Janne Käyttötottumusten vaikutus pientalon energiankulutukseen Metropolia Ammattikorkeakoulu Insinööri (AMK) Talotekniikan koulutusohjelma Insinöörityö 18.4.2013
Tiivistelmä Tekijä Otsikko Sivumäärä Aika Janne Käyttötottumusten vaikutus pientalon energiankulutukseen 60 sivua + 2 liitettä 18.4.2013 Tutkinto insinööri (AMK) Koulutusohjelma talotekniikka Suuntautumisvaihtoehto LVI, suunnittelupainotteinen Ohjaaja lehtori Jyrki Viranko Insinöörityö on laadittu RTY-projektin aikana kerätystä tutkimustiedosta. Hankkeen tarkoitus oli selvittää asukkaiden käyttötottumusten vaikutuksia pientalon energiankulutukseen ja vertailla saatuja tuloksia laskennalliseen kulutukseen. Tässä työssä pyrittiin selvittämään, mitkä käyttötottumukset ja asiat vaikuttavat rakennusten todelliseen energiankulutukseen. Käyttötottumuksiksi luetaan mm. vedenkäyttö ja varsinkin lämmityskauden lämpötilojen hallinta. Käyttötottumuksien vaikutusta energiankulutukseen tutkittiin erilaisilla mittauksilla ja laskelmilla. Laskentaan perustuva energiaselvitys tehtiin D.O.F. tech Oy:n energialaskentaohjelmalla, jolla saatiin selvitettyä rakennusten teoreettinen ostoenergiantarve. Laskenta tehtiin Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaisilla vakioarvoilla sekä korjatuilla arvoilla. Viimeiseksi laskettiin rakennusten kokonaisenergiankulutukset toteutuneilla arvoilla. Kohteiden todelliset energiankulutukset saatiin selville energialaitoksilta ja seurantamittausten avulla. Tehtyjen mittausten ja laskelmien perusteella tutkittiin sisälämpötilojen laskennallista vaikutusta lämmitysenergiankulutukseen ja sitä, kuinka suuri säästö saadaan aikaan, kun sisälämpötilaa pudotetaan yhdellä asteella. Tutkimuksen perusteella Motivan ilmoittama vedenkulutuksen tavoitetaso vaikuttaa olevan turhan korkea. Vedenkulutuksen osalta tehtiin laskelma, paljonko toisi säästöä, jos suomalaisten keskimääräinen vedenkulutus pudotettaisiin nykyisestä 155 litrasta 100 litraan vuorokaudessa asukasta kohden. Työssä esitellään erilaisia keinoja energiansäästöön pientalossa. Insinöörityössä todettiin, että asukkaiden käyttötottumuksilla on erittäin suuri vaikutus lopulliseen energiankulutukseen. Tutkimuksen perusteella näyttäisi siltä, että suurin energiansäästö saadaan aikaan oikeilla sisälämpötiloilla. Avainsanat pientalon energiankulutus, energialaskenta, RakMK D5, vedenkulutus
Abstract Author Title Number of Pages Date Janne Impact of user habits on energy consumption in a single-family house 60 pages + 2 appendices 18 April 2012 Degree Bachelor of Engineering Degree Programme Building Services Engineering Specialisation option HVAC Engineering, Design Orientation Instructor Jyrki Viranko, Senior Lecturer This Bachelor s thesis was based on data gathered during a separate project. The main objective of the thesis was to compare the actual energy consumption of a single family house to the calculated consumption, and determine whether there is a difference in the two. The purpose of the study was to find out the factors that affect the actual consumption, and especially the role of the residents habits. The habits taken into consideration were e.g. water consumption and temperature control during the heating period. Various calculations and measurements were carried out to determine the effect of the habits on energy consumption. The measurements and calculations were used to assess the effect of indoor temperature lowering to the overall heating energy consumption and the amount of savings achieved with a one-degree drop of the inside temperature. According to the results, the desired value for water consumption could be lower. The possible energy conservation if average daily water consumption was lowered from 155 liters per inhabitant to 100 liters per inhabitant was calculated. This Bachelor s thesis established that the habits of the residents play a very important role in the overall energy consumption in a single family house. Furthermore it seems that the most significant energy conservation could be achieved through correct indoor temperatures. Keywords energy consumption, single-family house, RakMK D5, energy calculations, water consumption
Sisällys Lyhenteet 1 Johdanto 1 2 RTY-projekti 2 3 Hankkeen toteutus 2 3.1 Valintaprosessi 2 3.2 Haastattelut 3 3.3 Energiankulutusten mittaukset 3 3.4 Sisäilmanlaadun mittaukset 5 3.5 Lämpökamerakuvaukset 7 3.6 Ilmavirrat 10 3.7 Tiiviysmittaukset 11 4 Kohteet 12 4.1 Talo 1 12 4.1.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset 13 4.1.2 LVI-järjestelmä 14 4.1.3 IAQ-mittaukset 15 4.2 Talo 2 16 4.2.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset 17 4.2.2 LVI-järjestelmä 18 4.2.3 IAQ-mittaukset 19 4.3 Talo 3 20 4.3.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset 21 4.3.2 LVI-järjestelmä 22 4.3.3 IAQ-mittaukset 25 4.4 Talo 4 26 4.4.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset 26 4.4.2 LVI-järjestelmä 27 4.4.3 IAQ-mittaukset 30 4.5 Talo 5 31 4.5.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset 31 4.5.2 LVI-järjestelmä 32 4.5.3 IAQ-mittaukset 32
5 Energialaskelmat 33 5.1 Laskennan kulku 33 5.2 Laskentaohjelma 34 5.3 RakMK D5:n laskentaan perustuva energiaselvitys 35 5.4 Toteutuneeseen kulutukseen perustuva energianlaskenta 36 5.5 Kohteiden kulutustiedot vuodelta 2012 38 5.6 Vertailu/analyysi 40 5.6.1 Vedenkulutus 40 5.6.2 Sähkönkulutus 42 5.6.3 Sisälämpötilat 44 5.6.4 Vertailu laskennallisten ja todellisten energiatehokkuuksien välillä 44 5.6.5 Tiiviysmittaukset 46 6 Käyttötottumusten vaikutus 48 6.1 Talo 1 48 6.2 Talo 2 48 6.3 Talo 3 49 6.4 Talo 4 50 6.5 Talo 5 50 7 Yhteenveto 52 Lähteet 60 Liitteet Liite 1. Tiiviysmittausraportti Liite 2. Energiaselvitys
Lyhenteet IAQ Indoor air quality. Sisäilman laatu LTO Lämmöntalteenotto RakMK Suomen rakentamismääräyskokoelma RTY Rakennustarkastusyhdistys RTY ry
1 1 Johdanto Tämä insinöörityö on laadittu RTY-projektin aikana kerätystä materiaalista ja tiedosta. Projekti on Rakennustarkastusyhdistyksen ja Vantaan rakennusvalvonnan tilaama työ, jota lähdettiin toteuttamaan opinnäytetyön muodossa. Projektin tarkoituksena oli selvittää käyttötottumusten vaikutusta pientalon energiankulutukseen ja verrata saatuja tuloksia laskennalliseen tulokseen. Hanke toteutettiin etsimällä viisi pientaloa, joissa asuvien perheiden käyttötottumuksien vaikutusta energiankulutukseen alettiin tutkia erilaisilla menetelmillä ja laskelmilla. Rakennuksissa käytettävän ja rakentamiseen kuluvan energian osuus koko energian loppukäytöstä oli 42 % vuonna 2007. Suurin osuus oli rakennuksissa käytetyllä sähköja lämmitysenergialla: 38 % koko maan energian loppukäytöstä. Tietoisuus rakennuksen kokonaisenergiankulutuksesta ja tieto sen parantamismahdollisuuksista on ennen kaikkea kiinteistön omistajan etu, sillä mitä vähemmän kiinteistö kuluttaa energiaa, sitä enemmän kiinteistön omistaja säästää rahaa. (1.) Tässä opinnäytetyössä on pyritty selvittämään, mitkä asiat ja käyttötottumukset vaikuttavat rakennusten todelliseen energiankulutukseen. Käytetty tieto on kerätty projektin aikana suoritetuista seurantamittauksista, Suomen rakentamismääräyskokoelmien (RakMK) osista D2, D3 ja D5, SFS-standardeista, energialaitoksilta, D.O.F. tech Oy:n Marko Saikkoselta ja kohteiden asukkailta.
2 2 RTY-projekti Rakennustarkastusyhdistys RTY ry halusi täydentää ja jatkaa RTY:n projektia Energialisäarvoa rakennusvalvonnan opastuksella toisella projektilla Käyttötottumusten vaikutus pientalon energiankulutukseen. Energiatehokas rakennus ei vielä takaa sitä, että energiankulutus siinä toteutuu optimaalisesti. Loppujen lopuksi rakennuksen käyttäjien tavat ja tottumukset ratkaisevat kokonaisenergiankulutuksen tason. Käyttäjien tulee myös osata huoltaa ja hoitaa teknisiä laitteita oikealla tavalla. Projektin organisaatio Projektin toteuttajana on toiminut LVI-insinööriopiskelija Janne, ja hänen ohjaavana opettajanaan ja projektipäällikkönä on toiminut Metropolian ammattikorkeakoulusta lehtori Jyrki Viranko. Vantaan Rakennusvalvonnasta projektin yhdyshenkilönä on ollut LVI-tarkastusinsinööri Sakari Saario ja RTY-koordinoinnista on vastannut Vantaan Rakennusvalvonnan lupaosaston päällikkö Ilkka Rekonen. 3 Hankkeen toteutus 3.1 Valintaprosessi Hankkeeseen tarvittiin viisi erilaista pientaloa. Vantaan Rakennusvalvonnasta sain muutaman projektiin sopivan kohteen yhteystiedot, ja itselläni oli muutama sopiva kohde tiedossa. Aloitin soittelemalla kaikkien kohteiden asukkaille ja kerroin heille tulevasta projektista. Kyselin, onko heillä mielenkiintoa ja aikaa osallistua projektiin. Muutaman puhelinsoiton jälkeen minulla oli jo viisi sopivaa kohdetta, jotta projekti saatiin käyntiin. Kohteiden varmistuttua joulukuussa 2011 tein alustavan projektisuunnitelman, joka lähetettiin Rakennustarkastusyhdistykselle. Tiedustelin Metropolian Ammattikorkeakoulun laboratorioinsinööriltä, millaisia mittareita koululta löytyy ja onko niitä saatavilla projektin käyttöön. Koululta saatiin Teknocalorin IAQ-CALC 7525 -mittareita projektin käyttöön. Teknocalorin IAQ-CALC 7525 -mittareilla kohteissa mitattiin huoneistojen sisäilman laatua.
3 3.2 Haastattelut Kohteiden asukkaita haastateltiin ennen varsinaisen projektin alkua. Haastatteluissa kävimme asukkaiden kanssa läpi, mitä erilaisia käyttötottumuksia heillä oli esim. saunan käytön, takan käytön, tuuletuksien, remonttien ym. suhteen. Kyselin myös, millaisia vesikalusteita heillä oli, ilmanvaihtokoneen ohjauksesta ja käytöstä, sisälämpötiloista sekä veden ja saunan käyttöön liittyvistä tavoista. Kerroin valittujen kohteiden asukkaille, että heidän tulisi sitoutua pitämään kirjaa mahdollisista normaalista poikkeavista käytännöistä, jotka vaikuttivat energiankulutukseen (esim. takan käyttö). Mittausten valmistuttua haastattelin asukkaita uudestaan ja kyselin heiltä erilaisista kulutuksiin liittyvistä käyttötottumuksista. 3.3 Energiankulutusten mittaukset Pidimme palaverin Vantaan Rakennusvalvonnassa, jossa mietimme ja tutkimme, millä mittareilla voisimme seurata kohteiden sähkönkulutusta. Saimme Ensto Finland Oy:ltä projektiin sopivan energiamittarin. Otin yhteyttä yrityksen edustajiin ja tiedustelin energiamittareiden sopivuutta ja saatavuutta. Sovimme, että tapaamme Porvoossa yrityksen konttorilla tammikuun alussa vuonna 2012. Palaverissa Ensto Finland Oy:n edustajien kanssa sovimme, että saamme käyttöömme jokaiseen kohteeseen evahtienergiamittarit. Jokaiseen kohteeseen asennettiin Enston evahti-energiamittarit, joilla voitiin seurata kodin energiankulutusta selkeän mittarin avulla. Enston evahti (kuva 1) näyttää kodin sähkönkulutuksen suhteessa keskikulutukseen. Sen idea on yksinkertainen: vihreä on hyvä, punainen on paha. Mittarin nousu punaiselle tarkoittaa ylimääräistä kuormitusta, ja mittari palautuu takaisin vihreälle napsauttamalla joitakin sähkölaitteita pois päältä. Sillä voi tarkastella kodin kokonaiskulutusta tunti-, vuorokausi-, viikko-, kuukausi- tai vuositasolla.
4 Kuva 1. Ensto evahti-energiamittari Sähköenergiankulutusta mitattiin kaikissa kohteissa Enston evahdeilla. Neljässä kohteessa mitattiin kokonaisenergiankulutusta. Yhdessä kohteessa (talo 3) päätimme mitata ainoastaan lämmitysenergian kulutusta, koska näin saimme selville, paljonko tilojen ja käyttöveden lämmitysenergian osuus oli tämän kohteen kokonaisenergiankulutuksesta (kuva 2). Kolmessa kaukolämpöön liitetyssä kohteessa saimme lämmitysenergiankulutuksen selville suoraan energiayhtiöiltä. Paroc-passiivitalossa oli käynnissä laajemmat seurantamittaukset sähkönkulutuksen osalta, ja näin saimme tarkat tiedot asukkaalta.
5 600 viikkokulutus kwh 500 400 300 200 viikkokulutus kwh 100 0 Kuva 2. Otos energiankulutusmittauksesta 18.3. 31.12.2012, talo 3 3.4 Sisäilmanlaadun mittaukset Sisäilman laatua mitattiin Teknocalorin IAQ-CALC 7525 -mittareilla kahdessa eri vaiheessa. Talviajan mittaukset tehtiin helmikuussa 2012 ja kesäajan mittaukset 6/2012 8/2012. Talviajan mittausjakso oli vain viikon mittainen, kun taas kesäajan jakso oli n. 2,5 kk. IAQ-mittareilla mitattiin kohteiden hiilidioksipitoisuuksia, huonetilan suhteellista kosteutta ja lämpötilaa. Mittaukset suoritettiin standardin SFS 5511 (Ilmastointi. Rakennusten sisäilmasto. Lämpöolojen kenttämittaukset) ohjeita soveltaen, huomioiden, etteivät mittarit ole asukkaiden tiellä. Standardissa on määritelty mittalaitteen etäisyydet lattiasta ja seinistä. (2.) IAQ-CALC 7525 (kuva 3) mittaa CO 2 -pitoisuutta, lämpötilaa ja kosteutta sekä laskee märkälämpötilan, kastepisteen, absoluuttisen kosteuden ja ulkoilmaprosentin. Ulkoilmaprosentin laskenta tarkoittaa ulkoilman prosenttiosuutta CO 2 -pitoisuudesta tai lämpötilamittauksista. Tallennettuja tietoja voidaan selata mittarin näytöllä tai purkaa tietokoneelle. Mittaustuloksissa on aina mukana mittausjakson maksimi- ja minimiarvot, keskiarvo sekä mittausten lukumäärä.
6 Sisäilmastolle asetetut laadun tavoitearvot saatiin Sisäilmastoluokitus 2008 ohjekortista. Sisäilmastoluokituksen tavoitteena on rakentaa entistä terveellisempiä ja viihtyisämpiä rakennuksia. Sisäilmastoluokkia on olemassa kolme: S1, S2 ja S3. Luokka S1 on paras (3). Taulukko 1. Ilman laadun tavoitearvot (3, s. 6). Kuva 3. TSI IAQ-CALC 7525 -monitoimimittari
7 3.5 Lämpökamerakuvaukset Lämpökamerakuvaukset suoritettiin Fluke TiR -merkkisellä lämpökameralla (kuva 4). Lämpökamerakuvauksia tehtiin 2012 talvella helmikuun ja maaliskuun aikana. Kuvaukset suoritettiin pakkaspäivinä, koska sisä- ja ulkolämpötilaeron ollessa suurempi kuvaukset onnistuvat paremmin. Kuvaukset tehtiin rakennusten sisä- ja ulkopuolelta. Lämpökamerakuvauksien tarkoitus oli kartoittaa, ilmeneekö kohteissa mitään normaalista poikkeavia lämpövuotoja. Lämpökamerakuvauksien tuloksia tarkasteltiin silmämääräisesti, eikä mainittavia lämpövuotoja ollut havaittavissa missään kohteessa. Tyypillisimmät lämpövuodot olivat ovien ja ikkunoiden reunoissa. Kuva 4. Kuvauksissa käytetty Fluke TiR -lämpökamera
8 Lämpökamerakuvasta (kuva 5) huomaa, mistä kohtaa sisältäpäin tuleva lämpö karkaa rakennuksesta ulos. Lämpökamerakuvassa lämpötilat on ilmoitettu Fahrenheit-asteina. Kuvassa punainen väri tarkoittaa lämpöisintä kohtaa, ja mitä sinisempi on väri, sitä viileämpi on ilma. Kuva 5. Lämpökamerakuva rakennuksen ulkopuolelta
9 Kuva 6. Edellinen lämpökamerakuva näkyvänä kuvana Lämpökamerakuvasta saa tulostettua raporttiin näkyvän kuvan (kuva 6) ja erilaisia tietoja kuvauksesta: mm. päivämäärä, taustalämpötila, keskilämpötila, kameran malli jne. (kuva 7). Kuva 7. Lämpökamerakuvan tietoja
10 3.6 Ilmavirrat Kohteissa mitattiin tulo- ja poistoilmavirrat ja saatuja tuloksia verrattiin olemassa oleviin mittauspöytäkirjoihin ja tarkastettiin, että ne täyttivät Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D2:ssa annetut minimi-ilmamäärät (4). Mittaustuloksia verrattiin myös ilmanvaihtosuunnitelmissa oleviin arvoihin. Ilmavirrat mitattiin ALNOR AXD-560 -merkkisellä mikromanometrillä (kuva 8), joka mittaa painetta sekä laskee ilman nopeutta ja tilavuusvirtoja. Laitteen muistiin mahtuu 1 000 mittaustulosta. Laite laskee myös tilastotietoja tallennetuille mittausarvoille. Kaikki tallennetut mittaustulokset voidaan lukea laitteen omalta näytöltä tai siirtää tietokoneelle. Kuva 8. ALNOR AXD-560 -mikromanometri
11 3.7 Tiiviysmittaukset Jokaisessa rakennuksessa tehtiin tiiviysmittaukset. Tiiviysmittausten tavoitteena oli löytää rakennusten mahdolliset ilmavuotokohdat, parantaa asumisviihtyvyyttä ja lämpötaloutta. Tiiviysmittaaja tarvitsi tiedot rakennusten ylä- ja alapohjarakenteista, ulkoseinärakenteista, ilmanvaihdosta, ilmatilavuudesta ja vaipan alasta. Mittausten alussa selvitettiin ulko- ja sisälämpötilat, ilmanpaine ja tuulen nopeus. Tiiviysmittaus suoritettiin Minneapolis Blower Door model 4 -painekoelaitteistolla (kuva 10) Lämpötilamittauksissa sekä tuulen nopeuden määrityksessä käytettiin Veloci Calc Plus 8386A -monitoimimittaria. Tiiviysmittaus suoritettiin sekä ali- että ylipaineisena SFS-EN 13829 -standardin mukaisesti menetelmällä B. Rakennuksista ulos lähtevät ilmastointikanavat ja savuhormit oli tukittu (kuva 9) ja tarvittaessa teipattu. Kaikki ikkunat ja ovet olivat suljettuina kokeen aikana. Mittaustuloksista saatiin selville rakennuksen vaipan ilmavuotoluku n50 ja q50. Vuotoilmamäärä suhteutettuna rakennuksen ilmatilavuuteen antaa tulokseksi n50-luvun ja vuotoilmamäärä suhteutettuna mitattavan tilan vaipan pinta-alaan antaa tulokseksi q50- luvun. Uusi RakMk D3, joka astui voimaan 1.7.2012, määrittää ilmavuotoluvuksi q50- luvun. Kuva 9. Tukittu liesituulettimelta ulos lähtevä ilmastointikanava
12 Kuva 10. Mittauslaitteisto Minneapolis Blower Door model 4 4 Kohteet 4.1 Talo 1 Rakennus on vuonna 2008 valmistunut puuverhoiltu pakettitalo Helsingissä. Rakennus on 2-kerroksinen. Lisäksi rakennukseen kuuluu autotalli ja varasto, jotka on rakennettu asuinrakennuksen kylkeen. Rakennuksen piha-alue sijoittuu toiseen päätyyn ja taakse. Rakennuksessa asuu kaksi aikuista ja kaksi kouluikäistä lasta. Alakerrassa on keittiön, olohuoneen ja eteistilan lisäksi kodinhoitohuone, pesuhuone, sauna, wc, vaatehuone ja tuulikaappi. Rappusten alle on sijoitettu pieni varastotila. Yläkerrassa on neljän makuuhuoneen lisäksi kylpyhuone ja porrasaula.
13 Asuinrakennuksen huoneistoala on 130 m² ja autotallin ja varaston 29,2 m². Rakennusten yhteenlaskettu brutto-ala on 186 m². Rakennusten laskettu ilmatilavuus on 432 m³. Huonekorkeus alakerrassa on 2,59 m ja yläkerrassa 2,57 m. 4.1.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset Talon 1 eri rakennusosien U-arvot olivat seuraavat: ulkoseinät asunto 0,21 W/m²K ulkoseinät autotalli 0,35 W/m²K yläpohja asunto 0,13 W/m²K yläpohja autotalli 0,15 W/m²K alapohjat 0,20 W/m²K (tuulettuva) ovet asunto 1,4 W/m²K ovi autotalli 1,5 W/m²K ikkunat 1,2 W/m²K.
14 4.1.2 LVI-järjestelmä Rakennuksessa on koneellinen tulo- ja poistoilmajärjestelmä. Ilmanvaihtokoneena rakennuksessa on Vallox Digit SE (kuva 11), joka on sijoitettu autotallin päässä olevaan varastotilaan. Ilmanvaihtokoneessa on ristivirtakennolla toteutettu lämmöntalteenotto (LTO). Ilmanvaihtokoneessa on sähköinen tuloilman jälkilämmityksen säätö. Valmistajan ilmoittama LTO:n hyötysuhde on yli 60 %. Mittaamalla tarkastettiin, että ilmamäärät vastaavat suunnitelmissa esitettyjä ilmavirtoja. Kuva 11. LTO-kone VALLOX DIGIT SE Rakennus on kytketty kaukolämpöverkkoon. Lämmönjako tapahtuu vesikiertoisen lattialämmityksen avulla. Autotallissa ja varastossa on myös lattialämmitys. Rakennus on liitetty kaukolämpöön Danfossin PKL-113-lämmönjakokeskuksen (kuva 12) avulla. Lämmönjakokeskus sisältää lämpimän käyttövesipiirin lisäksi kaksi lämmityspiiriä. Tämä mahdollistaa mm. kosteiden tilojen lattialämmityksen toiminnan läpi vuoden riippumatta lattialämmityksen tarpeesta.
15 Kuva 12. Lämmönjakokeskus DANFOSS PKL-113 4.1.3 IAQ-mittaukset IAQ-mittauksia suoritettiin kahtena vuodenaikana. Vuoden 2012 helmikuussa tehtiin talviajan mittaukset ja kesäajan mittaukset kesä-elokuun välisenä aikana. Lähempi tarkastelu tehtiin lämmityskauden mittaustuloksista. Lämmityskauden mittaustuloksista selvisivät perheen käyttötottumukset sisälämpötilojen suhteen. Mittauksista kävi ilmi, että koko tarkastelujakson ajan sisälämpötilan keskiarvo oli 25,2 ⁰C. Myös kesäajan sisälämpötilan keskiarvo oli 25,2 ⁰C. Haastattelussa asukkaat kertoivat, että pienempikin sisälämpötila olisi ihan riittävä. Asukkaat olivat tottuneet lämpöiseen, koska heidän edellisessä kerrostaloasunnossaan sisälämpötila oli lämmityskaudella yli 25 ⁰C. Lämmityskaudella hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo oli 427,3 ppm ja kesäajan pitoisuudet 443,6 ppm. Hiilidioksidipitoisuudet olivat hyvällä tasolla, sillä ne täyttivät sisäilmaluokalle S1 asetetut tavoitearvot.
20:45:10 5:00:04 13:14:59 21:29:53 5:44:48 13:59:43 22:14:37 6:29:31 14:44:25 22:59:20 7:14:14 15:29:09 23:44:03 7:58:57 16:13:52 0:28:46 8:43:41 16:58:35 1:13:30 16 Alla olevassa kuvaajassa (kuva 13) näkyvä piikki hiilidioksidipitoisuudessa johtuu siitä, että perheellä oli yli kymmenen ihmistä vieraana kyseisenä aikana. ppm 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Lämpötila ⁰C Kosteus %rh Hiilidioksidi Lämpötila Kosteus 20.2. 21.2. 22.2. 23.2. 24.2. 25.2. 26.2. 27.2. Kuva 13. Otos talviajan IAQ-mittauksista 20.2. 27.2.2012 4.2 Talo 2 Rakennus on vuonna 2011 valmistunut puuverhoiltu pakettitalo Vantaalla. Rakennus on 2-kerroksinen. Rakennuksen piha-alue sijoittuu toiseen päätyyn ja rakennuksen sivulle. Rakennuksessa asuu kaksi aikuista ja kahdeksan kouluikäistä lasta. Alakerrassa on keittiön, olohuoneen ja eteishallin lisäksi kodinhoitohuone, pesuhuone, sauna, wc ja tekninen tila. Yläkerrassa on neljän makuuhuoneen lisäksi työhuone, aula ja pesuhuone.
17 Rakennuksen huoneistoala on 142 m². Rakennuksen yhteenlaskettu brutto-ala on 178 m². Rakennuksen laskettu ilmatilavuus on 372 m³. Huonekorkeus ala- ja yläkerrassa on 2,6 m. 4.2.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset Talon 2 eri rakennusosien U-arvot olivat seuraavat: ulkoseinät 0,17 W/m²K yläpohjat 0,09 W/m²K alapohjat 0,16 W/m²K (tuulettuva) ovet 1,00 W/m²K ikkunat 1,00 W/m²K.
18 4.2.2 LVI-järjestelmä Rakennuksessa on koneellinen tulo- ja poistoilmajärjestelmä. Ilmanvaihtokoneena rakennuksessa on Enerventin PINGVIN Eco ECE (kuva 14), joka on sijoitettu ensimmäisessä kerroksessa sijaitsevaan tekniseen tilaan. Ilmanvaihtokone on varustettu pyörivällä lämmönsiirtimellä. Ilmanvaihtokoneessa on sähköinen tuloilman jälkilämmityksen säätö. Valmistajan ilmoittama LTO:n hyötysuhde on yli 70 %. Mittaamalla tarkastettiin ilmamäärät, että ne vastaavat suunnitelmissa esitettyjä ilmavirtoja. Kuva 14. LTO-kone Enervent PINGVIN Eco ECE Rakennus on kytketty kaukolämpöverkkoon. Lämmönjako tapahtuu vesikiertoisen lattialämmityksen avulla. Rakennus on liitetty kaukolämpöön Danfossin Hertta-100- lämmönjakokeskuksen (kuva 15) avulla. Lämmönjakokeskus sisältää lämpimän käyttövesipiirin lisäksi lämmityspiirin. Lämmönjakokeskus on varustettu ECL Comfort 300- säätölaitteella, jonka avulla voi hallita koko lämmönjakokeskuksen toimintoja ja säätöjä.
19 Kuva 15. Danfoss Hertta-100 -lämmönjakokeskus 4.2.3 IAQ-mittaukset IAQ-mittauksia suoritettiin kahtena vuodenaikana. Vuoden 2012 helmikuussa tehtiin talviajan mittaukset ja kesäajan mittaukset kesä-elokuun välisenä aikana. Lähempi tarkastelu tehtiin lämmityskauden mittaustuloksista. Lämmityskauden mittaustuloksista selvisi perheen käyttötottumukset sisälämpötilojen suhteen. Mittauksista kävi ilmi, että koko tarkastelujakson ajan sisälämpötilan keskiarvo oli 23,1 ⁰C. Kesäajan sisälämpötilan keskiarvo oli 24,3 ⁰C. Lämmityskaudella hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo oli 664 ppm ja kesäajan pitoisuudet 513,7 ppm. Hiilidioksidipitoisuudet olivat hyvällä tasolla, sillä ne täyttivät pääosin sisäilmaluokalle S1 asetetut tavoitearvot ja huonoimmillaankin hiilidioksidipitoisuus oli sisäilmaluokan S2 vaatimusten mukainen. Korkeat hiilidioksidipitoisuudet johtuvat siitä, että talossa asuva kymmenhenkinen perhe on kuormittanut tiloja, joissa mittaus on ollut käynnissä. Alhaiset lukemat hiilidioksidipitoisuudessa kertovat puolestaan siitä, että asukkaat ovat olleet poissa kotoa (kuva 16).
19:01:09 1:30:19 7:59:28 14:43:36 21:12:45 3:41:54 10:11:04 16:40:13 23:09:23 5:38:32 12:07:41 18:36:51 1:06:00 7:35:09 14:04:18 20:33:28 3:02:37 9:31:46 16:00:55 20 1300 70,00 ppm 1200 1100 1000 60,00 50,00 Lämpötila ⁰C Kosteus %rh 900 800 700 600 500 400 40,00 30,00 20,00 10,00 Hiilidioksidi Lämpötila Kosteus 300 0,00 21.2. 23.2. 24.2. 25.2. 26.2. Kuva 16. Otos talviajan IAQ-mittauksista 21.2. 26.2.2012 4.3 Talo 3 Rakennus on vuonna 2008 valmistunut puurunkoinen ja puuverhoiltu pientalo Vihdissä. Talo on paikallaan rakennettu ns. pitkästä tavarasta. Rakennus on 2-kerroksinen. Rakennuksen etupihalle on rakennettu talousrakennus, jossa on autotalli ja varasto. Rakennuksen piha-alue sijoittuu toiseen päätyyn ja rakennuksen sivulle. Rakennuksessa asuu kaksi aikuista ja yksi kouluikäinen lapsi. Alakerrassa on keittiön, olohuoneen ja eteisen lisäksi monitoimitila, pesuhuone, sauna, wc ja tekninen tila. Yläkerrassa on kolmen makuuhuoneen lisäksi porrasaula, kylpyhuone ja vaatehuone. Asuinrakennuksen huoneistoala on 147 m² ja talousrakennuksen 31,6 m². Rakennusten yhteenlaskettu brutto-ala on 220 m². Asuinrakennuksen ilmatilavuus on 525 m³ ja talousrakennuksen 74 m³. Asuinrakennuksessa huonekorkeudet vaihtelevat, koska sisäkatto myötäilee vesikattoa, jonka kaltevuus on 27⁰. Olohuoneen sisäkaton korkeus
21 vaihtelee 4,26 m:n ja 6 m:n välillä, muiden alakerran huoneiden korkeudet vaihtelevat 2,2 m:n ja 2,65 m:n välillä. Yläkerran aulan korkeus on 2,64 m, ja muissa yläkerran huoneissa on vino sisäkatto. Talousrakennuksen huonekorkeus on 2,34 m. 4.3.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset Talon 3 eri rakennusosien U-arvot olivat seuraavat: ulkoseinät asunto 0,15 W/m²K ulkoseinät autotalli 0,20 W/m²K yläpohja asunto 0,10 W/m²K yläpohja autotalli 0,16 W/m²K alapohja asunto 0,15 W/m²K (maanvarainen) alapohja autotalli 0,18 W/m²K (maanvarainen) ovet asunto 1,10 W/m²K ovi autotalli 1,50 W/m²K ovi varasto 1,40 W/m²K ikkunat 1,10 W/m²K.
22 4.3.2 LVI-järjestelmä Rakennuksissa on koneellinen tulo- ja poistoilmajärjestelmä. Asuinrakennuksen Ilmanvaihtokone on Enervent LTR-3 eco EDE, joka on sijoitettu ensimmäisessä kerroksessa sijaitsevaan tekniseen tilaan. Ilmanvaihtokone on varustettu pyörivällä lämmönsiirtimellä. Ilmanvaihtokoneessa on sähköinen tuloilman jälkilämmityksen säätö. Ilmanvaihtoa ohjataan siten, että arkisin klo 8 14 on käytössä poissaoloasetus ja ilman vaihtuvuus lämmitettyä tilavuutta kohti on 0,10 1/h. Samalla sisäänpuhalluslämpötilaa pudotetaan yhdellä asteella +17 C:seen. Normaalikäytön aikana ilmanvaihtokerroin on 0,51 1/h, ilmanvaihtokoneen tehon ollessa 60 %. Tuloilman lämpötilaksi on asetettu lämmityskaudella +18 C. Kesäaikana on käytössä ns. yöviilennystoiminto, jolla ilmaa vaihdetaan yöaikana 80 %:n teholla. Valmistajan ilmoittama LTO:n hyötysuhde on yli 70 %. Rakennukseen kuuluu erillinen talousrakennus. Erillinen talousrakennus käsittää autotallin ja varaston. Talousrakennuksessa on oma lämmöntalteenotolla varustettu ilmanvaihtojärjestelmä. Kone on Enervent E-0 (kuva 17), jota on valmistettu vain 20 kpl virolaisen asiakkaan tilattua erikoiserän. Kauppa peruuntui, ja koneet jäivät valmistajan varastoon pölyttymään. IV-kone on matala kattoa vasten asennettava malli ristivirtalämmönsiirtimellä. Varustelu on niukka, eikä mm. sähköistä jälkilämmityspatteria ole asennettu. Kone on 4-nopeuksinen, ja maksimi-ilmavirta on n. 80 l/s. Kun tuloilman lämpötila laskee alle +8 C:seen, katkaisee automatiikka puhaltimien toiminnan kennon jäätymisen estämiseksi. Kovilla pakkasilla kone käy jaksoittain välillä pysähtyen ja käynnistyen. Sekä asuinrakennuksen että talousrakennuksen ilmamäärät tarkastettiin mittaamalla, että ne vastaavat suunnitelmissa esitettyjä ilmavirtoja.
23 Kuva 17. Talousrakennuksen LTO-kone Enervent E-0 Rakennusten lämmitys hoidetaan Daikin Altherma -vesi-ilmalämpöpumpulla, jonka nimellisteho vastaa kohteen (asuinrakennus + talousrakennus) mitoituslämmitystehoa. Ulkoyksikössä (kuva 18) on invertteri-säätöinen kompressori, jonka kierrosluku muuttuu portaattomasti tehontarpeen mukaan. Lämmitysverkoston vesi ei kierrä ulkoyksikössä, vaan lämpöpumpun sisäyksikössä on lämmönvaihdin, jossa lämpö siirtyy kylmäainepiiristä lämmityspiirin veteen. Lämmönjakojärjestelmänä on vesikiertoinen lattialämmitys, myös talousrakennuksessa. Asuinhuoneissa putkitus on toteutettu kahdella kiertopiirillä, ns. ulko- ja sisäpiirillä. Ulkopiiri kiertää tiheällä putkivälillä (10 cm) ulkoseinän lähialueet ja harvemmalla putkivälillä (15 cm) oleva piiri sisemmät alueet. Sisäpiiri on kytketty huonetermostaatin taakse. Lämmityspiirin menoveden lämpötilaa ohjataan ulkolämpötilan mukaan asetetun lämmityskäyrän ohjaamana. Talousrakennuksen lämmityspiireissä ei ole termostaattia lainkaan, ja sisälämpötila lämmityskaudella on +18 ⁰C +20 C. Vesivirtaus on kuristettu jo niin pieneksi, että lisäkuristaminen ei tule kyseeseen jäätymisvaaran vuoksi.
24 Lämpöpumppu on ohjelmoitu siten, että ulkolämpötilan alittaessa 7 C sallitaan järjestelmän sähkövastusten osallistuminen lämmitysveden lämmittämiseen. Käyttöveden lämmitys hoidetaan myös vesi-ilmalämpöpumpulla. Järjestelmässä on vaihtoventtiili, joka ohjaa kiertoveden lämminvesivaraajan kierukkaan lämmittämään varaajan (300 l) vesitilavuutta. Silloin ei lattialämmityspiirille jaeta lämpöä. Käyttöveden lämmitys on jaksottaista ja sitä lämmitetään päivittäin klo 17.30 20.30. Lämpimän käyttöveden asetusarvoksi on valittu +50 C, mikä on jonkin verran alle viranomaisohjeen. Mahdollista Legionellaa torjutaan siten, että kerran viikossa järjestelmä ajaa ns. hygieniatoiminnon, jossa varaajan veden lämpötila nostetaan +65 C:seen. Mitään ongelmaa ei ole ilmennyt neljän vuoden käyttökokemuksen aikana. Koska käyttöveden lämpötila on merkittävästi korkeampi lattialämmityspiirin veden lämpötilaan nähden, ei ulkoilmasta otettu energia riitä yksin lämmittämään käyttövettä, vaan useimmiten tarvitaan sähkövastusta veden lämmittämiseen. Kuva 18. Daikin Altherma -vesi-ilmalämpöpumpun ulkoyksikkö
17:30:43 0:16:27 7:02:11 13:47:54 20:33:38 3:19:21 10:05:05 16:50:48 23:36:31 6:22:14 13:07:57 19:53:41 2:39:24 9:25:07 16:10:50 22:56:33 5:42:17 12:28:00 19:13:43 1:59:26 25 4.3.3 IAQ-mittaukset IAQ-mittauksia suoritettiin sekä kesällä että talvella 2012. Talviajan mittaukset tehtiin helmikuussa ja kesäajan mittaukset kesä-elokuun välisenä aikana. Lähempi tarkastelu tehtiin lämmityskauden mittaustuloksista. Lämmityskauden mittaustulokset selvensivät perheen käyttötottumuksia sisälämpötilojen suhteen. Mittauksista kävi ilmi, että koko tarkastelujakson ajan sisälämpötilan keskiarvo oli 22,6 ⁰C, mikä on 1,6 asteen verran normaalia lämmityskauden sisälämpötilaa korkeampi. Kesäajan sisälämpötilan keskiarvo oli 24,2 ⁰C. Lämmityskaudella hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo oli 484,2 ppm ja kesäajan pitoisuudet 395,1 ppm. Hiilidioksidipitoisuudet olivat hyvällä tasolla koko mittausjakson ajan, sillä ne täyttivät sisäilmaluokalle S1 asetetut tavoitearvot. Hiilidioksidipitoisuuksien hyppelystä huomaa, miten perhe on kuormittanut tiloja, joissa mittaus on ollut käynnissä. Matalat pitoisuudet kertovat siitä, että asukkaat ovat olleet silloin töissä ja koulussa (kuva 19). 700 40,00 ppm 650 600 35,00 30,00 Lämpötila ⁰C Kosteus %rh 550 25,00 500 450 20,00 15,00 Hiilidioksidi Lämpötila 400 10,00 Kosteus 350 5,00 300 0,00 21.2. 22.2. 23.2. 24.2. 25.2. 26.2. 27.2. Kuva 19. Otos talviajan IAQ-mittauksista 21.2. 27.2.2012
26 4.4 Talo 4 Rakennus on vuonna 1953 rakennettu rintamamiestalo Espoossa. Taloa on vuosien varrella remontoitu. Taloa on lisälämmöneristetty vuonna 2000, ja samalla talo on saanut uuden puisen ulkoverhouksen. Rakennus on 2 ½ -kerroksinen. Rakennuksen sivulle on rakennettu autotalli ja varastorakennus. Rakennuksen piha-alue sijoittuu toiseen päätyyn ja rakennuksen sivulle. Rakennuksessa asuu kaksi aikuista, kaksi lähes täysiikäistä lasta ja koira. Kellarissa on pesuhuone, sauna, pukuhuone, wc, makuuhuone, varasto ja tekninen tila. Ensimmäisessä kerroksessa on keittiö, olohuone, ruokailutila, wc, eteinen ja kuisti. Yläkerrassa on kaksi makuuhuonetta ja wc. Rakennuksen huoneistoala on 185 m² ja autotallin 25 m². Rakennusten yhteenlaskettu brutto-ala on 259 m². Rakennusten ilmatilavuus on 534 m³. Huonekorkeus kellarissa on 2,3 m ja ensimmäisessä kerroksessa ja yläkerrassa 2,6 m. 4.4.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset Talon 4 eri rakennusosien lasketut U-arvot (rakenteita ei ole purettu) olivat seuraavat: ulkoseinät kellari 0,24 W/m²K - 0,38 W/m²K ulkoseinät kuisti 0,42 W/m²K ulkoseinät asunto 0,24 W/m²K ja 0,33 W/m²K ulkoseinät autotalli 0,26 W/m²K yläpohjat asunto 0,19 W/m²K 0,68 W/m²K yläpohja autotalli 0,28 W/m²K alapohja asunto 0,20 W/m²K (maanvarainen)
27 alapohja autotalli 0,28 W/m²K (maanvarainen) ovet kellari 1,4 W/m²K ja autotalli 1,8 W/m²K ikkunat 1,4 W/m²K 3,10 W/m²K. 4.4.2 LVI-järjestelmä Rakennuksessa on koneellinen tulo- ja poistoilmajärjestelmä. Yläkerran ja ensimmäisen kerroksen ilmanvaihtokoneena rakennuksessa on Enervent LTR-3 (kuva 20) ilman jälkilämmityspatteria. LTO-kone on sijoitettu yläkerrassa sijaitsevaan sivu-ullakkoon. Ilmanvaihtokone on varustettu pyörivällä lämmönsiirtimellä. Valmistajan ilmoittama LTO:n hyötysuhde Enerventin LTR-3-ilmanvaihtokoneelle on yli 70 %. Kuva 20. Yläkerran ja 1. kerroksen ilmanvaihtokone Enervent LTR-3
28 Kellarikerroksen ilmanvaihtokoneena on Onninen LTO 110 K (kuva 21). Kellarin ilmanvaihtokoneessa on ristivirtakennolla toteutettu lämmöntalteenotto. Ilmanvaihtokoneessa on sähköinen tuloilman jälkilämmityksen säätö, joka on kytketty pois toiminnasta. Konetta ohjataan vuorokausi- ja viikkokellolla, ja siinä on käytönajan tehostus ajastimella. Valmistajan ilmoittama LTO:n hyötysuhde on noin 50 %. Mittaamalla tarkastettiin, että ilmamäärät vastaavat suunnitelmissa esitettyjä ilmavirtoja. Kuva 21. Kellarikerroksen LTO-kone ONNINEN LTO 100 K
29 Rakennus on kytketty kaukolämpöverkkoon. Lämmönjako tapahtuu vesiradiaattoreiden avulla. Autotallissa ja varastossa on myös vesiradiaattorit. Rakennus on liitetty kaukolämpöön LPM:n PKL-57/12 -lämmönjakokeskuksen (kuva 22) avulla. Lämmönjakokeskus sisältää lämpimän käyttövesipiirin lisäksi lämmityspiirin. Kuva 22. Lämmönjakokeskus LPM PKL 57/12
19:30:03 3:14:03 10:58:04 18:42:05 2:26:05 10:10:06 17:54:07 1:38:07 9:22:08 17:06:08 0:50:09 8:34:09 16:18:10 0:02:10 7:46:11 15:30:11 23:14:12 6:58:12 14:42:13 22:26:13 6:10:13 30 4.4.3 IAQ-mittaukset IAQ-mittauksia suoritettiin kahtena vuodenaikana. Vuoden 2012 maaliskuussa tehtiin talviajan mittaukset ja kesäajan mittaukset kesä-elokuussa. Lähempi tarkastelu tehtiin lämmityskauden mittaustuloksista. Lämmityskauden mittaustuloksista selvisivät perheen käyttötottumukset sisälämpötilojen suhteen. Mittauksista kävi ilmi, että koko tarkastelujakson ajan sisälämpötilan keskiarvo oli 20,0 ⁰C. Kesäajan sisälämpötilan keskiarvo oli 22,3 ⁰C. Lämmityskaudella hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo oli 439 ppm ja kesäajan pitoisuudet 364,1 ppm. Hiilidioksidipitoisuudet olivat hyvällä tasolla, sillä ne täyttivät sisäilmaluokalle S1 asetetut tavoitearvot. Hiilidioksidipitoisuudet vaihtelivat selkeästi asukkaiden läsnäolon mukaan (kuva 23). 650 40 ppm 600 550 500 450 400 350 35 30 25 20 15 10 5 Lämpötila ⁰C Kosteus %rh Hiilidioksidi Lämpötila Kosteus 300 0 21.3. 22.3. 23.3. 24.3. 25.3. 26.3. 27.3. 28.3. Kuva 23. Otos talviajan IAQ-mittauksista 21.3. 28.3.2012
31 4.5 Talo 5 Rakennus on vuonna 2009 valmistunut massiivinen kivirakenteinen Paroc-passiivitalo Vantaalla. Rakennus on 2-kerroksinen paritalo. Rakennuksen sivulle on rakennettu autokatos. Rakennuksen piha-alue sijoittuu toiseen päätyyn ja rakennuksen sivulle. Rakennuksessa asuu kaksi aikuista. Alakerrassa on aulan, kuntosalin ja askarteluhuoneen lisäksi kodinhoitohuone, pesuhuone, sauna, wc ja tekninen tila. Yläkerrassa on makuuhuoneen lisäksi olohuone, keittiö, kylpyhuone, wc ja vaatehuone. Rakennuksen huoneistoala on 210 m². Rakennuksen yhteenlaskettu brutto-ala on 259 m² ja rakennuksen laskettu ilmatilavuus on 534 m³. Huonekorkeus alakerrassa on n. 2,45 m. Yläkerrassa huonekorkeudet vaihtelevat 3,0 m:n ja 4,1 m:n välillä, koska sisäkatto myötäilee vesikattoa. 4.5.1 Rakenteiden lämmöneristysvaatimukset Talon 5 eri rakennusosien U-arvot olivat seuraavat: ulkoseinät 0,09 W/m²K yläpohjat 0,07 W/m²K alapohjat 0,10 W/m²K (maanvarainen) ovet 0,7 W/m²K ikkunat 0,7 W/m²K.
32 4.5.2 LVI-järjestelmä Rakennuksessa on koneellinen tulo- ja poistoilmajärjestelmä. Ilmanvaihtokoneena rakennuksessa on Enerventin Pelican eco PRO Greenair HP, joka on sijoitettu alakerrassa sijaitsevaan tekniseen tilaan. Ilmanvaihtokone on varustettu pyörivällä lämmönvaihtimella ja integroidulla lämpöpumpulla. Ulkoilmakanavaan on asennettu nestekiertoinen esilämmityspatteri, joka on liitetty noin 90 metrin pituisiin maalämpökiertoihin. Maalämpöputkisto kiertää anturoiden ympärillä, ja maalämmöllä esilämmitetään ja jäähdytetään ilmanvaihtokoneen ottamaa ulkoilmaa. Ilmanvaihdon tuloilman pääte-eliminä on sähkövastuksin varustetut RC-Linjan pääte-elinlämmittimet, joilla voidaan tarvittaessa lämmittää asuntoa. Lämmitysyksiköitä ohjataan ECO-säätimillä (kuva 24). Säädin mittaa huonelämpötilaa ja ohjaa sen mukaan tuloilmalaitteessa olevaa sähkölämmityspatteria. Kuva 24. ECO säädin lämmityksen ohjaukseen 4.5.3 IAQ-mittaukset IAQ-mittauksia suoritettiin kesällä 2012. Kesäajan mittaukset tehtiin kesä-elokuussa. Lähempi tarkastelu tehtiin kesäajan mittaustuloksista. Mittauksista kävi ilmi, että koko tarkastelujakson ajan sisälämpötilan keskiarvo oli 23,6 ⁰C.
17:38:41 11:06:26 4:34:11 22:01:57 15:29:42 8:57:28 2:25:13 19:52:59 13:20:44 6:48:29 0:16:15 17:44:00 11:11:45 4:39:31 22:07:16 15:35:02 9:02:47 2:30:33 19:58:18 13:26:04 6:53:49 33 Lämmityskaudella hiilidioksidipitoisuuden keskiarvo oli 439 ppm ja kesäajan pitoisuudet 359,3 ppm. Hiilidioksidipitoisuudet olivat hyvällä tasolla, sillä ne täyttivät sisäilmaluokalle S1 asetetut tavoitearvot. Hiilidioksidipitoisuudet vaihtelivat asukkaiden läsnäolon mukaan. Alla olevasta kuvaajasta (kuva 25) selviää, että asukkaat olivat juhannuksen poissa kotoa. 750 700 ppm 650 600 550 500 450 400 350 300 250 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Lämpötila ⁰C Kosteus %rh Hiilidioksidi Lämpötila Kosteus 15.6. 17.6. 19.6. 21.6. 23.6. 25.6. 27.6. 30.6. Kuva 25. Otos kesäajan IAQ-mittauksista 15.6. 30.6.2012 5 Energialaskelmat 5.1 Laskennan kulku Aluksi jokaisesta kohteesta etsittiin pohjakuvat, leikkauskuvat ja tiedot rakenteista. Niiden avulla sain laskettua rakennusten huoneistoalat, rakennustilavuudet, bruttoalat, ilmatilavuudet ja eri rakennusosien pinta-alat. Rakenteista piti selvittää ulkoseinien, yläpohjien, alapohjien, ovien ja ikkunoiden pinta-alat ja U-arvot. Lisäksi ikkunoiden ilmansuunnat piti saada selville.
34 Selvitin erilaisten laskentaohjelmien sopivuutta ja saatavuutta käyttööni. Löysin tarkoitukseen sopivan laskentaohjelman D.O.F. tech Oy:n sivuilta. D.O.F. tech Oy:llä on erilaisia rakennusalan laskenta- ja mitoitusohjelmia. Soitin D.O.F. tech Oy:n Marko Saikkoselle ja tiedustelin häneltä mahdollisuudesta ladata DOF-Energia-ohjelma omalle tietokoneelle, jotta pääsisin suorittamaan projektiin liittyviä energialaskelmia. Marko Saikkonen antoi minulle luvan käyttää heidän ohjelmaansa työssäni, ja sain tarvittavat tunnukset ja salasanat ohjelman lataamista varten. Hän oli muutenkin hyvin avulias ja antoi hyviä neuvoja tulevia energialaskelmia varten. Saatuani laskentaohjelman ladattua kotikoneelle aloitin varsinaisen laskennan. Syötin laskentaohjelmaan kohteen päätiedot, tiedot rakenneosista, ilmanvaihdosta, käyttövedestä ja sähkölaitteista. Laskennan lopputuloksena saatiin selville rakennusten ostoenergian tarve, jonka yksikkönä käytetään kwh/vuosi. Ohjelmasta sai myös tulostettua energiaselvityksen ja energiatodistuksen. 5.2 Laskentaohjelma Energiaselvitysten laskennassa käytin D.O.F. tech Oy:n energianlaskentaohjelmaa DOF-Energia 2.0. DOF-Energia 2.0 -ohjelmalla arvioidaan rakennuksen energiantarvetta RakMK D5 2007:n mukaisesti. Ohjelmalla sai luotua energiaselvityksen RakMK D5 2007:n ja RakMK D3 2007/2010:n mukaisesti ja energiatodistuksen ympäristöministeriön asetusten ja RakMK D5 2007:n mukaisesti. DOF-Energia-ohjelmaa voi käyttää myös olemassa olevien rakennusten energiansäästötoimenpiteiden vaikutusten arviointiin. D.O.F. tech Oy:n sivuilla on erilaisia malliesimerkkejä, ja siellä on myös ohjeita energiaselvitysten ja energiatodistusten luomiseen DOF-Energia-ohjelmalla.
35 Kuva 26. Otos DOF-Energia 2.0 -ohjelmaan syötetyistä tiedoista 5.3 RakMK D5:n laskentaan perustuva energiaselvitys Suomen rakentamismääräyskokoelma osan D5 laskentaan perustuvan energiaselvityksen tein DOF-Energia 2.0 -ohjelmalla. Laskennalla sai luotua RakMK D5 2007:n ja RakMK D3 2007/2010:n mukaisen energiaselvityksen. Laskennalla selvitettiin rakennusten teoreettinen ostoenergian tarve. Laskentaohjelmaan valittiin laskentamallin tyypiksi laskentaan perustuva energiaselvitys. Seuraavaksi ohjelmaan syötettiin kohteiden lähtötiedot, joihin lukeutuvat lämpötila- ja säteilytiedot sekä rakenteelliset tiedot (kuva 27). Rakenteellisiin tietoihin kuuluvat tilat ja rakenneosat. Tilan määrittelyyn tulivat rakennusten päätiedot (kuva 26), lämmitysjärjestelmien lämpöhäviöenergiat ja jäähdytys. Rakenneosan tietoihin syötettiin kaikkien rakennusosien U-arvot ja pinta-alat. Seuraavaksi tehtiin ilmanvaihdon, lämpimän käyttöveden ja sähkölaitteiden määrittely. Kun kaikki tarvittavat tiedot oli syötetty ohjelmaan, tuloksena ohjelmasta saatiin tuotettua laskennallinen energiaselvitys.
36 Kuva 27. Lähtötietojen hallinta-ikkuna (tilat ja rakenneosat) 5.4 Toteutuneeseen kulutukseen perustuva energianlaskenta Toteutuneeseen energiankulutukseen perustuvaa laskentaa varten piti laskea normeerauskerroin. Normeerauskertoimen laskenta:
37 Normeeratun toteutuneen kulutuksen kaava: Rakennusten vuotuinen energiankulutus saatiin laskemalla yhteen koko vuoden lämmitysenergian kulutus ja muu sähkönkulutus, mittaroidut lukemat vuodelta 2012. Esimerkkilaskelma Talo 1: Kaukolämmön kulutus 26 760 kwh (tilojen lämmitys + lämmin käyttövesi) Sähkönkulutus 10 887 kwh Vuotuinen kulutus (kaukolämpö + sähkö) 37 647 kwh Bruttoala 186,48 m² Normeerattu toteutunut energian kulutus:
38 5.5 Kohteiden kulutustiedot vuodelta 2012 Talojen lämmitys- ja sähköenergian kulutustiedot ja yhteenlasketut normeeratut kokonaisenergiankulutukset olivat seuraavat: Talo 1: Kaukolämmön kulutus 26 760 kwh (tilojen lämmitys + lämmin käyttövesi) Sähkönkulutus 10 887 kwh Vuotuinen kulutus (kaukolämpö + sähkö) 37 647 kwh Normeerattu toteutunut energiankulutus 192 kwh/brm² Talo 2: Kaukolämmön kulutus 15 200 kwh (tilojen lämmitys + lämmin käyttövesi) Sähkönkulutus 17 429 kwh Vuotuinen kulutus (kaukolämpö + sähkö) 32 629 kwh Normeerattu toteutunut energiankulutus 175 kwh/brm² Talo 3: Lämmitysenergian kulutus 8 511 kwh (tilojen lämmitys + lämmin käyttövesi) Sähkönkulutus 14 761 kwh (sisältäen lämmitysenergiankulutuksen)
39 Vuotuinen kulutus 14 761 (lämmitys + sähkö) Normeerattu toteutunut energiankulutus 64 kwh/brm² Talo 4: Kaukolämmön kulutus 13 100 kwh (tilojen lämmitys + lämmin käyttövesi) Sähkönkulutus 8 350 kwh Vuotuinen kulutus (kaukolämpö + sähkö) 21 450 kwh Normeerattu toteutunut energiankulutus 79 kwh/brm² Talo 5: Lämmityslaitteiden energian kulutus 4 940 kwh (tilojen lämmitys + lämmin käyttövesi) Sähkönkulutus 10 285 kwh (sisältäen lämmitysenergiankulutuksen) Vuotuinen kulutus 10 285 (lämmitys + sähkö) Normeerattu toteutunut energiankulutus 42 kwh/brm² Seuraavassa kaaviossa (kuva 28) on vertailtu talojen toteutuneita energiankulutuksia. Suurin kokonaisenergiankulutus oli talossa 1, jossa sisälämpötilat olivat korkeimmat ja vedenkulutus oli myös seurantakohteista suurin.
40 250 Toteutunut energiankulutus kwh/brm² 200 150 100 Toteutunut kulutus 50 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kuva 28. Toteutunut normeerattu kokonaisenergiankulutus kwh/brm² 5.6 Vertailu/analyysi 5.6.1 Vedenkulutus Vedenkulutuksen osalta vertailu tehtiin kohteiden välillä sillä, paljonko vettä kulutettiin vuodessa (m³/vuosi) (kuva 29) ja paljonko yksi asukas kulutti vettä vuorokauden aikana (dm³/henk./vrk) (kuva 30). Jokainen suomalainen käyttää vettä keskimäärin 155 litraa vuorokaudessa. Vedenkulutuksen tavoitetaso on noin 130 litraa vuorokaudessa asukasta kohden. Jokaisessa kohteessa saavutettiin vedenkulutuksessa tavoitetaso. (7.)
41 350 Vedenkulutus 300 250 200 150 m³/vuosi 100 50 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kuva 29. Vedenkulutus vuodessa (m³/vuosi) Talon 2 suuri vedenkulutus vuodessa johtuu asukkaiden lukumäärästä. Talossa asuu kymmenen asukasta. 140 Vedenkulutus 120 100 80 60 dm³/henk/vrk 40 20 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kuva 30. Vedenkulutus asukasta kohti vuorokaudessa
42 5.6.2 Sähkönkulutus Sähkönkulutuksessa tehtiin vertailua siitä, kuinka paljon vuodessa oli sähkön kokonaiskulutus (kwh/vuosi) (kuva 31) ja sähkönkulutus bruttoalaa kohti (kwh/brm²) (kuva 32). Taloissa 3 ja 5 sähkönkulutukseen sisältyy tilojen ja lämpimän käyttöveden lämmitysenergiat. Sähkönkulutus 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 kwh/a Kuva 31. Sähkönkulutus vuodessa kwh/vuosi 140 120 100 80 Sähkönkulutus 60 kwh/brm² 40 20 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kuva 32. Sähkönkulutus bruttoalaa kohti kwh/brm²
43 Kun sähkölämmitysluonteinen kulutus vähennetään muusta sähkönkulutuksesta, on laitteiden keskimääräinen sähkönkulutus pientalossa (120 m², 4 asukasta) noin 7 000 kwh vuodessa, kun taas korkeamman varustelutason pientalossa (180 m², 4 asukasta), voi vuosikulutus nousta 10 000 kwh:iin (8.) Tarkastelin esimerkin muodossa sähkönkulutusta myös henkilötasolla, eli paljonko yksi henkilö kulutti sähköä kussakin kohteessa (kuva 33). Taloissa 3 ja 5 sähkönkulutus henkilöä kohti vuodessa näyttää suurelta, koska niissä sähkönkulutukseen sisältyy myös tilojen ja lämpimän käyttöveden lämmitysenergiat. Tämä tarkastelu kiinnosti, koska RakMk D3 2012:n ja 1.6.2013 voimaanastuvan energiatodistusasetuksen mukaisen energiatodistuksen, energiaselvityksen ja E-luvun laskennassa eri energiamuotojen kertoimilla on merkitystä. Sähkölämmityksen energiamuotokerroin on kaikista lämmitysmuodoista korkein. Rakennuksen kokonaisenergiankulutus (E-luku) saadaan kertomalla ostoenergian tarve energiamuotokertoimella eli sähköä lämmitysmuotona käyttäviä rangaistaan uudessa laskennassa. 6000,0 Sähkönkulutus 5000,0 4000,0 3000,0 2000,0 kwh/henkilö/vuosi 1000,0 0,0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kuva 33. Sähkönkulutus kwh/henkilö vuodessa
44 5.6.3 Sisälämpötilat Seurantamittauksissa sisälämpötilat vaihtelivat eri kohteissa reilusti. Kesäajan mittauksissa keskiarvo lämpötilat vaihtelivat 22,3 ⁰C:n ja 25,2 ⁰C:n välillä ja talviajan mittauksissa 20 ⁰C:n ja 25,2 ⁰C:n välillä. Kesäajan mittausjakson pituus oli n. 2,5 kk, ja lämmityskauden mittausjakso oli viikon mittainen (kuva 34). Lämpötilakeskiarvot 28 26 Lämpötila ⁰C 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kesä ⁰C Talvi ⁰C Kuva 34. Sisälämpötilojen keskiarvot kesä- ja talviajan seurantamittauksissa 5.6.4 Vertailu laskennallisten ja todellisten energiatehokkuuksien välillä Kaikista kohteista laskettiin rakennuksien kokonaisenergiankulutus RakMK D5 2007:n ja RakMK D3 2007/2010:n mukaisilla arvoilla. Laskenta tehtiin, kuten se tehdään rakennuslupaa hakiessa. Silloin ei tiedetä rakennuksen ilmavuotolukua, ilmanvaihtokoneen vuosihyötysuhdetta, asukkaiden lukumäärää eikä todellisia ilmamääriä.
45 Seuraavaksi laskettiin energiankulutukset korjatuilla arvoilla. Kaikissa kohteissa tehtiin tiiviysmittaukset, jotta saatiin selville todelliset ilmavuotoluvut, ilmanvaihtokoneiden todelliset vuosihyötysuhteet ja ilmamäärät selvitettiin ja asukkaiden lukumäärät saatiin haastatteluissa selville. Viimeiseksi laskettiin rakennusten kokonaisenergiankulutukset toteutuneilla arvoilla, siihen tarvittiin jokaisen kohteen vuotuinen kulutus vuonna 2012. Vuotuinen kulutus normeerattiin oman paikkakunnan vertailupaikkakuntaan, jotta kulutukset olisivat vertailukelpoisia laskennallisiin kulutuksiin verrattuna (kuva 35). Kokonaisenergiankulutus kwh/brm² 250 200 150 100 D5-arvot Korjatut arvot Toteutuneet arvot 50 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kuva 35. Vertailu laskennallisten ja toteutuneiden energiankulutusten välillä
46 5.6.5 Tiiviysmittaukset Jokaisessa kohteessa tiiviysmittaukset suoritettiin sekä ali- että ylipaineisena viidellä eri paine-erolla vaipan yli. Vuotoilmamäärä suhteutettuna rakennuksen ilmatilavuuteen antaa ilmavuotoluvun n50 (1/h) ja rakennuksen vuotoilmamäärä suhteutettuna mitattavan tilan vaipan pinta-alaan antaa ilmavuotoluvun q50 (m³/hm²). Tutkimuksen kaikki rakennukset oli RT 80-10974-kortin luokituksen mukaan ilmatiiviydeltään hyviä. Talo 1:n, 2:n ja 3:n tulos oli tavanomaista parempi verrattuna muihin samanikäisiin rakennuksiin. Talo 4:n tulos oli huomattavasti tavanomaista parempi, kun sitä verrattiin muihin saman ikäisiin rakennuksiin. Talo 5 oli ilmatiiviydeltään erinomainen, ja rakennus täytti passiivitalolle määritetyn ilmatiiviyskriteerin (ilmavuotoluku n50 0,6 1/h) (kuva 36). 4,5 4 3,5 3 2,5 2 n50-luku q50-luku 1,5 1 0,5 0 Talo 1 Talo 2 Talo 3 Talo 4 Talo 5 Kuva 36. Vertailu eri kohteiden ilmavuotolukujen välillä
47 Rakennukset luokitellaan tiiviysmittausten perusteella seitsemään eri luokkaan. Kuvassa 37 on esitetty eri tiiviysmittausluokkien raja-arvot. Kuva 37. Tiiviysmittausluokituksen asteikko (Talo 1:n tiiviysmittausraportista)