Erja Reinikainen's (Insinööritoimisto Olof Granlund Oy) presentation in SAVE ENERGY Workshop arranged in Helsinki 4.5.2009 about building automation and HVAC technologies.

1. Koulujen energiankäyttö ja sen
tehostamismahdollisuudet
Olof Granlund Oy
Erja Reinikainen
Save Energy -työpaja 04.05.2009 :
Energiansäästö julkisissa tiloissa
Copyright Granlund | 04.05.2009 www.granlund.fi

2. Koulujen energiankäyttö - kokemuksia energiakatselmuksista
• lähtötietojen luotettavuudella on keskeinen merkitys katselmuksen onnistumiselle
• ominaiskulutukset (kWh/m3, kWh/m2) vaihtelevat monen tekijän yhteisvaikutuksesta
– rakentamisajankohdasta, tekniikasta
– käytöstä, toiminnasta (iltakäyttö, viikonloppukäyttö, keittiö..)
• tekniset ratkaisut ovat yleensä perustasoa
• tekniset mahdollisuudet energiankulutuksen hallintaan ovat olemassa
• käyttäjätahojen aktiivisuudella on suuri merkitys kulutustasoon
Copyright Granlund | 04.05.2009 www.granlund.fi 2

3. Lämmitysenergian kulutusjakauma
Lämmin
käyttövesi
4% Vanha koulurakennus,
Ilmanvaihto
41 %
osittain ilmanvaihdon
lämmön talteenotto
Lämmitys
55 %
Lämminkäyttövesi Uusi koulurakennus,
Ilmanvaihto
3%
25 % tehokas ilmanvaihdon
lämmön talteenotto
Lämmitys
72 %
Copyright Granlund | www.granlund.fi 3

4. Sähköenergian kulutusjakauma
Vanha koulurakennus, paljon iltakäyttöä
Pistorasiakuormat ja
Tyypillinen sähkönkulutuksen jakauma
muut
10%
Keittiölaitteet
10%
Valaistus
koulussa. (Lähde: Energiaa säästävät
44%
sähkötekniset ratkaisut. Opas julkisia
rakennuksia varten, Motiva)
LVI-laitteet
36%
Mihin sähköenergiaa kuluu koulussa?
Uusi koulurakennus, paljon iltakäyttöä
As unto
3%
Ilm a va ihto
27 %
Pistorasiakuormat ja
muut
Vala is tus
14%
37 %
Valaistus
38%
Keittiölaitteet
20%
Ke ittiö
19 %
P is to ra s iakuo rm at
14 %
LVI-laitteet
28%
Copyright Granlund | www.granlund.fi 4

5. Tyypilliset säästötoimenpiteet
• kesäajan kulutuksen hallinta
• valaistuksen muutokset (käyttöaika, ohjaus, lampputyyppi)
• ilmanvaihdon käyntiaikamuutokset
• ilmanvaihdon käynnin ohjauksen parannukset
• ilmanvaihdon lämpötilansäädön parannukset
• vesikalusteiden virtaaman rajoitus
• käyttövesiverkoston paineenalennus
• sähkötariffin tarkistus
• sisälämpötilan yhdenmukaistaminen
• sähköisten lämmitysten käyttötapojen muutos
• laitekuorman käyttötapamuutokset (atk-laitteet, ym.)
Copyright Granlund | 28.04.2009 www.granlund.fi 5

6. 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1.6.2008 0:00
1.6.2008 17:00
Copyright Granlund
2.6.2008 9:00
3.6.2008 2:00
|
3.6.2008 19:00
4.6.2008 12:00
5.6.2008 5:00
28.04.2009
5.6.2008 22:00
6.6.2008 15:00
7.6.2008 8:00
8.6.2008 1:00
8.6.2008 18:00
9.6.2008 11:00
10.6.2008 4:00
10.6.2008 21:00
11.6.2008 14:00
12.6.2008 7:00
13.6.2008 0:00
13.6.2008 17:00
14.6.2008 10:00
15.6.2008 3:00
Pohjakuorma 20 kW - mistä johtuu?
15.6.2008 20:00
Kesäajan sähköenergian kulutus
16.6.2008 13:00
17.6.2008 6:00
17.6.2008 23:00
18.6.2008 16:00
19.6.2008 9:00
20.6.2008 2:00
Sähkön tuntiteho koulurakennuksessa kesäkuussa
20.6.2008 19:00
21.6.2008 12:00
22.6.2008 5:00
Päiväpiikit - kohteessa ei käyttöä? Yö- ja viikonloppupiikit??
22.6.2008 22:00
23.6.2008 15:00
24.6.2008 8:00
25.6.2008 1:00
25.6.2008 18:00
26.6.2008 11:00
www.granlund.fi
27.6.2008 4:00
6
27.6.2008 21:00
28.6.2008 14:00
29.6.2008 7:00
30.6.2008 0:00
30.6.2008 17:00
Kaksi casea: molemmissa heinäkuussa 17-18 MWh/kk = noin 23 kW jatkuvaa kuormaa!

7. Energiansäästön tyypilliset havainnot
• yleensä energian säästömahdollisuuksia löytyy sekä lämmössä että
sähkössä
• säästöpotentiaali vanhoissa ja juuri käyttöön otetuissa rakennuksissa on
lähes sama
• ”nollapotentiaali” on osoitus hyvästä energiatehokkuuden hoidosta
• “tyypilliset” säästötoimet pätevät suurimpaan osaan kohteista
• keinoja säästöjen löytämiseen:
– aktiivinen kulutusseuranta
– rakennusautomaation hyödyntäminen
– tuntitehojen analysointi
– ”yövahti”
• yksinkertaiset ja toteutusvarmat säästöehdotukset ovat parhaita
Copyright Granlund | 28.04.2009 www.granlund.fi 7

8. Peruskorjaus- ja uudishanke
• Kulutustavoitteiden määrittely hankkeen alussa
• Hankesuunnittelusta alkaen energiatehokkuus mukaan projektiin
• Budjetointi energiatehokkuuteen
• Tavoitteiden toteutumisen aktiivinen seuranta ja todentaminen
• Energiasimuloinnnit luonnoksista alkaen
• Suunnitteluryhmän sitouttaminen ideointiin ja ratkaisujen etsintään
• Uudet menettelytavat
– LVI-sähkö: pumput, puhaltimet
– valaistus: energiatehokkaat valonlähteet
– käyttäjälaitteet: kilpailutus energiaominaisuuksin
• Käyttöönotossa tehokas valvonta
• Käyttäjien opastus
Copyright Granlund | www.granlund.fi 8

9. Energiasimuloinnit: kaksi case-kohdetta
Arabia 2 peruskoulu: 4 069 m2, 14 257 m3
Puistolan ala-aste: 3 044 m2, 9 940 m3
Copyright Granlund | www.granlund.fi 9

10. Energiasimuloinnit: keinot kulutustason alentamiseksi
Tapaus Koulu Koulu Arabia Koulu Koulu Koulu Koulu Puistola Koulu Koulu
Arabia 2 Suunnitelman Arabia 2 Arabia 2 Puistola Suunnitelman Puistola Puistola
SRMK mukainen P1 P2 SRMK mukainen P1 P2
brm² 4069 4069 4069 4069 3044 3044 3044 3044
3
m 14257 14257 14257 14257 9940 9940 9940 9940
U-arvot US W/m²,K 0,25 0,20/0,25/0,45 0,09 0,07 0,25 0,20 0,09 0,07
Ikkuna W/m²,K 1,37 1,37 0,8 0,7 1,37 1,39 0,80 0,70
YP W/m²,K 0,16 0,16 0,08 0,06 0,16 0,31 0,08 0,06
AP W/m²,K 0,25 0,25 0,1 0,08 0,25 0,25(maav.)/0,20 0,10 0,08
Ikkunan kokonaisläpäisyk. % 51 51 31 24 51 51 31 24
Säleet ei kyllä kyllä kyllä kyllä kyllä kyllä kyllä
LTO % 30 70/50 75 80 30 50 75 80
Yötuuletus ei kyllä kyllä kyllä ei kyllä kyllä kyllä
Vuotoilmakerroin * 1/h 0,15 (3,75) 0,05 (1,25) 0,03 (0,75) 0,03 (0,75) 0,15 (3,75) 0,09 (2,25) 0,03 (0,75) 0,03 (0,75)
Valaistus ** W/m² 15 15 8 (5) 8 (5) 15 10 8 (5) 8 (5)
Ilmamäärä m³/s 11,7 11,7 11,7 11,7 8,7 9,7 9,7 9,7
Copyright Granlund | www.granlund.fi 10

11. Simulointitulokset
Arabia Puistola
2007 P1 P2 2007 P1 P2
Lämmityk sen ominaisk ulutus kWh/brm² 135 42 34 124 59 55
Lämmityksen Energiansäästö vs. 2007 % 69 75 53 56
Sähk ön ominaisk ulutus kWh/brm² 48 39 39 41 38 38
Sähkön Energiansäästö vs. 2007 % 20 19 9 9
Kok onaisenergian ominaisk ulutus kWh/brm² 183 86 78 165 99 96
Kokonaisenergiansäästö vs. 2007 % 55 59 41 43
Johtopäätökset:
• Uudiskohteessa lämmitysenergian kulutustaso voidaan saada hyvinkin alas
• Sähkön osalta merkittävä kulutustason muutos on vaikeampi toteuttaa
> vaatii uusia ratkaisuja valaistukseen ja huolellisuutta LVI-laitteiden
sähkölaitteiden suunnitteluun
• Myös sähkölaitteiden käytön merkitys on ratkaiseva
• ”Passiiviergiarakennukseen” on vielä matkaa (jos rajana 20-30 kWh/brm2)
Copyright Granlund | www.granlund.fi 11

12. Aurinkosähkön hyödyntäminen
• Aurinkopaneelein voidaan tuottaa esimerkiksi
– kesäaikainen sähköteho kun ei ole tarpeetonta kulutusta
– atk-luokkien tarvitsema jäähdytysteho
• Yhden paneelin tuotto pinta-alalla 1 m2 on 130 W
• Sähköntuoton hyötysuhde on noin 13 %
• Aurinkopaneeliteholla 1 000 Wp voidaan Etelä-Suomessa tuottaa noin 900 - 1000 kWh
• 20 kWp aurinkosähköpaneelit vaativat kattopintaa noin 330 m2 ja painavat noin 3 500 kg
• Uudiskohteessa helppo toteuttaa, peruskorjauksessa voi olla sijoitusongelma
Copyright Granlund | 28.04.2009 www.granlund.fi 12