Taloteknisten järjestelmien elinkaaren ilmastovaikutukset
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2021-06-14
Department
Major/Subject
Sustainable Energy in Buildings and Built Environment
Mcode
ENG3068
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions (AAE)
Language
fi
Pages
78 + 4
Series
Abstract
Rakennusten koko elinkaaren ympäristövaikutusten vähentämisellä on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hillinnässä. Ympäristövaikutuksien mittaamiseen käytetään ISO 14040 -sarjan standardeihin perustuvaa elinkaariarviointimenetelmää (LCA, Life Cycle Method). Menetelmä mahdollistaa vaikutusten arvioinnin aina raaka-aineen hankinnasta elinkaaren lopun jätteiden käsittelyyn ja loppusijoittamiseen saakka. Tässä diplomityössä selvitettiin toimistorakennuksen Ramboll Villagen, taloteknisten järjestelmien ilmastovaikutuksia (kg CO2e), eli tuotesidonnaisia ja energiankäytön päästöjä, elinkaaren eri vaiheissa. Ilmastovaikutukset arvioitiin lämmitys-, jäähdytys-, ilman-vaihto-, vesi-, viemäri- ja sähköjärjestelmille sekä hisseille elinkaariarviointimenetelmällä. Arviointiajanjakson pituus oli 50 vuotta. Arviointi toteutettiin One Click LCA -työkalulla. Tässä työssä tavoitteena oli myös selvittää toimistorakennuksen taloteknisten järjestelmien tuotesidonnaisten päästöjen osuus kohteen elinkaaren ilmastovaikutuksista. Lisäksi tavoitteena oli tutkia toimistorakennuksen energiatehokkaita ja vähähiilisiä järjestelmäratkaisuja sekä taloteknisten järjestelmien vähähiilisiä suunnitteluratkaisuja. Tutkimuksessa esitetään myös kohteen rakenteiden tuotesidonnaisten päästöjen tulokset hyödyntäen tämän tutkimuksen ulkopuolella laadittua arviointia. Elinkaariarvioinnin tuloksena saatiin, että taloteknisten järjes-telmien tuotesidonnaiset päästöt ovat arvioitavalla ajanjaksolla kohteen bruttoalaan suhteutettuna 120 kg CO2e/br-m2. Järjestelmien energiankäytön päästöt ovat 100 kg CO2e/br-m2. Rakenteiden tuotesidonnaiset päästöt ovat 621 kg CO2e/br-m2. Kohteen elinkaaren ilmastovaikutukset ovat yhteensä 914 kg CO2e/br-m2. Ilmastovaikutuksiin sisällytettiin edellä myös kohteen kuluttajalaitteiden sähkönkäytön päästöt. Tämän tutkimuksen elinkaariarvioinnin tulokset kertovat, että taloteknisten järjestelmien tuotesidonnaisiin päästöihin vaikuttavat eniten terästuotteiden valmistaminen. Terästuotteiden massan osuus kohteen taloteknisten järjestelmien kokonaismassasta on 56 %. Taloteknisten järjestelmien tuotesidonnaisten päästöjen osuus on toteutetun elinkaariarvioinnin tulosten perusteella 13 % kohteen elinkaaren ilmastovaikutuksista. Tämän tutkimuksen tuloksista käy ilmi, että energiatehokkuutta parantavalla hybridimaalämmitysjärjestelmällä on mahdollista vähentää kohteen elinkaaren ilmastovaikutuksia kuusi prosenttia verrattuna kaukolämmitys ja kaukojäähdytys- tai kaukolämmitys ja vedenjäähdytyskoneratkaisuihin. Lisäksi aurinkopaneelijärjestelmän elinkaaren tuotesidonnaiset päästöt ovat 22 % pienemmät verrattuna päästöihin, jotka aiheutuvat, kun aurinkopaneelien tuottama sähköenergianmäärä katettaisiin ostosähköllä. Muuntojoustavalla ilmanvaihtojärjestelmällä on tämän tutkimuksen tulosten mukaan mahdollista vähentää kohteen elinkaaren ilmastovaikutuksia 1-2 %. Järjestelmien vähähiilisyyttä voidaan tämän tutkimuksen perusteella edistää suunnittelemalla käyttöiältään mahdollisimman pitkiä järjestelmiä. Lisäksi lattialämmitysverkosto on tämän tutkimuksen tulosten perusteella säteilypaneeli- ja patteriverkostoa vähähiilisempi vaihtoehto. Vesi- ja viemärijärjestelmän vähähiilisyyttä voitaisiin tämän tutkimuksen mukaan edesauttaa vähemmän hiili-intensiivisillä putkivalinnoilla.The reduction of a building's environmental impact has become one of the most important ways to mitigate climate change. Environmental impacts are measured by using life-cycle assessment (LCA) which is a method based on ISO 14040 series standards. The method makes possible to assess environmental impacts from the raw-material sourcing to the end-of-life waste sorting and landfilling. The objective of this thesis is to examine the climate impacts, such as embodied and operational carbon, of the building services of the office building, Ramboll Village. Climate impacts of heating, cooling, ventilation, plumbing, electricity systems, and elevators were assessed using the life cycle assessment method. Duration of the assessment was 50 years. The life cycle assessment was done by One Click LCA software. Furthermore, the objective of this study is to explore building services embodied carbon part of the case building’s life cycle climate impacts, and energy efficient and low-carbon system solutions, and low-carbon building service design solutions. The results of the case building’s embodied carbon of structures are also presented in this study utilizing the assessment which was assessed outside of this study. This work has three main results. Firstly, based on the life cycle assessment, embodied carbon of the building services per gross floor area is 120 kg CO2e/br-m2 for 50 years. Operational carbon of the building services is 100 kg CO2e/br-m2. The embodied carbon of the buildings structures is 621 kg CO2e/br-m2. Total impact on the climate of the case building is 914 kg CO2e/br-m2. Operational carbon by appliances electricity use were also included. The results of the life cycle assessment show that, the significant factor contributing to the embodied carbon of the building services is manufacturing of the steel products. In this office building, steel products part of the total mass of building services is 56%. According to the life cycle assessment, the embodied carbon of the building services is 13% of the case building's life cycle climate impact. Secondly, the studied energy efficient hybrid ground-source heat pump system reduced the case building life cycle climate impacts by six percent, compared to district heating and cooling, or district heating and water-cooling solutions. Furthermore, the solar panel life cycle embodied carbon is 22 % less than carbon which are caused when solar panels electricity would have been covered by grid. Finally, according to this work results, flexible ventilation system can reduce life cycle climate impacts between 1-2 %. Furthermore, the embodied carbon of the building services can be reduced by designing long service life systems.Description
Supervisor
Kosonen, RistoThesis advisor
Heikkinen, SanniKeywords
elinkaarimenetelmä, tuotesidonnaiset päästöt, energiankäytön päästöt, talotekniset järjestelmät