Kurnitski air academy_2011-04-07

EU:n päästö- ja energiaohjauksen
tiekartta nollaenergiarakentamiseen
ERA17 – nZEB – D3 2012
7.4.2011 Jarek Kurnitski

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

Jarek Kurnitski 7.4.2011

© Sitra 2010

Energiatehokkuussuunnitelma 2011
Energy 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
Asuin- ja palvelurakennuskannan ostoenergian kulutus
vaihtoehtoisissa laskelmissa
100
89,2
86,8
84,0 83,3
80
72,9
66,2

60 Muu
TWh

Huoneisto- ja kiinteistösähkö
Lämmityssähkö
40
Maalämpö, sähkö
Kaukolämpö

20 Öljy, maakaasu
Puu, pelletti

0
lähtötilanne

laskelma 2

laskelma 1

laskelma 2

laskelma 1

laskelma 3
2020

2020

2050

2050

2050
2007

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

© Sitra 2010

Rakennuskannan energiankulutuksen kehittyminen
• Rakennuskannan laskelmien yleinen lähtökohta on, että keskimäärin
2 % 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?

80 78,5
70,9 71,0 Kasvihuonekaasupäästöt
60 56,7
Suomessa v. 2007 MtCO2-ekv %
Liikenne 14,7 19 %
MtCO2-ekv

40 Teollisuus (ilman rakennuksia) 18,6 24 %
Rakenusmateriaalit ja rakentaminen 3,4 4%
20 14,2
RAKENNUKSET (lämmitys ja sähkö) 27,0 34 %
0
Maatalous, teollisuusprosessit, jätteet y 14,8 19 %
1990 2007 2012 2020 2050 Yhteensä 78,5 100 %
• Suomen päästöjen kehitys ja tavoitteet 2012-2050. Tavoitteiden saavuttaminen edellyttää monia rinnakkaisia
toimenpiteitä uudis- ja korjausrakentamisessa sekä keskitetyssä että hajautetussa energiatuotannossa.

MtCO2-ekv Pientalot Kerrostalot Palvelu Tuotanto YHTEENSÄ %
• Rakennusten osalta (oikea taulukko) SÄHKÖ
suurin vähennyspotentiaali on huoneistosähkö 1,0 1,2 1,5 1,7 5,5 20 %
sähkönkäytön tehostamisessa kiinteistösähkö 0,3 0,3 0,4 0,3 1,2 4%
(erityisesti sähkölämmitys yli 0,6 milj. lämmityssähkö 3,5 0,5 1,1 1,2 6,3 23 %
KAUKOLÄMPÖ 0,2 2,8 3 2,1 8,1 30 %
pientalossa), öljylämmityksestä POLTTOAINEET 0%
luopumisessa ja uusiutuvien öljy 1,9 0,8 1,4 1,8 5,9 22 %
lisäämisessä kaukolämmössä puu ja pelletti 0,2 0,2 1%
Yhteensä 7,1 5,6 7,4 7,1 27 100 %
% 26 % 21 % 27 % 26 % 100 %


© Sitra 2010

Uudisrakentaminen vs. korjaus-
rakentaminen
Asuin- ja palvelurakennuskannan ostoenergian kulutus jaettuna
ennen vuotta 2007 rakennettuun kantaan ja uudistuotantoon
80
Huoneisto- ja
70 kiinteistösähkö
60 Lämmityssähkö
50
TWh

Maalämpö, sähkö
40
30 Kaukolämpö
20
10 Öljy, maakaasu
0 Puu, pelletti
nykyinen uudistuotanto nykyinen uudistuotanto
rakennuskanta rakennuskanta

2020 2020 2050 2050

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


© Sitra 2010

Despite of reduced total energy use
in 2020, electricity use will most
probably continue to increase
Electricity District heat
Total electrical energy use in Finland Total district heat energy use in Finland
140 40

35
120
30
100 P1
P2 25
TWh

TWh
80
VNK A 20
60 VNK C
15
Actual
40
10

20 5

0 0
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050


© Sitra 2010

Sähkö vs. kaukolämpö: ominaispäästöt
pidemmällä tähtäimellä samat, eurot
kuitenkin ratkaisevat lämmitystapavalinnan,
energian kallistuminen välttämätöntä
Electricity District heat
Average specific emissions of electricity production Average specific emissions of district heat production
250 250

200 200
kgCO2/MWh

150 P1
150

kgCO2/MWh
P2

100 VNK A
100
VNK C

50 50

0 0
2010 2020 2030 2040 2050 2010 2020 2030 2040 2050


© 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 2010

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://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


© Sitra 2009

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

Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

REHVA benchmarking study: incentives


EPBD recast – Rakennusten energiatehokkuusdirektiivin
uusinta 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 2009

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 …


© Sitra 2010

Net zero energy buildings in practice
What 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
2500 200

180
QT,LKV

Auringonsäteily etelä, 45 astetta kallistettu pinta (kWh/m 2)
Qa,LKV
2000 Esol,in [kWh/m2] 160

140

1500 120
Energia (kWh)

100

1000 80

60

500 40

20

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

• 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

© 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)


© Sitra 2009

REHVA TF nZEB – system boundary

DELIVERED ENERGY

E = ∑ (Edel ,i − Eexp,i ) fi
EXPORTED ENERGY i

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

NOTE 1 A nZEB is typically a grid connected building with very high energy performance. nZEB
balances 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).
nnZEB depends on national
conditions


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
Net delivered Energy Primary
EP in OFFICES energy use, carrier energy use,
Preliminary EP kWh/(m2 a) factor, - kWh(m2 a)
targets for Low2No Space and ventilation heating 30 0,7 21
Domestic hot water (D3 2012) 6 0,7 4
Cooling (district cooling COP=1) 20 0,4 8
Fans and pumps (HVAC) 7 1,7 12
Lighting 15 1,7 26
Appliances (D3 2012) 22 1,7 37
PV -9 1,7 -15
Total 91 93


© Sitra 2009

Example – nnZEB Office building
REHVA 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


Example – nnZEB 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
10
Cooling of 10.0 lighting Ventilation 5.6
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)


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
2010 2012
Energiaselvitys: Energiaselvitys:
• energiankulutus/energialaskelma • energialuku/energialaskelma
• arvio kesäaikaisesta huone- • kesäaikaisen huonelämpötilan
lämpötilasta simulointi, pientaloissa ei tarvita
• lämpöhäviön määräystenmukaisuus • lämpöhäviön määräystenmukaisuus
(tasauslaskelma Excel-pohjalla) (tasauslaskelma Excel-pohjalla)
• ilmanvaihtojärjestelmän • lämmitysteho
ominaissähköteho • energiatodistus
• lämmitysteho
• energiatodistus

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 Ei muutoksia:
• Standardoitu käyttö
• Sisäilmasto
• Sisäiset kuormat
Tasauslaskenta
Johtuminen
• Käyttöajat
IV-lämmöntalteenotto
• Laskentasäännöt
Vuotoilmanvaihto
• Vaatimukset laskentatyökaluille
• Vaatimukset kesäaikaiselle
huonelämpötilalle
• Rakennusvaipan ilmanpitävyyden U-arvot ja LTO
vaatimus Vertailuarvot
• Vaatimukset mittaroinnille Sallitut max. arvot
LTO poistoilmasta 45%


© 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)

© 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 + laskentaopas
6. Lämpöpumppujen laskentaohjeet + laskentaopas
7. Jäähdytysjärjestelmien laskentaohjeet + laskentaopas
8. Määräysvalmistelun projektisihteeri
9. 2012 E-lukujen vaatimustasojen arviointiprojekti – RT


© Sitra 2010

Energiatehokkuuden määritelmät
kokonaisenergiatarkastelua varten
Netto-ostoenergian kulutuksen taseraja

Ostoenergian kulutuksen taseraja • Nettotarve (huone-
lämpötilan ylläpito)
Auringon säteily Uusiutuva oma-
ikkunoiden läpi varaisenergia • Kulutus (järjestelmät)
RAKENNUKSEN OSTOENERGIA • Kiinteistökohtainen
ENERGIANTARVE NETTOTARPEET sähkö tuotanto

(sähkö, kaukolämpö, kaukojäähdytys, polttoaineet)
Lämmitys TEKNISET
lämmitysenergia
Jäähdytys
Ilmanvaihto
JÄRJESTELMÄT kaukolämpö
• Ostoenergia
jäähdytysenergia kaukojäähdytys
(järjestelmien kulutus

Netto-ostoenergia
Käyttövesi
sähkö
katetaan ostoenergialla)
Valaistus polttoaine
Laitteet
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 Energialuku
nettotarve 11,8 kWh kulutus 3,4 kWh ostoen. kerroin 1,7 5,7 kWh
© 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

Source: Kurnitski J. Contrasting the

EP-value comparison, 2008 data principles of EP requirements and
calculation methods in EU
member states. REHVA journal,
December 2008, 22–28.
• The figure shows maximum
allowed delivered energy
without household electricity
(i.e. delivered energy to heating, 180

hot water and ventilation systems) Oil or gas boiler
in each country for fossil fuel or
160

Max allowed delivered energy, kWh/(m a)
Electrical heating
electrical heating in 140 m2 house

2
140

• In the comparison, the degree-day 120

corrected data is used, all values 100
are corrected with 17°C degree-
days to Copenhagen 80

• Component-based regulations
60

causes significant penalties for 40
Finland
20

• The data represents the situation 0
in 2008, and is not up to date, due Denmark Norway Sweden Estonia Germany Finland
to regulation changes in Denmark, New reg. from 2010 2010 2010
Sweden and Finland

© Sitra 2010

Denmark and Sweden 2010, Finland 2012-draft, others
2008
180

Oil or gas boiler
160
Electrical heating
Max allowed delivered energy, kWh/(m2a)

140

120

100

80

60

40

20

0
Denmark Norway Sweden Estonia Germany Finland


© Sitra 2010

Denmark and Sweden 2010, Finland 2012, others 2008
180

Oil or gas boiler
160
Electrical heating
Max allowed delivered energy, kWh/(m2a)

140

120

100

80

60

40

20

0
Denmark Norway Sweden Estonia Germany Finland


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

Rakennustyyppi LKV:n ominaiskulutus Lämmitysenergia
l/(m2 a) kWh/(m2 a)
Erillinen pientalo sekä rivi- ja ketjutalot 600 35,0
Asuinkerrostalo 685 40,0
Asuinkerrostalo, huoneistokohtainen veden mittaus 582 34,0
Toimistorakennus 103 6,0
Liikerakennus 68 4,0
Majoitusliikerakennus 685 40,0
Opetusrakennus ja päiväkoti 188 11,0
Liikuntahalli 343 20,0
Sairaala 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


© Sitra 2010

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

Jarek Kurnitski
15.3.2011

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

Jarek Kurnitski
15.3.2011

Energiankulutuksen tyyppijakauma

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

1600

1400 Jäähdytys

1200 Kiinteistösähkö
Laitesähkö
1000
Valaistussähkö
MWh

800 Lämmitys tuotantohäviöt
Lämmitys järjestelmähäviöt
600
Lämmitys käyttövesi
400 Lämmitys IV
200 Lämmitys tilat

0
Energia E-luku

Jarek Kurnitski
15.3.2011

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

1. Ekologinen kestävyys energia- ja materiaalitehokkuudella mitattuna
2. Kaupunkikuvallinen ja arkkitehtoninen laatu
3. Käytettävyys työympäristön laatuna ja toiminnallisuudella mitattuna
4. Toteuttamiskelpoisuus investointi- ja elinkaarikustannuksilla sekä
teknisten ratkaisujen laadulla mitattuna

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


© Sitra 2010

Synergiatalon kilpailun tulokset: energia- ja
materiaalitehokkuus sekä rakentamiskustannukset
Kilpailutyö 1 2 3 4 5 6
Solaris Valaistus PikkukampPastorale Apila 191910
Hyötyala, hym2 (ohjelma-ala 12855 ohm2) 14000 13100 14600 15800 12700 14800
2
Huoneala, hum 18300 18800 18200 21500 19800 20400
2
Bruttoala, brm 20600 20300 20100 23600 21800 23800
Kustannusarvio, M€ 54,9 54,6 58,5 57,7 54,1 61,1

E-luku, vähimmäisvaatimusten mukainen
5104 4513 4575 4272 4523 4053
vertailuratkaisu, MWh/a
E-luku, suunnitteluratkaisu tavanomaisella
3576 3517 3502 3631 3508 3281
energiantuotolla, MWh/a
E-luku, varsinainen suunnitteluratkaisu, MWh/a 2851 2765 2830 2985 2674 2780
E-luku, varsinainen suunnitteluratkaisu,
99 92 97 109 85 93
kWh/(ohm2,a) ilman käyttäjäsähköä

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

Päärakenteiden hiilijalanjälki, tCO2-ekv -470 147 1600 3269 481 4013
2
Päärakenteiden hiilijalanjälki, kgCO2-ekv/ohm -37 11 124 254 37 312

30 v energiakäytön ja päärakenteiden
7119 7293 8504 10995 6486 10115
hiilijalanjälki yhteensä, tCO2-ekv


© Sitra 2010

Ekologinen kestävyys ja kustannustehokkuus (materiaalien
CO2 + energia 30 vuotta vs. elinkaarikustannukset)
12000

9000
Solaris
tCO2-ekv

Valaistus
Pikkukampus
Pastorale
6000
Apila
191910

3000
55 60 65 70
M€


© 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


© Sitra 2010

Kurnitski air academy_2011-04-07

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (19)

En vedette

En vedette (20)

Similaire à Kurnitski air academy_2011-04-07

Similaire à Kurnitski air academy_2011-04-07 (20)

Plus de Sitra Energia

Plus de Sitra Energia (20)

Kurnitski air academy_2011-04-07