Energiatehokkuuden jatkuva varmistaminen

Energiatehokkuuden jatkuva tarkkailu on saatava kiinteäksi osaksi rakennuksen käyttö- ja ylläpitotoimintoja. Sen perustana ovat rakennuksen kulutusten mittaus ja näin saata-vien energiankulutustietojen säännöllinen analysointi. Kaikissa rakennuksissa tulee jär-jestää vähintään kuukausitasoinen kulutusten seuranta, johon jo laskutusmittarit tarjoa-vat hyvät edellytykset. Suurissa kohteissa on syytä asentaa alamittauksia tärkeimpien energian osakulutusten tarkkailemiseksi. Kun tähän varaudutaan jo suunnittelussa, voi-daan mm. sähkön tärkeimmät kulutusryhmät saada verraten helposti ja kohtuullisin kus-tannuksin hallintaan (ks. kohta 4.2.3 Energiatehokkuuden varmistaminen). Hyödyntä-mällä tarjolla olevia atk-pohjaisia kulutusseurantajärjestelmiä voidaan jo pelkkien laskutus-mittareidenkin avulla pienellä vaivalla ja marginaalisin kustannuksin varmistaa tehokkuuden toteutuminen ja pysyvyys. Samalla luodaan luotettava tietopohja energia-tehokkuuden kehittämiseksi ja mm. rakennuksen energiatodistuksen laatimiseksi ole-massa oleville rakennuksille.

Oman kulutuksen jatkuva tarkkailu

Rakennuksen omien toteutuneiden (lämmön, sähkön ja veden) kulutusten seuranta ja vertailu aiempiin vastaaviin tietoihin muodostaa perustan energiatehokkuuden varmis-tamiselle. Näin luodaan perusta energiatehokkuuden jatkuvalle arvioinnille ja voidaan helposti havaita lyhyen tai pitkän aikavälin poikkeamat sekä ryhtyä selvittämän niiden syitä. Samalla luodaan edellytykset erilaisten tehostamis ja säästötoimenpiteiden ja -investointien vaikuttavuuden arvioinnille. Kuvassa 25 on tyypillinen kuukausikulutuksiin perustuva graafinen esitys erään ammatillisen oppilaitoksen kulutuskehityksestä vuosina 2002–2005. Erityisesti sähkönkulutuksen jatkuva kasvu on helposti nähtävissä. Kulutuk-sen kasvun syynä voi olla esim. lisääntynyt käyttö ja ilmanvaihto. Oleellista on, että syyt kasvaneeseen kulutukseen selvitetään ja mahdollinen tarpeeton kulutus eliminoidaan.

Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

Toteutuneen ja laskennallisen kulutuksen vertailu

Useimmille rakennuksille, myös olemassa oleville, tehdään lähitulevaisuudessa ns.

energiatodistus vuoden 2008 alussa voimaantulevan lainsäädännön mukaisesti.. Ener-giatodistusta voidaan käyttää apuna rakennuksen energiatehokkuuden arvioinnissa ja tehokkuuden parantamiseen tähtäävässä toiminnassa. Uudisrakennuksille tehdään las-kennallinen tarkastelu, jossa määritetään myös, kuinka paljon rakennuksen arvioidaan kuluttavan ostettavaa lämpö- ja sähköenergiaa. Laskennallista kulutusta voidaan verrata todelliseen energiankulutukseen ja osoittaa mahdolliset energiankäytön tehostamistarpeet.

Kun laskennallinen kulutustavoite on käytettävissä, on toteutunutta energiankulutusta syytä verrata jo heti käyttöönoton jälkeen myös laskennalliseen kulutukseen. Edellytyk-senä on tietysti, että laskelmat on tehty niillä oletuksilla, joilla rakennusta ensimmäiEdellytyk-senä vuotena käytetään. Kuvassa 26 on erään v. 2003 valmistuneen rakennuksen toteutuneet kulutukset ja suunnittelutietojen perusteella laskettu rakennuksen tavoitekulutus. En-simmäisen vuoden keväällä kulutukset on saatu ”viritysvaiheen” säätöjen ym. avulla asettumaan tavoitellulle tasolle mutta vuonna 2006 on lämmönkulutus kohonnut n.

30 % ja sähkönkäyttökin lähtenyt merkittävään kasvuun. Syyt tällaiseen energiankulu-tuksen lisääntymiseen tulisi selvittää jo heti ensimmäisten muutosten jälkeen.

Aluksi laskennallinen ja mitattu energiankulutus voivat olla kaukana toisistaan, sillä laskennassa on monta epävarmuustekijää, jotka pitää ottaa huomioon ennen lopullisten johtopäätösten tekemistä. Epävarmuutta aiheuttavat mm.

! ilmanvaihtomäärät, jos on muuttuva tilavuusvirta

! laitteiden todelliset hyötysuhteet ko. käyttötilanteessa (LTO, puhaltimet, pumput)

! rakennuksen käyttöajat, tavat ja käyttäjämäärä

! sisäiset energiat mittausten mukaan

! laskennassa käytetyt mitat (sisä-, ulko- vai kokonaissisämitat)

! sääkorjausten teko

! veden kulutus.

Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

Kuva 26. Esimerkki tavoitekulutusten ja toteutuneiden kulutusten vertailusta.

Rakennuksen energiankulutusmallia tulee päivittää sitä mukaa kuin saadaan uutta tietoa rakennuksen todellisesta käytöstä. Erityistä tarkkuutta pitää noudattaa, kun arvioidaan rakennuksen ilmanvaihtomääriä, sisäisiä lämpökuormia ja tiiviyttä, sillä kaikilla näillä voidaan helposti selittää mahdollinen ero mitatun ja laskennallisen energiankulutuksen välillä. Herkkyystarkastelu auttaa arvioimaan energiankulutuksen mahdollista vaihtelua.

Sen tekemiseen voidaan useimmissa kohteissa käyttää yksinkertaisia laskentamenetel-miä (ks. esimerkki liitteessä I). Laajoissa ja monimutkaisissa hankkeissa on suunnittelun yhteydessä perusteltua käyttää ”raskaampia” verraten paljon työtä ja kustannuksia vaa-tivia simulointimalleja, joiden avulla rakennusta ja sen toimintoja pyritään jäljittelemään mahdollisimman tarkasti. Olemassa olevissa rakennuksissa simulointimallien käyttö ei poikkeustapauksia lukuun ottamatta ole kuitenkaan mahdollista. Ainakin aluksi kannat-taakin kaikissa kohteissa mahdollisia hajontoja haarukoida yksinkertaisella menetelmällä ja sen jälkeen yrittää etsiä tärkeimmäksi osoittautuneiden muuttujien vaikutusta

simu-Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

Vertaisanalyysin hyödyntäminen

Omien kulutustietojen vertailu muihin vastaavantyyppisiin ja -ikäisiin rakennuksiin an-taa viitteitä siitä, onko rakennuksen energiatehokkuus oikealla tasolla. Esim. koko ra-kennukselle laskettujen ominaiskulutuslukujen (kWh/m², kWh/m³, kWh/suorite) avulla voidaan vertailla energiatehokkuutta sekä osoittaa ne kohteet, joiden tarkempi analy-sointi (esim. energiakatselmuksen avulla) on perusteltua. Kuvassa 27 on esimerkki eräi-den ammatillisten oppilaitosten sähkön ominaiskulutusten vertailusta. Kohteissa, joissa ominaiskulutus on jopa kaksinkertainen keskiarvoon verrattuna, tulisi tehdä säh-könkäytön tarkempi analyysi sen selvittämiseksi, mistä korkea kulutustaso johtuu ja millä toimenpiteillä sähkönkäyttöä voitaisiin tehostaa.

Ammattikoulut – Sähkön kulutus (kWh/m³), v. 2006

Kuva 27. Sähköenergian ominaiskulutus (kWh/m3) eräissä ammattikouluissa.

Vuonna 2008 voimaan tulevan lainsäädännön mukaan olemassa olevien rakennusten energiatodistus tulee pääsääntöisesti perustumaan myös eräänlaiseen benchmarkaukseen.

Todistus voidaan tehdä toteutuneiden kulutuslukujen perusteella laskemalla vuotuinen lämmön ja kiinteistösähkön kulutus bruttoalaa kohti ja vertaamalla sitä asetuksessa an-nettuun ko. rakennustyypin tehokkuusluokitukseen. Energiatodistusta koskevassa ase-tuksessa todetaan mm: ”Rakennuksen energiatehokkuus ilmaistaan tässä asease-tuksessa säädetyllä tavalla rakennuksen energiatehokkuusluvulla, joka saadaan jakamalla raken-nuksen tarvitsema vuotuinen energiamäärä rakenraken-nuksen bruttopinta-alalla. Energiato-distuksessa käytetään tämän asetuksen liitteessä 1 esitettyjä rakennustyyppikohtaisia

Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

energiatehokkuusluvun luokitteluasteikkoja. Luokitteluasteikko määräytyy rakennuksen käyttötarkoituksen perusteella liitteessä 1 esitetyllä tavalla.” (Asetus rakennuksen energia-todistuksesta 765/2007 1 §).

Olemassa oleville asuinrakennuksille energiatodistus voidaan antaa mm. isännöitsijäto-distuksen liitteenä ja kuvassa 28 esitetty em. asetuksessa annettu tällaisen toisännöitsijäto-distuksen malli. Todistus voidaan antaa myös energiakatselmuksen yhteydessä tai erikseen tehtävän tarkastuksen perusteella.

Kuva 28. Isännöitsijäntodistukseen sisältyvän energiatodistuksen malli (Ympäristömi-nisteriön asetus rakennuksen energiatodistuksesta 765/2007)

Suuret rakennusten omistajat (kunnat, valtio, yritykset) voivat myös itse tuottaa em.

tyyppisessä vertaisanalyysissa tarvittavat tiedot oman kulutusseurannan avulla.

Energiatodistuksen yleistyminen tuleekin lähivuosina tarjoamaan ko. tyyppistä vertailu-tietoa yleiseen käyttöön laajemminkin, ja esim. kuntien rakennuksille sitä on jo nyt saa-tavissa mm. yleisten Internet-palvelujen kautta (http://e3portal.vtt.fi, www.kunnat.net).

Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

Kuvassa 29 on esitetty esimerkinomaisesti yhteenveto erään kunnan koulujen energia-tehokkuudesta em. asetuksessa annetun luokitteluasteikon mukaisesti. Kun kulutusseu-ranta ja perustiedot on kunnolla hallinnassa saadaan ko. tyyppisellä vertaisanalyysillä (benchmarkauksella) nopeasti yleiskuva energiatehokkuuden vaihtelusta laajassakin kiinteistösalkussa. Sen perusteella voidaan energiatehokkuuteen liittyvät jatkoselvityk-set ja parannustoimet kohdentaa oikein ja seurata myös niiden vaikuttavuutta – energia-tehokkuuden parantumisenhan tulisi näkyä myös todistuksen ja luokituksen muutoksina.

Kuva 29. Erään koulujoukon energiatehokkuus-luokittelu (http://e3portal.vtt.fi).

Poikkeusseuranta ja vikadiagnostiikka

Energiankulutuksen vaihtelu rakennuksen eri osien välillä ja eri aikoina voi antaa vihjeitä siitä, missä mahdollinen laskennallista suuremman energiankulutuksen aiheuttaja on.

Rakennusautomaatiojärjestelmän käyttöraportissa tulisi olla asianmukaisia graafeja, kuten kuukausikohtaisen lämmitysenergian ja astepäiväluvun tai keskilämpötilan välinen regressiosuora, jolloin voidaan verrata esimerkiksi kuukausikohtaisia eroja kulutuksen

Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

välillä ja pohjakulutusta (lämmin käyttövesi), jolloin selvät poikkeamat keskikulutuk-sesta voidaan havaita ja pyrkiä selvittämään poikkeaman aiheuttaneet tekijät. Kuvassa 30 nähdään, että lämmönkulutus on suunnilleen yhtä kylminä kuukausina vaihdellut huo-mattavasti (yli 100 %), mikä voi viitata esim. säätöjärjestelmän vikaantumiseen.

Kuva 30. Esimerkki lämmitysenergian kulutuksen (kWh) ulkolämpötilariippuvuudesta.

Energian ja veden kulutusseuranta on yksi valvontajärjestelmän tärkeimmistä hyötykäy-töistä. Menekkiseurannassa mittarit luetaan kiinteistövalvonnan kautta automaattisesti, jolloin kiinteistönhoitajan on helppo hallita energian- ja vedenkäyttöä. Esimerkiksi lämpö-energian seurantaan voidaan tehdä erilaisia ohjelmia, jotka laskevat kulutusarvion vuosi-tasolla. Ohjelmat voivat sisältää myös opastusta kulutustavoitteiden saavuttamiseksi.

Vikadiagnostiikkamenetelmät (Paiho et al. 2000) jakautuvat vian havaitsemismenetel-miin ja vian paikallistamismenetelhavaitsemismenetel-miin (eli varsinaiseen diagnoosiin). Vian havaitse-mismenetelmillä voidaan todeta, että järjestelmässä on jokin vika, mutta ne eivät kerro, mikä vika on kyseessä ja missä kohdassa järjestelmää se sijaitsee. Yksinkertaisimmil-laan jo lämpötilan tai energiankulutuksen seurantaa voidaan pitää vian havaitsemisme-netelminä. Vian syyn ja paikan määrittämiseen käytetään vian paikallistamismenetelmiä (tai vikadiagnoosimenetelmiä).

Rakennusmassaan kohdistuvaan jatkuvaan ToVa-toimintaan soveltuvat hyvin vikadiag-nostiikkamenetelmät, jotka tarvitsevat suhteellisen karkeaa tietoa rakennuksesta ja sen toiminnasta (Paiho et al. 2004). Tällöin esimerkiksi kulutusseurantatiedoista havaitaan rakennuksen ja sen järjestelmien virheellinen toiminta. Ensimmäinen diagnoosi

mahdol-Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

diagnoosin tarkkuus paranee vaiheittain, kun syötettävä tietomäärä kasvaa. Tällöin myös järjestelmän käyttötarkoitus ja käyttäjäryhmä muuttuvat, kun yksityiskohtainen tieto on suunnattu yksittäisen rakennuksen kiinteistönhoitajille. Kuvassa 31 esitetään tällaiseen jatkuvaan ToVa-toimintaan soveltuvan järjestelmän toimintaperiaate. Järjes-telmä antaa jatkuvaa ohjeellista palautetta kiinteistönhoito-organisaatiolle tai muulle käyttäjälle. Käyttäjän lisäksi tietoa rakennuksesta ja sen järjestelmistä voidaan saada esimerkiksi rakennusrekisteristä, energiankulutuslaskennasta tai rakennusautomaatiojär-jestelmän keräämänä.

Kuva 31. Tarkentuvan vikadiagnostiikan (VD) periaate (Paiho et al. 2004).

Vikadiagnostiikkamenetelmistä voidaan tehdä automatisoituja versioita, jotka voidaan liittää osaksi rakennusautomaatiojärjestelmää tai jotka voivat toimia itsenäisesti rakennus-automaatiojärjestelmän rinnalla hyödyntäen sen keräämää mittaus- yms. tietoa (Paiho et al. 2000). Jälkimmäisessä tapauksessa vikadiagnostiikkasovellus voi toimia esimerkiksi Internetissä (Paiho et al. 2004).

Tarveselvitys ja

hanke-suunnittelu

Suunnittelu Toteutus-suunnittelu

Rakentaminen Toimintakokeet, säädöt ja luovu-tus

Käyttö ja ylläpito

In document VTT TIEDOTTEITA 2413 (sivua 123-131)