44

Kokonaisenergiatarkastelun vaikutus suunnitteluprosessiin – pääsuunnittelijan rooliKimmo Lylykangas, arkkitehti SAFATutkimuspäällikköAalto-yliopiston Teknillinen korkeakouluArkkitehtuurin laitos, Puurakentaminenkimmo.lylykangas@arklylykangas.com

kaannusta saattaa aiheuttaa eri pinta-alojen käyttö: esimerkiksi bruttoalan tai nettolattiapinta-alan ero vaikuttaa merkittävästi lopputulokseen. Tunnuslu-vut eivät siten aina ole suoraan vertailukelpoisia, vaikka laskenta perustuisikin kokonaisenergiatar-kasteluun. Suomessa on käytetty sekä rakennuk-sen ET-luvun että passiivitalokriteerien laskennassa standardin SFS 5139 mukaista bruttopinta-alaa, jos-ta on vähennetty rakennuksen tai rakennusryhmän lämmittämättömien tilojen osuus. [2]

Vuoden 2012 määräysten lausuntoversiossa esi-tetään käytettäväksi pinta-alana lämmitettyä net-toalaa. Tämä muutos parantaa tulosten vertai-lukelpoisuutta siinä mielessä, että se eliminoi seinärakenteen paksuuden vaihtelun vaikutuksen tunnuslukuun.

EnergiankulutusRakennuksen energiankulutus on toteutunut ener-gian käyttö rakennuksessa. Rakennuksen käyttö ja vuotuiset säätilan vaihtelut vaikuttavat huomat-tavasti vuotuiseen energiankulutukseen, ja tämän vuoksi kokonaisenergiatarkastelun tavoite kannat-taa asettaa ominaisenergiankulutuksena, joka las-ketaan standardikäytön perusteella.

Eroa on myös sillä, asetetaanko energiatehok-kuustavoite energiantarpeelle vai ostoenergialle. Kompensaatiokeinoina toimivat suunnitteluratkai-sut ovat hieman erilaiset.

EnergiantarveRakennuksen energiantarve koostuu tilojen lämmi-tystarpeesta, käyttöveden lämmitystarpeesta, säh-köenergiantarpeesta sekä jäähdytystarpeesta. [3] Talotekniset järjestelmät mitoitetaan vastaamaan energiantarvetta terveellisten ja hyvän asumismu-kavuuden mukaisten sisäolosuhteiden ylläpitämi-seksi.

Tilojen lämmitystarve on suureksi osaksi seura-usta arkkitehtisuunnittelun ratkaisuista, ja suunnit-teluratkaisujen vaikutus lämmitysenergiantarpee-seen on syytä tuntea. Tilojen lämmitystarpeen laskennassa ei kuitenkaan huomioida lämmitysjär-jestelmän häviöitä tai lämmityslaitteen hyötysuh-detta, joten esimerkiksi lämpöpumppu ei pienennä

1 KokonaisenergiatarkasteluRakennusten suunnittelussa ollaan siirtymässä ko-konaisenergiatarkasteluun. Käytännössä tämä tar-koittaa sitä, että energiatehokkuustavoite tai -vaa-timus asetetaan suunniteltavalle kokonaisuudelle yksittäisten järjestelmien, rakennusosien tai tuot-teiden sijaan. Rakennusten tulevaa energiankäyt-töä tarkastellaan laskennallisesti jo suunnittelu-vaiheessa, ja suunnitteluprosessi tähtää muiden asetettujen tavoitteiden lisäksi määräyksissä tai va-paaehtoisesti asetetun energiatehokkuustavoit-teen täyttämiseen.

Kokonaisenergiatarkastelua toteutetaan Suo-messa tälläkin hetkellä passiivitalojen suunnittelus-sa, ja se otetaan käyttöön kaikessa uudisrakentami-sessa vuonna 2012 SRakMK osan D3 uudistuksen myötä. Useimmissa muissa Euroopan maissa kan-salliset, rakennusten energiatehokkuutta koskevat määräykset perustuvat jo kokonaisenergiatarkas-teluun. [1]

Kokonaisenergiatarkastelua tarvitaan nytkin sil-loin, kun suunnittelutyön tilaaja asettaa vaatimuk-seksi esimerkiksi A-energiatehokkuusluokan. Silloin U-arvojen tai lämpöhäviöiden tarkastelu ei riitä, vaan ET-luku on laskettava jo luonnossuunnitel-masta. Suunnitelmaa on sitten tarvittaessa muutet-tava niin, että asetettu tavoite täyttyy.

Kokonaisenergiatarkastelu antaa kokonaisval-taisen kuvan rakennuksen energiankäytöstä. Yhtä hyvään energiatehokkuuteen voidaan päästä mo-nin eri keinoin. Hankekohtaisesti voidaan painot-taa erilaisia keinoja asetettujen vaatimusten saa-vuttamiseen. Kustannusoptimointia voidaan tehdä aiempaa tehokkaammin, sillä investointikustan-nuksiltaan erihintaisilla ulkovaipan ja taloteknii-kan ratkaisuilla on erilainen painoarvo rakennuksen energiankäytössä.

1.1 AvainkäsitteitäRakennuksen energiatehokkuus voidaan ilmais-ta erilaisten tunnuslukujen avulla. Kokonaisener-giatarkastelun tulos ilmoitetaan yleensä yksikössä kWh/(m²a), joka ilmaisee kalenterivuoden aikana käytetyn energian pinta-alayksikköä kohden. Se-R

aken

taja

in k

alen

teri

2011

| ©

Rak

ennu

stie

tosä

ätiö

RTS

, Rak

ennu

stie

to O

y ja

Rak

ennu

smes

tarit

ja in

sinö

örit

AM

K R

KL

ry

45

rakennuksen lämmitysenergiantarvetta. Sen sijaan tehokas lämmön talteenotto ilmanvaihtojärjestel-mässä alentaa tilojen lämmitysenergiantarvetta – samoin kuin esimerkiksi ulkovaipan hyvä ilmanpi-tävyys, hyvä lämmöneristys, ihmisistä ja laitteista saatava lämpöenergia tai sisätiloja ikkunoiden läpi lämmittävä passiivinen aurinkoenergia. Kiinteis-tön mahdollista omaa energiantuotantoa ei lasketa mukaan energiantarpeeseen. Tilojen lämmitystarve on keskeinen kriteeri passiivirakentamisessa.

OstoenergiaOstoenergialla tarkoitetaan rakennukseen sähkö-verkosta, kaukolämpöverkosta, kaukojäähdytysver-kosta ja polttoaineena tuotua energiaa. Ostoenergia koostuu lämmitys-, ilmanvaihto- ja jäähdytysjärjes-telmien sekä sähkölaitteiden ja valaistuksen energi-ankulutuksesta. [4] Ostoenergiaan lasketaan siten myös järjestelmähäviöt ja esimerkiksi lämpöpum-pun hyötysuhde. Ostoenergian ominaiskulutus las-ketaan tyypilliselle käytölle ja vakioidulla säädatalla, joten säätilan vaihtelut tai muutokset rakennuksen käytössä eivät vaikuta tähän rakennustyypeittäin laskettavaan tunnuslukuun.

Netto-ostoenergiaa laskettaessa ostoenergi-an ominaiskulutuksesta vähennetään kiinteistös-tä muualle viety energia. Muualle viety energia voi olla esimerkiksi kiinteistössä tuotettua ja verkkoon syötettävää aurinko- tai tuulienergiaa. Esimerkiksi puun polttaminen on myös kiinteistökohtaista uu-siutuvaa energiantuotantoa, mutta sen viemises-tä ei saada tässä yhteydessä hyötyä, koska energia

tuodaan rakennukseen polttoaineena – aivan kuten esimerkiksi öljylämmityksessä.

PrimäärienergiaPrimäärienergialla tarkoitetaan energialähdettä muunto- ja kuljetusprosessin alkupäässä. Raken-nuksessa käytettävät eri energiamuodot ovat tässä suhteessa eriarvoisia.

Rakennuksen käytön aiheuttama laskennalli-nen primäärienergiankulutus saadaan kertomal-la rakennuksen ostoenergia energiamuodoittain primäärienergiakertoimella. Energiantuotantora-kenteen vuoksi kertoimet ovat eri maissa erilaisia. Kunkin energiamuodon primäärienergiakerroin vastaa kyseisen energiamuodon siirto- ja muunto-prosessissa tapahtuvia häviöitä. Yhtä ostoenergian yksikköä vastaa siis aina suurempi määrä primääri-energiaa. [5] Silloin kun tarkoitetaan uusiutumaton-ta primäärienergian osuutta, primäärienergiaker-roin voi olla myös alle yhden.

Primäärienergiakertoimet ovat tässä suhteessa erilaiset kuin uusissa määräyksissä käytettävät ener-giamuotojen kertoimet, jotka perustuvat kunkin energiamuodon ominaispäästöihin. Energiamuo-don kerroin voi olla myös pienempi kuin yksi – toi-sin kuin kokonaisprimäärienergiakerroin. Primääri-energiakerroin ja energiamuodon kerroin ohjaavat huomioimaan rakennuksessa käytettävän energi-an laadun. Kertoimella on energiankäyttöä ohjaa-va vaikutus, ja sen vuoksi kansallisesti määriteltä-vä kerroin voidaan poliittisella päätöksellä asettaa myös laskennallisesta arvosta poikkeavaksi.

Kuva 1. Energiantarve, ostoenergia ja primäärienergia.Rak

enta

jain

kal

ente

ri 20

11 |

© R

aken

nust

ieto

säät

iö R

TS, R

aken

nust

ieto

Oy

ja R

aken

nusm

esta

rit ja

insi

nöör

it A

MK

RK

L ry

46

Kokonaisprimäärienergiantarve on yksi passiivi-talon kriteereistä. Suomalaisissa passiivitalokohteis-sa primäärienergialaskenta on ollut suuntaa anta-vaa, sillä kansalliset primäärienergiakertoimet ovat määrittelemättä.

1.2 Kokonaisenergiatarkastelu uusissa määräyksissä

Vuonna 2012 on tavoitteena saattaa voimaan mää-räysuudistus, jossa rakennusten energiatehok-kuustavoitteet asetetaan kokonaisenergiatarkaste-lun kautta. Kyseessä on tervetullut rakenteellinen muutos, joka on oikeastaan välttämätön raken-nuskannan energiatehokkuuden parantamisek-si. Nykyisissä määräyksissä (2010) on asetettu vä-himmäisvaatimus yksittäisen rakennusosan tai tuotteen lämmöneristävyydelle. Erilaisten suunnit-teluratkaisujen merkitys on huomioitu laskemal-la suunnitellun rakennuksen lämpöhäviöt suhtees-sa vertailulämpöhäviöön tasauslaskelmassa, joka on mahdollistanut kompensaatiomenettelyn. Läm-möneristävyydeltään huonomman suunnittelurat-kaisun aiheuttamat lämpöhäviöt on voinut korvata jonkin toisen rakennusosan tai ilmanvaihtojärjestel-män lämmön talteenoton parannuksilla.

Kokonaisenergiatarkastelu itse asiassa jatkaa kompensaatiolaskennasta tuttua ajattelua ja laa-jentaa sen koko rakennuksen energiankäyttöä kos-kevaksi.

Uusien määräysten kaavaillaan asettavan tavoit-teen rakennuksen netto-ostoenergialle. Lasken-ta vastaa pitkälti energiatehokkuusluvun määritel-mää, mutta nyt eri energiamuodot saavat niiden päästövaikutusta kuvaavan kertoimen. [6] Tällä ta-valla myös käytettävän energian laatu huomioi-daan laskelmassa ja tunnusluku kuvaa aiempaa ko-konaisvaltaisemmin rakennuksen energiankäyttöä.

Netto-ostoenergiankulutusta voidaan pienen-tää esimerkiksi ulkovaipan suunnitteluratkaisuilla, tehokkaalla lämmön talteenotolla ilmanvaihdosta, passiivisella aurinkoenergian hyödyntämisellä tai lämpöpumppujen avulla. Myös rakennuksen oma energiantuotanto pienentää netto-ostoenergian määrää.

1.3 Kokonaisenergiatarkastelu passiivitalon suunnittelussa

Passiivitalon suunnittelussa ja toteutuksessa nou-datetaan vapaaehtoista energiatehokkuustavoi-tetta, joka käsittää kolme pääkriteeriä: 1) tilojen lämmitysenergiantarve, 2) rakennuksen kokonais-primäärienergiantarve ja 3) rakennuksen ulkovai-pan ilmavuotoluku. Passiivitalon suunnittelussa käytetään aina kokonaisenergiatarkastelua.

Kansainvälisesti käytetty passiivitalon määritel-mä perustuu mitoitukseen, joka mahdollistaa ilman-vaihtolämmityksen käyttämisen tilojen lämmön-jakojärjestelmänä. Passiivitalon kehittäjät pitävät tätä kustannusoptimina, jossa lämmityskustannuk-set pienenevät oleellisesti tavanomaisiin ratkaisui-hin nähden, mutta rakennuskustannukset pysyvät silti kohtuullisina. Passiivitalon lämmönjakojärjes-telmänä voidaan kuitenkin käyttää myös muita rat-kaisuja.

Kansainvälisesti käytetyn passiivitalomääritel-män tunnusluvut lasketaan huonealojen summa-na (englanniksi treated floor area). Energiantarpeen laskennassa on aina käytettävä erityisesti passiivita-lojen energialaskentaan kehitettyä PHPP-ohjelmaa.

Suomalaisissa passiivitalohankkeissa on yleisim-min käytetty VTT:n tutkijoiden ehdottamia kansal-lisia kriteereitä, joissa vuotuinen energiantarve las-ketaan bruttoalaa kohden. Suomalaiskriteerit ovat ankarammista sääolosuhteista johtuen jonkin ver-

KANSAINVÄLINEN MÄÄRITELMÄ

SUOMALAINENMÄÄRITELMÄ

Etelä-rannikkko

Maan keskiosat

Pohjois-Suomi

Tilojen lämmitysenergiantarve kWh/(m²a) ≤ 15 ≤ 20 ≤ 25 ≤ 30

Kokonaisprimäärienergiantarve kWh/(m²a) ≤ 120 ≤ 130 ≤ 135 ≤ 140

Ilmavuotoluku n50 1 / h ≤ 0.6 ≤ 0.6 ≤ 0.6 ≤ 0.6Laskennassa käytettävä pinta-ala "treated �oor area" ¹ bruttoalaLaskentamenetelmä PHPP ² vapaasti valittavissa

1) "treated �oor area" on rakennuksen nettolattia-pinta-ala, joka lasketaan käytännössä huonealojen summana.

PASSIIVITALO

²) PHPP = Passivhaus Projektierungs Paket on excel-pohjainen, Passivhaus Institutin kehittämä energia-laskentaohjelma.

Kuva 2. Kansainvälinen ja suomalainen passiivitalomääritelmä (VTT:n tutkijoiden ehdotus PEP-Promotion of European Passive Houses -tutkimushankkeessa).R

aken

taja

in k

alen

teri

2011

| ©

Rak

ennu

stie

tosä

ätiö

RTS

, Rak

ennu

stie

to O

y ja

Rak

ennu

smes

tarit

ja in

sinö

örit

AM

K R

KL

ry

47

ran kansainvälisesti käytettyjä kriteereitä lievem-mät. Lisäksi suomalaismääritelmä jakaa maan poh-jois-eteläsuunnassa kolmeen vyöhykkeeseen, joissa kriteerit ovat erilaiset. Laskentatyökalu on vapaasti valittavissa.

Sekä kansainvälinen että suomalainen passiivi-talomääritelmä asettavat vuotuiselle tilojen lämmi-tysenergiantarpeelle lattianeliömetriä kohti lasket-tavan kriteerin, joka erikokoisten passiivitalojen on saavutettava. Kriteerin saavuttaminen on haasta-vampi pienelle rakennukselle kuin suurelle. Pienes-sä rakennuksessa lämpöhäviöitä aiheuttavaa ulko-vaippaa on suhteessa lämmitettävään tilavuuteen enemmän kuin suuressa rakennuksessa. [7]

Matalaenergiarakentamisen käsikirja RIL 249-2009 esittää hieman edellä kuvatusta poikkeavan määritelmän, jossa suomalaisen passiivitalon kri-teerit on pyritty asettamaan yhdenmukaisella taval-la käytössä oleviin kansallisiin laskentakäytäntöihin nähden. Kriteeri on siinä asetettu ensisijaisesti os-toenergialle.

1.4 Nollaenergiatalon kokonaisenergia- tarkastelu

Vaikka nollaenergiatalon määritelmä ei ole vielä täysin vakiintunut, on tämänkaltaisen rakentamisen ratkaisuja syytä pohtia jo nyt. Rakennusten Energia-tehokkuusdirektiivi nimittäin edellyttää kaiken uu-disrakentamisen toteuttamista Euroopan unionin jäsenmaissa lähes nollaenergiarakentamisena vuo-den 2020 jälkeen – jo kymmenen vuoden kuluttua. [8] Direktiivin tarkoittama energiankulutus ei sisällä huoneisto- tai kotitaloussähköä.

Vuoden 2012 määräysuudistus valmistaa hyvin rakennusalaa nollaenergiarakentamiseen. Netto-ostoenergia on nollaenergiatalossa nolla. Kiinteis-tössä vuosittain tuotettavan energian määrä vas-taa siis kiinteistöön ostettavan energian määrää. ”Lähes nollaenergiatalossa” tämän vähennyslas-kun ei siis tarvitse päätyä aivan nollaan. Lisäksi ra-kennuksen omaksi energiantuotannoksi voidaan todennäköisesti laskea myös lähialueella tuotettu energia. Direktiivi ei siis suinkaan edellytä ostoener-gian ominaiskulutuksen painamista nollaan vaan hajautettua energiantuotantoa. Mitä pienemmäk-si ostoenergian ominaiskulutus nollaenergiatalossa saadaan, sitä pienempi ja edullisempi energiantuot-tojärjestelmä tarvitaan. Käytännössä useat toteute-tut nollaenergiatalot ovat passiivitaloja, joihin on integroitu ostoenergian ominaiskulutusta vastaava energiantuottojärjestelmä.

Nollaenergiatalon määritelmä ja direktiivin vaa-timus täsmentyvät lähivuosina. Joka tapauksessa nollaenergiatalon suunnitteluun tarvitaan aina ko-konaisenergiatarkastelua, jossa rakennuksen osto-

energiaa tarkastellaan suhteessa kiinteistö- ja alue-kohtaiseen energiantuottoon.

2 Energiankulutukseen vaikuttavat suunnitteluratkaisut

Kokonaisenergiatarkastelun tulos on seurausta suunnitteluratkaisuista, jotka tehdään eri suunnit-telijoiden toimesta. Tämän johdosta pääsuunnitte-lija on merkittävässä asemassa ja suunnitteluyhteis-työn merkitys korostuu.

Energiatehokkuustavoitteena voi olla määräys-ten minimivaatimus, mutta vaikuttaa siltä että yhä useammin rakennushankkeelle päätetään omaeh-toisesti asettaa vaativampi tavoite. Koska tavoitteel-la on yleensä kustannusvaikutuksia, energiatehok-kuustavoitteesta päättää tilaaja. Pääsuunnittelijan on varmistettava, että suunnittelutyön tilaaja ym-märtää asetetun energiatehokkuustavoitteen si-sällön ja kustannusvaikutukset. Samoin pääsuun-nittelijan on varmistettava, että suunnittelijoilla on asetetun energiatehokkuustavoitteen edellyttämä osaaminen. Hankkeeseen tarvitaan energialasken-nasta vastaava taho, jonka on varauduttava osallis-tumaan vuorovaikutteiseen suunnitteluprosessiin energialaskelmia päivittämällä ja tuloksia analysoi-malla.

2.1 Tilojen lämmitysSuurin osa suomalaisten rakennusten vuotuisesta energiankulutuksesta muodostuu tilojen lämmityk-sestä. Rakentamismääräysten asteittainen kiristämi-nen on viime vuosikymmenten aikana systemaatti-sesti pienentänyt lämmitysenergian tarvetta.

Määräykset ovat kohdistuneet ulkovaippaan, il-mavuotoon ja ilmanvaihtojärjestelmään.

Energiatehokkaimmissa koerakennuksissa tilojen lämmitystarve on saatu jo niin pieneksi, että esimer-kiksi käyttöveden lämmitys muodostaa vuositasol-la tilojen lämmitystä suuremman osan laskennalli-sesta energiankulutuksesta. Yleisesti ottaen tilojen lämmitysenergia on yhä kuitenkin se osatekijä, jos-sa suurimmat energiansäästöt ovat mahdollisia. Toi-saalta se on myös seurausta huomattavan monen eri suunnitteluratkaisun yhteisvaikutuksesta.

ArkkitehtuuriArkkitehtisuunnitelmissa lämmitysenergiatarpee-seen vaikuttavia ratkaisuja ovat erityisesti raken-nuksen sijoittelu, suuntaus, lämmöneristetyn ulko-vaipan muoto ja ikkunapinta-ala. Energialaskenta voi yleensä alkaa vasta arkkitehdin ensimmäisten luonnosten valmistuttua. Ensimmäinen luonnos voi siten tarjota paremman tai huonomman lähtö-kohdan energiatehokkuustavoitteen saavuttami-selle. Luonnosvaiheen valinnoilla on mahdollisuus

Rak

enta

jain

kal

ente

ri 20

11 |

© R

aken

nust

ieto

säät

iö R

TS, R

aken

nust

ieto

Oy

ja R

aken

nusm

esta

rit ja

insi

nöör

it A

MK

RK

L ry

48

vaikuttaa valmiin rakennuksen energiantarpeeseen enemmän kuin missään muussa myöhemmässä suunnittelun vaiheessa.

Arkkitehtisuunnittelun ratkaisujen merkitys ko-konaisenergiatarkastelussa on sitä suurempi, mitä pienempään lämmitysenergiantarpeeseen suunnit-telussa tähdätään. Pientalon arkkitehtisuunnittelun ratkaisut vaikuttavat jo tavanomaisissakin ratkai-suissa rakennuksen ET-luokkaan. [9] Ensimmäisten passiivitalojen ET-luku on ollut huomattavasti A-luokan raja-arvoa parempi. Kun energiatehokkuus-tavoite on vaativa, on välttämätöntä että arkkitehti-suunnittelu tukee tavoitteen toteuttamista. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että energiatehokkaan ra-kennuksen on aina oltava pieni-ikkunainen ja muo-doltaan kompakti – tähän ajaudutaan oikeastaan juuri silloin kun energialaskentaa ei hyödynnetä energiatehokkaan rakennuksen suunnittelussa. Ko-konaisenergiatarkastelu osoittaa eri ratkaisujen pai-noarvot ja auttaa löytämään tarkoituksenmukaiset kompensaatiokeinot arkkitehtonisesti laadukkai-den ja toimivien ratkaisujen toteuttamiseen silloin-kin kun ominaisenergiankulutus halutaan erittäin pieneksi.

Samalla kun uusien rakennusten lämmitystarve muodostuu yhä pienemmäksi, tilojen viilennystar-ve kasvaa. Vaarana on, että lämmitysenergiassa saa-vutettu säästö menetetään rakennuksen kesäaikai-seen viilennykseen. Arkkitehtisuunnittelun keinoin koneellisen viilennyksen tarve voidaan minimoida ja useissa tapauksissa kokonaan välttää. Energialas-kentaohjelmat laskevat yleensä ylilämpenemisen ja ilmoittavat prosentteina sen ajan, jona sisälämpöti-la nousee asetetun lämpötilarajan yläpuolelle. Yli-lämpenemistä vähennetään tehokkaasti esimerkiksi auringonsuojalasein, ulkopuolisin kaihtimin tai var-jostavin rakentein, joiden mitoitus voidaan lasken-nallisesti optimoida. Tavoitteena on hyödyntää au-ringon lämpö passiivisesti lämmityskauden alussa ja lopussa, mutta välttää kesäajan ylilämpeneminen.

Ulkovaipan tekniset ominaisuudetKokonaisenergiatarkastelussa kompensaatiokei-not on valittava harkiten. Tyypillisesti esimerkiksi monimuotoisen rakennusmassan tai suuren ikku-napinta-alan aiheuttamaa lämpöhäviötä halutaan kompensoida ulkovaipan lämmöneristyksellä. Tiet-tyyn määrään saakka se onkin usein järkevää. Mikäli suunnittelussa kuitenkin päädytään tämän johdos-ta epätavanomaisiin rakenneratkaisuihin, poikke-uksellisen suuriin lämmöneristedimensioihin tai muunlaisiin ratkaisuihin, joiden rakennusfysikaa-lisesta toimivuudesta ei ole täyttä varmuutta, on syytä pyytää rakenteiden toimivuudesta lausunto tai teettää erillinen selvitys asiantuntijataholla, esi-merkiksi alan tutkimuslaitoksessa. Pääsuunnitteli-

ja arvioi tapauskohtaisesti selvityksen tarpeellisuu-den, teettää tarvittaessa selvityksen ja toimittaa sen suunnitelmien liitteenä tilaajalle. Esimerkiksi erityi-sen hyvä maanvaraisen laatan lämmöneristys vai-kuttaa myös anturan routaeristyksen mitoitukseen. Ulkovaipan U-arvojen parantuessa kylmäsiltojen ja ilmanpitävyyden osuus lämpöhäviöistä kasvaa.

Tutkimushankkeisiin kytkeytyvien pilottikohtei-den rakenteiden rakennusfysikaalinen toimivuus on yleensä erikseen tutkittu. Tarkempia tietoja näis-tä voi tiedustella kohteiden rakennuttajilta, tutki-muslaitoksilta tai hankkeisiin osallistuneilta materi-aalivalmistajilta.

Talotekniikan ratkaisutLämmön talteenotto ilmanvaihtojärjestelmässä vai-kuttaa merkittävästi sekä tilojen lämmitystarpee-seen että ostoenergian ominaiskulutukseen. Hyö-tysuhdetta parannetaan passiivitaloissa tuloilman esilämmityksellä ja jäähdytyksellä. Keskieurooppa-laisissa passiivitaloissa tämä tehdään yleisesti kai-vamalla tuloilmaputki maahan, jossa ilmanvaihto-koneelle tuotava ulkoilma esiviilenee kesällä ja esilämpenee talvella. Pohjoisessa ilmastossa tä-hän ratkaisuun liittyy hygieniariskejä. Järjestelmä on koekäytössä Suomessakin [10], mutta sen toi-mivuudesta tarvitaan pitkäaikaiskäyttökokemuksia ennen laajamittaisempaa käyttöönottoa. Tuloilman esilämmitys on toteutettu monissa suomalaispilo-teissa maaliuospiirin avulla, jolloin tuloilmakanavan kondenssiriski vältetään.

Keski-Euroopan passiivitaloissa tavoiteltava il manvaihtolämmitys edellyttää ainoana lämmön-jakojärjestelmänä erittäin pientä lämmitystehon-tarvetta (10 W/m²), joka on Suomen ilmasto-olo-suhteissa haastava tavoite.

2.2 Käyttöveden lämmitysLämpimän käyttöveden kulutusta pyritään usein pienentämään paremmalla mittaroinnilla, mutta sen vaikutus on rajallinen. Kun laskennassa käytetään energiamuotojen kertoimia, energiamuodon valin-ta on ratkaisevassa asemassa. Käyttövettä voidaan lämmittää myös kiinteistökohtaisella energiantuot-tojärjestelmällä, esimerkiksi 40–50 % vuo tuisesta lämmitystarpeesta on tehtävissä aurinkoke räimillä.

2.3 laitteiden sähkönkulutusEnergiatehokkaat laitteet ja tarpeenmukainen oh-jaus ovat keinoja sähköenergiantarpeen pienentä-miseen. Arkkitehtisuunnittelu vaikuttaa merkittä-västi tilojen valaistustarpeeseen. Rakennusrungon dimensiot ja ikkuna-aukotus ovat tässä suhteessa tärkeitä ratkaisuja. Arkkitehtisuunnittelussa tehdään tilavaraukset mm. energiatehokkaan ilmanvaihtojär-jestelmän tarvitsemille isoille ilmanvaihtokanaville.

Rak

enta

jain

kal

ente

ri 20

11 |

© R

aken

nust

ieto

säät

iö R

TS, R

aken

nust

ieto

Oy

ja R

aken

nusm

esta

rit ja

insi

nöör

it A

MK

RK

L ry

49

3 Kokonaisenergiatarkastelu suunnitteluprosessissa

Energialaskenta on syytä aloittaa mahdollisimman varhaisessa vaiheessa suunnitteluprosessia. Tavoit-teena on vuorovaikutteinen suunnitteluprosessi, jossa suunnittelijat voivat hyödyntää energialas-kennan tuloksia ja energialaskijan asiantuntemus-ta päästäkseen asetettuihin tavoitteisiin. Valitetta-van usein energialaskenta tehdään vasta valmiista suunnitelmista esimerkiksi energiatodistusta var-ten. Silloin laskennan suunnittelua ohjaava vai-kutus jää kokonaan hyödyntämättä. Merkittävien muutosten tekeminen suunnitelmaan saattaa olla hankalaa tai mahdotonta, jos suunnitelmat ovat jo pitkällä.

3.1 Tavoitetason asettaminenRakennushankkeen energiatehokkuustavoite on sovittava jo hankesuunnitteluvaiheessa. Raken-nuttaja sitoutuu toteuttamaan asetetun tavoit-teen ja sitouttaa edelleen pääsuunnittelijan ja muut suunnittelijat yhteiseen tavoitteeseen. On olemas-sa useita esimerkkejä rakennushankkeista, joissa energiatehokkuustavoite on asetettu kesken suun-nitteluprosessin. Tästä lähtökohdasta tavoitteen saavuttaminen on vaikeaa ja epäonnistuu helpos-ti. Energiatehokkuustavoitteen toteutettavuus voi-daan hankesuunnitteluvaiheessa tarkistaa lasken-nallisesti.

Energiatehokkuustavoitteen muuttaminen suun-nitteluprosessin aikana aiheuttaa ylimääräistä työ-tä. Tämän vuoksi hankkeen energiatehokkuustavoi-te kannattaa kirjata konsulttisopimuksiin. Se voi olla esimerkiksi kaikkiin sopimuksiin liitettävä asiakirja, jossa suunnittelulle asetettava tavoite kuvataan yk-siselitteisin tunnusluvuin. Esimerkiksi ”passiivitalo” ei riitä täsmällisesti kuvaamaan suunnittelulle ase-tettavaa energiatehokkuustavoitetta. Sopimusliit-teessä on purettava tämä tavoite yksittäisiksi tun-nusluvuiksi, jotka lasketaan suunnitelmasta.

3.2 laskentamenetelmätEri toimijat käyttävät energialaskentaan erilaisia laskentatyökaluja. Tarkimmat tiedot rakennuksen ennakoidusta energiankäytöstä ja sisäolosuhteis-ta saadaan käyttämällä dynaamista simulaatio-oh-jelmaa. Useat energiasimulaatio-ohjelmat voivat hyödyntää rakennuksen tietomallia. Tiedonsiir-to onnistuu yleensä helpoimmin yksinkertaiste-tun IFC-mallin avulla. Mallin mukana laskentaohjel-maan voidaan siirtää tieto rakennuksen muodosta, aukotuksesta, suuntauksesta, rakenteista ja ikku-noiden ominaisuuksista.

Pääsuunnittelija kokoaa suunnittelijoilta ener-gialaskentaa varten tarvittavat tiedot. Etenkin las-

kennan alkuvaiheessa joudutaan joidenkin arvo-jen kohdalla käyttämään arvioita. Laskennassa on käytettävä realistisia lähtötietoja, jotka voidaan var-muudella toteuttaa. Käytännössä hyväksi työtavaksi on osoittautunut tehdä laskenta realistisilla arvoilla ilman varmentavia pyöristyksiä tai lisäyksiä. Lasken-nan lopputuloksen on syytä kuitenkin alittaa tavoi-te riittävällä marginaalilla, jotta mahdolliset pienet muutokset toteutusvaiheessa eivät estä energiate-hokkuustavoitteen toteutumista.

Suunnittelijat ja tilaaja voivat esimerkiksi sopia, että luonnosten esittelyn yhteydessä tilaajalle esi-tellään aina suunnitelmien uusinta versiota vas-taava alustava energialaskelma. Suunnittelua kos-kevassa konsulttisopimuksessa voidaan edellyttää, että suunnitelmien saattaminen energiatehok-kuustavoitetta vastaavaksi ei oikeuta lisälaskutuk-seen. Tämä ohjaa huomioimaan energiatavoitteen jo suunnittelun alusta lähtien. Käytännössä monis-sa hankkeissa energialaskenta aloitetaan liian myö-hään, ja joudutaan toteamaan, että energiatehok-kuustavoitteen täyttäminen edellyttäisi ”liian suuria muutostöitä” suunnitelmiin.

Ensimmäisten energiantarvelaskelmien tulos ei välttämättä heti täytä asetettuja tavoitteita. Tämä ei merkitse sitä, että suunnittelussa olisi puutteita tai virheitä, mutta suunnitelmia on aktiivisesti kehitet-tävä energiantarpeen pienentämiseksi. Tämä edel-lyttää eri suunnittelualojen yhteistyötä.

Kukin suunnittelija voi ehdottaa energiantar-vetta pienentäviä muutoksia, jotka eivät muuten kohtuuttomasti heikennä suunnitelman laatua. Energialaskija arvioi muutosten vaikuttavuuden ja riittävyyden tavoitteeseen nähden. Tässä suhtees-sa prosessi muistuttaa suunnittelun aikana toteu-tettavaa, tavoitteellista kustannuslaskentaa. Tyypil-lisiä muutoksia ostoenergian ominaiskulutuksen pienentämiseksi ovat esimerkiksi ikkunapinta-alan pienentäminen, tehokkaamman lämmöntalteen-ottolaitteen valitseminen tai käytettävän ener-giamuodon vaihtaminen. Suunnitteluprosessin tuloksena valmiita pääpiirustuksia vastaavan ener-gialaskelman tulisi täyttää asetetut tavoitteet riittä-vällä marginaalilla.

Kuva 3. Tietomalli energialaskentaohjelmassa.

Rak

enta

jain

kal

ente

ri 20

11 |

© R

aken

nust

ieto

säät

iö R

TS, R

aken

nust

ieto

Oy

ja R

aken

nusm

esta

rit ja

insi

nöör

it A

MK

RK

L ry

50

Mikäli suunnitteluratkaisuja joudutaan myöhem-mässä vaiheessa muuttamaan, energialaskelma on päivitettävä. Pääsuunnittelija vastaa siitä, että ener-gialaskenta on ajan tasalla ja että valmis suunnitel-ma täyttää asetetun energiatehokkuustavoitteen.

3.3 Hankinnat ja rakentaminenValmiin suunnitelman energialaskelman lähtötieto-ja käytetään urakkalaskenta-asiakirjoissa vaatimus-tason määrittelyyn. Mikäli energialaskennassa on siis esimerkiksi käytetty ikkunoille U-arvoa 0,8 W/m²K, merkitään ikkunatoimitusta koskeviin tarjous-pyyntöasiakirjoihin vaatimus, jonka mukaan toimi-tettavien ikkunoiden U-arvon tulee olla enintään 0,8 W/m²K. Energialaskennassa tulee käyttää ratkai-suja, joita vastaavat hankinnat ja ratkaisut ovat saa-tavilla ja mielellään myös kilpailutettavissa.

3.4 TyömaamittauksetKokonaisenergiatarkastelu tehdään uudisrakennus-hankkeissa suunnitteluvaiheessa. Yksi tulokseen vaikuttavista parametreista on ulkovaipan ilmanpi-tävyys, joka on työmaamittaukseen perustuva tun-nusluku. Suunnitteluvaiheessa ilmavuotoluvuksi on siis asetettava oletusarvo, jonka toteutuminen var-mistetaan työmaamittauksella.

Ilmavuotoluku on toteutuksen laadun mittari. Passiivitalopilottikohteiden kokemukset ovat osoit-taneet, että ulkovaipan ilmanpitävyyden toteutus kannattaa työmaalla vastuuttaa yhdelle taholle, joka osallistuu myös ilmavuotoluvun mittaukseen. Ilmavuotoluvun mittaa painekokeessa ulkopuo-linen taho, jolla on tarkoitukseen sopiva mittalait-teisto ja riittävä kokemus. Vastaava työnjohtaja huolehtii siitä, että ilmavuotoluku mitataan oikeas-

sa vaiheessa. Ilmavuotoluvun osoittautuminen las-kennassa käytettyä arvoa huonommaksi edellyt-tää ilmansulkukerroksen korjaamista kaikista niistä kohdista, joissa vuotoja havaitaan. Korjausten jäl-keen mittaus tehdään uudestaan. Mikäli tavoite ei vieläkään täyty, menettely toistetaan, kunnes ase-tettu kriteeri on varmuudella saavutettu.

Esimerkiksi passiivitalon ilmavuotolukutavoit-teen n50 ≤ 0,6 1/h saavuttaminen edellyttää erit-täin huolellista työtä. Tavoitteena se on kuitenkin realistinen: suomalaisissa pientaloissa on mitattu jopa 0,08–0,09 1/h:n ilmavuotolukuja. Näin pienis-sä lukemissa mittaustarkkuus voidaan kyseenalais-taa, mutta tulos on kiistatta erinomainen. Painekoe tuo esille mahdolliset virheet. Urakkasopimuksessa on syytä sopia siitä, oikeuttaako ilmatiiviin kerrok-sen korjaaminen vaatimukset täyttäväksi lisälasku-tukseen.

Ilmavuotoluvun mittaus suositellaan tehtäväksi kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen mittaus on syytä tehdä heti ilmatiiviin kerroksen valmistuttua, jolloin mahdolliset vuotokohdat ovat helposti paikallistet-tavissa ja korjattavissa. Ilmavuotoluku kannattaa mitata vielä toisen kerran rakennuksen valmistut-tua, jolloin voidaan varmistua siitä, että viimeiste-lyvaiheen asennukset eivät ole aiheuttaneet ilma-vuotoja. Ilmanpitävyystavoitteen toteutumiseen voidaan vaikuttaa erityisesti liitosten, liittymien ja läpivientien detaljisuunnittelulla sekä työn huolel-lisella toteutuksella. Rakennuksen huoltokirjassa on syytä mainita, ettei ilmanpitävyyttä saa myöhempi-en korjausten tai muutosten yhteydessä huonon-taa.

Kuva 4. Esimerkki energialaskennan hyödyntämisestä energiatehokkaan pientalon suunnittelussa. Energiate-hokkuustavoitteeksi on asetettu passiivitalo, mikä merkitsee sitä että tilojen lämmitysenergiantarpeen on olta-va alle 20 kWh/(m²a). Luonnos ei ole aluksi täyttänyt kriteeriä. Arkkitehti on listannut mahdollisina pitämänsä muutokset, jotka on viety energialaskentaohjelmaan tilaajan priorisoimassa järjestyksessä. Muutokset riittävät laskemaan tilojen lämmitystarpeen asetetun tavoitteen mukaiseksi.

Laskentatapaus Bruttoala Tilojen Lämmitysenergiantarve

Tilat Ilmanvaihto Yhteensä kWh/(m²a)

Luonnos lähtötilanteessa 178,7 3711,1 1117 4828,1 27,0

US U → 0,08 W/m²K ja YP U → 0,07 W/m²K 178,7 3282 1111 4393 24,6

pohjoisjulkisivun iso ikkuna muutos -6 m²

ikkunat muutos -1 m² 178,7 2958,2 1110,1 4068,3 22,8

ikkunat, lasi U → 0.5 W/m²K 178,7 2539,2 1110,1 3649,3 20,4

korkean tilan huonekorkeus: 3.6 m → 3.2 m 178,7 2410,9 1109,9 3520,8 19,7

kotona-poissa -kytkin: IV 50 % klo 9–15 178,7 2356,4 959,7 3316,1 18,6

Rak

enta

jain

kal

ente

ri 20

11 |

© R

aken

nust

ieto

säät

iö R

TS, R

aken

nust

ieto

Oy

ja R

aken

nusm

esta

rit ja

insi

nöör

it A

MK

RK

L ry

51

lähteet[1] Kurnitski, Jarek: Contrasting the Principles of EP

Requirements and Calculation Methods in EU Member States. REHVA journal, Volume 45, Is-sue 4, December 2008, s. 22–28

[2] RT 12-10277. SFS 5139. Rakennuksen pinta-alat.

[3] RIL 249-2009. Matalaenergiarakentaminen. Asuinrakennukset. Suomen Rakennusinsinöö-rien Liitto RIL ry 2009. s. 23

[4] ibid s. 14[5] SFS-EN 15316-4-5. Rakennusten lämmitysjär-

jestelmät. Järjestelmien energiavaatimusten ja järjestelmätehokkuuden laskenta. Osat 4?5: Lämmönjakojärjestelmien lämmöntuottolait-teet, kaukolämpölaitteistot. 2008-01-21

[6] Kurnitski, Jarek: Kokonaisenergiatarkastelu energiamuotojen kertoimilla. 2012 rakentamis-määräysten uusimisen perusteet. RY Rakennet-tu ympäristö 1/2010. s. 10–13

[7] Rongen, Ludwig: Very Small Passive Houses. In Conference Proceedings. 12th International Conference on Passive Houses 2008. 11.–12. April 2008 Nuremberg. Darmstadt, Saksa 2008. s. 411–416

[8] Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2010/31/EU rakennusten energiatehokkuudes-ta. Suomenkielinen käännös ladattavissa pdf-tiedostona 9.8.2010 osoitteesta www.ympäris-to.fi.

[9] Moisio, Malin: Arkkitehtuurin vaikutus pientalon energiatehokkuuteen, Talo Saunaranta ja 47 va-riaatiota. Diplomityö 3.3.2010. Tampereen Tek-nillinen Yliopisto, Rakennetun ympäristön tie-dekunta, Arkkitehtuurin laitos. Tampere 2010. s. 61–67

[10] Tuloilma lämpimäksi maan alta. TM Rakennus-maailma 5E/2010. s. 110–112

Rak

enta

jain

kal

ente

ri 20

11 |

© R

aken

nust

ieto

säät

iö R

TS, R

aken

nust

ieto

Oy

ja R

aken

nusm

esta

rit ja

insi

nöör

it A

MK

RK

L ry