Kiinteistön energiankäyttö vaatii järjestelmien yhteispeliä

Rakennusten energiankäyttö on muuttumassa kahdesta suunnasta. Talviaikaisen lämmityksen energiantarvetta pyritään pienentämään ja samalla kesäaikaisten lämpökuormien hallintaan tarvitaan aiempaa enemmän keinoja. Rakennustekniikan kannalta nämä eivät ole toisistaan irrallisia tavoitteita: rakennuksen lämmöneristys, ikkunat, ilmanvaihto, lämmitysjärjestelmä ja aurinkosuojaus vaikuttavat kaikki sekä energiankulutukseen että sisäolosuhteisiin.

Erityisesti korjausrakentamisessa kokonaisuuden hallinta ratkaisee. Lämmitysjärjestelmän uusiminen ilman lämmönjaon tarkastelua tai jäähdytyksen lisääminen ilman lämpökuorman hallintaa voi johtaa tilanteeseen, jossa yhden järjestelmän hyöty jää osittaiseksi.

Lämmönlähde määrittää myös muun järjestelmän lähtökohtia

Lämpöpumppuratkaisuissa mitoitus lähtee rakennuksen todellisesta lämmitysenergian tarpeesta. Maalämpöjärjestelmässä tarkasteltavia asioita ovat esimerkiksi energiakaivojen määrä ja syvyys, tontin ominaisuudet, huipputehon tarve sekä mahdollinen lisälämmön tarve.

Vanhan kerrostalon kohdalla huomio kiinnittyy myös lämmönjakoverkkoon. Jos patteriverkosto on suunniteltu korkeille menoveden lämpötiloille, lämpöpumpun hyötysuhde voi jäädä odotettua heikommaksi. Ennen järjestelmän vaihtamista onkin syytä selvittää lämmitysverkoston toiminta, pattereiden mitoitus, venttiilit, perussäätö ja todelliset lämpötilatasot.

Matalalämpöinen lämmönjako tukee lämpöpumppujen toimintaa. Se ei kuitenkaan tarkoita, että vanha patteriverkosto pitäisi aina uusia kokonaan. Jo verkoston tasapainotus, säätölaitteiden uusiminen ja lämpötilatasojen optimointi voivat vaikuttaa merkittävästi järjestelmän toimintaan.

Myös kaukolämmössä säätötekniikalla on keskeinen rooli. Lämmityksen menoveden lämpötilan tulisi seurata rakennuksen todellista lämmitystarvetta, ja tarpeettoman korkeat lämpötilat lisäävät sekä lämpöhäviöitä että energiankulutusta.

Kesäolosuhteet ratkaistaan ennen jäähdytyskonetta

Viilennyksen suunnittelussa ensimmäinen kysymys ei ole jäähdytyslaitteen teho vaan rakennuksen lämpökuorma. Ikkunoiden kautta tuleva auringonsäteily, sisäiset lämpökuormat, ilmanvaihto ja rakennuksen lämpötekniset ominaisuudet määrittävät, kuinka paljon aktiivista jäähdytystä tarvitaan.

Aurinkosuojaus on siten osa taloteknistä kokonaisuutta. Ulkopuolinen suojaus, kuten screen-kaihdin, markiisi tai kiinteä varjostusrakenne, pysäyttää auringon säteilyä tehokkaasti jo ennen sen päätymistä lasipinnalle. Sisäpuoliset kaihtimet puolestaan rajoittavat säteilyn vaikutusta tilassa, mutta eivät yleensä estä lämpökuorman syntymistä yhtä tehokkaasti kuin ulkopuolinen suojaus.

Myös lasivalinta vaikuttaa kokonaisuuteen. Aurinkosuojaavat lasit ja erilaiset lasipinnoitteet voivat pienentää auringon säteilyn aiheuttamaa lämpökuormaa, mutta niiden vaikutus päivänvaloon ja talviaikaiseen auringon hyödyntämiseen on otettava suunnittelussa huomioon.

Kun rakennuksen passiiviset keinot eivät riitä, aktiivinen jäähdytys voidaan toteuttaa usealla tavalla. Pienemmissä kohteissa ilmalämpöpumppu voi olla käyttökelpoinen ratkaisu, kun taas suuremmissa kiinteistöissä vaihtoehtoina ovat esimerkiksi puhallinkonvektorit, jäähdytyspalkit, ilmanvaihdon kautta tapahtuva jäähdytys, lämpöpumppuun perustuva aktiivinen jäähdytys tai kaukojäähdytys.

Maalämpöjärjestelmässä voidaan hyödyntää myös passiivista eli niin sanottua vapaajäähdytystä. Tällöin lämpökaivon viileyttä hyödynnetään ilman kompressorin varsinaista jäähdytystoimintaa. Ratkaisu voi pienentää jäähdytyksen sähköntarvetta, mutta sen toimivuus riippuu sekä järjestelmän mitoituksesta että siitä, millainen lämmönjako rakennuksessa on.

Rakennusautomaatio on kokonaisuuden säätöjärjestelmä

Kun lämmitys, jäähdytys ja aurinkosuojaus yhdistetään samaan ohjauskokonaisuuteen, rakennusautomaatio voi tasata energiankulutusta ja parantaa sisäolosuhteita. Käytännössä järjestelmä voi hyödyntää esimerkiksi ulko- ja sisälämpötilaa, auringon säteilyä, tilojen käyttöä, ilmanvaihdon olosuhteita ja energiankulutuksen mittaustietoja.

Hyvä automaatio ei kuitenkaan tarkoita mahdollisimman monimutkaista järjestelmää. Olennaista on, että mittaukset ovat luotettavia, säätö toimii suunnitellusti ja kiinteistön ylläpidolla on mahdollisuus seurata järjestelmän toimintaa.

Esimerkiksi liian samanaikainen lämmitys ja jäähdytys on selvä merkki siitä, että säätölogiikkaa tai järjestelmän tasapainoa on syytä tarkastella. Myös toistuvasti liian korkealle tai matalalle säädetyt tilalämpötilat voivat kertoa mittaus- tai säätöongelmasta.

Energiankulutuksen seurannassa olennaista ei ole pelkästään kuukausittaisen kulutuksen tarkastelu. Tuntitason data antaa mahdollisuuden havaita esimerkiksi poikkeamia, kulutuspiikkejä ja järjestelmien tarpeetonta käyntiä. Samalla automaation kautta kerätty tieto voi tukea tulevien korjausinvestointien suunnittelua.

Korjaushankkeessa ajoitus ratkaisee

Teknisesti järkevä järjestelmä voi jäädä taloudellisesti heikoksi investoinniksi, jos sitä tarkastellaan irrallaan rakennuksen muista korjauksista. Siksi energiatalouden näkökulma pitäisi ottaa mukaan jo hankesuunnitteluvaiheessa.

Ikkuna- tai julkisivuremontti on luonteva hetki tarkastella aurinkosuojausta ja kesäajan lämpökuormaa. Linjasaneerauksen yhteydessä voidaan puolestaan arvioida lämmönjakoa, käyttövesijärjestelmää ja talotekniikan tilavarauksia. Lämmitysjärjestelmän uusiminen tarjoaa mahdollisuuden tarkastella samanaikaisesti automaatiota ja lämmitysverkoston säätöä.

Suunnittelussa on huomioitava myös tilantarve. Lämpöpumput, varaajat, lämmönsiirtimet, pumput, ilmanvaihtokoneet, sähköjärjestelmän muutokset ja automaatiolaitteet tarvitsevat tilaa. Maalämpö puolestaan edellyttää energiakaivoille riittävää sijoitusmahdollisuutta ja hankkeen toteuttamisedellytysten selvittämistä.

Huolto ja käytettävyys jäävät helposti investointivaiheen laskelmissa taka-alalle. Laitteiden käyttöikä, varaosien saatavuus, huoltokustannukset ja järjestelmän säädettävyys vaikuttavat kuitenkin siihen, millaiseksi elinkaarikustannus lopulta muodostuu.

Energiaratkaisut muuttuvat yhä enemmän ohjattaviksi

Kiinteistöjen energiajärjestelmissä kehitys kulkee kohti hybridikokonaisuuksia. Lämmönlähteen rinnalle voidaan yhdistää aurinkosähköä, energiavarastoja, lämpövarastoja ja kulutusjoustoa. Tällöin rakennuksen energiankäyttöä voidaan optimoida myös sähköverkon tilanteen ja energian hinnan perusteella.

Teknologian lisääntyessä myös järjestelmien yhteensopivuus korostuu. Rakennusautomaation pitäisi pystyä hyödyntämään eri järjestelmistä saatavaa tietoa ilman, että jokainen tekninen kokonaisuus muodostaa oman erillisen ohjausympäristönsä.

Tekoäly voi tulevaisuudessa tehostaa optimointia esimerkiksi ennakoimalla lämmitys- ja jäähdytystarvetta sääennusteen, rakennuksen lämpöominaisuuksien ja aiemman kulutusdatan perusteella. Perusasia ei kuitenkaan muutu: tehokas järjestelmä tarvitsee oikean mitoituksen, toimivan lämmönjaon, asianmukaiset säädöt ja riittävän seurannan.

Kiinteistön energiatehokkuutta ei siten ratkaista yhdellä lämpöpumpulla, aurinkopaneelilla tai automaatiojärjestelmällä. Parhaimmillaan nämä muodostavat kokonaisuuden, jossa rakennuksen energiankulutus, sisäolosuhteet ja teknisten järjestelmien toiminta tukevat toisiaan koko elinkaaren ajan.