Asuinkerrostalojen energiatehokkuusluokan kustannustehokas parantaminen D-luokkaan: E-luku- ja elinkaarikustannus -tarkastelu

Abstract

Eräs suurimmista energiatehokkuuden kehityskohteista on vanhojen rakennusten energiankulutus. Pohjois-Euroopassa merkittävä osa tuotetusta energiasta käytetään rakennusten lämmitykseen. Tämän sektorin energiatehokkuuden parantamiseksi Euroopan Parlamentti hyväksyi 55 valmiuspaketin. Tässä työssä pyrittiin selvittämään, miten suomalaisten kerrostalojen energialuokka nostetaan D-luokkaan mahdollisimman kustannustehokkaasti tilanteessa, jossa valmiuspaketin ehdotukset tulisivat sellaisinaan lainvoimaisiksi.

Aluksi työssä selvitettiin, mitkä energiatehokkuuteen vaikuttavat rakennustekniset ratkaisut ovat kullekin vuosikymmenelle tyypillisiä. Elementtirakentamisen yleistyminen, 70-luvun öljykriisit ja rakennusmääräykset ovat muokanneet rakennusten energiatehokkuutta. Laskennassa käyte tyt case-kohteet valittiin vastaamaan kolmelle eri aikakaudelle tyypillisiä kerrostaloja. Seuraavaksi selvitettiin, millaisia energiaremontteja kerrostaloille on mahdollista tehdä. Havaittiin, että talon rakenteet asettavat rajoitteita joidenkin remonttien toteuttamiselle.

E-lukutarkastelu suoritettiin EasyE laskenta-alustalla ja taloudellinen tarkastelu suoritettiin Excel-taulukkolaskentaohjelmalla. E-lukulaskenta suoritettiin perustason laskentana. Elinkaarikustannustarkastelun ohella laskettiin remonteille nettonykyarvo ja kumulatiivinen säästö.

Ilmatiiveysluvun vaikutusta E-lukuun selvitettiin ja havaittiin lineaarinen korrelaatio. Kun ilmatiiveysluku n50 pienennettiin 6:sta 4:ään, pieneni E-luku 7 kWh/m2 kahdessa case-kohteessa. Tiiveysmittauksia ei ole kerrostaloille juurikaan tehty, joten tutkimuksessa ei voitu arvioida, mikä kerrostalorakennusten ilmanvuotoluku todellisuudessa on. Yksittäiset remontit, joilla saavutettiin suuri E-luvun paranema, olivat ikkunaremontti ja julkisivun lisäeristys. Maalämpöön siirtyminen ei kaikissa kohteissa pienentänyt E-lukua vaan kasvatti sitä. Tämä johtui osittain laitteiston tehon riittämättömästä mitoituksesta ja osittain energiamuotokertoimen vaikutuksesta. E-lukutarkastelu osoitti, että vanhemmissa rakennuksissa pitäisi tehdä useita remontteja tavoitteen saavuttamiseksi. Yksittäiset remontit eivät riittäneet 50-luvun rakennukseen.

Kustannustarkastelusta selvisi, että ikkunaremontit ja yläpohjan lisäeritys olivat kannattavia remontteja, kun taas julkisivun lisäeristys ei ollut. Remonttikombinaatio, jolla oli pienin elinkaarikustannus ei aina ollut taloudellisesti kannattava negatiivisen nettonykyarvon perusteella.

Taloudellisen tarkastelun tuloksia vääristi se, ettei E-lukulaskennasta saadut ostoenergiamäärät vastanneet todellista kulutusta. Laskenta päätettiin kuitenkin toteuttaa ostoenergioita käyttäen, sillä ne olivat tiedossa kaikille case-kohteille ja remonteista saadut energiasäästöt olivat säästöjä ostoenergiasta. Uusi tutkimus tarkempaa, mitattua dataa, hyödyntäen saavuttaisi parempia tuloksia.

The energy efficiency of old buildings is one of the major sectors for improvement. In Northern Europe, a significant portion of produced energy is used in space heating. To improve the energy efficiency of this sector, among other things, the European Parliament passed the Fit for 55 package. This study aims to find how to retrofit Finnish apartment buildings, to meet the requirements of energy performance class D, in the most economical way possible if Fit for 55 were to be passed as is.

First the building practices that have affected energy efficiency over several last decades were researched to find trends. The rise of prefabricated construction, the 70s oil crises and new building regulations have shaped the energy efficiency of buildings throughout the years. The examined case buildings were chosen to reflect three distinct periods. Next, the possible energy renovation options were examined. It was discovered that some renovations have structural requirements and might be unsuitable for some buildings.

E-class calculations were done in EasyE, an environment built for E-class calculations and to provide energy certificates for buildings. The financial impacts of the chosen renovations were calculated and studied in Excel. The E-class calculations were done according to the basic level in the Finnish calculation method. Besides the life cycle cost analysis, net savings and the accumulated savings were also calculated in the financial impact study.

The effect of air permeability on the building E-class was discovered to be linear. If the permeability number n50 were to decrease from 6 to 4, the E-class decreased by 7 kWh/m2. This change was the same in two of the studied cases. However, since measurements are rarely performed on older buildings, there were no data to help estimate the true air permeability value of Finnish apartment buildings. The renovations with the greatest beneficial impact on the E-class were window renovation and added façade insulation. Geothermal heat pumps were found to increase the E-class in many instances, partly due to the used power being too small to meet the calculated energy demand and partly due to the energy formfactor used in E-class calculations. The E-class calculations showed that older buildings require more than one renovation to reach the goal.

The economical examinations revealed that window renovations and additional attic insulation were economically sound renovations while façade insulation was not. The retrofit combination with the lowest life cycle cost was not always economically sound according to net savings.

During the economical examinations, the discrepancy between the calculated energy consumption in E-class calculations and actual energy consumption figures was discovered to cause notable distortion in the results. However, because all energy savings data were calculated as part of the E-class calculations, the examination was carried out with the calculated energy usage. A new study focused on utilizing measured data would produce better results.