kurnitski air academy_2011-04-07

EU:n päästö- ja energiaohjauksen tiekartta nollaenergiarakentamiseen ERA17 – nZEB – D3 20127.4.2011 Jarek Kurnitski

© Sitra 2010

Rakentaminen EU:n ohjauksessa• Äsken julkaistu tiekartta 2050 (Roadmap for moving to a competitive low-

carbon economy in 2050) asettaa kovia paineita korjausrakentamiselle http://ec.europa.eu/clima/documentation/roadmap/docs/com_2011_112_en.pdf

• Vaikka komission arvion mukaan 20% päästövähennystavoite 2020 mennessä on toteutumassa,

• energiatehokkuuden 20%(primäärienergian) tavoitteestaan ollaan nykytoimilla saavuttamassa vain puolet

• Tavoitteessa pysymiseksi laadittu Energiatehokkuussuunnitelma 2011 (Energy Efficiency Plan 2011) http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2011:0109:FIN:FI:PDF

• Uusia päästövähennystavoitteita:- 80 % tavoite 1990 tasosta vuoteen 2050

mennessä- 40 % välitavoite vuoteen 2030 mennessä- Sektorikohtaiset tavoitteet

7.4.2011Jarek Kurnitski

http://ec.europa.eu/clima/documentation/roadmap/docs/com_2011_112_en.pdf�

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2011:0109:FIN:FI:PDF�

© Sitra 2010

Energiatehokkuussuunnitelma 2011Energy Efficiency Plan 2011

• Komission arvion mukaan EU on saavuttamassa vain puolet 20 prosentin energiatehokkuuden (primäärienergian) tavoitteestaan

• Voidaan ehdottaa laillisesti sitovia kansallisia tavoitteita vuodeksi 2020


• Julkinen sektori esimerkkinä• Julkishallinnon rakennusten lattia-

alasta kunnostetaan vähintään 3 prosenttia vuosittain – mikä on noin kaksi kertaa enemmän kuin mitä Euroopan rakennuskantaa nyt kunnostetaan

• Lisäksi kehotetaan jäsenmaita edistämään yksityisten rakennusten korjauksia

© Sitra 2010

EU ilmastonmuutoksen ja energian ohjauskehys

• DG CLIMA: The climate and energy package - Päästökauppa – keskeinen työkalu- Päästökaupan ulkopuolinen sektori (mm. liikenne ja maatalous,

rakentamisen osalta öljylämmitys)- RES- CCS:n edistäminen

- ⇒ Kaikki nämä luovat paineita parantaa energiatehokkuutta, mutta eivät käsittele sitä suoraan. Energiatehokkuutta ohjataankin EU:n Energy Efficiency Action Plan:n kautta.


© Sitra 2010

• DG ENERGY: EUROPE 2020 initiative - Energy Efficiency Plan 2011- Energy labelling of Domestic Appliances- Energy Efficiency in Buildings – EPBD recast- End-use Efficiency & Energy Services- Voluntary Agreements- Cogeneration - Combined Heat and Power- Eco-design of Energy-Using Products – ErP

• Energiatehokkuus on nousemassa keskeiseksi asiaksi, koska päästökauppa ja RES ovat hyvin raiteilla

• Energiatehokkuuden ohjaus koskee negawatteja ja primäärienergia, joilla on päästöjä alentava vaikutus, mutta päästöohjaus on DG CLIMA puolella


© Sitra 2010

Ohjaus rakennusten ja rakentamisen kannalta• Lähes kaikki Suomen sähkön- ja kaukolämmön tuotanto kuuluu EU:n

päästökauppajärjestelmään ja sen päästöjä ohjataan päästöoikeuksilla• Päästöleikkuri käy siis 21% alle 2005 tason vuoteen 2020 mennessä – täysin

riippumatta siitä mitä rakentamisessa tehdään (päästökaupan ulkopuolinen sektori 10/16%)

• Toinen ohjauksen tukijalka RES (20/38% 2020) vaikuttaa suoraan myös rakentamiseen, vaatimalla x % uusiutuvien osuutta 2014

• Rakentamisen varsinainen ohjaus tapahtuu EPBD 2002, EPBD recast 2010 kautta, kohdistuen:- energiankulutukseen (=negawatit) ja kokonaisprimäärienergian kulutukseen

uudisrakentamisen ja laajojen korjausten osalta- energiatehokkuutta voidaan ohjata primäärienergian indikaattorilla, mutta

voidaan ohjata myös ”muulla”, jolloin primäärienergian indikaattori pitää myös esittää


© Sitra 2010

Asuin- ja palvelurakennuskannan energiankulutus

• Toteutettavissa oleva energiansäästön tavoite on noin 16 % (laskelma 1). Tällöin suunnitelmallisen normaalin korjaustoiminnan yhteydessä korjattavien rakennusosien lämmitysenergiankulutus vähennetään keskimäärin puoleen (Heljo et al. 2010).

86,8 89,284,0 83,3

72,966,2

0

20

40

60

80

100

2007

lä

htöt

ilann

e

2020

la

skel

ma

2

2020

la

skel

ma

1

2050

la

skel

ma

2

2050

la

skel

ma

1

2050

la

skel

ma

3

TWh

Asuin- ja palvelurakennuskannan ostoenergian kulutus vaihtoehtoisissa laskelmissa

Muu

Huoneisto- ja kiinteistösähkö

Lämmityssähkö

Maalämpö, sähkö

Kaukolämpö

Öljy, maakaasu

Puu, pelletti


© Sitra 2010

Rakennuskannan energiankulutuksen kehittyminen

• Rakennuskannan laskelmien yleinen lähtökohta on, että keskimäärin2 % rakennuksista korjataan vuosittain (+ poistuman oletukset)

Laskelma 1:• Perustarkastelussa oletetaan, että korjauksissa lämmitysenergian

kulutus puolitetaan (yleinen oletus esim. VNK:n skenaarioissa)Laskelma 2:• Korjauksissa ei tehdä energiansäästötoimia (tai laatutason noston

energiansäästölisä on yhtä suuri kuin energiansäästö)Laskelma 3:• Teoreettinen laskelma, jossa 2050 mennessä koko rakennuskanta on

muutettu vuoden 2010 energiamääräysten mukaiseksi

• Nykyisenlaisen korjaustoiminnan on arvioitu johtavan laskelmien 1. ja 2. puoleen väliin (Heljo et al. 2010)


© Sitra 2010

Missä säästöpotentiaali?

• Suomen päästöjen kehitys ja tavoitteet 2012-2050. Tavoitteiden saavuttaminen edellyttää monia rinnakkaisia toimenpiteitä uudis- ja korjausrakentamisessa sekä keskitetyssä että hajautetussa energiatuotannossa.


Kasvihuonekaasupäästöt Suomessa v. 2007 MtCO2-ekv %Liikenne 14,7 19 %Teollisuus (ilman rakennuksia) 18,6 24 %Rakenusmateriaalit ja rakentaminen 3,4 4 %RAKENNUKSET (lämmitys ja sähkö) 27,0 34 %Maatalous, teollisuusprosessit, jätteet y 14,8 19 %Yhteensä 78,5 100 %

MtCO2-ekv Pientalot Kerrostalot Palvelu Tuotanto YHTEENSÄ %SÄHKÖ huoneistosähkö 1,0 1,2 1,5 1,7 5,5 20 % kiinteistösähkö 0,3 0,3 0,4 0,3 1,2 4 % lämmityssähkö 3,5 0,5 1,1 1,2 6,3 23 %KAUKOLÄMPÖ 0,2 2,8 3 2,1 8,1 30 %POLTTOAINEET 0 % öljy 1,9 0,8 1,4 1,8 5,9 22 % puu ja pelletti 0,2 0,2 1 %Yhteensä 7,1 5,6 7,4 7,1 27 100 %

% 26 % 21 % 27 % 26 % 100 %

• Rakennusten osalta (oikea taulukko) suurin vähennyspotentiaali on sähkönkäytön tehostamisessa (erityisesti sähkölämmitys yli 0,6 milj. pientalossa), öljylämmityksestäluopumisessa ja uusiutuvienlisäämisessä kaukolämmössä

70,978,5

71,0

56,7

14,2

0

20

40

60

80

1990 2007 2012 2020 2050

MtC

O2-

ekv

© Sitra 2010

Uudisrakentaminen vs. korjaus-rakentaminen

• Vuoden 2050 ostoenergian kulutuksesta muodostuu vuoden 2007 jälkeen rakennetuissa uudistuotannon rakennuksissa noin 40 % ja nykyisestä vuoden 2007 rakennuskannasta jäljellä olevissa rakennuksissa 60 %

01020304050607080

nykyinen rakennuskanta

uudistuotanto nykyinen rakennuskanta

uudistuotanto

2020 2020 2050 2050

TWh

Asuin- ja palvelurakennuskannan ostoenergian kulutus jaettuna ennen vuotta 2007 rakennettuun kantaan ja uudistuotantoon

Huoneisto- ja kiinteistösähköLämmityssähkö

Maalämpö, sähkö

Kaukolämpö

Öljy, maakaasu

Puu, pelletti


© Sitra 2010

Despite of reduced total energy use in 2020, electricity use will most probably continue to increase


Electricity District heat

0

20

40

60

80

100

120

140

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

TWh

Total electrical energy use in Finland

P1

P2

VNK A

VNK C

Actual

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

TWh

Total district heat energy use in Finland

© Sitra 2010

Sähkö vs. kaukolämpö: ominaispäästöt pidemmällä tähtäimellä samat, eurot kuitenkin ratkaisevat lämmitystapavalinnan, energian kallistuminen välttämätöntä


Electricity District heat

0

50

100

150

200

250

2010 2020 2030 2040 2050

kgCO

2/MW

h

Average specific emissions of electricity production

P1

P2

VNK A

VNK C

0

50

100

150

200

250

2010 2020 2030 2040 2050

kgCO

2/MW

h

Average specific emissions of district heat production

© Sitra 2010

ERA17 measures with the highest impact• Net zero energy building regulation for new buildings

- roadmap of code requirements for next 10 years- will mostly meet “cost optimal” criterion, except PV needing feed-in tariff- reasonable cost, and savings even higher compared to existing building stock

• Improvement of existing building stock- incentives needed, not cost efficient in buildings with district heating- cost efficient in electrically heated houses, still incentives needed to activate

• Integrated land use planning with increased density (UGB etc.)- almost no cost at all, savings through cheaper infrastructure- better utilization of local energy supply solutions- less vehicle km per person – significant reduction in fossil fuels

• Built environment can use 20-35% less energy in 2050 relative to 2010• Most of investments cost effective, improving living and working quality


© Sitra 2009

ERA17 kansallinen toimintaohjelma:yksi keskeinen toimenpide seuraavan 10 vuoden rakentamismääräysten tiekartan laatiminen kehityksen ennakoinnin helpottamiseksi

www.era17.fi

Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi EPBD recast:Kaikki uudet julkiset rakennukset ovat 31.12.2018 jälkeen lähes nollaenergiatalojaKaikki uudet rakennukset ovat 31.12.2020 jälkeen lähes nollaenergiatalojahttp://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ:L:2010:153:SOM:FI:HTMLhttp://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ%3AL%3A2010%3A153%3ASM%3AEN%3AHTML

Direktiiviä toimeenpanevien kansallisten säädösten tulee olla annettu ja julkaistu viimeistään 9.7.2012


http://www.era17.fi/�

http://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ:L:2010:153:SOM:FI:HTML�

http://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ:L:2010:153:SM:EN:HTML�

Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

REHVA benchmarking:• Roadmap of some

countries towards nearly zero energy buildings to improve energy performance of new buildings

• Many countries have prepared long term roadmaps with detailed targets

• Helps industry to prepare/commit to the targets


REHVA benchmarking study: incentives

© Sitra 2009

EPBD recast – Rakennusten energiatehokkuusdirektiivinuusinta 19.5.2010• Setting of minimum energy performance requirements for major renovation:

- The threshold of 1000 m2 is deleted - The definition of 'major renovation‘ is by the investment that should be more than 25% of the whole

buildings value, excluding the land, e.g. the actuarial value, or more than 25% of the building envelope undergoes structural renovation

• Setting of requirements in respect of the overall energy performance, the proper installation, and the appropriate dimensioning, adjustment and control of the technical building systems which are installed in existing buildings

• Setting of minimum energy performance requirements based on calculation of cost-optimal levels :- The Commission shall establish by 30 June 2011 a comparative methodology framework- Member states shall report by 30 June 2012

• By 31 Dec 2020, all new buildings are nearly zero energy buildings• After 31 Dec 2018, public authorities that occupy and own a new building

shall ensure that the building is a nearly zero energy building• The role of the recommendations of the energy performance

certificate is strengthened and clarified (incl. cost-effectiveness)


© Sitra 2010

2012 Energiapaketti uudisrakentamiseen –kokonaisenergiatarkastelu/primäärienergia- julkistettiin 30.3.2011- tulevat voimaan 1.7.2012

“if everyone does a little,we’ll achieve only a little”

… suurin muutos rakentamismääräysten antamisesta 1976 …

http://www.withouthotair.com/


© Sitra 2009

Net zero energy buildings in practiceWhat nZEB means in practice?• Energy demand/delivered energy use is reduced as much as reasonable

achievable (insulation, heat recovery, heat pumps etc.)• On site renewable energy production, most commonly solar PV and thermal,

district heat from renewables and renewable fuels also accounted• Annual balance of delivered and exported primary energy = 0• Typically a grid connected building exporting energy in summer, using

delivered energy in winter


Luukku house: Finnish net plus energy building in Solar Decathlon 2010 competition in Madrid

© Sitra 2009

Esimerkki aurinkoenergian tuoton laskennasta 1/2

Säteilysumma vaakasuoralle pinnalle:• HKI 975, Jyväskylä 890 ja Sodankylä 791 kWh/(m2 a)

Käyttöveden lämmitys aurinkokeräinjärjestelmällä: • Rakennus sijaitsee Helsingissä• Keräinpinta-alaa on 8,0 m2 (4 kpl 2,0 m2 keräimiä)• Keräimet ovat tasokeräimiä, joiden hyötysuhde h0=83% • Keräimet on suunnattu etelään ja niitä on kallistettu 45 astetta• Lämpimän käyttöveden tarve on 50 L/vrk/henkilö ja suunnittelu

tehdään vastaamaan 4 hengen kulutusta• Lämpimän käyttöveden lämpötila on 55 °C ja kylmän veden 5 °C• Varaajan koko on 400 L mistä 200 L osassa on lisälämmitys, jota

käytetään yökäytöllä• Kiertopumppujen teho on 40 W


© Sitra 2009

Esimerkki aurinkoenergian tuoton laskennasta 2/2

• QT = LKV:n kulutus, Qa = auringolla tuotettu, Esol = säteily 45 ° pinnalle etelään• tuottoa ei käytännössä ole 5 kk meidän ilmastossa vaikka ylimitoitettu järjestelmä• tuottoa ei voida enää lisätä keräinpinta-alaa kasvattamalla• ⇒ käyttöveden ja märkätilojen lattialämmityksiin sekä sähkötuotantoon varauksin


0

500

1000

1500

2000

2500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Kuukausi

Ener

gia

(kW

h)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Aur

ingo

nsät

eily

ete

lä, 4

5 as

tetta

kal

liste

ttu p

inta

(kW

h/m

2 )QT,LKVQa,LKVEsol,in [kWh/m2]

© Sitra 2009

Japanilainen nollaenergiatalokonsepti• Japanissa rakennetaan yli 10 000 lähes nollaenergiataloa vuodessa• PV 5000 eur/KW, esim. 4…8 kW katolle (mallitalossa myös tuulimylly)• Lämmitys/käyttövesi/jäähdytys lämpöpumpuilla• Järjestelmässä myös polttokenno (kaasu) ja akku (n. 6 kWh)


Energiamonitori:• Vasemmalla tuulen ja auringon

tuotto• Alhaalla akku (lataus käynnissä)• Oikealla verkkosähkö ja polttokenno

(polttokennoa ei voi ajaa, koska ei ole juurikaan lämmitystarvetta)


REHVA TF nZEB – system boundary

DELIVERED ENERGY

EXPORTED ENERGY( )∑ −=

iiiidel fEEE exp,,

System boundary for nearly net zero energy building definition, connecting a building to energy networks. Net delivered energy is delivered Edel,i minus exported energy Eexp,i accounted separately for each energy carrier i. Primary energy E is calculated with primary energy factors fi (simplified equation with the same factors for delivered and exported energy carriers)


REHVA Task Force “Nearly Zero Energy Buildings” nZEB proposed definitionsnet zero energy building (nZEB)energy use of 0 kWh/(m2 a) primary energy

NOTE 1 A nZEB is typically a grid connected building with very high energy performance. nZEBbalances its primary energy use so that the primary energy feed-in to the grid or other energy network equals to the primary energy delivered to nZEB from energy networks. Annual balance of 0 kWh/(m2 a) primary energy use typically leads to the situation where significant amount of the on-site energy generation will be exchanged with the grid. Therefore a nZEB produces energy when conditions are suitable, and uses delivered energy during rest of the time.

nearly net zero energy building (nnZEB)national cost optimal energy use of > 0 kWh/(m2 a) primary energy

NOTE 1 The Commission shall establish by 30 June 2011 a comparative methodology framework for calculation of cost-optimal levels (EPBD recast).

nZEB has exact performance level of 0 kWh/(m2 a) primary energy use

nnZEB depends on national conditions

© Sitra 2009

Cost optimal performance levels


Source: The Buildings Performance Institute Europe (BPIE): http://dl.dropbox.com/u/4399528/BPIE/BPIE_costoptimality_publication2010.pdf

© Sitra 2009

Towards nnZEB in Finland• Viikki Ympäristötalo, Jätkäsaari Low2No, Viikki Synergy and some other

buildings have ended up that in addition to demand reduction measures about 15% of electrical energy use can be produced by PV

• Extra investment cost between 5…10%• Current BAU level in offices is about E=180…190 (according to 2012 code,

draft D3 2012), in nnZEB E ≤ 100 kWh/(m2 a) primary energy• National project for nnZEB E-value determination under preparation


Preliminary EP targets for Low2No

EP in OFFICESNet delivered

energy use, kWh/(m2 a)

Energy carrier

factor, -

Primary energy use, kWh(m2 a)

Space and ventilation heating 30 0,7 21Domestic hot water (D3 2012) 6 0,7 4Cooling (district cooling COP=1) 20 0,4 8Fans and pumps (HVAC) 7 1,7 12Lighting 15 1,7 26Appliances (D3 2012) 22 1,7 37PV -9 1,7 -15Total 91 93


Example – nnZEB Office buildingREHVA Task Force “Nearly Zero Energy Buildings” nZEB

• An office building in Paris• a gas boiler for heating with seasonal efficiency of 90%• free cooling from boreholes (about 1/3 of the need) is used and the

rest is covered with mechanical cooling• for borehole cooling, seasonal energy efficiency ratio of 10 is used

and for mechanical cooling 3.5• Ventilation system with specific fan power of 1.2 kW/(m3/s) will use

5.6 kWh/(m2 a) fan energy.

• a solar PV system providing 15.0 kWh/(m2 a), from which 6.0 is utilized in the building and 9.0 is exported to the grid


System boundary of delivered energy

3.8 heating

11.9 cooling

10.0 lighting

BUILDING TECHNICAL SYSTEMS

15.0 PV electricity,from which 6.0 used in the building and 9.0 exported

Fuel 4.2

Electricity 33.8

Solar and internal heat gains/loads

Heat exchange through the building envelope

NET ENERGY NEED (47.2 kWh/(m2 a))

DELIVERED ENERGYBoiler3.8/0.9 = 4.2 Free cooling 4.0/10 = 0.4 Compressor cooling 7.9/3.5 = 2.3

Lighting 10.0

Ventilation 5.6 Appliances 21.5

Primary energy: 4.2*1.0 + (33.8-9.0)*2.5 = 66 kWh/(m2 a)

EXPORTED ENERGY

System boundary of net delivered energy

Net

del

iver

ed e

nerg

y

Electricity 9.0

21.5 appliances

(Sum of electricity 39.8)

21,5

10

3,2

0,61,1

10,8

NET ENERGY NEED (47.2 kWh/(m2 a))Appliances (users')Lighting

Space heatingHeating of air in AHUCooling in room unitsCooling of air in AHU

Example – nnZEB Office building

• Electricity use of cooling, ventilation, lighting and appliances is 39.8 kWh/(m2 a)• Solar electricity of 15.0 kWh/(m2 a) reduces the net delivered electricity to 24.8 kWh/(m2 a)• Net delivered fuel energy (caloric value of delivered natural gas) is 4.2 kWh/(m2 a) and primary

energy is 66 kWh/(m2 a)

© Sitra 2010

Lähes nollaenergiarakentamiseen 10 vuodessa


© Sitra 2010

Muutoksen alla olevat määräysosat• D3 Rakennusten energiatehokkuus – MÄÄRÄYKSET

- kokoaa kaikki energiatehokkuusvaatimukset yhteen määräysosaan- kokonaisenergiavaatimus keskeisessä roolissa

• D5 Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta – OHJEET- laskennallinen ohje

• C3 Rakennusten lämmöneristys- yhdistyy D3:een

• D2 Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto – MÄÄRÄYKSET JA OHJEET- energiatehokkuusvaatimukset siirtyvät D3:een

• C4 Lämmöneristys – OHJEET - lambda/U-arvot yhtenäistetään EN-standardien kanssa- liitosten kylmäsillat lisätty


© Sitra 2010

Kokonaisenergiavaatimus – E-luku• Keskeinen ohjaava vaatimus kokonaisenergiavaatimus = vaatimus

lopputuloksen energiatehokkuudelle• Esitetään E-lukuna kWh/(m2 a), jossa järjestelmät ja energiamuodot

mukana• Keinot energiatehokkuuden saavuttamiseksi vapaat

• Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuus (tasauslaskelma vertailuarvoilla, ei muutoksia) toimi perälauta-arvona, ei ole yleensä ohjaava, myös kompensaatiorajoitukset poistuneet


© Sitra 2010

Määräysten mukaisuuden osoittaminen rakennuslupa haettaessa

Energiaselvitys:• energiankulutus/energialaskelma• arvio kesäaikaisesta huone-

lämpötilasta• lämpöhäviön määräystenmukaisuus

(tasauslaskelma Excel-pohjalla)• ilmanvaihtojärjestelmän

ominaissähköteho• lämmitysteho• energiatodistus

Energiaselvitys:• energialuku/energialaskelma• kesäaikaisen huonelämpötilan

simulointi, pientaloissa ei tarvita• lämpöhäviön määräystenmukaisuus

(tasauslaskelma Excel-pohjalla)• lämmitysteho• energiatodistus

2010 2012


2012 tarvitaan edelleen energialaskelma, joka voidaan ei jäähdytetyissä rakennuksissa tehdä D5:n avulla, pientaloissa helpotuksena kesäaikaisen huonelämpötilan laskelman poistuminen

© Sitra 2010


D3/D5 muutokset viitteellisesti

• Kokonaisenergiavaatimus kWh/m2

• = energiamuotojen kertoimilla painotettu ostoenergia• Järjestelmät ja tuotto mukana• Kylmäsillat mukana• Standardoitu käyttö

• Sisäilmasto• Sisäiset kuormat• Käyttöajat

• Laskentasäännöt• Vaatimukset laskentatyökaluille• Vaatimukset kesäaikaiselle

huonelämpötilalle• Rakennusvaipan ilmanpitävyyden

vaatimus• Vaatimukset mittaroinnille

TasauslaskentaJohtuminenIV-lämmöntalteenottoVuotoilmanvaihto

U-arvot ja LTOVertailuarvotSallitut max. arvotLTO poistoilmasta 45%

Ei muutoksia:

© Sitra 2010

Kokonaisenergiatarkastelun aiheuttama rakenteellinen muutos• ”Mahdollistavat” määräykset• Avoin laskentamenetelmä – kv. uutuusarvoakin!• Läpinäkyvyyden varmistaminen:

- Pakolliset laskennan lähtötiedot rakennustyypin standardikäytön määrittelemänä (sisäilmasto, lämpökuormat, käyttöajat, ym. D3)

- Laskentasäännöt siitä, mitkä asiat otetaan laskennassa huomioon (läpinäkyvyys, yksinkertaistukset, ei ylimonimutkaisteta, D3)

• Markkina- ja kehityshenkisyys:- Vaatimukset laskentatyökaluille (D3)- Ei ole virallista, uusia innovatiivisia ratkaisuja rajoittava

menetelmää (kaupalliset laskentatyökalut)7.4.2011Jarek Kurnitski

© Sitra 2010

2012 määräysvalmistelussa käynnistettyjä kehityshankkeita Ympäristöministeriön ja Sitran Energiaohjelman rahoittamana

1. Energiamuodon huomioon ottaminen määräyksissä: päästö- ja primäärienergiakertoimien taustaselvitys

2. Laskennassa käytettävien säätietojen tarkistaminen: uuden energialaskennan testivuoden kehittäminen

3. Kylmäsiltojen huomioon ottaminen määräyksissä taulukkoarvoilla + yksityiskohtaisempi laskentaopas

4. Lämmitys- ja LKV- järjestelmien hyötysuhteiden taulukkoarvojen päivitys + yksityiskohtaisempi laskentaopas

5. Aurinkolämmön ja -sähkön laskentaohjeet + laskentaopas6. Lämpöpumppujen laskentaohjeet + laskentaopas7. Jäähdytysjärjestelmien laskentaohjeet + laskentaopas8. Määräysvalmistelun projektisihteeri 9. 2012 E-lukujen vaatimustasojen arviointiprojekti – RT


© Sitra 2010

Energiatehokkuuden määritelmät kokonaisenergiatarkastelua varten

• Nettotarve (huone-lämpötilan ylläpito)

• Kulutus (järjestelmät)• Kiinteistökohtainen

tuotanto• Ostoenergia

(järjestelmien kulutus katetaan ostoenergialla)

• Muualle viety energia• Netto-ostoenergia• Energiamuotojen

kertoimet• Energialuku

10 kWh nettotarve

Lattialämmitys 85%: 11,8 kWh kulutus

Lämpöpumppu 3,5: 3,4 kWh ostoen.

Energialuku 5,7 kWh

Energiamuodon kerroin 1,7

RAKENNUKSENENERGIANTARVELämmitysJäähdytysIlmanvaihtoKäyttövesiValaistusLaitteet

Netto-ostoenergian kulutuksen taseraja

Net

to-o

stoe

nerg

ia(s

ähkö

, kau

kolä

mpö

, kau

kojä

ähdy

tys,

pol

ttoai

neet

)

Ostoenergian kulutuksen taseraja

lämmitysenergia

jäähdytysenergia

sähkö polttoaine

TEKNISETJÄRJESTELMÄT

Järjestelmähäviötja -muunnokset

sähkö

jäähdytysenergia

Uusiutuva oma-varaisenergia

kaukolämpö

kaukojäähdytys

sähkö

lämmitysenergia

Auringon säteily ikkunoiden läpi

Lämpöhäviöt

NETTOTARPEETOSTOENERGIA

MUUALLE VIETY ENERGIA

© Sitra 2010

Kesäajan huonelämpötilan hallinta• Kesäajan huonelämpötilaa rajoitetaan:

- niin, että jäähdytysrajan arvoa (asunnot 27°C, muut 25°C) ei saa ylittää enemmän kuin 150 astetuntia 1. kesäkuuta ja 31. elokuuta välisenä aikana energialaskennan testivuodella laskettuna (uusi testivuosi)

• vaatimuksenmukaisuus osoitetaan eri tilatyyppien lämpötilasimuloinnilla

• pientaloissa lämpötilatarkastelua ei tarvita• lisäksi loma-asunnoissa ja rakennuksissa, joille ei ole E-luvun

vaatimusta ei tarvitse suorittaa kesäajan huonelämpötilan laskentaa


© Sitra 2010

Energiatehokkuuden mittarointi• Energiatehokkaan ylläpidon edellytysten varmistamiseksi

paljon uusia mittarointivaatimuksia:- sähkönmittaus, josta saadaan tieto rakennuksen koko

sähköenergiankulutuksesta- lämmitysjärjestelmän ostoenergian kulutus- lämpimän käyttöveden kulutuksen mittaus ja tarvittaessa lämpimän

käyttöveden kiertopiirin paluun vesivirran ja lämpötilan mittauksella (muut kuin pientalot)

- ilmanvaihtojärjestelmän ja jäähdytysjärjestelmien sähkönkulutukset mitataan erikseen

- muissa kuin asuinrakennuksissa kiinteän valaistusjärjestelmän energiankulutus mitataan erikseen

- muiden kuin asuinrakennusten ilmanvaihtojärjestelmä varustetaan rakennuksen ilmanpitävyyden mittausvalmiudella


© Sitra 2010


EP-value comparison, 2008 data• The figure shows maximum

allowed delivered energy without household electricity(i.e. delivered energy to heating, hot water and ventilation systems) in each country for fossil fuel or electrical heating in 140 m2 house

• In the comparison, the degree-day corrected data is used, all values are corrected with 17°C degree-days to Copenhagen

• Component-based regulations causes significant penalties for Finland

• The data represents the situation in 2008, and is not up to date, due to regulation changes in Denmark, Sweden and Finland

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Denmark Norway Sweden Estonia Germany Finland

Max

allo

wed

del

iver

ed e

nerg

y, k

Wh/

(m2 a)

Oil or gas boilerElectrical heating

New reg. from 2010 2010 2010

Source: Kurnitski J. Contrasting the principles of EP requirements and calculation methods in EU member states. REHVA journal, December 2008, 22–28.

© Sitra 2010


Denmark and Sweden 2010, Finland 2012-draft, others 2008

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180


Max

allo

wed

del

iver

ed e

nerg

y, k

Wh/

(m2 a

)


© Sitra 2010

Denmark and Sweden 2010, Finland 2012, others 2008


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180


Max

allo

wed

del

iver

ed e

nerg

y, k

Wh/

(m2 a

)


© Sitra 2010

Energiamuotojen kertoimet

• Rakentamisen ohjauksen kertoimet• Teoriassa useita eri tapoja määrittää kertoimet (primäärienergia, päästöt,

hinta, kapasiteetti, suomalainen/eurooppalainen markkina, skenaariot…)• Ottavat huomioon erityisesti primäärienergian (EPBD), mutta myös

päästöt ja kapasiteettipulan sekä korreloivat energian hinnan kanssa• Energiajärjestelmän edistyksellisyys ja tulevat investoinnit

päästöleikkauksiin otettu huomioon sähkön ja kaukolämmön kertoimissa


Sähkö 1,7 Kaukolämpö 0,7 Kaukojäähdytys 0,4 Fossiiliset polttoaineet 1,0 Uusiutuvat polttoaineet 0,5

© Sitra 2010

Energiatehokkuusdirektiivin mukainen kokonaisprimääri-energiakerroin pysy lähes vakiona (TKK KesEn -tutkimus)

• Tarkoituksellisesti on valittu “energiamuodon kerroin” eikä primäärienergiakerroin, mikä mahdollistaa sähkön kertoimen alentamisen


© Sitra 2010

Tavoitteellinen ohjausvaikutus• Estetään rakentaminen, joissa rakennuttajien säästämät

investointikustannukset on siirretty käyttäjien maksettavaksi suurien energialaskujen muodossa

• Energiamuotojen kertoimet ohjaavat rakentamaan lämmitystapojen osalta muuntojoustavia rakennuksia vesikiertoisilla järjestelmillä

• Näin mahdollistetaan lämmitystapojen helppo vaihtaminen tarvittaessa tulevaisuudessa, uusien energiatuottojärjestelmien tai energian hinnan muutosten yhteydessä

• Kiinteällä sähkölämmityksellä tehtävissä rakennuksissa kokonaisenergiavaatimus varmistaa, että näissäkin rakennuksissa käytetään sähköä erittäin tehokkaasti, mikä luo edellytykset sähkölämmityksen toimivuudelle tulevaisuudessa


© Sitra 2010

D3 rakennusten standardikäytön määritelmäRakennustyyppi Käyttöaika Käyttö- Valaistus Laitteet Ihmiseta Henkilötiheys

kellonaika h/24h d/7d aste, - W/m2 W/m2 W/m2 m2/hlöErillinen pientalo sekä rivi- ja ketjutalo 00:00-24:00 24 7 0,6 8b 3 2 43Asuinkerrostalo 00:00-24:00 24 7 0,6 11b 4 3 28Toimistorakennus 07:30-18:30 11 5 0,65 12c 12 5 17Liikerakennus 08:00-21:00 13 6 1 19c 1 2 43Majoitusliikerakennus 00:00-24:00 24 7 0,3 14c 4 4 21Opetusrakennus ja päiväkoti 08:00-16:00 8 5 0,6 18c 8 14 5Liikuntahalli 08:00-22:00 14 7 0,5 12c 0 5 17Sairaala 00:00-24:00 24 7 0,6 9c 9 8 11a ei sisällä latenttia lämpöä, kokonaislämmönluovutus saadaan jakamalla kertoimella 0,6b asuinrakennusten valaistuksen käyttöaste on 0,1c ohjearvo uudisrakennuksille ellei tarkempaa tietoa ole käytettävissä. c pienempää valaistuksen tehoa voi käyttää, mikäli valaistustaso säilyy ja siitä esitetään erillisselvitys.

Rakennustyyppi LKV:n ominaiskulutus Lämmitysenergial/(m2 a) kWh/(m2 a)

Erillinen pientalo sekä rivi- ja ketjutalot 600 35,0Asuinkerrostalo 685 40,0Asuinkerrostalo, huoneistokohtainen veden mittaus 582 34,0Toimistorakennus 103 6,0Liikerakennus 68 4,0Majoitusliikerakennus 685 40,0Opetusrakennus ja päiväkoti 188 11,0Liikuntahalli 343 20,0Sairaala 515 30,0


© Sitra 2010

2012 vaatimustason kiristäminen• Energiatehokkuusvaatimusten 20 %:n kiristyksen ajatellaan tapahtuvan

ensisijaisesti niin, että nykyisiä rakennuksen vaipan ja ilmanpitävyyden vertailuarvojen vaatimuksia ei tarvitse muuttaa. Kokonaisenergiatarkastelu mahdollistaa kokonaisvaltaisen suunnittelun, jolla energiatehokuutta voidaan parantaa muilla keinoilla. Sellaisia muita keinoja ovat muun muassa:- rakennuksen massoittelu ja aukotus- tarpeenmukaisesti ohjattujen teknisten järjestelmien käyttäminen- uusiutuvan omavaraisenergian hyödyntäminen- energiamuotojen valinta- kylmäsiltojen minimointi- passiiviset auringonsuojausratkaisut ja muut luonnonilmiöitä

hyödyntävät ratkaisut- suunnitteluratkaisujen kokonaisoptimointi


© Sitra 2010

2012 energiatehokkuuskonseptit toimistoissa• 2010 vaipan umpiosat hyvä suunnittelun lähtökohta• Nykyisellä LTO käytännöllä (75-80%) saavutetaan 190 taso (2,0 k.)• Jos tiukemmat tavoitteet, niin lukuisia ratkaisuja, joilla nyt ei ole

merkitystä määräysten mukaisuuden osoittamisessa:- Valaistuksen läsnäolo ja päivävalo-ohjaukset- Erillispoistojen lämmön talteenotto- Ilmanvaihdon ominaissähköteho – matalapainejärjestelmät - Tarpeenmukainen ilmanvaihto- Porareikälämmitys/viilennys (passiivinen tai lämpöpumput)- …

• Lasitusten ja auringonsuojauksen optimointi lämmitys- ja jäähdytysenergian minimin kannalta

• Sähkön kerroin 2,0 antaa sähköä säästäville toimenpiteille suurimman vaikuttavuuden

Jarek Kurnitski 7.4.2011


Toimistorakennus 1

• Laajuus bruttoala 7592 m2, nettoala 7090 m2• Ikkunoiden osuus ulkoseinästä 39 %• Vertailutason E-luku: 213 kWh/(m2,a)• Saavutettu E-luku: 188 kWh/(m2,a)

– LTO parannus, suunnitelmien mukainen (kiekot, lämpötilasuhde 0,75, vuosihyötysuhde 60%)

– Valaistusteho suunnitelmien mukaiset, tilatyyppikohtainen(toimistot 11 W/m2, huoneissa läsnäolo-ohjaus (kerroin 0,9))

• Suuri ulkovaippa• Isot ikkuna-alat• Ei parkkihallia rakennuksen alla


Toimistorakennus 2

• Laajuus, brutto 9618, netto 9093• Rakennuksen alla parkkihalli, joka ei mukana laskennassa• Ikkunoiden osuus ulkoseinästä 34 %• Vertailutason E-luku: 203 kWh/(m2,a)• Saavutettu E-luku: 182 kWh/(m2,a)

– LTO parannettu suunnitelmien mukaiseen ratkaisuun (toimistokoneet kiekko, lämpötilasuhde 0,75, vuosihyötysuhde 60%)

• Rakennuksen muoto melko yksinkertainen• Melko iso ikkunoiden osuus• Alapohjan lämpöhäviö puolilämpimään P-halliin


Energiankulutuksen tyyppijakauma

Energiankulutuksen ja E-luvun muodostuminen(Toimistorakennus 1 – vertailutaso - kaukolämpö)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Energia E-luku

MW

h

JäähdytysKiinteistösähköLaitesähköValaistussähköLämmitys tuotantohäviötLämmitys järjestelmähäviötLämmitys käyttövesiLämmitys IVLämmitys tilat

© Sitra 2010

2020 energiatehokkuus on ehkä laajentunut ekotehokkuudeksiSynergiatalon suunnittelukilpailun kriteerit suuntaa näyttäviä:http://www.senaatti.com/document.asp?siteID=1&docID=852

1. Ekologinen kestävyys energia- ja materiaalitehokkuudella mitattuna2. Kaupunkikuvallinen ja arkkitehtoninen laatu3. Käytettävyys työympäristön laatuna ja toiminnallisuudella mitattuna4. Toteuttamiskelpoisuus investointi- ja elinkaarikustannuksilla sekä

teknisten ratkaisujen laadulla mitattuna

• Voittajaehdotuksessa E-luku 2012 esitystavalla n. 130 ilman merkittäviä lisäkustannuksia (15% sähkönkulutuksesta tuotettu kuitenkin auringonsähköllä)


http://www.senaatti.com/document.asp?siteID=1&docID=852�

© Sitra 2010

Synergiatalon kilpailun tulokset: energia- ja materiaalitehokkuus sekä rakentamiskustannukset


Kilpailutyö 1 2 3 4 5 6Solaris Valaistus PikkukampPastorale Apila 191910

Hyötyala, hym2 (ohjelma-ala 12855 ohm2) 14000 13100 14600 15800 12700 14800Huoneala, hum2 18300 18800 18200 21500 19800 20400Bruttoala, brm2 20600 20300 20100 23600 21800 23800Kustannusarvio, M€ 54,9 54,6 58,5 57,7 54,1 61,1

E-luku, vähimmäisvaatimusten mukainen vertailuratkaisu, MWh/a

5104 4513 4575 4272 4523 4053

E-luku, suunnitteluratkaisu tavanomaisella energiantuotolla, MWh/a

3576 3517 3502 3631 3508 3281

E-luku, varsinainen suunnitteluratkaisu, MWh/a 2851 2765 2830 2985 2674 2780E-luku, varsinainen suunnitteluratkaisu, kWh/(ohm2,a) ilman käyttäjäsähköä

99 92 97 109 85 93

30 v energiankäytön hiilidioksidipäästöt, tCO2-ekv 7589 7146 6904 7726 6005 6102

Päärakenteiden hiilijalanjälki, tCO2-ekv -470 147 1600 3269 481 4013

Päärakenteiden hiilijalanjälki, kgCO2-ekv/ohm2 -37 11 124 254 37 312

30 v energiakäytön ja päärakenteiden hiilijalanjälki yhteensä, tCO2-ekv

7119 7293 8504 10995 6486 10115

© Sitra 2010


3000

6000

9000

12000

55 60 65 70

tCO

2-ekv

M€

SolarisValaistusPikkukampusPastoraleApila191910

Ekologinen kestävyys ja kustannustehokkuus (materiaalien CO2 + energia 30 vuotta vs. elinkaarikustannukset)

© Sitra 2010

Johtopäätökset• Rakennusten energiatehokkuusdirektiivin suuntaviivat 2021 asti:

- 2012 kokonaisenergiatarkastelu toimiva pohja kaikille tuleville muutoksille –menetelmää ei tarvitse enää muuttaa

- Valmistautumista nollaenergiarakentamiseen energiatehokkuuden, paikallisten ja keskitettyjen energiaratkaisujen keinoin

- Rakentamismääräysten tiekartta tarvitaan seuraavan 10 vuoden muutosten ennakointia varten – mukana ERA17 toimintaohjelmassa

• Talotekniikka saamassa sille kuuluvan painoarvon, kun kaikki ratkaisut samalla viivalla – voidaan valita hankekohtaisesti kustannustehokkaimmat ratkaisut

• 2013 jälkeiset dynaamiset sähkötariffit hyvä mahdollisuus automaatiolle• Aurinkosähköä ei vielä näkyvissä Suomessa, mutta aivan pakko tulla, koska

muuten nollaenergiatalon käsite menettäisi merkityksen• Tulevaisuutta parannetut suoritusarvot, väljempi mitoitus, tarpeenmukaisuus,

pienemmät tarpeet, passiivisten ratkaisujen hyödyntäminen• Kehityksen pullonkauloja suunnitteluosaaminen ja optimoitujen

järjestelmäratkaisujen tarjonta


kurnitski air academy_2011-04-07

Business