Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Kurnitski air academy_2011-04-07

814 views

Published on

Jarek Kurnitskin esitys "EU:n päästö- ja energiaohjauksen tiekartta nollaenergia-rakentamiseen ERA17 – nZEB – D3 2012" 7.4.2011 Swegonin Air Academyssa, jonka aihe oli "Roolimme Suomen energiavisiossa vuodelle 2017".

Published in: Business, Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Kurnitski air academy_2011-04-07

  1. 1. EU:n päästö- ja energiaohjauksentiekartta nollaenergiarakentamiseenERA17 – nZEB – D3 20127.4.2011 Jarek Kurnitski
  2. 2. 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
  3. 3. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  4. 4. 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. Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  5. 5. • 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  6. 6. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  7. 7. 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). Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  8. 8. 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) Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  9. 9. 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 % Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  10. 10. 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 % Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  11. 11. 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 25TWh 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  12. 12. 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 200kgCO2/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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  13. 13. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  14. 14. ERA17 kansallinen toimintaohjelma:yksi keskeinen toimenpide seuraavan 10 vuoden rakentamismääräystentiekartan laatiminen kehityksen ennakoinnin helpottamiseksiwww.era17.fiRakennusten 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%3AHTMLDirektiiviä toimeenpanevien kansallisten säädösten tulee olla annettu ja julkaistu viimeistään 9.7.2012 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  15. 15. 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
  16. 16. REHVA benchmarking study: incentives Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations
  17. 17. 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) Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  18. 18. 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 7.4.2011 © Sitra 2010
  19. 19. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  20. 20. Esimerkki aurinkoenergian tuoton laskennasta 1/2Säteilysumma 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  21. 21. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  22. 22. 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) Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  23. 23. 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) Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations
  24. 24. 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 Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations
  25. 25. Cost optimal performance levelsSource: The Buildings Performance Institute Europe (BPIE):http://dl.dropbox.com/u/4399528/BPIE/BPIE_costoptimality_publication2010.pdf Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  26. 26. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2009
  27. 27. 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 Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations
  28. 28. Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations
  29. 29. 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)Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations
  30. 30. Lähes nollaenergiarakentamiseen 10 vuodessa Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  31. 31. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  32. 32. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  33. 33. Määräysten mukaisuuden osoittaminenrakennuslupa haettaessa2010 2012Energiaselvitys: 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  34. 34. 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% Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  35. 35. Kokonaisenergiatarkastelun aiheuttamarakenteellinen 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 7.4.2011 © Sitra 2010
  36. 36. 2012 määräysvalmistelussa käynnistettyjä kehityshankkeitaYmpäristöministeriön ja Sitran Energiaohjelman rahoittamana1. Energiamuodon huomioon ottaminen määräyksissä: päästö- ja primäärienergiakertoimien taustaselvitys2. Laskennassa käytettävien säätietojen tarkistaminen: uuden energialaskennan testivuoden kehittäminen3. Kylmäsiltojen huomioon ottaminen määräyksissä taulukkoarvoilla + yksityiskohtaisempi laskentaopas4. Lämmitys- ja LKV- järjestelmien hyötysuhteiden taulukkoarvojen päivitys + yksityiskohtaisempi laskentaopas5. Aurinkolämmön ja -sähkön laskentaohjeet + laskentaopas6. Lämpöpumppujen laskentaohjeet + laskentaopas7. Jäähdytysjärjestelmien laskentaohjeet + laskentaopas8. Määräysvalmistelun projektisihteeri9. 2012 E-lukujen vaatimustasojen arviointiprojekti – RT Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  37. 37. Energiatehokkuuden määritelmätkokonaisenergiatarkastelua varten Netto-ostoenergian kulutuksen taseraja Ostoenergian kulutuksen taseraja • Nettotarve (huone- lämpötilan ylläpito) Auringon säteily Uusiutuva oma- ikkunoiden läpi varaisenergia • Kulutus (järjestelmät)RAKENNUKSEN OSTOENERGIA • KiinteistökohtainenENERGIANTARVE NETTOTARPEET sähkö tuotanto (sähkö, kaukolämpö, kaukojäähdytys, polttoaineet)Lämmitys TEKNISET lämmitysenergiaJäähdytysIlmanvaihto JÄRJESTELMÄT kaukolämpö • Ostoenergia jäähdytysenergia kaukojäähdytys (järjestelmien kulutus Netto-ostoenergiaKäyttövesi sähkö katetaan ostoenergialla)Valaistus polttoaineLaitteet 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
  38. 38. Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  39. 39. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  40. 40. 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 Jarek Kurnitski 1.12.2010 © Sitra 2010
  41. 41. D3 kokonaisenergiankulutuksen vaatimus Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  42. 42. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  43. 43. Denmark and Sweden 2010, Finland 2012-draft, others2008 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  44. 44. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  45. 45. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  46. 46. Energiatehokkuusdirektiivin mukainen kokonaisprimääri-energiakerroin pysy lähes vakiona (TKK KesEn -tutkimus)• Tarkoituksellisesti on valittu “energiamuodon kerroin” eikä primäärienergiakerroin, mikä mahdollistaa sähkön kertoimen alentamisen Jarek Kurnitski 1.12.2010 © Sitra 2010
  47. 47. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  48. 48. 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 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  49. 49. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  50. 50. 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 © Sitra 2010
  51. 51. 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
  52. 52. 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
  53. 53. Energiankulutuksen tyyppijakauma Energiankulutuksen ja E-luvun muodostuminen (Toimistorakennus 1 – vertailutaso - kaukolämpö) 1600 1400 Jäähdytys 1200 Kiinteistösähkö Laitesähkö 1000 ValaistussähköMWh 800 Lämmitys tuotantohäviöt Lämmitys järjestelmähäviöt 600 Lämmitys käyttövesi 400 Lämmitys IV 200 Lämmitys tilat 0 Energia E-luku Jarek Kurnitski 15.3.2011
  54. 54. 2020 energiatehokkuus on ehkä laajentunutekotehokkuudeksiSynergiatalon suunnittelukilpailun kriteerit suuntaa näyttäviä:http://www.senaatti.com/document.asp?siteID=1&docID=8521. 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) Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  55. 55. Synergiatalon kilpailun tulokset: energia- jamateriaalitehokkuus sekä rakentamiskustannuksetKilpailutyö 1 2 3 4 5 6 Solaris Valaistus PikkukampPastorale Apila 191910Hyötyala, hym2 (ohjelma-ala 12855 ohm2) 14000 13100 14600 15800 12700 14800 2Huoneala, hum 18300 18800 18200 21500 19800 20400 2Bruttoala, brm 20600 20300 20100 23600 21800 23800Kustannusarvio, M€ 54,9 54,6 58,5 57,7 54,1 61,1E-luku, vähimmäisvaatimusten mukainen 5104 4513 4575 4272 4523 4053vertailuratkaisu, MWh/aE-luku, suunnitteluratkaisu tavanomaisella 3576 3517 3502 3631 3508 3281energiantuotolla, MWh/aE-luku, varsinainen suunnitteluratkaisu, MWh/a 2851 2765 2830 2985 2674 2780E-luku, varsinainen suunnitteluratkaisu, 99 92 97 109 85 93kWh/(ohm2,a) ilman käyttäjäsähköä30 v energiankäytön hiilidioksidipäästöt, tCO2-ekv 7589 7146 6904 7726 6005 6102Päärakenteiden hiilijalanjälki, tCO2-ekv -470 147 1600 3269 481 4013 2Päärakenteiden hiilijalanjälki, kgCO2-ekv/ohm -37 11 124 254 37 31230 v energiakäytön ja päärakenteiden 7119 7293 8504 10995 6486 10115hiilijalanjälki yhteensä, tCO2-ekv Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  56. 56. Ekologinen kestävyys ja kustannustehokkuus (materiaalienCO2 + energia 30 vuotta vs. elinkaarikustannukset) 12000 9000 Solaris tCO2-ekv Valaistus Pikkukampus Pastorale 6000 Apila 191910 3000 55 60 65 70 M€ Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010
  57. 57. 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 Jarek Kurnitski 7.4.2011 © Sitra 2010

×