22.5. Rakennusten energiatehokkuus muuttuvassa ilmastossa
0 likes362 views
Rakennusten energiatehokkuus muuttuvassa ilmastossa, Juha Jokisalo, Aalto-yliopisto
22.5. Rakennusten energiatehokkuus muuttuvassa ilmastossa
- 1. Rakennusten energiatehokkuus muuttuvassa ilmastossa Energiatehokkuudesta liiketoimintaa Helsinki, 22.5.2012 Juha Jokisalo Erikoistutkija, TkT juha.jokisalo@aalto.fi Aalto yliopisto, energiatekniikan laitos, LVI-tekniikka
- 2. Taustaa Frame-hankkeen tulosten laskennassa on k辰ytetty Suomen nykyilmastoa kuvaavaa energialaskennan tunnittaista referenssivuotta (D3, 2012) sek辰 ilmatieteenlaitoksen vuosille 2050 ja 2100 laatimia tulevaisuuden tunnittaisia referenssivuosia, jotka pohjautuvat A2- p辰辰st旦skenaarioon.
- 3. Laskentamenetelm辰 Dynaaminen simulointiohjelma IDA-ICE 4: L辰hde: http://www.equa.se/
- 4. Mallinnuskohteet Tutkittavat talotyypit: Pientalo Huoneistoala 134m族 Kerrostalo 3 asuinkerrosta + kellari Huoneistoala 1627m族 Toimisto Nettoala 5390m族 Atriumtila 526m族 Avokonttorit 4043m族 Neuvotteluhuoneet 178m族 Toimistohuoneet 643m族
- 5. Kuinka paljon vaipan l辰mm旦nerist辰misell辰 voidaan parantaa rakennusten energiatehokkuutta nyt ja tulevaisuudessa?
- 6. Tavoite Selvitet辰辰n rakennuksen vaipan osien: Ulkosein辰n (US) Yl辰pohjan (YP) Alapohjan (AP) l辰mm旦neristystason vaikutus pientalon, kerrostalon ja toimiston l辰mmityksen ja j辰辰hdytyksen ostoenergiankulutukseen.
- 7. Laskennan l辰ht旦tietoja L辰mm旦neristystaso: Rakennus U-arvot, W/m族K L辰mm旦neristystason valintaperuste: US YP AP Pientalo A 0.24 0.15 0.24 Normitaso C3 (2008) B 0.17 0.09 0.16 Normitaso C3 (2010) C 0.12 0.08 0.12 Matalaenergiapientalo (RIL 249-2009) D 0.08 0.07 0.10 Passiivipientalo (RIL 249-2009) Kerrostalo ja toimisto 孫 A 0.24 0.15 0.24 Normitaso C3 (2008) B 0.17 0.09 0.16 Normitaso C3 (2010) C 0.14 0.08 0.12 Matalaenergiakerrostalo (RIL 249-2009) D 0.12 0.08 0.10 Passiivikerrostalo (RIL 249-2009) E 0.08 0.07 0.10 Passiivipientalo (RIL 249-2009) 孫 Toimistossa vain US ja YP:n l辰mm旦nersitystaso otettu huomioon. (Toimistossa AP:n l辰mp旦h辰vi旦it辰 ei ole otettu huomioon kellarikerroksessa sijaitsevan paikotustilan vuoksi.) Muita l辰ht旦tietoja: Kaikissa tapauksissa: - MSE ikkunat (1.0 W/m族K, g=0.56, ST = 0.44) - Vaipan ilmanpit辰vyys n50 = 1.0 1/h Rakennusten sijainti: Vantaa Sis辰iset l辰mp旦kuormat: D3 (2012) m辰辰r辰ystaso (laitteet, valaistus ja hl旦) J辰辰hdytyksen asetusarvo: Pientalo ja kerrostalo: (kon. j辰辰hdytys k辰yt旦ss辰 tarpeen mukaan 7/24h) 24/27属C = kes辰kuukausina (1.6-31.8) 27属C ja muina aikoina 24属C Toimisto: (kon. j辰辰hdytys k辰yt旦ss辰 tarpeen mukaan ark klo 6-21) 24/25属C = kes辰kuukausina (1.6-31.8) 25属C ja muina aikoina 24属C
- 8. Tilojen ja IV:n l辰mmitys- ja j辰辰hdytystarve 2012-2100 Pientalo: Kerrostalo: 90 45 A (l辰m.) J辰辰hdytys- B (l辰m.) 80 C (l辰m.) 40 tarve D (l辰m.) A (l辰m.) 70 A (j辰辰hd.) 35 B (l辰m.) B (j辰辰hd.) C (l辰m.) C (j辰辰hd.) D (l辰m.) 60 D (j辰辰hd.) 30 E (l辰m.) kWh/m族a kWh/m族a A (j辰辰hd.) 50 L辰mmitys- 25 B (j辰辰hd.) tarve C (j辰辰hd.) 40 20 D (j辰辰hd.) E (j辰辰hd.) 30 J辰辰hdytys- 15 tarve L辰mmitys- tarve 20 10 10 5 0 0 1990 2010 2030 2050 2070 2090 2110 2130 1990 2010 2030 2050 2070 2090 2110 2130 50 Toimisto: 45 J辰辰hdytys- tarve 40 35 30 L辰mmitys- kWh/m族a tarve 25 A (l辰m.) B (l辰m.) 20 C (l辰m.) D (l辰m.) 15 E (l辰m.) A (j辰辰hd.) 10 B (j辰辰hd.) C (j辰辰hd.) 5 D (j辰辰hd.) E (j辰辰hd.) 0 1990 2010 2030 2050 2070 2090 2110 2130
- 9. Valitut l辰mmitys- ja j辰辰hdytysratkaisut Rakennus L辰mmitys J辰辰hdytys I II III IV 2 4 4 Pientalo S辰hk旦 Passiivinen + kon. j辰辰hdytys Kon. j辰辰hdytys - - MLP1 Passiivinen + MLP vapaaj辰辰hdytys MLP vapaaj辰辰hdytys 5 2 5 - - Kerrostalo Kaukol辰mp旦 Passiivinen2 + kon. j辰辰hdytys 4 Kon. j辰辰hdytys 4 - - MLP1 Passiivinen2 + MLP vapaaj辰辰hdytys 5 MLP vapaaj辰辰hdytys 5 - - Toimisto Kaukol辰mp旦 Passiivinen3 + kon. j辰辰hdytys 6 Kon. j辰辰hdytys 6 Passiivinen3 + kaukoj辰辰hdytys Kaukoj辰辰hdytys 1 3 5 5 MLP Passiivinen + MLP vapaaj辰辰hdytys MLP vapaaj辰辰hdytys - - 1 MLP = maal辰mp旦pumppu (SPF-luku = 3.1) 2 Pientalon ja kerrostalon passiiviset j辰辰hdytysratkaisut: Ikkunatuuletus + s辰lekaihtimet ulkoimmassa ikkunav辰liss辰 3 Toimiston passiiviset j辰辰hdytysratkaisut: Ulkopuoliset s辰lekaihtimet 4 Pientalon ja kerrostalon koneellinen j辰辰hdytys split-laitteilla (vuotuinen kylm辰kerroin 3) 5 Vapaaj辰hdytys toteutettu MLP:n l辰mm旦nkeruupiirin avulla (vuotuinen kylm辰kerroin = 30) 6 Toimistossa ilmalauhdutteinen kompressorikylm辰laite + j辰辰hdytyspalkit (vuotuinen kylm辰kerroin 2.5)
- 10. Pientalon l辰mm旦neristystaso vs. ostoenergians辰辰st旦 2012-2100 Vuosi L辰mm旦neristystaso Ostoenergians辰辰st旦 tilojen l辰mmityksess辰 ja j辰辰hdytyksess辰 normi 2010 (B) tasoon verrattuna, kWh/m族a L辰mmitystapa: S辰hk旦l辰mmitys L辰mmitystapa: MLP J辰辰hdytystavat J辰辰hdytystavat I II I II Passiivinen ja kon. Kon. j辰辰hdytys Passiivinen ja MLP MLP vapaaj辰辰hdytys j辰辰hdytys vapaaj辰辰hdytys 2012 A -20.7 -18.2 -7.1 -6.5 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 C 10.3 9.4 3.5 3.3 D 17.3 15.4 5.9 5.5 2050 A -17.8 -15.8 -6.1 -5.7 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 C 9.1 8.1 3.1 2.9 D 15.1 13.3 5.2 4.8 2100 A -14.5 -12.6 -5.0 -4.6 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 C 7.5 6.8 2.6 2.4 D 12.4 11.1 4.3 4.0
- 11. Kerrostalon l辰mm旦neristystaso vs. ostoenergians辰辰st旦 2012-2100 Vuosi L辰mm旦neristystaso Ostoenergians辰辰st旦 tilojen l辰mmityksess辰 ja j辰辰hdytyksess辰 normi 2010 (B) tasoon verrattuna, kWh/m族a L辰mmitystapa: Kaukol辰mp旦 L辰mmitystapa: MLP J辰辰hdytystavat J辰辰hdytystavat I II I II Passiivinen ja kon. Kon. j辰辰hdytys Passiivinen ja MLP MLP vapaaj辰辰hdytys J辰辰hdytys vapaaj辰辰hdytys 2012 A -3.7 -3.2 -1.3 -1.2 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 C 1.2 1.1 0.4 0.4 D 1.9 1.6 0.7 0.6 E 3.0 2.4 1.0 1.0 2050 A -2.9 -2.4 -1.0 -1.0 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 C 0.9 0.8 0.3 0.3 D 1.4 1.2 0.5 0.5 E 2.2 1.7 0.8 0.7 2100 A -1.9 -1.5 -0.7 -0.6 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 C 0.6 0.4 0.2 0.2 D 0.9 0.6 0.3 0.3 E 1.2 0.8 0.5 0.4
- 12. Toimiston l辰mm旦neristystaso vs. ostoenergians辰辰st旦 2012-2100 Vuosi L辰mm旦neristystaso Ostoenergians辰辰st旦 tilojen l辰mmityksess辰 ja j辰辰hdytyksess辰 normi 2010 (B) tasoon verrattuna, kWh/m族a L辰mmitystapa: Kaukol辰mp旦 L辰mmitystapa: MLP L辰mmitystapa: Kaukol辰mp旦 J辰辰hdytystavat J辰辰hdytystavat J辰辰hdytystavat I II I II III IV Passiivinen ja Kon. J辰辰hdytys Passiivinen ja MLP Passiivinen ja Kaukoj辰辰hdytys kon. J辰辰hdytys MLP vapaaj辰辰hdytys kaukoj辰辰hdytys vapaaj辰辰hdytys 2012 A -6.7 -6.2 -2.2 -2.1 -6.5 -5.6 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 C 1.9 1.7 0.6 0.6 1.8 1.5 D 2.7 2.5 0.9 0.8 2.6 2.2 E 4.9 4.4 1.6 1.5 4.7 3.9 2050 A -5.9 -5.4 -1.9 -1.8 -5.7 -4.9 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 C 1.7 1.5 0.5 0.5 1.6 1.3 D 2.3 2.1 0.8 0.7 2.2 1.9 E 4.2 3.8 1.4 1.3 4.0 3.3 2100 A -4.7 -4.3 -1.6 -1.5 -4.6 -3.9 B (ref.) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 C 1.3 1.2 0.4 0.4 1.2 1.1 D 1.9 1.7 0.6 0.6 1.8 1.5 E 3.4 3.1 1.1 1.1 3.1 2.7
- 13. Kuinka paljon taloteknisill辰 j辰rjestelmill辰 voidaan parantaa rakennusten energiatehokkuutta?
- 14. Laskentaesimerkki L辰ht旦tietoja: Vuosi 2012 Rakennusten sijainti: Vantaa Vaipan l辰mm旦neristystaso kaikilta osin normin C3 (2010) mukainen Vaipan ilmanpit辰vyys n50 = 1.0 1/h L辰mmitystapa: S辰hk旦, MLP tai kaukol辰mp旦 J辰辰hdytystapa: Koneellinen j辰辰hdytys tai vapaaj辰辰hdytys MLP:n maapiirill辰
- 15. L辰mmitys- ja j辰辰hdytysj辰rjestelm辰t vs. ostoenergians辰辰st旦 2012 Pientalo: J辰rjestelm辰 Ostoenergiankulutus, kWh/m族a L辰mmitys J辰辰hdytys yht Tilat ja IV LKV Tilat Vesik. s辰hk旦l辰mmitys + kon. j辰辰hdytys孫 64.5 38.0 5.8 108.4 MLP-l辰mmitys +vapaaj辰辰hdytys族 21.9 16.5 0.6 39.0 Ostoenergians辰辰st旦 (I - II) 42.6 21.5 5.3 69.4 Kerrostalo: J辰rjestelm辰 Ostoenergiankulutus, kWh/m族a L辰mmitys J辰辰hdytys yht Tilat ja IV LKV Tilat Kaukol辰mp旦 + kon. j辰辰hdytys孫 19.7 36.1 11.2 66.9 MLP-l辰mmitys +vapaaj辰辰hdytys族 6.5 15.7 1.1 23.3 Ostoenergians辰辰st旦 (I - II) 13.2 20.4 10.0 43.6 Toimisto: J辰rjestelm辰 Ostoenergiankulutus, kWh/m族a L辰mmitys J辰辰hdytys yht Tilat ja IV LKV Tilat ja IV Kaukol辰mp旦 + kon. j辰辰hdytys孫 49.2 6.8 9.9 65.9 MLP-l辰mmitys + vapaaj辰辰hdytys族 15.9 3.0 0.8 19.7 Ostoenergians辰辰st旦 (I - II) 33.3 3.9 9.0 46.2 孫 Ilmalauhdutteinen kompressorikylm辰laite, jonka vuotuinen kylm辰kerroin on 3.0 (pientalo ja kerrostalo) tai 2.5 (toimisto) 族 Maal辰mp旦pumpun SPF-luku (tilojen l辰mmitys = 3.1, LKV = 2.3), vapaaj辰辰hd. vuotuinen kylm辰kerroin = 30
- 16. Yhteenveto Rakennusten tilojen ja ilmanvaihdon l辰mmitystarve tulee v辰henem辰辰n ilmastonmuutoksen vaikutuksesta vuoteen 2050 menness辰 15-25% ja vuoteen 2100 menness辰 30-50% rakennustyypist辰 riippuen. Rakennusten tilojen ja ilmanvaihdon j辰辰hdytystarve tulee kasvamaan vastaavasti vuoteen 2050 menness辰 10-30% ja vuoteen 2100 menness辰 20-75% rakennustyypist辰 riippuen. Tutkittujen rakennuksen vaipan osien l辰mm旦neristystason lis辰辰minen 2008 normitasoa paremmaksi kasvattaa rakennuksen j辰辰hdytystarvetta. Rakennuksen j辰辰hdytystarve tulee ensisijaisesti kattaa passiivisilla j辰辰hdytysratkaisuilla ja vasta tarvittaessa koneellisilla j辰辰hdytysratkaisuilla.
- 17. Yhteenveto Tutkittujen vaipan osien l辰mm旦neristystason kasvattaminen nykyist辰 normitasoa C3 (2010) paremmaksi: Ei ole kerrostaloissa ja toimistoissa kannattavaa, vaikka tilojen j辰辰hdytystarve katetaan ensisijaisesti passiivisilla ratkaisuilla, koska lis辰erist辰misen tuoma ostoenergians辰辰st旦 on marginaalinen. Pientalossa lis辰erist辰misell辰 saavutetaan enemm辰n ostoenergians辰辰st旦辰 kuin kerrostaloissa ja toimistoissa. S辰辰st旦 on nykyilmastossa suurimmillaan 6-17kWh/m族a k辰ytetyist辰 l辰mmitys- ja j辰辰hdytystavoista riippuen. Kerrostaloissa ja toimistorakennuksissa jo vuoden 2008 normitason l辰mm旦neristystaso tutkittujen vaipan osien osalta olisi ollut energians辰辰st旦n kannalta varsin riitt辰v辰. L辰mm旦neristystason lis辰辰misell辰 saavutettava energian- s辰辰st旦 tulee ilmastonmuutoksen my旦t辰 edelleen pienenem辰辰n. L辰mmitys- ja j辰辰hdytysj辰rjestelmien valinnalla voidaan vaikuttaa rakennuksen energiatahokkuuteen huomattavasti enemm辰n kuin tutkituilla vaipan l辰mm旦neristystasoilla.