Toukovuori - Majberget asemakaavatyön taustaselvitykset utredningar som gjorts som grund för planarbetet 1. Rakennusten energiankulutuksen ilmastovaikutusten arviointi 2. Rakenteiden hiilijalanjälkitarkastelut 3. Kunnallisteknisten vaikutusten arviointi
Rakennusten energiankulutuksen ilmastovaikutusten arviointi Toukovuoren asemakaavaprosessissa 16WWE1047 15.6.2011
1 COPYRIGHT PÖYRY FINLAND OY Kaikki oikeudet pidätetään Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.
1 Esipuhe Toukovuoren asemakaavasta laadittiin helmikuussa 2011 kolme vaihtoehtoista kaavaratkaisua, joiden vaikutuksia arvioitiin liikenteen, maiseman ja luonnon, aluerakenteen, kunnallistekniikan kustannusten sekä rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvien ilmastovaikutuksien osalta. Kaavaluonnos laadittiin vaihtoehtoisten kaavaratkaisuiden vaikutusten arvioinnin pohjalta. Kaavaluonnoksen arviointi toteutettiin tarkentamalla luonnosvaihtoehtojen arviointia. Luonnoksesta saatujen kommenttien ja lausuntojen pohjalta laadittiin lopullinen kaavaehdotus, jonka on tarkoitus viedä kaupunkikehityslautakuntaan elokuussa 2011. Kaavaehdotuksen arviointia tarkennettiin edelleen luonnosvaiheen arvioinnista. Tässä raportissa esitellään Toukovuoren vaihtoehtoisten asemakaavaluonnosten sekä näiden pohjalta laaditun asemakaavaluonnoksen ja asemakaavaehdotuksen rakennusten energiankulutuksen ilmastovaikutusten arviointi. Asemakaavaehdotus ei rakennusten osalta poikennut merkittävästi aiemmin laaditusta kaavaluonnoksesta, joten tässä esitetyn asemakaavaehdotuksen ilmastovaikutusten arvioinnin tulokset ja johtopäätökset pätevät myös kaavaluonnosvaiheessa. Lisäksi esitetään keinoja, joilla voidaan vähentää rakennusten energiankulutuksen ilmastovaikutuksia kaavoituksessa. Rakennusmateriaalien aiheuttamien ilmastovaikutusten arviointi tyyppirakennuksille on raportoitu erikseen. Veera Sevander 010 332 6763 Etunimi.sukunimi@poyry.com PL 2 (Tekniikantie 4 D) FI-02151 Espoo Finland Kotipaikka Espoo, Finland Y-tunnus 0625905-6 Puh. +358 10 3311 Faksi +358 10 33 24981 www.poyry.fi Pöyry Finland Oy
2 Yhteenveto Kaavaluonnosvaihtoehtojen rakennustyyppijakauman samankaltaisuuden vuoksi vaihtoehtojen välillä ei havaittu merkittäviä eroja rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvissa CO 2 -päästöissä. Uudet rakentamismääräykset ohjaavat jo verrattain pieneen rakennuksen ominaislämmönkulutukseen. Lämmityksen aiheuttamien päästöjen muodostumisessa keskeisimpiä ovat alueen rakennuksiin valittu lämmitysmuoto ja käytettävät polttoaineet. Rakennuksien sähkönkulutus riippuu sähkölaitteiden energiatehokkuudesta ja kuluttajien käyttötottumuksista. Sähkönkulutuksen aiheuttamat päästöt riippuvat sähköntuotannon polttoaineista. Kaavaluonnosten A, B ja C vaikutusten arvioinnin perusteella laaditun kaavaluonnoksen rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvia CO 2 -päästöjä tarkasteltiin vaihtoehtoisilla lämmitysmuodoilla: kaukolämpö, maalämpö ja sähkölämmitys. Rakentamisen oletettiin tapahtuvan vähintään vuoden 2012 Rakentamismääräysten vaatimalla tasolla. Tulevat rakentamismääräykset pyrkivät ohjaamaan rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvia päästöjä määrittelemällä kullekin rakennukselle laskennallisen ostettavan primäärienergiankulutuksen maksimin, E-luvun. Rakennuksen Lämmitysenergia ja sähkö lasketaan yhteen huomioimalla eri energiantuotantomuodoille määrätyt primäärienergiakertoimet. Kunkin energianmuodon kulutuslukema kerrotaan vastaavalla primäärienergiakertoimella, jolloin saadaan rakennuksen E-luku. Näin ollen rakennukseen valittu lämmitysmuoto vaikuttaa osaltaan myös siihen, kuinka paljon rakennus saa kuluttaa energiaa. Todellisuudessa esimerkiksi sähkönkulutuslukema voi olla huomattavasti suurempaa kuin E-luvun laskentaperusteena esitetään. Toisaalta suuri ostoenergiankulutus ei välttämättä tarkoita suuria CO 2 -päästöjä, sillä esimerkiksi Porvoossa kaukolämpö on vähäpäästöisempää kuin rakentamismääräyksissä on oletettu. Toukovuoren rakennusten energiankulutuksesta aiheutuviin CO 2 -päästöihin vaikuttaa rakennuksiin valittu lämmitysmuoto. Porvoon Energian erittäin vähäpäästöisen kaukolämmöntuotannon ansiosta on CO 2 -päästöjen näkökulmasta Toukovuoren alueen rakennukset kannattavinta liittää kaukolämpöön. Kerrostalojen ja mahdollisesti myös rivitalojen liittämisestä kaukolämpöön voisi määrätä myös kaavassa. Tämä tarkastelun perusteella maalämpörakennusten pitäisi Toukovuoren alueella kuluttaa kolmannes siitä lämmitysenergiasta, jonka kaukolämpörakennus kuluttaa päästäkseen samalle CO 2 -päästötasolle. Mikäli pientaloja ei määrätä liitettäväksi kaukolämpöön, voisi niiden aiheuttamia CO 2 -päästöjä kontrolloida vaihtoehtoisesti määräämällä rakennusmääräystasoa tiukemmat energiankulutusvaatimukset.
Sisältö 2 OSA : TOUKOVUOREN ASEMAKAAVALUONNOSTEN (A, B, C) RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSEN ILMASTOVAIKUTUSTEN VERTAILU...3 1 ASEMAKAAVALUONNOSVAIHTOEHTOJEN RAKENTAMINEN...3 2 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS...3 2.1 Yleistä... 3 2.2 Rakennusmääräysehdotuksen mukainen E-luku laskenta...3 2.3 Kaukolämpö- ja maalämpörakennusten energiankulutus...4 3 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSESTA AIHEUTUVAT CO 2 -PÄÄSTÖT...6 3.1 Päästökertoimet...6 3.2 Kaavaluonnosvaihtoehtojen rakennusten energiankulutuksen CO 2 -päästöt...6 4 JOHTOPÄÄTÖKSET...8 OSA : TOUKOVUOREN ASEMAKAAVALUONNOKSEN RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSEN ILMASTOVAIKUTUSTEN ARVIOINTI...9 1 ASEMAKAAVA-ALUEEN RAKENTAMINEN...9 2 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS...9 2.1 Yleistä... 9 2.2 E-Luku...9 2.3 Rakennusten lämmönkulutus... 11 2.4 Käyttöveden lämmitys... 12 2.5 Rakennusten sähkönkulutus... 13 3 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSEN CO 2 -OMINAISPÄÄSTÖT... 14 3.1 Päästökertoimet... 14 4 TOUKOVUOREN RAKENNUSTEN CO 2 -PÄÄSTÖT VUONNA 2015... 15 4.1 Tarkasteltavat skenaariot... 15 4.2 Tulokset... 15 5 JOHTOPÄÄTÖKSET... 17 5.1 Asemakaavan vaikutuksen rakennusten energiankulutuksen päästöihin... 17 5.2 Ohjauskeinot... 18 Liitteet Liite 1 Energiasimulointi / 2krs. rivitalo
3 OSA : TOUKOVUOREN ASEMAKAAVALUONNOSTEN (A, B, C) RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSEN ILMASTOVAIKUTUSTEN VERTAILU 10.3.2011 1 ASEMAKAAVALUONNOSVAIHTOEHTOJEN RAKENTAMINEN Alla on esitetty kaavaluonnosvaihtoehtojen A, B ja C mitoituslaskelmien mukaiset kerrosneliöt sekä arvioidut asukasmäärät. Asukasmäärät on arvioitu käyttäen asumisväljyytenä 45 m 2 /asukas. Taulukko 1 Toukovuoren kaavaluonnosvaihtoehtojen A, B ja C mitoituslaskelmien mukaiset kerrosneliöt sekä arvioidut asukasmäärät. VE A VE B VE C AK (kem 2 ) 30700 27700 22700 AP (kem 2 ) 21000 28200 23400 AO (kem 2 ) 9000 9250 9550 YHT (kem 2 ) 60700 65150 55650 Asukkaita (kpl) 1350 1450 1250 2 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS 2.1 Yleistä Rakennusten ilmastovaikutukset aiheutuvat rakennuksissa kulutetusta energiasta sekä rakennusmateriaalien valmistuksen kuluttamasta energiasta, joiden tuottaminen aiheuttaa ilmaston lämpenemistä edistäviä kasvihuonekaasupäästöjä Rakennuksen energiankulutus muodostuu lämmityksen, käyttöveden lämmityksen ja rakennuksessa käytettävän sähkön energiankulutuksesta. Rakennuksen lämmitykseen tarvittava energia riippuu rakennuksen lämpöhäviöistä. Rakennuksen lämmitykseen voidaan käyttää esimerkiksi kaukolämpöä, sähköä tai rakennuskohtaisesti tuotettua aurinkolämpöä tai maalämpöä. Rakennuksen sähkönkulutus jaotellaan kiinteistösähköön ja käyttäjäsähköön. Kiinteistösähkö koostuu ilmanvaihtoon ja muihin taloteknisiin laitteisiin sekä valaistukseen kuluvasta sähköstä. Käyttäjäsähkön kulutus jakautuu suunnilleen tasan kylmälaitteiden, ruuanvalmistuksen, pyykinpesun ja viihdeelektroniikan sekä saunomisen kesken. Rakennuksen käyttövesi voidaan lämmittää hyödyntäen lämmitysjärjestelmän lämpöenergiaa tai sähkövastuksilla. 2.2 Rakennusmääräysehdotuksen mukainen E-luku laskenta Kaavaluonnosten A, B ja C sisältämien rakennusten energiankulutusta on arvioitu rakennettavien rakennusten lämmitettävien nettoalojen (kerrosneliöiden) perusteella.
Rakennusten ominaisenergiankulutuksen (energiankulutus kerrosneliötä kohden) arvioimisessa käytettiin parasta laskentahetkellä saatavilla olevaa tietoa, eli vuoden 2012 rakennusmääräysehdotusta (ehdotus lausunnoilla 17.2.2011-14.3.2011). Ehdotuksessa on annettu rakennustyyppikohtaiset E-luku -vaatimukset. E-luku on rakennuksen vuotuinen netto-ostoenergiankulutus lämmitettyä nettoalaa kohden. E-luku sisältää netto-ostoenergiat eli tilojen ja käyttöveden lämmitysenergian sekä kiinteistö- ja käyttäjäsähkön. Lämmitysenergia ja sähkö lasketaan yhteen huomioimalla eri energiantuotantomuodoille ehdotuksessa esitetyt primäärienergiakertoimet. Kunkin energianmuodon kulutuslukema kerrotaan vastaavalla primäärienergiakertoimella. Näin saadut luvut summataan E-luvuksi. Sähkön primäärienergiakertoimeksi on ehdotuksessa esitetty 2,0 ja kaukolämmön 0,7. E-lukulaskennassa käytettävien energiamuotojen primäärienergiakertoimiin ei vaikuta alueellisen kaukolämmön tuotannon todellinen primäärienergiakerroin, vaikka lämmönkulutuksesta aiheutuviin päästöihin sillä on merkitystä. Näin ollen esimerkiksi Porvoon erittäin vähäpäästöisestä kaukolämmöntuotannosta (jonka todellinen primäärienergiakerroin on huomattavasti Suomen keskimääräistä pienempi) ei ole hyötyä E-lukuvaatimuksen laskennassa. Asuinkerrostalorakennuksen E-lukuvaatimukseksi on ehdotuksessa määritelty 140 kwh/m 2 /a. Muiden asuinrakennusten (rivi-, ketju-, omakotitalot) E-lukuvaatimus on esitetty olevan riippuvainen rakennuksen pinta-alasta. Toukovuoren asemakaavaluonnosten sisältämien asuntojen todellisia pinta-aloja ei kaavaluonnosvaihtoehtojen arviointivaiheessa ollut vielä tiedossa, joten laskennassa on oletettu pientaloasunnon lämmitettäväksi nettoalaksi 100 m 2 ja omakotitalon 250 m 2. Laskennassa käytetyt rakennustyyppikohtaiset E-lukuvaatimukset [kwh/(m 2 /a)] on esitetty taulukossa 2. 4 Taulukko 2 Tarkastelussa käytetyt (vuoden 2012 rakennusmääräysehdotuksen mukaiset) rakennustyyppikohtaiset E-lukuvaatimukset. Asuinkerrostalo 140 Asuinpientalo, asunto (100 m 2 ) 167 Omakotitalo (250 m 2 ) 153 Vaadittu E-luku on suurempi rivi-, ketju- tai omakotitalorakennuksille silloin kun rakennuksen pinta-ala on pienempi. Eli mitä pienempi asunto, sitä enemmän se saa kuluttaa energiaa pinta-alaa kohden. Tässä tarkastelussa rivi-, ketju- ja omakotitalolle on laskettu keskimääräinen ominaisenergiankulutus. Yksittäistapauksessa vaadittu energiankulutus voi olla suurempi tai pienempi. Tällä erolla ei kuitenkaan ole merkitystä vaihtoehtojen keskinäiseen paremmuuteen, sillä erot lämmitysenergiankulutuksissa tasaantuvat, kun alueelle oletettavasti rakennetaan eri vaihtoehdoissa lähes samassa suhteessa erikokoisia asuntoja. 2.3 Kaukolämpö- ja maalämpörakennusten energiankulutus Oheisissa taulukoissa 3 ja 4 on esitetty E-lukuvaatimusten perusteella rakennustyypeille karkeasti lasketut ominaisenergiankulutukset, kun rakennuksen lämmitysmuotona on kaukolämpö tai maalämpö. Rakentamismääräysehdotuksen mukaisen E-lukulaskennan
mukaan kaukolämpö- ja maalämpörakennuksen ominaisenergiankulutuksien välillä ei ole eroa. Kiinteistö- ja käyttäjäsähkön ominaiskulutukset perustuvat rakennusmääräyskokoelmaan (2010). Sähkön laskennallinen primäärienergiankulutus on vähennetty rakennuskohtaisesta E-luvusta, jonka jälkeen jäljelle jäävä osuus on jaettu käyttöveden ja tilojen lämmitykselle. Käyttöveden lämmitykseen tarvittava ominaisenergiankulutus on rakennusmääräyskokoelman (2010) mukainen. Maalämpöjärjestelmän COP (lämpökerroin) on 3, eli maalämpöpumpun toimintaan tarvitaan sähköä 1/3 maaperästä otettavaan uusiutuvaan energiaan verrattuna. 5 Taulukko 3 Rakennusmääräysluonnoksen (2012) mukaiset energiamuotojen primäärienergiakertoimet sekä E-lukuvaatimusten perusteella lasketut ominaisenergiankulutukset (kwh/m 2 /a) kulutuskohteittain eri rakennustyypeille, kun rakennus on liitetty kaukolämpöön. Kulutuskohde kerroin AK (kwh/m 2 /a) AP (kwh/m 2 /a) AO (kwh/m 2 /a) Lämmitys (KL) 0,7 22 61 40 Käyttövesi (KL) 0,7 35 35 35 Kiinteistösähkö 2 14 14 14 Käyttäjäsähkö 2 36 36 36 Yhteensä 107 146 125 E-luku 140 167 153 Taulukko 4 Rakennusmääräysten (2012) mukaiset energiamuotojen primäärienergiakertoimet sekä E-lukuvaatimusten perusteella lasketut ominaisenergiankulutukset (kwh/m 2 /a) kulutuskohteittain eri rakennustyypeille, kun rakennus käyttää lämmitysmuotona maalämpöä. Kulutuskohde kerroin AK (kwh/m 2 /a) AP (kwh/m 2 /a) AO (kwh/m 2 /a) Lämmitys (ML, COP = 3) 24 65 45 Lämmityksen sähkö 2 8 22 15 Käyttövesi (ML, COP = 3) 35 35 35 Käyttöveden sähkö 2 12 12 12 Kiinteistösähkö 2 14 14 14 Käyttäjäsähkö 2 36 36 36 Yhteensä 109 150 130 E- luku 140 167 153
6 3 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSESTA AIHEUTUVAT CO 2 -PÄÄSTÖT 3.1 Päästökertoimet Energiankulutuksesta aiheutuvat päästöt riippuvat siitä, miten energia on tuotettu. Eri tuotantomuotojen vertailemiseksi käytetään todelliseen primäärienergiankulutukseen (jalostamattoman energian kulutus, kun on huomioitu tuotannon hyötysuhteet) perustuvaa päästölaskentaa. Todellinen primäärienergiankulutus perustuu nyt alueen energiantarpeen kattamiseksi käytettävien energianlähteiden todellisiin primäärienergiakertoimiin, jotka ovat eri asia kuin E-lukulaskennan perusteena olevat laskennalliset primäärienergiakertoimet. E-lukulaskennassa esitetty primäärienergiankulutus ei siis vastaa todellista primäärienergiankulutusta, joka vaihtelee alueittain riippuen käytettävän energian tuotantorakenteesta. Kaavaluonnosvaihtoehtojen rakennusten primäärienergiankulutus on laskettu kahdella Porvoon Energian kaukolämmön tuotantoprofiililla. Toinen profiileista edustaa Porvoon arvioitua kaukolämmöntuotantoa vuonna 2015, kun kaukolämmöntuotannon polttoaineesta 90 % on biopolttoainetta. Toinen kaukolämpöprofiileista edustaa Porvoon kaukolämmön tuotantoprofiilia kun aurinkokaukolämpöä hyödynnetään kaukolämmöntuotannossa. Lisäksi kaavaluonnosvaihtoehtoa A on tarkasteltu tilanteessa, jossa rakennusten lämmitysmuotona on maalämpö (COP=3). Laskennassa on käytetty taulukossa 5 esitettyjä päästökertoimia. Taulukko 5 CO 2-päästölaskennanssa käytetyt päästökertoimet Päästökertoimet CO 2 ekv kg/mwh Suomen sähkö (ka) 200 Porvoon kaukolämpö 2015 24 Porvoon aurinkokaukolämpö 0 3.2 Kaavaluonnosvaihtoehtojen rakennusten energiankulutuksen CO 2 -päästöt Kuvassa 1 ja taulukoissa 6, 7 ja 8 on esitetty kaavaluonnosvaihtoehtojen A, B ja C sisältämien rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvat CO 2 -päästöt neliöitä kohden vuodessa (kg/m 2 /a). Yllä esitetyin laskentaperustein toteutetun laskennan perusteella ei rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvissa CO 2 -päästöissä näyttäisi olevan juurikaan eroja kaavaluonnosvaihtoehtojen välillä. Laskentaperusteiden muuttamisella ei olisi vaikutusta lopputulokseen, sillä kaavaluonnosvaihtoehtojen rakennustyyppijakaumat ja rakennusalat ovat hyvin samankaltaisia kaikissa kolmessa vaihtoehdossa.
7 Rakennusten CO2 -päästöt 16,00 14,00 12,00 kg/m2/a 10,00 8,00 6,00 Käyttäjäsähkö Kiinteistösähkö Lämmin käyttövesi Lämmitys 4,00 2,00 0,00 VE A (KL 2015) VE A (aurinko KL) VE A (maalämpö) VE B (KL 2015) VE B (aurinko KL) VE C (KL 2015) VE C (aurinko KL) Kuva 1 Toukovuoren asemakaavaluonnosvaihtoehtojen A, B ja C sisältämien rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvat CO 2-päästöt neliötä kohden vuodessa (kg/m 2 /a). Taulukko 6 Toukovuoren asemakaavaluonnoksen A sisältämien rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvat CO 2-päästöt neliötä kohden vuodessa (kg/m 2 /a). Porvoon KL (2015) CO 2 ekv kg/m 2 /a Aurinko KL CO 2 ekv kg/m 2 /a Maalämpö, COP=3 CO 2 ekv kg/m 2 /a Lämmitys 0,92 0 2,36 Käyttövesi 0,84 0 2,59 Kiinteistösähkö 2,80 2,80 2,80 Käyttäjäsähkö 7,20 7,20 7,20 Yhteensä 11,76 10,00 14,95 Taulukko 7 Toukovuoren asemakaavaluonnoksen B sisältämien rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvat CO 2-päästöt neliötä kohden vuodessa (kg/m 2 /a). Porvoon KL (2015) CO 2 ekv kg/m 2 /a Aurinko KL CO 2 ekv kg/m 2 /a Lämmitys 0,99 0 Käyttövesi 0,84 0 Kiinteistösähkö 2,80 2,80 Käyttäjäsähkö 7,20 7,20 Yhteensä 11,83 10,00
8 Taulukko 8 Toukovuoren asemakaavaluonnoksen C sisältämien rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvat CO 2-päästöt neliötä kohden vuodessa (kg/m 2 /a). Porvoon KL (2015) CO 2 ekv kg/m 2 /a Aurinko KL CO 2 ekv kg/m 2 /a Lämmitys 1,00 0 Käyttövesi 0,84 0 Kiinteistösähkö 2,80 2,80 Käyttäjäsähkö 7,20 7,20 Yhteensä 11,84 10,00 4 JOHTOPÄÄTÖKSET Kaavaluonnosvaihtoehtojen välillä ei ole merkittäviä eroja rakennusten lämmönkulutuksesta aiheutuvissa CO 2 -päästöissä. Uudet rakentamismääräykset ohjaavat jo verrattain pieneen rakennuksen ominaislämmönkulutukseen. Lämmityksen aiheuttamien päästöjen muodostumisessa keskeisimpiä ovat alueen rakennuksiin valittu lämmöntuotantomuoto ja käytettävät polttoaineet. Skaftkärrin alueella tällä hetkellä ympäristön ja kustannusten kannalta paras vaihtoehto lämmön tuottamiselle on kaukolämpö. Porvoon Energian kaukolämmöntuotannon polttoaineista on jo nyt 80-90 prosenttia biopolttoaineita. Aurinkokaukolämmön tuotannon yhdistämisellä kaukolämpöverkkoon saadaan Porvoossa vähennettyä maakaasun käyttöä kaukolämmön tuotannossa entisestään. Näin ollen kaukolämpö on Porvoossa ylivoimainen verrattuna sähköä käyttäviin lämmitysmuotoihin, kuten suoraan sähkölämmitykseen tai maalämpöön. Rakennusten kiinteistö- ja käyttäjäsähkökulutuksesta aiheutuvat CO 2 -päästöt muodostavat Porvoossa 70-85 prosenttia rakennuksen energiankulutuksesta aiheutuvista päästöistä, kun lämmitysmuotona on vuoden 2015 tuotantorakenteen mukainen kaukolämpö tai maalämpö.
9 OSA : TOUKOVUOREN ASEMAKAAVALUONNOKSEN RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSEN ILMASTOVAIKUTUSTEN ARVIOINTI 15.6.2011 1 ASEMAKAAVA-ALUEEN RAKENTAMINEN Toukovuoren alueelle kaavoitetaan asumista noin 1300 asukkaalle. Taulukossa 9 on esitetty Toukovuoren asemakaavaluonnoksen mukainen alueen uudisrakentamisen volyymi rakennustyypeittäin ja kerrosaloittain. Taulukko 9 Uudisrakentaminen Toukovuoren kaava-alueella. Rakennustyypit kpl kem 2 Kerrostalot 3 26 120 Rivi- ja ketjutalot 7 24 514 Omakotitalo 250 m 2 16 4 000 Omakotitalo 200 m 2 12 2 400 Omakotitalo 150 m 2 9 1 350 Yhteensä 46 58 234 2 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS 2.1 Yleistä Rakennusten ilmastovaikutukset aiheutuvat rakennuksissa kulutetusta energiasta ja rakentamisessa käytettävien materiaalien valmistuksesta. Rakennusten elinkaaren aikaisiin CO 2 -päästöihin vaikuttavat rakennuksen energiankulutus sekä sen kuluttaman energian tuotannossa käytetyt polttoaineet. Tämän lisäksi rakennusvaiheessa valitut rakennusmateriaalit ja niiden uusimistarve (tarvittavan materiaalin määrä) vaikuttavat koko elinkaaren aikaisiin päästöihin. Rakennuksen kokonaisenergiankulutus voidaan jakaa tilojen/rakennuksen lämmitykseen, käyttöveden lämmitykseen sekä sähkönkulutukseen. Vuonna 2012 voimaan astuvat Rakentamismääräykset (annettu 30.3.2011) eivät ohjaa pelkästään rakennusten energiankulutusta kulutuskohteittain esimerkiksi vaatimalla rakenteilta tiettyjä ominaisuuksia, kuten U-arvoja. Sen sijaan Rakentamismääräyksissä 2012 määrätään myös rakennuksen ostettavalle laskennalliselle kokonaisprimäärienergian kulutukselle maksimiarvo, E-luku (Ks. kpl 2.2). 2.2 E-Luku E-luku on rakennuksen vuotuinen netto-ostoenergiankulutus lämmitettyä nettoalaa kohden. E-luku sisältää netto-ostoenergiat eli tilojen ja käyttöveden lämmitysenergian sekä kiinteistö- ja käyttäjäsähkön (kuva 2). Lämmitysenergia ja sähkö lasketaan yhteen huomioimalla eri energiantuotantomuodoille määrätyt primäärienergiakertoimet. Kunkin energianmuodon kulutuslukema kerrotaan vastaavalla primäärienergiakertoimella. Näin saadut luvut summataan E-luvuksi. Sähkön
primäärienergiakertoimeksi on 30.3.2011 annetuissa määräyksissä päätetty 1,7 ja kaukolämmön 0,7. Määräyksissä asetetut primäärienergiakertoimet eroavat ehdotusvaiheessa esitetyistä kertoimista, joita käytettiin energialaskennassa kaavaluonnosvaihtoehtojen (A, B, C) tarkastelussa. 10 Kuva 2 Netto-ostoenergiankuklutuksen taseraja E-lukulaskennassa käytettävien energiamuotojen primäärienergiakertoimiin ei vaikuta alueellisen kaukolämmön tuotannon todellinen primäärienergiakerroin, vaikka lämmönkulutuksesta aiheutuviin päästöihin sillä onkin merkitystä. Näin ollen esimerkiksi Porvoon erittäin vähäpäästöisestä kaukolämmöntuotannosta, jonka todellinen primäärienergiakerroin on huomattavasti Suomen keskimääräistä kaukolämmöntuotantorakennetta vastaavaa primäärienergiakerrointa pienempi, ei ole hyötyä E-lukuvaatimuksen laskennassa. Tällöin sillä ei saavuteta hyötyjä myöskään rakennusten energiankulutusvaatimuksissa. Toukovuoren alueelle sijoittuvien rakennusten rakennustyyppikohtaiset E- lukuvaatimukset [kwh/(m 2 /a)] on esitetty taulukossa 10. Kerros-, rivi- ja ketjutaloille on määrätty rakennuksen koosta riippumaton E-luku. Sen sijaan erillisten pientalojen E- luku lasketaan rakennusalan mukaan. Määräyksissä asetetut E-lukuvaatimukset eroavat ehdotuksessa esitetyistä, joita käytettiin aiemmin kaavaluonnosvaihtoehtojen tarkastelussa. Taulukko 10 Rakennusmääräysten 2012 rakennustyyppikohtaiset E-lukuvaatimukset [kwh/(m 2 /a)] E-lukuvaatimus kwh/(m 2 /a) Kerrostalo 130 Rivi- ja ketjutalo 150 Omakotitalo 250 m 2 156 Omakotitalo 200 m 2 159 Omakotitalo 150 m 2 163
11 2.3 Rakennusten lämmönkulutus Rakennusten lämmitysenergiankulutusta on onnistuttu vähentämään merkittävästi viime vuosina kansallisia rakentamismääräyksiä kiristämällä sekä teknisten ratkaisuiden kehittymisen myötä. Tavoitteena on vähentää rakennuksen energiankulutusta edelleen seuraavina vuosina. Rakennusten sähkönkulutus riippuu käyttäjistä, joten sitä on huomattavasti vaikeampi ohjailla kuin lämmitysenergiankulutusta. Tulevaisuudessa rakennuksemme ovat yhä vähemmän lämmitysenergiaa kuluttavia ns. matalaenergia-, passiivi-, tai jopa plusenergiarakennuksia. Tavoitteena vuodelle 2020 on lähes nollaenergiataso. Vaikka tavoitteena on rakennuksen kokonaisenergiankulutuksen vähentäminen, jota voidaan ohjailla vähentämällä erityisesti lämmitysenergiankulutusta, eivät vuonna 2012 voimaan tulevat rakentamismääräykset ohjaa suoraan tiettyyn lämmitysenergiankulutukseen, vaan määräävät ainoastaan rakennukseen ostettavalle energialle (kaukolämpö, sähkö, polttoaineet) sitä vastaavan laskennallisen primäärienergiankulutuksen (jalostamattoman energian kulutus, jossa ei ole mukana hyötysuhteita) maksimin. Näin ollen valittu lämmitystapa vaikuttaa rakennusteknisten ominaisuuksien ohella siihen, kuinka paljon rakennus voi maksimissaan kuluttaa lämmitysenergiaa. 2.3.1 Rivi-, ketju-, ja omakotitalot Toukovuoren pientalorakennusten lämmitysenergiankulutuksen laskemiseksi tehtiin energiasimulointi tyyppirakennukselle (rivitalorakennus, 2 kerrosta). Simuloinnin mukainen energiankulutus kulutuskohteittain on esitetty taulukossa 11. Simulointi löytyy liitteestä 1. Taulukko 11 Rivi-, ketju-, ja omakotitalojen energiankulutus kun lämmitysmuotona on kaukolämpö tai maalämpö. Kulutuskohde kwh/m²/a Sähkö yhteensä 41,1 Valaistussähkö 7 Laitesähkö 27,1 LVI, jäähdytys-sähkö 0 LVI, muu sähkö 7 Lämmitys + käyttövesi 100,4 Lämmitys 65,4 Käyttöveden lämmitys 35 Lämmitysmuoto vaikuttaa E-lukuun ja esimerkiksi maalämpörakennus saa kuluttaa enemmän lämmitysenergiaa kuin kaukolämpörakennus. Todellisuudessa ei kuitenkaan voida olettaa, että maalämpörakennuksesta rakennettaisiin enemmän energiaa kuluttava, vaan kulutus samalla tyyppirakennukselle on yhtä suuri lämmitysmuodosta riippumatta (jolloin E-lukuvaatimus alitetaan). Näin ollen Toukovuoren rivi-, ketju- ja omakotitalorakennusten energiankulutus- ja päästölaskennassa käytetään taulukossa 11 esitettyä lämmitysenergiankulutusta, noin 65 kwh/m²/a.
E-lukulaskennan mukaan sähkölämmitteinen rakennus ei voi kuluttaa energiaa kuten tyyppirakennus. Mikäli rakennuksen ainoana lämmitysmuotona käytetään sähköä, täytyy rakennuksen olla lähes nollaenergiarakennus. Mikäli rakennuksessa käytetään sähkön ohella esimerkiksi aurinkopaneelia tuottamaan puolet vuotuisesta käyttöveden lämmitysenergiasta, voidaan kokonaisenergiatarkasteluun perustuen rakennuksessa kuluttaa lämmitysenergiaa matalaenergiatasoisesti (noin 40 kwh/m 2 /a), 12 2.3.2 Kerrostalot Kerrostalojen lämmitysenergiankulutusta on arvioitu Rakennusmääräysten 2012 E- lukulaskennan mukaan. Viitteellinen E-lukulaskenta kaukolämpörakennukselle energiankulutuskohteittain on esitetty taulukossa 12. Taulukko 12 Kerrostalon viitteellinen energiankulutus kulutuskohteittain ja E- lukulaskenta kun lämmitysmuotona on kaukolämpö. Kulutuskohde kerroin AK Lämmitys (KL) 0,7 65 Käyttövesi (KL) 0,7 35 Kiinteistösähkö laskennallinen 1,7 14 Käyttäjäsähkö laskennallinen 1,7 20 Energiankulutus yhteensä 134 E-luku 128 Lämmitysmuoto vaikuttaa E-lukuun ja esimerkiksi maalämpörakennus saa kuluttaa enemmän lämmitysenergiaa kuin kaukolämpörakennus. Todellisuudessa ei kuitenkaan voida olettaa, että maalämpörakennuksesta rakennettaisiin enemmän energiaa kuluttava, vaan kulutus samalle tyyppirakennukselle on yhtä suuri lämmitysmuodosta riippumatta. Näin ollen Toukovuoren rakennusten energiankulutus- ja päästölaskennassa käytetään taulukossa 12 esitettyjä lämmityksen ja käyttöveden lämmityksen energiankulutuksia. Sähkökäyttöinen ns. mukavuuslattialämmitys on sisällytetty sähkökulutukseen. 2.4 Käyttöveden lämmitys Rakennuksen käyttöveden lämmityksen energiankulutukseksi on laskelmissa oletettu 35 kwh/m 2. Oletus perustuu rakentamismääräyksissä 2012 esitettyihin laskennallisiin kulutuksiin, joita käytetään rakennuksen kokonaisenergiatarkasteluissa. Kun lämmitykselle asetetut vaatimukset tiukentuvat, lämpimän käyttöveden energiankulutus muodostaa merkittävän osan asuinrakennuksen energiankulutuksesta. Passiivirakentamisessa käyttöveden energiankulutus on jo suurempi kuin tilojen lämmityksen. Käyttöveden kulutukseen ja sitä kautta sen lämmitysenergian tarpeeseen voidaan vaikuttaa rakentamisprosessissa. Käyttöveden kulutusta voidaan vähentää valitsemalla vesipihejä vesikalusteita (hanat ja suihkut) ja rajoittamalla virtaamista sekä pienentämällä lämpimän käyttöveden kierron energiahukkaa. Lämpimän käyttöveden kierron energiahukkaa voidaan pienentää joko kieltämällä lämpimän käyttöveden kierto tai vaatimalla tarpeeseen perustuva kierto sekä
vaatimalla lämpöeristetyt lämpimän ja kylmän veden johdot. Veden kulutuksen rajoittamisen suurin ongelmana on asukkaiden vedenkulutustottumuksiin vaikuttaminen. Käyttöveden lämmitykseen tarvittava energia tuotetaan kaukolämpörakennuksessa kaukolämmöllä. Maalämpörakennuksessa käyttöveden lämmitys toteutetaan mitoittamalla se tietylle teholle, jonka kattaa sähköllä tuotettu maalämpö. Mikäli tuotettu maalämpö ei riitä lämmitystarpeen kattamiseen, tällöin lisätehon tarve katetaan suoraan sähköllä. Maalämpörakennuksessa käyttöveden lämmitys voidaan toteuttaa myös kokonaan suoraan sähköllä kuten suorasähkölämmitteisissä rakennuksissa. Lämmitysjärjestelmää voidaan täydentää myös rakennuskohtaisilla aurinkokeräimillä, joilla voidaan tuottaa noin puolet vuotuisesta käyttöveden lämmitysenergiantarpeesta. 13 2.5 Rakennusten sähkönkulutus Asuinrakennusten sähkönkulutus jaetaan kiinteistösähköön ja käyttäjäsähköön. Kiinteistösähkö koostuu ilmanvaihtoon ja muihin taloteknisiin laitteisiin kuluvasta sähköstä ja sen osuus rakennuksen sähkönkulutuksesta on noin 30 prosenttia. Käyttäjäsähkön kulutus muodostuu kotitalouksien muista kuin taloteknisistä sähkölaitteista. Kotitalouksissa kulutukseltaan kolme suurinta laiteryhmää ovat valaistus, kylmälaitteet ja kodinelektroniikka. (Adato Energia 2008). Rakennusten sähkönkulutukselle on rakentamismääräyksissä 2012 määritelty rakennustyyppikohtaisesti laskentaperusteet. Rakennuksen todellinen sähkönkulutus voi olla huomattavasti suurempi kuin E-lukulaskennan perusteena käytetty laskennallinen sähkönkulutus (esim. kerrostalolle taulukko 12) tai simuloinnin tuloksena saatu sähkönkulutus (esim. rivi-, ketjutaloille taulukko 11). Tästä syystä Toukovuoren rakennusten kiinteistö- ja käyttäjäsähkön kulutusta arvioidaan käyttäen rakennusmääräyskokoelmassa (2010) esitettyjä laskennallisia sähkönkulutuksia, jotka ovat rakennuksen kiinteistösähkölle 14 kwh/bm 2 ja käyttäjäsähkölle 36 kwh/bm 2. Vaikka laskennalliset kulutukset on määritelty bruttoneliötä kohden, käytetään niitä tässä yhteydessä kuvaamaan sähkönkulutusta arvioituja kerrosneliöitä kohden. Yksinkertaistuksesta aiheutuva periaatteellinen virhe liioittelee hieman rakennusten ominaissähkönkulusta, mutta sillä ei tässä esitetyn vertailulaskennan kannalta ole merkitystä. Sähkölaitteiden energiatehokkuuden parantuessa niiden sähkönkulutus vähenee, mutta kotitalouksien varustelutason kasvu samanaikaisesti johtaa siihen, että rakennusten sähkönkulutuksen (ei lämmityssähkö) on arvioitu pysyvän samalla tasolla vuoteen 2030 asti (EK ja Energiateollisuus 2009). Kiinteistösähkönkulutukseen voidaan vaikuttaa rakentamisvaiheessa tai korjausrakentamisen yhteydessä valitsemalla rakennuksiin energiatehokkaat ja vähän sähköä kuluttavat LVI-laiteet, kuten ilmanvaihtokoneet. Käyttäjäsähkön kulutukseen voidaan parhaiten vaikuttaa neuvomalla ihmisiä hankkimaan energiatehokkaita sähkölaitteita. Todellisuudessa laitteen energiankulutuksen määrää laitteen käyttötottumukset. Laitteen tulee olla käyttötarkoituksen mukaisesti valittu, oikein sijoitettu, säädetty ja käytetty sekä riittävästi huollettu.
3 RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUKSEN CO 2 -OMINAISPÄÄSTÖT 14 3.1 Päästökertoimet Porvoon kaukolämmöntuotannon vuoden 2015 arvioitua tuotantoprofiilia vastaava CO 2 - ominaispäästö on 24 kg/mwh. Tällöin polttoaineista 90 prosenttia on biopolttoaineita ja 10 prosenttia maakaasua. Aurinkokaukolämmön CO 2 -ominasipäästökerroin on nolla, vaikka todellisuudessa sen tuotanto ajoittuu vain kesäkuukausille ja muuna aikana kaukolämpö tuotetaan vallitsevan tuotantorakenteen mukaisesti. Kesäaikana auringolla kuitenkin saadaan tuotettua lämpöä yli Skaftkärrin alueen tarpeen ja lämpöä siirretään kaukolämpöverkon kautta muille kuluttajille. Tämän ajatellaan korvaavan muuta (fossiilista) kaukolämmöntuotantoa, jolloin aurinkokaukolämmön päästökerroin voidaan ajatella olevan nolla. Rakennusten sähkönkulutuksen ominaispäästöksi vuodelle 2015 on arvioitu 200 g/kwh. Sähköntuotannon päästökerroin on arvioitu Energiateollisuuden visioiden perusteella (Energiateollisuus 2010), jossa Suomen keskimääräisen sähköntuotannon ominaispäästöt laskevat vuosina 2010-2050 noin tasosta 280 g/kwh tasolle 40 g/kwh. Taulukko 13 Laskennassa käyeteyt CO 2 -päästökertoimet CO 2 ekv Päästökertoimet kg/mwh Suomen sähkö (ka) 200 Porvoon kaukolämpö 2015 24 Porvoon aurinkokaukolämpö 0
15 4 TOUKOVUOREN RAKENNUSTEN CO 2 -PÄÄSTÖT VUONNA 2015 4.1 Tarkasteltavat skenaariot Toukovuoren uusien rakennusten energiankulutuksesta aiheutuvia CO 2 -päästöjä tarkastellaan viidessä eri skenaariossa, jotka esitetty alla taulukossa 15. Taulukko 14 Toukovuoren asemakaava-alueen lämmitysmuotojen CO 2 -päästölaskennassa käytetyt skenaariot. KL 2015 Kaikkien rakennusten lämmitysmuotona Porvoon Energian kaukolämpö vuoden 2015 mukaisella tuotantorakenteella. AurinkoKL Kaikkien rakennusten lämmitysmuotona Porvoon Energian aurinkokaukolämpö. Maalämpö Kaikkien rakennusten lämmitysmuotona maalämpö, COP = 3. KL& sähkö Kerrostalojen lämmitysmuotona Porvoon Energian kaukolämpö vuoden 2015 mukaisella tuotantorakenteella. Rivi- ketju- ja omakotitalojen lämmitysmuotona sähkö. Käyttöveden lämmitysenergiasta 50 prosenttia voidaan tuottaa aurinkokeräimillä. KL & maalämpö Kerros-, rivi- ja ketjutalojen lämmitysmuotona Porvoon Energian kaukolämpö vuoden 2015 mukaisella tuotantorakenteella. Omakotitalojen lämmitysmuotona maalämpö, COP = 3. 4.2 Tulokset Toukovuoren asemakaava-alueelle sijoittuvien uusien rakennusten vuosittaisesta energiankulutuksesta aiheutuvat CO 2 -päästöt (kg/m 2 /a) eri skenaarioissa on esitetty Taulukossa 16 ja kuvassa 3. Taulukko 15 Toukovuoren asemakaava-alueen uudisrakennusten energiankulutuksesta aiheutuvat CO 2 -päästöt (kg/m 2 /a) vuonna 2015 eri skenaarioilla. KL 2015 (kg/m 2 /a) AurinkoKL (kg/m 2 /a) Maalämpö (kg/m 2 /a) KL & sähkö (kg/m 2 /a) KL & maalämpö (kg/m 2 /a) Lämmitys 1,4 0 3,4 4,2 1,5 Käyttövesi 0,8 0 2,3 2,3 0,8 Kiinteistösähkö 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Käyttäjäsähkö 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 Yhteensä 11,2 9,0 14,7 15,6 11,3
16 Toukovuoren rakennusten energiankulutuksen CO2-päästöt 18,0 16,0 14,0 kg/m2/a 12,0 10,0 8,0 6,0 Käyttäjäsähkö Kiinteistösähkö Käyttövesi lämmitys 4,0 2,0 0,0 KL 2015 AurinkoKL Maalämpö KL & sähkö KL & maalämpö Kuva 3 Toukovuoren asemakaava-alueen uudisrakennusten energiankulutuksesta aiheutuvat CO2-päästöt (kg/m 2 /a) vuonna 2015 eri skenaarioissa. Toukovuoren rakennusten energiankulutuksesta aiheutuviin CO 2 -päästöihin vaikuttaa rakennuksiin valittu lämmitysmuoto ja sen tuottamisessa käytetyt polttoaineet. Kiinteistö- ja käyttäjäsähkön ominaiskulutus (kwh/m 2 /a) on oletettu olevan sama kaikissa rakennustyypeissä. Rakennusmääräysten 2012 edellyttämästä E-lukuvaatimuksesta johtuen rakennukseen valittava lämmitysmuoto vaikuttaa myös siihen, kuinka paljon rakennus saa enintään kuluttaa lämmitysenergiaa. Sähkölämmitteisen pientalorakennuksen lämmönkulutus (ml. käyttöveden lämmitys) saa olla ainoastaan puolet vastaavan kaukolämpörakennuksen lämmitysenergiankulutuksesta ja maalämpörakennus puolestaan saa kuluttaa 20 prosenttia enemmän lämmitysenergiaa kuin vastaava kaukolämpörakennus. E-lukulaskennassa määritelty laskennallinen energiankulutus ei kuitenkaan kerro todellista primäärienergiankulutusta, joka määrää energiankulutuksesta aiheutuvat päästöt. Mikäli rakentaminen tapahtuu rakentamismääräysten 2012 vaatimalla tasolla tai maalämpörakennuksessa jopa vaatimustasoa tiukemmin, on Toukovuoren asemakaavaalueella ilmastovaikutuksien puolesta kannattavinta liittää kaikki rakennukset kaukolämpöön. Lähes yhtä hyvä vaihtoehto on kerros- rivi- ja ketjutalojen liittäminen kaukolämpöön ja omakotitalojen lämmittäminen maalämmöllä. Sähkölämmitteiset rakennukset täytyy E-lukuvaatimuksien mukaan rakentaa lähes nollaenergiatasoon tai vähintään passiivitasoon. Sähkölämmitteisen omakotitalon käyttöveden lämmitysenergiankulutusta voidaan vähentää esimerkiksi aurinkokeräimillä. Tällöin E-lukuvaatimukseen perustuen rakennuksen tilojen lämmitysenergiankulutus puolestaan saa kasvaa vastaavasti. Aurinkokeräimellä olisi mahdollista tuottaa noin puolet vuotuisesta käyttöveden lämmitysenergiantarpeesta, jolloin rakennusten tilojen lämmitykseen voidaan kuluttaa lämmitysenergiaa noin 40 kwh/m 2 /a (matalaenergiarakentamisen taso).