Suomi vs. muut maat

1. 2012 määräysten menetelmällä
kustannusoptimaalisuuden kautta lähes
nollaenergiarakentamiseen 2019/2021
23.3.2012 Jarek Kurnitski

2. Towards nZEB:
• 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
Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

3. 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 nollaenergiataloja
Kaikki uudet rakennukset ovat 31.12.2020 jälkeen lähes nollaenergiataloja
http://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ:L:2010:153:SOM:FI:HTML
http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm
Direktiiviä toimeenpanevien kansallisten säädösten tulee olla annettu ja julkaistu viimeistään 9.7.2012
Jarek Kurnitski
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

4. Rakentamismääräysten kehittyminen
C3 1976 C3 1978 C3 1985 C3 2003 C3 2007 C3 2010 D3 2012
Ulkoseinä, W/(m2 K) 0,40 0,29 0,28 0,25 0,24 0,17 0,17
Yläpohja, W/(m2 K) 0,35 0,23 0,22 0,16 0,15 0,09 0,09
Maanvarainen alapohja, W/(m2 K) 0,40 0,40 0,36 0,25 0,24 0,16 0,16
Ikkuna, W/(m2 K) 2,1 2,1 2,1 1,4 1,4 1,0 1,0
Lämpöhäviön kompensaatioraja, % 10 20 30 vapaa
Ilmanpitävyys 50 Pa paine-erolla n50 = 4,0 n50 = 4,0 n50 = 4,0 q50 = 4,0
LTO:n vuosihyötysuhde, % 30 30 45 45
Iv:n ominaissähköteho, kW/(m 3/s) 2,5 2,5 2,5 2,0
E-luku 150 m2 talolle, kWh/(m2 a) 162
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

5. Vuosi 2008:
Rakentamismääräykset 2012
(Vapaavuori, Asuntoforum 2008)
Jarek Kurnitski
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

6. Source: Kurnitski J. Contrasting
EPBD 2002, EuP 2005, RES 2008, EPBD recast 2010 the principles of EP
requirements and calculation
have resulted regulation revisions in 2-3 years interval methods in EU member states.
REHVA journal, December
Finland 2012 2008, 22–28.
Denmark Italy
Primary en.
or CO2 em.
Belgium Greece UK
Germany
Hungary France Spain
Estonia
EP requirements
Netherlands
Portugal
Energy Austria
frame Czech Sweden
Poland
Latvia Norway
Slovenia
components
Finland
For
Lithuania
Hourly Dynamic
Monthly
simplified simulation
Calculation methods
• Situation in the member states after EPBD implementation in June 2008 regarding EP
requirements for new buildings and calculation methods
• In the figure, the most developed available calculation method is shown; in many countries
simplified methods may used in parallel or for some building type
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

7. Energiatodistus: virallisesti laskettu ja todellinen
energiatehokkuus
2-kerroksinen kompakti pientalo 145 m2 D5:n ja
energiatodistuksen asetuksen mukaisesti laskettuna
Laskentatapaus ET-luku, Ostoenergia, CO2-päästöt,
U-arvo, LTO
2
ulkoseinät hyötysuhde kWh/br.m ,a ET-luokka - kWh/br.m2,a kgCO2/br.m2,a
Perustapaus suoralla sähkölämmityksellä 0.24 60 181 C 176 70
Perustapaus maalämpöpumpulla 0.24 60 187 C 106 42
Sähkölämm., parannettu n50, LTO ja U-arvot 0.19 80 146 A 140 56
Maalämpö, parannettu n50, LTO ja U-arvot 0.19 80 153 B 89 36
Nykyinen virallinen energiatehokkuustarkastelu johtaa
päästöjen kasvuun kun lämmitystapaa ja primäärienergian
käyttöä ei oteta huomioon
(TKK, LVI-tekniikka – 2008)

8. 2012 Energiapaketti uudisrakentamiseen –
kokonaisenergiatarkastelu/primäärienergia
- julkistettiin 30.3.2011
- tulevat voimaan 1.7.2012
http://www.withouthotair.com/
“if everyone does a little,
we’ll achieve only a little”
… suurin muutos rakentamismääräysten
antamisesta 1976 …
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

9. Kokonaisenergiavaatimus – E-luku
• Keskeinen ohjaava vaatimus kokonaisenergiavaatimus = vaatimus
lopputuloksen energiatehokkuudelle
• Kokonaisenergiankulutus esitetään suorituspohjaisella E-luvulla, joka lasketaan
rakennukseen ostettavien energioiden ja energiamuotojen kertoimien tulona
ja ilmaistaan kWh/(m2 a) yksiköllä
• Keinot energiatehokkuuden saavuttamiseksi vapaat
• Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuus (tasauslaskelma
vertailuarvoilla, ei muutoksia) toimi perälauta-arvona, ei ole yleensä ohjaava,
myös kompensaatiorajoitukset poistuneet
Energiamuodon kerroin
Sähkö 1,7
Kaukolämpö 0,7
Kaukojäähdytys 0,4
Fossiiliset polttoaineet 1
Uusiutuvat polttoaineet 0,5
Jarek Kurnitski
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

10. D3 2012 kokonaisenergiavaatimukset
Käyttötarkoitusluokka E-lukuvaatimus kWh/m2 vuodessa
Luokka 1 Pientalo Pinta-alan mukaan
Rivitalo 150
Luokka 2 Asuinkerrostalo 130
Luokka 3 Toimistorakennus 170
Luokka 4 Liikerakennus 240
Luokka 5 Majoitusliikerakennus 240
Luokka 6 Opetusrakennus ja päiväkoti 170
Luokka 7 Liikuntahalli (pois lukien uima- ja jäähalli) 170
Luokka 8 Sairaala 450
Luokka 9 Muut rakennukset ja määräaikaiset E-luku on laskettava, mutta sille ei
rakennukset ole asetettu vaatimusta
220
204 204
200
E-luku kWh/(m2 a)
180
162
160 152
Pientalojen vaatimus 140
120
100
100 150 200 250 300
Lämmitetty nettoala, m 2
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

11. D3 taseraja
Ostoenergian (järjestelmien) energiankulutuksen taseraja
Auringon säteily ikkunoiden läpi Uusiutuva oma-
varaisenergia
Lämpökuorma ihmisistä
TILOJEN TEKNISET OSTOENERGIA
ENERGIANTARVE NETTOTARPEET JÄRJESTELMÄT sähkö
Lämmitys lämmitysenergia
Jäähdytys kaukolämpö
Ilmanvaihto jäähdytysenergia kaukojäähdytys
Käyttövesi Järjestelmähäviöt
Valaistus sähkö ja -muunnokset polttoaineet
Kuluttajalaitteet uusituvat ja uusiutumattomat
Lämpöhäviöt
• Ei ole lainsäädäntöä verkkoon syöttämiselle – netto-ostoenergian taseraja
jätettiin sen takia pois
• Nollaenergiatalojen tekemiseksi pitää olettaa verkkoon syöttäminen
Jarek Kurnitski
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

12. D3 luonnos: Energiatehokkuuden määritelmät
kokonaisenergiatarkastelua varten
Netto-ostoenergian taseraja
Ostoenergian (järjestelmien) energiankulutuksen taseraja • Nettotarve (huone-
Auringon säteily ikkunoiden läpi Uusiutuva oma-
lämpötilan ylläpito)
Lämpökuorma ihmisistä
varaisenergia • Kulutus (järjestelmät)
TILOJEN OSTOENERGIA • Uusiutuva omavarais-
ENERGIANTARVE NETTOTARPEET sähkö
energia
(sähkö, kaukolämpö, kaukojäähdytys, polttoaineet)
Lämmitys TEKNISET
lämmitysenergia
• Ostoenergia
Jäähdytys JÄRJESTELMÄT kaukolämpö
Ilmanvaihto jäähdytysenergia
(järjestelmien kulutus
kaukojäähdytys
Netto-ostoenergia
Käyttövesi
Valaistus sähkö
Laitteet
Polttoaine
uusituvat / uusiutumattomat
katetaan ostoenergialla)
Järjestelmähäviöt
Lämpöhäviöt ja -muunnokset • Muualle viety energia
MUUALLE VIETY • Netto-ostoenergia
ENERGIA
sähkö • Energiamuotojen
lämmitysenergia kertoimet
jäähdytysenergia
• Energialuku
10 kWh Lattialämmitys 85%: Lämpöpumppu 3,5: Energiamuodon E-luku
nettotarve 11,8 kWh kulutus 3,4 kWh ostoen. kerroin 1,7 5,7 kWh
© Sitra

13. 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)
Jarek Kurnitski
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

14. Energiatodistus: How to integrate nZEB
into energy certificate scale?
nZEB as technically reasonable achievable
cost optimal for new buildings, category B or C
req. for new buildings (typically not cost optimal yet)
Revision of certificates scales needed:
• Cost optimal requirements for new buildings
cannot be any more in D category, as calculated
for 30 years period with 3% interest rate
• Existing A may be split (A+, A++) or changed
Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

15. Source: Kurnitski J. Contrasting the
Vaatimustasojen vertailu – pientalot principles of EP requirements and
calculation methods in EU
member states. REHVA journal,
December 2008, 22–28.
• Osassa maissa primäärienergialle ja Updated data 2012
osassa ostoenergialle
• Käyttäjän sähkö osassa mukana
•  voidaan verrata suurinta hyväksyttyä 140
ostoenergian kulutusta ilman Öljy tai kaasu
käyttäjäsähköä 120 Sähkölämmitys
• Tilojen lämmitys normeerattu
lämmöntarveluvulla S17, kaikki 100
Ostoenergia, kWh/(m2a)
Kööpenhaminaan
80
• Kuvassa suurin hyväksytty
ostoenergian kulutus ilman
60
kuluttajasähköä ja valaistusta
kussakin maassa (tilojen, iv ja LKV 40
lämmitys, LVI-sähkö)
• Oletukset:
20
- 150 m2 talo
0
- LKV nettotarve oletettu kaikissa 25 kWh/(m2a) Tanska Norja Ruotsi Viro Saksa Suomi
- puhallinsähkönkulutus 5 kWh/(m2a) +
kiertopumppu 3 kWh/(m2a)
- jäljelle jäänyt tilojen ja ilmanvaihdon lämmitys on
normeerattu
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

16. Pientalo maalämpöpumpulla
250
Maalämpö
200
Nettoenergian tarve, kWh/(m 2a)
150
100
50
0
Tanska Norja Ruotsi Viro Saksa Suomi
• Suurin hyväksytty lämmitysenergian nettotarve tilojen, ilmanvaihdon ja
käyttöveden lämmitykseen eri maissa maalämpöpumppulämmityksen tapauksessa
- vuoden keskimääräinen lämpökerroin 3,5 tilojen ja iv lämmitykselle ja 2,5 LKV lämmitykselle
- lämmitysenergian nettotarpeet on normeerattu lämmöntarveluvuilla
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

17. Asuinkerrostalo ja toimistorakennus
160
Kerrostalo
140
Toimistorakennus
Ostoenergia, kWh/(m2a) 120
100
80
60
40
20
0
Tanska Norja Ruotsi Viro Saksa Suomi
• Suurin hyväksytty ostoenergian kulutus kaukolämmitetyissä asuin-
kerrostaloissa ja toimistorakennuksissa
- Lämmitysenergian kulutus on normeerattu lämmöntarveluvuilla
- Ostoenergian kulutus sisältää tilojen, ilmanvaihdon ja käyttöveden lämmityksen, jäähdytyksen ja
LVI-sähkön kerrostaloissa ja lisäksi valaistuksen toimistoissa
- Kuluttajalaitteet ja kerrostaloissa myös valaistus eivät sisälly kulutukseen
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

18. Lähes nollaenergiarakentamisen osaamisen kehittäminen Sitran
Energiaohjelman ja Ympäristöministeriön yhteistyössä
1. 2012 energiamääräykset RakMk D3 2012, D5 2012 ja C4 2012
2. Energiamuodon huomioon ottaminen määräyksissä: päästö- ja
primäärienergiakertoimien taustaselvitys
3. Laskennassa käytettävien säätietojen tarkistaminen: uuden
energialaskennan testivuoden kehittäminen
4. Kylmäsiltojen huomioon ottaminen määräyksissä taulukkoarvoilla +
yksityiskohtaisempi laskentaopas
5. Lämmitys- ja LKV- järjestelmien hyötysuhteiden taulukkoarvojen päivitys +
yksityiskohtaisempi laskentaopas
6. Aurinkolämmön ja -sähkön laskentaohjeet + laskentaopas
7. Lämpöpumppujen laskentaohjeet + laskentaopas
8. Jäähdytysjärjestelmien laskentaohjeet + laskentaopas
9. 2012 E-lukujen vaatimustasojen arviointiprojekti – RT
10. …
• Myös muita oppaita kuten RIL:n matalaenergiaoppaat
Jarek Kurnitski
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

19. Example – nZEB Office building
System boundary of net delivered energy
System boundary of delivered energy
Solar and internal 15.0 PV electricity,
from which 6.0 used
heat gains/loads in the building and
9.0 exported
NET ENERGY NEED (47.2 kWh/(m2 a)) NET ENERGY NEED
Appliances BUILDING TECHNICAL
(47.2 kWh/(m2 a))
(users') SYSTEMS
10,8 Lighting
Boiler DELIVERED ENERGY
3.8 heating 3.8/0.9 = 4.2
Space Fuel 4.2
21,5 heating Free cooling
1,1
Heating of 11.9 cooling
0,6 4.0/10 = 0.4
3,2
air in AHU Compressor cooling
Cooling in 21.5 appliances Electricity 33.8
Net delivered energy
room units
7.9/3.5 = 2.3
Cooling of 10.0 lighting Ventilation 5.6
10
air in AHU
Appliances 21.5
Heat exchange Lighting 10.0
through the
(Sum of electricity 39.8)
building envelope
EXPORTED ENERGY
Electricity 9.0
Primary energy:
4.2*1.0 + (33.8-9.0)*2.5 = 66 kWh/(m2 a)
• 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)
Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

20. Pariisi, Elithis Tower
• Koneellinen tulo- ja poisto LTO
• Jäähdytyspalkit
• Yötuuletus, atrium poistona
• Adiabaattinen + kompressorijäähdytys
• Pyöreä muoto + ulkoinen auringonsuojaus
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra

21. Ympäristötalo, Viikki
Suomen ensimmäinen nZEB toimisto, E=85
© Sitra

22. Ympäristötalo, Viikki
• Kaksoisjulkisivu etelään aurinkopaneeleilla
• Likaisten tilojen iv LTO 80%, SFP 1,4-1,6
• Tarpeenmukainen iv ei toimistotiloissa
• Valaistuksen vakiovalo-ohjaus, 7 W/m2
• Porareikäjäähdytys 11 kWh/(m2 a) tuotto
E-luku 85 (2012 vaatimus 170)
E-luvun puolittamisen lisäkustannus 3...4%
Energian Osto- Energia- E-luku
nettotarve energia muodon
kWh/(m2 a) kWh/(m2 a) kerroin, - kWh/(m2 a)
Tilojen ja ilmanvaihdon lämmitys 26,6 32,2 0,7 22,6
Lämpimän käyttöveden lämmitys 4,7 6,1 0,7 4,3
Jäähdytys 10,6 0,3 1,7 0,5
Pumput ja puhaltimet 9,4 9,4 1,7 16,0
Valaistus 12,5 12,5 1,7 21,3
Käyttäjäsähkö 19,3 19,3 1,7 32,7 23.3.2012
PV -7,1 1,7 -12,0
Yhteensä 83 73 85 © Sitra

23. Ilmastointi ja valaistus
• 3 pääilmankäsittelykonetta/ 4-kuilua:
- 2,4, 4,2 ja 4,0 m3/s LTO lämpötilasuhde 80, 79 ja 78%
- 0,5 m3/s WC-ryhmän oma iv-kone pyörivällä siirtimellä 80
% - liene maailmanennätys)
- CAV iv-koneet SFP 1,4-1,6 ja VAV iv-kone SFP 1,8
• Kerroskohtaiset säätöpellit, IMS säätö muualla kuin
toimistohuoneissa
• Valaisimet T5-loisteputkilla valaistuksen tason säädöllä,
asennetun valaistusteho 7 W/m2
• Suuremmissa tiloissa päivänvalo- ja läsnäolo-ohjaus eli
ns. vakiovalosäätö
• Huonetoimistossa on läsnäolo-ohjaus ja lisäksi
valaisimissa valaistustason käsisäätömahdollisuus
© Sitra

24. Huonelaitteet
• Aktiivipalkit huone- ja avotoimistoissa (CAV)
• Passiivipalkit muissa tiloissa (mahdollistavat 24 h jäähdytyksen, mikä
tarvitaan rajallisen vapaajäähdystehon tapauksessa)
• Jäähdytystehon tarve max 40 W/m2
© Sitra

25. 2012 – kustannusoptimaalisuus – lähes nolla 2021
• 7-9 vuotta aikaa lähes nollaenergiarakentamiseen vaikka missään ei vielä tarkkaan
tiedetä mitä se on
• EPBD recast vaatii samalla kustannustehokkuutta ja lähes nollaenergiarakentamista:
- Kustannusoptimaalisuus on ensimmäinen askel lähes nollan suuntaan
- Sujuvaksi siirtymiseksi lähes nollaan, komission mukaan tavoitteita on tarvittaessa
yhteen sovitettava, koska nykyisen käsityksen mukaan lähes nolla ei ole
kustannustehokas, ellei siten riittäviä kannustimia ole tarjolla
• Nykyisten (2012) E-lukujen kustannusoptimaalisuuden tarkastelu kesään mennessä
- lisäaika: koska asetus julkaistiin 21.3.2012, siitä vuosi aika raportoida komissiolle
• 2015 mennessä annettava välitavoitteet uusille rakennuksille – tiekartta tarvitaan siis
direktiivinkin vaatimana, myös keskeinen ERA17 toimenpide
• Uudet määräykset D3 2012 ovat ”nollaenergiakelpoisia” ja näissä on kv- uutuusarvoakin
mm. innovatiivisten järjestelmien käsittelyn ja kaupallisten laskentatyökalujen osalta
• Lähes nollaenergiarakentaminen edellyttää verkkoon syöttämisen pelisääntöjen
selkeyttämistä – muualle viety energiaa ei ole 2012 taserajassa vielä mukana
• Tekninen nZEB rakentamisen valmius syntymässä pilottihankkeiden sekä suunnittelu- ja
laskentaohjeistuksen valmistumista myöten
Jarek Kurnitski 23.3.2012
© Sitra