2012 03-23-kurnitski-energiatehokkuus-su lvi

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

Federation of European Heating, Ventilation and Air-conditioning Associations

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

© Sitra

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 23.3.2012 Jarek Kurnitski

http://www.era17.fi/

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

© Sitra

Rakentamismääräysten kehittyminen

23.3.2012 Jarek Kurnitski

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/(m3/s) 2,5 2,5 2,5 2,0

E-luku 150 m2 talolle, kWh/(m2 a) 162

© Sitra

(Vapaavuori, Asuntoforum 2008)

Vuosi 2008:

Rakentamismääräykset 2012


© Sitra

EPBD 2002, EuP 2005, RES 2008, EPBD recast 2010 have resulted regulation revisions in 2-3 years interval

• 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

Finland Lithuania

Austria Czech Latvia

Slovenia

Denmark Italy Belgium Greece

Germany Hungary

Netherlands Portugal

Poland

France

Sweden Norway

UK Spain

Estonia

Monthly Hourly

simplified Dynamic

simulation

For

com

ponents

Energ

y

fram

e

Prim

ary

en.

or

CO

2 e

m.

EP

re

qu

ire

me

nts

Calculation methods

Jarek Kurnitski

Source: Kurnitski J. Contrasting the principles of EP requirements and calculation methods in EU member states. REHVA journal, December 2008, 22–28. Finland 2012

23.3.2012

2-kerroksinen kompakti pientalo 145 m2 D5:n ja

energiatodistuksen asetuksen mukaisesti laskettuna

Energiatodistus: virallisesti laskettu ja todellinen

energiatehokkuus

LaskentatapausU-arvo, ulkoseinät

LTO hyötysuhde

ET-luku,

kWh/br.m2,a ET-luokka -

Ostoenergia,

kWh/br.m2,a

CO2-päästöt,

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)

© Sitra

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

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

Jarek Kurnitski

Energiamuodon kerroin

Sähkö 1,7

Kaukolämpö 0,7

Kaukojäähdytys 0,4

Fossiiliset polttoaineet 1

Uusiutuvat polttoaineet 0,5


© Sitra

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

rakennukset

E-luku on laskettava, mutta sille ei

ole asetettu vaatimusta

204 204

162

152

100

120

140

160

180

200

220

100 150 200 250 300

E-lu

ku k

Wh

/(m

2a)

Lämmitetty nettoala, m2

Pientalojen vaatimus

© Sitra

D3 taseraja

• Ei ole lainsäädäntöä verkkoon syöttämiselle – netto-ostoenergian taseraja jätettiin sen takia pois

• Nollaenergiatalojen tekemiseksi pitää olettaa verkkoon syöttäminen

Jarek Kurnitski

TILOJEN

ENERGIANTARVE

Lämmitys

Jäähdytys

Ilmanvaihto

Käyttövesi

Valaistus

Kuluttajalaitteet

Ostoenergian (järjestelmien) energiankulutuksen taseraja

lämmitysenergia

jäähdytysenergia

sähkö polttoaineet

uusituvat ja uusiutumattomat

TEKNISET

JÄRJESTELMÄT

Järjestelmähäviöt

ja -muunnokset

Uusiutuva oma-

varaisenergia

kaukolämpö

kaukojäähdytys

sähkö

Auringon säteily ikkunoiden läpi

Lämpökuorma ihmisistä

Lämpöhäviöt

NETTOTARPEET

OSTOENERGIA


© Sitra

D3 luonnos: Energiatehokkuuden määritelmät kokonaisenergiatarkastelua varten

• Nettotarve (huone-lämpötilan ylläpito)

• Kulutus (järjestelmät)

• Uusiutuva omavarais-energia

• 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.

E-luku 5,7 kWh

Energiamuodon kerroin 1,7

TILOJEN

ENERGIANTARVELämmitysJäähdytys

IlmanvaihtoKäyttövesi

ValaistusLaitteet

Netto-ostoenergian taseraja

Nett

o-o

sto

en

erg

ia

(sä

hkö

, ka

uko

läm

pö

, ka

uko

jää

hd

yty

s, p

oltto

ain

ee

t)

Ostoenergian (järjestelmien) energiankulutuksen taseraja

lämmitysenergia

jäähdytysenergia

sähköPolttoaine

uusituvat / uusiutumattomat

TEKNISET

JÄRJESTELMÄT

Järjestelmähäviötja -muunnokset

sähkö

jäähdytysenergia

Uusiutuva oma-

varaisenergia

kaukolämpö

kaukojäähdytys

sähkö

lämmitysenergia

Auringon säteily ikkunoiden läpi

Lämpökuorma ihmisistä

Lämpöhäviöt

NETTOTARPEET

OSTOENERGIA

MUUALLE VIETY

ENERGIA

© Sitra

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)



Energiatodistus: How to integrate nZEB

into energy certificate scale?

nZEB as technically reasonable achievable

req. for new buildings (typically not cost optimal yet)

cost optimal for new buildings, category B or C

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

© Sitra

Vaatimustasojen vertailu – pientalot

• Osassa maissa primäärienergialle ja osassa ostoenergialle

• Käyttäjän sähkö osassa mukana • voidaan verrata suurinta hyväksyttyä

ostoenergian kulutusta ilman käyttäjäsähköä

• Tilojen lämmitys normeerattu lämmöntarveluvulla S17, kaikki Kööpenhaminaan

• Kuvassa suurin hyväksytty ostoenergian kulutus ilman kuluttajasähköä ja valaistusta kussakin maassa (tilojen, iv ja LKV lämmitys, LVI-sähkö)

• Oletukset: - 150 m2 talo

- LKV nettotarve oletettu kaikissa 25 kWh/(m2a)

- puhallinsähkönkulutus 5 kWh/(m2a) + kiertopumppu 3 kWh/(m2a)

- jäljelle jäänyt tilojen ja ilmanvaihdon lämmitys on normeerattu


Source: Kurnitski J. Contrasting the principles of EP requirements and calculation methods in EU member states. REHVA journal, December 2008, 22–28. Updated data 2012

0

20

40

60

80

100

120

140

Tanska Norja Ruotsi Viro Saksa Suomi

Osto

en

erg

ia,

kW

h/(

m2a)

Öljy tai kaasu

Sähkölämmitys

© Sitra

Pientalo maalämpöpumpulla

• 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


0

50

100

150

200

250


Nett

oen

erg

ian

ta

rve,

kW

h/(

m2a)

Maalämpö

© Sitra

Asuinkerrostalo ja toimistorakennus

• 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


0

20

40

60

80

100

120

140

160


Osto

en

erg

ia,

kW

h/(

m2a)

Kerrostalo

Toimistorakennus

© Sitra

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



Example – nZEB 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)

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

Ne

t de

live

red

en

erg

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

© Sitra

Pariisi, Elithis Tower • Koneellinen tulo- ja poisto LTO

• Jäähdytyspalkit

• Yötuuletus, atrium poistona

• Adiabaattinen + kompressorijäähdytys

• Pyöreä muoto + ulkoinen auringonsuojaus


© Sitra

Ympäristötalo, Viikki

E-luku 85 (2012 vaatimus 170)

E-luvun puolittamisen lisäkustannus 3...4%

23.3.2012

• 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

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

PV -7,1 1,7 -12,0

Yhteensä 83 73 85

© Sitra

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

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

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

2012 03-23-kurnitski-energiatehokkuus-su lvi

Documents

Transcript of 2012 03-23-kurnitski-energiatehokkuus-su lvi