Ilmalämpöpumppujen lämmönluovutus ja vuosilämpökertoimet erilaisissa käyttötilanteissa Lämpöpumppupäivä 1.12.2015 Ari Laitinen VTT

Ilmalämpöpumppujen lämmönluovutus ja vuosilämpökertoimet erilaisissa käyttötilanteissa Lämpöpumppupäivä 1.12.2015 Ari Laitinen VTT

Esityksen sisältö Tausta & tavoitteet Rakennukset Ilmalämpöpumput Laskentatyökalu Alustavia tulosesimerkkejä Yhteenveto 1.12.2015 2

Projektin taustaa Hankkeessa mukana Ympäristöministeriö Sulpu VTT Taustalla on määräysten päivitystarve Uudisrakentaminen Korjausrakentaminen 1.12.2015 3

Projektisuunnitelma / tavoitteet Selvittää ilma-ilmalämpöpumppujen mahdollisuuksia hyödyntää uusiutuvaa energiaa pientaloissa ja määrittää reunaehdot tälle hyödyntämiselle. Laskennallisessa tarkastelussa reunaehtoina ovat rakennusten lämmitystehontarpeet, rakennusten massoittelu, ilma-ilmalämpöpumpun lämmöntuotto- ja ääniominaisuudet sekä käyttäjän vaikutukset 1.12.2015 4

Ilmalämpöpumppujen rooli uusiutuvan energian tuotossa Yhteensä säästö (=uusiutuvan energian käyttö) tilastokeskuksen mukaan on 2,4 TWh/a Asennettuja ilma-ilmalämpöpumppuja 520000 kappaletta Elvarin tulos : Suurimmassa osassa kohteita kokonaisenergiakulutus laski 1 000 5 000 kwh vuodessa. Suurin mitattu kohdekohtainen energiansäästö oli yli 8 000 kwh. Elvari = Sähkölämmityksen tehostamisohjelma Motiva, Energiateollisuus, yritykset 1.12.2015 5

Rakennukset

Tarkasteltavat rakennukset Tarkasteltavat rakennukset ovat samoja, joita käytettiin ympäristöministeriön energiatehokkuusvaatimusten kustannusoptimaalisuustarkasteluissa 2-kerroksinen (uusi rakennus) Nykymääräysten mukainen Passiivitaso Vanhoilla rakenteilla 1-kerroksinen (vanha rakennus) Vanhoilla rakenteilla Peruskorjattu 1.12.2015 7

Erillinen pientalo - uudisrakennus Lattiapinta-ala 180 m 2 Tilavuus 468 m 3 ; ulkovaipan pinta-ala 383 m 2 U-arvot ulkoseinä 0,17 W/(m 2 K) yläpohja 0,09 W/(m 2 K) alapohja 0,16 W/(m 2 K) ovet ja ikkunat 1,0 W/(m 2 K) Ilmanpitävyys q 50 = 2 m 3 /(h m 2 ) Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhde 45% 130 kwh/m 2, a (sähkö 30 kwh/m 2, a; lämpö 100 kwh/m 2, a) Lämmitysenergiantarve 14 MWh/a Passiivitaso U seinä = 0,08 W/(m 2 K); U yläpohja = 0,05 W/(m 2 K); U alapohja = 0,10 W/(m 2 K) U ikkunat = 0,8 W/(m 2 K) ; U ovet = 0,8 W/(m 2 K) LTO 80 % Lämmitysenergiantarve 5 MWh/a 1.12.2015 8

Pohjapiirustukset 1. Kerros 2. Kerros 0.75 m f1 0.75 m f1 PH MH Aula MH f4 f2 f4 f2 Portaikko Portaikko OH MH MH f3 f3 1.12.2015 9

Erillinen pientalo - korjauskohde Lattiapinta-ala 136 m 2 Tilavuus 352 m 3 ; ulkovaipan pinta-ala 402 m 2 U-arvot alapohja 0,38 W/(m 2 K) ulkoseinä 0,50 W/(m 2 K) yläpohja 0,27 W/(m 2 K) Ovet ja ikkunat 1,1 W/(m 2 K) ja 2,5 W/(m 2 K) Ilmanpitävyys q 50 = 6 m 3 /(h m 2 ) Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhde 0% 397 kwh/m 2, a (sähkö 30 kwh/m 2, a; lämpö 366 kwh/m 2, a) Lämmitysenergiantarve 25 MWh/a Peruskorjaustapaus: U seinä = 0,17 W/(m 2 K); U yläpohja = 0,09 W/(m 2 K); U alapohja = 0,38 W/(m 2 K) 1.12.2015 10

Pohjapiirustus 1. Kerros f1 S f4 f2 PH ET+K+OH VH VH WC AT MH MH MH f3e f3d f3b f3a f3c 1.12.2015 11

Ilmalämpöpumppujen ominaisuudet

Mallinnuksessa käytetyt tiedot Lämpötekniset ominaisuudet (lämpöteho, COP) Scanofficen julkaisemat mittaukset (www.scanoffice.fi) Energimyndighetenin julkaisemat mittaukset (www.energimyndigheten.se) Energiamerkintä Eurovent (www.eurovent-certification.com) Äänitekniset ominaisuudet Valmistajan antama äänenpainetaso 1.12.2015 13

Mitatut tehot & COP Energimyndigheten & VTT 1.12.2015 14

Äänenpainetasot / RakMk C1 1.12.2015 15

Laitteiden äänitehotasot / Ecodesign vaatimukset 206/2012 Lp = Lw x 10 x log (A/4) Jossa: Lp = Äänenpainetaso Lw = Lähteen äänitehotaso A = Äänenvaimennuksen määrä, eli valikoiva absorptiokerroin x pinta-ala. Tehokas äänenvaimennus huoneessa alentaa samalla huoneen äänenpainetasoa. 1.12.2015 16

Äänikriteerin vaikutus laskentaan Valmistaja ilmoittaa sisäyksikön äänenpainetason puhaltimen eri arvoilla Useimmilla valmistajilla korkein sallittu äänenpainetaso (28 db) sisällä alittuu keskimmäisellä puhallinasennolla => laskennassa sisäyksikön ilmavirta on kiinnitetty puoleen maksimi-ilmavirrasta 1.12.2015 17

Energiamerkinnän SCOP Energiamerkinnässä annetaan SCOP-arvo vähintään Keski- Euroopan sääolosuhteissa Olisi toivottavaa, että arvot ilmoitettaisiin myös pohjoiselle ilmastolle 1.12.2015 18

Energiamerkinnän colder sää / Energialaskennassa (RakMk D3) käytettävä Helsingin sää Lämmityskauden keskilämpötilat: Hki TRY 1,6 C EN 14825 1,5 C 1.12.2015 19

ILP:n ja rakennuksen mallinnustyökalu

Mallinnustyökalun valinta Mallilla pitää voida ottaa huomioon eri tekijöiden vaikutus ILP:n lämpöteknisiin ominaisuuksiin Ilmavirtaus sisäyksikössä Osatehokuormitus eri rakennustyypeillä Sääolosuhteet (Helsinki, Sodankylä) Huonelämpötila = > laskentatyökaluksi valikoitui IDA-ICE, jossa on ilmailmalämpöpumpun malli valmiina 1.12.2015 21

ILP-mallit: IDAn standardimalli 1.12.2015 22

Osakuormituksen vaikutus COP arvoihin simuloitu esimerkki 1.12.2015 23

Tulosesimerkkejä

Ilmalämpöpumpun nettotuotto 1.12.2015 25

Nettotuotto 1.12.2015 26

SCOP 1.12.2015 27

Ostoenergian säästö 1.12.2015 28

ILP:n lämmön leviäminen rakennuksessa 1.12.2015 29

Yhteenveto 30

Yhteenveto Projekti tuottaa tausta-aineistoa rakentamismääräysten uudistamiseen Uudisrakentaminen Korjausrakentaminen Raportti tulee olemaan julkinen Keskeiset asiat ovat: Nettolämmöntuotto SCOP 1.12.2015 31

TEKNOLOGIASTA TULOSTA