovat todellisessa rakennushankkeessa olleet. Perustapaus laskennassa määriteltiin ratkaisuksi, joka täyttää rakentamismääräysten D3/2012 energiatehokkuusvaatimuksen. Tällöin rakenteiden U-arvot, tiiviys, lämmön talteenoton hyötysuhde ja sfp-luku ovat D3 ohjearvojen mukaiset. Tarvittaessa parannettiin tarvittavilta osin laskennan lähtötietoja (esimerkiksi lämmön talteenoton hyötysuhdetta) niin, että perustapauksessa rakennus juuri alitti nykyisin rakennusluvan ehtona olevan E-lukurajan. FInZEB LOPPURAPORTTI 15

4.1.3 Laskentatyökalut Pääasiassa energiankulutuksen simulointiin käytettiin Granlund Oy:n kehittämää tuntitason dynaamiseen tarkasteluun perustuvaa RIUSKA-energiasimulointiohjelmistoa, jonka laskentakoneena käytetään DOE 2.1E -simulointiohjelmistoa. Rakennuksen geometriamalli on laadittu MagiCadRoom-mallinnusohjelmalla. MagiCadRoomin ja Riuskan välisessä tiedonsiirrossa käytetään IFC-tiedostomuotoa. Simulointityökalu täyttää EPBD liitteen 1 vaatimukset. Asuntojen kesäajan lämpötilatarkasteluissa ja tarpeenmukaisen ilmanvaihdon laskelmissa käytettiin IDA-ICE -simulointiohjelmistoa. Pientalojen osalta laskenta toteutettiin laskentapalvelut.fi ohjelmiston versiolla 1.3. 4.1.4 Laskentasäännöt Nykyisten rakentamismääräysten (D3/2012) kokonaisenergiatarkastelulle ja E-luvun laskennalle on määräyksissä ja niihin liittyvissä ohjeissa (D5) määritelty joukko laskentasääntöjä. Näitä sääntöjä on esitetty alla olevassa kuvassa. Vihreissä laatikoissa kuvataan laskennan kiinteitä sääntöjä, jotka mahdollistavat laskentatulosten vertailun tietyn rakennustyypin puitteissa. Sinisissä laatikoissa on esitetty laskennan parametreja, joihin voidaan vaikuttaa suunnitteluratkaisuilla (arkkitehtuuri, rakennesuunnittelu, talotekninen suunnittelu). Nämä arvot vaihtelevat kohdekohtaisesti ja näitä muuttamalla voidaan vaikuttaa kyseisen kohteen E-lukuun merkittävästi. Harmaassa laatikossa kuvataan ominaisuuksia, joita nykyisessä E-lukulaskennassa ei ole joko ohjeistettu tai joita ei ole mahdollista huomioida. Kuvassa punaisella näkyviä parametrejä on varioitu FInZEB-hankkeen energialaskennoissa energiaa säästävinä toimenpiteinä ja tarkasteltu niiden muutoksen vaikutusta kunkin rakennustyypin esimerkkirakennusten ostoenergian kulutukseen ja E-lukuun. Kuva 3 E-lukulaskennan sääntöjä. FInZEB LOPPURAPORTTI 16

Laskennassa on käytetty säädatana D3/2012 mukaisesti tunnittaista Vantaa TRY 2012 -säädataa. Asuntojen kesäajan lämpötilatarkasteluissa on käytetty myös Ilmatieteen laitoksen julkaisemia sääskenaarioita (tunnittainen vuosisää) vuosille 2050 ja 2100. Käytön ja kuormituksen osalta perustapauksen laskenta toteutettiin käyttäen D3/2012 mukaisia rakennustyyppikohtaisia standardiolosuhteita ja kuormitustietoja (henkilöt, valaistus ja käyttäjälaitteet). Näitä arvoja muutettiin säästötoimenpidetarkasteluissa. Kuormien käyttöaikoina käytettiin ns. FINVAC ry:n toimesta käynnistetyssä profiilihankkeessa määriteltyjä käyttöaikoja, joiden avulla voidaan huomioida käytön ja kuormituksen vaihtelua jossakin määrin. Energiaa säästävinä toimenpiteinä on huomioitu yleisesti käytetyistä laskentasäännöistä poiketen seuraavia arvoja: Lämmönjakelun hyötysuhteena käytettiin arvoa 95 % (tavallisesti 85 %) Kylmäsiltojen osalta on oletettu päästävän 25 % säästöön tavanomaiseen energiankulutukseen nähden Laskennassa tehtiin lisäksi seuraavat ratkaisut: Tarpeenmukaisen valaistuksen laskemisessa käytettiin Rakentamismääräyksen D5 ohjeellisia käyttökertoimia (ja em. profiilihankkeen läsnäoloprofiileita) Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon ilmavirrat saatiin simuloinnin avulla, jossa perusteena E-luvun laskentaohjeen henkilömäärä ja Sisäilmastoyhdistyksen julkaiseman sisäilmastoluokituksen S2 sallima hiilidioksidipitoisuus sisäilmassa (900 ppm, luokka S2) Lisäksi laskentasääntöjen osalta on FInZEB-hankkeen aikana laskentasääntöjen kehitystyötä meneillään mm. tarpeenmukaiseen ilmanvaihtoon ja valaistukseen liittyen (Optiplan Oy, Skanska Oy), mutta näitä ei ole FInZEB-laskennoissa huomioitu. Erityisenä laskentasääntöjen muutosehdotuksena / säästötoimenpiteenä on tarkasteltu lämpimän käyttöveden energian kulutusta. Tätä poikkeusta säännöistä ei ole esitetty energiaa säästävänä toimenpiteenä vaan aina erikseen. Muutoksen vaikutus E-lukuun on asuinkerrostaloissa noin -5 kwh/m 2,a, kouluissa -2 kwh/m 2,a ja päiväkodeissa +5 kwh/m 2,a. Lämpimän käyttöveden osalta on kulutuksena käytetty D3-arvoa pienempää kulutusta Asuinkerrostaloissa 600>500 dm 3 /m 2,a Kouluissa 188>145 dm 3 /m 2,a Päiväkodeissa kuluu enemmän lämmintä vettä kuin D3-kulutus (188>300 dm 3 /m 2,a) FInZEB-hankkeen jatkotoimenpiteiksi listattiin edellä esitettyyn perustuen E-luvun laskentasääntöihin kohdistuvia parannustarpeita, jotka tulisi tarkastella säädösvalmistelun yhteydessä. E-luvun laskentasääntöjä ja uudisrakentamisessa toteutuneita arvoja tietyille laskentasuureille on tarkasteltu tarkemmin Taustaraportin osassa 5 Laskentasäännöt. 4.1.5 Energiaa säästävien toimien vaikutusten laskenta tyyppirakennuksissa Ensimmäisessä vaiheessa tarkasteltiin kussakin esimerkkirakennuksessa yksittäisiä energiaa säästäviä toimenpiteitä ja määriteltiin säästövaikutus verrattuna perustapaukseen (ostettu lämmitys-, jäähdytys- ja sähköenergia sekä E-luku). FInZEB LOPPURAPORTTI 17

Aiempien laskentaprojektien ja toteutettujen hankkeiden kokemusten perusteella kyseeseen tulevia energiaa säästäviä toimenpiteitä määriteltiin eri tekniikan aloilta: rakennustekniset (rakenteiden U-arvojen parantaminen, ikkunoiden U- ja g-arvon parantaminen, tiiviyden parantaminen, kylmäsiltojen vähentäminen) LVI-tekniset (ilmanvaihdon lämmön talteenoton parantaminen, sfp-luvun alentaminen, ilmanvaihdon tarpeenmukainen ohjaus, lämmön talteenotto jätevedestä) sähkötekniset (valaistuksen neliötehon alentaminen, valaistuksen tarpeenmukainen ohjaus, laitekuormaa on mahdollista alentaa toimistoissa) uusiutuvan omavaraisenergian tuotanto (aurinkolämpö, aurinkosähkö) Kullekin toimenpiteelle määritettiin kustannuslaskentaa varten kuvaus siitä, miten kyseinen toimi voidaan toteuttaa ja mitä se vaatii normaalin nykytasoisen rakentamisen lisäksi. Toimenpiteissä pyrittiin huomioimaan tuleva teknologiakehitys. Esimerkiksi ilmanvaihdon lämmöntalteenottojen, led-valaistuksen, ikkunoiden, jne. osalta tuotteita kehitetään jatkuvasti ja markkinoille tulee vuosittain aiempaa energiatehokkaampia ja hinnaltaan kilpailukykyisiä tuotteita. Toimenpiteiden määrittelyjen mukaisia laitteita tai rakennusosia ei siis välttämättä ole vielä markkinoilla, mutta oletuksena on, että 3 5 vuoden jaksolla tulee olemaan. Energiaa säästävien toimenpiteiden tekniikkakuvaukset on esitetty Taustaraportin osassa 4 Energiaa säästävät tekniset ratkaisut. 4.2 Uusiutuvan energian tuotanto esimerkkirakennuksissa E-lukua parantavana toimenpiteenä tarkasteltiin myös rakennuskohtaista uusiutuvan energian tuotantoa. Sen muoto valittiin rakennustyyppikohtaisesti. Lisäksi maasta saatava uusiutuva energia huomioitiin osana rakennusten lämmitysmuototarkastelua, jota on käsitelty myöhemmin tässä raportissa. Asuinkerrostalon ja toimistorakennuksen esimerkkikohteille aurinkosähköjärjestelmä luonnosteltiin kyseisen kohteen erityispiirteet ja fyysiset mitat huomioiden sellaiseksi, että se olisi mahdollinen toteuttaa ko. kohteeseen. Muille rakennustyypeille oletettiin kohteen erityispiirteet huomioiden mikä olisi todennäköinen aurinkosähköllä tuotettava osuus kohteen sähköenergian kulutuksesta. Pientalojen osalta käytettiin tyypillisiä järjestelmien kokoluokkia. Aurinkolämpöä tarkasteltiin vain pientaloille, asuinkerrostaloille ja päiväkodeille, joissa kesäaikana kuluu runsaasti lämmintä käyttövettä eikä sen lämmittämiseen ole yleensä käytössä kesällä ylijäämäenergiaa tai lauhdelämpöä kuten muissa rakennustyypeissä (esim. toimistot, liikerakennukset, sairaalat). FInZEB LOPPURAPORTTI 18

Taulukko 1 Aurinkosähkö Aurinkolämpö kwh/m 2,a * % sähkön kulutuksesta paneelikoko m 2 Pientalot 13 keräinala 8 m 2 Asuinkerrostalot 6 x Toimistot 6 Koulut 6 10 Päiväkodit 12 20 Liikuntahallit 15 20 Majoitusliikerakennukset 10 10 Sairaalat 8,5 5 Liikerakennukset 21,5 20 * pinta-alana kohteen lämmitetty nettoala 50 % lämpimän käyttöveden energiasta Aurinkoenergian tuotto laskettiin esimerkkirakennuksissa tuntitasolla ja huomioiden kohteen mahdollistama aurinkopaneelien suuntaus. Uusiutuvan energian paikallinen tuotanto on elinkaarikustannustarkastelun perusteella huomioitujen energiaa säästävien teknisten ratkaisujen lisäksi yksi keino alentaa E-lukua ja sen kannattavuus tulisi aina tarkastella tapauskohtaisesti. FInZEB-hankkeessa määritellyissä energiaa säästävien toimenpiteiden yhdistelmissä eli toimenpidepaketeissa uusiutuvan energian tuotanto ei ole mukana, mutta sillä voidaan parantaa energialuokkaa vaatimustasoa paremmaksi tai sillä voidaan korvata jokin muu energiaa säästävä ratkaisu. Uusiutuvaa energiaa ei siis tulla edellyttämään, mutta sille on mahdollisuus. Aurinkosähkön tuotannon ratkaisuja ja vaikutuksia E-lukuun on esitetty Taustaraportin osassa 6 Aurinkosähkötarkastelut. Pientalojen osalta esimerkkejä aurinkokeräimien ja aurinkopaneelien vaikutuksesta erikokoisten rakennusten E-lukuun on esitetty Taustaraportin osassa 2 Pientalojen kustannuslaskenta ja E-luku. 4.3 Energiansäästötoimien elinkaarikustannusten laskenta 4.3.1 Laskennan perusoletukset Elinkaarikustannustarkastelun perusoletukset määriteltiin noudattaen samoja periaatteita kuin Suomen 2012 tekemässä ilmoituksessa Euroopan komissiolle: Energiatehokkuutta koskevien vähimmäisvaatimusten kustannusoptimaalisten tasojen laskenta, 20.5.2012. Kustannustarkastelussa otettiin huomioon investointikustannukset ja elinkaarikustannukset (energia, huolto ja ylläpito) reaalikustannuksina, jolloin inflaation vaikutusta ei ole huomioitu. Energiakustannukset valittiin Tilastokeskuksen viimeiselle 12 kuukauden jaksolle ilmoittamista eri kuluttajatyyppien keskihinnoista. Energian hinnat eri rakennustyypeille on dokumentoitu kustannustarkasteluja käsittelevissä FInZEB-raporteissa (Taustaraportin osat 1 3). FInZEB LOPPURAPORTTI 19

Herkkyystarkasteluissa varioitiin lisäksi diskonttokorkoa ja energian hinnannousua. 4.3.2 Yksittäisten toimenpiteiden elinkaarikustannukset Yksittäisten energiaa säästävien toimenpiteiden elinkaarikustannusten laskenta toteutettiin pientaloille, asuinkerrostaloille, toimistoille, kouluille ja päiväkodeille. Pääsääntöisesti tarkastelu tehtiin kunkin rakennustyypin osalta 1 2 esimerkkirakennukselle. Pientalojen osalta tarkasteltiin useampia erikokoisia rakennuksia. Kullekin toimenpiteelle arvioitiin tarkastellun elinkaaren (edellä esitetyn mukaisesti 20 tai 30 vuotta) osalta investointikustannus, joka on lisäkustannus kyseisestä ratkaisusta tavanomaiseen rakentamisen tasoon nähden (esimerkiksi ikkunoiden osalta erokustannus U-arvon parantamisesta arvosta 1,0 arvoon 0,8 W/m 2,K) käyttö- ja kunnossapitokustannus, joka on kyseisen ratkaisun lisäkustannus tavanomaisen ratkaisun normaaliin hyvälaatuiseen ylläpitoon nähden. Uusimiskustannukset arvioitiin laitteiden käyttöikäarvioihin perustuen ja huoltokustannukset arvioituun lisätyömäärään perustuen. Esimerkiksi led-valaistuksen osalta huomioitiin laitteiden pidempi elinkaari normaaliratkaisuun verrattuna ja tästä aiheutuva lampunvaihtokustannusten vähentyminen. Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon osalta huomioitiin lisääntyvän automatiikan vaikutus uusimis- ja huoltokustannuksiin, jne. energiakustannus, joka on kyseisellä ratkaisulla saavutettava säästö rakentamismääräykset täyttävään perustapaukseen verrattuna elinkaarikustannus laskettiin em. kustannusten summana. Tarkastelu osoitti selvästi, että toimenpiteiden kannattavuus on hyvin erilainen ja että kannattavat toimenpiteet eroavat jonkin verran eri rakennustyypeissä. Elinkaariedullisia ovat toimenpiteet, joiden tarkastelujaksolla elinkaarikustannusten summa on negatiivinen. Vertailun helpottamiseksi laskettiin myös yksittäisten toimenpiteiden suora takaisinmaksuaika. Edullisimpien toimenpiteiden takaisinmaksuaika on alle 10 vuotta, kannattamattomien yli 50 60 vuotta (selvästi pidempi kuin laskentajakso). Elinkaarikustannukset laskettiin esimerkkirakennuksissa absoluuttisina kokonaiskustannuksina (eur), mutta määritettiin vertailtavuuden helpottamiseksi sen lisäksi myös eur/brm 2 -arvoina. Laskennassa määritettiin myös saavutetun E-lukuparannuksen hinta (eur/m 2 per kwh/m 2,a). Kannattavimpia toimenpiteitä olivat ikkunoihin ja rakennuksen tiiviyteen kohdentuvat parannukset sekä talotekniset toimenpiteet, joita ovat yleensä ilmanvaihtoon ja valaistukseen ja niiden tarpeenmukaiseen ohjaukseen liittyvät toimenpiteet. Pääsääntöisesti kannattamattomiksi osoittautuivat rakenteiden parantaminen passiivienergiatasoon sekä uusiutuvan energian paikallinen tuotanto. Tästä johtuen esim. passiivitasoon eristämistä ei ole huomioitu ehdotetuissa E-lukurajoissa, mutta se on yksi mahdollinen keino haluttaessa toteuttaa raja-arvoa parempi energiatehokkuus. Energiaa säästävien toimenpiteiden laskennassa käytetyt yksikkökustannukset ja tuloksena saadut elinkaarikustannukset on esitetty Taustaraportin osissa 1. Kustannuslaskenta asuinkerrostalo ja toimisto, 2. Pientalojen kustannuslaskenta ja E-luku 3. Kustannuslaskenta koulut ja päiväkodit. FInZEB LOPPURAPORTTI 20

4.4 Elinkaariedulliset toimenpidepaketit 4.4.1 Energiaa säästävien toimenpiteiden paketit Yksittäisistä E-lukuun vaikuttavista tekijöistä koottiin yhdistelmiä, joilla saadaan rakennuksen E- luku pienemmäksi edullisimmin. Ensimmäiset vaikutusarviot toteutettiin kokoamalla yhdistelmät toimenpiteistä, joilla tarkastelujakson elinkaarikustannukset ovat negatiiviset. Näin luotiin kustannuksiltaan ja energiansäästövaikutuksiltaan perusteltavissa olevat toimenpidepaketit (myöhemmin tekstissä toimenpidepaketit ). Yksittäisissä toimenpiteissä oli joillekin energiaa säästäville toimenpiteille vaihtoehtoisia kannattavia ratkaisuja (esimerkiksi ikkunoiden U-arvo joko 0,8 tai 0,6 W/m 2,K). Nämä vaihtoehdot huomioiden toimenpidepaketteja saattoi muodostua useampia kullekin rakennustyypille, yleensä 2 4 vaihtoehtoista toimenpidepakettia. Pientaloilla toimenpidepaketit muodostuivat lämmitysratkaisun perusteella. Perustapaus Toimenpidepaketti 1 Toimenpidepaketti 2 Toimenpidepaketti 3 Toimenpidepaketti 4 Lämmön jakelun hyötysuhde 85 % Lämmön jakelun hyötysuhde 95 % Lämmön jakelun hyötysuhde 95 % Lämmön jakelun hyötysuhde 95 % Lämmön jakelun hyötysuhde 95 % Ikkuna: U-arvo 1 W/m²K, g-arvo 58 % Asuntokohtaiset ilmanvaihtokoneet LTO-vuosihyötysuhde 69 % Tuloilmavirta 0,4 dm³/s,m² Tuloilman jälkilämmitys: sähkö Valaistus 11 W/m² Ikkuna: U-arvo 0,8 W/m²K, g-arvo 39 % Asuntokohtaiset ilmanvaihtokoneet LTO-vuosihyötysuhde 78 % Tuloilmavirta 0,4 dm³/s,m² Tuloilman jälkilämmitys: sähkö Valaistus 9 W/m² Ikkuna: U-arvo 0,6 W/m²K, g-arvo 24 % Asuntokohtaiset ilmanvaihtokoneet LTO-vuosihyötysuhde 78 % Tuloilmavirta 0,4 dm³/s,m² Tuloilman jälkilämmitys: sähkö Valaistus 9 W/m² Ikkuna: U-arvo 0,8 W/m²K, g-arvo 39 % Keskitetty ilmanvaihto LTO-vuosihyötysuhde 65 % Tuloilmavirta 0,5 dm³/s,m² Tuloilman jälkilämmitys: vesikiert. Valaistus 9 W/m² Ikkuna: U-arvo 0,6 W/m²K, g-arvo 24 % Keskitetty ilmanvaihto LTO-vuosihyötysuhde 65 % Tuloilmavirta 0,5 dm³/s,m² Tuloilman jälkilämmitys: vesikiert. Valaistus 9 W/m² Kuva 4 Esimerkki toimenpidepaketeista, Asuinkerrostalon perustapauksen ominaisuudet ja neljä vaihtoehtoista toimenpidepakettia. 4.4.2 Yhdistelmien energia- ja elinkaarikustannustarkastelut Eri rakennustyyppien (asuinkerrostalot, toimistot, koulut ja päiväkodit) esimerkkirakennuksille laskettiin kullekin kustannuksiltaan ja energiansäästövaikutuksiltaan perusteltavissa olevalle toimenpidepaketille seuraavat tunnusluvut: 1. kunkin toimenpidepaketin sisältämien energiaa säästävien toimien yhteisvaikutuksena syntyvä ostoenergian säästö ja E-luvun alentuminen verrattuna nykymääräysten mukaiseen perustapaukseen 2. toimenpidepaketin sisältämien energiaa säästävien toimenpiteiden muodostaman kokonaisuuden elinkaarikustannukset Tällä menettelyllä saatiin käsitys eri rakennustyyppien mahdollisesta E-lukutasosta, joka on saavutettavissa realistisilla teknisillä ratkaisuilla ja elinkaaren kannalta edullisilla kustannuksilla. Kyseinen E-lukutaso on tietysti saavutettavissa kyseisten toimenpidepakettien lisäksi myös muilla keinoilla, esimerkiksi rakennuksen muotoa tai aukotusta muuttamalla, lisäämällä paikallista uusiutuvan energian tuotantoa, jne. Niille rakennustyypeille, joille yksittäisten energiaa säästävien toimenpiteiden ja niistä muodostettujen toimenpidepakettien elinkaarikustannustarkastelua ei tehty (esim. liikerakennukset, FInZEB LOPPURAPORTTI 21

liikuntahallit, jne.), pyrittiin valitsemaan ko. rakennustyypin kannalta toteutuskelpoiset ja energiansäästövaikutuksiltaan merkittävät toimenpiteet, jotka lähinnä vastaavassa rakennustyypissä olivat kustannustehokkaita. Näin muodostettuja toimenpidepaketteja käytettiin nzeb-elukutasojen laskennoissa. Toimenpidepakettien elinkaarikustannukset on esitetty Taustaraportin osissa 1. Kustannuslaskenta asuinkerrostalo ja toimisto, 2. Pientalojen kustannuslaskenta ja E-luku 3. Kustannuslaskenta koulut ja päiväkodit. 4.5 Kustannusoptimaalisuuden tarkastelu Kustannusoptimaalisuuden tarkastelussa noudatettiin kustannusoptimaalisuuden periaatetta (244/2012), jolla tarkoitetaan sitä, että kyseiseen tasoon tulee päästä takaisinmaksuajoiltaan järkevillä ja negatiiviset elinkaarikustannukset omaavilla toimenpiteillä tai toimenpidepaketeilla. Tarkastelun perusteella arvioitiin toimenpidepakettien vaikutuksia sekä suhdetta markkinoiden vallitsevaan tasoon. Näin haluttiin varmistaa rakentamisen kustannustehokkuuden säilyminen mahdollistaen kohtuuhintaisen, laadukkaan rakentamisen. Esimerkkirakennusten kokonaiskustannukset (eur/m 2 ) nykyiset rakentamismääräysten energiatehokkuusvaatimukset juuri täyttävässä perustapauksessa ja vaihtoehtoiset energiaa säästävien toimenpiteiden muodostamat toimenpidepaketit huomioiden sekä niitä vastaavat E- lukutasot sijoitettiin kuvaajaan. Tarkastelussa huomioitiin lisäksi ratkaisut, joissa toimenpidepaketteihin yhdistettiin joko passiivitasoon eristetyt rakenteet tai rakennuskohtaista uusiutuvan energian tuotantoa. Tulokset esitettiin kuvaajana, jolloin nähdään selkeästi E-lukujen parantamisen ja kustannusten välinen riippuvuus erilaisilla toimenpidepaketeilla. Tehtyjen tarkastelujen perusteella asuinkerrostalossa kustannusoptimaalinen taso sijoittuu suhteellisen lähelle nykyistä määräystasoa. Toimistorakennuksen osalta nykyinen määräystaso puolestaan on suhteellisen kaukana kustannusoptimaalisesta tasosta. Tulosten perusteella tehokkaimmin E-lukua parantavat ratkaisut ja toisaalta myös kustannuksia eniten säästävät ratkaisut ovat ilmanvaihdon lämmöntalteenoton tehostaminen, energiatehokas valaistus sekä ilmanvaihdon ja valaistuksen tarpeenmukainen ohjaus. Käytännössä suurin osa ratkaisuista, jotka johtavat kustannusoptimaaliseen tasoon ovat jo nyt käytössä yksittäisinä ratkaisuina. 4.6 Lämmitysmuototarkastelut Tulevaa lähes nollaenergiatason E-lukua tarkasteltiin kunkin rakennustyypin osalta kyseisen rakennustyypin todennäköisimmillä lämmitysenergiamuodoilla (kaukolämpö, lämpöpumppu, pellettikattila, jne.). Tulevaisuudessa merkittävä osa uudisrakentamisesta tulee tapahtumaan kaukolämpöalueille, mutta myös maaenergian ja erilaisten hybridiratkaisujen yleistyminen on todennäköistä. FInZEB LOPPURAPORTTI 22

Lämmitysmuotoina huomioitiin alla olevan taulukon ratkaisut: Taulukko 2 Maalämpö Kaukolämpö Pellettikattila Maalämpö + aurinkolämpö IVLP + aurinkolämpö Asuinkerrostalot x x x x Toimistot x x x Koulut x x x Päiväkodit x x x x x Liikuntahallit x x x x Majoitusliikerakennukset x x x Sairaalat x x x Liikerakennukset x x x Pientalojen lämmitysmuotoina huomioitiin kaukolämpö maalämpöpumppu ilma-vesi-lämpöpumppu sähkölämmitys + ilmalämpöpumppu + takka poistoilmalämpöpumppu + takka puukattila öljykattila aurinkolämpö yhdistettynä erilaisiin lämmitysmuotoihin Lämmitysmuotojen vuosihyötysuhteina ja lämpöpumppujen ja jäähdytyksen kertoimina on käytetty alla olevan taulukon mukaisia arvoja. Taulukko 3 Vuosihyötysuhde COP Kaukolämpö 0,97 Maalämpö, lämpökerroin 3,5 Maalämpö, kylmäkerroin 5,5 Pellettikattila 0,84 Ilma-vesi-lämpöpumppu 2,9 Kompressorijäähdytys 2,5 FInZEB LOPPURAPORTTI 23

Rakennustyypeissä, joissa lämpimän käyttöveden kulutus on suurta, on maalämmön lämpökerroin hieman heikompi kuin muissa rakennustyypeissä, joissa lämpimän veden kulutus on pientä. Tällä perusteella käytettiin asuinkerrostaloissa ja sairaaloissa lämpökertoimena arvoa 3,0. Laskennassa huomioitiin vain nykyisen E-lukulaskennan perusteena olevan standardikäytön mukainen laite-, valaistus- ja henkilökuorma. Erikoistiloja ja -järjestelmiä ei huomioitu, joten esimerkiksi sairaaloiden ja liikerakennusten osalta ei ole huomioitu mahdollisuuksia energiavirtojen kierrätykseen. Tarkastelun lopputuloksena oli, että alhaisin E-lukutaso saavutetaan yleensä maalämpöratkaisulla ja korkein taso toteutuu yleensä kaukolämmöllä. Tällä perusteella on haarukoitu ehdotuksia nzeb-e-luvuiksi. Energiamuotojen vaikutus eri rakennustyyppien nzeb-e-lukuun käy ilmi tämän raportin Liitteessä 1 olevista kuvaajista. FInZEB LOPPURAPORTTI 24

5 Tulokset 5.1 Ehdotukset nzeb-e-luvuiksi Laskentatarkastelujen perusteella kiteytyi asiantuntijoiden näkemys eri rakennustyyppien nzeb-e-lukutasosta, joka on saavutettavissa kustannuksiltaan ja energiansäästövaikutuksiltaan perusteltavissa olevilla ratkaisuilla. Ehdotukset perustuvat seuraaviin lähtökohtiin: nzeb-e-lukutarkastelu on toteutettu kullekin rakennustyypille yleensä kahteen arkkitehtuuriltaan ja kooltaan erilaiseen esimerkkirakennukseen kullekin esimerkkirakennukselle on laskettu ostoenergiankulutus edellä kuvatuilla toimenpidepaketeilla (1 4 kpl vaihtoehtoista energiaa säästävien toimien pakettia rakennustyypistä riippuen) E-luku eri lämmitysmuotovaihtoehdoilla (3 5 kpl eri rakennustyypeissä) on laskettu kullekin rakennustyypin esimerkkirakennukselle ja kullekin sen rakennustyypin toimenpidepaketille sekä huomioiden lämmitysratkaisuun liittyvät vuosihyötysuhteet ja energiamuotokertoimet nzeb-e-luku eri lämmitysmuodoille kyseiselle rakennustyypille on esimerkkirakennusten laskentatulosten keskiarvo ehdotettu nzeb-e-luku kullekin rakennustyypille on kaukolämpötapaukselle saatu arvo (joka on suurin eri lämmitysmuotojen arvoista) nzeb-e-lukujen vaihteluvälin muodostavat rakennustyyppikohtaisesti eri lämmitysmuodoille laskettujen nzeb-e-lukujen ääriarvot Alla esitetyssä kuvaajassa on esimerkkinä n-zeb-e-lukutarkastelun tuloksista esitetty toimistorakennuksen E-luvut eri energiamuodoilla kun on huomioitu toimenpidepakettien keskiarvo ja rakennukseen teknisesti mahdollinen määrä aurinkosähkön tuotantoa. Ehdotettu nzeb-e-luku on kaukolämpötapaukselle ilman aurinkoenergiaa. FInZEB LOPPURAPORTTI 25

Nykyinen C- luokan raja (170 kwh/m²,a) 180 160 166 155 154 140 141 120 Nykyinen A- luokan raja (80 kwh/m²,a) 100 80 90 80 78 68 86 85 75 75 90 60 40 20 0 KAUKOLÄMPÖ MAALÄMPÖ PELLETTIKATTILA Energiamuotojen keskiarvo kwh/m²,a kwh/m²,a kwh/m²,a kwh/m²,a Laskettujen rakennusten keskiarvo Toimenpidepakettien keskiarvo + aurinkosähkö Toimenpidepakettien keskiarvo Ehdotus nzeb-raja-arvoksi Kuva 5 Esimerkki nzeb-e-lukutarkastelun tuloksista, Toimistorakennukset. Ehdotetut nzeb-e-lukurajat rakennustyypeittäin on esitetty tämän raportin Liitteessä 1. Yhteenveto tuloksista on esitetty alla olevassa kuvassa. E-lukuraja D3/2012 Ehdotus nzeb-eluvulle Pientalot * 154 204 120 204 Hirsitalot** 180 229 140 245 Muutos nykyisestä Asuinkerrostalo 130 116-11 % Toimisto 170 90-47 % Koulu 170 104-39 % Päiväkoti 170 107-37 % Liikerakennus 240 143-40 % Liikuntahalli 170 115-32 % Majoitusliikerakennus 240 182-24 % Sairaala 450 418-7 % Pientaloissa ja hirsitaloissa E-luvun vaatimusraja vaihtelee koon mukaan, tässä esitetyt kokoluokalle 270 100 m2 Kuva 6 Yhteenveto ehdotetuista nzeb-e-luvuista. FInZEB LOPPURAPORTTI 26

FInZEB-hankkeessa määritellyt nzeb-e-lukutasot tuovat eri rakennustyypeille eritasoisia muutoksia nykyiseen rakentamismääräysten mukaiseen vaatimustasoon. Esimerkiksi asuinkerrostaloissa kustannustehokkaita parannustoimenpiteitä on melko vähän eikä nykymääräyksien tasosta ole pitkä matka ehdotettuun nzeb-rajaan. Muissa rakennustyypeissä kustannuksiltaan ja energiansäästövaikutuksiltaan perusteltavissa olevia toimenpiteitä on enemmän kuin asuinkerrostaloissa ja muutos nzeb-e-lukutasoon on suurempi. Kunkin rakennustyypin osalta esimerkkirakennusten E-luvun lähtötilanne eri lämmitysmuodoille ja toimenpidepaketit huomioiva E-lukuhaarukka sekä ehdotettu nzeb-e-luku kuvattiin nykyisen energiatodistuskäytännön mukaisella (ympäristöministeriön asetus 27.2.2013) kyseisen rakennustyypin energiatehokkuuden luokitteluasteikolla. On huomattava, että tarkastelu perustuu melko pieneen otokseen rakennuksia ja kohteiden erityispiirteet ja perustapauksen energiankulutus, energiaa säästävien toimenpidepakettien vaikutus sekä lämmitysmuotovaihtoehtojen vaikutus aiheuttavat tuloksiin jonkin verran eroja. Tätä kuvataan alla olevassa kuvaajassa turkoosilla väripalkilla. Säädösvalmistelussa tuleekin harkita lisätarkastelujen tekemistä lopullisen nzeb-e-luvun numeroarvon asettamisessa. 50 75 100 125 150 175 200 225 A B C D E nzeb-e-luku Lähtötilanteen E-luvut Lasketut nzeb-e-luvut välillä 78-90 kwh/m²,a. Ehdotus nzeb-e-lukurajaksi: 90 kwh/m²,a. Tutkittujen rakennusten ja toimenpidepakettien 1-4 nzeb-elukujen ääripäät kaukolämmöllä laskettuna 83 98 kwh/m²,a. Lähtötilanteiden E-luvut välillä 141 166 kwh/m 2,a. Nykyinen minimivaatimus (Srmk D3/2012) uudisrakennuksille: luokka C, E-luku 170 kwh/m 2,a. 250 275 300 325 F G Rakennustyypin energiatehokkuuden luokitteluasteikko ympäristöministeriön asetuksen 27.2.2013 mukaan. 350 Kuva 7 Esimerkki nzeb-e-lukukuvaajista, Toimistorakennukset. Asuinkerrostaloa ja sairaalaa lukuun ottamatta ehdotetut nzeb-e-luvut osuvat kunkin rakennustyypin osalta nykyisen energiatodistuskäytännön mukaisiin B-luokkiin. Asuinkerrostalojen ja sairaaloiden osalta ollaan C-luokassa. Tämä osoittaa sen, että pääsääntöisesti energiatodistusluokan A saavuttaminen on melko haasteellista. Tämän hankkeen ehdotetuilla nzeb-e-lukutasoilla ei ole tarvetta lisätä todistusasteikkoon A+ tai A++ energialuokkia. FInZEB LOPPURAPORTTI 27

Hankkeessa keskusteltiin siitä, miten energiaintensiivisiä toimintoja käsittävien ja tekniikaltaan monimutkaisten rakennusten kuten sairaaloiden ja suurten liikerakennusten kanssa tulisi toimia. Niissä E-lukutyyppinen tarkastelu ei välttämättä toimi tarkoituksenmukaisesti hanketta ohjaavana, vaan energiaa säästävät ratkaisut toteutetaan hankekohtaisten reunaehtojen perusteella. Tämä asia jää säädösvalmistelussa ratkaistavaksi. 5.2 Lähes nollaenergiarakennuksen ominaisuudet FInZEB-hankkeessa määriteltiin ehdotus ominaisuuksista, jotka lähes nollaenergiarakennuksen tulee täyttää. Ehdotuksena on, että lähes nollaenergiatarkastelu tulee perustumaan tarkasteluun, jossa joidenkin vaatimusten toteutuminen on osoitettava rakennuslupaa haettaessa ja loppujen vaatimusten on täytyttävä käyttöönottotarkastukseen mennessä. Ehdotetut vaatimukset kohdistuvat rakennuksen energiankäyttöä kuvaavien laskennallisten suureiden esittämiseen, rakentamisen laadun varmistamiseen liittyvien mittaustulosten esittämiseen, rakennuksen laadukkaan ja asianmukaisen käytön ja ylläpidon mahdollistavien ohjeiden laatimisen vaatimiseen. Vaatimuksia on havainnollistettu alla esitetyllä sipulikuvaajalla. Kuva 8 Lähes nollaenergiarakennukselta edellytetyt ominaisuudet. FInZEB LOPPURAPORTTI 28

Rakennuksen lämpöhäviötarkastelulla (tasauslaskennalla) varmistetaan, että vaipparakenteet, tiiviys ja ilmanvaihdon lämmöntalteenotto ovat tarkoituksenmukaiset ja täyttävät vertailuarvot. Nykyisiä laskennan vertailuarvoja nähdään mahdolliseksi jossakin määrin tiukentaa, esimerkiksi ikkunoiden U-arvon ja ilmanvaihdon lämmöntalteenoton hyötysuhteen osalta. Lämmön talteenottolaitteet tulevat kehittymään ilmanvaihtokoneiden ekosuunnitteludirektiivin vaikutuksesta. Vertailuarvona voi olla mahdollista käyttää esim. vuosihyötysuhdetta 60 % muille rakennustyypeille kuin sairaaloille. Ikkunoiden osalta markkinoilla käytetään yleisesti jo U-arvoltaan 0,8 W/m 2,K ikkunoita ja on odotettavissa, että tätä parempia ikkunoita tulee markkinoille lähivuosina. Tiukennukset vertailuarvoihin voidaan määritellä säädösvalmistelun yhteydessä suoritettavissa laskentatarkasteluissa. Rakennuksen sähköteho otettiin uutena tekijänä mukaan energiatehokkuuden vaatimuksiin. Tavoitteena on kiinnittää nykyistä enemmän huomiota rakennusten sähköä kuluttavien järjestelmien suunnitteluun ja käyttöön. Rakennuksen sähkön huipputeho lasketaan ja esitetään rakennuslupavaiheessa, päivitetyt tiedot voidaan määrittää käyttöönottovaiheessa. Laskenta toteutetaan voimassa olevien (ja tulevaisuudessa päivittyvien) laskentaohjeiden mukaisesti. Lähes nollaenergiarakennuksen yhtenä tavoitteena voisi olla, että tietty osuus rakennuksen laskennallisesta huipputehosta olisi kysynnän jouston piirissä. Osuudet määritetään rakennustyyppikohtaisesti ennen säädösvalmistelua toteutettavissa jatkoselvityksissä. Huipputehoa voidaan rajoittaa teknologian ja automatiikan keinoin kun asia on tiedostettu suunnittelussa. Tavoitteena on, että kysynnän jousto toteutuisi markkinalähtöisesti. Teknologia on olemassa ja SmartGrid-ratkaisut yleistyvät. Todennäköistä on myös, että tehotariffit yleistyvät. Energiakustannuksiin merkittävästi vaikuttava sähkön pohjakuorma (jatkuva pohjateho) tulee huomioiduksi osana tavoite-energiankulutuksen laskentaa. Kokonaisenergiankulutus nzeb-e-luku lasketaan ja esitetään rakennuslupaa haettaessa. Rakentamismääräykset määrittelevät tulevaisuudessa nzeb-e-luvuille raja-arvot eri rakennustyypeille. Tällä tarkoitetaan nykyisestä käytännöstä kehitetyin E-lukulaskentasäännöin laskettua ja joko nykyisin tai mahdollisesti päivitetyin energiamuotokertoimin painotettua ostoenergian kulutusta. nzeb-e-luvun lisäksi rakennuslupahakemukseen liittyvässä energiaselvityksessä esitetään nykykäytäntöä vastaavalla tavalla rakennukselle laskettu vuotuinen energian tarve ja sen jakautuma eri käyttötarkoituksiin sekä E-luvun laskentaperusteena oleva ostoenergian jakauma eri energiamuodoille. nzeb-e-lukua käytetään ensisijaisesti rakentamismääräysten vaatiman energiatehokkuuden tason saavuttamisen osoittamiseen. Myös tietyn rakennustyypin sisällä energiatehokkuuden vertailuja tehtäessä E-luku toimii yksinkertaisena tunnuslukuna. On tärkeää tiedostaa, että E-luvussa ei huomioida rakennuksen kaikkia toimintoja eikä erikoistiloja ja myös todellinen käyttöaika ja kuormitus ja ilmanvaihtomäärät, jne. poikkeavat myös yleensä standardiarvoista. Todellisuutta vastaava energian kulutus on laskettava erikseen, rakennuksen todellinen käyttö ja kuormitus sekä teknisten järjestelmien ominaisuudet huomioiden. Suunnitteluratkaisuvaihtoehtojen todellisen kannattavuuden vertailun ja valinnan tulisi FInZEB LOPPURAPORTTI 29

perustua aina tähän todelliseen kulutukseen ja sitä käyttäen tehtyyn elinkaarikustannustarkasteluun. Muut vaatimukset sisältävät rakennuslupavaiheessa ja käyttöönottovaiheessa kohteesta esitettäviä laskentatuloksia ja tarkasteluita. Vaatimuksia voitaisiin esittää runsaastikin, mutta FIn- ZEB-hankkeessa päädyttiin ehdottamaan muutamaa energiankäytön ja sisäolosuhteiden kannalta oleellisinta. Rakennuslupaa haettaessa esitetään asuinkerrostalojen osalta kesäajan sisälämpötilojen tarkastelut (ylilämpenemisen estäminen), ilmanvaihtojärjestelmien sähkötehokkuuden tarkastelut, RER-luvun laskennan tulokset (huomioi uusiutuvan energian osuuden ostoenergiasta ja mahdollisen paikalla tuotetun uusiutuvan energian), alustava energiatodistus. Käyttöönottovaiheessa esitetään rakennuksen tiiviysmittauksen tulokset (lukuun ottamatta pientaloja, joille mahdollisesti kevyempi menettely), kohteen erityisominaisuudet huomioiva laskennallinen tavoite-energiankulutus, jossa on huomioitu myös käytön aikainen jatkuva sähkön pohjakuorma, rakentamisvaiheen tiedoin päivitetty energiatodistus, käytön ja ylläpidon tarpeisiin laaditut energiatehokkuuden ohjeet kyseiseen kohteeseen, dokumentit siitä, että energiaa käyttävien järjestelmien suunnitelmanmukaisuus ja toimivuus on varmistettu. FInZEB-työryhmässä pohdittiin myös mahdollisuutta esittää muina vaatimuksina listaa ominaisuuksista, selvityksistä ja laskennoista, jossa osa asioista olisi pakollisia ja osa valinnaisia. Valinnaisista kohdista tulisi täyttää esimerkiksi viisi kymmenestä. Tällaista menettelyä noudatetaan rakennusten ympäristöluokitusjärjestelmissä, joten tilanne on useille rakennuttajille ja kiinteistönomistajille jo tuttu. Pakollisia asioita voisi olla osa yllä mainituista (mm. energiatodistus, ylilämpenemistarkastelut, tiiviysmittaustulokset, tavoite-energiankulutus, jne.). Valinnaisia seikkoja voisivat olla esimerkiksi Ulkovaipan lämpökamerakuvaus Energiamittarointi perustasoa parempi Kuormien ohjausmahdollisuus Valaistustarkastelu mallinnuksen avulla, tehot ja ohjausmahdollisuudet Energiavirtojen kierrätys huomioitu Tuotettua uusiutuvaa energiaa viedään verkkoon Käyttäjien ohjeet ja opastus Käyttöönoton energiakatselmus jne. Tämä lähestymistapa ehdotetaan pidettäväksi mielessä uusiin säädöksiin liittyviä ohjeistuksia tehtäessä esimerkkeinä ja mahdollisina toimintatapoina. FInZEB LOPPURAPORTTI 30

5.3 Taserajat 5.3.1 Lähellä tuotettu energia FInZEB-hankkeessa linjattiin, mikä on direktiivin mukaista lähellä tuotettua uusiutuvaa energiaa sekä päätettiin esittää kohteessa tuotetun uusiutuvan energian ulosmyynnin sallimista, mikä ei ole mahdollista nykyisin voimassa olevin laskentasäännöin. Ehdotusta laadittaessa periaatteena oli, että sopimustekninen kikkailu haluttiin välttää. Rakennuslupavaiheessa tehty uusiutuvan energian hankintasopimus ei ole välttämättä pitkäaikainen eikä toteudu välttämättä rakennuksen valmistuessa. Energian hankintaan liittyviä sitoumuksia ei myöskään voida rakennuksen käyttäjien puolesta vielä lupavaiheessa tehdä. Tämä johti siihen päätelmään, että lähellä tuotetun energian tuotantojärjestelmän tulee olla rakennukseen liittyvä tekninen ominaisuus ja kiinteistön osa, ei käyttäjien ja sopimusten mukaan vaihtuva tilanne. Päädyttiin siihen, että lähellä tuotettu uusiutuva energia voidaan ottaa ostoenergiaa vähentävänä huomioon, mikäli se on kytketty energiamittarin sisäpuolelle. Tämä tarkoittaa, että tontilla tai sen ulkopuolella sijaitseva tuottolaitteisto on suoraan kytketty rakennukseen siten, että ko. energiamäärä on erikseen mitattavissa rakennuksessa. Lähituotanto ei siis tässä ehdotetussa järjestelyssä kulje yleisen energiaverkon kautta, mutta käytännön toteutukseen on useita teknisiä vaihtoehtoja. Lähellä tuotetun ja kohdekohtaisesti hyödynnetyn uusiutuvan energian määrän tulee olla mitattavissa. Lähellä tuotettu uusiutuva energia Auringon säteily ikkunoiden läpi Lämmönsiirto vaipan läpi Lämpökuorma ihmisistä TILOJEN ENERGIANTARVE Lämmitys Jäähdytys Ilmanvaihto Käyttövesi Valaistus Kuluttajalaitteet Nettoenergiantarpeen taseraja NETTOTARPEET lämmitysenergia jäähdytysenergia valaistussähkö kuluttajalaitesähkö lämpöene. Uusiutuvan energian tuottojärjestelmät jäähdytysen. sähkö ENERGIAN- KULUTUS TALO- TEKNISET JÄRJESTELMÄT Energian kulutus ja tuotto Järjestelmähäviöt ja muunnokset Uusiutuva omavaraisenergia Energiankulutuksen taseraja OSTOENERGIA sähkö kaukolämpö kaukojäähdytys polttoaine (uusiutuva/ uusiutumaton) MUUALLE VIETY ENERGIA sähkö lämmitysenergia jäähdytysenergia Tontin raja = kokonaisenergiankulutuksen taseraja Energiamittari Kuva 9 Lähes nollaenergiarakennuksen energiavirrat ja taserajat. FInZEB LOPPURAPORTTI 31

Lämpöpumput, joilla on ulkoinen lämmönlähde (esimerkiksi porakaivokenttä), käsitellään uusiutuvan energian tuottojärjestelmänä, jolloin uusiutuvan omavaraisenergian nuoli kuvaa myös lämpöpumpun lämmönlähteestä ottamaa energiaa. Toisaalta poistoilmalämpöpumppu toimii taserajan sisällä siten, ettei se hyödynnä uusiutuvaa omavaraisenergiaa. Esitetty lähellä-määritelmä toimii myös RES-direktiivissä esitetyn RER-luvun (Renewable Energy Ratio) laskennassa. Alue- ja kaukoenergian rajanvetoon olisi kehitettävä määrittelyt. Samoin rakennuslupamenettelyn/käytännön ratkaistavaksi jäävät kysymykset, miten tontin ulkopuolella olevien tuottolaitteistojen toteutuminen varmistetaan ja miten ne hyväksytään E-lukulaskennassa huomioitavaksi. Tällaisia tulkintoja kaipaavia ratkaisuja ovat mm. seuraavat: Lähellä tuotettu uusiutuva lämpö, jota ei syötetä yleiseen verkkoon, lasketaan todellisen polttoaineen (uusiutuvan) ja hyötysuhteen/häviöiden mukaan ei kaukolämpönä. Vastaavalla tavalla paikalliset ja rakennusryhmäkohtaiset kaukokylmäkontit ovat vedenjäähdytyskoneita ko. ratkaisun kylmäkertoimella ja sähkön energiamuotokertoimella ei kaukokylmää. 5.3.2 Energian ulosmyynti FInZEB-hankkeessa ehdotetaan, että energian rakennuksessa tuotetun uusiutuvan energian ulosmyynnin tulisi olla mahdollista ja E-lukuhyödyn huomioiminen tulisi voida ottaa huomioon tietyin rajoituksin ja laskentasäännöin. Tämä voitaisiin ohjeistaa esimerkiksi määrittelemällä kuukausitason rajaus myynnille ja myös ulosmyynnin kerroin varsinaisen energiamuotokertoimen lisäksi. Ulos myytävää energiaa voitaisiin rajoittaa esimerkiksi rajaamalla kuukausittainen ulosvienti korkeintaan rakennuksen kuukausittaista kulutusta vastaavaksi. Uusiutuvan energian tuotanto ja hyödyntäminen rakennuksessa tulisi laskea tuntitasolla, jotta tuotannon ja kulutuksen mahdollinen eriaikaisuus tulee huomioiduksi. Vaikka tarkastelussa ovat energian kuukausitaseet, tulee laskennan kuitenkin tapahtua tunneittain. Energian ulosviennin sallimisella halutaan antaa mahdollisuus uusiutuvan energian tuotannon lisäämiselle markkinalähtöisesti, mutta estämällä kuitenkin rakennuksen huonon energiatehokkuuden kompensointi ylisuurella uusiutuvan tuotannolla. Ulos myytävän energian erilainen kerroin huomioi energian eriarvoisuuden eri aikoina ja korreloi hintatekijöiden kanssa. Ulosmyyntiä tapahtuu todennäköisimmin kesällä, kun energian tarve on pienimmillään ja energian hinta alhaisimmillaan. Järjestely vaatii erilaisten tilanteiden tarkastelua ja laskentasääntöjen kehittämistä. 5.3.3 Energiavirtojen kierrätys Energiavirtojen kierrätys on merkittävä energiansäästökeino rakennuksissa, joissa on ympärivuotisessa käytössä olevaa laitekuormaa (sairaalat, datakeskukset, kylpylät, yms.) ja jäähdytys toimii jatkuvasti. Laitteiden lämpökuormaa poistavan jäähdytysjärjestelmän lauhdelämpö voidaan kierrättää joko matalalämpötilaiseen lämmitysjärjestelmään tai lämpimään käyttöveteen. Lämpöpumpun avulla kierrätysmahdollisuudet ovat monipuoliset. FInZEB-hankkeessa päädyttiin linjaamaan, että energian kierrätys voidaan huomioida energialaskennassa jos lähde on standardikuormaan ja -käyttöön perustuvassa laskennassa mukana. Useimmissa rakennustyypeissä standardikuorma on kuitenkin teholtaan niin pieni, ettei ympärivuotista jäähdytystarvetta esiinny. FInZEB LOPPURAPORTTI 32

Tällaiset ratkaisut tulisi aina tarkastella tapauskohtaisin lähtötiedoin (kuormat, käyttöajat) ja tarkastella ratkaisuvaihtoehtojen kannattavuutta. Ruokamarkettien osalta tulee harkita oman rakennustyypin luomista, jolloin kaupan kylmäjärjestelmät voidaan ottaa mukaan laskentaan ja kierrätys huomioon, jos ne ovat osa kyseisen rakennustyypin standardikuormaa ja -käyttöä. FInZEB LOPPURAPORTTI 33

6 Erityistarkastelut FInZEB-hankkeen tulokset kannustavat oletettavasti hyviin ja energiatehokkaisiin sisäilmastoratkaisuihin liittyvien teknologioiden ja suunnitteluratkaisujen kehittymiseen. Erityistarkasteluilla varmistettiin, että hyvät sisäolosuhteet on saavutettavissa myös nzeb-rakennuksissa. Tulevaisuuden lähes nollaenergiarakennuksessa Oletetaan käytettävän teknologiaa, joka mahdollistaa sisäilmaston ja valaistuksen hyvän laadun Sisäilman laatu on yhtä hyvä kuin ennenkin ja osittain parempikin tarpeenmukaisten ohjauksien johdosta Olosuhteet ovat lämpötilan ja sisäilman osalta hyvin hallinnassa, tarpeenmukaisuus tulee hyvin todennäköisesti lisääntymään olosuhteiden ylläpidossa Rakenteiden kosteustekninen toiminta ei poikkea nykyisestä. 6.1 Rakennusfysiikka Ehdotetut nzeb-e-lukutasot eivät edellytä rakenteiden U-arvojen parantamista nykyisestä määräystasosta (2012). Rakenteiden rakennusfysikaaliset ominaisuudet eivät siis tule muuttumaan, joten tähän liittyviä tarkasteluja ei hankkeessa toteutettu. Rakenteiden parantaminen passiivitasoon on kuitenkin esimerkiksi pientaloissa yksi huomioon otettava keino harkittaessa vaihtoehtoisia tapoja nzeb-e-lukutasojen saavuttamiseen. Lähtökohtana lähes nollaenergiarakentamisessa on, että rakenteet ja rakennedetaljit on hyvin suunniteltu. 6.2 Sisäolosuhteet Lähes nollaenergiarakentamiseen liittyvän säädösvalmistelun kanssa samanaikaisesti tapahtuu sisäilmastoasioiden kannalta merkittäviä uudistuksia: asumisterveysasetus uusitaan, sisäilmastoon liittyvät rakentamismääräysten osat D2, C3 ja C4 uusitaan ja rakenne muutetaan sekä sisäilmastoluokitus päivitetään. Päivitystyön tulokset tulee huomioida energiatehokkuusmääräyksiä kehitettäessä. 6.2.1 Sisälämpötilojen hallinta kesäaikana Nykyisissä rakentamismääräyksissä (D3/2012) edellytetään, että rakennuslupaa haettaessa on esitettävä laskelma, jolla osoitetaan, etteivät sisätilat lämpene kesällä haitallisesti. Laskelma tulee tehdä dynaamisella laskentaohjelmalla eli simulointiohjelmalla, joka käyttää tunnittaista laskentaa. Lämpötilojen hallintaa koskeva vaatimus kohdentuu ensisijaisesti asuntoihin. Muissa kuin asuinrakennuksissa käytössä on yleensä koneellinen jäähdytys, jolloin ylilämpeneminen ei yleensä ole ongelma. Pientalot ovat asuinkerrostaloihin verrattuna yleensä vähemmän ongelmallisia, sillä yleensä niissä on mahdollisuus läpivetoon ja maalämpökohteissa voidaan maapiiriä käyttää myös tilojen viilennykseen. Kesäajan sisälämpötilojen hallintaan voidaan vaikuttaa suunnitteluvaiheessa ja käyttämällä soveltuvia simulointityökaluja. Merkittävimmät keinot ylilämpenemisen estämiseksi ovat arkki- FInZEB LOPPURAPORTTI 34

tehtonisia ja rakenteellisia (tilojen sijoittelu, julkisivujen suuntaus ja aukotus, ulkopuoliset auringonsuojaukset, jne.). Asuntojen huonelämpötila riippuu voimakkaasti Ilmanvaihdon ilmavirran muutoksista ja ilmavirran kesäajan tehostamismahdollisuudesta (asuntokohtaisessa ilmanvaihdossa) Ikkunoiden lämpösäteilyn läpäisystä ja lämmöneristyksestä Ikkunoiden auringonsuojauksista (ulkopuoliset, sisäpuoliset) Valaistuksen tehosta (asunnoissa käytännössä laskentasääntöasia) Säästä ja ilmaston muuttumisesta Huonelämpötilaan vaikuttaa vähemmän tai ei juuri ollenkaan Kylmäsillat rakenteissa ja rakenteiden eristys Ovien eristys ellei kyseessä ole ikkuna-ovi (pääasiassa lasia) Rakennuksen tiiveys tietyissä varsin laajoissa rajoissa (kun tehdään hyviä rakennuksia) FInZEB-hankkeessa linjattiin, että vaikka pääasiallinen näkökulma on kerrostalojen ylilämpenemisessä, myös pientaloissa sisälämpötiloihin tulisi kiinnittää huomiota. Dynaamisen lämpötilasimuloinnin käyttö on suositeltavaa, mutta pientaloissa myös muut tarkastelutavat ovat mahdollisia. Yksinkertaistettu suunnitteluvaiheen tarkistuslista tai tyyppitalojen tilasimuloinnit voisivat olla pientalojen osalta mahdollisia keinoja. Asuinkerrostalojen ylilämpenemistarkastelut simuloitiin nykyisellä laskentasäällä (2012) sekä lisäksi Ilmatieteen laitoksen julkaisemilla skenaarioilla tulevaisuuden keskimääräisestä vuosisäästä (2050 ja 2100). Kuva 10 Esimerkki kerrostaloasunnon lämpötilatarkastelusta. Asteikko vasemmalla on astetuntien määrä, jolloin sisälämpötila ylittää sallitun maksimitason 27 ⁰C kesäkaudella 1.6. 31.8. FInZEB LOPPURAPORTTI 35