Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen laskennan kriittinen tarkastelu ja yritysten laskentamenetelmien vertailu
Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen laskenta toteutetaan ympäristöministeriön määräysten ja ohjeiden mukaan.
Näistä tärkeimpänä ohjenuorana toimii ympäristöministeriön moniste 122, jossa kerrotaan miten vuosihyötysuhdelaskenta tulisi toteuttaa. Ympäristöministeriöllä on myös tasauslaskentaoppaita, joissa on vuosihyötysuhteeseen liittyvää asiaa eri vuosilta. Näistä uusin on tasauslaskentaopas 2018. Tasauslaskentaopas 2018 sisältää päivitetyn version monisteesta 122, mutta mullistavasti laskenta ei kuitenkaan muutu. Se sisältää lähinnä päivitettyjä lämmöntalteenottojärjestelmien lämpötilahyötysuhteita, sillä ne aina paranevat ajan kuluessa. Ympäristöministeriön uusimmat asetukset eivät kerro kaikkea, mitä vuosihyötysuhdelaskennassa tulee huomioida, joten soveltuvin osin joudutaan käyttämään vanhoja kumottuja rakentamismääräyskokoelmia.
Toimeksiantajana opinnäytetyössä toimi FläktGroup Finland Oy. Opinnäytetyö sisälsi vertailua yritysten vuosihyötysuhdelaskureista sekä laskureita verrattiin tekemääni omaan Excel-laskuriin. Opinnäytetyössä tutkittiin myös ilmastonmuutoksen vaikutusta vuosihyötysuhdelaskentaan sekä selvitettiin mikä vaikutus käyntiajoilla on vuosihyötysuhdelaskentaan.
Tulokset ja pohdinta
Opinnäytetyössä selvisi käyntiaikojen vaikutus vuosihyötysuhdelaskentaan. Kun vertailua tehtiin todellisen tilanteen ja käyttöajoilla painotettujen poistoilmavirtojen välillä, selvisi ettei vuosihyötysuhde juuri muutu. Se kuitenkin vaikuttaa energioihin, kuten yllä olevassa kuvassa nähdään. Ilmanvaihdon energiantarve ilman LTO:a, talteen otettu lämmistysenergia sekä jälkilämmitysenergia olivat pienemmät ”todellisella tilanteella” verrattuna käyttöajoilla painotetuilla poistoilmavirroilla laskettaessa. ”Todellisella tilanteella” tarkoitettiin tässä tapauksessa tilannetta, jossa ilmanvaihtokone voi olla esimerkiksi arkisin kello 6-18 päällä ja viikonloppuisin se on kokonaan poissa päältä. Todellinen tilanne huomioi vallitsevan ulkolämpötilan ilmanvaihtokoneen ollessa päällä.
Öisin on kylmempää kuin päivisin, jolloin öiset lämpötilat rajautuvat laskennasta pois. Käyttöajoilla painotetuilla poistoilmavirroilla laskettaessa vallitsevaa ulkolämpötilaa ei huomioida, kun ilmanvaihtokone on päällä. Jos käyntiajat ovat samat kuin edellä mainittiin ja poistoilmavirta on sama esimerkiksi 0,62 m3/s, saadaan käyttöajoilla painotetuksi poistoilmavirraksi 0,221 m3/s. Käyttöajoilla painotetun poistoilmavirran laskenta vaikuttaa energiamääriin, jos verrataan tilannetta, jossa ilmanvaihtokone olisi 24/7 päällä. Se ei kuitenkaan vaikuttanut vuosihyötysuhteeseen. Käyttöajoilla painotettu poistoilmavirta ajatellaan niin, että ilmanvaihtone olisi koko vuoden koko ajan päällä, mutta pienennetyllä poistoilmavirralla eli 0,221 m3/s. Tämä kompensoi energiankulutusta. Kyseinen laskentatapa ottaa myös öiset kylmemmät lämpötilat laskentaan mukaan, minkä takia jälkilämmitystarve on suurempi verrattuna todelliseen tilanteeseen. Se siis yksinkertaistaa laskentaa, mutta myös vääristää sitä.
Kun vertailtiin yritysten laskentamenetelmiä opinnäytetyössä tehtyyn Excel-laskentaan, huomattiin, että yksi yrityksistä ei rajoittanut tuloilman lämpötilaa, vaikka sellainen valinta oli käytössä. Tämä huomattiin, kun tehtiin kaksi laskentaa yrityksen laskurilla ja opinnäytetyön Excel-laskureilla. Aluksi tuloilman lämpötilan rajoitus oli kaikilla laskureilla päällä, joka näkyy yllä olevassa kuvassa. Tällöin yrityksen vuosihyötysuhde oli huomattavasti korkeampi kuin opinnäytetyön Excel-laskureiden. Kun tuloilman lämpötilan rajoitus otettiin pois opinnäytetyön Excel-laskureista, tuli vuosihyötysuhteesta sama kuin mitä yrityksen vuosihyötysuhde oli ensimmäisessä laskennassa. Tästä voidaan päätellä, että yritys ei rajoittanut tuloilman lämpötilaa alkuunkaan.
Ilmastonmuutoksen vaikutus vuosihyötysuhdelaskentaan jäi epäselväksi. Vuosihyötysuhde laski aikavälillä 2012-2020. Tämän jälkeen se kuitenkin lähti nousuun joka RCP-skenaariolla. Tulos ei ole looginen, sillä sen olisi pitänyt käyttäytyä samalla tavalla kuin aikavälillä 2012-2020 eli laskea joka RCP-skenaariolla, mutta se lähti jostain syystä nousuun joka RCP-skenaariolla. TRY testivuodet TRY2012 ja TRY2020 perustuivat oikeaan mitattuun säädataan, kun taas TRY testivuodet tästä eteenpäin ovat ennusteita tulevasta ilmastosta pohjautuen testivuoteen TRY2020. Tulosten vääristyneisyys voi johtua TRY säädatasta tai monisteella 122 toteutetusta laskentatavasta. Esimerkiksi lämmitysrajalla saattaa olla vaikutusta tulosten vääristyneisyyteen sekä sillä seikalla, että kesäkuukausia ei oteta laskentaan mukaan.
Johtopäätelmä
Tärkeimpänä johtopäätelmänä voidaan sanoa, että vuosihyötysuhdelaskentaa tulisi uudistaa. Laskenta on nykyään mahdollista tehdä tarkemmin ja vähemmän yksinkertaistettuna. Esimerkiksi todellisia käyntiaikoja pystytään laskennassa käyttämään käyttöajoilla painotettujen poistoilmavirtojen sijaan. Ympäristöministeriön moniste 122 on vuodelta 2003 eikä se ole juuri muuttunut ajan saatossa, kun katsotaan tasauslaskentaopasta 2018. E-luvun laskenta on myös erikoista, sillä ostoenergia menee rakennuspaikan mukaan, mutta säävyöhykkeenä käytetään Helsinki-Vantaan säävyöhykettä ympäri Suomea. Vaihtoehtoisesta vuosihyötysuhdelaskentatavasta sekä E-luvun laskennan päivittämisestä voitaisiin keskustella ympäristöministeriössä.
Sanasto
LTO = lämmöntalteenotto
RCP-skenaario = Representative Concentration Pathways. Kasvihuonekaasujen päästöjen kehityskulkua kuvaava niin sanottu päästöskenaario. Numero, joka tulee RCP akronyymin jälkeen, kertoo lämmitysvaikutuksen. Esimerkiksi RCP2.6 kertoo lämmitysvaikutuksen olevan 2,6 W/m2.
TRY = Tarkoitetaan ilmatieteen laitoksen testivuosia. Se on joltakin ilmastolliselta kaudelta esimerkiksi menneeltä 30 vuoden jaksolta, tiettyyn tarkoitukseen valittu vuoden pituinen sääaineisto. Rakennusten energialaskennan testivuosi TRY kuvaa tilastollisilta ominaisuuksiltaan mahdollisimman tyypillisiä sääoloja. TRY sanan jälkeen tuleva numero, kertoo mitä testivuotta sääaineisto edustaa esimerkiksi TRY2012 tarkoittaa testivuotta 2012.
Lähteet
Ilmatieteen laitos 2020. Energialaskennan testivuodet 2020. Viitattu 21.1.2022 https://www.ilmatieteenlaitos.fi/energialaskenta-try2020
Ympäristöministeriö 2017. Tasauslaskentaopas 2018 Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuuden osoittaminen.
Ympäristöministeriö 2017. Ympäristöministeriön asetus rakennuksen energiatodistuksesta.
Ympäristöministeriö 2017. Ympäristöministeriön asetus uuden rakennuksen energiatehokkuudesta.
Ympäristöministeriö 2003. Ympäristöministeriön moniste 122: Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto lämpöhäviöiden tasauslaskennassa. Viitattu 10.2.2022 http://www.laskentapalvelut.fi/maaraykset/YM_opas_122.pdf