RSS-syöte

Avainsana-arkisto: Aurinko

Dynaaminen talotekniikka ja staattinen rakennetekniikka

Posted on

Osallistuin joulukuun alussa rakennusteollisuuden järjestämään FRAME-seminaariin. Seminaarin tarkoitus oli tutkia rakenteellisia ja taloteknisiä ratkaisuja, kiristyvien energiatehokkuusmääräysten sekä muuttuvan ilmaston osalta. Kyseinen tapahtuma taisi olla sarjan kolmas ja yksi on vielä tulossa keväällä 2012.

Eräs seminaarissa esitetty tutkimus kiinnitti erityisesti huomioni, tekniikan tohtori Juha Jokisalo oli ryhmineen tutkinut rakennuksen optimaalista lämmöneristystasoa. Kyse oli siis siitä, kuinka paljon eristettä on järkevää laittaa seiniin. Tulokset oli laskettu muuttuvassa ilmastossa vuosien 2012, 2050 ja 2100 ilmastomalleilla. Ilmastomallit oli laskettu A2-päästöskenaarion mukaan, jossa CO2-päästöjen oletetaan olevan suuret.

Tutkittavat kohteet edustivat erikokoista- ja erilaista rakentamista. Kohteita oli kolme; pien-, kerros- ja toimistotalo, jotka kaikki sijaitsivat Vantaalla. Tutkimuksessa muutettiin ainoastaan seinien lämmöneristävyyttä (U-arvoa) eli laitettiin seiniin lisää ”villaa”, muut osat kuten ikkunat ja ilmanvuotoluku olivat vuoden 2012 standardien tasolla. Näin voitiin keskittyä ainoastaan siihen, mitä vaikutusta U-arvon parantamisella on kustannuksiin tai säästöihin. Kohteissa oletettiin, että jäähdytys olisi käytössä aina tarpeen mukaan siten, että pien- ja kerrostalossa jäädytys toimisi 24/7 ja toimistotalossa työaikana (klo 6-21).

Tutkimuksen johtopäätelmä oli se, että lisäeristäminen vuoden 2010 tasosta aiheuttaa enemmän kuluja kuin säästöjä!

Jäähdytystarve siis oleellisesti kasvaa tutkimuksen mukaan lämpöeristyksen paksuntuessa jo nykyisessä ilmastossa! Jäähdytystarpeen kasvu on entistä radikaalimpi tulevaisuudessa, kun pessimististen ilmastomallien mukaan lämpötila nousee yli 2 °C. Varmasti moni on tätä jo maalaisjärjelläkin pohtinut: ”Mitä järkeä on Suomen ilmastossa tehdä niin paksuja seinärakenteita, että tarvitaan huomattava määrä jäähdytystä?” Kun vielä muistaa, että jäähdytys maksaa noin kaksi kertaa enemmän kuin lämmitys tulisi lämpöeristys jättää sen verran vähemmäksi, että jäähdytystä harvemmin tarvittaisiin ja lämmitys hoidettaisiin sitten ”puoleen hintaan”.

Lähtökohtana tutkimuksessa oli lisäksi olettamus, että jäähdytys hoidetaan ensisijaisesti passiivisilla jäähdytysmuodoilla ja tuulettamalla. Passiiviset jäähdytysratkaisut tarkoittavat kärjistetysti ”aurinkosuojia ja pienempiä ikkunoita” ja ”ikkunatuuletuksessa avataan akkunat kun alkaa ahistaa”. Varmastikin kaikilla, joilla ei ole jäähdytystä, oli viime kesänä ovet ja ikkunat pari kuukautta sepposen selällään!

Ikkunatuuletus on yleisesti käytetty viilennysmuoto, mutta nykyiset rakentamismääräykset eivät sitä jäähdytysmuotona kelpuuta.

Jos esimerkiksi energiaselvityksessä (joka on nykyään pakko tehdä uusissa rakennuksista) huomataan, että huoneistossa lämpötila nousee liiaksi, ei ikkunatuuletusta voida esittää ratkaisuna (ainakaan vielä). Tämä johtuu osaltaan kysymyksestä; ”miten ikkunatuuletuksen jäähdytysteho voidaan laskea oikein?” Ikkunatuuletuksen jäähdytystehoon vaikuttaa olennaisesti ilman liike eli tuuli. Erilaisia malleja voidaan ohjelmistoilla laskea, mutta mitäs sitten kun kämpässä on +35 °C ja ei tuulen virettäkään tai ikkunat sojottaa Mannerheimintielle pakokaasuihin? Tästä johtuen lämpötilojen hallinnan tarkastelussa täytyy ottaa mukaan aktiiviset jäähdytysmuodot ja nehän tunnetusti kuluttavat runsaasti energiaa (sähköä). Todettakoon kuitenkin, että osa tästä sähköstä voidaan saada kehitettyä aurinkoenergian avulla!

Ensi vuoden heinäkuussa voimaan astuu uudet rakentamismääräyskokoelmat, jotka asettavat energiatehokkuusvaatimukset taas aivan uudelle tasolle! Lähtökohtaisesti ne pyrkivät leikkaamaan energiankulutusta 20%:lla nykymääräyksiin verrattuna. Suurimpia muutoksia määräyksissä on kokonaisenergiatarkastelu -periaate, joka ottaa niin U-arvot, ilmastoinnin kuin lämmityksenkin tarkemmin mukaan laskelmiin. Parantamalla toista parametria voidaan kompensoida heikompaa. Esimerkiksi erittäin hyvällä ilmastoinnin lämmöntalteenotolla tai erittäin tiiviillä ratkaisulla voidaan rakentaa vähemmän eristettyjä taloja. Nyt ja aiemmin on määräyksissä keskitytty lähinnä U-arvojen tiukentamiseen, joka on johtanut uskomattomiin eristemääriin.

Eristeteollisuuden ei kuitenkaan kannata vaipua epätoivoon vaikka U-arvoja ei enää kiristettäisikään! Kehitettävää löytyy vaikka millä mitalla, muun muassa; miten saadaan saman U-arvon omaava rakenne ohuemmilla eristepaksuuksilla, homeettomat rakenneratkaisut ja nopeat sekä yksinkertaiset asennusratkaisut.

Juuri homeongelmat tulevat lisääntymään, kun ilmasto lämpenee ja rakenneratkaisut kasvattavat asennusvirheiden riskiä.

Hypätäänpä aikakoneella 100 vuoden päähän!

 Ilmastoskenaarioiden mukaan eteläisen Suomen ilmasto sadan vuoden päästä muistuttaa hyvin paljon Etelä-Ruotsin ilmastoa nyt. Etelä-Ruotsissa on esiintynyt merkittäviä homeongelmia, joihin on yritetty löytää ratkaisuja. Näköjään myös tässä asiassa Suomi seuraa Ruotsia. Eihän seuraamisessa mitään pahaa ole, päinvastoin parhaat ratkaisut syntyvät yleensä kun perusratkaisuja kehitetään edelleen eteenpäin. 

Sitten viikon vinkki

Oma lottorivini tulevaisuuden tärkeistä seikoista rakentamisessa

  1. Ilmastointi (*
  2. Arkkitehtuuri (**
  3. Valaistus (***
  4. Lämmitys / Jäähdytys
  5. Vedenkäyttö (****
  6. Eristeteknologia
  7. Uusiutuvat energiat (*****

Lisänumerot:

  1. Energiankäytön optimointi käyttötilanteessa (******
  2. Alueellinen energiatehokkuus
  3. Älykkäät sähköverkot
  • *) Lämmöntalteenotto, tarvittava ja riittävä ilmanvaihto tiiviissä taloissa
  • **) Rakennusten tehokas sijoittaminen ympäristöön, päivän valon maksimointi ja ylilämmön minimointi)
  • ***) LED-teknologia
  • ****) Erityisesti lämpimän veden tuotto on prosentuaalisesti merkittävässä osassa kokonaisenergiankulutusta tarkasteltaessa
  • *****) Lähinnä aurinkolämpö ja -sähkö
  • ******) Huonolla käytöllä energiatehokkaastakin ratkaisusta saa energiasyöpön

Palataanpa takaisin otsikkoon, se on vanha insinöörivitsi; ”Miksi LVI-insinöörit ovat niin dynaamisia kun verrataan rakennepuolen insinööreihin?”

No, kun LVI- inssi tutkii ja ratkoo liikkeessä olevien aineiden kuten nesteiden ja kaasujen teknisiä ratkaisuja (dynaaminen). Raksainsinööri keskittyy rakenteiden lujuuteen ja pysyvyyteen (staattinen).

Heh hee, toivottavasti nauratti edes jotakuta? Ei meinaan näytä yhtään niin hyvältä luettuna, kuin kuulostaa kerrottuna!

Heitetään vielä pari vitsiä, jos näistä jompi kumpi uppoaisi…

Mitä Elvis sanoi, kun meni ostamaan kalastuslupaa?

– Hei paappa lupa!

No entäs sitten kun Elvis meni ovikauppaan?

– Hei paappa ripa!

Mainokset

Niin gimis on Stadi

Posted on

Brittiläinen Monocle- lehti valitsi Helsingin maailman parhaaksi paikaksi elää. Titteli on ansaittu!

Helsingissä moni asia on hyvin, kulttuuria ja elämää riittää. Erityisen kiitoksen haluan kaupunkilaisena antaa kaupunginjohtajallemme Jussi Pajuselle. Tarvitaan rohkeita kannanottoja, miten kaupunkia halutaan kehittää. Kaupunginjohtaja Pajusen aloitteellisuus mm. Sipoon-, länsi- ja itämetron sekä Guggenheim-museon suhteen on ollut kiitettävää.

Toiveeni lähitulevaisuuteedessa: Helsingissä tehtäisiin rohkeita päätöksiä energiatehokkuuden parantamisen suhteen. Helsinki toimisi esimerkkinä niin Suomelle, kuin muullekin maailmalle.

Nyt myös jokaisella meistä on mahdollisuus esittää oma ideansa siitä, miten Helsinki voisi edistää kestävää energiankäyttöä sekä lisätä energiatehokkuutta. Helsingin verkkosivuilla voi käydä kantamassa kortensa kekoon! Käy katsomassa siis energiatehokashelsinki.fi

Alla muutama stadinkielinen biisi. Ensimmäinen on kaihoisa rakkauslaulu Helsingille, jossa kaivataan takaisin tutuille kulmille ja mestoille.

Toinen biisi on Rytmiorkesteri Sakilaisten ”Gamla luftaaja”. Sakilaiset on bändinä erinomainen (soittivat häissämme, kiitos siitä vielä kerran!) ja saa juhlakansan tanssijalat vipattamaan. Kundit soittavat toki myös muitakin kuin stadinkielisiä biisejä. Jos tarvitaan hyvää bändiä, niin voin ehdottomasti suositella Sakilaisia.


Veikko Lehmuksela esittää kaihoisan rakkauslaulun Helsingille


Rytmiorkesteri Sakilaisten biisi Gamla Luftaaja

Eli onnittelut Helsingille vielä kerran!

Ainoa ikävä puoli, joka äkkiseltään tulee mieleen, on Helsingin suhteettoman kalliit asunnot.

Mutta,
vaimoni sanoin: ”Hyvää ei saa halvalla”.

Ja

kaverini sanoin: ”Joillekin kallista, kaikille samanhintaista”.

Kohti Nollaenergiataloja

Posted on

Ympäristöministeriö antoi maaliskuun 2011 lopussa uudet energiatehokkuutta parantavat ‎rakentamismääräykset. Määräykset tulevat voimaan heinäkuussa 2012. Tämä on yksi askel kohti lähes ‎nollaenergiataloja. Vähän energiaa kuluttavia taloja on montaa tyyppiä ja nimeä. Itsekin aikoinaan mietin ‎kuumeisesti, mitä mikäkin termi tarkoittaa? Seuraavassa yritän hieman valottaa käsitteitä, aikatauluja ja haasteita, ‎joita talojen rakentamisessa on.‎

———————————————————————————————————————————-

Mikä on nollaenergiatalo?
Nollaenergiatalo tuottaa uusiutuvaa energiaa siirrettäväksi verkostoihin vähintään yhtä paljon kuin talo käyttää energiaa.
Lähes nollaenergiatalossa rakennuksen energiantarpeesta merkittävä osa katetaan talossa tai sen läheisyydessä tuotetulla uusiutuvalla energialla.

Nollaenergiatalon määritelmä, kuva by Sitra

Lähes nollaenergiatalon määritelmä, kuva by Sitra

Nollaenergiatalot ovat siis taloja, joissa energiaa kuluu vähän, tai pitkällä aikavälillä tarkasteltuna ei ‎ollenkaan. Miten on siis mahdollista, että talo ei kuluta ollenkaan energiaa? Tämä perustuu ajatukseen, ‎että talon energiankulutusta mitattaessa tulokset on kerättävä tarpeeksi pitkällä aikahaarukalla. ‎Esimerkiksi nollaenergiatalon tehokkuutta tarkasteltaessa vuosi on hyvä aika. Talvella kuluu enemmän ‎energiaa kuin talo tuottaa, kesällä talo taasen kerää enemmän energiaa kuin tarvitsee. Kokonaisuudessa ‎pyritään pääsemään lopputulokseen, jonka tarkastelujaksolla talo tuottaa enemmän energiaa kuin ‎kuluttaa.‎

Nollaenergiataloista, joissa syntyy tarkastelujaksolla enemmän energiaa kuin kulutetaan, siirretään ‎ylimääräinen energia erilaisiin jakelu- ja käyttökohteisiin. Tällaisista käy esimerkkeinä, muun muassa ‎sähkö- ja aluelämpöverkostot tai muu talon ulkopuolinen käyttö, kuten sähköauton lataamiseen. ‎

———————————————————————————————————————————-

Tulevaisuuden vaatimukset?
EU:n direktiivi rakennusten energiatehokkuudesta, artikla 194:
31.12.2018 Valtion hallinnassa ja omistuksessa olevat uudet rakennukset ovat lähes nollaenergiarakennuksia
31.12.2020 Kaikki uudet rakennukset ovat lähes nollaenergiarakennuksia

Nollaenergiarakentamisen tasosta päätetään EU:ssa kansallisesti. Jokaisen EU-jäsenmaan odotetaan tekevän suunnitelma siitä, kuinka lähes nollaenergiatalojen määrää lisätään. Rakennusten energiankulutustaso päätetään kansallisesti, siis kunkin maan olosuhteet huomioon ottaen. Kansallisesti määriteltäviin olosuhteisiin vaikuttaa mm. ilmasto, rakentamistavat ja saatavilla olevat suunnittelukonseptit. Näin varmistetaan, että esimerkiksi Suomen ilmastossa toimimattomia ratkaisuja ei rakenneta. Rakennuksia ei tehdä enää pelkästään mahdollisimman vähän energiaa kuluttaviksi, vaan koko elinkaaren aikaiset kustannukset pyritään minimoimaan.

———————————————————————————————————————————-

Rakennuksen oman energiatuotannon tavat ja haasteet?
Haasteena nollaenergiatalojen tehokkaassa käytössä on se, että rakennuksen energiankulutus ja ‎tuotanto tapahtuvat usein eriaikaisesti. Energiaa täytyisi kesäisin varastoida, mikä toistaiseksi on yleensä ‎liian kallista, tai myydä energiaverkkoihin. Saksassa on jo nyt mahdollista syöttää sähköenergiaa ‎valtakunnan verkkoon, mutta suuren joukon pientuotannon vaikutusta energiaverkkoihin ei kuitenkaan ‎tunneta vielä riittävän tarkasti.‎

Rakennukset tulevat todennäköisesti käyttämään uusiutuvan energian tuotannossaan ainakin seuraavia ‎energianlähteitä: maalämpöä ja maan kylmää, aurinkosähköä ja -lämpöä sekä tuulivoimaa. Milloin ‎mahdollista, energianlähteenä voisi toimia rannikoilla aaltovoimalla tuotettu sähkö, meren, järvien ja ‎jokien lämpö. Lisäksi on mahdollista talvella varastoida lunta kesän jäähdytysenergian lähteeksi. ‎Aurinkolämpöä voisi varastoida maahan tehtyyn vesivarastoon, vaikkapa lämpöpumpun ‎energialähteeksi. Näiden esimerkkien lisäksi kekseliäisyydellä on vain taivas kattona, sillä kaikessa ‎materiassa on sidottua energiaa.‎

Järkevää olisi käyttää useampaa eri tapaa uusiutuvan energian tuotantoon, näin ei oltaisi yhden ratkaisun varassa ja voitaisiin valita aina tilanteeseen sopivin vaihtoehto. Alla olen miettinyt eri tapoihin liittyviä haasteita.

Aurinkosähkön ja -lämmön haasteet
• Aurinkosähkö- ja -lämpöratkaisut kilpailevat samasta kattopinnasta keskenään ja rakennusten julkisivut saattavat joutua muiden rakennusten varjostamaksi.
• Uusien rakennusten ulkonäkö vaatii myös kaupunkikuvallisen suunnittelun ja määräysten muutosta.
• Vaikka aurinkopaneelit ovat kehittymässä hurjaa vauhtia (mm. matoiksi, julkisivuelementeiksi jne.), vielä ei saada tehtyä tarpeeksi edullisia ratkaisuja rakennusten julkisivun tai katon päällystämiseksi aurinkoenergiaa keräävillä tuotteilla. Suomessa paneelien käyttöä katolla hankaloittaa lumi monessa tapauksessa.

Maalämmön haasteet
• Maalämmön ja –kylmän haasteet liittyvät niiden yleistymiseen: Vierekkäisillä tonteilla lähekkäin olevat maalämpökentät voivat vaikuttaa toisiinsa ja yhteisvaikutuksia on vaikea arvioida jos lämpökenttiä on paljon lähekkäin.
• Kaupunkialueiden kaivannot, kaapelit ja muut maan alaiset tilat aiheuttavat helposti ongelmia.
• maalämpöjärjestelmät siirtävät helposti sähkönkulutuksen huipputehojaksoja samanaikaisiksi.
• Huipputehon tarve osuu talven kylmimpiin aikoihin, jolloin sähkölaitokset muutenkin huutavat punaisina.

Tuulivoiman haasteet
• Tuulivoima vaatii uudenlaista asennoitumista kaupunkikuvaan, koska pienillä ja näkymättömillä
tuulivoimaloilla ei saavuteta merkittävää energiansäästöä kun verrataan voimalan valmistusenergiaa sen
elinkaaren aikana tuottamaan energiamäärään.
• Kaupunkituulivoiman ongelma on rakennusmassan tuulta hidastava vaikutus, joka ulottuu
melko etäälle keskimääräisestä kattotasosta, johon tuulivoimalaitokset oletettavasti sijoitettaisiin.
• Suuri tuulivoimaloiden määrä aiheuttaa melua, mutta lienee hoidettavissa ääniteknistä suunnittelua parantamalla.

———————————————————————————————————————————-

Vaikka haasteita on vielä matkalla kohti nollaenergiataloja, ei pidä masentua. Haasteet on tehty ‎voitettavaksi ja kuten aikaisemmassa kirjoituksessani, ”Nollaenergiatalot ja Audin valot” mainitsin, on ‎uuden teknologian kehittämisessä näytön paikka Suomen teollisuudelle. Esimerkiksi Britanniassa aiotaan ottaa aimo ‎harppaus kohti oikeaa suuntaa, he aikovat lisätä tuntuvasti uusiutuvan energian käyttöä ja luopua ‎hiilidioksidia tuottavista energiaratkaisuista. Brittien tavoite on kunnianhimoinen. Heidän tavoitteena on vähentää kasvihuonekaasuja 50% vuoden 1990 päästötasosta, vuoteen 2027 mennessä. Britit uskovat saavansa tätä ‎tavoitetta varten kehittämästään teknologiasta merkittävän, globaalin, kilpailuvaltin. Suomella ei ole aikaa ‎hukattavana, vaan päästörajoja ja energiansäästöön tähtääviä toimenpiteitä on Suomen kiristettävä ‎rajusti jotta saamme britit kiinni ja jätämme saksalaiset, sekä tietenkin, ruotsalaiset jalkoihimme.‎

Science Fiction?

Posted on

Näin insinöörinä sitä tulee ajateltua erilaisia ratkaisuja maailman energia ongelmiin eli mistä tulevaisuudessa revitään tarvittava energia? Öljykin loppuu ennemmin tai myöhemmin ja monet muut energialähteet saastuttavat liikaa.

Edellisessä kirjoituksessani sivusin energiantuotantoa vedystä. Vedyssä on monen asiantuntijan mukaan ratkaisu pidemmällä tähtäimellä ihmisen liikkumisen tarvitsemaan energiaan. Toki vetyä voi käyttää myös ”normaaliin” energiantuotantoon. Vety vaikuttaa olevan oikein ihmeaine, sillä sitä poltettaessa, kun happiatomi yhtyy vetyatomiin, saadaan palamistuotteena puhdasta vettä höyryn muodossa!

Lisäksi vety(H) on kiitollinen aine, koska sitä saadaan vedestä(H2O) ja vety on maailmankaikkeuden yleisimpiä alkuaineita. Ongelma on kuitenkin sen erottaminen (tekeminen) ja varastointi. Vedyn tekeminen vaatii runsaasti energiaa ja ainut järkevä tapa varastoida sitä on nesteen muodossa. Miten sitten vetyä oikein voitaisiin tehdä niin, että energiaa ei kuluisi liikaa? No, energiaa kuluu joka tapauksessa, mutta missä maapallolla voisi olla sopivaa energiaa vedyn tekemiseksi?

Mieleeni tulee kaksi tapaa, joissa voisi piillä suuriakin mahdollisuuksia.

Tapa 1:
Pohjoiset viikinkiserkkumme Islannissa kärsivät vielä kovin vuonna 2008 alkaneesta talouden taantumasta. Minulla on heille hyviä uutisia. Islannissa on valtavasti geotermistä energiaa, joka puskee maasta läpi. Hurjimpina ilmiöinä ovat tulivuorenpurkaukset, jotka sylkevät ilmaan valtavat tuhkapilvet. Islantilaiset ovat jo valjastaneet maan energiaa käyttöönsä, Reykjavikin asunnoista 95% lämpenee geotermisellä (primääri)energialla. Tätä luontaista energiaa voitaisiin valjastaa myös vedyn erotteluun vedestä. Raaka-aineesta ei tulisi myöskään pulaa keskellä Atlanttia. Nesteytetty vety kuljetetaan tankkereilla (jotka toimivat vedyllä) ympäri maapallon, sinne missä energiaa tarvitaan. Toki koko hanke vaatisi mittavat investoinnit.

Geoterminen voimala

Tapa 2:
Suuret määrät energiaa saadaan auringosta, myös tätä energiaa voitaisiin käyttää vedyn valmistukseen. Oikea paikka aurinkoenergian keräämiseen olisi esimerkiksi autiomaat oikeilla leveysasteilla. Islannin tapaukseen verrattuna perustamiskustannukset olisivat todennäköisesti suuremmat niin rahassa kuin ympäristön kannalta, koska aurinkokennojen ja -keräinten tuottaminen vaatii rahaa sekä kuluttaa luonnonvaroja ja energiaa. Uskon, että investoinnin takaisinmaksuaika olisi järkevä (kun mittarit asetetaan oikein) ja tämä olisi hyvä kehityskohde maille jotka haluavat päästä pois köyhyydestä. Kuvitellaan, että auringosta saatava energia voitaisiin tuottaa jossakin kehitysmaassa, näissä maissa on usein myös pula vedestä. Maa saisi tuloja vedyn viennistä ja voisi käyttää vetyä oman energiantarpeensa lähteenä. Palamistuotteena saataisiin vesihöyryä, joka helpottaisi vesipulaa.

Tieteiskirjallisuutta tai ei, haaveita pitää olla!