1. No category

AALTO-YLIOPISTON TEKNILLINEN KORKEAKOULU
Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta
Energiatekniikan laitos
Minna Jokiranta
Pohjois-Suomessa sijaitsevien matalaenergialomarakennusten
energiankulutus ja lämpöolot
Diplomityö, joka on jätetty opinnäytetyönä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin
tutkintoa varten
Espoo 8.6.2010
Työn valvoja:
Työn ohjaaja:
Professori Kai Sirén
Tekniikan tohtori Jukka Paatero
ESIPUHE
Tämä diplomityö on tehty Aalto-yliopiston teknillisessä korkeakoulussa energiatekniikan laitoksella. Työn rahoittajana toimi Aalto-yliopiston teknillinen korkeakoulu.
Työ tehtiin osana MATKA- hanketta, joka kuuluu Tekesin Kestävän yhdyskunnan
ohjelmaan.
Haluan kiittää valvojaani professori Kai Siréniä ohjeista ja avusta työn aikana. Esitän
kiitokseni myös ohjaajalleni tekniikan tohtori Jukka Paaterolle opastuksesta ja tuesta.
Kiitokset kuuluvat myös Kimmo Liljeströmille sekä Optiplan Oy:lle työtilojen antamisesta käyttööni. Kiitän vielä Iina Valkeisenmäkeä hyvästä yhteistyöstä läpi projektin.
Lisäksi haluan kiittää perhettäni, sukulaisiani ja ystäviäni tuesta ja avusta opiskelujen
sekä diplomityön aikana. Erityiskiitoksen haluan esittää avomiehelleni Jannelle tuesta ja kärsivällisyydestä matkalla kohti valmistumista.
Espoo, kesäkuu 2010
Minna Jokiranta
i
AALTO-YLIOPISTON TEKNILLINEN KORKEAKOULU
Tekijä:
Minna Jokiranta
Työn nimi:
Pohjois-Suomessa sijaitsevien
matalaenergialomarakennusten
energiankulutus ja lämpöolot
DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ
Sivumäärä: 113 + 3
Päivämäärä:
8.6.2010
Tiedekunta:
Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta
Laitos:
Energiatekniikan laitos
Professuuri:
Ene-58 LVI-tekniikka
Työn valvoja:
Professori Kai Sirén
Työn ohjaaja:
Tekniikan tohtori Jukka Paatero
Rakennukset aiheuttavat merkittävän määrän energian loppukulutuksesta ja hiilidioksidipäästöjen kokonaismäärästä. Huoli ilmaston lämpenemisestä, korkeat energianhinnat sekä kasvava riippuvuus tuontienergiasta lisäävät tarvetta kestävän kehityksen
mukaiselle rakentamiselle sekä rakennusten energiatehokkuuden parantamiselle.
Tämän seurauksena matalaenergiarakennuksille on olemassa useita erilaisia kestävää
kehitystä tukevia määritelmiä.
Työssä tutkittiin Pohjois-Suomessa sijaitsevien matalaenergialomarakennusten energiankulutusta ja lämpöoloja sekä perehdyttiin Pohjois-Suomen sääolosuhteisiin vuosina 2001–2008. Rakennusten energialaskelmat tehtiin erillisen laskelman ja simulointiohjelman avulla. Työ toteutettiin osana MATKA-hanketta. Hankkeessa asetettiin rakennusten tavoitteeksi RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan passiivi- ja matalaenergiatason täyttyminen.
Rakennusten energiankulutusta verrattiin vastaaviin nykymääräykset täyttäviin rakennuksiin, jotta nähtiin valittujen ratkaisujen vaikutus energiansäästöön. Lomamökit varustetaan usein tulisijoilla, minkä vuoksi työssä pohdittiin myös tulisijan vaikutusta passiivimökin lämmitysenergiankulutukseen. Oikeanlaisella tulisijan valinnalla
ja käytöllä voidaan pienentää huomattavasti rakennuksen ostoenergian määrää.
Laskentatulosten perusteella voitiin todeta, että valittu säätiedosto vaikuttaa energiankulutukseen. Passiivimökin ja matalaenergiahotellin energiankulutus oli selvästi
pienempi nykymääräystason mukaisiin rakennuksiin verrattuna. Laskentamenetelmästä riippuen rakennusten energiankulutus vaihteli. Passiivitalo ei täytä Valtion
teknillisen tutkimuskeskuksen määritelmää kokonaan, joka on RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan määritelmää hieman tiukempi. Rakennukset kuitenkin täyttävät tasauslaskelman matalaenergiatason ja RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan tavoitteet.
Avainsanat: Lomarakennukset, matalaenergiarakentaminen, Pohjois-Suomen sääolosuhteet, energiatehokkuus
ii
AALTO UNIVERISITY
ABSTRACT OF THE MASTER’S THESIS
School of Science and Technology
Author:
Minna Jokiranta
Title of the
thesis:
Energy Consumption and Thermal
Environment of Low-Energy Holiday
Houses Located in Northern Finland
Date:
June 8, 2010
Faculty:
Faculty of Engineering and Architecture
Department:
Department of Energy Technology
Professorship:
Ene-58 Heating, Ventilating and Air Conditioning Technology
Supervisor:
Professor Kai Sirén
Instructor:
Jukka Paatero, D.Sc. (Tech.)
Number of pages:
113 + 3
Large part of the energy consumption and carbon dioxide emissions are caused by
buildings. Concern of global warming, high energy prices and growing dependability
of imported energy increase the demand of energy efficient houses. Therefore, a
number of definitions for low-energy houses have developed.
The thesis examines low-energy holiday houses, thermal environment in Northern
Finland, as well as climate conditions in years 2001-2008. Energy benchmarks of the
buildings are done using calculations and a simulation tool. Thesis was conducted as
part of a MATKA-program. The goal of the houses was to fulfill the low-energy definitions of Finnish Association of Civil Engineers.
The energy consumption of the buildings was compared to the corresponding standard passing houses to see the effect on energy savings. Holiday houses usually include fireplaces; therefore its effect on energy consumption was also examined. The
correct use of fireplace can notably reduce the purchased energy consumption of the
building.
The results implicated that the weather statistics affect the energy consumption.
Energy consumption of Passive holiday house and low-energy hotel was notably
lower compared to corresponding standard passing houses. The energy consumption
varied depending on the calculation method. Passive house does not fully comply
with the definitions of Technical Research Centre of Finland, which is stricter than
the low-energy definitions of Finnish Association of Civil Engineers. However, the
buildings do comply with the low-energy level requirements of adjustment calculations and the low-energy definitions of Finnish Association of Civil Engineers.
Keywords: holiday housing, low-energy construction, weather conditions in
Northern Finland, energy efficiency
iii
SISÄLLYSLUETTELO
1
JOHDANTO ........................................................................................... 1
1.1 TAUSTA .................................................................................................. 1
1.2 TAVOITE .................................................................................................2
1.3 RAJAUS................................................................................................... 3
2
MATALAENERGIARAKENTAMINEN ............................................. 4
2.1 LÄHTÖKOHDAT ENERGIATEHOKKAALLE RAKENTAMISELLE ...................... 4
2.2 ENERGIATEHOKAS RAKENTAMINEN MÄÄRÄYKSISSÄ JA OHJEISSA.............. 5
2.2.1 Energiatodistus ...................................................................................................... 6
2.2.2 Lämpöhäviöiden matalaenergiataso........................................................................ 8
2.3 MATALAENERGIA- JA PASSIIVIENERGIARAKENNUS ................................... 10
2.3.1 Matalaenergiarakentaminen RIL 249-2009 ............................................................. 10
2.3.2 Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen esittämä Passiivitalon määritys Suomessa.... 13
2.3.3 Passivhaus Institut – passiivitalon määritelmä ........................................................ 14
2.3.4 Passiivitalon vaatimuksia Pohjois-Euroopassa ........................................................ 16
2.4 LUOKITUKSIA ENERGIATEHOKKUUDEN PARANTAMISEKSI .........................17
2.4.1 Promise- ympäristöluokitus.................................................................................... 17
2.4.2 The European GreenBuilding Programme .............................................................. 17
2.4.3 LEED .................................................................................................................... 18
2.4.4 BREEAM .............................................................................................................. 18
2.4.5 Guideline for Sustainable Building ......................................................................... 18
2.4.6 Ekopassi ................................................................................................................ 19
3
LASKENNAN SÄÄTIEDOT ................................................................. 20
3.1 YLEISTÄ SÄÄTIEDOISTA ........................................................................... 20
3.2 LÄMPÖTILA ............................................................................................. 22
3.3 LÄMMITYSTARVELUKU ........................................................................... 25
3.4 TUULI ..................................................................................................... 27
3.5 SÄTEILY .................................................................................................. 29
3.6 SÄÄTILASTOJEN YHTEENVETO ................................................................. 32
3.7 SIMULOINNEISSA KÄYTETTÄVÄ VUOSI 2004 .............................................35
4
LOMARAKENNUSTEN LÄHTÖTIEDOT .......................................... 40
4.1 YLEISTÄ LOMARAKENNUSTEN LÄHTÖTIEDOISTA ...................................... 40
4.2 LOMARAKENNUSTEN LAAJUUSTIEDOT JA ARKKITEHTUURI ........................ 40
4.3 RAKENTEET ............................................................................................ 43
4.4 HUONEKÄYTTÖASTE YLLÄKSELLÄ .......................................................... 44
4.5 MATALAENERGIATAVOITTEET JA RAJA-ARVOT......................................... 46
4.5.1 Passiivilomamökin tavoitearvot.............................................................................. 46
iv
4.5.2 Matalaenergiahotellin tavoitearvot .........................................................................47
4.5.3 Lomarakennusten laskentamallit ............................................................................47
4.6 RAKENNUSTEN SISÄOLOSUHTEET YLEISESTI ............................................ 48
4.6.1 Sisäilmanlaatu .......................................................................................................49
4.6.2 Ääniolosuhteet .......................................................................................................51
4.6.3 Lämpöolot .............................................................................................................51
4.6.4 Lomarakennusten sisäolosuhteet ............................................................................55
4.7 LOMARAKENNUSTEN KÄYTTÖVEDENKULUTUS ........................................ 55
4.8 LOMARAKENNUSTEN LÄMMITYS ............................................................. 58
4.8.1 Tarkasteltavat lämmitysjärjestelmät........................................................................58
4.8.2 Lämmitysjärjestelmien ominaislämpöhäviöt ...........................................................60
4.9 RAKENNUSTEN ILMATIIVEYS................................................................... 62
4.10 LOMARAKENNUSTEN ILMANVAIHTO ........................................................ 63
4.10.1 Lomarakennusten ilmanvaihtuvuus ........................................................................63
4.10.2 Rakennusten suunnitteluilmavirrat .........................................................................65
4.10.3 Lomarakennusten lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde ..........................................68
4.10.4 Lomarakennusten ilmanvaihdon ominaissähkötehokkuus .......................................69
4.11 LAITESÄHKÖNKULUTUS .......................................................................... 70
4.12 RAKENNUSTEN SISÄISET LÄMPÖKUORMAT .............................................. 71
5
TULISIJA TÄYDENTÄVÄNÄ LÄMMITYSMUOTONA
MATALAENERGIALOMARAKENNUKSESSA .......................................... 74
5.1 TULISIJA YLEISESTI ................................................................................. 74
5.2 TULISIJAN VARAAVUUS .......................................................................... 74
5.3 TULISIJAN SIJOITUS PASSIIVIMÖKISSÄ...................................................... 77
5.4 PUUN KULUTUKSEN ARVIOINTI................................................................ 77
5.5 TULISIJAN LÄMMÖNLUOVUTUS ............................................................... 78
5.6 TULISIJAN OSUUS LOMARAKENNUKSEN TILOJEN LÄMMITYKSESTÄ ........... 79
5.7 TULISIJA PASSIIVILOMAMÖKISSÄ............................................................. 80
6
LOMARAKENNUSTEN MALLINNUS .............................................. 81
6.1 LOMARAKENNUSTEN TARKASTELUSSA KÄYTETYT LASKENTAMENETELMÄT
81
6.2 LOMAMÖKIN MALLINNUS........................................................................ 81
6.2.1 Lomamökin lämmitystehontarve ............................................................................81
6.2.2 Tasauslaskenta lomamökille...................................................................................84
6.2.3 Lomamökin energiankulutus ..................................................................................84
6.2.4 Lomamökin lämmitysenergiankulutus ....................................................................87
6.2.5 Tulisijan osuus lämmityksestä ................................................................................90
6.2.6 Lämmitysenergiankulutus lomamökin suuntauksesta riippuen ................................91
6.2.7 Lomamökin lämpöolot ...........................................................................................92
v
6.3 HOTELLIN MALLINNUS ............................................................................ 95
6.3.1 Hotellin lämmitystehontarve .................................................................................. 95
6.3.2 Tasauslaskenta hotellille ........................................................................................ 97
6.3.3 Hotellin energiankulutus ........................................................................................ 97
6.3.4 Hotellin lämmitysenergiankulutus .......................................................................... 98
6.3.5 Hotellin lämpöolot ................................................................................................. 100
6.4 YHTEENVETO RAKENNUSTEN MALLINNUKSESTA ...................................... 103
7
YHTEENVETO ...................................................................................... 104
8
LÄHDELUETTELO .............................................................................. 106
LIITE I ………………………………………………………………………... 1
LIITE II……………………………………………………………………….. 2
LIITE III..……………………………………………………………………... 3
vi
SYMBOLIT JA LYHENTEET
Konvektiivinen lämmönsiirto [ W ]
Säteilylämmönsiirto pintojen i-j välillä [ W ]
ä
t
Alattia
Arak
B
cpv
E
Elkv
h
IH,vaakapinnalle
IK,vaakapinnalle
IS,kohtisuorataso
IS,vaakapinnalle
L
Lklo
Ltod
qilmanvuoto
n
n50
n50,vert
nhlö
qihmiset
Qlkv,netto
qrakennus
qulko
STs
tau
tklo
Tkv
Tlkv
tn
Ts
Tu
Vlkv
Vlkv,omin.henk
Ø
Lämmönsiirtopinta-ala [ m² ]
Näkyvyyskerroin pinnasta i pintaan j [ - ]
Pinnan i lämpötila [ K ]
Sisäilman lämpötila [ K ]
Ajanjakso [ h ]
Lattiapinta-ala [ m² ]
Rakennuksen pinta-ala [ m² ]
360 (n-81) / 364 [ ° ]
Veden ominaislämpökapasiteetti 4,2 kJ/kgK [ kJ/kgK ]
Aikapoikkeama [ ° ]
Rakennuksen lämmitysenergiankulutus [ kWh/m² ]
Lämmönsiirtokerroin, W/m²K
Auringon hajasäteily vaakapinnalle [ W/m² ]
Auringon kokonaissäteily vaakapinnalle [ W/m² ]
Suora säteilyn arvo sädettä vastaan kohtisuoralle tasolle [ W/m² ]
Auringon suorasäteily vaakapinnalle [ W/m² ]
Leveyspiiri [ ° ]
Aikavyöhykkeen pituuspiiri, [ ° ]
Paikkakunnan pituuspiiri [ ° ]
Ilmanvuotoluku [ m³/h m² ]
Päivän järjestysnumero [ - ]
Ilmanvuotoluku [ 1/h ]
Ilmanvuotoluvun vertailuarvo[ 1/h ]
Henkilöiden lukumäärä [ - ]
Ulkoilmavirta henkilöperusteisesti [ dm³/s, hlö ]
Käyttöveden lämmityksen tarvitsema lämpöenergia eli nettoenergiantarve [ kWh ]
Ulkoilmavirta rakennuksen epäpuhtauksille [ dm³/s, m²]
Ulkoilmavirta kokorakennukselle [ dm³/s ]
Astepäiväluku [ Cd° ]
Aurinkoaika [ min ]
Virallinen aika [ min ]
Kylmän käyttöveden lämpötila [ °C ]
Lämpimän käyttöveden lämpötila [ °C ]
Aika [ h ]
Sisälämpötila [ °C ]
Ajanjaksoa t vastaava ulkoilman keskilämpötila [ °C ]
Lämpimän käyttöveden kulutus [ m³ ]
Lämpimän käyttöveden ominaiskulutus [ dm³/hlö ]
Leveyspiiri [ ° ]
Auringon sädettä kohtisuoran tason ja vaakapinnan välinen kulma [ ° ]
Auringon deklinaatiokulma [ ° ]
vii
z
v
Pinnan emissiviteetti [ - ]
Auringon korkeuskulma [ ° ]
Auringon korkeuskulma vaakapinnalle [ ° ]
Veden tiheys (1000 kg/m³) [ kg/m³ ]
Stefan-Boltzmanin vakio (5,67 x 10-8 W/m²K) [ W/m²K ]
Auringon atsimuuttikulma [ ° ]
Tuntikulma [ ° ]
BREEAM
Lyhenne nimestä Building Research Establishment Environmental Assessment Method. BREEAM on kansavinvälinen luokittelumenettely. (1)
CFD-mallinnus
Lyhenne nimestä Computational fluid dynamics (2), joka tarkoittaa suomeksi laskennallista virtausmekaniikkaa.
g-arvo
Ikkunan valoaukon auringon kokonaissäteilyn läpäisykerroin,
kertoimella ei ole yksikköä. (3)
IDA ICE 4.0
Lyhenne simulointiohjelmanimestä IDA Indoor Climate and
Energy 4.0. Ohjelmalla voidaan tutkia rakennuksen yksittäisten
tilojen termistä sisäilmastoa. Tämän lisäksi ohjelmalla voi laskea
rakennuksen energiankulutusta. (4)
KesEn-hanke
Hanke on osa Kestävän rakentamisen hankekokonaisuutta, sen
päätavoitteena on luoda tieteellinen perusta, jota voidaan hyödyntää muodostettaessa kansallista ja yleiseurooppalaista integroitua strategiaa rakentamisen ja energiantuotannon ohjaamiseksi päästöjä vähentävään suuntaan mahdollisimman kustannustehokkain toimenpitein. (5)
LEED
Lyhenne nimestä Leadership in Energy and Environmental Design. LEED on kansavinvälinen sertifiointimenettely. (6)
MagiCAD Room
Rakennuksen tilamallinnus ohjelma, jonka avulla voidaan laatia
tilojen lämpöhäviölaskelmat. Ohjelmalla laadittu malli toimii
muille laskelmille ja analyyseille tietokantana. (7)
MATKA-hanke
Kestävä matkailualue MATKA-hanke, jonka toteutuksesta vastaavat Aalto-yliopiston arkkitehtuurin ja energiatekniikan laitokset sekä Metsäntutkimuslaitos Metla. (8)
PEP
Lyhenne nimestä Promotion of European Passive House. (9)
PHPP-laskin
Lyhenne ohjelmanimestä Passivhaus Projektierungs Paket. Ohjelman avulla tutkitaan, täyttääkö rakennus passiivitalomääritelmän. (10)
RET-hanke
Hanke jonka tavoitteena oli kehittää laskentamenetelmiä erilaisten suunnitteluvaihtoehtojen energiatehokkuuden arvioimiseen.
Projektin tavoitteena oli laatia yksityiskohtainen ehdotus jo nykyisin voimassa oleville Suomen rakentamismääräyskokoelman
osille D3 ja D5. (11)
RIL
Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL (12)
U-arvo
Lämmönläpäisykerroin kuvaa lämpövirran tiheyttä, joka jatkuvuustilassa läpäisee rakennusosan, kun lämpötilaero rakennusosan eripuolilla olevien ilmatilojen välillä on yksikön suuruinen.
Lämmönläpäisykertoimen yksikkönä käytetään W/(m²K). (13)
viii
1 JOHDANTO
1.1
Tausta
Rakennukset aiheuttavat merkittävän määrän energian loppukulutuksesta ja hiilidioksidipäästöjen kokonaismäärästä. Rakennusten osuus kokonaisenergiankulutuksesta
on Euroopan Unionin alueella noin 40 %. Huoli ilmaston lämpenemisestä, korkeat
energianhinnat sekä kasvava riippuvuus tuontienergiasta lisäävät tarvetta kestävän
kehityksen mukaiselle rakentamiselle sekä rakennusten energiatehokkuuden parantamiselle. Euroopan Unioni on asettanut energiatehokkuusdirektiivin (2002/91/EY)
rakennusten energiatehokkuuden parantamiseksi ja hiilidioksidipäästöjen pienentämiseksi. (14) Direktiivi 2002/91/EY on toistaiseksi voimassa, mutta komissio on
esittänyt säännösten selkeyttämiseksi ja yksinkertaistamiseksi 13.11.2008 uudelleen
laaditun ehdotuksen. Sen tavoitteet ja periaatteet eivät kuitenkaan poikkea voimassa
olevasta direktiivistä. Jäsenvaltioiden vastuulla on konkreettisten vaatimusten ja direktiivin täytäntöönpanotapojen määrittäminen. (15)
Suomessa rakennusten energiatehokkuuteen vaikuttavat Suomen Rakentamismääräyskokoelma ja lait rakennusten energiatehokkuudesta. Vuoden 2010 alusta Suomen
rakentamismääräysten energiatehokkuusvaatimukset kiristyivät. Vaatimukset tulevat
kiristymään myös tulevaisuudessa ja vuonna 2012 siirrytään kokonaisenergiankulutukseen perustuvaan säätelyyn ja otetaan käyttöön primäärienergiakertoimet. (16)
Vuonna 2015 energiatehokkuusmääräykset laajentuvat koskemaan myös korjausrakentamista (17). Vuoteen 2020 mennessä Euroopan Unionilla on tavoite vähentää
kasvihuonekaasuja ja energiankulutusta 20 %. Uusien rakennusten vaatimukset kiristyvät ja vaatimus matalaenergiarakentamiselle kasvaa, jotta asetetut tavoitteet voidaan täyttää. (14)
Tässä selvityksessä on kiinnitetty huomiota lomarakennusten energiatehokkuuteen
Pohjois-Suomessa. Työ on toteutettu osana Aalto-yliopiston sekä Metsäntutkimuslaitos Metlan MATKA- hanketta, jossa tutkittiin ja kehitettiin kestävän kehityksen mukaisen matkailukeskuksen suunnittelun ja rakentamisen lähtökohtia. Hankkeen pilottialueena toimi Ylläs. (8)
1
1.2
Tavoite
Tässä tutkimuksessa tarkastellaan matalaenergiarakentamista Pohjois-Suomessa.
Työssä tutkitaan Pohjois-Suomen sääolosuhteita 2000-luvulla, jonka jälkeen käsitellään passiivilomamökin ja matalaenergiahotellin energiankulutusta ja lämpöolosuhteita simulointiohjelman avulla. Ensin työssä on käsitelty matalaenergiarakentamiseen liittyviä ohjeita ja määräyksiä, joiden pohjalta on asetettu työssä käsiteltäville
passiivimökeille ja matalaenergiahotellille tavoitteet. Tämän jälkeen työssä tutustutaan Pohjois-Suomen sääolosuhteisiin. Rakennusten mallinnuksessa käytettävä ohjelma huomioi laskennassa sääparametrit vuoden jokaiselle tunnille. Käytettävä säätiedosto vaikuttaa merkittävästi simulointiohjelman tulokseen, minkä vuoksi sään
valintaan on kiinnitetty erityistä huomiota. (18) Työssä verrataan kahdella eri säätiedostolla laskettuja tuloksia toisiinsa, jotta nähdään mikä vaikutus laskelmissa käytetyllä säällä on lopputulokseen. Ensin valitaan käytettäväksi sellainen vuosi, joka on
lähimpänä Ilmatieteen laitoksen käyttämän pitkän ajan vertailujakson 1971–2000
keskiarvoja. Tämän jälkeen valitaan simulointeihin käytettäväksi vuosi, joka on lähimpänä lyhyen jakson 2001–2008 keskiarvoja.
Säätietojen lisäksi simulointien lopputulokseen vaikuttavat merkittävästi myös monet
muut muuttujat kuten arkkitehtuuri, talotekniikka, sisäiset lämpökuormat, rakennelähtötiedot sekä rakennuksen käyttöaika. Tämän vuoksi rakennusten mallinnuksessa
käytettävät lähtötiedot on käyty yksityiskohtaisesti läpi. Hankkeessa asetettiin rakennusten tavoitteeksi RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan passiivi- ja matalaenergiatason täyttyminen. Suunnittelun aikana rakennuksille tehtiin alustavia energiatarkasteluja, joiden tulokset arkkitehti huomioi suunnittelussa. Lomamökin lähtökohtana oli
Salmenhovi-mökin tilaohjelma ja pinta-ala tiedot. Matalaenergiahotellin lähtökohtana toimi Pertti Yliniemen ohjeistus lappilaisesta toimivasta hotellista (19). Työn aikana tehtiin tiivistä yhteistyötä arkkitehtien ja järjestelmäsuunnittelijoiden kanssa.
Työssä rakennusten tarkastelu toteutettiin pääosin simulointiohjelma IDA Indoor
Climate and Energy 4.0-ohjelman avulla (4). Rakennukset mallinnettiin myös MagiCAD Room ohjelmalla, jonka avulla tarkasteltiin rakennusten lämmitystehontarvetta
(7). Työn aikana vertailtiin taloteknisten ja rakenteellisten ratkaisujen vaikutusta rakennusten energiankulutukseen ja lämpöoloihin. Lomamökeissä on usein tulisijat,
minkä vuoksi työssä pohdittiin myös tulisijan vaikutusta passiivimökin ostoenergiankulutukseen. Passiivimökin ja matalaenergiahotellin energiankulutusta verrattiin
niitä vastaaviin nykymääräykset täyttäviin rakennuksiin, jotta nähtiin valittujen rat2
kaisujen vaikutus energiansäästöön. Rakennuksen muoto vaikuttaa energiatehokkuuteen ja lämmitystehontarpeeseen, minkä vuoksi passiivimökkiä verrattiin myös Salmenhovi-referenssimökkiin.
1.3
Rajaus
Työ rajattiin koskemaan Ylläksen pilottialueen mallipassiivimökkiä sekä matalaenergiahotellia ja niiden energiatehokkuutta. Yllästä lähinnä oleva sääasema, jossa
tarkastellaan säätä riittävällä tarkkuudella, sijaitsee Sodankylässä (20). Sodankylän
säätä tarkasteltiin työssä vuosilta 2001–2008 sekä nykyisin käytössä olevaa testivuotta 1979. Tulisijan vaikutusta lomamökin lämpöolosuhteisiin pohdittiin erillisessä
kappaleessa. Passiivilomamökkiä tarkasteltaessa tulisija ajateltiin täydentäväksi
lämmitysmuodoksi, minkä vuoksi sen vaikutusta ei ole laskelmissa huomioitu. Sisäolosuhteiden osalta työssä keskityttiin rakennusten lämpöoloihin, joita tarkasteltiin
kahdella eri tavalla. Ensin tarkasteltiin tilan lämpöoloja yhden kriittisen päivän osalta, minkä lisäksi sisälämpötiloja tarkasteltiin myös koko vuodelle.
3
2 MATALAENERGIARAKENTAMINEN
2.1 Lähtökohdat energiatehokkaalle rakentamiselle
Huoli ilmaston lämpenemisestä ohjaa kestävän kehityksen mukaiseen rakentamiseen.
Energiahintojen noustessa ja ihmisten energiatietämyksen kasvaessa myös rakennusten vaatimukset kasvavat. Suomessa energian kokonaiskulutus vuonna 2008 oli 1,42
miljoonaa terajoulea (21).
Rakennusten energiankäytöllä on suuri vaikutus kasvihuonekaasupäästöihin. Jo
pelkkä rakennusten lämmityksen osuus Suomen loppuenergian kulutuksesta on suuri,
noin 21 % vuonna 2007 (22). Rakennusten energiatehokkuuden parantamiseksi ja
hiilidioksidipäästöjen pienentämiseksi on Euroopan Unioni (EU) laatinut energiatehokkuusdirektiivin (2002/91/EY) (14). Direktiivi 2002/91/EY on toistaiseksi voimassa, mutta komissio on esittänyt direktiivistä uudelleenlaaditun ehdotuksen
13.11.2008. Tavoitteena on vähentää vuoteen 2020 mennessä EU:n energiankulutusta ja kasvihuonepäästöjä 20 prosentilla ja kasvattaa uusiutuvien energianlähteiden
osuutta 20 prosentilla verrattuna vuoteen 1990. Uuden direktiivin tarkoitus on selkeyttää ja yksinkertaistaa säännöstä. Lisäksi uuden direktiivin tarkoitus on olla laajemmin sovellettava ja energiatehokkuuden vähimmäisvaatimusten tulisi koskea uudessa direktiivissä myös kaikkien rakennusten laajoja korjaushankkeita. Ehdotuksessa esitetään myös, että energiatodistus laadittaisiin yli 250 m² rakennuksille, jotka
ovat viranomaiskäytössä. Ehdotuksessa halutaan vahvistaa julkisen sektorin asemaa
energian säästäjänä. (15)
Uuden direktiiviehdotuksen toimilla on arvioitu olevan 5-6 prosentin vähennys EU:n
loppuenergian kulutuksessa ja 4-5 prosentin vähennys hiilidioksidipäästöistä vuonna
2020 (23). Uudelleenlaaditun direktiivin tavoitteet ja periaatteet eivät poikkea nykyisestä direktiivistä. Edelleen jäsenvaltioiden tehtävänä on määrittää konkreettiset vaatimukset ja direktiivin täytäntöönpanotavat. Energiatehokkuusdirektiivin lisäksi rakennuksiin liittyviä energianäkökohtia käsitellään myös muissa direktiiveissä. (15)
Rakennuksiin liittyviä energianäkökohtia käsitteleviä direktiivejä on esitetty taulukossa 2.1.
4
Taulukko 2.1. Rakennuksiin liittyviä energianäkökohtia käsitteleviä direktiivejä. (15)
Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi rakennusten energiatehokkuudesta
(2002/91/EY) on saatettu voimaan Suomessa lailla rakennuksen energiantodistuksesta (487/2007) ja lailla rakennuksen ilmastointijärjestelmän energiatehokkuuden tarkastamisesta (489/2007). Säädöksen (487/2007) nojalla on annettu Ympäristöministeriön asetus rakennuksen energiatodistuksesta (765/2007). (24; 25)
Lakien lisäksi Suomessa ohjataan energiatehokasta rakentamista Suomen rakentamismääräyskokoelman määräysten ja ohjeiden avulla (26). Määräykset ja lait ohjaavat energiatehokkaaseen rakentamiseen, mutta matalaenergiarakentamiselle ei juuri
ole ohjeita määräyksissä. Vuoden 2009 lopulla Suomessa julkaistiin opas matalaenergiarakentamisesta. Kansallisten energiatehokkuutta tukevien menettelyiden lisäksi rakennusten ympäristöystävällisyyttä voidaan tarkastella useiden erilaisten kansainvälisten sertifikaattien avulla. Työssä tarkasteltavien lomarakennusten suunnittelun perustana oli kestävä kehitys. Ylläksen lomamökki suunniteltiin vastaamaan passiivitalon määritelmää. Hotellin vaatimukseksi asetettiin matalaenergiavaatimuksen
täyttyminen.
2.2 Energiatehokas rakentaminen määräyksissä ja ohjeissa
Suomen rakentamismääräykset ohjaavat energiatehokkaiden talojen rakentamiseen,
vuoden 2010 alusta rakentamismääräysten energiatehokkuusvaatimukset kiristyivät.
Vaatimukset tulevat kiristymään tulevaisuudessa. Vuonna 2012 siirrytään kokonaisenergiankulutukseen perustuvaan säätelyyn ja otetaan käyttöön energiakertoimet.
(16) Vuonna 2015 energiatehokkuusmääräykset laajentuvat koskemaan myös korjausrakentamista (17). Vuoden 2010 alusta tiukentuneet määräykset vaikuttivat merkittävästi rakennusten lämpöhäviöiden tasauslaskentaan (27). Laskelmalla osoitetaan
rakennuksen lämpöhäviöiden täyttyminen, minkä lisäksi sillä voidaan osoittaa lämpöhäviöiden matalaenergiatason täyttyminen (28). Energiatehokkuutta tarkastellaan
Suomessa rakennusten energiatodistuksen avulla, jossa määritellään rakennukselle
5
energiatehokkuusluku ja energialuokka. Energiatodistuksessa esitetyt arvot perustuvat Rakentamismääräyskokoelman osan D5 laskentamenetelmiin. (3)
2.2.1 Energiatodistus
Vuoden 2008 tammikuussa tuli voimaan laki (487/2007) rakennuksen energiatodistuksesta. Tämä laki saattoi voimaan direktiivin rakennusten energiatehokkuudesta.
(14) Vuoden 2008 alusta tulivat myös voimaan energiatehokkuuden laskentamenetelmä rakennusmääräyskokoelman osa D5 sekä ympäristöministeriön asetukset energiatodistuksesta (765/2007) (29).
Laki (487/2007) edellyttää, että jokaiselle uudelle asuinrakennukselle tulee laatia rakennuksen energiatodistus. Pienille olemassa oleville asuinrakennuksille energiatodistus on vapaaehtoinen, muille olemassa oleville rakennuksille energiatodistus on
pakollinen myytäessä tai vuokrattaessa. Energiatodistuksessa määritetään kohteen
tarvitsema vuotuinen energiamäärä rakennuksen bruttopinta-alaa kohden. Todistuksessa esitetty rakennuksen tarvitsema vuotuinen energiamäärä sisältää lämmitysenergian, sähköenergian sekä mahdollisen jäähdytysenergian kulutuksen. Virallisissa laskelmissa käytetään Jyväskylän vuoden 1979 testisäätä. Energiatodistuksen energialuokat ovat A-luokasta G-luokkaan. Rakennuksen käyttötarkoituksesta riippuen
energiatehokkuusluku asteikko vaihtelee. Uusille rakennuksille energiatodistuksessa
esitetty kohteen tarvitsema vuotuinen energiamäärä on aina laskennallinen. (29) Kuvassa 2.1. on esitetty pientalon energiatodistus, joka esitetään rakennusluvan liitteenä.
6
Kuva 2.1. Pientalon energiatodistus, jossa esitetään energiatehokkuusluku, energialuokka ja
muita rakennuksen tietoja. (25)
Työssä tarkastellaan lomamökkiä ja hotellia. Erilaisten rakennusten energialuokittelu
asteikko vaihtelee rakennustyypin ja asuntojen lukumäärän mukaan (29). Ympärivuotisessa käytössä olevaa lomamökkiä koskevat vastaavat määräykset kuin asuinrakennusta (30). Mikäli lomamökit ovat erillisiä rakennuksia, määritellään niiden energialuokka pienten asuinrakennusten luokitteluasteikolla taulukon 2.2. mukaisesti.
Tapauksissa joissa lomamökkejä kuuluu enemmän kuin kuusi rakennusta yhteen yhtiöön, määritellään rakennusten energiatehokkuusluokka suurten asuinrakennusten
luokitteluasteikolla taulukon 2.2. mukaisesti. Hotellin energiatehokkuus määritellään
liikerakennusten mukaisella asteikolla, jolloin hotellin käyttötarkoitusluokka on majoitusliikerakennus. Liikerakennusten energiatehokkuus luokitteluasteikko on esitetty
taulukossa 2.3. (25)
Taulukko 2.2. Pienten ja suurten asuinrakennusten energiatehokkuusluokat ja -luvut. (25)
7
Taulukko 2.3. Liikerakennusten energiatehokkuusluokat ja -luvut. (25)
Tulevaisuudessa energiatehokkuuden luokitteluun vaikuttavat myös energiakertoimet. Ostoenergiantarpeen ja energiakertoimien avulla määritetään rakennusten energiatehokkuus. Suomessa ei ole vielä määritelty kansallisia energiakertoimia. Energiamuotojen kertoimina on työssä käytetty KesEn-hankkeessa määriteltyjä kertoimia,
jotka on esitetty taulukossa 2.4. Siinä esitetyillä uusiutuvilla polttoaineilla tarkoitetaan puupolttoaineita ja puupohjaisia sekä muita biopolttoaineita. Turvetta ei kuitenkaan lueta uusiutuviin polttoaineisiin, vaan se käsitellään fossiilisena polttoaineena.
(31)
Taulukko 2.4 Energiamuotojen kertoimet KesEn-hankkeen perusteella. (31)
2.2.2 Lämpöhäviöiden matalaenergiataso
Suomen Rakentamismääräyskokoelman osat ottavat kantaa energiatehokkaaseen rakentamiseen. Vuoden 2010 alusta Suomen Rakentamismääräyksiin tuli muutoksia ja
vaatimukset energiatehokkuuden osalta tiukentuivat noin 30 % verrattuna aikaisempaan määräystasoon 2007. (27; 32) Muutokset vaikuttivat etenkin rakennusten lämpöhäviöiden tasauslaskentaan. Laskennalla osoitetaan rakennuksen lämpöhäviölle
asetetun vaatimuksen täyttäminen rakennuslupavaiheessa. Vaatimuksen osatekijöinä
ovat rakennuksen vaippa, vuotoilma ja ilmanvaihto. Jos jonkin osatekijän lämpöhäviö on vertailulämpöhäviötä suurempi, edellyttää laskenta vähintään vastaavaa lämpöhäviön vähentämistä toisen osatekijän kohdalla. Rakentamismääräysten osassa D3
rakennuksen lämpöhäviölle asetettu vaatimus täyttyy, kun tasauslaskelmalla osoite8
taan, että rakennuksen yhteenlaskettu lämpöhäviö vaipan, vuotoilman ja ilmanvaihdon osalta on enintään vertailuratkaisun mukainen. (28)
Tasauslaskelman avulla voidaan määrittää rakennuksen lämpöhäviöiden matalaenergiatason täyttyminen. Jotta matalaenergiataso täyttyy, tulee laskennallisen lämpöhäviön olla suurimmillaan 85 % rakennukselle määritellystä vertailulämpöhäviöstä ja
tällöin tasauslaskentaan tulee maininta: rakennuksen lämpöhäviöt täyttävät matalaenergiatason. (28) Kuvassa 2.2. on esitetty tasauslaskentasivut, jotka ovat rakennusluvan liitteitä.
Kuva 2.2. Matalaenergiatason täyttävälle rakennukselle tulee seuraava maininta tasauslaskentaan: rakennuksen lämpöhäviöt täyttävät matalaenergiatason. (27)
Taulukossa 2.5. on esitetty tasauslaskimessa aiemmin käytössä olleet vuoden 2007
vertailuarvot ja vuoden 2010 alusta voimaan tulleet vertailuarvot. Rakennusosien
vertailu U-arvot ovat pienentyneet merkittävästi. Vuotoilmakertoimen vertailuarvo
on puolittunut ja ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen vertailuarvoa
on nostettu 15 % suuremmaksi. (28)
9
Taulukko 2.5. Tasauslaskelman vertailuarvot 2007 ja vuoden 2010 alusta voimaan tulleet vertailuarvot. (27; 32)
2.3 Matalaenergia- ja passiivienergiarakennus
Matalaenergiarakentamiselle ei ole ollut tarkkaa määritelmää Suomessa, ainoastaan
edellä mainitun lämpöhäviöiden tasauslaskelman avulla on voitu osoittaa matalaenergiatason täyttyminen lämpöhäviöiden osalta. Varsinaisesti ensimmäinen matalaenergiarakentamista ohjeistava ja määrittävä opas ”RIL 249-2009 Matalaenergiarakentaminen” julkaistiin 7.12.2009. RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan lisäksi Suomessa oman passiivitalon määritelmän on laatinut myös Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Suomalaisten määritelmien lisäksi passiivitalolle on useita erilaisia määritelmiä. Tämä johtuu siitä, että Passiivitalo-nimeä ei ole suojattu tai rekisteröity. Eri
puolilla Eurooppaa määritelmät poikkeavat Passivhaus Institut:n määritelmästä pääosin ilmastoerojen vuoksi. Passiivitalo nimike on käännös saksankielisestä termistä
Passivhaus. (9)
Työssä käsitellään ensin RIL 249–2009 oppaan esittämää määritelmää matalaenergiarakentamisesta ja Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen esittämää passiivitalon
määritelmää. Suomalaisten määritelmien jälkeen käsitellään kansainvälisiä passiivitalon määritelmiä ja tutkitaan erityisesti Pohjois-Euroopan määritelmiä.
2.3.1 Matalaenergiarakentaminen RIL 249-2009
Vuoden 2009 lopusta, julkaistiin opas matalaenergiarakentamiselle. Oppaassa esitetään ohjeita matalaenergiarakennusten suunnitteluun, toteutukseen, korjaukseen, ylläpitoon ja käyttöön. Ohjeessa esitetään, että rakennus voidaan jakaa energiatehokkuuden avulla kahteen eri luokkaan. Luokat ovat matalaenergia- ja passiivienergiatalo luokat. Energiatehokkuutta määritettäessä kiinnitetään huomiota kahteen eri omi10
naisarvoon. Nämä arvot ovat tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen nettoenergian
ominaistarve sekä tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen ostoenergian ominaiskulutus.
Ostoenergialla tarkoitetaan energiaa, joka ostetaan rakennukseen. Energiaa voidaan
hankkia rakennukseen esimerkiksi sähköverkosta, kaukolämpöverkosta, polttoaineena tai bioenergiana. Oppaan mukaan rakennuksen energiankulutus voidaan arvioida
tarkoituksenmukaisella dynaamisella simulointityökalulla tai kuukausitason laskentatyökalulla energiatodistusoppaan 2007/2009 mukaisesti ja laskentasääntöjä käyttämällä. (33)
RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan mukaan matalaenergiarakentamista voidaan kuvata energialuokituksesta tutun A-luokan mukaan lisäämällä matalaenergiarakennukselle A:n viereen plus-merkki (A+) ja passiivitalolle kaksi plus-merkkiä (A++). Vielä
tarkemmin matalaenergiarakentamista voidaan kuvata esittämällä rakennuksen taso
ja energiantarve. Esimerkiksi matalaenergiarakennukselle, jonka tilojen lämmitys- ja
jäähdytysnettoenergian ominaistarve on 35 kWh/(m² a) taso ja energiantarve kuvataan kirjaimella ja lukuarvolla seuraavasti M-35. Vastaavasti passiivitalolle P-25 tarkoittaa, että rakennus on passiivitalo ja sen tilojen lämmitys- ja jäähdytysnettoenergian ominaistarve on 25 kWh/(m²a). (33) Taulukossa 2.6. on esitetty oppaan luokitusarvot passiivitalolle ja matalaenergiatalolle Pohjois-Suomessa (taulukon 2.6. kohdat 1 ja 2).
Taulukko 2.6. Pohjois-Suomeen rakennettavan uudisrakennuksen luokittelu RIL 249–2009 ohjeen tilojen ostoenergian ominaiskulutuksen ja nettoenergian ominaistarpeen mukaan, sekä
energiantarpeen ja -kulutuksen ohjearvoja. (33)
11
Taulukossa 2.6. esitettyjen luokitusarvojen lisäksi matalaenergia- ja passiivitaloille
on myös esitetty muita ohjearvoja matalaenergialuokitusten täyttymiseksi. Ohjearvoja on esitetty primäärienergian ominaiskulutukselle, lämmitystehontarpeelle, rakenteiden U-arvoille, vaipan ilmanvuotoluvulle, lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteelle
sekä ilmanvaihdon ominaissähköteholle. Ohjeen mukaan matalaenergiatalon primäärienergian ominaiskulutuksen tulee olla pienempi kuin 180 kWh/(m²a), passiivikerrostalolle vastaavan arvon tulee olla pienempi kuin 135 kWh/(m²a) ja passiivipientalolle pienempi kuin 140 kWh/(m²a). Tilojen lämmitystehontarpeen mitoituksen huipputehon ja tavallisen talviajan käytölle on esitetty neliöpohjaisia ominaisarvoja. Ohjearvot on esitetty taulukossa 2.7. (33)
Taulukko 2.7. Matalaenergiarakennuksen ja passiivitalon lämmityksen tehontarpeen ohjearvoja. (33)
Vaipan ilmanvuotoluvulle, lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteelle sekä ilmanvaihdon ominaissähköteholle asetetut ohjearvot on esitetty matalaenergiarakennukselle
M-50 ja passiivitalolle P-25 Jyväskylän ilmastotiedoilla taulukossa 2.8. Nämä arvot
poikkeavat Pohjois-Suomen vastaavista arvoista ilmanvaihdolle asetettujen arvojen
osalta, mutta ne on esitetty työssä suuntaa antavina arvoina.
Taulukko 2.8. Vaipan ilmanvuotoluvun, lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen sekä ilmanvaihdon ominaissähkötehon ohjearvot Jyväskylän säätiedoilla matalaenergiatalolle M-50 ja passiivitalolle P-25. (33)
12
2.3.2 Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen esittämä Passiivitalon
määritys Suomessa
Suomessa RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan lisäksi on olemassa toinen passiivitalon määritelmä, joka on Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen laatima. Se on tehty
Eurooppalaisen PEP- Promotion of European Passive House projektin yhteydessä.
Vuonna 2006 Valtion teknillinen tutkimuskeskus esitti ehdotuksia Suomalaisen passiivitalon kriteereiksi. Ensimmäinen määritelmän mukainen sertifioitu rakennus valmistui Turkuun vuonna 2009. Suomeen määriteltiin omat kansalliset kriteerit passiivitalolle, koska kansainväliset kriteerit johtaisivat mitoitukseltaan ja kustannuksiltaan
kohtuuttomiin rakenteisiin Pohjois-Suomessa. (9)
Määritelmä jakaa Suomen kolmeen eri vyöhykkeeseen, jossa jokaiselle vyöhykkeelle
on esitetty erillinen lämmitysenergian- ja kokonaisprimäärienergiantarpeen tavoitearvo. Ilmanvuotoluvulle on kaikilla vyöhykkeillä sama tavoitearvo 0,6 1/h. Suomalainen määritelmä eroaa kansainvälisestä passiivitalomääritelmästä laskennassa käytettävän pinta-alan osalta. Kansainvälisessä passiivitalomääritelmässä käytetään nettopinta-alaa ja Suomalaisessa bruttoalaa. Kuvassa 2.3. on esitetty Suomalaisen passiivitalon vyöhykekohtaiset tavoitearvot tilojen lämmitysenergian- ja kokonaisprimäärienergiantarpeelle. Pohjois-Suomessa tilojen lämmitysenergiantarve voi olla
korkeintaan 30 kWh/(m²a). Keski-Suomessa vastaava raja-arvo on 25 kWh/(m²a) ja
Etelä-Suomessa 20 kWh/(m²a). Kokonaisprimäärienergian tarve voi puolestaan olla
Pohjois-Suomessa korkeintaan 140 kWh/(m²a). Keski-Suomessa vastaava raja-arvo
on 135 kWh/(m²a) ja Etelä-Suomessa 130 kWh/(m²a). (9)
Kuva 2.3. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen esitys Suomalaisen passiivitalon määritelmästä. (9)
13
Määritelmän esittämä kokonaisprimäärienergiantarve on vielä hankalasti todennettavissa, sillä Suomessa ei ole vielä määritelty kansallisia primäärienergiakertoimia.
Mikäli rakennuksille halutaan laskea kokonaisprimäärienergiantarve, on laskennassa
käytettävä jossakin muussa Euroopan maassa käytössä olevia primäärienergiankertoimia tai esimerkiksi Tilastokeskuksen määrittämiä primäärienergiakertoimia. (9)
2.3.3 Passivhaus Institut – passiivitalon määritelmä
Passivhaus Institut on vakiinnuttanut passiivitalomääritelmän, joka on käytössä Keski-Euroopassa. Passiivitalon idean hahmottelivat ruotsalainen Bo Adamson ja saksalainen Wolfgang Feist vuonna 1988. (9) Ensimmäinen passiivitalo rakennettiin Saksaan vuonna 1991. Vuonna 1996 Wolfgang Feist perusti Passivhaus Institut:n. Passivhaus Institut on kehittänyt oman passiivitalon suunnittelu ja laskentaohjelman.
Passivhaus Projektierungs Paket (PHPP)- ohjelman ensimmäinen versio julkaistiin
vuonna 1998. (10) Etelä- ja Pohjois- Eurooppaan on molempiin muodostettu omat
passiivitalomääritelmät. Erilaisilla määritelmillä pyritään huomioimaan KeskiEuroopan olosuhteista poikkeava ilmasto. (9)
Kansainvälinen määritelmä esittää passiivitaloille kolme kriteeriä. Ensimmäinen
kansainvälinen kriteeri koskee tilojen lämmitysenergiantarvetta, se saa olla korkeintaan 15 kWh/(m²a). Toiseksi rakennuksen kokonaisprimäärienergiantarpeen tulee
olla 120 kWh/(m²a) tai pienempi ja lisäksi ilmanvuotoluku saa korkeintaan olla 0,6
1/h. Muita kriteereitä ei passiivirakennukselle ole esitetty, mutta eri ominaisuuksille
on esitetty kuitenkin suosituksia. (10)
Kansainvälisen määritelmän taustana on ajatus, että ulkovaipan ollessa riittävän hyvä
tilojen lämmitys voidaan hoitaa koneellisella ilmanvaihdolla. Passivhaus Institut esittää, että ilmalämmitystä voidaan käyttää, kun lämmitystehontarve on korkeintaan 10
W/m². Lämmitystehontavoitearvo toteutuu yleensä, kun tilojen lämmitysenergiantarve on 15 kWh/(m²a) tai vähemmän. Ilmalämmityksen ajatellaan säästävän kustannuksissa, sillä tällöin ei tarvitse erillistä lämmönjakoverkkoa, kuten esimerkiksi pattereita tai lattialämmitystä (kuva 2.4). (10) Kuvassa 2.4. on esitetty passiivitalon
kokonais-, energia- ja rakennuskustannukset tilojen lämmitysenergiantarpeen suhteessa.
14
Kuva 2.4. Passiivitalon kokonais-, energia- ja rakennuskustannukset suhteessa tilojen lämmitysenergiantarpeeseen Passivhaus Institut:n esittämällä tavalla. (10)
Passiivitalomääritelmässä käytettävä pinta-ala poikkeaa esimerkiksi energiatodistuksessa käytettävästä pinta-alasta. Laskennassa käytettävä pinta-ala on nettopinta-ala,
joka lasketaan ulkoseinien sisäpinnan mukaan vapaana lattiapinta-alana. Nettopintaalaan ei lasketa mukaan kiintokalusteita, väliseiniä, tulisijoja tai muita kiinteitä rakenteita. (9)
Rakennukselle voidaan hakea sertifikaattia, joka todistaa rakennuksen täyttävän kansainvälisen passiivitalon kriteerit. Ainoastaan Passivhaus Institut:n kouluttamat ja
auktorisoimat tahot voivat myöntää sertifikaatin. Energiantarvekriteeri voidaan todeta PHPP- laskentaohjelmalla ja ilmatiiveyden todentamiseksi on esitettävä mittauspöytäkirja. Ainoastaan PHPP- laskurilla todettu kriteerien täyttyminen oikeuttaa sertifikaattiin. Asiantuntijoilla on erimielisyyksiä siitä, tuleeko kaikkien maiden noudattaa alkuperäistä ja kansainvälistä passiivirakennuksen määritelmää vai voidaanko
määritelmää muokata erilaisiin ilmastoihin sopivammaksi. (9)
Kansainvälisen ja Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen passiivitalomääritelmän
eroavaisuudet on esitetty kuvassa 2.5. Vaikka Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen
passiivitalomääritelmä poikkeaa kansainvälisestä määritelmästä, on molempien määritelmien tavoitteena kuitenkin ohjata merkittävään energiansäästöön ja alhaisempiin
lämmityskustannuksiin kuin tavanomaisessa rakennuksessa. Suomalaisen passiivitalomääritelmän täyttävän omakotitalon lämmitystarve on 1/5 tyypilliseen omakotitaloon verrattuna. (9)
15
Kuva 2.5. Passivhaus Institut:n ja Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen esittämät passiivitalomääritelmien kriteerit. (9)
2.3.4 Passiivitalon vaatimuksia Pohjois-Euroopassa
Pohjois-Euroopassa eri maiden väliset passiivitalon määritelmät poikkeavat toisistaan. Tanskassa passiivitalot vastaavat kansainvälistä passiivitalomääritelmää (34).
Ruotsissa passiivitalolle on esitetty Passivhus Institut:n kolmen kriteerin sijasta kaksi
kriteeriä, lämmitystehontarpeelle ja ilmatiiveydelle. Ruotsin kansallisessa passiivitalomääritelmässä maa on jaettu kolmeen vyöhykkeeseen. Jokaiselle vyöhykkeelle on
asetettu vaatimus lämmitystehontarpeelle. Ensimmäisellä vyöhykkeellä teho saa olla
korkeintaan 12 W/m², toisessa 11 W/m² ja kolmannessa 10 W/m². Lisäksi pienille
rakennuksille (< 200 m²) on tehty lisäohje, jolloin teho saa olla jokaisella vyöhykkeellä 2 W/m² enemmän kuin suurilla rakennuksilla (Pmax200 = Pmax + 2 W/m²). Ruotsalaisen määritelmän mukaan, ilmanvuotoluvun kriteeri on kaikilla kolmella vyöhykkeellä 0,30 l/s m², määritelmänmukainen yksikkö poikkeaa Passivhus Institut:n
määritelmästä. Edellä mainittujen kriteerien lisäksi esimerkiksi ikkunalle on määritelty U-arvovaatimus, jonka mukaan U-arvo voi olla korkeintaan 0,9 W/m²K. Ruotsalaisen kansallisessa määritelmässä on lisäksi suositus lämmityksen, lämpimän
käyttöveden ja talotekniikan energiankulutukselle. (35)
Norjalainen passiivitalomääritelmä poikkeaa Passivhaus Institut:n määritelmästä ainoastaan lämmitysenergiantarpeen osalta. Maan kaikissa osissa kansainvälisen passiivitalokriteerin noudattaminen ei ole kannattavaa ilman merkittäviä kustannuksia.
Norjalaisen määritelmän mukaan rakennuksen lämmitysenergiantarpeelle asetettu
kriteeri riippuu paikkakunnan keskilämpötilasta ja rakennuksen koosta. Kriteerissä
16
vuoden keskilämpötilan ollessa vähintään 5 °C käytetään kansainvälistä määritelmä,
muutoin kriteeri tilojen lämmitysenergiantarpeelle lasketaan sijaintipaikkakunnan
vuoden keskilämpötilan avulla. (9)
2.4 Luokituksia energiatehokkuuden parantamiseksi
Rakennusten energiatehokkuutta ja niiden ympäristövaikutuksia voidaan vertailla
monella erilaisella luokituksella. Luokitukset painottavat vaihtelevia ominaisuuksia.
Työssä käsitellään erilaisista ympäristöluokituksista Promisea, GreenBuildingohjelmaa, LEED-sertifiointia, BREEAM-luokitusta ja Guideline for Sustainable
Building-luokitusta. Erilaiset ympäristöluokitusten avulla voidaan osoittaa, että rakennusten suunnittelun ja rakennusvaiheen aikana on huomioitu rakennusten ympäristövaikutuksia.
2.4.1 Promise- ympäristöluokitus
Promise on suomalainen kansallisten rakennushankkeiden ympäristöluokitustyökalu.
Luokituksen avulla rakennukselle annetaan A, B, C, D tai E- luokka kuvaamaan rakennuksen ympäristöystävällisyyttä. Paras arvosana luokituksessa on A, jonka saaminen vaatii rakennukselta merkittävää laatutasoa ympäristöominaisuuksien osalta.
Suomessa A luokan kiinteistöjä on noin 1-2 %. E-luokka vastaa normaalia nykytasoa ja sen alle jäävät kiinteistöt eivät edes saa luokitusta. Työkalulla arvioidaan kiinteistön merkittävimmät ympäristövaikutukset yksinkertaistamalla arvoja erilaisten
mittareiden avulla. Mittaustulokset pisteytetään, ja rakennukselle määritetään arvosana, joka kuvaa sen ympäristöominaisuuksien laatua. Luokituksessa on kaksi eri
työkalua Hanke-Promise, joka on tarkoitettu uudisrakennushankkeiden ympäristöasioiden ohjaustyökaluksi ja Kiinteistö-Promise, joka on puolestaan tarkoitettu olemassa olevien kiinteistöjen ympäristöluokituksen laatimiseen. (36)
2.4.2 The European GreenBuilding Programme
GreenBuilding-ohjelma on Euroopan komission vuonna 2005 käynnistämä projekti.
Ohjelman tarkoituksena on parantaa liike- ja toimistorakennusten energiatehokkuutta
EU-maissa. GreenBuildig kohteiden energiakulutuksen tulee alittaa 25 % voimassa
olevien rakentamismääräysten perusteella saavutettava taso. Ohjelmaan liittyvät rakennukset voivat olla uudisrakennuskohteita tai jo olemassa olevia rakennuksia.
Olemassa oleville rakennuksille on asetettu erillisiä ohjeita, jotta ne voivat täyttää
17
GreenBuilding-rakennuksen vaatimukset. Suomessa Motiva toimii GreenBuildingohjelman osalta kansallisena yhteyspisteenä. (37)
2.4.3 LEED
LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) on kansainvälinen ympäristösertifiointi, jonka on kehittänyt Amerikassa US GreenBuilding Counchil. LEEDsertifiointi sopii erilaisille rakennuksille, eikä sitä käytetä ainoastaan liikerakennusten
sertifioinnissa. Menettelyn lähtökohtana on arvioida seuraavia tärkeitä pääkohtia;
kestävää maankäyttöä, tehokasta vedenkäyttöä, energiankulutusta, materiaalivalintoja, kierrätystä ja sisäilmanlaatua sekä innovaatioita suunnitteluprosessissa. LEEDsertifikaatissa on neljä eri tasoa: Platinum, Gold, Silver ja, Certified. Rakennuksen
saama taso riippuu sen saamista kokonaispisteistä, jotka määräytyvät menettelyn
mukaisesti. (6)
2.4.4 BREEAM
BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) on
kansainvälinen englannissa kehitetty ympäristöluokitus. BREEAM-luokitus sopii
useille erilaisille rakennuksille kuten toimistoille, liikerakennuksille, oppilaitoksille,
teollisuusrakennuksille ja asuinrakennuksille. BREEAM-luokituksen avulla pisteytetään rakennuksia, seuraavien pääkohtien mukaan; energiankulutuksen, kiinteistöjohtamisen, hyvinvoinnin, liikenneyhteyksien, vedenkulutuksen, materiaalivalintojen,
jätehuollon, maankäytön, saastuttamisen ja ekologisuuden. BREEAM-luokituksessa
on viisi eri tasoa, mitkä rakennus voi saavuttaa. Tasot ovat; Pass, Good, Very Good,
Exellent ja Outstanding. Tasoja voidaan kuvata myös tähtien avulla siten, huonoin
taso kuvataan yhdellä tähdellä ja paras viidellä. (1)
2.4.5 Guideline for Sustainable Building
Guideline for Sustainable Building on Saksassa kehitetty työkalu, jonka avulla arvioidaan rakennuksen ominaisuuksia, jotka viittaavat kestävään kehitykseen. Sertifikaatin on kehittänyt German Sustainable Building Council yhdessä Federal Ministry
of Transport, Building, and Urban Affairs kanssa. Työkalun avulla rakennukset arvioidaan pronssi-, hopea- tai kulta-luokkaan. Seitsemän eri aihepiiriä vaikuttavat rakennuksen luokitukseen. Aihepiirejä ovat ekologisuus, talous, kulttuuri, käytännöllisyys, tekniikat, prosessit ja sijainti. (38)
18
2.4.6 Ekopassi
Valtion teknillinen tutkimuskeskus on kehittänyt ekotehokkaan lomatalon suunnitteluperusteita. Lomatalon energiatehokkuutta voidaan tarkastella ekopassilla, joka sisältää kuusi indikaattoria. Ekopassin indikaattorit ovat: (39)
1. Energiankulutus
2. Uusiutuvan energian osuus kokonaiskulutuksesta
3. Rakentamisen hiilijalanjälki
4. Jätteiden lajittelu ja kierrätys
5. Vesi- ja jätevesihuolto
6. Sijainti ja saavutettavuus
Indikaattorien avulla lomatalolle määräytyy ekoluokka. Luokat ja indikaattorit on
esitetty taulukossa 2.9. Vesi- ja jätevesihuolto luokitellaan viidellä eri tasolla samoin
kuin sijainti ja saavutettavuus. Sijainnilla ja saavutettavuudella tarkoitetaan julkisen
liikenteen ja palveluiden saavutettavuutta lomatalon sijainnin suhteen. Ekopassi on
vielä kehitteillä ja se kuvaa LEED:n tavoin rakennuksen energiatehokkuutta erilaisten osatekijöiden summana, mutta ekotehokkuutta nimenomaan loma-asumisen kannalta. (39)
Taulukko 2.9. Lomatalon ekopassin indikaattorit ja luokat, Eko +++ … Eko - . (39)
19
3 LASKENNAN SÄÄTIEDOT
3.1 Yleistä säätiedoista
Kestävä matkailualue MATKA- hankkeen pilottialueena toimii Ylläs. Pilottihankkeen rakennuksia mallinnetaan simulointiohjelman avulla. Rakennuksen energia- ja
tehotarkasteluissa säätiedoilla on merkittävä vaikutus lopputulokseen, sillä rakennukseen vaikuttavat monet sään tekijät samanaikaisesti (18).
Suomen Rakentamismääräyskokoelman D5 mukaan voidaan energiankulutusta laskettaessa käyttää vuoden 1979 säätietoja. Myös RIL 249-2009 matalaenergiaoppaassa käytetään määritelmissä vuoden 1979 säätietoja. Rakentamismääräyskokoelman
osassa D5 Suomi on jaettu neljään eri vyöhykkeeseen, Ylläs kuuluu säävyöhykkeelle
IV, jossa arvot pohjautuvat Sodankylän säähavaintoaseman mittauksiin Ilmatieteen
laitoksen testivuodelta 1979. Kuvassa 3.1. on esitetty Suomen jakautuminen neljälle
eri säävyöhykkeelle. Mitoitustilanteessa käytettävä määräysten mukainen ulkoilman
lämpötila on IV-säävyöhykkeellä -38 °C, vuoden keskimääräinen lämpötila on 0 °C
ja lämmityskauden keskimääräinen ulkolämpötila -5 °C. (3)
Kuva 3.1. Suomen säävyöhykkeet Rakentamismääräyskokoelman osassa D5. (3)
Kuvasta 3.2 nähdään, että testivuosi sijoittuu ajanjaksolle, jolloin kymmenvuotisjakson keskilämpötila on ollut selvästi alhaisempi kuin vuosien 2001–2007 keskilämpötilat. Siitä nähdään myös, että Sodankylän kymmenvuotisjaksojen keskilämpötilat
20
ovat muuttuneet aaltomaisesti siten, että viimeksi mitattu nykyvuosia vastaava yhtä
lämmin kymmenvuotisjakso on ollut 40-luvulla. (40) Jotta laskelmien tulokset kuvaisivat hyvin nykytilannetta, pohditaan työssä sään vaikutusta laskentatuloksiin.
Kuva 3.2. Sodankylän kymmenvuotisjaksojen keskilämpötilat 1900-luvun alusta. Testivuosi
(punaisella) 1979 sijoittuu 1970-luvun kohdalle. Viime vuodet sijoittuvat toisen kuvan toisen
punaisen palkin kohdalle. (40)
Tulevaisuuden sääolosuhteiden arvioimiseen on kehitetty erilaisia menetelmiä, jotta
ilmaston lämpenemisen vaikutusta rakennuksiin voitaisiin tutkia. Menetelmät on kehitetty siten, että niiden avulla voidaan arvioida simulointiohjelmien käyttämät tunnin välein ratkaistut säätiedot. Näitä menetelmiä ovat tutkineet muun muassa Tianzhen Hong, Yi Jiang ja Lisa Guan. (41; 42)
Tässä työssä ei tehdä Pohjois-Suomelle erillistä tulevaisuuden sään mallia. Jotta
hankkeen simulointitulokset kuitenkin vastaisivat mahdollisimman hyvin nykytilannetta, tarkastellaan työssä Pohjois-Suomen sääolosuhteita vuosilta 1979 ja 2001–
2008. Näitä sääolosuhteita verrataan lyhyemmän jakson keskiarvoon 2001–2008 ja
pidemmän jakson keskiarvoon 1971–2000. Simuloinneissa käytetään kahta eri säätiedostoa. Sellaista, joka on lähellä 1971–2000 pitkän ajan keskiarvoa sekä yhtä, joka
on lähellä vuosien 2001–2008 keskiarvoja. Kahta säätä käytetään, koska ajatellaan,
että vuosien keskilämpötila voi tulevaisuudessa pysyä nykyisin käytössä olevan testivuoden keskiarvoa selvästi korkeampana. Tämän lisäksi tarkastellaan myös pidemmän jakson keskiarvoa vastaavaa säätä, jotta voidaan tarkastella sään vaikutusta
lopputulokseen. Eri vuosien sääolosuhteita vertailtaessa tarkastellaan ilmanlämpötilaa, lämmitystarvelukua, auringon säteilyä sekä tuulta. Edellä mainituilla ominaisuuksilla on merkittävä vaikutus rakennuksen termiseen viihtyvyyteen, ja simuloinneista saatuihin laskentatuloksiin. (41)
Yllästä lähinnä oleva säähavaintoasema, jossa mitataan säätä riittävällä tarkkuudella,
sijaitsee Sodankylässä (20). Niinpä vuosien 2001–2008 vertailussa käytetään Ilmatieteen laitoksen mittaamia säätietoja Sodankylän säähavaintoasemalta. Pääosin mitta21
ustulokset oli esitetty kolmen tunnin välein mitattuina arvoina, mutta osittain säätietoja oli saatavilla myös tunnin välein mitattuina arvoina. Vuoden 2006 mitatuissa
säätiedoissa on puutteita ja mittaustulokset puuttuvat täysin 6.4–8.5 väliseltä ajalta.
Niinpä näille päiville on tarkastelussa käytetty apuna ilmatieteen laitoksen kotisivuillaan ilmoittamia arvoja (43).
Työssä esitetään, miten Sodankylän säähavaintoaseman mittaustuloksia on tarkasteltu. Ensin esitetään miten lämpötiloja on käsitelty, jonka jälkeen verrataan vuosia
2001–2008 toisiinsa. Tämän jälkeen vertaillaan eri vuosien lämmitystarvelukuja,
tuulta ja säteilyä. Lopuksi esitetään yhteenveto vuosien tarkastelusta, jonka jälkeen
valitaan vuodet joita käytetään apuna simuloinneissa.
3.2 Lämpötila
Ulkoilman lämpötila on tärkein meteorologinen suure lämmitys- ja jäähdytystekniikan kannalta (41). Lämpötila vaikuttaa lämmitys- ja jäähdytyslaitteiden mitoitukseen, tehon tarpeeseen sekä energiankulutukseen (3). Ilmatieteen laitoksen mittaamat
lämpötilat muutettiin vuosille 2001–2008 sellaiseen muotoon, että niitä voitiin käyttää apuna simuloinneissa. Puuttuvat lämpötila-arvot täytettiin interpoloimalla olettaen, että lämpötila muuttuu lineaarisesti.
Osittain ilmatieteen laitoksilta saadut säätiedot olivat päällekkäisiä. Näistä ensimmäiset oli esitetty tunnin välein mitattuina lämpötila-arvoina ja toiset kolmen tunnin välein mitattuina arvoina. Mikäli saatavilla oli kaksi päällekkäin olevaa säätietoa, käytettiin tunnin välein mitattuja lämpötila-arvoja. Päivinä, jolloin tunnin välein mitatuista lämpötila-arvoista puuttui mittausarvoja, täytettiin puuttuvat arvot myös interpoloimalla.
Taulukossa 3.1. on esitetty kuukausittaisia lämpötilakeskiarvoja eri vuosille. Yksittäisten vuosien lisäksi taulukossa on esitetty kuukausittaiset lämpötilakeskiarvot pitkän ajan vertailujaksolle 1979–2000 ja vastaavasti lyhyemmän ajan vertailujaksolle
2001–2008. Lisäksi esitetään eri vuosien suurin ja pienin mitattu lämpötila, sekä
lämpötilojen pysyvyyskäyrät.
22
Taulukko 3.1. Lämpötilojen keskiarvot Sodankylässä kuukausittain eri vertailujaksoille. Lisäksi
taulukossa on tarkasteltujen jaksojen lämpötilan suurin ja pienin arvo sekä keskiarvo. (44)
Taulukosta 3.1. nähdään, että 1971–2000 pitkän ajan keskiarvoa lähimpänä on vuoden 1979 keskilämpötila. Toisaalta taas vuosista 1979 ja 2001–2008 lähimpänä lyhyemmän ajan 2001–2008 keskiarvoa on vuoden 2003 keskilämpötila. Sodankylässä
korkein lämpötila vuosilta 2001–2008 on vuoden 2003 suurin mitattu lämpötila 30,2
°C. Lyhyen jakson vertailukauden suurin pakkaslukema mitattiin myös vuonna 2003,
jolloin pakkasta oli enimmillään -39,1 °C. Kuvassa 3.3. on esitetty Sodankylässä
vuosien 2001–2008 ja vuoden 1979 keskilämpötilat, lisäksi kuvaajassa on vertailujaksojen 1971–2000 ja 2001–2008 keskilämpötilat.
23
Kuva 3.3. Vuosien 2001–2008 sekä vuoden 1979 lämpötilojen vuosikeskiarvot verrattuna vertailukausien 1971–2000 ja 2001–2008 keskiarvoihin. (44)
Vuosia 2001–2008 tarkasteltiin myös pysyvyyskäyrän avulla, eri vuosille esitetyt
pysyvyyskäyrät on esitetty kuvassa 3.4. Pysyvyyskäyrä on hyvin samantyyppinen
kaikille vuosille. Vuonna 2008 on mitattu vähän erittäin kylmiä lämpötiloja, mutta
toisaalta myös korkeita lämpötiloja on mitattu muita vuosia vähemmän. Pääosin
vuodet eivät poikkea pysyvyyskäyrien osalta merkittävästi toisistaan. Pysyvyys käyrien lisäksi lämpötiloja on tarkasteltu kuvassa 3.5. Siinä vuosien 1979 ja 2003 lämpötilojen keskiarvoja on verrattu kuukausittain pidemmän jakson 1971–2000 sekä lyhyemmän jakson 2001–2008 kuukausi keskiarvoihin.
Tammikuun keskilämpötila
vuonna 2003 on pidemmän jakson keskiarvoja selvästi kylmempi ja heinäkuun keskilämpötila puolestaan merkittävästi lämpimämpi. Vuoden 1979 kuukauden keskiarvot myötäilevät melko hyvin pitkänjakson 1971–2000 vertailukauden kuukauden
keskiarvoja.
Kuva 3.4. Lämpötilojen pysyvyyskäyrä Sodankylässä vuosina 2001–2008. (44)
24
Kuva 3.5. Vuosien 1979 ja 2003 kuukausittaiset lämpötilojen keskiarvot verrattuna vertailukausien 1971–2000 ja 2001–2008 lämpötilojen keskiarvoihin. (44)
3.3 Lämmitystarveluku
Lämmitystarveluku eli astepäiväluku kuvaa rakennuksen lämmitysenergiantarvetta,
joka muodostuu tietyllä ajanjaksolla sisä- ja ulkolämpötilojen erotuksen sekä ajan
tulon summana, (45)
t2
STs
(Ts
Tu (t )) dt
(Ts
Tu) t
t1
(3.1)
Kaavassa Ts on sisälämpötila, Tu on ajanjaksoa t vastaava ulkoilman keskilämpötila. Ajanjaksona t käytetään työssä yhtä tuntia. Suomen rakentamismääräyskokoelmassa D5 käytetään laskelmissa lämmitystarvelukua S 17 , alaindeksi 17 tarkoittaa että
käytetty sisälämpötilan arvo on 17 °C. Tässä työssä on käytetty astepäivälukua laskettaessa sisälämpötilalle arvoa 17 °C. Mikäli päivän keskilämpötila on keväällä yli
+ 10 °C ja syksyllä yli + 12 °C ei päivää huomioida lämmitystarveluvunlaskennassa.
Ulkolämpötilan ylittäessä tai alittaessa lämpötilarajat oletetaan, että kiinteistöjen
lämmitys lopetetaan tai aloitetaan ulkolämpötilariippuvaisesti. Lämmitystarveluvun
avulla voidaan arvioida lämmitysenergiankulutusta, sillä rakennuksen lämmitysenergiankulutus on verrannollinen sisä- ja ulkolämpötilojen erotukseen. (45)
Taulukossa 3.2. on esitetty vuosille 2001–2008 lasketut lämmitystarveluvut Ilmatieteen laitoksen mittaamien lämpötilojen avulla. Siinä on myös esitetty lämmitystarveluvut Sodankylässä vuodelle 1979 sekä kahdelle eri vertailukaudelle. Ilmatieteen lai25
toksen mittaustuloksista vuodelta 2006 puuttui merkittävä osa huhti- ja toukokuun
tuloksista. (44) Tämän vuoksi taulukossa 3.2. osa vuoden 2006 arvoista on merkitty
harmaalla värillä. Nämä arvot on katsottu Ilmatieteen laitoksen ilmoittamista arvoista
(43).
Taulukko 3.2. Lämmitystarveluvut Sodankylässä kuukausittain vertailujaksoille 1971–2000 ja
2001–2008 sekä testivuodelle 1979 ja vuosille 2001–2008. (44)
Lämmitystarveluvut ovat pienempiä kuin vertailukauden 1971–2000 lämmöntarveluvun keskiarvo. Lähimpänä pitkän ajan vertailukauden keskiarvoa on nykyisin käytössä oleva testivuosi 1979. Lyhyemmän jakson vertailukauden 2001–2008 lämmöntarveluvun keskiarvo on selvästi pitkän ajan vertailukeskiarvoa pienempi. Vuosista
lähimpänä lyhyen jakson vertailukauden 2001–2008 lämmöntarveluvun keskiarvoa
on vuoden 2004 lämmitystarveluku, myös vuosien 2003, 2006 ja 2007 lämmöntarveluvut ovat lähellä lyhyen ajan vertailukauden keskiarvoa. Kuvassa 3.6. on esitetty
pylväiden avulla eri vuosien lämmöntarveluvut toisiinsa sekä vertailukausiin nähden.
26
Kuva 3.6. Vuosien 2001–2008 sekä vuoden 1979 lämmitystarveluvut verrattuna vertailukausien
1971–2000 ja 2001–2008 lämmitystarveluvun keskiarvoihin. (44)
3.4 Tuuli
Työssä käytettävä simulointiohjelma huomioi myös tuulen vaikutuksen rakennukseen. Tämän vuoksi tarkastellaan myös Sodankylässä mitatun tuulen nopeutta ja
suuntaa. Taulukossa 3.3. on kuvattu tuuliasteikko, jonka avulla esitetään tuulen voimakkuutta. Tuulen nopeus ja suunta esitetään tarkastelluille vuosille 2001–2008 erillisissä taulukoissa. (46)
Taulukko 3.3. Tuuliasteikko 10 minuutin keskituulen nopeuksille. (46)
Tuulen suunta ilmoitetaan siten, että tuuli puhaltaa kyseisestä ilmansuunnasta havaitsijaa kohti. Tuulen suunta lasketaan asteina myötäpäivään Pohjoisesta 0° eteenpäin,
esimerkiksi etelätuuli ilmoitetaan lukuarvolla 180. (46) Tuulen nopeuden ja suunnan
mittaustulokset muutettiin interpoloimalla kolmen tunnin välein mitatuista arvoista
tunnin välein esitetyiksi arvoiksi. Taulukossa 3.4. on esitetty tuulen nopeuden jakautuminen vuosina 2001–2008. Vuosina 2003, 2004, 2007 ja 2008 on mitattu navakkaa
tuulta. Vuosina 2001, 2002, 2005 ja 2006 tuulen nopeus on korkeimmillaan yltänyt 8
m/s. (44) Tuulen nopeus mitataan kansainvälisen menettelyn mukaisesti, jolloin ilmoitettu tuulen nopeus on 10 minuutin keskituulen nopeus. Ilmatieteen laitoksen
mukaan hetkelliset lyhytaikaiset 5–10 sekunnin tuulen puuskat ylittävät 10 minuutin
27
keskituulennopeuden säätilanteesta riippuen noin 1,5-kertaisina. (46) Tuulen nopeuden lisäksi Ilmatieteen laitoksella tarkastellaan myös tuulen suuntaa (44). Taulukossa
3.5. on esitetty tuulen suunnan jakautuminen vuosina 2001–2008. Tuulen suunnat
ovat hyvin samantyylisiä kaikille tarkastelluille vuosille. Ilmatieteen laitoksen mittaustuloksista vuodelta 2006 puuttui merkittävä osa huhti- ja toukokuun tuloksista.
Tämän vuoksi taulukossa 3.4. ja 3.5. osa vuoden 2006 arvoista on merkitty tähdellä.
Nämä arvot eivät ole todellisia, sillä mittaustulokset on asetettu nollaan ajanjaksolta
jolta tuloksia ei ole saatavilla.
Taulukko 3.4. Tuulen nopeuden jakautuminen vuosina 2001–2008. (44)
Taulukko 3.5. Tuulen suunnan jakautuminen vuosina 2001–2008. (44)
o
Tuulen nopeuteen vaikuttavat merkittävästi paikalliset tekijät, esimerkiksi maasto ja
paikan korkeusasema. Tämän vuoksi tuulen nopeuden tarkastelu Sodankylässä ei kuvaa hyvin Ylläksen sääolosuhteita. Sodankylän Ilmatieteen laitoksen tutkimusaseman
28
korkeusero merenpinnasta on 179 m (47). Ylläksellä korkeuserot vaihtelevat merkittävästi, Ylläksen huipun korkeus merenpinnasta on 781 m ja mökkialueen korkeus
merenpinnasta vaihtelee välillä 300–400 m (48). Ylläksen tuuliolot poikkeavat varsinkin tunturissa merkittävästi Sodankylässä mitatuista tiedoista.
3.5 Säteily
Säteily vaikuttaa lämmitysenergian ja jäähdytysenergian tarpeeseen. IDA Indoor
Climate and Energy 4.0- simulointiohjelma (IDA ICE 4.0) huomioi säätiedoissa kaksi eri säteilyarvoa, haja- ja suoransäteilyn arvot tunnin välein (4). Diffuusi eli hajasäteily tarkoittaa ilmakehässä sironnutta, suuntaansa muuttanutta säteilyä. Suora
säteily on puolestaan suoraan auringosta pintaan osuva säteily. Kokonaissäteily on
suoran- ja hajasäteilyn summa. (49)
Taulukossa 3.6. on esitetty vuosien 2001–2008 ja vuoden 1979 sekä vertailukausien
1971–2000 ja 2001–2008 auringon kokonaissäteilyn tarkastelu kuukausittain. Lisäksi
tulokset on myös esitetty kuvassa 3.7, josta nähdään että vertailukausien auringon
kokonaissäteilyn arvot ovat hyvin lähellä toisiaan. Vuosista 1979 ja 2001–2008 lähellä pitkän ajan vertailujaksojen keskiarvoja ovat vuosien 2001 ja 2004 auringon
kokonaissäteilyn arvot. Auringon kokonaissäteily on lähellä vertailukauden keskiarvoa vuosina 2001–2008, kuitenkin keskiarvoa selvästi lähempänä ovat vuodet 2001,
2004 ja 2007.
Taulukko 3.6. Auringon kokonaissäteily vaakatasolle Sodankylässä kuukausittain vertailujaksoille 1971–2000 ja 2001-2008 sekä vuosille 2001–2008. (44)
29
Kuva 3.7. Vuosien 2001–2008 kokonaissäteily vuodessa verrattuna vertailukausien 1971–2000 ja
2001–2008 kokonaissäteilyn keskiarvoihin. (44)
Sodankylässä mitatun säähavaintoaseman tuloksissa ilmoitetaan auringon kokonaissäteily sekä hajasäteilyn arvot vaakapinnalle. Mallinnusohjelmassa hajasäteily esitetään vaakapinnalle ja suorasäteily ilmoitetaan sädettä kohtisuoraan olevalle tasolle.
Hajasäteily saadaan lähes suoraan mittaustuloksista, mutta mallinnuksessa käytettävä
suora säteily tulee muuntaa simulointiohjelman edellyttämään muotoon.
Auringon säteilylaskuissa on käytetty lähteenä John A. Duffien ja William A Beckmanin teosta ”Solar Engineering of Thermal Processes”. Seuraavaksi esitetyt auringon säteilyyn liittyvät kaavat (3.2-3.10) ovat edellä mainitusta lähteestä. (49)
Kokonaissäteily I K,
vaakapinnalle
ratkaistaan suoran säteilyn IS,vaakapinnalle ja hajasäteilyn
IH,vaakapinnalle summana, suora- ja hajasäteily on molemmat vaakapinnalle.
(3.2)
Tämän jälkeen ratkaistaan muuttujia, joiden avulla saadaan muutettua suora säteily
vaakapinnalle suoraksi säteilyksi sädettä vastaan kohtisuoralle pinnalle.
Aurinkoaika tau ratkaistaan seuraavasti,
+4
)+
(3.3)
tklo = virallinen aika, min.
Lklo = aikavyöhykkeen pituuspiiri, °
Ltod = paikkakunnan pituuspiiri, °
E = aikapoikkeama
30
Sodankylässä Lapin ilmatieteen laitoksen tutkimusaseman leveyspiiri L on 67°21’ ja
pituuspiiri Ltod on 26° 37, näitä arvoja on käytetty laskelmissa (50). Suomen aikavyöhykkeen pituuspiiri Lklo on 30 ° (51).
Seuraavaksi ratkaistaan aikapoikkeama E,
= 9,87 sin 2B
jossa
)
=
7,53 cos
(
1,5 sin
)
(3.5)
n = päivän järjestysnumero, 1 n
Deklinaatio
= 23°27
(3.4)
365
ratkaistaan seuraavasti,
sin(360
)
n = päivän järjestysnumero, 1 n
(3.6)
365
Auringon korkeuskulma saadaan seuraavalla tavalla,
cos
= sin
cos
sin cos sin cos + cos cos cos cos
+ cos sin sin cos cos
+ cos sin sin sin
(3.7)
= deklinaatiokulma, °
Ø = leveyspiiri, °
= sädettä kohtisuoran tason ja vaakapinnan välinen kulma, °
= atsimuuttikulma, °
= tuntikulma, °
Kun ratkaistaan auringon korkeuskulmaa vaakapinnalle, on sädettä kohtisuoran tason
ja vaakapinnan välinen kulma nolla ( = 0 °), jolloin kaava (3.7) saadaan seuraavaan
muotoon,
cos
= sin
+ cos cos cos
Tuntikulma ratkaistaan käyttäen apuna ratkaistua aurinkoaikaa. Tuntikulma
(3.8)
on
15°/h, aamulla negatiivinen iltapäivästä positiivinen.
= 15° (
12)
(3.9)
31
Kuvassa 3.8. on esitetty säteilyn vaakapinnalle sekä sädettä kohtisuoraan olevalle
pinnalle.
Kuva 3.8. Suorasäteily vaakapinnalle ja suorasäteily sädettä kohtisuoralle tasolle. (49)
Korkeuskulman z ja suoran säteilyn arvolla vaakapinnalle I S, vaakapinnalle ratkaistaan
suoran säteilyn arvo sädettä vastaan kohtisuoralle tasolle I S, kohtisuorataso
=
(3.10)
Hajasäteilyä voi esiintyä ennen auringon nousua, mutta suorasäteily esiintyy vasta
auringon noustua. Joiltakin osin mittaustuloksissa esiintyy kuitenkin suoraa säteilyä
ennen auringon nousua, näissä tapauksissa auringon suorasäteily on asetettu nollaksi.
3.6 Säätilastojen yhteenveto
Työssä verrataan kahdella eri vuosisäällä saatuja tuloksia toisiinsa, jotta nähdään mikä vaikutus säätietojen valinnalla on lopputulokseen. Ensin valitaan käytettäväksi
sellainen vuosi, joka on lähimpänä Ilmatieteen laitoksen käyttämän pitkän ajan vertailujakson 1971–2000 keskiarvoja. Tämän jälkeen valitaan simulointeihin käytettäväksi vuosi, joka on lähimpänä lyhyen jakson 2001–2008 keskiarvoja. Pitkän ajan
keskiarvoa vastaava vuosi on 2000-luvun säitä viileämpi ja lyhyen jakson keskiarvoa
vastaava vuosi on puolestaan lähempänä 2000-luvun säitä. Koska valittu sää vaikuttaa laskentatuloksiin, on olennaista huomioida, että ilmaston muuttuessa myös suunnitteluperustelujen tulisi muuttua.
Tärkeimmät lämmitysenergiankulutukseen vaikuttavat tekijät säätiedoissa ovat ulkoilman lämpötila ja auringon säteily. Vuosien 1979 ja 2001–2008 lämpötilojen vuotuiset keskiarvot olivat lähimpänä pitkän ajan vertailukauden 1971–2000 lämpötilojen keskiarvoa vuonna 1979. Vertailukauden 1971–2000 vuoden keskilämpötila on 0,80 °C, kun vuoden 1979 keskilämpötila on -0,81 °C. Vuosien 1979 ja 2001–2008
lämpötilojen vuotuiset keskiarvot olivat lähimpänä lyhyemmän vertailukauden 2001–
32
2008 lämpötilojen keskiarvoa vuonna 2003. Vertailukauden 2001–2008 vuoden keskilämpötila on 0,44 °C, kun vuoden 2003 keskilämpötila on 0,44 °C.
Vertailukauden 1971–2000 suurin mitattu lämpötila on Sodankylässä 30,9 °C ja pienin -49,5 °C. Vertailukauden 2001–2008 suurin mitattu lämpötila on Sodankylässä
30,2 °C ja pienin -39,1 °C. Vuonna 2003 on mitattu vertailukauden 2001–2008 pienin ja suurin lämpötila-arvo. Nykyisin Pohjois-Suomessa käytettävä mitoituslämpötila on -38 °C, tällöin vuoden 2003 sää huomioisi myös mitoituslämpötilaa kriittisemmän lämpötilan.
Lämmitystarveluvun keskiarvo vertailukaudelle 1971–2000 on 6 337 °Cd ja vertailukaudelle 2001–2008 keskiarvo on 5 966 °Cd. Vuoden 1979 lämmitystarveluvun
keskiarvo 6 318 °Cd on lähimpänä vertailukauden 1971–2000 lämmitystarvelukua ja
vuoden 2004 lämmitystarveluvun keskiarvo 5 953 °Cd on lähimpänä vertailukauden
2001–2008 lämmitystarvelukua. Vuoden 2004 lämmitystarveluku poikkeaa vain 0,2
% vertailukauden 2001–2008 lämmitystarveluvusta ja vuoden 2003 lämmitystarveluku 6030 °Cd poikkeaa 1,1 % vertailukauden 2001–2008 lämmitystarveluvusta.
Tuulen osalta vuodet 2001–2008 olivat lähes samanlaisia. Vuodet 2003, 2004, 2007
ja 2008 olivat kuitenkin hieman muita vuosia tuulisempia. Tuulen mittaustuloksia ei
tarkemmin otettu huomioon sään valinnassa. Vuosien 2001–2008 auringon kokonaissäteilyn osalta vuodet olivat lähes samantyyppisiä. Vertailukauden 1971–2000 auringon kokonaissäteily oli 2 785 MJ/m². Vuosista 2001–2008 lähinnä auringon kokonaissäteilyn vertailuarvoa olivat vuodet 2001, 2004 ja 2007. Vuoden 2001 auringon
kokonaissäteily oli 2778 MJ/m², vuonna 2004 vastaava arvo oli 2777 MJ/m² ja vuonna 2007 2840 MJ/m².
Vuosista 2001–2008 lähimpänä lyhyen ajan 2001–2008 lämpötilan keskiarvoa on
vuosi 2003, myös vuoden 2004 keskilämpötila oli hyvin lähellä vertailukauden
2001–2008 lämpötilan keskiarvoa. Vuosien 2001 ja 2002 lämpötilan keskiarvot ovat
selvästi vertailukauden 2001–2008 lämpötilan keskiarvoja pienemmät. Myös lämmitystarveluvut vuosilta 2001 ja 2002 poikkeavat vertailukauden arvoista huomattavasti. Tämän vuoksi näitä vuosia ei käytetä apuna simuloinneissa. Vuosien 2005 ja 2007
keskilämpötilat ovat selvästi korkeammat kuin vertailukauden 2001–2008 lämpötilat,
myös näiden vuosien lämmitystarveluvut poikkeavat lyhyemmän jakson vertailukauden lämmitystarveluvuista. Koska vuodet 2005 ja 2007 poikkeavat lämpötilojen ja
lämmitystarveluvun osalta lyhyen ajan keskiarvosta, ei vuosia valita testisääksi. Vuosien 2006 ja 2008 keskilämpötilat olivat melko lähellä vertailukauden 2001–2008
33
keskilämpötiloja, myös lämmitystarveluvut olivat lähellä vertailukauden lämmitystarvelukujen keskiarvoa. Vuodet 2006 ja 2008 eivät kuitenkaan olleet niin lähellä
vertailuarvoja, kuin vuosien 2003 ja 2004 arvot. Tämän vuoksi vuosista 2006 ja 2008
ei kumpaakaan valita testivuodeksi.
Vuodet 2003 ja 2004 ovat hyvin lähellä vertailukauden keskiarvoja. Auringon kokonaissäteilyä on vuonna 2003 selvästi vertailuarvoa enemmän kuin vuonna 2004. Kokonaissäteily vaakapinnalle on lähellä vertailukauden 2001–2008 keskiarvoa. Koska
vuodet ovat hyvin samantyylisiä, verrataan vuosien kuukausien keskilämpötiloja kuvassa 3.9. rinnakkain. Kuvasta 3.9. nähdään, että vuosi 2004 on kuukausitasolla hyvin lähellä vertailukauden 2001–2008 kuukausikeskilämpötiloja. Vuonna 2003 tammikuu on ollut erittäin kylmä. Toisaalta taas vuoden 2003 helmi-, maalis- ja heinäkuu ovat olleet vertailukauden keskiarvoja selvästi lämpöisempiä. Kuukausien keskilämpötilojen vertailun vuoksi valitaan simuloinneissa käytettäväksi vuoden 2004 säätiedot.
Kuva 3.9. Vuosien 2003 ja 2004 kuukausittaiset lämpötilojen keskiarvot verrattuna vertailukauden 2001–2008 lämpötilojen keskiarvoon. (44)
Testivuosi 1979, oli vertailtavista vuosista lähimpänä pitkän ajan keskiarvoa 1971–
2000, tämän vuoksi vuosi valittiin toiseksi simuloinneissa käytettäviksi vuodeksi.
Tämän vuoden osalta ei käydä tarkemmin läpi vuoden ominaisuuksia, sillä vuosi on
virallinen käytössä oleva testivuosi. Sen sijaan tarkemmin käsitellään vielä vertailuun
valittua toista vuotta 2004.
34
3.7 Simuloinneissa käytettävä vuosi 2004
Vuosi 2004 oli tarkastelujen mukaan vuosista 2001–2008 lähimpänä vertailukauden
kyseisen jakson keskiarvoja. Vuoden 2004 Sodankylän säätietoja tarkasteltiin Sodankylän Ilmatieteen laitoksen säähavaintoaseman mittaustulosten avulla sekä ilmatieteenlaitoksen laatimien tietojen perusteella. (44) Sodankylässä oli mitattu lämpötilaa, suhteellista kosteutta ja tuulen suuntaa sekä nopeutta koko vuodelle kolmen tunnin välein. Simulointiohjelmassa käytetään säätiedoille tunnin välein mitattuja arvoja, joten mittaustuloksista puuttuvat arvot täydennettiin lineaarisen interpoloinnin
avulla siten, että vuodelle 2004 saatiin säätiedoille arvot vuoden jokaiselle tunnille.
Mittaustuloksissa auringon kokonais- ja hajasäteily oli molemmat ilmoitettu tunnin
välein mitattuina arvoina.
Vuoden 2004 kuukauden keskilämpötilat olivat lähellä vertailukauden 2001–2008
keskiarvoja. Kuvastaa 3.10. nähdään, että koko vuoden ajan kuukauden keskilämpötilat ovat lähellä pitkän ajan keskiarvoja. Vuoden 2004 suurin mitattu lämpötila oli
25,4 °C:ta ja pienin -34,6 °C:ta.
Kuva 3.10. Vuoden 2004 kuukausien keskilämpötilat verrattuna vertailukausien 1971–2000 ja
2001–2008 kuukausien lämpötilojen keskiarvoihin. (44)
Sodankylässä astepäiväluku vuonna 2004 oli 5 953 °Cd, joka on vertailujakson
2001–2008 keskimääräistä astepäivälukua 0,2 % suurempi ja vertailujakson 1971–
2000 keskimääräistä astepäivälukua 6,0 % pienempi. Kuvasta 3.11. on esitetty astepäiväluvut molemmille vertailukausille sekä vuodelle 2004.
35
Edellä esitetyn tarkastelun lisäksi, vuoden 2004 astepäiväluku S17 on esitetty myös
pysyvyyskäyrän avulla kuvassa 3.12. Astepäiväluku S17 on verrannollinen ulkolämpötilan ja sisälämpötilan väliseen pinta-alaan, kuvassa 3.12. pinta-ala on esitetty lilalla pohjalla.
Kuva 3.11. Vuoden 2004 astepäiväluvut kuukausittain verrattuna vertailukausien 1971–2000 ja
2001–2008 kuukausittaisiin astepäivälukujen keskiarvoihin. (44)
Kuva 3.12. Vuoden 2004 lämpötilojen pysyvyyskäyrä on esitetty Sodankylässä sinisellä. Astepäiväluku S17 on kuvattu lilana pintana. (44)
Lämpätilatarkastelun lisäksi vuoden 2004 osalta tutkitaan tarkemmin ilman
suhteellista kosteutta, tuulta ja auringon kokonaissäteilyä vaakapinnalle. Ilmatieteen
laitoksen mittaamat ilman suhteellisen kosteuden arvot muokattiin interpoloimalla
36
siten, että saatiin lukuarvot vuoden jokaiselle tunnille. Suhteellisen kosteuden arvoja
käytetään apuna simuloinneissa. Kuukausittaiset keskiarvot vuoden 2004 suhteellisen
kosteuden arvoille on esitetty kuvassa 3.13.
Vuoden 2004 sademäärät olivat keskimäärin 600–900 millimetriä. Lapissa satoi
paikoin jopa yli 700 millimetriä, mikä on poikkeuksellisen paljon. Vuoden aikana
myrskyjä oli vähän. Myrskypäiviä oli marraskuussa viisi ja joulukuussa neljä. Kesällä esiintyi lukuisia trombeja. (52) Kuitenkin Sodankylässä mitattujen tuulen nopeuksien suurin arvo oli 10 m/s, joka tarkoittaa navakkaa tuulta. Tuulen nopeuden pysyvyys Sodankylässä on esitetty kuvassa 3.14. Tämän lisäksi taulukossa 3.7. on esitetty
tuulen nopeuden jakautuminen ilmansuunnittain vuonna 2004. Tuuli on kokonaisuudessaan puhaltanut eniten etelästä, ja navakka tuuli on puhaltanut eniten lounaasta.
Kuva 3.13. Vuoden 2004 suhteellinen kosteus kuukausittain pylväinä. (44)
37
Kuva 3.14. Tuulen nopeuden pysyvyys Sodankylässä vuonna 2004. (44)
Taulukko 3.7. Tuulen nopeus ilmansuunnittain Sodankylässä vuonna 2004. (44)
Viimeiseksi käsitellään vuoden 2004 auringon kokonaissäteily vaakapinnalle. Vuonna 2004 aurinko paistoi vaihtelevasti maan eri osissa (52). Kokonaissäteilyä oli
vuonna 2004 2 777 MJ/m². Arvo on hyvin lähellä vertailukauden 2001–2008 keskiarvoa 2 797 MJ/m² sekä vertailukauden 1971–2000 keskiarvoa 2 785 MJ/m². (44)
Kuvasta 3.15. nähdään, että auringon kokonaissäteily vaakapinnalle on lähellä pidemmän ja lyhyemmän vertailukauden keskiarvoja.
38
Kuva 3.15. Vuoden 2004 auringon kokonaissäteily vaakapinnalle kuukausittain verrattuna vertailukausien 1971–2000 ja 2001–2008 kuukausittaisiin keskiarvoihin. (44)
39
4 LOMARAKENNUSTEN LÄHTÖTIEDOT
4.1 Yleistä lomarakennusten lähtötiedoista
Ylläksen loma-alueelle rakennetaan uusi hotelli, kauppakeskittymä sekä useita lomamökkejä. Loma-alueelle asetettiin erilaisia tavoitteita kestävän kehityksen mukaisesta rakentamisesta. Tässä työssä keskitytään lomamökkien ja hotellin energiatehokkuuteen. Loma-alueelle rakennettavien mökkien tulee täyttää passiivitalon ja hotellin matalaenergiarakennuksen vaatimukset.
Rakennusten mallinnuksessa merkittäviä tekijöitä ovat rakennusten muoto, rakenteet,
rakennuksen ilmantiiveys, talotekniikka ja sisäiset lämpökuormat (18). Lomarakennusten lähtötietoja käsiteltäessä on esitetty lomarakennusten laajuustiedot ja arkkitehtuuri, joiden pohjalta on tarkasteltu rakennusten muiden ominaisuuksien vaatimuksia. Ensin määriteltiin tavoitetasot lomarakennusten energiatehokkuudelle, jonka
jälkeen keskityttiin tarkemmin erilaisiin mallinnuksessa ja laskelmissa käytettyihin
lähtötietoihin. Lomarakennuksille määriteltiin seinärakenteet ja niiden lämmönläpäisykertoimet sekä muiden rakenteiden ominaisuudet. Myös lomarakennusten lämpöoloihin kiinnitettiin huomiota ja esitettiin ohjearvoja erilaisille sisäilmanparametreille. Lisäksi työssä käsitellään LVI-suunnittelun määräyksiä ja ohjearvoja.
Suomen rakentamismääräyskokoelmassa ympärivuotisia ja talviaikaan asuttavia lomamökkejä koskevat vastaavat määräykset kuin asuinrakennuksiakin. Tämän vuoksi
lomamökkejä tarkasteltaessa lähtötiedoissa käytettiin vähintään Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaisen määräystason täyttäviä pientalon ohjearvoja. (3)
4.2 Lomarakennusten laajuustiedot ja arkkitehtuuri
Tekniikan ylioppilas Iina Valkeisenmäki suunnitteli lomamökin ja hotellin arkkitehtuurin. Passiivimökin tilaohjelman perustana käytettiin jo rakennetun Salmenhovilomamökin tilaohjelmaa. Laajuustiedot lomamökeille on laskettu rakentamismääräyskokoelman osan D5
mukaisten
määritelmien perusteella.
Salmenhovi-
referenssilomamökin ja Valkeisenmäen suunnitteleman passiivilomamökin laajuustiedot on esitetty taulukossa 4.1. Referenssilomamökin laajuustiedot eroavat passiivimökin laajuustiedoista. Määräys- ja passiivitason vaikutusta rakennuksen energiankulutukseen tarkastellaan työssä vertailurakennuksen avulla. Tämän rakennuksen
muoto vastaa passiivitaloa, mutta sen rakenteet ja talotekniikka ovat määräystason
mukaisia. Tämän mökin nimityksenä käytetään työssä vertailumökki-nimeä. Refe40
renssilomamökin lämmin bruttoala on yhteensä 225,0 brm² ja vertailu- ja passiivilomamökin bruttoala on 250,1 brm². Rakennetilavuus referenssimökissä on 694 m³ ja
ilmatilavuus 511 m³. Vertailu- ja passiivimökissä rakennetilavuus on 720 m³ ja ilmatilavuus 663 m³.
Taulukko 4.1 Lomamökin laajuustiedot referenssi-, vertailu- ja passiivimökille. (53; 54)
Ikkunapinta-alan osuus brutto alasta on referenssimökissä 16 %, vertailu- ja passiivimökissä vastaava arvo on 12 %. Toisaalta ikkunapinta-alan suhde huoneistoalaan
on referenssimökissä 19 % ja passiivimökissä 15 %. Referenssilomamökki on porrastetusti kaksikerroksinen. Kuvassa 4.1. on esitetty referenssilomamökin 3D-kuva.
Passiivilomamökin 3D-kuva on esitetty kuvassa 4.2.
Kuva 4.1. Referenssilomamökin 3D-kuva. (55)
41
Kuva 4.2. Ylläkselle suunnitellun passiivilomamökin 3D-kuva. (56)
Matalaenergiahotelli koostuu useasta eri rakennuksesta, jotka on yhdistetty toisiinsa
puolilämpimällä käytävällä, rakennus on pääosin 3-kerroksinen. Kuvassa 4.3 on esitetty hotellin luonnos. Kahden hengen hotellihuoneita kokonaisuudessa on yhteensä
136 kappaletta ja neljän hengen hotellihuoneita 45 kappaletta. Lisäksi hotelliin kuuluu rakennus, jossa ovat ravintola, kahvila, aulatilat, saunaosasto, kuntosali ja suksihuolto. (53)
Kuva 4.3. Matalaenergiahotelli Ylläksellä rinteessä. (53)
42
Laajuustiedot on laskettu hotellille rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaisten
määritysten perusteella, tiedot on esitetty taulukossa 4.2. Hotellin lämmin bruttoala
on yhteensä 13 010 brm², rakennetilavuus on 39 040 m³ ja ilmatilavuus 30 600 m³.
Ikkunapinta-alan osuus bruttoalasta on matalaenergiahotellissa 13 %. Energiasimuloinneissa on hotellista tarkasteltu yhtä majoitussiivekettä, kuvassa 4.4. tämä siiveke
on esitetty punaisella.
Taulukko 4.2. Matalaenergia- ja vertailuhotellin lähtötietoja. (53)
Kuva 4.4. Simuloinneissa tarkasteltu matalaenergiahotellin majoitussiiveke. (53)
4.3 Rakenteet
Rakennevalinnoilla on merkittävä vaikutus rakennuksen lämmitysenergiankulutukseen. Referenssi- ja vertailulomamökin rakenteiden lämmönläpäisykertoimet valittiin
vastaamaan vuoden 2010 rakentamismääräyskokoelman osan C3 ohjearvoja. Rakennusten lämmönläpäisykertoimet vertailurakennuksille on esitetty taulukossa 4.3.
43
Taulukko 4.3. Vertailurakennusten rakenteiden lämmönläpäisykertoimet. (13)
Passiivimökin lämmönläpäisykertoimina sekä rakennetietojen pohjana on käytetty
Paroc Passiivitalo Lupauksen puurakenteita. Passiivimökin ja matalaenergiahotellin
mallinnuksessa käytetyt U-arvot on esitetty taulukossa 4.4. Passiivimökin rakenteiden U-arvot poikkeavat Passiivitalo Lupauksen rakenteiden U-arvoista hieman. RIL
249-2009 matalaenergiaoppaan mukaisia arvoja matalaenergiakerrostalolle M-50 on
käytetty pohjana matalaenergiahotellin lämmönläpäisykertoimien valinnassa. Ikkunan lämmönläpäisykertoimen lisäksi auringonsäteilyn läpäisykerroin on tärkeä ikkunan ominaisuus. Vertailu- ja referenssirakennuksen ikkunan auringonsäteilyn läpäisykertoimena gkokonais on käytetty 57 %, passiivimökin ikkunan auringonsäteilyn
läpäisykertoimena gkokonais 47 % ja matalaenergiahotellin ikkunan g-arvona 42 %.
Taulukko 4.4. Passiivimökin ja matalaenergiahotellin rakenteiden lämmönläpäisykertoimet. (9;
33)
4.4 Huonekäyttöaste Ylläksellä
Majoitusrakennukset ovat käytössä vuoden ympäri, mutta majoitustiloista osa on
käyttämättä (57). Majoitustilojen käyttöaste vaikuttaa rakennuksen vuotuiseen kokonaisenergiankulutukseen. Työssä pohditaan kuinka suuri vaikutus on käyttämättömien tilojen sisälämpötilan pudotuksella tilojen lämmitysenergiankulutukseen. Sisälämpötilan lisäksi, voidaan käytönajan ulkopuolella myös pienentää rakennuksen ilmanvaihtuvuutta ja siten säästää energiankulutuksessa (33).
Työssä tutkitaan rakennusten lämmitysenergiankulutusta käyttöaikana ja myös käytönajan ulkopuolella, silloin kun rakennuksissa on päällä peruslämmitys. Tarkastelu
tehdään jotta nähdään, mikä vaikutus edellä mainitulla toimintatavalla on energian44
kulutukseen. Ylläksen huonekäyttöasteen jakauma on lähes samanlainen vuosittain
(kuva 4.5.). Maaliskuussa huoneiden käyttöaste on vuosittain suurimmillaan ja toukokuussa käyttöaste on koko vuoden pienin. Käyttöasteen keskiarvon ratkaisussa ei
ole huomioitu vuoden 2006 tammi-huhtikuun huonekäyttöastetta, koska lukuarvoa ei
ole saatavilla. Samasta syystä myös vuoden 2009 toukokuu ja loppuvuosi heinäkuusta eteenpäin on jätetty huomioimatta. (57) Huonekäyttöasteen keskiarvot on esitetty
taulukossa 4.5.
Kuva 4.5. Ylläksen huonekäyttöaste kuukausittain vuosina 2001–2009 ja vuosien keskiarvo.
Taulukosta puuttuvat vuoden 2006 tammi-huhtikuun arvot sekä vuoden 2009 arvot toukokuusta loppuvuodelle. (57)
Taulukko 4.5. Huonekäyttöasteiden keskiarvo Ylläksellä vuosilta 2001–2009. (57)
45
4.5 Matalaenergiatavoitteet ja raja-arvot
4.5.1 Passiivilomamökin tavoitearvot
Passiivitalon määritelmän täyttymistä tarkastellaan RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan avulla. Rakennusten energiatehokkuutta, tilojen lämmityksen nettoenergian
ominaistarvetta ja ostoenergian ominaiskulutusta tutkittiin. Myös tilojen lämmitystehon mitoitusarvot laskettiin.
RIL 249-2009 matalaenergiaoppaassa ohjeistetaan käyttämään Energiatodistusoppaan mukaisia laskentamenetelmiä energian kulutuksen laskennassa (33). Energiatodistusoppaassa ohjeistetaan käyttämään uusille pienille asuinrakennuksille (enintään
6 asuntoa) energiankulutuksen laskennassa rakentamismääräyskokoelman osan
D5/2007 mukaista laskentamenetelmää huomioiden asetuksen (765/2007) ohjeistuksen. Muille uudisrakennuksille, kuin pienille asuinrakennuksille voidaan käyttää
edellä esitetyn laskentatavan lisäksi, myös muita laskentamenetelmiä. (3) RIL 2492009 matalaenergiaoppaassa ohjataan tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen ostoenergian ominaiskulutuksen laskennassa käyttämään rakentamismääräyskokoelman osan
D5 kohdan 3.1.1 periaatteita (33). Passiivitavoitteen täyttymistä tutkittiin työssä IDA
ICE 4.0 simulointiohjelman avulla sekä Suomen rakentamismääräyskokoelman
D5/2007 energialaskennalla. Lisäksi tasauslaskelmalla varmistettiin matalaenergiatason täyttyminen.
Passiivilomamökin tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen nettoenergiantarpeen tulee
olla korkeintaan 33,25 kWh/(m²a) ja tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen ostoenergian korkeintaan 33,25 kWh/(m²a). Lisäksi ohjearvoina passiivimökille primäärienergian ominaiskulutuksen tulee olla pienempi kuin 140 kWh/(m²a). Tilojen lämmityksen tehontarpeen tulee olla tavallisella talvikäytöllä 10–20 W/ m² ja mitoitustilanteen
huipputehon tulee olla korkeintaan 25 W/m². Lomamökin tavoitteeksi asetettiin
energiatodistusluokan A täyttyminen, riippumatta siitä luokitellaanko rakennus pienten vai suurten asuinrakennusten luokitteluasteikolla. (33)
RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan passiivitalo määritelmän mukaiset rakennukset
alittavat A-luokan rajan. Passiivitalon energialuokka voidaan oppaan mukaan esittää
merkinnällä A++. Passiivitalon energiatehokkuusluvun on oltava pientalolla 90–110
kWh/(m²a). (33)
46
4.5.2 Matalaenergiahotellin tavoitearvot
Matalaenergiahotellin määritelmän täyttymistä tarkasteltiin RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan avulla. Tarkastelussa tutkittiin rakennusten energiatehokkuutta, tilojen
lämmityksen nettoenergian ominaistarvetta ja ostoenergian ominaiskulutusta sekä
tilojen lämmitystehon mitoitusarvoja. Tavoitearvojen täyttymistä tutkittiin IDA ICE
4.0-simulointiohjelman avulla ja Suomen Rakentamismääräyskokoelman D5 energialaskennalla. Lisäksi tasauslaskelmalla varmistettiin matalaenergiatason täyttyminen.
Matalaenergiahotellin tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen sekä nettoenergian- ja
ostoenergiantarpeen tavoitearvoiksi asetettiin vastaavat tavoitearvot kuin matalaenergia asuinkerrostalolle. Tällöin tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen nettoenergiantarpeen tulee olla korkeintaan 63,5 kWh/(m²a) sekä tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen ostoenergian korkeintaan 63,5 kWh/(m²a). (33)
RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan matalaenergiamääritelmän mukaiset rakennukset
alittavat A-luokan rajan ja energialuokka voidaan oppaan mukaan esittää merkinnällä
A+. Matalaenergiatalon energiatehokkuusluvun on oltava asuinkerrostalolla 78–115
kWh/(m²a). (33) Suurten asuinrakennusten A-luokan raja on 100 kWh/(m²a) (25).
Tällöin matalaenergiarakennuksen energialuokka voi olla myös huonompi kuin A.
Hotellin energiatehokkuusluku määritellään liikerakennusten energialuokituksen
mukaan, jolloin A-luokan raja on 140 kWh/(m²a) (25). Oletetaan, että matalaenergiahotellin energiatehokkuusluku voi olla saman verran B-luokan puolella kuin
asuinrakennusten energialuokka. Tällöin matalaenergiahotellin energiatehokkuusluku
voi olla korkeintaan 170 kWh/(m²a). Työssä matalaenergiahotellin tavoitearvoksi
asetetaan energiatehokkuusluokka A, vaikka matalaenergiarakennus voisi olla energialuokassa B.
4.5.3 Lomarakennusten laskentamallit
Työssä on tutkittu rakennusten energiankulutuksen arviointiin vaikuttavia tekijöitä.
Selvitettiin kuinka paljon käytettävä vuosisää vaikuttaa rakennuksen energiankulutukseen. Lisäksi tutkittiin rakennusten käytön aikaista ja käytönajan ulkopuolista
vuotuista lämmitysenergiankulutusta. Myös passiivimökin suuntauksen vaikutusta
lämmitysenergiankulutukseen tarkasteltiin. Pilottialueella hotellin suuntaukseen vaikuttaa merkittävästi tunturimaasto, jonne hotelli rakennetaan. Tämän vuoksi hotellin
osalta ei tutkittu suuntauksen vaikutusta tilojen lämmitysenergiankulutukseen.
47
Lomamökistä ja hotellista tehtiin molemmista kaksi eri mallia IDA ICE 4.0simulointiohjelmalla. Lomamökille tehtiin vertailu- ja passiivimökki mallit. Hotellille laadittiin vastaavasti vertailu- ja matalaenergiahotelli mallit. Vertailurakennuksia
tutkittiin, jotta voitiin nähdä miten rakenteelliset ja talotekniset ratkaisut vaikuttavat
tilojen lämmitysenergiankulutukseen. Vertailurakennusten laskennassa käytettiin simulointimallissa vuoden 2004 säätietoja. Passiivimökille ja matalaenergiahotellille
tehtiin kolme eri laskentatapausta. Sellainen laskentatapaus, jossa käytettiin vuoden
1979 Sodankylän säätietoja ja toinen, jossa käytettiin vuoden 2004 Sodankylän säätietoja. Näiden kahden tarkastelun lisäksi tutkittiin tyhjän rakennuksen energiankulutusta, jolloin tilojen sisälämpötila asetettiin + 10 °C:een.
Energiankulutuksen lisäksi työssä tarkasteltiin rakennusten lämpöoloja. Työssä pohdittiin ikkunan auringonsuojauksen mahdollisuuksia kesäajan sisälämpötilan ylilämmön estämiseksi. Lisäksi pohdittiin ikkunatuuletuksen vaikutusta sisälämpötilaan ja
arvioitiin vuotuisia sisälämpötiloja Sisäilmastoluokituksen 2008 avulla. Molemmille
rakennuksille tehtiin myös yhdelle kesäpäivälle lämpötilatarkastelu.
4.6 Rakennusten sisäolosuhteet yleisesti
Energiatehokkuuden lisäksi työssä tarkasteltiin myös rakennusten lämpöoloja, kuten
edellä esitettiin. Suomen rakentamismääräyskokoelma asettaa tavoitetasoja sisäolosuhteille. Määräysten lisäksi sisäolosuhteisiin otetaan kantaa myös Sisäilmastoluokituksessa 2008 sekä Sosiaali- ja terveysministeriön Asumisterveysohjeessa. Rakennusten oleskelutilojen terveellisyyteen ja viihtyvyyteen vaikuttavat kemialliset epäpuhtaudet sekä fysikaaliset olot. Fysikaalisia oloja ovat esimerkiksi sisäilman lämpötila ja kosteus, ääniolosuhteet, ilmanlaatu, säteily ja valaistus. (58)
Suunnittelun- ja rakennusajan ratkaisut vaikuttavat molemmat sisäilmaston laatutasoon. Sisäolosuhteita voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavien suureiden avulla;
huonelämpötilan, ilman liikenopeuden, mitoitusilmaviran, lämmitys- ja ilmastointilaitteiden äänitason, ilma- ja askelääneneristyksen, rakennuksen ulkopuolisen äänilähteen aiheuttaman melutason, valaistusvoimakkuuden, radonpitoisuuden tai hiilidioksidipitoisuuden avulla. (59) Työssä esitellään sisäolosuhteita yleisesti käsittelemällä ensin sisäilmanlaatu, ääniolosuhteet ja tämän jälkeen rakennuksen lämpöolot. Simulointien avulla tutkitaan ainoastaan rakennuksen lämpöoloja.
48
4.6.1 Sisäilmanlaatu
Suomen rakentamismääräyskokoelmassa osassa D2 on ohjeita hyvän sisäilmanlaadun täyttymiseksi. Hyvän sisäilmanlaadun takaamiseksi tulee suunnittelussa huomioida, ettei sisäilmassa esiinny terveydelle haitallisia kaasuja, hiukkasia tai mikrobeja
eikä viihtyisyyttä alentavia hajuja. (30) Ilmanvaihdon avulla sisäilmasta poistetaan
epäpuhtauksia, kosteutta ja liiallista lämpöä sekä tuodaan rakennukseen puhdasta
korvausilmaa. Sisäilman epäpuhtaudet ovat peräisin ihmisten aineenvaihdunnasta,
asumisen erilaisista toiminnoista, rakennus- ja sisustusmateriaaleista, ulkoilmasta ja
joskus jopa maaperästä. (58)
Epäpuhtauksille on asetettu määräyksissä ja erilaisissa ohjeissa raja-arvoja. Terveydelle voi aiheutua merkittävää haittaa, jos epäpuhtauksille esitetyt raja-arvot ylittyvät. Hiilidioksidipitoisuus saa olla rakentamismääräysten mukaan rakennuksessa
enintään 1 200 ppm (2 160 mg/m³) ja radonpitoisuuden vuosikeskiarvon tulee olla
enintään 200 Bq/m³. Asumisterveysohjeen mukaan asunnon hiilidioksidipitoisuus on
tyydyttävä, kun sen pitoisuus on 1200 ppm. Jos sisäilman hiilidioksidipitoisuus ylittää 1 500 ppm, ilmanvaihto ei ole terveyssuojelulain edellyttämällä tasolla. (58) Rakentamismääräyskokoelman mukaan rakennuksessa ei saa esiintyä asbestikuituja
(30). Asumisterveysohjeen mukaan asbestipitoisuuden tulee olla alle 0,01 kuitua/cm³. Ammoniakkia sekä amiinia saa huoneilmassa esiintyä enintään 20 g/m³ ja
hiilimonoksidia 8 mg/m³. Formaldehydejä saa asumisterveysohjeen mukaan esiintyä
huoneilmassa enintään 100 g/m³, hiukkasia PM10 70 g/m³ ja styreeniä 40 g/m³.
(58) Vastaavat arvot Suomen rakentamismääräyskokoelmassa ovat pienemmät. Formaldehydejä saa esiintyä määräysten mukaan enintään 50 g/m³, hiukkasia PM10 50
g/m³ ja styreeniä 1 g/m³ (30). Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D2 ja
Asumisterveysohjeessa annettuja ohjearvoja sisäilman epäpuhtauspitoisuuksille on
esitetty taulukossa 4.6.
49
Taulukko 4.6. Suomen rakentamismääräyskokoelman D2 ja Asumisterveysohjeen ohjearvoja
epäpuhtauspitoisuuksille. (30; 58)
Sisäilmastoluokituksessa on asetettu rakennukselle kolme laatuluokkaa, S1, joka kuvaa yksilöllistä sisäilmastoa, S2, joka kuvaa hyvää sisäilmastoa ja S3, joka kuvaa
tyydyttävää sisäilmastoa. Sisäilmastoluokituksen raja-arvot radonille ja hiilidioksidipitoisuudelle ovat hieman tiukempia kuin Suomen rakentamismääräyskokoelman
osan D2 tai Asumisterveysohjeen (taulukko 4.7.) arvot. Sisäilmastoluokituksen mukaan sisäilmasto on tyydyttävällä tasolla, kun hiilidioksidipitoisuus on määräysten
mukaisella tasolla. Epäpuhtauksien lisäksi ilmanlaatuun vaikuttaa merkittävästi ilman kosteus, joka ei saa olla määräysten mukaan jatkuvasti haitallisesti korkea. Kosteus ei saa tiivistyä rakenteisiin, niiden pinnoille tai ilmanvaihtojärjestelmään, siten
että se aiheuttaa kosteusvaurioita, mikrobien tai pieneliöiden kasvua tai muuta terveydellistä haittaa. (30) Passiivirakennukset ovat erittäin tiiviitä, jonka vuoksi huoneilman kosteus ei saa olla liian korkealla tasolla.
Taulukko 4.7. Sisäilmastoluokituksen 2008 ohjearvoja ilman epäpuhtauksille eri sisäilmaluokissa. (59)
50
4.6.2 Ääniolosuhteet
Ääniolosuhteet vaikuttavat myös rakennuksen sisäolosuhteisiin. Melun aiheuttama
kuuloaistin pysyvä heikkeneminen on vakavin melusta aiheutuva haitta terveyden
kannalta. Lisäksi melu voi vaikuttaa ihmisen elintoimintoihin ja käyttäytymiseen
muutoksina sekä melun aiheuttamina elämyksellisinä kokemuksina. Ihmisten kokemukset ääniolosuhteista vaihtelevat suuresti ja saman yksilön reagointiherkkyys on
erilainen eri aikoina ja eri ympäristöissä. Määräyksissä on asetettu selkeitä ohjeita
LVIS-laitteiden melulle ja ulkovaipan ääneneristävyydelle. (58) Rakentamismääräyskokoelman osan C1 äänitasovaatimuksia asunnolle on esitetty taulukossa 4.8.
Taulukko 4.8. Suomen rakentamismääräyskokoelman osan C1 mukaiset määrityksen rakennuksen äänitason vaatimuksille asunnossa. (13)
Myös asumisterveysohjeessa esitetään ohjearvoja rakennusten äänitasolle. Sekä
asuinhuoneistolle että majoitustilalle on asetettu kellonajasta riippuvat raja-arvot.
Asuinhuoneissa äänitaso saa olla korkeintaan 35 dB klo 07–22 välisenä aikana ja 30
dB klo 22–07. Asuinhuoneiston muissa tiloissa äänitaso saa olla korkeintaan 40 dB
ympäri vuorokauden. Majoitushuoneella on vastaavat raja-arvot kuin asuinhuoneilla.
(58)
4.6.3 Lämpöolot
Oleskelutilojen lämpöoloihin vaikuttavat huoneilman lämpötila, lämpösäteily, ilman
virtausnopeus ja kosteus sekä vaatetus ja ihmisen toiminnan laatu. Lämpöolot kuvaavat suoraan tilojen viihtyvyyttä. (59) Suomen rakentamismääräyskokoelmassa osissa
D2 ja D3 asetetaan huonelämpötilalle ohjearvoja. Lämmityskaudella oleskeluvyöhykkeiden huonelämpötilojen suunnitteluarvo on 21 °C. Hyväksyttävä poikkeama suunnitteluarvosta 1,1 m korkeudella on ± 1 °C. (30) Kesäkauden huoneläm51
pötilan suunnitteluarvolle käytetään määräyksissä sisälämpötilaa 23 °C. (60) Oleskeluvyöhykkeelle ja muille kuin oleskeluvyöhykkeille asetettuja huonelämpötilan arvoja lämmityskaudella on esitetty taulukossa 4.9.
Taulukko 4.9. Lämmityskauden huonelämpötilan tilakohtaisia ohjearvoja tiloille. (30)
Taulukossa 4.10. on esitetty rakennuksen lämmityskauden ja kesäkauden suunnitteluarvot. Sisäilman lämpötiloille on esitetty lisäksi tavoitearvot, joiden mukaan rakennuksen käyttöaikana ei oleskeluvyöhykkeen sisälämpötila saa nousta korkeammaksi
kuin 25 °C. Ulkoilman lämpötilan viiden tunnin enimmäisjakson keskiarvon ollessa
korkeampi kuin 20 °C, voi huoneilman lämpötila ylittää tämän arvon korkeintaan 5
°C. (30) Vaikka lämpötila saa hetkellisesti nousta korkeammaksi kuin 25 °C, ei kuukauden keskimääräinen sisälämpötila saa olla korkeampi kuin 25 °C (60).
Taulukko 4.10. Suomen rakentamismääräyskokoelman D2 mukaan esitetyt suunnitteluarvot
sisälämpötiloille ja ilman liikenopeuksille talvella. (30)
Asumis- ja terveysohjeessa on esitetty lämpötiloille, lämpötilaindekseille ja ilman
virtausnopeudelle ohjeellisia arvoja. Ohjeen mukaan huoneilman lämpötila ei saa
kohota yli 26 °C, ellei kohoamisen syynä ole korkea ulkolämpötila. Lämmityskaudella sisäilman lämpötilan saisi olla korkeintaan 23–34 °C. Asumisterveysohjeessa
on huoneilman- ja operatiivisen lämpötilan lisäksi asetettu ohjearvoja myös esimer52
kiksi seinän ja lattian lämpötiloille. Ilman virtausnopeuksien enimmäisarvoja tarkastellaan Asumisterveysohjeessa standardin SFS 5511 vetokäyrien avulla. Olosuhteiden ollessa välttävällä tasolla saa ilman nopeus olla korkeintaan standardin vetokäyrän 3 mukainen ja hyvällä tasolla vastaavasti korkeintaan standardin vetokäyrän 2
mukainen. (58)
Taulukko 4.11. Lämpötilojen ohjeellisia arvoja Asumisterveysohjeen mukaisesti. (58)
Sisäilmastoluokituksessa 2008 sisäolosuhteita käsitellään aiemmin esiteltyjen kolmen eri luokan S1, S2 ja S3 avulla (59). Operatiiviselle sisälämpötilalle on tavoitearvot joka luokalle ja lisäksi olosuhteiden pysyvyydelle on asetettu ohjearvot (taulukko
4.12.). Eri luokille on määritelty myös ilman liikenopeuden raja-arvot sisälämpötilan
perusteella (taulukko 4.12.).
Taulukko 4.12. Sisäilmastoluokituksen 2008 mukaisten kolmen eri luokan sisäilmaston tavoitearvot. (59)
53
Sisäilmastoluokituksen arvot pohjautuvat eurooppalaisen standardi SFS EN
15251:2007 arvoihin, josta on laadittu myös suomalainen kansallinen standardi SFS
EN 15251. Kansallinen standardi kuvaa sisäilman laatutasoja neljällä eri luokalla.
Ensimmäinen luokka (I) vastaa erittäin hyvää tasoa, toinen luokka (II) on perustaso,
kolmas taso (III) on hyväksyttävä taso ja neljäs taso (IV) on huono. Neljännen tason
olosuhteet voidaan hyväksyä ainoastaan osan aikaa vuodesta. Neljännen tason lämpöoloille ei ole edes asetettu taulukkoarvoja. Taulukossa 4.13. on esitetty SFS EN
15251:2007 E standardin kolmen ensimmäisen luokan ohjearvoja sisälämpötilalle.
(61)
Taulukko 4.13. SFS EN 15251:2007 (E) Standardin ohjearvoja operatiiviselle lämpötilalle ja
sisälämpötilalle. (61)
Rakennusten ilmatiiveyden ja seinärakenteiden merkittävästi parantuessa on kiinnitettävä erityistä huomioita kesäajan huonelämpötiloihin. Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D3 otetaan kantaa kesäaikaisen huonelämpötilan hallintaan.
Auringon rakennukseen aiheuttama lämpökuorma tulee ohjeiden mukaan estää pääosin rakenteellisin keinoin, kuten lipoin, markiisein, kaihtimin ja sopivin auringonsuojalasein sekä välttämällä auringon säteilylle alttiita suuria ikkunapintoja. (60) Lipan voi asettaa ikkunan sivulle tai yläpuolelle suojaamaan ikkunalasia auringonsäteilyltä, lipparakenteen ainoana vaatimuksena on auringonsäteilyn kokonaan estävä rakenne. Ylälipan varjostavuus suoralta säteilyltä on kesällä hyvä, kun lipan pituus on
vähintään 80 % ikkunan korkeudesta. Keväällä ja syksyllä auringon korkeuskulma
on varsinkin Pohjois-Suomessa alhaisempi kuin kesällä, joten ylälipan säteilysuojaus
on tällöin heikompi. Auringonsäteilyn läpäisyä voidaan vähentää kirkkaaseen ikkunalasiin verrattuna absorboivalla lasilla keskimäärin 40 %. Sälekaihtimella ikkunalasien ulkovälissä säteilyn läpäisyä voidaan vähentää keskimäärin 70 % ja heijasta54
valla lasilla säteilyn läpäisyä voidaan vähentää keskimäärin 80 %. (62) Huonelämpötilan kohoamisen estämiseen ja vuorokautisen vaihtelun tasaamiseen voidaan käyttää
mahdollisuuksien mukaan rakenteiden lämmönvarauskykyä ja yöllä tehostettua ilmanvaihtoa. Auringon aiheuttaman lämpösäteilyn lisäksi huonelämpötilaan vaikuttavat myös sisäiset lämpökuormat, joihin voidaan vaikuttaa välttämällä valaistuksen ja
sähkölaitteiden tarpeetonta käyttöä. (60) SFS EN 15251:2007 standardin mukaan rakennuksen lämpötilaa on mahdollista hallita myös ikkunatuuletuksen avulla. Useat
tutkimukset osoittavat, että ihminen reagoi korkeaan sisälämpötilaan avaamalla tarvittaessa ikkunoita. (61)
Mallinnettaessa passiivirakennusta ja matalaenergiahotellia, tutkitaan sisäilman lämpötiloja ja erilaisten auringon lämpösäteilyn suojausten vaikutusta huonelämpötiloihin. Kesäajan huonelämpötilatarkasteluilla varmistetaan, että sisälämpötila ei nouse
kesällä hallitsemattomasti ja että passiiviset sekä käyttötekniset keinot huonelämpötilan hallitsemiseksi selvitetään ennen tilojen mahdollista jäähdytyksen suunnittelua.
Tarkastelun avulla varmistetaan, että kuukausien sisälämpötilojen keskiarvot eivät
ylitä 25 °C.
4.6.4 Lomarakennusten sisäolosuhteet
Passiivirakennusten suunnittelussa kiinnitetään erityistä huomiota rakennuksen ilmatiiveyteen ja rakenteiden lämmönläpäisykertoimien parantamiseen. Rakennuksen tiiviyden lisääntyessä ja lämmitystehontarpeen pienentyessä, huolimattomalla suunnittelulla voidaan ajautua huonoon sisäilmanlaatuun. Tämän vuoksi työssä tarkastellaan
dynaamisen simulointimallin avulla sisäilmanlaatua sisälämpötilojen osalta. Työssä
haetaan ratkaisuja, joilla rakennuksen lämpöolot täyttävät vähintään Suomen rakentamismääräyskokoelman vaatimukset. Passiivimökin ja matalaenergiahotellin sisälämpötilat pyritään pitämään määräystason mukaisina ilman jäähdytystä.
4.7 Lomarakennusten käyttövedenkulutus
Käyttöveden lämmitys on merkittävä energiansäästökohde lämmitys- ja jäähdytysenergiaa pienennettäessä. Käyttöveden vuotuinen energiantarve on tavallisesti 30–
35 kWh/m² vuosi, mutta vaihtelee kulutustottumuksista riippuen. Passiivienergiatalon tavoitteena lukuarvo tulee olla väliltä 20–25 kWh/m² vuosi. (33)
Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D5 mukaan, voidaan käyttövedenkulutus ratkaista joko henkeä kohti määritellystä ominaiskulutuksesta tai rakennuksen
bruttoalan mukaan. Asuinrakennuksissa käytetään määräyksien mukaan ensisijaisesti
55
henkilöperusteisia arvoja. (3) Taulukossa 4.14. on esitetty Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaiset vedenkulutuksen taululukkoarvot.
Taulukko 4.14. Suomen rakentamismääräyskokoelman mukainen vedenkulutuksen arvio. (3)
RIL 249-2009 matalaenergiaoppaassa ohjeistetaan laskemaan asunnon henkilömäärä
makuuhuoneiden lukumäärällä lisäämällä yksi henkilö (33). Passiivilomamökin henkilömääräksi oletetaan tällöin 2 x 4 henkilöä, jolloin lomamökin molemmissa asunnoissa on yksi kahden hengen makuuhuone ja muut makuuhuoneet ovat yhden hengen makuuhuoneita.
Lämpimän käyttöveden kulutus Vlkv ratkaistaan seuraavasti,
(4.1)
Jossa
Vlkv
Vlkv, omin, henk
nhlö
lämpimän käyttövedenkulutus, m³
lämpimän käyttöveden ominaiskulutus, dm³ henkilöä kohti
vuorokaudessa
henkilöiden lukumäärä
Mikäli loma-asunnossa on huoneistokohtainen vedenkulutus ja laskutus, käytetään
rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaan vedenkulutukselle arvoa 50 dm³/henk
vuorokaudessa. Ilman huoneistokohtaista mittausta rakentamismääräyskokoelman osa
D5 esittää vedenkulutukselle arvon 60 dm³/henk vuorokaudessa. (3) Jyri Niemisen
esityksen mukaan lämpimän käyttöveden kulutusta voidaan pienentää 30 – 40 % vettä säästävien vesikalusteiden ja huoneistokohtaisen vedenmittauksen avulla (63). Jos
oletetaan, että huoneistokohtainen mittaus ja vettä säästävät vesikalusteet vähentävät
40 % lämpimän veden kulutusta, saadaan vedenkulutukseksi 36 dm³/henk vuorokaudessa, tätä arvoa käytetään apuna laskelmissa.
56
Käyttöveden
lämmityksen
tarvitsema
lämpöenergia
lasketaan
seuraavasti,
(4.2)
Qlkv, netto
v
käyttöveden lämmityksen tarvitsema lämpöenergia eli nettoenergiantarve, kWh
veden tiheys, 1000 kg/m³
cpv
veden ominaislämpökapasiteetti, 4,2 kJ/kgK
Vlkv
lämpimän käyttöveden kulutus, m³
Tlkv
lämpimän käyttöveden lämpötila, °C
Tkv
kylmän käyttöveden lämpötila, °C
3600
kerroin, jolla suoritetaan laatumuunnos kilowattitunneiksi, s/h
Ruotsissa oletetaan, että passiivirakennuksen lämpimän käyttöveden kulutus Vlkv on
12 m³ per asunto + 18 m³ per henkilö. Omakotitalossa ja rivitalossa oletetaan että
lämpimän käyttöveden kulutus on 16 m³ per henkilö. Veden lämmityksen energiankulutus on 55 kWh/m³. Jolloin rakennuksen käyttöveden lämmitysenergiankulutus
Elkv (kWh/m²) voidaan ratkaista seuraavasti, (64)
(4.3)
Kaavassa 4.3. Arak kuvaa rakennuksen pinta-alaa. Vettä säästävien hanojen ajatellaan
pienentävän energiankulutusta 20 %. Omakotitalon asukkaiden lukumäärä on kolme,
kun rakennus on pienempi kuin 120 m² ja neljä, kun rakennus on suurempi kuin 120
m². Muille rakennuksille henkilömäärä katsotaan taulukon 4.15. mukaisesti. (64)
Taulukko 4.15. Ruotsalaisen passiivitalomääritelmän mukaan rakennuksen henkilömäärä riippuu rakennuksen huoneiden lukumäärästä. (64)
Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaan laskettuna käyttöveden lämmityksen
tarvitsema lämpöenergia on paritalo loma-asunnossa ilman huoneistokohtaista laskutusta ja vedenmittausta 10 220 kWh/vuosi. Huoneistokohtainen laskutus ja vedenmittaus pienentävät käyttöveden tarvitseman lämmitysenergian 8 517 kWh/vuosi. Kun
57
oletetaan, että huoneistokohtainen mittaus ja vettä säästävät hanat pienentävät käyttöveden kulutusta 40 % (63). Tällöin saadaan lomamökille käyttöveden lämmitysenergian tarpeeksi 6 132 kWh/vuosi, joka on 24,5 kWh/m² vuodessa.
Ruotsalaisen laskentamenetelmän mukaisesti vastaavan rakennuksen lämmitysenergiankulutus olisi 7 040 kWh/vuosi. Mikäli rakennuksessa on vettä säästävät hanat, on
energiankulutuksen säästö 20 %, jolloin lämmitysenergiankulutus on 5 632
kWh/vuosi ja paritalo lomamökille 22,5 kWh/m². Ruotsalaisen laskentatavan mukainen käyttöveden lämmitysenergiantarve on vähemmän kuin Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D5 pohjalta laskettu lämpimän käyttöveden lämmitysenergiantarve. Simuloinneissa käytetään apuna laskettua lämpimän käyttöveden energiankulutusta 6 132 kWh/vuosi. Työssä oletetaan, että mökin ollessa tyhjillään lämpimän
käyttöveden lämmitysenergiantarve on 0 kWh/brm², a.
Käyttöveden lämmitysenergian tarvetta voidaan pienentää esimerkiksi lämmittämällä
käyttövettä ilma/vesi- tai maalämpöpumpulla ja reitittämällä lämminvesiputkisto
mahdollisimman lyhyillä siirtojohdoilla. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi jakotukkijärjestelmällä hyvin eristetyin runkoputkin siten, että rakennuksessa on yksi jakotukki kerrosta kohden. Lisäksi käyttöveden energiantarvetta voidaan vähentää
lämmittämällä käyttövettä aurinkokeräimillä, käyttämällä vettä säästäviä vesikalusteita ja pesukoneita, rajaamalla lämpimän käyttöveden lämpötilan korkeimmaksi arvoksi noin 55 °C tai viemäriveden lämmönvaihtimella. Viemäreiden lämmönvaihdinta ei ole saatavilla vielä Suomen markkinoilla. (33) Ruotsissa on jo käytetty viemärin lämmönvaihdinta passiivitalokohteissa. Portvakten Söder passiivikerrostalossa
on käytössä viemärin lämmönvaihdin, jolla esilämmitetään osa rakennukseen tulevasta kylmästä vedestä jäteveden avulla. (65)
4.8 Lomarakennusten lämmitys
4.8.1 Tarkasteltavat lämmitysjärjestelmät
Lämmitysjärjestelmän valinta vaikuttaa rakennuksen lämmitysenergiankulutukseen,
erilaisten järjestelmien ominaislämpöhäviöissä on hieman eroja (3). Lomamökin
lämmitysjärjestelmä voidaan toteuttaa usealla eri tavalla. Vaihtoehtoisia lämmitysjärjestelmiä ovat esimerkiksi vesipatterijärjestelmä, lattialämmitys sähköisenä tai vesikiertoisena, suora sähkölämmitys sähköpattereilla, sähkölämmitys vesipattereilla,
ilmanvaihtolämmitys vesipatterijärjestelmänä tai sähkövastusjärjestelmänä, sähkölämmitys kattolämmityksenä tai jonkinlainen yhdistelmälämmitys. Yhdistelmäläm58
mitys voi olla ilmanvaihtolämmitys, jonka lisäksi tiloihin on asennettu sähköpattereita. (33) Lapin lomakohteissa rakennuksissa käytetään ylensä yhdistelmälämmitysratkaisua (19).
Perinteisesti rakennuksissa käytettävä vesikiertoinen patterilämmitys on toteutettu
kaksiputkikytkennällä, jolloin vesi liikkuu aina pystylinjoissa lämmitystarpeesta
riippumatta. Matalaenergiarakennuksessa vesikiertoinen patterilämmitys voidaan
toteuttaa
yhdistelmäjärjestelmää
patterilämmitys
toteutetaan
käyttämällä.
jakotukeilla,
Yhdistelmäjärjestelmässä
yhdistämällä
yksiputkijärjestelmä
kaksiputkijärjestelmällä toteutettuun runkoputkistoon. Järjestelmässä tulee eristää
hyvin sekä runkoputket että kytkentäkaappi. Vesikiertoista patterilämmitystä
tutkittiin työssä referenssi-, vertailu-, matalaenergia- ja passiivirakennuksille.
Referenssi- ja vertailumökille on radiaattorilämmityksessä käytetty menoveden
lämpötilalle 70 °C ja paluuveden lämpötilalle 40 °C, ja passiivimökille lämpötiloja
45/35
°C.
Patterit
valittiin
tilojen
mitoituslämmitystehontarpeen
mukaan
simulointimalliin oikean kokoisiksi. Pattereiden menoveden lämpötilaa ohjattiin
ulkolämpötilan
mukaan.
Märkätilojen
lattialämmityksen
mahdollistamiseksi
kesäaikana menoveden lämpötila ei saa laskea alle 27 °C. (33)
Vesikiertoinen lattialämmitys on mahdollinen matalaenergiarakennuksissa, mutta
ylilämmön estämiseksi lämmitystehon on oltava pieni. Lattialämmityksen lämmönluovutukseen vaikuttavat lattian pintamateriaali, putkiväli sekä meno- ja paluuveden
mitoituslämpötilat. Menoveden lämpötila voi olla korkeintaan 40/33 °C, mikäli lomamökissä on lattiamateriaalina puu tai parketti. Lattiamateriaalista riippuen lämmityskaudellakin on mahdollista, että lattiat tuntuvat viileiltä. (33) Usein lattiamateriaalit ovat kuitenkin vuokralomamökeissä kiveä tai laattaa, sillä ne kestävät hyvin kulutusta (19). Lattialämmitysratkaisuissa on oletettu D5 laskentamenetelmällä laskettaessa, että alapohjan lämmöneristys on 200 mm (3).
Passiivitaloissa lämmitystehontarve on niin pieni, että lämmitys voidaan myös toteuttaa ilmanvaihtolämmityksellä. Tällöin säästetään rakennuskustannuksissa, sillä erillistä lämmitysverkostoa ei ole välttämättä tarpeellista rakentaa. Lattiamateriaalien
ollessa kiveä tai laattaa, ilmalämmityksen lisäksi on kuitenkin käytettävä lattialämmitystä. Ilmanvaihtolämmitys voi olla joko keskitetty, siten että ilma lämmitetään
koneessa ja sisälämpötiloja säädetään ilmavirtoja muuttamalla. Toinen vaihtoehto on
ilman esilämmitys ilmanvaihtokoneessa ja lopuksi huonekohtaisilla lämmittimillä
tuloilman päätelaitteissa. Mikäli tuloilma lämmitetään huonekohtaisesti, on asukkaalla mahdollisuus vaikuttaa tilojen sisälämpötiloihin huonekohtaisilla säätimillä. Jos
59
tuloilma lämmitetään päätelaitteessa sähköllä, on laitteen pintalämpötilan oltava alle
80 °C, jotta ei synny palovaaraa pölystä. (33) Työssä tarkastellaan ilmalämmitystä
passiivimökille kaksoislämmitysratkaisuna, jolloin märkätiloissa ja wc-tiloissa on
vesikiertoinen lattialämmitys. Muiden tilojen lämmitys toteutetaan ilmalla asentamalla tiloihin tuloilmaa lämmittävä sähköinen päätelaite. Hotellille tutkitaan ilmalämmitystä ainoastaan keskitetyllä järjestelmällä. Referenssi ja vertailuratkaisuille ei
tutkita ilmalämmityksen energiankulutusta.
Sähkölämmitys on otollinen vuokramökeissä sillä mökin ollessa tyhjillään sähkölämmitys saadaan helposti säädettyä matalammalle tasolle ja kuitenkin lämpötila
saadaan nopeasti ylös, kun mökki halutaan lämpimäksi. Sähkölämmityksen rinnalle
sopisi ilmalämpöpumppu energiansäästötoimenpiteeksi. Ilmalämpöpumpun avulla
voidaan säästää vuosienergiassa 40 %, kun ulkoilman lämpötila on yli -10 °C. Ulkoilman lämpötilan ollessa alle -12…-15 °C ilmalämpöpumppua ei voida käyttää,
sillä ilmalämpöpumpun lämpökerroin laskee nopeasti ulkoilman lämpötilan laskiessa. (66) Tämän perusteella ilmalämpöpumppu ei ole yhtä kannattava PohjoisSuomessa kuin esimerkiksi Etelä-Suomessa, jossa vuoden keskilämpötila on PohjoisSuomen keskilämpötilaa selvästi korkeampi.
Osa passiivilomamökeistä liitetään kaukolämpöverkkoon ja haja-alueella mökit
lämmitetään sähköllä. Passiivilomamökin lämmitysjärjestelmistä tarkasteltiin vesikiertoista lattialämmitystä, patterilämmitystä (45/35), sähkölämmitystä sekä ilmanvaihtolämmitystä. Päälämmitysmuodon lisäksi lomamökeissä on tulisija. Tulisijaa ei
huomioida simuloinneissa. Hotellin lämmitysratkaisuista tarkastellaan vesikiertoista
lattialämmitystä ja radiaattorilämmitystä, koska hotelli liitetään kaukolämpöverkkoon.
4.8.2 Lämmitysjärjestelmien ominaislämpöhäviöt
Merkittävä
ero
lämmitysjärjestelmien
välillä
muodostuu
järjestelmien
lämpöhäviöenergioiden perusteella. Rakentamismääräyskokoelman osassa D5
lämmitysjärjestelmille
on
esitetty
erilaisia
lämpöhäviöitä,
jotka
riippuvat
rakennuksen bruttoalasta. Lämmitysjärjestelmien ominaislämpöhäviöt muodostuvat
kehitys-, jakelu-, luovutus-, säätö- ja varaajahäviöistä. Lämmitysenergiantarpeeseen
suurin vaikuttava tekijä on lämmitysjärjestelmien jakeluhäviöiden väliset erot. (3)
Esimerkiksi
vesikiertoisen
lattialämmityksen
häviöihin
vaikuttaa
alaspäin
suuntautuva lämpöteho, joka tulee huomioida lämmitysjärjestelmän häviöitä
tarkasteltaessa. Vesikiertoisen lattialämmityksen mitoituksessa huomioitava alaspäin
60
suuntautuva lämpöteho on mahdollista laskea tarkasti tai LVI-kortin 13–10261
mukaan. Laskemalla alaspäin suuntautuva lämpöteho 5…10 % lämmitystehosta. (67)
IDA ICE 4.0-simulointiohjelma huomioi laskennassa säätö- ja luovutushäviöt, mutta
se ei automaattisesti huomioi kehitys- ja jakeluhäviöitä. Merkittävä osuus häviöistä
muodostuu sähkölämmitteisessä rakennuksessa varaajahäviöistä, jotka rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaan määritellään kuvan 4.6 avulla. (3)
Kuva 4.6. Lämpimän käyttöveden varaajan lämpöhäviöteho varaajalle jonka veden keskilämpötila on 70 °C ympäröivän tilan sisälämpötilan ollessa 21 °C. (3)
Lomarakennuksen varaajatilavuus yhdelle asunnolle on 150 dm³. Tällaisen varaajan
lämpöhäviöteho on Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaan 95 W ja
lämpöhäviöenergia 832 kWh/a. Määräykset mahdollistavat myös kuvan 4.6 kuvaajaa
tarkemman lämpöhäviötehon arvioimisen, jolloin varaajahäviöt voidaan määrittää
valmistajan ilmoittaman lämpöhäviötehon mukaisesti. (3) Lomamökin 150 dm³ varaajaksi on valittu HM 150 varaaja, jonka lämpöhäviötehoksi laitevalmistaja ilmoittaa 60–70 W (68). Lämpöhäviötehon ollessa 70 W on varaajan lämpöhäviöenergia
613 kWh/a. Pienten asuinrakennusten energialuokituksen mukaan lasketuissa energialaskelmissa kaikille lomamökeille käytetään erilliselle lämminvesivaraajalle
Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaista lämpöhäviötehoa. Suurten asuinrakennusten energialuokituksen mukaan lasketuissa energialaskelmissa referenssi- ja
vertailumökin laskelmissa käytetään Suomen rakentamismääräyskokoelman mukaista lämpöhäviötehoa ja passiivilomamökille laitevalmistajan ilmoittamaa lämpöhäviötehoa.
61
4.9 Rakennusten ilmatiiveys
Rakennuksen tiiveyttä kuvataan Suomessa vaipan ilmanvuotoluvun n50 avulla. Ilmanvuotoluku kertoo kuinka monta kertaa rakennuksen ilmatilavuus vaihtuu tunnissa rakennuksen vuotoreittien kautta, kun rakennukseen aiheutetaan 50 Pa ali- tai ylipaine. Rakennuksen tiiveydellä on merkittävä vaikutus rakennuksen energiankulutukseen, tiiveys vaikuttaa tilojen ja ilmanvaihdon lämmitysenergiankulutukseen.
Keskimäärin 2-kerroksisen pientalon tilojen ja ilmanvaihdon lämmitysenergiankulutus kasvaa 7 % ja kokonaisenergiankulutus 4 %, kun ilmanvuotoluku kasvaa yhden
yksikön verran. (69)
The European GreenBuilding Programme ohjelman mukaan rakennuksen vaipan ilmatiiveyden pienentämisellä voidaan pienentää energiankulutusta jopa 20 % alueilla,
joissa rakennusten lämmityksellä on suuri vaikutus rakennusten energiankulutukseen. GreenBuilding Programme huomioi rakennuksen ilmatiiveysluvun eri tavalla,
kuin Passivhaus Institut:n, jonka käyttämä ilmatiiveysluku 1/h ei ota huomioon rakennuksen ulkovaipan pinta-alaa. Kansainvälisen GreenBuilding Programmen käyttämä yksikkö ilmanvuotoluvulle qilmanvuoto on m³/(h m²), menetelmä ottaa huomioon
myös rakennuksen vaipan, sillä yksikkö on ilmanvuoto m³/h yhdelle seinäneliölle,
kun paine on 50 Pa. (70) Tämä määritelmä huomioi rakennuksen ilmatiiveyden paremmin, kuin ilmanvuotoluku n50. Pientalolle molempien määritelmien mukaisella
menettelyllä rakennuksen ilmanvuotoluvun arvo on lähes sama. Suurille rakennuksille ilmanvuotoluvun n50 arvo on merkittävästi pienempi, kuin samalle rakennukselle
esitetty ilmanvuotoluvun arvo qilmanvuoto. (70; 71)
Rakentamismääräyskokoelman osassa D3 (2007) ilmanvuotoluvulle on esitetty oletusarvo eli vertailuarvo n50,vert 4,0 1/h, vuoden 2010 alusta rakentamismääräyskokoelman osa D3 uudistui ja vertailuarvolle asetettiin uusi arvo n50,vert 2,0 1/h. Ilmanvuotoluvulle esitetty raja-arvo n50,raja on aikaisemman (2007) ja nyt voimassa olevien
määräysten mukaan 4,0 1/h. Tämä tarkoittaa sitä, että jos suunnittelussa käytetään
ilmanvuotoluvulle arvoa 4,0 1/h rakennuksen ilmantiiveyttä ei tarvitse osoittaa mittaamalla tai muulla menettelyllä rakennuksen valmistuttua. Jos suunnittelussa käytetään ilmanvuotoluvulle raja-arvoa pienempää arvoa, tulee ilmatiiveys osoittaa erikseen ja rakennuksen valmistuttua on laadittava ilmanpitävyysraportti. (60; 72)
Pientalossa erinomainen ilmanvuotoluvun arvo on korkeintaan 1,0 1/h, normaali arvo
on noin 3,0 1/h ja heikko ilmanvuotoluvun arvo on vähintään 8,0 1/ h. Kerrostalossa
erinomainen ilmanvuotoluvun arvo on korkeintaan 0,5 1/h, normaali arvo on noin 1,5
62
1/h ja heikko ilmanvuotoluvun arvo on vähintään 4,0 1/ h. (71) Passivhaus Instituutin
mukaan passiivirakennuksen ilmanvuotoluvun tulisi olla korkeintaan 0,6 1/h, myös
RIL 249–2009 matalaenergiaoppaassa on esitetty ilmanvuotoluvulle vastaava suositusarvo.
Ilmanpitävyyden enimmäisarvoksi suositellaan sisäilmastoluokituksessa q50 < 1…1,5
m³/h, ulkovaippa-m². Ilmanvuotoluku q50 kuvaa vuotoilmavirtaa 50 Pa koepaineella
rakennuksen ulkovaipan pinta-alaa kohti laskettuna. Vastaava vuotoilmavirta rakennuksen tilavuutta kohti laskettuna on n50, jolloin suositusarvo pientalon ilmatiiveydelle on 1,0…2,0 1/h ja muille rakennuksille 0,5…0,7 1/h. (59)
Työssä käytetään referenssi- ja vertailulomamökille ilmanvuotoluvun suunnitteluarvoa n50,suun 2,0 1/h, joka on tasauslaskelmassa käytetty vertailuarvo. Passiivimökille
puolestaan käytetään ilmanvuotoluvun suunnitteluarvoa n50,suun 0,6 1/h. Vertailuhotellille käytetään puolestaan ilmanvuotoluvun suunnitteluarvona n50,suun 2,0 1/h, joka
vastaa tasauslaskennassa käytettyä vertailuarvoa. RIL 249–2009 oppaan mukaan
matalaenergiarakennuksen ilmanvuotoluvun tulee olla pienempi kuin 0,8 1/h, mutta
koska mittausten mukainen kerrostalon erinomainen ilmanvuotoluvun arvo on korkeintaan 0,5 1/h, käytetään matalaenergiahotellille ilmanvuotoluvun suunnitteluarvoa
n50,suun 0,5 1/h. (33; 71)
4.10 Lomarakennusten ilmanvaihto
4.10.1 Lomarakennusten ilmanvaihtuvuus
Rakennusta suunniteltaessa on erittäin tärkeä kiinnittää huomiota ilmanvaihtojärjestelmän mitoitukseen. Ilmanvaihdon huolellisella suunnittelulla voidaan vaikuttaa
merkittävästi energiankulutukseen. (33) Pääsääntöisesti rakennuksissa käytetään
normaalikäytöllä ilmanvaihtuvuutta 0,35 dm³/s, m² eli 2,5 m korkean asunnon ilmanvaihtuvuus on 0,5 1/h. Muiden kuin asuinrakennuksien ilmavirta voi olla rakentamismääräysten mukaan käyttöajan ulkopuolella 0,15 dm³/s, m² jolloin 2,5 korkean
asunnon ilmanvaihtuvuus on 0,2 1/h. Käyttöajan ulkopuolella, kun käyttöajan ilmavirralle ei ole tarvetta esimerkiksi kosteuden hallitsemiseksi, voidaan ilmanvaihdon
ohjaus suunnitella siten, että asunnon ilmavirtaa pienentää enintään 60 % käyttöajan
ilmavirrasta. (30) Jotta ilmavirtojen pienentäminen on mahdollista, tulee rakennuksessa olla asuntokohtainen ilmanvaihdon ohjaus. Rakennuksen käytönaikaiset tilanteet vaihtelevat välillä suurestikin ja muuntojoustavuuden vuoksi RIL 249-2009 ma-
63
talaenergiaoppaan mukaan on hyvä suunnitella ilmanvaihtoon seuraavat viisi porrasta taulukon 4.16. mukaisesti.
Taulukko 4.16. RIL 249–2009 matalaenergiaoppaan mukainen ohjeistus ilmanvaihdon ohjaukselle. (33)
RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan mukaan asunnon poissaoloasento voi olla pienempi, kuin määräysten mukainen pienin mahdollinen ilmavirta. Määräysten mukainen ilmanvaihtuvuus saa olla pienimmillään 0,21 dm³/s, m². Standardin SFS EN
15251:2007 mukaan rakennuksen suunnitteluilmavirta riippuu suunnitteluluokasta
sekä henkilöiden lukumäärästä seuraavasti,
(4.4)
missä
qulko
n
qihmiset
Alattia
qrakennus
ulkoilmavirta kokorakennukselle, dm³/s
henkilölukumäärä rakennuksessa, kpl
ulkoilmavirta henkilöperusteisesti, dm³/s, hlö
lattiapinta-ala, m²
ulkoilmavirta rakennuksen epäpuhtauksille, dm³/s, m²
Ulkoilmavirta henkilöperusteisesti qihmiset ja rakennuksen epäpuhtauksille qrakennus
muodostuu halutun sisäilmaluokan perusteella (I-IV) taulukon 4.17. mukaisesti.
Taulukko 4.17. SFS EN 15251:2007 mukainen ulkoilmavirran mitoitus asuinrakennuksille. (61)
64
Matalaenergiarakennusten oletetaan olevan erittäin vähäpäästöisiä rakennuksia, eikä
sisätiloissa vuokramökeissä tai hotellihuoneissa saa tupakoida. Tällöin taulukosta
4.17. katsotaan ulkoilmavirta rakennuksen epäpuhtauksille erittäin vähäpäästöisen
rakennuksen perusteella. Sisäilmastoluokituksen 2008 mukaa tilojen ulkoilmavirrat
suunnitellaan standardin SFS EN 15251:2007 mukaisesti, siten että rakennukset ovat
vähäpäästöisiä ja sisäilmastoluokka S1 vastaa standardin luokkaa I, mutta sisäilmastoluokka S2 on hieman parempi kuin standardin luokka II. S2 luokassa ulkoilmavirta
rakennuksen epäpuhtauksille on 0,5 dm³/s, m² ja standardin II-luokassa vastaava ulkoilmavirta on 0,35 dm³/s, m². (59; 61)
Rakennusten ilmanvaihdon suunnittelussa huomioidaan edellä esitetyt ilmanvaihtuvuuden ohjearvot. Lisäksi kiinnitetään huomiota tilakohtaisiin ilmavirtojen ohjearvoihin. Passiivimökin ilmanvaihtuvuudeksi saadaan 0,53 1/h, vertailumökin ilmanvaihtuvuudeksi 0,59 1/h ja referenssimökin ilmanvaihtuvuudeksi 0,87 1/h. Passiivilomamökin ilmanvaihtuvuus vastaa SFS EN 15251:2007 standardin mukaan IIIluokan vaatimuksia. Vertailu- ja matalaenergiahotellin ilmanvaihtuvuus on 2,07 1/h.
Hotellin suuri ilmanvaihtuvuus johtuu ilmanvirtojen mitoitusperusteista. Passiivilomamökin ja matalaenergiahotellin energiankulutusta tarkastellaan perustapauksen
lisäksi käyttöajan ulkopuolella, jolloin rakennusten ilmavirrat on asetettu pienimmillään 0,21 dm³/s, m².
4.10.2 Rakennusten suunnitteluilmavirrat
Rakennusten huonetiloihin tulee johtaa käytön aikana ulkoilmavirtaa terveellisen,
turvallisen ja viihtyisän sisäilman takaamiseksi. Ohjearvoja tilakohtaisille ulkoilmavirroille on esitetty rakentamismääräyskokoelman osasta D2. (30) Taulukossa 4.18.
on asuinrakennusten ja hotellin tilakohtaisia ulkoilmavirtojen ohjearvoja, joita käytetään myös apuna passiivimökin ja matalaenergiahotellin suunnittelussa. Rakentamismääräyskokoelman ohjearvot vastaavat Sisäilmastoluokituksen 2008 sisäilmaluokkaa S3. Sisäilmastoluokituksen mukaiset suositusilmavirrat kasvavat sisäilmastoluokan parantuessa. (59) Sisäilmastoluokituksen 2008 ulkoilmavirtojen ohjearvoja
asuintiloille ja hotellille on esitetty taulukossa 4.19.
65
Taulukko 4.18. Asuintilojen ja hotellin ilmavirtojen mitoitus Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D2. (30)
66
Taulukko 4.19. Ulkoilmavirtojen tilakohtaisia ohjearvoja sisäilmastoluokituksen 2008 mukaisesti eri sisäilmaluokille. (59)
Sisäilmastoluokituksen 2008 mukaan asunnon poistoilmavirrat mitoitetaan 10 % tuloilmavirtaa suuremmaksi. (59) RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan mukaan tulo ja
poistoilmavirran suhde voi olla matalaenergiarakennuksilla perinteistä ohjeistusta
pienempi. Matalaenergiarakennuksissa rakennusvaipan hyvä tiiveys mahdollistaa
alipaineen pienentämisen normitalon arvoon verrattuna, jolloin tulon ja poistoilmavirran suhde voi olla välillä 95–98 %. (33) Passiivimökin tulo- ja poistoilmavirran
suhde on suunnitelluilla ilmavirroilla 98 %. Vertailumökin ilmavirrat on suunniteltu
siten, että tulo- ja poistoilmavirran suhde on 90 %. Referenssimökin ilmavirtojen
suhteena käytettiin suunnitelmien mukaista ilmavirtojen suhdetta.
Ilmavirrat mitoitettiin passiivimökille ja vertailumökille lähes samalla tavalla rakentamismääräyskokoelman osan D2 mukaan, huomioiden RIL 249–2009 matalaenergiaoppaan esitykset ilmanvaihdon mitoitukselle. Makuuhuoneiden ilmanvaihdon mitoituksessa käytetään tavallisesti 6 l/s, hlö ja oletetaan, että makuuhuoneessa on kaksi
henkilöä eli ilmavirta on tällöin 12 l/s. Pienille makuuhuoneille on käytetty arvoa 10
l/s. Mallinnuksessa oletetaan, että passiivirakennuksen yhden asunnon makuuhuoneista yksi huone on pieni ja kaksi muuta ovat suurempia. (33) Referenssilomarakennuksen ilmavirtoina käytetään, Salmenhovi-mökin ilmanvaihtosuunnitelmien
mukaisia ilmavirtoja. Taulukossa 4.20. on esitetty jokaiselle mökkityypille yhden
asunnon ja koko rakennuksen suunnitteluilmavirrat. Hotellin ilmamäärät on mitoitettu alustavan tilajaon perusteella ja henkilöperusteisesti. Koko hotellin mitoitusilmamäärät on esitetty taulukossa 4.21. Passiivilomamökille tarkasteltiin myös ilmalämmityksen vaikutusta energiankulutukseen. Tällä ratkaisuilla ilmavirtojen tuli olla
hieman normaalia suunnitteluilmavirtaa suurempia.
67
Taulukko 4.20. Lomamökin ilmanvaihtosuunnittelu kolmelle eri vertailuratkaisulle.
Taulukko 4.21. Hotellin ilmanvaihtosuunnittelu kahdelle eri tarkasteluratkaisulle.
4.10.3 Lomarakennusten lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde
Suomen rakentamismääräysten mukaan ilmanvaihdon poistoilmasta on otettava lämpöä talteen. Talteen otettavan lämmön tulee olla vähintään 45 % ilmanvaihdon tarvitsemasta lämpömäärästä. Vastaava lämpöenergiantarpeen pienentäminen on mahdollista toteuttaa myös muuten, parantamalla rakennuksen vaipan lämmöneristystä, vaipan ilmapitävyyttä tai vähentämällä ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemaa lämpömäärää jollain muulla tavalla kuin ottamalla lämpöä talteen poistoilmasta. (30)
Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde muuttuu rakennuskohtaisesti,
ilmanvaihtosuunnittelusta ja ilmanvaihtokoneen ominaisuuksista riippuen. PohjoisSuomessa kylmä ilmasto asettaa haasteen ilmanvaihdon lämmöntaltenotolle. Kylmä
ilmasto alentaa ilmanvaihtokoneen lämmöntalteenoton vuosihyötysuhdetta ja jäätymisenestolämpötilan ilmanvaihtokoneessa tulee olla mahdollisimman alhainen. (73)
Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteena käytetään vertailumökissä rakentamismääräyskokoelman osan D2 esittämää vertailuarvoa 45 % (30). Referenssimökille on
käytetty vertailuarvoa parempaa lämmöntalteenoton vuosihyötysuhdetta, koska muuten rakennus ei täyttäisi tasauslaskimen vaatimustasoa (28). Referenssimökille käytettävä lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde on 47 %. Passiivimökille suunnitelluilla
ilmavirroilla lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteeksi saatiin 75 %. Vertailuhotellille
käytetään laskelmissa hyötysuhteena määräystason mukaista lämmöntalteenoton
vuosihyötysuhdetta. Matalaenergiahotellin hyötysuhteena käytetään puolestaan
68
hyötysuhdetta 72 %. Taulukossa 4.22 ja 4.23 on esitetty lomamökkien ja hotellin
laskelmissa käytetyt lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteet.
Taulukko 4.22. Lomamökin lämmöntalteenoton hyötysuhde kolmelle eri vertailuratkaisulle.
Taulukko 4.23. Hotellin lämmöntalteenoton hyötysuhde kahdelle eri vertailuratkaisulle.
4.10.4 Lomarakennusten ilmanvaihdon ominaissähkötehokkuus
Ilmanvaihdon ominaissähköteholla tarkoitetaan koko rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmän kaikkien puhaltimien yhteenlaskettua sähköverkosta ottamaa sähkötehoa jaettuna koko ilmanvaihtojärjestelmän mitoitusilmavirralla. Mitoitusilmavirtana käytetään tulo- tai poistoilmavirtaa, käyttämällä näistä ilmavirroista suurempaa ilmavirtaa.
Ilmanvaihtojärjestelmän sähköverkosta ottamalla sähköteholla tarkoitetaan puhaltimien moottorien sähkötehon lisäksi lämmöntalteenoton mahdollisten taajuusmuuttajien ja muiden tehonsäätölaitteiden sähkötehoa. (74)
Koneellisen tulo- ja poistoilmajärjestelmän ominaissähköteho saa olla yleensä korkeintaan 2,5 kW/(m²/s) ja pelkän koneellisen poistoilmajärjestelmän ominaissähköteho saa puolestaan olla yleensä enintään 1,0 kW/(m²/s) (30). Ilmanvaihtokoneen
ominaissähkötehokkuutena käytetään vertailu- ja referenssimökille D2 esittämää vertailuarvoa 2,5 kW(/m²/s), myös vertailuhotellille käytetään tätä arvoa. Passiivimökin
ominaissähkötehokkuutena käytetään arvoa 1,56 kW/(m²/s). Passiivimökin arvo on
ilmanvaihtokoneen mitoituslaskelmasta saatu ominaissähköteho suunnitteluilmavirroilla. Matalaenergiahotellille käytetään vertailuarvoa parempaa ominaissähkötehokkuuden arvoa, 2,0 kW/(m²/s). Mallinnuksessa ja laskelmissa käytetyt rakennuskohtaiset ilmanvaihdon ominaissähkötehot on esitetty taulukossa 4.24.
69
Taulukko 4.24. Lomamökin ja hotellin ilmanvaihdon ominaissähköteho eri ratkaisuille.
4.11 Laitesähkönkulutus
Rakennusten laitesähkönkulutus vaikuttaa sähköenergiankulutukseen ja rakennuksen
sisäisiin lämpökuormiin. Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D5 on esitetty bruttoalaan pohjautuvia lukuarvoja asuinrakennuksen kaikkien laitteiden sähkönkulutuksesta. Lisäksi siinä on esitetty erilliset kulutusarviot valaistus- ja ilmanvaihtojärjestelmille sekä muille laitteille (taulukko 4.25.). Toisaalta rakentamismääräyskokoelman osassa D5 on esitetty myös tarkempia laiteryhmäkohtaisia sähköenergian vuotuisia ominaiskulutuksia. (3) Nämä arvot on esitetty taulukossa 4.26.
Taulukko 4.25. Asuintilojen ominaissähköenergiankulutusarvoja rakennustyypeittäin rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaan. (3)
Taulukko 4.26. Asuinrakennusten laiteryhmäkohtaisia vuotuisia sähkönkulutustietoja. (3; 75)
70
Koska määräyksissä esitetyt arvot ovat tyypillisiä laiteryhmäkohtaisia arvoja, on
tässä työssä tutkittu vähän energiaakuluttavien laitteiden sähkönkulutusta perustuen
Kotitalouksien sähkönkäyttö 2006 raporttiin. (3; 75) Tarkennettuja vähän energiaa
käyttävien laitteiden sähkönkäytön lukuarvoja on käytetty apuna passiivimökin
energiatarkasteluissa (taulukko 4.26.).
4.12 Rakennusten sisäiset lämpökuormat
Rakennuksen mallinnuksessa ja energiankulutuksen arvioinnissa muodostuvat tärkeäksi tekijäksi rakenteiden ja talotekniikan lisäksi sisäiset lämpökuormat. Sisäisillä
lämpökuormilla tarkoitetaan henkilöiden, valaistuksen ja laitteiden luovuttamaa lämpöä tiloihin. Ne vaikuttavat energiankulutuksen lisäksi myös merkittävästi rakennusten sisäolosuhteisiin. Rakennuksen mallinnuksessa sisäiset lämpökuormat voidaan
määrittää eri tavoin.
Rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaan laitteista tilaan muodostuva
lämpökuorma voidaan ratkaista määräysten mukaan olettamalla, että 100 %
valaistuksen
sähköenergiasta,
50
%
koneellisen
tulo-
ja
poisto-
ilmanvaihtojärjestelmän sähköenergiasta ja 60 % muiden laitteiden sähköenergiasta
tulee lämpökuormana tilaan (katso kappale 4.11 laitesähkönkulutus). (3)
Asunnon henkilömäärä saadaan RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan mukaan lisäämällä makuuhuoneiden lukumäärään yksi henkilö (33). Rakentamismääräyskokoelmassa osassa D5 esitetään asuinrakennuksille ja hotellille käyttöaika, käyttöaste sekä
valaistuksesta, laitteista ja ihmisistä lämpökuormaksi tilaan tuleva vuotuinen energia.
Nämä arvot on esitetty taulukossa 4.27. (3)
Taulukko 4.27. Asuintilojen sisäiset ominaislämpökuormat rakentamismääräyskokoelman osan
D5 mukaan. (3)
Rakentamismääräysten lisäksi Sisäilmastoluokituksessa 2008 esitetään erilaisille tiloille käyttöaika ja käyttöaste. Sisäilmastoluokitus 2008 esittää myös tilatyypistä
riippuvat valaistuksen, laitteiden ja ihmisten aiheuttamat lämpökuormat tiloihin. Si71
säilmastoluokituksen 2008 mukaisesti yhden henkilön lämmönluovutus on 125 W.
Tällöin henkilön aktiivisuustaso on 1,2 met ja kehon pinta-ala 1,8 m². Valaistuksen
luovuttama lämmitysteho on 8 W/m² ja laitteiden luovuttama lämmitysteho on 2,4
W/m². (59) Sisäilmastoluokitus 2008 mukaiset sisäiset lämpökuormat on esitetty taulukossa 4.28.
Taulukko 4.28. Rakennuksen sisäisiä lämpökuormia Sisäilmastoluokituksen 2008 mukaan. (59)
Hotellin sisäiset lämpökuormat jakautuvat useampaan osaan kuin loma-asunnon. Hotelli jaetaan mallinnettaessa eri vyöhykkeisiin, jotka määräytyvät niiden käyttötarkoituksien mukaisesti. Hotellia on tarkasteltu mallinnustyökalulla majoitustilojen osalta
jakamalla rakennuksen osa kahteen eri vyöhykkeeseen, käytävään ja hotellihuoneisiin. Lomamökin sisäiset lämpökuormat on asetettu mallinnuksessa vastaamaan sisäilmastoluokituksen 2008 arvoja.
Ihmisistä muodostuva sisäinen lämpökuorma on arvioitu asukkaiden lukumäärän
avulla. Paritalon henkilölukumääränä on käytetty 8 henkilöä rakennusta kohden. (33)
Hotellihuoneen osalta on tarkasteltu kahden hengen hotellihuonetta. Asukasmäärän
lisäksi, ihmisten lämpökuorman määrittämiseksi on tiedettävä henkilöiden aineenvaihdunnan teho ja vaatetuksen lämmönvastus. Aineenvaihdunnasta käytetään usein
yksikköä met, joka vastaa aineenvaihdunnan tehoa levossa (1 met = 58 W/m²). Vaatetuksen lämmönvastuksen yksikkö on puolestaan clo, joka esitetään SI-yksikkönä 1
clo = 0,155 m²K/W. (76) SFS EN 15251:2007 standardissa on esitetty asuinrakennuksille ihmisten aktiivitasoksi 1,2 met. Henkilöiden vaatetus vaihtelee kuitenkin
vuodenajasta riippuen, talvella vaatetuksen lämmönvastus on 1,0 clo ja kesällä 0,5
clo. Talvikaudella vaatetus 1,0 clo kuvaa paksuja housuja ja villapuseroa. Kesäkauden vaatetus 0,5 clo kuvaa kevyempää pukeutumista, jolloin henkilöllä on päällä
housut ja kangaspusero. (61) Ihmisten vaatetus on oletettu työssä standardin mukaiseksi.
Työssä on oletettu, että passiivimökissä kotitalouslaitteiden tulee olla energiatehokkaita, jolloin laitekohtaiset sähkönkulutukset on arvioitu Kotitalouksien sähkönkäyttö
2006 tutkimusraportin perusteella (75). Laitteiden sähkönkulutuksesta on arvioitu
siirtyvän 60 % lämpökuormana tilaan (3). Valaistuksen sähkönkulutus on arvioitu
72
Sisäilmastoluokituksen 2008 mukaisesti siten, että valaistuksesta aiheutuva lämpökuorma on 8 W/m², mutta käyttöaste valaistukselle asuinrakennuksissa on 0,1 (59).
Työssä oletetaan, että valaistus on ainoastaan päivällä päällä, jolloin valaistuksen
käyttöaikaa ja -astetta on muutettu siten, että valaistuksen aiheuttama lämpökuorma
tilaan pysyy vakiona.
73
5 TULISIJA TÄYDENTÄVÄNÄ LÄMMITYSMUOTONA
MATALAENERGIALOMARAKENNUKSESSA
5.1 Tulisija yleisesti
Lappilaisissa lomarakennuksissa on usein tulisija ja tuli koetaan vahvana osana Pohjois-Suomen lomamatkailua (77). Koska tulisija yleensä halutaan lomarakennukseen,
pohditaan tässä työssä matalaenergiarakennuksen energiankulutuksen ja sisäolosuhteiden lisäksi matalaenergialomarakennukseen sopivaa tulisijaa sekä sen vaikutusta
lämmitysenergiantarpeeseen.
Tulisijalämmityksen perustana on se, että puu on uusiutuva ja samalla kotimainen
energialähde. Puun poltossa syntyy vastaava määrä hiilidioksidia, kuin mitä puu sitoo itseensä kasvunsa aikana, joten puunpoltto ei lisää hiilidioksidipäästöjä ilmaan.
Tulisijoja tulisi käyttää etenkin lämmityskauden huippukulutuksen aikaan, niin että
koko energiantuottojärjestelmän kapasiteetti olisi käytössä. (78) Puupolttoaineita
käytettiin vuonna 2008 16 % polttoaineiden kokonaiskulutuksesta (21). Polttopuut
hankitaan yleensä paikallisesti, jolloin puulämmityksellä on myös kriisivalmius paikallisuuden vuoksi (79). Jotta tulisija toimisi hyvin osana rakennusta, tulee siihen
liittyvät päätökset tehdä jo suunnittelun alkuvaiheessa. Tulisijan tulisi sijoittaa keskeiselle paikalle, jotta lämpö leviää siitä tasaisesti joka suuntaan. (78)
Tulisijan yhteyteen voidaan liittää energiaa säästäviä ratkaisuja, tulisijan savuhormista voidaan esimerkiksi ottaa lämpöä talteen savupiippuvaraajan avulla. Esimerkiksi
Savumax savupiippuvaraajassa yhdistyvät savupiippu ja lämminvesivaraaja, jolloin
savukaasusta saadaan lämpöenergiaa talteen. Talteen otettua lämpöä voidaan käyttää
asunnon sekä veden lämmittämiseen. Savupiippuvaraajassa savukaasun lämpö johdetaan hormia ympäröivään vesitilaan, joka toimii talon lämmityksen ja käyttöveden
energiavaraajana. Varaajan avulla on mahdollista saada talteen 70 % savukaasun
hukkalämmöstä. (80)
5.2 Tulisijan varaavuus
Puuta poltettaessa vapautuva lämpöenergia siirtyy tulisijan rakenteiden kautta
lämmitettävään
tilaan.
Tulisijan
rakenteella
on
merkittävä
vaikutus
lämmönluovutukseen. Tulisijoja on useita erilaisia ja niiden rakenteet vaihtelevat
merkittävästi. Taloustulisijoiksi luokitellaan esimerkiksi seuraavat tulisijat; uunit,
leivinuunit, liedet, liesileivinuunit, avotakat, takkauunit ja kiukaat sekä kamiinat.
74
(78) Kamiinan rakenne on usein kevyt ja se luovuttaa puusta vapautuvan
lämpöenergian nopeasti ja suurella teholla tilaan. Varaava tulisija on rakenteeltaan
hyvin massiivinen ja luovuttaa lämpöä siten tasaisesti pitkällä aikavälillä tilaan. (79)
Kuvassa 5.1 on esimerkki varaavasta tulisijasta passiivitalossa ja kevytrakenteisesta
kamiinasta. Kuvan varaava tulisija toimii rakennuksen päälämmitysmuotona. (81;
82)
Kuva 5.1. Varaava tulisija vasemmalla on massiivinen ja sen rakenteet varaavat hyvin lämpöä.
Kamiina oikealla on kevytrakenteisempi ja sen rakenne varaa vähän lämpöä. (81; 82)
Tulisijan varaavuutta voidaan kuvata keskiarvoajan tai varaavuusluokkien avulla.
Keskiarvoajalla tarkoitetaan sitä aikaa, jonka kuluessa tulisija on luovuttanut ympäristöönsä siinä puolet poltetun panoksen sisältämästä energiamäärästä (78). Varaavalla tulisijalla keskiarvoaika on pitkä ja kevytrakenteisella tulisijalla keskiarvoaika on
lyhyt. Tämä on havainnollistettu kuvassa 5.2, jossa on esitetty erilaisten tulisijojen
lämmitystehon keskiarvokäyriä, joista keskiarvoaika on mahdollista laskea. Toisaalta
tulisijalle voidaan antaa varaavuusluokka keskiarvoajan perusteella. Luokan avulla
esitetään millä aikavälillä tavanomaisissa käyttöolosuhteissa tulisija on luovuttanut
puolet siinä oletetun puun energiasisällöstä. Varaavuusluokat ja keskiarvoajat on esitetty taulukossa 5.1.
75
Kuva 5.2. Varaavuudeltaan erilaisten tulisijojen periaatteelliset lämmitystehot kuvitteellisen
poltettavan puumäärän ollessa yhtä suuri kaikissa tapauksissa. (78)
Taulukko 5.1. Tulisijojen varaavuusluokat (A-D) sekä aika, joka tarvitaan siihen, että tulisija
luovuttaa puolet siinä poltetun puumäärän energiasisällöstä. (78)
Tulisijalämmitystä mitoitettaessa tulee huomioida rakennuksen lämmitystehon ja
lämmitysenergian tarve. Mitoituksessa keskeinen lähtökohta on myös asukkaan tarpeiden ja aktiivisuuden arviointi. (78) Matalaenergiarakennukseen tulee valita varaava tulisija, joka ei luovuta liian suurta hetkellistä lämpötehoa asuintiloihin. Kevytrakenteinen tulisija saattaa antaa matalaenergiarakennukseen liian suuren hetkellisen
lämpötehon. Tällöin sisälämpötila voi nousta tarpeettoman korkeaksi. (83) Lomamökeissä on vaikea arvioida asukkaiden tarpeita ja aktiivisuutta, sillä asukkaat vaihtuvat
viikoittain. Usein lomamökeissä tulisija halutaan luomaan tunnelmaa, eikä tulisijan
varaavuuteen kiinnitetä huomiota. Pohjois-Suomen hiihtokeskuksissa asukkaina on
suomalaisten lisäksi myös ulkomaalaisia, joilla ei välttämättä ole ymmärrystä tulisijan toimintaperiaatteesta. (77) Edellä mainitut seikat hankaloittavat merkittävästi lomarakennuksen tulisijan mitoituksen lähtökohtia. On erittäin tärkeää, että mökeissä
on yksityiskohtaiset ohjeet asukkaille tulisijan käyttöön. Ohjeilla voidaan taata läm-
76
pöviihtyvyyden kriteerien täyttyminen ja tukea tulisijalämmityksellä varsinaista
lämmitysmuotoa. (78)
5.3 Tulisijan sijoitus passiivimökissä
Tulisijaa tulee sijoittaa asuntoon mahdollisimman keskeiselle paikalle, jotta sen luovuttama lämpö jakautuu tasaisesti koko asuntoon. Lämmönluovutuksen lisäksi tulisijan sijoittamisessa tulee ottaa huomioon suojaetäisyyksien, käytön ja huollon vaatima
tila sekä paloturvallisuusmääräykset. (84) Passiivimökissä tulisijat on asetettu rakennuksen keskelle. Kuvassa 5.3. on esitetty työssä tarkastellun passiiviparitalon tulisijojen sijoittelu. Myös saunat on asetettu keskeiselle paikalle rakennuksessa.
Kuva 5.3. Tulisijat on asetettu passiivimökissä rakennuksen keskelle.
5.4 Puun kulutuksen arviointi
Mikäli loma-alueella lähes jokaisessa mökissä on tulisija, on erittäin tärkeä suunnittelussa huomioida puiden saavutettavuus ja niiden säilytys mahdollisuudet (77). Mikäli
loma-asuntoihin asennetaan takan lisäksi puukiuas, kasvaa loma-alueen puun käyttö
merkittävästi. Puun energiasisältö on tyypillisesti 4,3 kWh/kg, kun puun kosteus on
15 %. Puuta poltettaessa 75 % hyötysuhteella uudessa tulisijassa, on puusta saatava
nettomääräinen 3,2 kWh/kg. (78) Taulukossa 5.2. on esitetty tarvittava polttopuun
77
määrä lämmitysenergiantarpeesta ja polttopuulla toteutetun lämmitysenergian osuudesta riippuen.
Taulukko 5.2. Lämmitysenergiantarpeesta ja polttopuulla tuotetun lämmitysenergian osuudesta
riippuva tarvittava polttopuumäärä. (78)
5.5 Tulisijan lämmönluovutus
Tulisijan lämmönluovutusta voidaan tutkia erilaisten menettelyiden avulla. Lämmönluovutukselle on laadittu yksinkertaistettuja tarkastelumenettelyjä, mutta myös monimutkainen tulisijan lämmönluovutuksen tutkiminen on mahdollista. Usein yksinkertaistetut laskentamenetelmät antavat kuitenkin riittävän arvion tulisijan lämmönluovutuksesta. (85)
Lämmönluovutus prosessi on monimuotoinen ja tulisijan lämmönluovutuksen tarkka
dynaaminen mallintaminen, on suoritettava käyttäen kokonaisvaltaisia CFDsimulointiohjelmia, jotka huomioivat esimerkiksi ilmavirtaukset ja lämmönsiirron
rakenteissa. Rakenteiden lämmönsiirrolla tarkoitetaan johtumisen-, konvektion- ja
säteilyn avulla siirtyvää lämpöä. Tulisijan lämmönluovutusta tarkasteltaessa tulee
ottaa huomioon useita seikkoja, kuten lämpötilan kerrostuminen tilassa, lämmityslaitteen aiheuttama korkeampi ilman lämpötila paikallisesti ja huonetilan säteilykonvektiosuhteen muuttuminen lämmityslaitteen lämmönluovutuksen vuoksi. (85)
LVI-kortissa 10-40045 esitetään yksinkertainen tulisijan lämmönluovutuksen tarkastelu menettely. Tämä menettely ei ota huomioon tulisijasta johtuvaa lämpöä rakenteisiin. Sen avulla voidaan ratkaista tulisijan lämmönsiirtyminen yhdessä huoneessa.
Mallissa lämpö siirtyy tulisijan pinnasta konvektiolla ilmaan sekä säteilylämmönsiirtona tarkasteltavan tilan kaikkien pintojen välillä. Tulisijojen materiaali, muoto, mitat
ja pintalämpötilat eroavat jonkin verran toisistaan. Niiden keskinäinen vuorovaikutus
ja lämpötekninen toiminta on mahdollista arvioida fysikaalisten lämmönsiirron perusyhtälöiden avulla. (78) Tulisijan lämmönluovutuksen arviointiin on tehty myös
muita yksinkertaistettuja menetelmiä. Erilaisia vaihtoehtoisia tarkastelumenettelyjä
78
ovat tutkineet esimerkiksi Jaakko Saastamoinen, Pekka Tuomaala, Tuomas Paloposki, Krzysztof Klobut, raportissa ”Simplified dynamic model for heat input and output
of heat storing stoves”. (86)
Valtion teknillinen tutkimuslaitos on tehnyt oman yksinkertaistetun simulointityökalun tulisijan mallinnusta varten. Tätä työkalua on käytetty RET D5 Lämmitysjärjestelmien laskennan taulukot-raportissa. (85) Työssä käytetään apuna raportin tuloksia.
5.6 Tulisijan osuus lomarakennuksen tilojen lämmityksestä
Valtion teknillinen tutkimuskeskus on kehittänyt oman simulointiohjelman tulisijan
lämmönluovutuksen yksinkertaiseen arviointiin. Ohjelman avulla on mahdollista tarkastella eri lämmityslaitteiden fyysistä toimivuutta tilassa. Mallinnusohjelma huomioi lämmönluovutustavan, eli se huomioi siirtyykö lämpö tilaan konvektiolla tai säteilyn avulla. Laskentamallissa tilaohjelma on täysin sekoittunut, jolloin rakennuksen
mallia ei lasketa CFD-simulointimenettelyn avulla. (85)
RET- hankkeessa on tarkasteltu Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen simulointiohjelman avulla erilaisia tulisijoja. Simuloinneissa olosuhteet oli pidetty tutkittavassa
tilassa vertailukelpoisina eri tulisijojen ja palvelualueiden välillä, sallimalla enintään
25 °C:een lämpötila tilaan, jossa tulisija sijaitsi. Lisäksi simuloinneissa oli oletettu,
että tulisijan lämmitys tapahtui kerran vuorokaudessa klo 17:00, paitsi tulisijan joka
oli käytössä ympäri vuorokauden. Mallinnuksessa käytetyt suurimmat panoskoot
riippuivat tulisijan tyypistä. Mallinnuksessa takkoihin oli myös asetettu sellainen
lämmityksen säätö, että lämmitys lopetti toimintansa, mikäli huonelämpötila nousi
liian korkeaksi, vaikka tulisijassa olisi ollut vielä panosta jäljellä. Hankkeen simuloinneissa tutkittuja tulisijoja lämmitettiin lämmityskaudella päivittäin. Lisäksi takkatyyppien palamishyötysuhde oli oletettu kaikille samaksi eli 80 %. (85)
Hankkeessa oli tarkasteltu kevyttä, keskiraskasta sekä massiivista tulisijaa. Kevyen
tulisijan päivittäinen käyttö lämmityskaudella kattoi noin 8 % rakennuksen tilojen
lämmitysenergiantarpeesta, keskiraskaan puolestaan noin 30 % ja massiivisen varaavan tulisijan noin 35 %. Jatkuvakäyttöisen takan osuus tilojen lämmitysenergiantarpeesta oli noin 40 %. (85) Tulisijalla voidaan tarvittaessa kattaa suurikin osuus tilojen lämmitysenergiankulutuksesta. Työssä tulisijan osuus tilojen lämmityksestä arvioidaan tilojen lämmitysenergiantarpeesta RET-hankkeessa esitettyjen tulosten pohjalta.
79
5.7 Tulisija passiivilomamökissä
Loma-asunnoissa tulisijalämmitykselle asettaa haasteen rakennusten erilaiset käyttäjät. Pääosin kotimaiset matkaajat ymmärtävät tulisijan toimintaperiaatteen ja osaavat
käsitellä tulta ja tulisijaa. Ongelma muodostuu ulkomaalaisten matkailijoiden kanssa,
jotka eivät välttämättä ole eläessään käyttäneet tulisijaa. (77)
Perinteisesti loma-asuntoihin rakennetaan edullinen varaamaton tulisija. Kevyen tulisijan rakennusaikaiset kustannukset ovat huomattavasti edullisemmat, kuin varaavalla tulisijalla. (77) Kevyt tulisija kuitenkin siirtää palaessa vapautuvan lämpöenergian nopeasti tilaan ja siten tulisijan hetkellinen lämmönluovutusteho voi kohota
korkeaksi. Matalaenergiarakennuksen hetkellinen lämmitysenergiantarve on pieni,
joten rakennukseen on kannattavaa valita varaava tulisija. (83)
Matkailualueen imago pohjautuu vahvasti ekologisuuteen ja kestävyyteen. Tämän
vuoksi oletetaan, että sinne sijoittuvat matkailijat haluavat toiminnallaan tukea näitä
arvoja. Tällä toiminnalla tarkoitetaan halua opetella tulisijan oikeaoppinen käyttö
siten, että sen ympäristövaikutukset ovat mahdollisimman optimaaliset. Tulisijan
osuus tilojen lämmityksestä arvioidaan seuraavassa kappaleessa passiivitalon mallinnuksen yhteydessä oman alaotsikon alla.
80
6 LOMARAKENNUSTEN MALLINNUS
6.1 Lomarakennusten tarkastelussa käytetyt laskentamenetelmät
Lomarakennusten energiatehokkuutta, lämmitysenergiankulutusta ja sisäolosuhteita
tutkittiin erilaisilla laskentamenetelmillä. Tarkastelussa käytettiin MagiCAD Room
ja IDA-Indoor Climate and Energy 4.0-ohjelmia. Työssä tutkittiin referenssi-, vertailu- ja passiivimökkiä sekä vertailu- ja matalaenergiahotellia. Lomarakennusten lämmitystehontarve erilaisille vertailuratkaisuille määriteltiin MagiCAD Room ohjelmalla. Rakennusten lämmitysenergiankulutus, energiatehokkuusluvut ja -luokat laskettiin rakentamismääräyskokoelman D5 laskentamenetelmällä. Lisäski IDA-Indoor
Climate and Energy 4.0-ohjelmalla tutkittiin lomarakennusten lämmitysenergiankulutusta ja lämpöolosuhteita. Kuvassa 6.1. on esitetty IDA ICE 4.0-simulointimallista
otettu 3D- kuva passiivilomamökistä ja hotellista
Kuva 6.1. Passiivilomamökin 3D-kuva vasemmalla ja hotellin 3D-kuva oikealla. Molemmat rakennukset on mallinnettu IDA ICE 4.0-ohjelmalla.
6.2 Lomamökin mallinnus
6.2.1 Lomamökin lämmitystehontarve
Lämmitystehontarpeen osalta passiivimökin vaatimustason täyttymistä tarkasteltiin
MagiCAD Room ohjelman avulla tehdyllä 3D-tilamallilla. Vertailun vuoksi passiivimökin lisäksi tehontarvetta tutkittiin myös referenssi- ja vertailumökissä. Kuvassa
6.2. on esitetty referenssilomamökin lämmitystehontarvelaskennan 3D-tilamalli ja
ensimmäisen kerroksen tasokuva. Lämmitystehontarve referenssimökille on esitetty
taulukossa 6.1. Koko referenssirakennukselle lämmitystehontarve on neliötä kohden
39 W/m² ja suurin tilakohtainen tehontarve on 65 W/m².
81
Kuva 6.2. MagiCad room mallin 3D-kuva referenssimökki Salmenhovesta vasemmalla, oikealla
ensimmäisen kerroksen tasokuva lämmitystehontarpeen mitoituksesta.
Taulukko 6.1. Referenssilomamökki Salmenhoven lämmitystehon mitoitustaulukko.
Vertailu- ja passiivilomamökin MagiCAD Room 3D-tilamallit olivat geometrialtaan
samanlaiset, rakennukset eroavat toisistaan rakenteiden, tiiveyden ja ilmanvaihdon
osalta. Rakennusten 3D-tilamallin kuva ja ensimmäisen kerroksen tasokuva on esitetty kuvassa 6.3. Lisäksi taulukossa 6.2. on esitetty vertailu- ja passiivilomamökin mitoituslämmitystehot. Koko vertailumökille lämmitystehontarve neliölle on 24 W/m²
ja suurin tilakohtainen tehontarve on 35 W/m². Passiivimökille vastaavalla geometrialla, mutta paremmilla rakenteilla lukuarvot ovat pienemmät. Passiivimökille tilojen
82
lämmitystehontarve on koko rakennukselle 11 W/m² ja suurin tilakohtainen tehontarve on 23 W/m².
Kuva 6.3. Vertailu- ja passiivilomamökin 3D-tilamallin kuva, sekä tasokuva ensimmäisen kerroksen lämmitystehontarvelaskelmasta.
Taulukko 6.2. Vertailu- ja passiivilomamökin lämmitystehon mitoitustaulukko.
Taulukossa 6.3. esitetään rakennusten lämmitystehot neliötä kohti koko rakennukselle, sekä suurin tilakohtainen lämmitysteho. Edellisen lisäksi taulukossa on myös verrattu rakennusten mitoitustehoja toisiinsa. Lämmitysteho neliötä kohden pienenee
hieman, kun rakennuksen muoto muutetaan porrastetusta kaksikerroksisesta mallista
83
suorakulmaiseksi. Merkittävä vaikutus mitoitustehoihin on kuitenkin talotekniikalla
ja rakennevalinnoilla.
Taulukko 6.3. Referenssi-, vertailu- ja passiivilomamökin suurin tilakohtainen lämmitysteho
sekä koko rakennuksen lämmitysteho. Lisäksi mökkien lämmitystehojen erot.
6.2.2 Tasauslaskenta lomamökille
Rakennuksille tehtiin tasauslaskelma jonka avulla varmistettiin, että rakennusosat,
vaipan ilmavuodot sekä ilmanvaihto täyttävät referenssi- ja vertailumökillä vaatimustason sekä passiivimökillä matalaenergiatason. Referenssilomamökki ei täyttänyt tasauslaskelman vaatimustasoa määräystenmukaisilla arvoilla. Tämän vuoksi lämmöntalteenoton vuosihyötysuhdetta hieman parannettiin. Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen ollessa 47 %, referenssimökki täytti tasauslaskelman vaatimustason.
Vertailumökki täytti vaatimustason määräystenmukaisilla arvoilla ja passiivimökin
ratkaisu täytti matalaenergiatason.
6.2.3 Lomamökin energiankulutus
Rakennusten energialuokka laskettiin voimassa olevalla energiatodistuslaskelmalla.
Lomamökkien energiatehokkuusvertailu tehtiin pienten ja suurten asuinrakennusten
laskelmalla, olettaen että alueelle rakennetaan yksittäisiä mökkejä ja samaan yhtiöön
kuuluvia useampia mökkejä. Vaikka rakennukset olisivat täysin vastaavat, niiden
energiatehokkuus luokittelu muuttuu yhtiöön kuuluvien asuntojen lukumäärän perusteella.
Lomamökin energiatehokkuutta on tarkasteltu eri lämmitysratkaisuille, sähkölämmityspattereille, vesiradiaattoreille, vesikiertoiselle lattialämmitykselle, sähköiselle ilmanvaihtolämmitykselle huonekohtaisella tuloilman lämmityksellä ja sähköisellä
lattialämmityksellä. Lämmitysratkaisussa, jossa on sähköinen ilmanvaihtolämmitys,
on asetettu märkätiloihin vesikiertoinen lattialämmitys. Eri lämmitysratkaisujen lisäksi energiatehokkuutta on tarkasteltu kolmelle eri mökkityypille; referenssi-, vertailu- ja passiivimökille. Taulukossa 6.4. on esitetty lomamökkien energiatehokkuus84
tarkastelu eri lämmitysratkaisuilla. Tarkastelu on tehty pienten asuinrakennuksen
energialuokituksen avulla ja arvot kuvaavat Jyväskylän säätiedoilla laskettua energiatehokkuuslukua. Pientenasuinrakennusten luokittelulla referenssilomamökin energiatehokkuusluku on 146–152 kWh/brm²/a riippuen lämmitysjärjestelmästä. Vertailumökin energiatehokkuusluku on 146–151 kWh/brm²/a ja passiivilomamökin 92–
103 kWh/brm²/a lämmitysjärjestelmästä riippuen. Pienten asuinrakennusten energiatehokkuuslaskennalla kaikki rakennustyypit voivat päästä A-luokkaan. Referenssi ja
vertailumökin ratkaisuista osa on kuitenkin B-luokassa (taulukko 6.4).
Taulukko 6.4. Pienten asuinrakennusten luokitteluperusteella laskettu energiatehokkuusluku ja
-luokka referenssi-, vertailu- ja passiivimökille lämmitysjärjestelmästä riippuen. Laskennassa
käytetty Jyväskylän 1979 säätä.
Pientalojen energialaskennassa useat lähtöarvot ovat vakioituja. Esimerkiksi pientalojen ilmavirrat määräytyvät laskennassa ilmanvaihtuvuuden 0,5 1/h mukaan, ei todellisten suunnitelmien mukaan. Lähes kaikki lomamökit ovat A-luokassa pienten
asuinrakennusten luokitteluasteikolla. Pienten asuinrakennusten energialaskelman
useiden yleistyksien vuoksi mökkien energiatehokkuutta tarkasteltiin myös suurten
asuinrakennusten energiatodistuslaskennan avulla. Suurille asuinrakennuksille tarkoitettu energiatodistuslaskenta huomioi rakennuksen ominaisuuksia monipuolisemmin. Laskettaessa lomamökkejä suurten asuinrakennusten energiatodistuksen
avulla oletettiin, että lomamökkejä on yhdessä yhtiössä neljä, jolloin asuntoja on
kahdeksan.
Suurten asuinrakennusten luokittelulla lomamökkien välille tuli huomattavasti suurempia eroja, kuin pienten asuinrakennusten energiatodistuslaskennalla (vertaa tau85
lukko 6.4. ja taulukko 6.5.). Referenssilomamökin energiatehokkuusluku on 147–152
kWh/brm²/a riippuen lämmitysjärjestelmästä. Vertailumökin energiatehokkuusluku
on 130–134 kWh/brm²/a ja passiivilomamökin 60–74 kWh/brm²/a lämmitysjärjestelmästä riippuen. Suurten asuinrakennusten energiatehokkuuslaskennalla ainoastaan
passiivilomamökki pääsee A-luokkaan. Referenssimökki on D-luokassa ja vertailulomamökki C-luokassa. Taulukossa 6.5. on esitetty lomamökkien energiatehokkuusvertailu suurten asuinrakennusten energiatodistuslaskelmalla. Nykyisin voimassa
olevan laskentamenetelmän lisäksi tarkasteltiin rakennuksen energiatehokkuutta
energiakertoimien avulla. Nämä arvot on esitetty myös taulukossa 6.5. Energiakertoimien avulla sähkölämmitteisten rakennuksen energiatehokkuus on selvästi huonompi, kuin nykyisin voimassa olevan määritelmän mukaan laskettuna.
Taulukko 6.5. Suurten asuinrakennusten luokitteluperusteella laskettu energiatehokkuusluku ja
-luokka referenssi-, vertailu- ja passiivimökille lämmitysjärjestelmästä riippuen. Lisäksi oikeassa sarakkeessa energiatehokkuusluku ja -luokka passiivimökille energiakertoimien avulla laskettuna. Laskennassa käytetty Jyväskylän 1979 säätä.
Jotta rakennuksen energiatehokkuuden täyttymistä voidaan tarkastella myös Valtion
teknillisen tutkimuskeskuksen määritelmän avulla, on energiatehokkuusluku laskettu
työssä myös Sodankylän 1979 vuosisäätä ja energiakertoimia käyttämällä. Valtion
teknillisen tutkimuskeskuksen passiivitalomääritelmän mukaisesti sähkölämmitysratkaisuista ainoastaan sähkölämmityspatterijärjestelmän energiakertoimien avulla
ratkaistu energiatehokkuusluku täyttää määritelmän vaatimuksen. Kaukolämmitysratkaisut täyttävät molemmat energiatehokkuusvaatimuksen. Sähkölämmitysratkaisuista ainoastaan sähköpatterilämmitys täyttää asetetun rajan. Sähkölämmitysratkai86
sussa sähköä tulisi tuottaa rakennuksessa esimerkiksi aurinkokennoilla, jotta energiatehokkuus
140 kWh/brm² tavoite täyttyisi (taulukko 6.6.).
Taulukko 6.6. Suurten asuinrakennusten luokitteluperusteella laskettu energiatehokkuusluku
passiivimökille lämmitysjärjestelmästä riippuen. Laskennassa käytetty Sodankylän 1979 säätä
ja KesEn-hankkeen energiakertoimia.
6.2.4 Lomamökin lämmitysenergiankulutus
Työssä lämmitysenergiankulutusta on tarkasteltu D5 laskentamenetelmällä sekä simulointiohjelma IDA ICE 4.0:n avulla. RIL 249–2009 oppaan määritelmän mukaisesti, matalaenergiatason täyttyminen varmistetaan Rakentamismääräyskokoelman
osan D5 laskentamenetelmällä ja toisaalta myös muiden laskentamenetelmien käyttö
on sallittu. Tämän vuoksi työssä tarkastellaan tuloksia kahdella eri menetelmällä.
(33)
Tilojen lämmitysenergiantarvetta bruttoalaa kohden on tarkasteltu D5 laskentamenetelmällä vuositasolla eri lämmitysratkaisuilla. Ratkaisuissa on tutkittu referenssi- vertailu- ja passiivimökin lämmitysenergiankulutusta pienten asuinrakennusten sekä
suurten asuinrakennusten luokitteluasteikon avulla. Tarkastelun tulokset on esitetty
taulukoissa 6.7. ja 6.8.
Taulukko 6.7. Pienten asuinrakennusten tilojen lämmitysenergiankulutus mökkityypeittäin.
Laskelmissa on käytetty vuoden 1979 Sodankylän säätä.
87
Taulukko 6.8. Suurten asuinrakennusten tilojen lämmitysenergiankulutus mökkityypeittäin.
Laskelmissa on käytetty vuoden 1979 Sodankylän säätä.
Rakentamismääräyskokoelman osan D5 laskentamenetelmän lisäksi, työssä mallinnettiin passiivilomamökki myös IDA ICE 4.0-simulointityökalulla. Tämän avulla
verrattiin käytetyn säätiedoston vaikutusta tilojen lämmitysenergiantarpeeseen, tyhjillään olevan mökin lämmitysenergiantarvetta verrataan käytössä olevan mökin
lämmitysenergiantarpeeseen. Simulointien avulla tutkittiin myös vertailu- ja passiivimökin lämmitysenergiankulutuksen eroa, vuoden 2004 säätiedoilla. Edellä esitetyt
tarkastelut on tehty viidelle eri lämmitysratkaisulle. Simulointitulokset on esitetty
taulukossa 6.9.
Taulukko 6.9. Tilojen lämmitysenergiantarve eri lämmitysjärjestelmillä IDA ICE 4.0simulointiohjelmalla ja D5 laskentamenetelmällä ratkaistuna.
Lomamökki kuluttaa huomattavasti enemmän energiaa määräystason mukaisilla ratkaisuilla kuin vastaava rakennus passiiviominaisuuksilla. Tilojen lämmitysenergiankulutus oli nykymääräyksiä vastaavalla rakennuksella noin 40 % suuremmat, kuin
passiivitalolla. Tämän lisäksi simuloinneissa käytettävällä vuosisäällä on selvä merkitys rakennusten lämmitysenergiantarpeeseen. Passiivimökin tilojen lämmitysener88
giankulutus Sodankylän 1979 säällä laskettuna on noin 13 % suurempi, kuin vuoden
2004 säällä laskettu vastaava arvo. Koska mökit eivät ole ympärivuotisessa käytössä,
pohdittiin sisälämpötilojen asettamista käytönaikaista lämpötilaa matalammaksi käytönajan ulkopuolella. Tulosten perusteella on aiheellista asettaa mökkien sisälämpötila 21 °C:ta alemmaksi, mökkien ollessa tyhjillään.
LVI-kortissa 10–10102 on esitetty, ettei lämmitysjärjestelmä vaikuta lämmitysenergiankulutukseen, kun ilmanvaihto, asunnon sisälämpötila ja ulkovaipan lämmöneristys ovat samat. (87) Simulointiohjelmalla saadut tulokset ovat lähellä edellä esitettyä
väitettä. IDA ICE 4.0-simulointiohjelma laskee rakennukselle todellisen lämmitysjärjestelmän luovutus ja säätöhäviöt. Jakelu- ja kehityshäviöitä simulointiohjelma huomioi yksinkertaistetusti. Rakentamismääräyskokoelman mukainen laskentamenettely
huomioi lämmitysjärjestelmien häviöt taulukkoarvojen avulla. Nämä järjestelmien
ominaislämpöhäviöt vaikuttavat tuloksiin siten, että muuttamalla rakennuksen lämmitysjärjestelmää tilojen laskennallinen lämmitysenergiantarve vaihtelee merkittävästi. Edellä esitettyjen seikkojen vuoksi eri laskentamenetelmillä saadut tulokset
poikkeavat toisistaan. Mikäli laskentatapausten järjestelmähäviöitä ei huomioida, eri
menetelmillä lasketut tilojen vuotuiset lämmitysenergiantarpeet ovat hyvin lähellä
toisiaan.
Kuvassa 6.4. on esitetty vertailu- ja passiivimökin lämpimän käyttöveden- ja tilojen
lämmitysenergiantarpeet kuukausittain. Laskennassa on käytetty Sodankylän vuoden
2004 säätietoja. Samassa kuvassa (kuva 6.4.) on esitetty myös kaksi muuta tarkastelua; sellainen, jossa laskennan vuosisäänä on käytetty vuoden 1979 Sodankylän säätä
sekä sellainen, jossa lomamökki on tyhjillään. Käytön ulkopuolella lomamökki lämmitetään ainoastaan + 10 °C ja sisäiset lämpökuormat valaistuksesta ja ihmisistä on
jätetty huomioimatta. Kuvan 6.4. kuvaajan kuukausittaiset lukuarvot on esitetty liitteessä I.
89
Kuva 6.4. Lämpimän käyttöveden ja tilojen lämmitysenergiantarve radiaattorilämmityksellä.
Myös tilojen lämmitysenergiantarvetta on tarkasteltu, kun rakennus on tyhjillään.
6.2.5 Tulisijan osuus lämmityksestä
Työssä verrattiin tulisijan vaikutusta lomarakennukseen, jossa päälämmitysmuotona
toimii radiaattorilämmitys ja laskennan vuosisäänä on käytetty Sodankylän 1979 säätä. Mikäli lomamökissä on kevyt tulisija jota lämmitetään lämmityskaudella kerran
päivässä, saadaan tulisijalla katettua tilojen vuotuisesta lämmitysenergiantarpeesta
615 kWh. Keskiraskaalla tulisijalla saadaan katettua tilojen vuotuisesta lämmitysenergiantarpeesta 2 354 kWh ja massiivisella tulisijalla 2 768 kWh. Jatkuvakäyttöisellä tulisijalla on mahdollista kattaa 3 159 kWh tilojen vuotuisesta lämmitysenergiantarpeesta. Kuvassa 6.5. on esitetty tulisijan osuus tilojen lämmitysenergiantarpeesta tulisijatyypistä riippuen. Tulisijan oikealla käytöllä ja varaavalla tulisijalla
saadaan tilaan suurin hyöty. Lisäksi varaava tulisija sopii matalaenergiarakennukseen
esitetyistä malleista parhaiten, sillä se luovuttaa lämpöä tasaisesti tilaan.
90
Kuva 6.5. Tulisijan osuus passiivitalon tilojen lämmityksestä eri tulisijatyypeillä.
6.2.6 Lämmitysenergiankulutus lomamökin suuntauksesta riippuen
Rakennuksen suunnitteluvaiheessa tarkasteltiin myös lomamökin suuntauksen vaikutusta tilojen kuukausittaiseen lämmitysenergiankulutukseen. Työssä verrattiin kahta
eri tapausta toisiinsa; sellaista, jossa suuret ikkunat suunnattiin etelään sekä sellaista,
jossa suuret ikkunat suunnattiin pohjoiseen. Passiivilomamökissä on suurimmat ikkunat olohuoneiden puoleisella julkisivulla. Tarkastelun perusteella tutkittiin, auringon lämpösäteilyenergian vaikutusta rakennuksen tilojen lämmitysenergiantarpeeseen. Tarkastelu tehtiin passiivimökille, jossa oli radiaattorilämmitys. Tulosten perusteella rakennuksen suuntaus vaikuttaa hieman lämmitysenergiantarpeeseen. Suurten ikkunoiden suuntauksen ollessa etelään, rakennuksen tilojen vuotuinen lämmitysenergiantarve on 27,9 kWh/brm². Mikäli rakennus suuntausta muutetaan siten, että
suuret ikkunat ovat pohjoisjulkisivulla, on tilojen vuotuinen lämmitysenergiantarve
28,7 kWh/brm². Huomioimalla rakennuksen suunnittelussa ikkunasuuntaus, voidaan
hyödyntää auringonsäteilyenergiasta tuleva lämpö rakennuksessa ja säästää siten
lämmitysenergiankulutuksessa (kuva 6.6).
91
Kuva 6.6. Tilojen ja lämpimän käyttöveden lämmitysenergiankulutus rakennuksen suuntauksesta riippuen. Kaksi vertailuratkaisua, toisessa olohuoneen ikkunat on suunnattu etelään ja
toisessa pohjoiseen. Simuloinneissa käytätetty Sodankylän 2004 vuosisäätä.
6.2.7 Lomamökin lämpöolot
Passiivilomamökin sisäolosuhteita tarkasteltiin IDA ICE 4.0-simulointiohjelman
avulla. Rakennuksen sijoittelulla ja ikkunoiden eteläsuuntauksella voidaan pienentää
hieman tilojen lämmitysenergiantarvetta. Toisaalta kesällä etelään suunnatuista ikkunoista tulee myös lämpöä rakennukseen ja rakennuksen ylilämpenemisen riski kasvaa. Lomamökin auringonsuojausta tarkasteltiin vaihtamalla ikkunoiden lämmönläpäisykerrointa (U-arvo) ja auringon kokonaissäteilykerrointa (g-arvo) sekä käyttämällä ulkopuolisia säleitä, sisäpuolisia sälekaihtimia tai ikkunatuuletusta (kuva 6.7).
Kuvassa 6.8. on esitetty ikkunan ulkopuolisten auringonsuojasäleiden sijoittelu passiivilomamökissä.
92
Kuva 6.7. Passiivimökin olohuoneen sisälämpötilat yhden vuorokauden aikana. Kuvassa verrataan eri ratkaisujen vaikutusta tilan lämpötilaan kesäajan mitoituspäivänä.
Kuva 6.8. Passiivilomamökin ikkunoiden auringonsuojaus ulkopuolisten säleiden avulla. (56)
Mikäli ikkunan auringonläpäisykerroin on suuri, eikä ikkunoissa ole auringonsuojausta voi sisälämpötila kohota kesän hellepäivänä korkeiksi. Suojaamalla passiivimökin ikkunat auringonsäteiltä, valitsemalla rakennukseen sopivat ikkunat ja tuulettamalla tarpeenmukaisesti, saadaan rakennuksen sisälämpötila pysymään ihanteellisena
kesäaikana (kuva 6.7).
Edellä
esitetyn
sisölämpötilatarkastelun
lisäksi
tarkasteltiin
sisälämpötiloja
Sisäilmaluokituksen 2008 avulla. Olohuone on rakennuksen kriittisin tila, sillä siihen
93
kohdistuu suurin säteilyenergian kuorma suurten etelään suunnattujen ikkunoiden
vuoksi. Olohuone ei täyttänyt ikkunatuuletuksellakaan sisäilmastoluokituksen 2008
sisäilmaluokkia S1 tai S2. Sisäilmastoluokituksen sisäilmaluokka S3 toteutuu
olohuoneessa, mikäli rakennuksessa on ulkopuoliset säleet ja asukkaat käyttävät
ikkunatuuletusta tarvittaessa (kuva 6.9.). Mikäli rakennuksessa ei ole käytössä
ikkunatuuletusta ja ulkopuolisia säleitä, rakennuksen operatiivinen lämpötila ei täytä
sisäilmaluokan S3 vaatimuksia (kuva 6.10.). Liitteessä II on esitetty olohuoneen
operatiiviset lämpötilat sisäilmastoluokituksen luokkien S1 ja S2 taulukoissa.
Kuva 6.9. Passiivimökin olohuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän säätiedoilla, kun rakennuksessa on ulkopuoliset säleet ja ikkunatuuletusta käytetään.
94
Kuva 6.10. Passiivimökin olohuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän säätiedoilla, kun rakennuksessa ei ole ulkopuolisia säleitä eikä ikkunatuuletusta käytetä.
6.3 Hotellin mallinnus
6.3.1 Hotellin lämmitystehontarve
Työn aikana tehtiin kaksi erilaista hotellimallia. Molempien hotellien laskelmissa
käytettiin rakennuksille samaa arkkitehtuuria. Hotellitarkastelussa muutettiin rakenteita ja talotekniikkaa. Vertailu- ja matalaenergiahotellin lämmitystehontarve ratkaistiin MagiCAD Room ohjelmalla tehdyn 3D-tilamallin avulla (kuva 6.11). Vertailuhotellin malli tehtiin, koska haluttiin tarkastella rakenteiden sekä talotekniikan vaikutusta lämmitystehonmitoitukseen ja lämmitysenergiankulutukseen. Työssä tutkittiin
ensin vertailu- ja matalaenergiahotellin lämmitystehontarpeita. Taulukossa 6.10 esitetään rakennusten lämmitystehot neliötä kohden koko rakennukselle, sekä suurin
tilakohtainen lämmitysteho. Edellisen lisäksi taulukossa 6.11 on myös verrattu hotellien mitoitustehoja toisiinsa.
95
Kuva 6.11. Hotellin 3D-kuva MagiCAD Room mallista.
Taulukko 6.10. Matalaenergiahotellin lämmitystehon mitoitustaulukko.
96
Taulukko 6.11. Vertailu- ja matalaenergiahotellin suurin tilakohtainen lämmitysteho sekä koko
rakennuksen lämmitysteho. Lisäksi hotellien lämmitystehojen ero.
6.3.2 Tasauslaskenta hotellille
Molemmille hotelleille tehtiin tasauslaskelma, jonka avulla varmistettiin, että rakennusosat, vaipan ilmavuodot sekä ilmanvaihto täyttävät vertailuhotellilla määräystenmukaisen vaatimustason ja matalaenergiahotellilla matalaenergiatason. Vertailuhotellii täytti määräystenmukaisilla lähtöarvoilla määräysten vaatimustason ja matalaenergiahotelli vastaavasti tasauslaskelman mukaisen matalaenergiatason.
6.3.3 Hotellin energiankulutus
Hotellin energiatehokkuutta tarkasteltiin rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaisella laskentamenetelmällä. Energiatehokkuutta on tarkasteltu kahdelle eri lämmitysratkaisulla. Nämä ratkaisut olivat vesikiertoinen lattialämmitys ja vesiradiaattorilämmitys. Sähkölämmitysratkaisuja ei tarkasteltu, koska matkailualueen hotelli liitetään kaukolämpöverkkoon. Hotellille energiatehokkuuden luokitteluasteikko poikkeaa asuinrakennusten asteikosta. Energiatehokkuuden laskentamenetelmä vastaa kuitenkin suurten asuinrakennusten energiatehokkuuden laskentaa. Taulukossa 6.12. on
esitetty hotellille ratkaistut energiatehokkuusluvut ja luokat Jyväskylän vuoden 1979
säätiedoilla.
97
Taulukko 6.12. Energiatehokkuus vertailu- ja matalaenergiahotellille liikerakennusten energialaskennalla. Laskennassa käytetty Jyväskylän 1979 säätä.
Vertailuhotellin energiatehokkuus muuttuu lämmitysjärjestelmästä riippuen välillä
195-199 kWh/brm², myös energiatehokkuusluokissa on eroja (taulukko 6.12.). Matalaenergiahotellin osalta energiatehokkuusluokan tavoitteeksi asetettu taso täyttyy.
Rakennuksen energialuokaksi saadaan A ja energiatehokkuus vaihtelee välillä 129177 kWh/brm². Nykyisin voimassa olevan laskentamenetelmän lisäksi tarkasteltiin
rakennuksen energiatehokkuutta energiakertoimien avulla. Nämä energiatehokkuusarvot on esitetty myös taulukossa 6.12. Energiakertoimien avulla laskettu matalaenergiahotellin energiatehokkuusluku poikkeaa nykymenetelmällä lasketusta energiatehokkuusluvusta.
6.3.4 Hotellin lämmitysenergiankulutus
Hotellin lämmitysenergiankulutusta on tarkasteltu D5 laskentamenetelmällä sekä simulointiohjelma IDA ICE 4.0:n avulla. Hotellin tilojen lämmitysenergiantarvetta
bruttoalaa kohden on tarkasteltu eri laskentamenetelmillä käyttäen kahta eri lämmitysjärjestelmää. Kuvassa 6.12. on esitetty simuloinneissa tarkasteltu hotellisiiveke.
Taulukossa 6.13. on esitetty energiasimulointien sekä -laskelmien tulokset.
Kuva 6.12. Hotellin 3D-malli Ida Ice simulointiohjelmasta. Tarkemmin hotellista tutkittiin erillistä hotelli siipeä.
98
Taulukko 6.13. Koko hotellin ja hotellin osan tilojen lämmitysenergiankulutus, vertailu- ja matalaenergiarakennukselle rakennuksen lämmitysjärjestelmästä riippuen. Laskelmissa on käytetty vuoden 1979 Sodankylän säätä.
Hotelli kuluttaa huomattavasti enemmän energiaa määräystason mukaisilla ratkaisuilla kuin vastaava rakennus matalaenergiaominaisuuksilla. Tilojen lämmitysenergiankulutus oli nykymääräyksiä vastaavalla rakennuksella lähes puolet suurempi,
kuin matalaenergiahotellilla. Tämän lisäksi simuloinneissa käytettävällä vuosisäällä
on selvä merkitys hotellin lämmitysenergiantarpeeseen. Matalaenergiahotellin tilojen
lämmitysenergiankulutus Sodankylän 1979 säällä laskettuna on noin 15 % suurempi,
kuin vuoden 2004 säällä laskettu vastaava arvo. Koska kaikki hotellisiivekkeet eivät
ole ympärivuotisessa käytössä, pohdittiin sisälämpötilojen asettamista käytönaikaista
lämpötilaa matalammaksi käytönajan ulkopuolella. Tulosten perusteella on aiheellista asettaa hotellisiivekkeen sisälämpötila 21 °C:ta alemmaksi, hotellihuoneiden ollessa tyhjillään. Tällöin on mahdollista säästää 40 % lämmitysenergiankulutuksesta.
Kuvassa 6.13. on esitetty vertailu- ja matalaenergiahotellin lämpimän käyttöveden- ja
tilojen lämmitysenergiantarpeet kuukausittain, käyttäen Sodankylän vuoden 2004
säätietoja. Samassa kuvassa (kuva 6.13.) on esitetty myös kaksi tapausta, jossa on
laskennassa käytetty vuoden 1979 Sodankylän säätä ja toiseksi sellainen, jossa hotellisiiveke on tyhjillään. Käytön ulkopuolella hotelli lämmitetään ainoastaan + 10 °C ja
sisäiset lämpökuormat valaistuksesta ja ihmisistä on jätetty huomioimatta.
99
Kuva 6.13. Tilojen ja lämpimän käyttöveden lämmitysenergiantarve radiaattorilämmityksellä
vertailu- ja matalaenergiahotellille eri vuosisäätiedoilla. Matalaenergiahotellille on myös tarkasteltu tilojen lämmitysenergiantarvetta, kun sisälämpötila on 10 °C ja rakennus on tyhjillään.
6.3.5 Hotellin lämpöolot
Matalaenergiahotellin sisäolosuhteita tarkasteltiin IDA ICE 4.0-simulointiohjelman
avulla. Sisäolosuhteisiin vaikuttavat merkittävästi sisäiset lämpökuormat, jotka muodostuvat henkilöistä, rakennuksen sisällä olevista laitteista sekä valaistuksesta. Merkittävä vaikutus rakennuksen sisälämpötilaan on myös auringon lämpösäteilyenergialla. Kun rakennus on tiivis ja se rakenteiden lämmönläpäisykertoimet ovat hyviä,
tulee kiinnittää erityistä huomiota auringonsuojaukseen. Matalaenergiahotellin auringonsuojausta tarkasteltiin vaihtamalla ikkunoiden lämmönläpäisykerrointa (U-arvo)
ja auringon kokonaissäteilykerrointa (g-arvo) sekä käyttämällä ulkopuolisia säleitä,
sisäpuolisia sälekaihtimia tai ikkunatuuletusta (kuva 6.15.).
100
Kuva 6.14. Yksittäisen hotellihuoneen sisälämpötilat yhden vuorokauden aikana. Kuvassa verrataan eri ratkaisujen vaikutusta tilan lämpötilaan kesäajan mitoituspäivänä.
Kuva 6.15. Hotellin ikkunoiden auringonsuojaus on toteutettu lippojen ja säleiden avulla.
Hotellihuoneen sisälämpötilaan voidaan kesäaikana vaikuttaa erilaisten ratkaisujen
avulla. Mikäli ikkunan auringonläpäisykerroin on suuri, eikä ikkunoissa ole auringonsuojausta voi sisälämpötila kohota kesän hellepäivänä korkeaksi. Suojaamalla
hotellihuoneen ikkunat auringonsäteiltä, valitsemalla rakennukseen sopivat ikkunat
101
ja tuulettamalla tarpeenmukaisesti saadaan rakennuksen huoneiden sisälämpötilat
pysymään ihanteellisena kesäaikana.
Edellä
esitetyn
sisölämpötilatarkastelun
Sisäilmaluokituksen 2008
avulla.
lisäksi
tarkasteltiin
sisälämpötiloja
Matalaenergiahotellille tarkasteltiin
yhden
hotellihuoneen olosuhteita. Hotellihuone ei täyttänyt ikkunatuuletuksellakaan
sisäilmastoluokituksen 2008 sisäilmaluokkia S1 tai S2. Sisäilmastoluokituksen
sisäilmaluokka S3 toteutuu, mikäli rakennuksessa on ulkopuoliset lipat ja asukkaat
käyttävät ikkunatuuletusta tarvittaessa (kuva 6.16). Mikäli rakennuksessa ei ole
käytössä ikkunatuuletusta ja ulkopuolisia säleitä, rakennuksen operatiivinen
lämpötila ei täytä sisäilmaluokan S3 vaatimuksia (kuva 6.17). Tällöin sisälämpötila
on usein sallittua enimmäisarvoa suurempi. Tilojen suunnittelussa tulee kiinnittää
erityistä huomiota sisäisiin lämpökuormiin, tilojen lämmitysjärjestelmän säätö
ominaisuuksiin sekä ikkunan auringonsuojaukseen, jotta viihtyistät lämpöolosuhteet
voidaan saavuttaa. Liitteessä III on esitetty olohuoneen operatiiviset lämpötilat
sisäilmastoluokituksen luokkien S1 ja S2 taulukoissa.
Kuva 6.16. Matalaenergiahotellihuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän
säätiedoilla, kun rakennuksessa on ulkopuoliset säleet ja ikkunatuuletusta käytetään.
102
Kuva 6.17. Matalaenergiahotellihuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän
säätiedoilla, kun rakennuksessa ei ole ulkopuolisia säleitä eikä ikkunatuuletusta käytetä.
6.4 Yhteenveto rakennusten mallinnuksesta
Rakennuksen energiatehokkuustarkasteluissa simulointiohjelma antaa suuntaa rakennusten käytönaikaisesta energiankulutuksesta. Simulointimallilla lasketut tilanteet
poikkeavat kuitenkin todellisuudesta, sillä loma-asukkaiden käyttäytyminen vaikuttaa merkittävästi energiankulutukseen. Passiivitalolle ja matalaenergiahotellille asetettuihin energiatavoitteisiin on mahdollista päästä laskennallisten arvioiden perusteella. Eri rakennustyypeille lasketut tulokset ovat hyvin samansuuntaisia.
Energiatehokkuuden lisäksi rakennusten suunnittelussa ja toteutuksessa tulee kiinnittää huomiota rakennusten lämpöoloihin. Näihin voidaan vaikuttaa kesällä esimerkiksi ikkunoiden auringonsuojauksella ja ikkunalasin valinnalla. Huolimattomalla suunnittelulla loma-asuntojen lämpöolosuhteet eivät välttämättä ole viihtyisiä. Varsinkin
pienessä hotellihuoneessa suuret sisäiset lämpökuormat ja auringon lämpösäteily
voivat aiheuttaa tilaan epämukavat olosuhteet.
103
7 YHTEENVETO
Tässä työssä tarkasteltiin matalaenergiarakentamista Pohjois-Suomessa. Työ keskittyi passiivimökin ja matalaenergiahotellin energiankulutuksen ja lämpöolojen tarkasteluun simulointiohjelman avulla.
Työssä verrattiin kahdella eri säätiedostolla laskettuja tuloksia toisiinsa, jotka olivat
vuoden 1979 testisää ja Pohjois-Suomen vuosien 2001–2008 keskiarvoa vastaava
sää. Vuosien 2001–2008 keskiarvosäätä parhaiten kuvaa vuoden 2004 sää, joka valittiin simulointisääksi. Laskentasään valinta vaikuttaa merkittävästi lopputulokseen.
Rakennusten tilojen lämmitysenergiankulutus Sodankylän 1979 säällä laskettuna on
noin 13 % suurempi, kuin vuoden 2004 säällä laskettu vastaava arvo. Sään valinnan
lisäksi tilojen lämmitysenergiankulutukseen vaikuttaa rakennuksen suuntaus sekä
lämmitysjärjestelmän valinta. Myös talotekniikan tarpeenmukaisella ohjauksella voidaan merkittävästi vähentää rakennuksen energiankulutusta. Tämä voidaan tehdä
asettamalla käytönajan ulkopuolella sisälämpötila matalammaksi ja pienentämällä
ilmanvaihtuvuutta.
Työn alussa lomarakennuksille asetettiin passiivi- ja matalaenergiatavoitteet. Nämä
tavoitteet täyttyivät. Passiivitalo täytti lähes kaikilla lämmitysjärjestelmillä RIL 2492009 matalaenergiaoppaan tavoitteet vuoden 1979 laskentasäällä. Käyttämällä vuoden 2004 säätä RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan tavoitteet täyttyivät selvästi. Passiivitalo ei täyttänyt Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen määritelmää kokonaan.
Määritelmä täyttyi kuitenkin primäärienergiankulutuksen osalta riippuen lämmitysjärjestelmästä. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen passiivitalomääritelmän mukainen tilojen lämmitysenergiankulutuksen tavoitearvo ei täyty, kun laskelmissa käytetään vuoden 1979 säätä. Mikäli laskelmissa käytetään vuoden 2004 säätä, tilojen
lämäysenergiankulutuksen raja-arvo täyttyy lähes kaikilla lämmitysjärjestelmillä.
Näiden määritelmien lisäksi passiivitalo täytti myös tasauslaskelman matalaenergiatason.
Passiivimökin lisäksi myös matalaenergiahotelli täytti sille asetetut vaatimukset. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen passiivitalomääritelmän täyttymistä ei pohdittu
hotellin osalta. Hotelli täytti molemmilla lämmitysjärjestelmillä RIL 249-2009 matalaenergiaoppaan mukaan asetetut tavoitteet sekä vuoden 1979 että vuoden 2004 laskentasäällä. Lisäksi hotelli täytti myös tasauslaskelman matalaenergiatason. Edellä
esitettyjen vaatimusten lisäksi myös rakennuksille asetetut energiatehokkuusluokkavaatimukset täyttyivät. Passiivimökin ja matalaenergiahotellin energiankulutusta ver104
rattiin myös niitä vastaaviin nykymääräystason mukaisiin rakennuksiin. Rakennusten
tilojen lämmitysenergiankulutus oli nykymääräyksiä vastaavalla rakennuksella noin
30-40 % matalaenergiarakennuksen energiankulutusta suurempi.
Energiatehokkuuden lisäksi työssä tarkasteltiin rakennusten lämpöoloja. Matalaenergiahotellille ja passiivimökille tehtiin yhden kriittisen tilan lämpöolotarkastelu. Ensin
tiloja tarkasteltiin yhden päivän osalta. Tämän jälkeen kriittisille tiloille tarkasteltiin
sisälämpötiloja koko vuoden ympäri. Hyvällä suunnittelulla ja ikkunoiden passiivisten auringonsuojausten avulla loma-asuntojen lämpöolosuhteet voidaan pitää viihtyisinä ilman jäähdytystä. Tulisijat vaikuttavat myös lomamökkien lämpöolosuhteisiin
ja ostoenergiankulutukseen. Oikealla tulisijan valinnalla ja käytöllä voidaan pienentää ostoenergian määrää. Vääränlainen tulisija voi aiheuttaa epämiellyttävät lämpöolot rakennukseen.
Nykyisin käytössä olevan vuoden 1979 testisään korvaamista tulisi harkita. Vuosien
2001-2008 Sodankylän säät ovat olleet aikaisempaa testivuotta lämpimämpiä. Sodankylän vuoden 2004 sää vastaa parhaiten viime vuosien säitä. Myös muille paikkakunnille tulisi tehdä vastaava säätarkastelu. Sään valintaan tulee kiinnittää erityistä
huomiota simuloinneissa, sillä laskentasäällä on merkittävä vaikutus lopputulokseen.
Lisäksi nykyisin käytössä on useita toisistaan poikkeavia matalaenergiamääritelmiä.
Tämän vuoksi tulisi pohtia kansallisen virallisen matalaenergiamääritelmän muodostamista, jotta käsitteet yhdenmukaistuisivat.
105
8 LÄHDELUETTELO
[1]
BREEAM. BRE Environmental Assessment Method. [verkkodokumentti] 2009. [viitattu 8.2.2010] Saatavilla www.breeam.org.
[2]
Yan, D. & Song, F. & Yang, X. & Jiang Y. & Zhao, B. & Zhang, X. &
Liu, X. & Wang, X. & Xu, F. & Wu, P. & Gopal, V. & Dobbs, G. &
Sahm, M. An integrated modeling tool for simultaneous analysis of
thermal performance and indoor air quality in buildings. Building and
Environment [verkkolehti] 2008. Vol 43:3 s. 287–293.
[3]
Ympäristöministeriö, Asunto- ja rakennusosasto. D5 Suomen rakentamismääräyskokoelma - Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta - Ohjeet 2007. 2007. 72 s.
[4]
Equa. IDA Indoor Climate and Energy 4.0 - mallinnusohjelma. 2008.
Ohjelmanvalmistajan kotisivu: http://www.equa.se/.
[5]
Helsingin kaupunki ja Teknillinen korkeakoulu. KesEn: Yhdyskuntien
ja rakennusten energiaratkaisujen ja huollon yhteensovittaminen kokonaistaloudellisesti päästöjä minimoiden. [verkkodokumentti] 2008. [viitattu 25.5.2010] Saatavilla
http://innovatiivinenkaupunki.tkk.fi/projektit_alasivu22.html.
[6]
U.S. GREEN BUILDING COUNCIL. Leadership in Energy and Environmental Design [verkkodokumentti] 2009. [viitattu 8.2.2010] Saatavilla http://www.usgbc.org/DisplayPage.aspx?CMSPageID=1988.
[7]
Progman Oy. MagiCAD Room-ohjelma. 2010. Ohjelmanvalmistajan
kotisivu: http://www.progman.fi/fi/magicad-fi/applications-fi/room-fi.
[8]
Aalto-yliopiston teknillinen korkeakoulu.
Kestävä
matkailualue-
MATKA. [verkkodokumentti] 2009. [viitattu 13.1.2010] Saatavilla
http://matka.tkk.fi/fi/.
[9]
Lylykangas, Kimmo & Nieminen, Jyri. Passiivitalon määritelmä. Ohjeita passiivitalon arkkitehtisuunnitteluun. [verkkodokumentti] 2009.
[viitattu 1. 12 2010.] Saatavilla
http://www.passiivi.info/download/passiivitalon_maaritelma.pdf.
[10] Passivhaus Institut. [Verkkosivut] 2010 [viitattu 16.3.2010] Saatavilla
http://www.passiv.de/.
106
[11] Tekes - teknologian ja innovaatioiden kehittämiskeskus. RET muuttaa
energiateknisen rakentamisen. [verkkodokumentti] 2004. [viitattu
25.5.2010] Saatavilla
http://akseli.tekes.fi/opencms/opencms/OhjelmaPortaali/ohjelmat/CUB
E/fi/system/uutinen.html?id=564&nav=Uutisia&arkisto=true.
[12] Suomen Rakennusinsinööri Liitto. RIL - Suomen Rakennusinsinööri
Liitto.
[Verkkosivut]
2010
[viitattu
20.5.2010]
Saatavilla
http://www.ril.fi/.
[13] Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. C3 Suomen rakentamismääräyskokoelma - Rakennusten lämmöneristys - Määräykset
2010. 2008 10 s.
[14] Euroopan Parlamentti ja Euroopan Unionin Neuvosto. Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2002/91/EY. Euroopan yhteisöjen virallinen lehti, 2002. (14)
[15] Euroopan Yhteisöjen komissio. 2008/0223 (COD) – Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi - rakennusten energiatehokkuudesta.
Bryssel. 2008.
[16] Ympäristöministeriö. Energiatehokkuutta parantavat rakentamismääräykset annettu. [Verkkodokumentti] 2008 [viitattu 16.2.2010] Saatavilla http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=308006&lan=fi.
[17] Kalliomäki, Pekka. Energiamääräykset rakentamismääräyskokoelmassa 2010-2012-2015. [Verkkodokumentti] 2009. [viitattu 18.2.2010]
Saatavilla
http://www.ril.fi/web/files/kalliomaki_compatibility_mode.pdf.
[18] Jokisalo, Juha. On Desing Principles and calculation methods related
to energy performance of building in Finland. Espoo. Helsinki University of Technology. 2008. ISBN 978-951-22-9635-4 / ISSN 1795-2239.
[19] Yliniemi, Pertti. Asiantuntijaesittely. Lapland Hotels Oy.- Hotelliesittely ja keskustelu toimivasta hotellista. Olos, 27.1.2010.
[20] Hutila, Asko. Meteorologi. Sähköpostikeskustelu - Julkaisematon lähde.
Keskustelu käyty: 3.12.2009.
107
[21] Tilastokeskus. Sähkön ja lämmön tuotanto tuotantomuodoittain ja polttoaineittain vuonna 2008 [Verkkodokumentti] 2009. [viitattu 1.3.2010]
Saatavilla
http://www.stat.fi/til/salatuo/2008/salatuo_2008_2009-10-
21_tau_001_fi.html
[22] Tilastokeskus. Energian loppukäyttö sektoreittain. [Verkkodokumentti]
2009. [viitattu 11.1.2010] Saatavilla
http://pxweb2.stat.fi/Dialog/varval.asp?ma=030_ekul_tau_103_fi&ti=E
nergian+loppuk%E4ytt%F6+sektoreittain&p.
[23] Ympäristöministeriö. Rakennusten energiatehokkuusdirektiivin uusiminen käynnistyy. [Verkkodokumentti] 2009. [viitattu 10.3.2010] Saatavilla http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=313576&lan=FI.
[24] Laki rakennuksen energiatodistuksesta (487/2007)
[25] Ympäristöministeriön
asetus
rakennuksen
energiatodistuksesta
(765/2007)
[26] Ympäristöministeriö & Valtion teknillinen tutkimuskeskus & Motiva
Oy & Vesa Ville Mattila, Epiteetti. Rakentamismääräykset ohjaavat
energiatehokkaaseen rakentamiseen. 2009.
[27] Ympäristöministeriö. Rakennusten lämpöhäviön tasauslaskelma D32010. 2010
[28] Ympäristöministeriö. Tasauslaskentaopas 2007 - Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuuden osoittaminen. 2008. 107 s.
[29] Ympäristöministeriö. Energiatodistusopas 2007 - Rakennusten energiatodistus ja energiatehokkuusluvun määrittäminen. 2009. 147 s.
[30] Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. D2 Suomen rakentamismääräyskokoelma - Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto Määräykset ja ohjeet 2010. 2008 37 s.
[31] Kurnitski, Jarek. Raportti B85 - Rakennusten energiatehokkuuden osoittaminen kiinteistöveron porrastusta varten. Espoo. Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikka. B, 2009. ISBN 978-952-248-083-5 / ISSN 14552043.
[32] Ympäristöministeriö. Rakennuksen lämpöhäviön tasauslaskelma D32007. 2007.
108
[33] Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. RIL 249-2009 Matalaenergiarakentaminen. Saarijärvi. 2009. 291 s. ISBN 978-951-758-507-1/
ISSN 0356-9403.
[34] Passivhus.dk. Rådgivning Undervisning Certificering - Passivhus.dk.
[Verkkosivut]
2010
[viitattu:
16.3.2010]
Saatavilla
http://www.passivhus.dk/
[35] Passivhuscentrum. FEBY Kravspecifikation för Passivhus - Framtagen
inom Energimyndighetens program för Passivhus och lågenergihus.
Energimyndigheten. 2009.
[36] Motiva - Promise. Promise-ympäristöluokitus. [Verkkodokumentti]
2009 [viitattu 8.2.2010] Saatavilla www.promise-luokitus.fi
[37] European Comission - Joint Research Centre - Institute for Energy. The
European GreenBuilding Programme. [Verkkodokumentti] 2009 [viitattu 8.2.2010] Saatavilla
http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/greenbuilding/index.htm.
[38] DGNB. German Sustainable Building Council. [Verkkodokumentti]
2009 [viitattu 8.2.2010] Saatavilla
http://www.dgnb.de/en/certification/pathway-certification/index.php.
[39] Nieminen, Jyri. Ekopassi- Loma-asumisen ekotehokkuusratkaisut. Seminaariesitelmä. Espoo. 2010.
[40] Ilmatieteen laitos. Ilmastollinen vertailukausi 1971–2000. Keskilämpötila peräkkäisinä 10-vuotisjaksoina. [Verkkodokumentti] 2002. [viitattu
1.10.2009] Saatavilla http://www.fmi.fi/saa/tilastot_100.html.
[41] Hong, Tianzhen & Jiang, Yi. Stochastic Weather Model for Building
HVAC Systems. Building and Environment - Elsevir Sciennce Ltd.
[Verkkolehti] 1995, vol 30:1. s.521-532. [viitattu 1.4.2010]
[42] Guan, Lisa. Preparation of future weather data to study the impact of
climate change on buildings. Building and Environment - Elsevir
Sciennce Ltd. [Verkkolehti] 2009, vol 44:4. s.793-800. [viitattu
1.4.2010]
[43] Ilmatieteen laitos. Vuoden 2006 säätilastot. [Verkkodokumentti] 2006.
[viitattu 1.11.2010] Saatavilla http://www.fmi.fi/saa/tilastot_162.htmlv.
109
[44] Ilmatieteen laitos. Sään tekijät - Mittaustulokset. Sodankylän säänhavaintoasemalta, vuosien 2001-2008 mittaustulokset.
[45] Rakennustietosäätiö ja LVI keskusliitto. LVI 10-10276 - Lämmitystarveluku. 1998.
[46] Ilmatieteen laitos. Tunne termit. Ymmärrä säätiedotus. [Verkkodokumentti] 2009. [viitattu 9.11.2009] Saatavilla
http://www.fmi.fi/saa/index_6.html#4.
[47] Ilmatieteen laitos. Arctic Research Centre of the Finnish Meteorological Institute. [Verkkodokumentti] 2010 [viitattu 22.2.2010] Saatavilla
http://fmiarc.fmi.fi/.
[48] Valkeisenmäki, Iina. Ylläksen 3D- malli. Aalto-yliopiston teknillinen
korkeakoulu. Malli valmistettu osana MATKA-hanketta. [Verkkodokumentti] 2010 [viitattu 25.5.2010] Saatavilla
http://matka.tkk.fi/fi/ajankohtaista/uutiset/malli.dwg
[49] Duffie, John A & Beckman, William A. Solar engineering of thermal
processes. Canada. Wiley-Interscience. 1980. ISBN 0-471-05066-0.
[50] Ilmatieteen laitos. Sää ja ilmasto. Havaintoasemat. [Verkkodokumentti]
[viitattu 16. 2 2010.] Saatavilla http://www.fmi.fi/saa/havainto_20.html.
[51] Seppänen, Olli. Rakennusten lämmitys. Jyväskylä. SuLVI. 2001. ISBN
951-98811-0-7
[52] Ilmatieteen laitos. Säävuosi 2004 oli yleisilmeeltään sateinen. [Verkkodokumentti] 2004. [viitattu 2.10.2009] Saatavilla
http://www.fmi.fi/uutiset/index.html?A=1&Id=1104478293.html.
[53] Valkeisenmäki, Iina. MATKA-hankkeen toistaiseksi julkaisematon materiaali. Aalto-yliopiston teknillinen korkeakoulu. Espoo. 2010.
[54] Lemminkäinen Oy. Koy Rukan Salmenhovi- Rakennuksen pääpiirustukset. Kuusamo. 2009.
[55] Lemminkäinen Talo Oy. Asunnot.fi.-Koy Rukan Salmenhovi. [Verkkodokumentti] 2010 [viitattu 25. 2 2010.] Saatavilla
http://www.asunnot.fi/Koy_Rukan_Salmenhovi#perustiedot.
110
[56] Valkeisenmäki, Iina & Jokiranta, Minna. Matkailu yhdyskuntarakenteessa-MATKA. Arkktehtuurikilpailu. [Verkkodokumentti] 2010. [viitattu 15.1.2010] Saatavilla
http://matka.tkk.fi/fi/yllaksen_arkkitehtuurikilpailu/rakentamistapamalli
t.pdf.
[57] Lapin Liitto. Matkailutilastot. [Verkkodokumentti] 2009 [viitattu
13.11.2009] Saatavilla:
http://www.lapinliitto.fi/fi/julkaisut_ja_tilastot/tilastot
[58] Sosiaali- ja terveysministeriö. Asumisterveysohje. Helsinki. Edita Prima
Oy. 2003. ISBN 952-00-1301-6 / ISSN 1236-116X.
[59] Sisäilmayhdistys. Sisäilmastoluokitus 2008. 2008. ISBN 978-952-523934-X / ISSN 1237-1866.
[60] Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. D3 Suomen rakentamismääräyskokoelma - Rakennusten energiatehokkuus - Määräykset ja ohjeet 2010. 2008. Helsinki.
[61] Suomen Standardisoimisliitto SFS. SFS EN 15251:2007 (E). 2007 Helsinki. ICS 91.140.01.
[62] Rakennuskirja Oy. LVI 73-40016 - Auringon säteilykuorman pienentämismahdollisuudet rakennuksissa. 1991.
[63] Nieminen, Jyri. Kuopion Kaupunki. [Verkkodokumentti] 2010 [viitattu
24.5.2010]
Saatavilla
http://www.kuopio.fi/attachments.nsf/Files/131008095229990/$File/No
llaenergiatalo_vtt.pdf?OpenElement
[64] Janson, Ulla. Passive houses in Sweden - Experiiences from desing and
construction phase. Lund. KFS AB, 2008. ISBN 978-91-85147-24-3 /
ISSN 1651-8136.
[65] Hyresbostäder i Växjö AB. Hyresbostader - Portvakten Söder. [Verkkodokumentti]
2009.
[viitattu
24.5.201.]
Saatavilla
http://www.hyresbostaderivaxjo.se/Documents/Hyresbostader/Docume
nts/PVS%20folder%.
[66] Rakennustietosäätiö RTS ja LVI Keskusliitto. LVI 11-10332 Lämpöpumput. 2002.
111
[67] Rakennustietosäätiö RTS ja LVI Keskusliitto. LVI 13-10261 Vesikiertoinen lattialämmitys. 1996
[68] Peijo, Pekkonen. Sähköpostikeskustelu. HAATO HM 150 Lämpöhäviöteho - Julkaisematon lähde. Keskustelu käyty: 7.4.2010.
[69] Vinha, J & Korpi, M. & Kalamees, T. & Jokisalo, J. & Eskola, L. & Palonen J. & Kurnitski, J. & Aho, H. & Salminen, M. & Salminen, K. &
Keto, M. Asuinrakennusten ilmanpitävyys, sisäilmasto ja energiatalous.
Tampereen teknillinen yliopisto, Rakennustekniikan laitos ja Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikan laboratorio, 2008.
[70] The European Green Building Programme. Building Envelope Technical Module. Politecnico di Milano
[71] Rakennustietosäätiö RTS. RT 80-10974, Teollisesti valmistettujen
asuinrakennusten ilmanpitävyyden laadunvarmistusohje. 2009.
[72] Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. D3 Suomen rakentamismääräyskokoelma - Rakennusten energiatehokkuus - Määräykset ja ohjeet 2007. 2007. Helsinki.
[73] Ympäristöministeriö - Asunto- ja rakennusosasto. Ympäristöministeriön
moniste 122 - Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto lämpöhäviöiden tasauslaskennassa. Helsinki. 2003.
[74] Rakennustietosäätiö RTS ja LVI-Keskusliitto. LVI 30-10349 Ilmanvaihtojärjestelmän ominaissähköhehokkuus SFP. 2002.
[75] Adato Energia Oy. Kotitalouksien sähkönkäyttö 2006. 2008. ISBN 978952-9696-41-3.
[76] Seppänen, Olli. Ilmastointitekniikan perusteet. Espoo. Kirjapaino Kiitorata Oy. 1996. ISBN- 951-96098-0-6.
[77] Yliniemi, Pertti. Asiantuntijaesittely. Lapland Hotels Oy.- Lomaasukkaiden tulisijan käyttö. Ylläs, 22.4.2010.
[78] Rakennustietosäätiö ja LVI-keskusliitto. LVI 10-40045 Tulisijalämmitys. 2000.
[79] Hyytiäinene, Heikki. Pientalon tulisijat. Tampere. Rakennustieto Oy.
2000. ISBN 951-682-587-7.
112
[80] Savumax
Oy.
Savupiippuvaraajat.
[Verkkodokumentti]
[viitattu
3.3.2010] Saatavilla http://www.savumax.fi/savupiippuvaraajat.php.
[81] TV-TALO 2009. Tulisijat ja hormit Valkeakosken passiivitalossa.
[Verkkodokumentti]
[Viitattu:
3.3.2010.]
Saatavilla
http://www.tvtalo.fi/tietoa/uutiset/fi_FI/24-04-09_hormit/
[82] Divaani. Kaipaatko tulen tunnelmaa? [Verkkodokumenti] [viitattu:
3.3.2010.] Saatavilla
http://www.mtv3.fi/koti/divaani/poimi_ideat_4_tapaa_toteuttaa.shtml?7
38460.
[83] VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka. Tutkimusraportti RTE4396/02
- Matalaenergiaharkkotalo, LVIS-suunnitteluohje. Espoo. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. 2002.
[84] Alakangas, Eija & Erkkilä, Ari & Oravainen, Heikki. Tehokas ja ympäristöä säästävä tulisijalämmitys. Jyväskylä. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, 2008. ISBN 978-951-38-7142-0.
[85] Shemeikka, J. & Laitinen, A. & Klobut, K. RET D5 Lämmitysjärjestelmien laskennan taulukot - Selitykset ja taustaoletukset. Espoo. Valtion
teknillinen tutkimuskeskus, Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka, 2004.
[86] Saastamoinen, Jaakko & Tuomaala, Pekka & Paloposki, Tuomas &
Klobut, Krzysztof. Simplified dynamic model for heat input and output
of heat storing stoves. [Verkkolehti] Applied Thermal Engineering,
2005, Vol 25:17-18. s. 2878-2890.
[87] Rakennustietosäätiö RTS. LVI 10-10102 Lämmönjakojärjestelmän vaikutus pientalon energiankulutukseen. 1988.
113
LIITE I
PASSIIVIMÖKIN LÄMMITYSENERGIANKULUTUSARIVO KUUKAUSITTAIN
LIITE II
PASSIIVIMÖKIN SISÄILMASTOLUOKITUS 2008 TARKASTELU
Kuva 1. Passiivimökin olohuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän säätiedoilla,
kun
rakennuksessa
on
ulkopuoliset
säleet
ja
ikkunatuuletusta
käytetään.
Sisäilmastoluokituksen 2008 S1-luokan tarkastelu.
Kuva 2. Passiivimökin olohuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän säätiedoilla,
kun
rakennuksessa
on
ulkopuoliset
Sisäilmastoluokituksen 2008 S2-luokan tarkastelu.
säleet
ja
ikkunatuuletusta
käytetään.
LIITE III
HOTELLIN SISÄILMASTOLUOKITUS 2008 TARKASTELU
Kuva 1. Hotellihuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän säätiedoilla, kun
rakennuksessa on ulkopuoliset säleet ja ikkunatuuletusta käytetään. Sisäilmastoluokituksen
2008 S1-luokan tarkastelu.
Kuva 2. Hotellihuoneen operatiiviset sisälämpötilat vuoden 2004 Sodankylän säätiedoilla, kun
rakennuksessa on ulkopuoliset säleet ja ikkunatuuletusta käytetään. Sisäilmastoluokituksen
2008 S2-luokan tarkastelu.