Vähähiilisen asuinrakennuksen LVI-suunnittelu

Abstract

Suomi on sitoutunut hillitsemään ilmastonmuutosta vähentämällä kasvihuonekaasuja 80 % vuoteen 2050 mennessä verrattuna vuoteen 1990. Ilmastonmuutoksen torjunnassa rakennetun ympäristön rooli on merkittävä. Lähes 40 % koko Suomen energiankulutuksesta tapahtuu rakennuksissa ja ne muodostavat yli 30 % hiilidioksidipäästöistä. Rakennukset aiheuttavat ilmastovaikutuksia kaikissa elinkaaren vaiheissa ja vähähiilisellä rakentamisella voidaan toimia ilmastonmuutosta vastaan.

Tutkimuksen tavoitteena oli laskea asuinkerrostalolle talotekniikan hiilijalanjäljen suuruus ja sen jälkeen optimoida sitä kustannustehokkaasti, jotta voidaan löytää LVI-suunnittelijalle työkaluja edistää hankkeiden vähähiilisyyttä järkevillä investoinneilla. Tavoitteena oli myös verrata talotekniikan tuotteiden hiilijalanjälkeä ympäristöministeriön päästötietokannan arvioon. Hiilijalanjäljen ja kustannusten optimointia varten määriteltiin taloteknisiä optimointiparametreja, joiden kautta laskentatapausten tuotesidonnaiset päästöt, energiapäästöt ja investointikustannukset simuloitiin IDA ICE -ohjelmistolla. Optimointiparametreinä olivat käyttövesiverkoston varustaminen vakiopaineventtiilillä, lämmönjakotapa, käyttövesiputkiston eristetaso, ilmanvaihtokoneen SFP-luku ja LTO-vuosihyötysuhde, ikkunoiden U-arvo ja aurinkopaneelien tai -keräinten käyttö. Tämän lisäksi myös maalämpö- ja kaukolämpöjärjestelmiä verrattiin keskenään.

Referenssikohteelle laskettu talotekniikan tuotteiden hiilijalanjälki osoittautui merkittävästi pienemmäksi verrattuna ympäristöministeriön päästötietokannan neliöpohjaiseen arvioon. Referenssikohteen talotekniikan tuotesidonnaisten päästöjen suuruudeksi saatiin 84 tCO2e/50v, joka on 46 % vähemmän kuin ympäristöministeriön neliöpohjainen arvio. Kohteen energiapäästöjen suuruus oli 273 tCO2e/50v, jolloin talotekniikan hiilijalanjäljeksi muodostuu 357 tCO2e/50v. Talotekniikan tuotesidonnaisten päästöjen osuus koko kohteen hiilijalanjäljestä oli seitsemän prosenttia ja energiapäästöjen 22 %. Vähähiilisiksi ja kustannustehokkaiksi ratkaisuiksi optimointiparametrien osalta kyseisessä referenssikohteessa osoittautuivat vakiopaineventtiilin käyttö, lattialämmitys, paksumpi eristetaso, SFP-luvultaan 1,7 ja LTO-vuosihyötysuhteeltaan 74,4 % oleva ilmanvaihtokone, parempi ikkunoiden U-arvo ja aurinkopaneelien hyödyntäminen.

Finland has commited to restrain climate change by reducing 80 % of greenhouse gas emissions until 2050 comparing to the year of 1990. The role of built environment is significant in controlling climate change. Almost 40 % of Finland’s energy consumption is consumed in buildings and they form over 30 % of all emissions. Buildings cause climate impacts in all phases of its life cycle and low-carbon building is a way to act towards climate change.

The aim of this reserach was to calculate the carbon footprint to apartment building and then do cost-efficient optimization to it, so that it is possible to find tools for HVAC designer to improve low-carbon building with cost-efficient choices in a project. The aim was also to compare the carbon footprint of building services’ products to the estimate given by Ministry of the Environment. To optimize the carbon footprint, there were optimization parameters defined, so that the product and energy emissions and capital costs were possible to simulate with IDA ICE software. As parameters there were the use of constant pressure valve in domestic water system, heat distribution system, insulation level of the domestic water pipes, the SFP-value and the efficiency of a heat recovery of an air handling unit, the U-value of the windows and the use of solar panels or collectors. In addition, geothermal heating and district heating systems were compared to each other.

The calculated building services’ product emissions of the reference building was considered as significantly smaller comparing to the Ministry of the Environment’s square metre based estimate in emissions database. The building services’ product emissions of the reference building were 84 tCO2e/50years which is 46 % less than the estimate value given by Ministry of the Environment. The energy emissions of the building were 273 tCO2e/50years, which means that the carbon footprint of the building services’ was 357 tCO2e/50years. Building services’ product emissions were 7 % and energy emissions 22 % of the building’s carbon footprint. The low-carbon and cost-efficient solutions in the reference building were the use of constant pressure valve, floor heating, thicker insulation level, air handling unit which SFP-value is 1,7 and the efficiency of the heat recovery is 74,4 %, better U-value of the windows and the use of solar panels.