ENERGIATEHOKAS JA EKOLOGINEN RAKENTAMINEN

ENERGIATEHOKAS JA EKOLOGINEN RAKENTAMINEN
TA-Yhtymä
Espoo, päätoimipiste
Helsinki
Hämeenlinna
Jyväskylä
Kittilä
Kuopio
Lahti
Oulu
Tampere
Turku
Sinikalliontie 14, 02630 Espoo
Kivikonkaari 38, 00940 Helsinki
Sahratie 5 A 19, 13500 Hämeenlinna
Väinönkatu 15B, 40100 Jyväskylä
Tunturitie 205, c/o Hotelli Levi Panorama, 99130 Levi
Microkatu 1 M-osa, 5. krs, 70210 Kuopio
Hämeenkatu 5, 15110 Lahti
Rautatienkatu 28, 90100 Oulu
Tuomiokirkonkatu 34 B, 2. krs, 33100 Tampere
Linnankatu 45, piharak. 3. krs, 20100 Turku
Asiakaspalvelukeskus
045 7734 3777 | [email protected] | www.ta.fi
Sisällys
Valtakunnallinen asuntojen omistaja ja rakennuttaja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Energiankulutuksen hallinta asumisen olosuhteista tinkimättä. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Vantaan asuntomessujen puukerrostalo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Puukerrostalon koerakentamishanke – PuuMera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Oulun passiivikerrostaloprojekti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Passiivikerrostalo numero 3: Rita-aukiontie 18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Viherrakentamisen tutkimus- ja kehityshanke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Vihreistä vihrein -kortteli Helsingin Jätkäsaareen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Maalämpö . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Öljylämmityksestä maalämpöön. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Aluelämpöä ja -sähköä pien-CHP-laitoksesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Valtakunnallinen RESCA-hanke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Pien-CHP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Energian tuottaminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Huoneistokohtaiseen mittaukseen perustuva lämmityksensäätö. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
SiMAP-lämmityksensäätöjärjestelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Leanheat-konsepti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Kaukolämmön kysyntäjousto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Poistoilman lämmöntalteenotto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Energiansäästöä LED-valaistuksella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Auringonsäteilystä lämpöä ja sähköä. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Aurinkokeräimet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Aurinkopaneelit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Vedensäästö. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3
Valtakunnallinen asuntojen omistaja ja rakennuttaja
TA-Yhtiöt on valtakunnallinen asuntojen omistaja ja
rakennuttaja. Asuntomme ovat pääosin vuokra- ja
asumisoikeusasuntoja. TA-Yhtiöiden asuntokanta käsittää tällä hetkellä noin 14 000 asuntoa. Uudistuotantoa
valmistuu yli tuhannen asunnon vuosivauhtia, joten
asuntokanta tulee laajenemaan noin 15 000 asuntoon
vuoden 2015 loppuun mennessä.
Asuntokanta kattaa kaikki Suomen isoimmat kaupungit.
Toimistomme sijaitsevat Espoossa, Helsingissä, Turussa,
Lahdessa, Hämeenlinnassa, Tampereella, Jyväskylässä,
Kuopiossa, Oulussa ja Kittilässä.
Asuntojen omistamisesta, isännöinnistä ja markkinoinnista vastaavat TA-Yhtymä Oy, TA-Asumisoikeus Oy,
Taova Oy, Tarveasunnot Oy ja TA-Asunnot Oy. Uudis­
rakentamisesta sekä peruskorjaustoiminnasta vastaa
TA-Rakennuttaja Oy ja hankintatoiminnasta Tapartia Oy.
Tässä julkaisussa esitellään toimenpiteitämme kiinteistöjen energiatehokkuuden parantamiseksi. TA-Yhtiöiden
tavoitteena on energiankulutuksen vähentäminen
asumisolosuhteista ja viihtyvyydestä tinkimättä.
5
6
Kivikonkaari 38, Helsinki | TA-Asumisoikeus Oy
Energiankulutuksen hallinta asumisen olosuhteista tinkimättä
Asumisen osuus energian loppukäytöstä on Suomessa varsin merkittävä.
Vuonna 2013 asumiseen kuluva energia oli yhteensä noin 63,4 TWh, mikä
oli noin 21 % Suomen kokonaisenergiankulutuksesta. Energian hinnan nousu
ja ympäristöarvojen merkityksen korostuminen ovat saaneet kiinteistöjen
omistajat etsimään ratkaisuja energiatehokkuuden parantamiseksi.
Asumisen energiankulutuksesta ylivoimaisesti suurin osa menee läm­
mitykseen. Vuonna 2013 tilojen ja käyttöveden lämmitykseen kuluva
energia oli noin 55,1 TWh. Tällöin lämmityksen osuus oli noin 87 %
asumisen kokonaisenergiankulutuksesta. Lämmityksen energiankulutuksen vähentämisellä on merkittävä vaikutus asuinrakennuksen energia­
tehokkuuteen.
Asumisessa energiaa kuluu moniin eri kohteisiin, ja kulutuksen vähentä­
miseen on monenlaisia mahdollisuuksia. Pyrittäessä pienentämään energian­
kulutusta seurannalla on oleellinen merkitys. Kulutuksen syste­maattisella
tarkastelulla, uusilla teknisillä ratkaisuilla sekä kehittyneillä rakennus­
materiaaleilla voidaan säästää huomattava määrä energiaa. Energiansäästö
on mahdollista toteuttaa siten, että asumisolosuhteet eivät huonone.
TA-Yhtiöt on vastuullinen yhtiö, joka pyrkii toiminnassaan minimoimaan
ympäristövaikutukset. Koska energiankulutuksella on suora vaikutus asumis­
kustannuksiin, energiatehokkuuden parantaminen koituu ympäristön
lisäksi asukkaiden hyväksi.
TA-Yhtiöt pyrkii pienentämään omistamiensa asuntojen energiankulutusta
kohteiden ominaispiirteet huomioiden. Olemassa olevan asuntokannan
osalta energian säästämiseksi on käytettävissä laaja valikoima erilaisia
toimenpiteitä. Säästötoimenpiteitä priorisoidaan toteutettavaksi kustannus­
tehokkuuden ehdoilla.
7
Rubiinikehä 1a
• 7 kerrosta
• 186 asuntoa
• Huoneistoala 10 120 asm2
• Rakennusoikeus 11 800 kem2
• 1. kerros betonia
8
• Kerroskorkeus 3,2 m
• 3000 m3 puutavaraa/6000 m3 tukkia/120 tukkirekkaa
• Ilmanvuotoluku alle 0,6 1/h
• VTT:n määrittelemä passiivitalo
• Energiatehokkuusluokka B
TA-Asumisoikeus Oy
79 asuntoa, asuntojen keskimääräinen pinta-ala 60 m2
Suomen Vuokrakodit Oy
107 asuntoa
ARKKITEHTITOIMISTO VUORELMA ARKKITEHDIT OY
Vantaan asuntomessujen puukerrostalo
Puukerrostalon koerakentamishanke – PuuMera
TA-Yhtiöt toteutti Suomen Vuokrakodit Oy:n kanssa Vantaan asuntomessuille Suomen laajimman puukerrostalokokonaisuuden. Yhteis­työssä
Vantaan kaupungin ja Rakennusliike Reponen Oy:n kanssa toteu­tettu PuuMera-kerrostalokortteli on Valtion asuntorahaston hinta- ja laatuhyväksymä
kohde. Kokonaisuudessaan kohteen rakennusoikeus on 11 800 kem2 ja
asuinpinta-ala on yhteensä 10 120 asm2. Kohteeseen pääsee tutustumaan
Vantaan asuntomessuilla.
ovat esimerkiksi maantasoisen autopaikkakerroksen toteuttaminen puukerrostalokohteeseen, taloteknisten järjestelmien integroiminen puurakennejärjestelmän asettamilla reunaehdoilla sekä passiivitasoisen suuren puu­
kerrostalokohteen toteuttaminen aurinkoenergiaa hyödyntäen. Hankkeessa
tutkitaan myös rakentamisvaiheen vaihtoehtoisia sääsuojaratkaisuja rakentamisprosessin laadun parantamiseksi sekä rakenteiden kosteusrasituksien
pienentämiseksi.
”Olemme tottuneet rakennusliikevetoisesti viemään erilaisia asuntorakentamiseen liittyviä kehittämisprojekteja. Tässä Vantaan PuuMera kerrostalo­
korttelihankkeessa on kuitenkin kyse sen luokan kehittämisasioista, että on
erinomaista päästä tekemään yhteistyötä Suomen parhaimpien ja innovatiivisimpien rakennuttajien kanssa”, toteaa Rakennusliike Reponen Oy:n
toimitusjohtaja Mika Airaksela ja jatkaa ”On poikkeuksellista, että tilaajatahojen kanssa myös kaupungilta löytyy osaamista, kokemusta ja rohkeutta
viedä ilman viivytyksiä valmistelua eteenpäin.”
Rubiinikehä 1 puukerrostalo täyttää passiivienergiatalon vaatimukset
ja sen energiatehokkuusluokka on B. Puukerrostalorakentaminen on
Suomessa vielä kehitysvaiheessa, joten hankkeesta on tarkoitus kerätä
tutkimustietoa vastaavia projekteja varten. Hankkeessa tutkittavia asioita
ARKKITEHTITOIMISTO VUORELMA ARKKITEHDIT OY
9
Rita-aukiontie 18
• Kaksi viisikerroksista taloa
• 43 asuntoa
• Huoneistoala yhteensä 2540,5 m2, bruttoala 3888 m2
• Energiatehokkuusluokka A, E-luku noin 67 kWh/m2
• Valmistunut vuonna 2014
10
Passiivikerrostalo numero 1: Isopurjeentie 5
Passiivikerrostalo numero 2: Rita-aukiontie 14
Oulun passiivikerrostaloprojekti
Passiivikerrostalo numero 3: Rita-aukiontie 18
Tekniset tiedot
Rita-aukiontie 18 passiivikerrostalossa otettiin oppia kahdesta aikaisemmin
toteutetusta passiivitalohankkeesta. Huomattavin muutos edellisiin oli,
että kohteelta edellytettiin omaa sähköntuotantoa. Rakennuksen katolle
asennettiin aurinkopaneelit, joiden tuottamaa sähköä on mahdollista
myydä valtakunnalliseen sähköverkkoon. Lisäksi rakennukseen toteutettiin
jäte­veden lämmöntalteenottojärjestelmä. Lämmöntalteenotto on mahdollista vain harmaasta vedestä, jota syntyy peseytymisessä sekä pyykin ja
astioiden pesussa. Nimitystä musta vesi käytetään likaisesta WC-jätteestä.
Mustan ja harmaan veden erottamiseksi kohteeseen jouduttiin tekemään
kaksi erillistä viemäriverkostoa. Harmaasta vedestä talteen otettu lämpöenergia käytetään käyttöveden esilämmitykseen.
• Vuotoilma 0,6 l/h
• U-arvot (W/m2K)
- yläpohja 0,09
- seinät 0,13
- alapohja 0,14
- ikkunat 0,50
• Aurinkokeräimiä yhteensä 140 m2, noin 3,3 m2/asunto
• Aurinkopaneeleita 100 m2, noin 2,3 m2/asunto
• Ilmanvaihdon esilämmitys/viilennys kuudesta porakaivosta
• Keskitetty ilmanvaihto sisältäen lämmöntalteenoton
• Harmaan veden lämmöntalteenotto
Rita-aukiontie 18, ENERGIATASE
Ilmaisenergia
Ostoenergia
MWh/vuosi
Tilojen lämmitys
Lämpimän käyttöveden valmistus
Kiinteistösähkö
IV:n esi- ja jälkilämmitys
Aurinkokeräimet
Aurinkopaneelit
Porakaivot
Jäteveden lämmöntalteenotto
Kaukolämpö
Sähköliittymä
Yhteensä
Energian kulutus
120
180
70
110
40
12
80
50
480
182
240
58
298
11
12
Länsisatamankatu 36
Hyväntoivonkatu 4
Asumisoikeusasunnot
• 55 asuntoa
• Asuntojen keskipinta-ala 61 m2
• 4 300 kem2
Vuokra-asunnot
• 66 asuntoa
• Asuntojen keskipinta-ala 59 m2
• 4 400 kem2
”VIHREISTÄ VIHREIN” -KERROSTALO (ARKKITEHTUURI- JA MUOTOILUTOIMISTO TALLI)
Viherrakentamisen tutkimus- ja kehityshanke
Vihreistä vihrein -kortteli Helsingin Jätkäsaareen
TA-Yhtiöt toteuttaa osana Helsingin kaupungin kehittyvä kerrostalo -ohjelmaa viherrakentamiseen keskittyvän kerrostalohankkeen Helsingin Jätkä­
saareen. Hanke on Valtion asuntorahaston korkotukemaa tuotantoa ja
pitää sisällään sekä asumisoikeusasuntoja että vuokra-asuntoja.
Tutkimushankkeen tavoitteena on selvittää muun muassa viherkattojen
vaikutusta asumisviihtyvyyteen ja yhteisöllisyyteen. Lisäksi selvitetään
toimiiko viherkatto vesikatteen mekaanisena suojana ja kuinka se vaikuttaa
hulevesien laatuun. Julkisivujen osalta tutkitaan viherrakentamisen vaikutusta auringosta aiheutuvan ylilämmön hallintaan.
Biodiversiteettikatto
Hankkeessa tutkitaan urbaaniin kaupunkiympäristöön soveltuvaa viher­
rakentamista. Tutkimus- ja kehitystyötä tehdään yhdessä Helsingin
yliopiston asian­tuntijoiden, Aalto-yliopiston ympäristötaiteen laitoksen
sekä viherasiantuntija Roslings Manor Gardensin kanssa.
Työnimellä ”Vihreistä vihrein” -kaupunkikortteli käsittää kaksi 6 – 8 kerroksista asuintaloa, joissa on yhteensä 121 asuntoa. Niistä 55 on asumisoikeus­
asuntoja ja 66 vuokra-asuntoja. Rakennusten kaksi ylintä kerrosta on por­
rastettu niin, että katoista muodostuu viherkattopihoja. Katoille on tarkoitus
sijoittaa keittiöpuutarha viljelylaatikkoineen ja kasvihuoneineen, yhteis­
saunatiloihin liittyviä hedelmäpuutarhoja sekä biodiversiteettikattoja.
Rakennusten julkisivulle on suunniteltu laitettavaksi kasviritilöitä ja
parvekkeiden istutuslaatikoita. Lisäksi rakennuksen seinille asennetaan
teräk­siset vaijerirakenteet, joiden varassa erilaiset köynnöskasvit pääsevät
kasvamaan.
Hedelmäpuumetsä
Keittiöpuutarha
Viherkattojen kolme eri tasoa
13
Öljylämmityksen korvaaminen maalämmöllä mahdollistaa jopa
kahden kolmasosan säästöt lämmityksen ostoenergian osalta.
14
Maalämpö
Maalämpö on maaperään, kallioon tai veteen varastoitunutta auringon­
säteilystä peräisin olevaa lämpöenergiaa. Käytännössä auringonsäteily
varastoituu ainoastaan maaperän pintakerrokseen, sillä Suomen leveys­
asteella maalämpö ulottuu enintään 15 metrin syvyyteen. Sitä syvemmältä
saatava lämpö on ns. geotermistä energiaa, joka on peräisin maapallon
sisuksissa tapahtuvista radioaktiivisista hajoamisista. Puhekielessä maa­
lämmöllä tarkoitetaankin yleensä geotermistä energiaa.
Maalämpöpumppu kerää lämpöä maahan tai veteen asennetusta lämmön­
keruuputkistosta. Yleisin ratkaisu ovat pystykaivot, jotka ulottuvat tyypil­
lisesti 200 – 300 m:n syvyyteen. Näissä syvyyksissä lämpötila on vakio
vuoden­ajasta riippumatta. Maalämpöpumppua voidaankin kesäaikaan
käyttää myös viilennykseen.
Maalämmön hyödyntämisen suosio on kasvanut nopeasti etenkin uusissa
omakotitaloissa. Nykyisin lähes joka toiseen uuteen omakotitaloon asennetaan maalämpöpumppu. Maalämpöpumppuja käytetään myös isommissa
kiinteistöissä, mutta selvästi vähemmän kuin omakotitaloissa. Viime vuosina
maalämpöpumppujen käyttö saneerauskohteissa on yleistynyt. Kiinteistöissä,
joissa on vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä, maalämpöjärjestelmän asentaminen ei edellytä muutoksia lämmönjakeluverkostoon.
Öljylämmityksestä maalämpöön
Öljyn hintakehityksen johdosta TA-Yhtiöissä päätettiin vuonna 2011 siirtää
öljylämmitteiset kiinteistöt maalämpöön. Vuosien 2011 ja 2014 välisenä
aikana korvattiin 13 kohteessa vanhat öljypolttimet maa­lämpöpumpuilla.
Kaikissa kohteissa tontti ja maaperä mahdollistivat keruupiirien toteutta­
misen pystykaivoilla. Vanhojen öljysäiliöiden poistamisen seurauksena
kiinteistöihin syntyi myös lisää varastotilaa.
Yhdessä kohteessa vanha öljykattila jätettiin lisälämmönlähteeksi maalämpö­
järjestelmän rinnalle. Maalämpöjärjestelmä on mitoitettu siten, ettei se
kata kaikkea lämmitystarvetta. Tehohuippujen aikana tarvittava lisäenergia
tuotetaan öljykattilalla. Muissa kohteissa tehontarpeen huiput katetaan
vesivaraajiin integroiduilla sähkövastuksilla.
Öljylämmityksen korvaaminen maalämmöllä mahdollistaa jopa kahden
kolmasosan säästöt lämmityksen ostoenergian osalta. Nykyisillä energian­­
hinnoilla tämä tarkoittaa myös vastaavaa säästöä lämmityskustannuksissa.
Huono puoli maalämpöjärjestelmässä on, että sen investointikustannukset
ovat korkeat. Ostoenergian kustannussäästöt ovat kuitenkin niin huomattavat,
että maalämpöjärjestelmän takaisinmaksuaika on tyypillisesti vain 5 – 8 vuotta.
15
Liikkujantie 19 – Kiinteistö Oy Oulun Tarve
• 8 rivitaloa
• 32 asuntoa
• Huoneistoala yhteensä 2 365 m2
• Energiatehokkuusluokka A, E-luku 60 kWh/m2
• Valmistunut vuonna 2015
16
ARKKITEHTUURITOIMISTO KIMMO LYLYKANGAS OY
Aluelämpöä ja -sähköä pien-CHP-laitoksesta
Valtakunnallinen RESCA-hanke
Pien-CHP
Oulun Kivikkokankaan kaupunginosaan rakennetaan valtakunnallisen RESCAhankkeen pilottialue. RESCA-hankkeen tavoitteena on lisätä uusiutuvan
energian käyttöä kaupunkiympäristössä. TA-Yhtiöt osallistuu pilottiin rakennuttamalla alueelle kahdeksan rivitaloa käsittävän asunto-osakeyhtiön
Kiinteistö Oy Oulun Tarve, Liikkujantie 19.
Pien-CHP:llä (Combined Heat and Power) tarkoitetaan pienen kokoluokan
yhdistettyä sähkön ja lämmön tuotantoa, jossa sähkön tuotantoteho on
noin 1 – 2 MWe. Lämpöteho on tällöin noin 3 – 5 MWh. Yhdistetyn sähkönja lämmöntuotannon etu on korkea kokonaishyötysuhde, joka on usein
Liikkujantie 19:n asunnot ovat Valtion asuntorahaston korkotukemia vuokraasuntoja. Kohteessa on 32 asuntoa joiden yhteenlaskettu huoneistoala on
2 365 m2. Kiinteistö on energian suhteen lähes omavarainen. Tarvittava
lämpöenergia tuotetaan puuhakkeen kaasutukseen perustuvassa pien-CHPlaitoksessa. Lämpöenergian lisäksi laitos tuottaa rakennusten tarvitseman
kiinteistösähkön. Ylimääräinen sähköenergia myydään paikalliselle energiayhtiölle, joka toimittaa asukkaiden ostaman sähköenergian. CHP-laitoksen
lisäksi jokaisella rakennuksella on oma porakaivo, jossa kiertävää nestettä
käytetään talvella tuloilman esilämmitykseen ja kesällä viilennykseen.
Rakennuksissa käytettyjen rakenteiden U-arvot täyttävät Suomen rakentamismääräyskokoelmassa määritellyt passiivitalon vaatimukset. Rakennusten
E-luku on 60 kWh/m2 ja ne sijoittuvat energiatehokkuusluokkaan A.
tCO2e/a
60
Energiakäytön CO2e-päästöt
Kiinteistö Oy Oulun Tarve,
Liikkujantie 19
55
50
45
Tilojen lämmitys
40
Käyttöveden lämmitys
35
Ilmanvaihdon sähköenergia
30
Kuluttajalaitteet ja valaistus
25
20
15
10
5
0
CHP
Maalämpö
Kaukolämpö
Suora sähkö
Hiilipäästöt eri lämmitysmuodoilla
17
18
Liikkujantie 19:een toteutetussa pien-CHP-voimalassa käytetään kaasumoottoriteknologiaa. Sen toiminta perustuu puuhakkeesta pyrolyysireaktiolla tuotettavaan biokaasuun. Puuhakkeesta tuotettava biokaasu sisältää
runsaasti vetyä ja hiilimonoksidia, eikä polttoprosessissa näin ollen synny
juuri lainkaan ympäristölle haitallisia päästöjä. Voimalan sähköhyötysuhde
on noin 25 % ja lämpöhyötysuhde noin 65 %.
Liikkujantie 19, ENERGIATASE
Tilojen lämmitys
Lämpimän käyttöveden valmistus
Kiinteistösähkö
IV:n esi- ja jälkilämmitys
Myytävä sähköenergia
CHP-laitos, lämpöenergia
CHP-laitos, sähköenergia
Lämpöenergia porakaivosta
Yhteensä
Energiankulutus
135
125
70
50
40
Energiantuotanto
MWh/vuosi
yli 90 %. Sähkön- ja lämmöntuotannon hyötysuhteet vaihtelevat teknologiasta riippuen. Tyypillisesti sähköntuotannon hyötysuhde on 25 – 35 % ja
lämmön 60 – 70 %.
290
110
20
420
420
Energian tuottaminen
Pien-CHP-voimalan kannattavuus riippuu kaukolämmön hinnoittelusta.
Tällä hetkellä kannattavuutta heikentävät Oulun alueen edullinen kaukolämpö sekä pien-CHP-voimalan huoltokustannukset. Pien-CHP-voimalan
ehdoton etu on vähäiset hiilipäästöt. Maalämpöön, kaukolämpöön ja
suoraan sähkö­lämmitykseen verrattuna se on selvästi vähäpäästöisin
lämmitysjärjestelmä. Lisäksi laitos tuottaa sähköä ja lämpöä mahdollisen
sähkökatkon aikana.
3
4
2
1. Polttoaineenkuljettimet
Puuhake tuodaan kaasuttimeen ruuvi- tai ketjukuljettimilla.
2. Kaasutin
Lämpötila nostetaan 800 – 1200 °C:een. Vähähappisen
palamisen seurauksena puuhake kaasuuntuu.
5
3. Suodatin
Kaasusta suodatetaan lentotuhka ja noki.
1
4. Moottori ja generaattori
Puhdistettu kaasu palaa moottorissa, joka pyörittää sähkögeneraattoria.
5. Verkkoonsyöttöyksikkö
Tuotettu sähköenergia syötetään sähköverkkoon.
Oulun pien-CHP-laitoksen toimintaperiaate
19
Vastaanotin
Huoneanturi
Rappu
Huoneistot
433 MHz
Lämmönjakokeskus
Matkapuhelinverkko
Internet
Lämmityksen
ohjauskeskus
SiMAP-säädön, asuntokohtaisen mittauksen ja etähallinnan periaate
20
Palvelin
- Mittausohjelmisto
Etäkäyttö
Huoneistokohtaiseen mittaukseen perustuva lämmityksensäätö
SiMAP-lämmityksensäätöjärjestelmä
Leanheat-konsepti
Lämmitysverkoston lisäksi asuntoihin tulee lämpökuormia asukkaista, lämpimästä vedestä, kodin sähkölaitteista ja auringon säteilystä. Jos kuormia
ei huomioida lämmityksessä, asuntojen sisälämpötilat vaihtelevat. Energiansäästön ja asumismukavuuden kannalta olisi oleellista välttää rakennuksen
liiallista tai liian vähäistä lämmittämistä.
Leanheat on ohjelmistoyritys Pandia Oy:n kehittämä energianhallintajärjestelmä, jolla pyritään pienentämään kiinteistön lämmitysenergian kulutusta.
Järjestelmä perustuu huoneistokohtaiseen lämpötilamittaukseen ja siitä
saadun tiedon automaattiseen analysointiin. Energiansäästön lisäksi huoneistokohtaisen lämpötilamittauksen perusteella voidaan parantaa sisä­
ilmasto-olosuhteita ja vaikuttaa näin asumismukavuuteen. Leanheat-konseptia pilotoidaan vuosina 2014 – 2016 asuinrakennuksissa ympäri Suomen.
SiMAP-lämmityksensäätöjärjestelmä on Si-Tecno Oy:n kehittämä ja
perustuu huoneistokohtaiseen lämpötilamittaukseen. Lämmitysjär­
jestelmän menoveden lämpötilaa ohjataan asuntojen keskimääräisen
sisälämpötilan mukaan. Sisäisten lämpökuormien kasvaessa säädin
laskee lämmitysjärjes­telmän menoveden lämpötilaa. Sisälämpötilan
perusteella tapahtuvassa säädössä virhealttiit ja hankalasti aseteltavat
säätökäyrät voidaan jättää pois.
Saavutettava energiansäästö riippuu talon aikaisemmasta tilanteesta.
Kylmässä talossa saavutetaan vain asumismukavuuden parantuminen.
Tyypillisesti taloja kuitenkin lämmitetään liikaa. Tällaisessa tapauksessa
SiMAP-lämmityksensäätöjärjestelmällä voidaan saavuttaa merkittäviä
säästöjä lämmityskustannuksissa. Lisäksi jatkuvaa mittatietoa voidaan
hyödyntää kiinteistön ylläpidossa.
TA-Yhtiöiden lisäksi Leanheat-konseptin pilotoinnissa on mukana neljä
suomalaista yritystä. Tällä hetkellä pilotissa on mukana lähes 4000 asuntoa, joten kyseessä on valtakunnallisestikin merkittävä hanke. Leanheatin
tavoitteena on 20 %:n säästö lämmitysenergian kulutuksessa. Lisäksi järjestelmällä pyritään vähentämään kiinteistön huoltokäyntejä ja sitä kautta
huoltokustannuksia.
Leanheat-konseptin avulla tavoiteltavat säästöt muodostuvat huoneistokohtaiseen lämpötilamittaukseen perustuvasta lämmityksen säädöstä, joka
paitsi säästää energiaa myös parantaa asumismukavuutta tasaisempien
sisälämpötilojen myötä. Lisäksi säästöjä voidaan saavuttaa mittaroinnista
kertyvän tiedon analysoinnin perusteella.
21
”Kattavan ja jatkuvan mittaroinnin tuloksena syntyy valtava määrä tietoa.
Aiemmin tällaista tietomäärää ei ole ollut saatavilla, eikä sen louhintaan
ole ollut käytettävissä tarpeeksi työvoimaa. Uudessa konseptissa kone hoitaa
tiedon keruun ja louhinnan, jolloin henkilöstön työksi jää päättää, mitkä
automaattisesti havaituista säästökohteista toteutetaan.”, kertoo Olli-Pekka
Piironen TA-Asumisoikeus Oy:stä.
Merkittävää Leanheatissa on se, että säästöt saadaan järkevällä hinnalla ja
järjestelmä voidaan asentaa edullisesti olemassa olevaan kiinteistökantaan.
Leanheat ei vaadi muita samanaikaisia energiainvestointeja säästöjen saavuttamiseen.
Kaukolämmön kysyntäjousto
Fortum ja Pandia aloittivat keväällä 2015 Leanheat-yhteistyön, jonka tavoit­
teena on kehittää asuinkerrostaloihin soveltuvaa kaukolämmön kysyntä­
joustoratkaisua. Ratkaisun avulla on tarkoitus pienentää lämmityskustannuksia asumismukavuudesta tinkimättä. Yksinkertaistettuna kysyntäjouston
periaate on varata lämpöä rakennuksiin silloin kun energia on edullista.
Rakenteisiin varautunut lämpöenergia voidaan hyödyntää esimerkiksi
kylmänä talvipäivänä, hetkinä jolloin energia on kalliimpaa. Leanheatin
pilvipalvelu luo kohteesta termodynaamisen mallin, joka oppii kohteen
Sisäisten lämpökuormien
tehokkaan hyödyntämisen
ansiosta lämmitysenergian
kulutus pienenee ja asumismukavuus paranee.
22
käyttäytymisen erilaisissa olosuhteissa. Termodynaaminen malli, yhdessä
huoneistokohtaisen lämpötilanmittauksen kanssa, mahdollistaa rakenteisiin
varautuneen lämpöenergian tehokkaan hyödyntämisen. Leanheatin pilvipalvelu ohjaa lämpöenergian varaamista ja purkamista Fortumin laatiman
tuntikohtaisen hintasignaalin perusteella.
Energiantuotanto on tehokkaimmillaan kysynnän ollessa tasainen. Kysyntäjouston avulla Fortum pyrkiikin tehostamaan energiantuotantoaan tasoittamalla energian kulutusta ja tarjontaa. Kysyntäjoustossa rakennukset toimivat niin sanottuina lämpöakkuina, joilla kysyntäpiikkejä voidaan tasoittaa.
”Kysyntäjoustolla on positiivinen vaikutus myös ympäristöön, sillä
parhaassa tapauksessa fossiilisia polttoaineita käyttävä varalämpölaitos
voidaan jättää käynnistämättä”, kertoo Fortumin aluemyyntipäällikkö
Susanna Huuskonen.
Lämmön varaaminen rakennuksiin ei ole täysin ongelmatonta. Liiallinen
varaaminen nostaa sisälämpötilaa ja heikentää näin asumismukavuutta.
Leanheatin avulla asuntojen sisälämpötiloja voidaan seurata reaaliajassa.
Sen avulla voidaan välttää lämpöenergian liiallinen varaaminen rakenteisiin.
”Leanheat mahdollistaa kysyntäjouston hyödyntämisen erityisen älykkäästi
– tämä tarkoittaa muun muassa sitä, etteivät asukkaan olosuhteet heikkene
kysyntäjouston aikana”, toteaa Pandia Oy:n toimitusjohtaja Jukka Aho.
Kysyntäjouston periaate
Lämpöenergian
todellinen tarve
Edullisen energian
varastoin kerrostaloihin
Jouston myötä tasoiunut
lämmön tuotanto
Energiavarastojen purku
kysyntäpiikin aikana
23
Poistoilman lämmöntalteenotto
Vanhoissa 1900-luvun kerrostaloissa yleisin ilmanvaihtotapa on koneelli­nen
poistoilmanvaihto. Siinä keskimäärin 21 – 22 °C asteista sisäilmaa imetään
ilmanvaihtokanavan kautta ulkoilmaan. Ratkaisu on erittäin energiatehoton,
sillä tällä tavalla hukataan jopa kolmannes rakennuksen lämmitysenergiasta.
Vuonna 2003 rakentamismääräyskokoelmaan lisättiinkin määräys varustaa
ilmanvaihto lämmöntalteenotolla (LTO).
Poistoilmasta talteen otettu lämpöenergia voidaan hyödyntää esimerkiksi
tilojen tai käyttöveden lämmityksessä. Lämpöä on usein edullisempaa käyttää tilojen lämmitykseen, sillä siinä tarvittavat lämpötilat ovat matalia.
Kesällä tiloja ei kuitenkaan tarvitse lämmittää juuri lainkaan. Siksi voi olla
järkevää käyttää talteen otettu lämpöenergia käyttöveden lämmitykseen.
Vanhoihin kerrostaloihin soveltuvia LTO-järjestelmiä on kehitetty useita.
Eräs ratkaisuista on poistoilmalämpöpumppu. Katolla olevat yhteiskanava­
puhaltimet korvataan LTO-yksiköillä, jotka pitävät sisällään poistopuhaltimen,
suodattimen ja LTO-patterin. LTO-yksiköltä johdetaan liuosputkisto lämpöpumpulle, jonka avulla lämpö siirretään varaajaan.
Poistoilmalämpöpumpulla voidaan saada talteen jopa 50 % ilmanvaihdon
kautta hukatusta lämpöenergiasta. Se tarvitsee kuitenkin rinnalleen varajärjestelmän, sillä poistoilmasta ei saada talteen kaikkea rakennuksen
tarvitsemaa lämmitysenergiaa. Usein kohteessa on kaukolämpöliittymä jo
24
valmiina. Sitä onkin mahdollista käyttää poistoilmalämpöpumpun kanssa
rinnakkain. TA-Yhtiöt on toteuttanut kahdessa kerrostalokohteessa poisto­
ilmalämpöpumppuun perustuvan lämmön talteenoton. Kolmas kohde
valmistuu kesällä 2015. Etenkin isoissa kerrostalokohteissa poistoilmalämpö­
pumppu on usein kannattava investointi. Tyypillisesti järjestelmän takaisinmaksuaika on noin 6 – 10 vuotta.
Ilmanvaihto 27 % – 36 %
Yläpohja 2 – 6 %
Keskitetty lämmön
talteenotto­
järjestelmä katolla,
säästö 50 %
Ulkoseinät 17 – 21 %
Ikkunat 15 – 25 %
Lämpöpumppu
kellarissa
Ihmiset, aurinko ja
sähkönkäyttö n. 40 %
Alapohja 4 – 6 %
Lämmitys n. 60 %
Viemäri 21 – 24 %
Energiansäästöä LED-valaistuksella
Viimeisen vuosikymmenen aikana LED-teknologia on kehittynyt erittäin
suurin harppauksin. Tekniikan kehittymisen myötä kilpailu LED-markkinoilla
kiristyi. Kilpailu oli niin kiivasta, että laadunvalvonta ja testaus jäivät usein
vähemmälle huomiolle. Vialliset ja jopa vaaralliset LEDit ovatkin hidastaneet
niiden yleistymistä. Yhteisten standardien ja tuotevalvonnan myötä LEDteknologiasta on tullut luotettavampaa.
Hehkulamppuihin perustuviin valaistusratkaisuihin verrattuna nykyisillä
LEDeillä voidaan säästää jopa 70 % energiaa. LEDit kuitenkin kehittyvät
edelleen huimaa vauhtia. Nykyisten LEDien valotehokkuus on vain 10 – 25 %
niiden teoreettisesta maksimivalotehokkuudesta.
Energiansäästön lisäksi LEDien etuna on niiden pitkä käyttöikä. Parhaim­
millaan LEDin polttoikä voi olla jopa 80 000 tuntia. Pitkä käyttöikä ja sen
ennustettavuus merkitsevätkin huomattavaa säästöä myös huoltokustannuksissa. Julkisissa tiloissa ja ulkoalueilla tämä merkitsee myös turvallisuuden parantumista.
LEDit sopivat erityisen hyvin ulkovalaistukseen, sillä viileässä ympäristössä
niiden käyttöikä pitenee. Lisäksi niiden valovirta ei alene kovallakaan
pakkasella. LEDit sopivat myös hyvin esimerkiksi porraskäytäviin, sillä
toistuva sytyttäminen ja sammuttaminen eivät lyhennä niiden käyttöikää.
LEDit sopivatkin hyvin käytettäväksi liiketunnistimen kanssa. Lisäksi LEDien
lämpenemisaika on käytännössä olematon, joten ne antavat täyden
valo­tehon heti sytyttämisestä lähtien.
TA-Yhtiöt on toteuttanut muutamissa kohteissa ulkovalaistuksen LED-tekniikalla. Valaistuksen uusimisen yhteydessä on vaihdettu joko lamput tai koko
valaisin. Uudisrakentamisessa LED-valaistuksen toteuttaminen lähtee jo
suunnittelusta, jolloin niiden käyttäminen on vielä kannattavampaa.
Yksi LEDien huonoista puolista on niiden huono värintoistoindeksi. LEDien
spektri on epäsäännöllinen, jolloin jotkin värit toistuvat huonosti. Näin ollen
LEDit sopivat huonosti tiloihin, joissa tarvitaan hyvää värintoistoa.
25
26
Auringonsäteilystä lämpöä ja sähköä
Aurinko on lähes rajaton energianlähde. Teoriassa aurinkoenergialla voitaisiin kattaa koko maapallon energiantarve, sillä auringosta maan pinnalle
saapuva säteilymäärä on noin 10 000 kertainen maailman tämänhetkiseen
energiankulutukseen verrattuna. Säteily on kuitenkin epätasaisesti jakautunutta ja eniten säteilyä esiintyy harvaan asutuilla alueilla. Suomessa vaakasuoralle pinnalle tuleva auringonsäteily on keskimäärin noin 1000 kWh/m2.
Kallistetulle pinnalle säteilymäärä voi olla jopa 20 % suurempi. Aurinko­
energian hyödyntäminen lisääntyy jatkuvasti. Joidenkin arvioiden mukaan
Suomen sähköntuotannosta jopa neljännes on aurinkosähköä vuonna 2050.
lämmin käyttövesi. Erityisen hyvin aurinkokeräin sopii yhdistettäväksi vesikiertoiseen lämmitysjärjestelmään. Auringonsäteilyn epätasaisuudesta
johtuen aurinkolämpöjärjestelmään on liitettävä lämpövaraaja.
Aurinkolämpöjärjestelmä mitoitetaan yleensä kesäkuukausien lämmitystarpeen mukaan. Tällöin keräimellä voidaan tuottaa keskimäärin noin 40 – 50 %
lämpimästä käyttövedestä.
Aurinkokeräimet
Tasokeräin
• nestekiertoinen tasokeräin on yleisimmin käytetty ratkaisu
• keräimen putkissa kiertää vesi-glykoliseos
• kuluttaa sähköä, sillä lämmönsiirtonesteen kierrättäminen
vaatii ulkoisen pumpun
• maksimilämpötila noin 80 °C
Aurinkokeräimet perustuvat auringonsäteilyn lämmitysvaikutukseen. Lämpö sitoutuu keräimen sisällä virtaavaan kaasuun tai nesteeseen. Parhaimmillaan aurinkokeräimen hyötysuhde on yli 80 %. Käytännössä aurinkokeräinten hyöty­suhde kuitenkin alenee olosuhteista ja lämpöenergian
varastointikapasiteetista johtuen. Aurinkokeräimen energia voidaan
hyödyntää kiinteistön lämmitysjärjestelmässä. Tyypillisin käyttökohde on
Tyhjiöputkikeräin
• tasokeräimiä parempi hyötysuhde, erityisesti alhaisissa ympäristön
lämpötiloissa
• putkissa olevan ilman kierrättäminen kuluttaa jonkin verran sähköä
• maksimilämpötila on noin 170 °C
• tasokeräimiä kalliimpi ratkaisu
Aurinkoenergiaa voidaan hyödyntää passiivisesti sekä aktiivisesti. Passiivisesti auringosta saatavaa valoa ja lämpöä hyödynnetään suoraan ilman
erillisiä laitteita. Aktiivisessa hyödyntämisessä auringonsäteily muunnetaan
aurinkopaneeleilla sähköenergiaksi tai aurinkokeräimillä lämpöenergiaksi.
Aurinkokeräimiä on neljää eri tyyppiä: termosifonikeräimet, tasokeräimet,
tyhjiöputkikeräimet ja ilmalämpökeräimet. Yleisimmin käytetyt keräintyypit
ovat tasokeräimet ja tyhjiöputkikeräimet. Aurinkolämpöjärjestelmien hinta
on tällä hetkellä noin 600 – 900 euroa/kW, mutta sen oletetaan jopa puoliintuvan vuoteen 2020 mennessä.
Aurinkopaneelit
Aurinkopaneelien toiminta perustuu valosähköiseen ilmiöön; puolijohteeseen osuva fotoni vapauttaa elektronin, joka johdetaan ulkoisen virtapiirin
kautta puolijohteen toiselle puolelle. Elektronien liike virtapiirissä synnyttää
sähkövirran. Aurinkopaneelien tuottama sähkö on tasavirtaa, kun taas valta­
kunnallinen sähköverkko perustuu vaihtovirtaan. Mikäli aurinkopaneelien
tuottama sähkö halutaan syöttää kiinteistön sähköverkkoon, on tasa­virta
ensin muunnettava vaihtovirraksi.
Piikennot
• yleisimmin käytössä nykyisissä aurinkopaneeleissa
• pitkä elinikä, jopa 25 – 30 vuotta
• hyötysuhde välillä 14 – 25 %
• sähköntuotanto normaalisti noin 140 W/m2
Ohutkalvokennot
• ohut kenno mahdollistaa paneelin laminoimisen suoraan
rakenteen pintaan
• hyötysuhde välillä 4 – 20 %, riippuen kennon
efektiivisestä materiaalista
• vähemmän herkkä valon tulosuunnasta johtuvalle vaihtelulle
Viime vuosina aurinkopaneelien suosio on ollut selvässä kasvussa. Suosion
kasvua selittää niin sähkön kuluttajahinnan nousu kuin aurinkopaneelien
hinnan laskeminen kilpailukykyiselle tasolle. Vaikka paneelien hinnat ovatkin laskeneet, rajoittavaksi tekijäksi muodostuu usein muun tekniikan,
kuten esimerkiksi akuston hinta. Tyypillisesti paneelien hinta on vain
35 – 40 % aurinkosähköjärjestelmän hankintahinnasta.
Aurinkopaneelityyppejä on monenlaisia. Yleisimmin käytössä ovat piikennot
ja ohutkalvotekniikkaan pohjautuvat paneelit. Aurinkosähköjärjestelmien
hinta on tällä hetkellä noin 1800 euroa/kW. Hinnan ennustetaan laskevan
noin kolmanneksella vuoteen 2020 mennessä.
Teoriassa aurinkoenergialla voitaisiin kattaa koko maapallon energiantarve.
28
Vedensäästö
Veden osuus kiinteistöjen käyttökustannuksista on varsin merkittävä.
Veden hankinnan lisäksi kustannuksia aiheutuu veden lämmittämisestä
sekä jätevedestä.
Suomessa keskimääräinen vedenkulutus on noin 155 litraa/hlö/vrk, josta
lämpimän veden osuus on noin 40 – 50 litraa/hlö/vrk. Asuinkiinteistössä
veden lämmittämiseen kuluu tyypillisesti jopa 30 % koko kiinteistön
lämmitysenergiasta. Tulevaisuudessa osuus tulee edelleen kasvamaan,
sillä tilojen lämmitykseen tarvitaan koko ajan vähemmän energiaa.
Vedenkulutusta voidaan vähentää merkittävästi vesikalusteiden virtaamia
säätämällä. Usein virtaamat ovat suunniteltuja suuremmat. Lisäksi vesi­
kalusteissa saattaa esiintyä vuotoja, joita voi olla vaikea havaita. Pitkällä
aikavälillä pienikin vuoto aiheuttaa vedenkulutukseen huomattavan kasvun.
Suuressa osassa TA-Yhtiöiden kiinteistöjä käyttövesiputkiston paineet on
tarkastettu ja säädetty oikealle tasolle. Samassa yhteydessä vesikalusteisiin
on asennettu säästösuuttimia. Virtaamien ja paineiden säätäminen on
tuottanut säästöjä sekä parantanut asumisviihtyvyyttä.
Säästösuuttimet
Vedensäästösuuttimet rajoittavat suuttimen läpivirtausta. Yleisin
ratkaisu on niin sanottu poresuutin, joka sekoittaa veteen ilmaa.
Vesisuihkusta tulee tällöin pehmeämpi. Toinen vaihtoehto on niin
sanottu vakiopainesuutin, joka pitää virtaaman vakiona putkiston
paineesta riippumatta.
Vedensäästösuuttimet pienentävät kiinteistöjen vedenkulutusta
jopa 15 – 40 %. Tällöin veden lämmitykseen tarvittavaa lämpö­
energiaa säästyy noin 5 – 12 %.
29
TA-Yhtiöt Asiakaspalvelukeskus puh. 045 7734 3777 | [email protected] | www.ta.fi